JP2016142589A - 機械式立体駐車装置の振動応答解析装置、機械式立体駐車装置の振動応答解析方法、及び機械式立体駐車装置の振動応答解析プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
そして、このような機械式立体駐車装置は、地震等の大きな振動に対しては機械式立体駐車装置が建築躯体に追従して振動する。
なお、一般的に、機械式立体駐車装置の設計と建築躯体の設計は異なる事業者によって行われる。すなわち、機械式立体駐車装置の設計は機械式立体駐車装置のメーカーが行い、建築躯体の設計はゼネコンや設計事務所等が行う。
そして、機械式立体駐車装置の設計者は、建築躯体の設計者から地震を想定した水平震度を得、この水平震度に基づいて設計を行う。ここでいう水平震度は、例えば、所定の大きさの地震が発生したと想定した場合における、建築躯体の最大変位量や最大加速度である。
このような、第2の算出方法では、建築躯体と機械式立体駐車装置とがばねを介して接続されているので、建築躯体と機械式立体駐車装置とが同様に振動するものではなく、建築躯体と機械式立体駐車装置とで異なる振動をモデル化できる。
さらに、機械式立体駐車装置の全体重量に占める車両重量の割合は約6割超である。そして、これらが立駐内部架構の梁の高さレベル(床レベル)以外、すなわち、機械式立体駐車装置において建築躯体と接続されるサポート階以外の高さレベルに点在しているので、機械式立体駐車装置には重量の大きい床という概念そのものが成り立たない。
このため、機械式立体駐車装置の設計に関して、第2の算出方法による水平震度を適用した場合でも、地震の振動を想定した設計をより適切なものとする余地があった。
しかしながら、上記連成解析モデルを生成するには、建築躯体と機械式立体駐車装置の設計時期の相違、機械式立体駐車装置の詳細な構造及び技術が他社に漏えいする可能性、さらには詳細な部材モデルを作成するには時間を要し、それを建築躯体の質点系モデルと一体化することの困難性等の問題が生じることとなる。
すなわち、この部材モデルは、質点系モデルのように機械式立体駐車装置を簡略化して模擬したものではなく、機械式立体駐車装置の詳細な構造を模擬したものである。なお、この部材モデルは、記憶手段に予め記憶されている。
しかしながら、建築躯体と機械式立体駐車装置との重量比は大きく、機械式立体駐車装置の重量が建築躯体の重量に比べて十分に小さいため、機械式立体駐車装置の振動が建築躯体に及ぼす影響は小さい。従って、建築躯体内に組み込まれる機械式立体駐車装置に対する振動の影響を解析する場合には、機械式立体駐車装置のモデルと建築躯体のモデルとを一体化した連成解析モデルを行う必要はないと考えられる。
さらに、静解析手段によって、時刻歴応答解析手段で算出された立駐応答情報に基づいて、機械式立体駐車装置の内部架構に生ずる応力が算出される。そして、静解析手段によって算出された応力は、設計値に対して許容されるものであるか否かが判定される。
以上のことから、本構成は、機械式立体駐車装置に与える振動の影響をより精度高く解析できる。
従って、本構成は、部材モデルの簡略化のためにパレットをモデル化しなくても、精度の高い振動応答解析が可能となる。
図1は、本実施形態に係る機械式立体駐車装置1と、この機械式立体駐車装置1が組み込まれるマンションやオフィスビル等の建築躯体2とを示す斜視図である。機械式立体駐車装置1は、鉄骨材料等で構成されたタワー型の駐車装置躯体3を備えており、その内部に多数の車両4を収容することができる。
なお、振動は、例えば地震に起因するものである。
部材モデル50Mは、弾性体(支持部25)を介して建築躯体2による支持箇所を模擬した支持点25Mが設定されると共に、立駐内部架構を構成する主柱10や梁11(12)等に基づいて機械式立体駐車装置1を模擬している。
すなわち、この部材モデル50Mは、質点系モデルのように機械式立体駐車装置1を簡略化して模擬したものではなく、機械式立体駐車装置1の詳細な構造を模擬したものである。なお、作成された部材モデル50Mは、HDD44に予め記憶される。
部材モデル50Mは、上述した様に立駐内部架構をモデル化しており、主に主柱10M、梁11M、ガイド柱13M、ローラフレームを兼ねたパレット支持材26M、及び支持点25Mによって構成されている。なお、各部材の符号の末尾に付されるMは、モデル化されたものであることを示す。
図7に示すように、主柱10Mと梁11Mの接合は、実際の立駐内部架構における主柱10と梁11の接合と同様に、柔構造(ピン接合)をモデル化したものとされる。また、実際の立駐内部架構におけるガイド柱13と梁11の接合は、連結材27を用いて行われる。そこで、ガイド柱13Mと梁11Mの接合は、連結材27に相当する連結材相当梁27Mをガイド柱13Mと梁11Mに接合することでモデル化される。
図8は、部材モデル50Mにおけるパレット16及び車両4の重量設定に関する概念図である。図8に示すように、部材モデル50Mでは、パレット16を模擬しない替わりに、一例として、パレット支持材26Mの端部(一つのパレット16に対して4か所、点A,B,C,D)にパレット16と車両4の重量を剛結で均等に割り当てる設定が行われる。すなわち、図8の例では、パレット16の重量と車両4の重量との和を4で除算した重量がパレット支持材26Mの端部に各々割り当てられる。
これにより、本実施形態に係る振動応答解析装置40は、部材モデル50Mの簡略化のためにパレット16をモデル化しなくても、精度の高い振動応答解析が可能となる。
さらに、主柱10Mの脚部(基部)は、基礎となるコンクリート等に埋め込まれるアンカーボルトの軸方向の伸びを回転バネ要素によってモデル化される。
本実施形態に係る時刻歴応答解析機能は、機械式立体駐車装置1(駐車装置躯体3)に伝播する振動の時間変化を示す振動情報を複数の支持点25M及び部材モデル50Mの基部に入力し、部材モデル50Mの振動の時間変化を示す立駐振動情報を算出する。
このように本実施形態における時刻歴応答解析機能は、部材モデル50Mにおける複数の入力点に対して振動の時間変化を入力することで、部材モデル50Mの振動の時間変化を算出する多点入力解析を行うものである。
なお、振動の時間変化とは、例えば、振動を示す加速度の時間変化であるが、これに限らず、速度や変位量の時間変化を振動の時間変化としてもよい。
本実施形態に係る静解析機能は、立駐振動情報に基づいて、立駐内部架構に生じる応力を算出する。
この振動情報は、建築躯体2から伝播する振動の時間変化を示す建築躯体振動情報、及び機械式立体駐車装置1の基部から伝播する振動(例えば地震波)の時間変化を示す地震波情報である。
なお、地震波情報は、例えば、地震波が発生した場合に建築躯体2の下部構造を介して機械式立体駐車装置1の基部に伝播する振動であり、x方向とy方向とでその振動は異なってもよい。
質点系モデルを用いた連成解析モデルでは、建築躯体2の振動が機械式立体駐車装置1に影響を及ぼすと共に、機械式立体駐車装置1の振動が建築躯体2にも影響を及ぼすことを模擬できる。一方、本実施形態に係る振動応答解析は、建築躯体2を示す質点系モデルと部材モデル50Mとを一体化させたものでなく、部材モデル50Mのみによって解析を行うものである。
しかしながら、建築躯体2と機械式立体駐車装置1との重量比は大きく、機械式立体駐車装置1の重量が建築躯体2の重量に比べて十分に小さいため、機械式立体駐車装置1の振動が建築躯体2に及ぼす影響は小さい。従って、建築躯体2内に組み込まれる機械式立体駐車装置1に対する振動の影響を解析する場合には、機械式立体駐車装置1のモデルと建築躯体2のモデルとを一体化した連成解析モデルを行う必要はないと考えられる。
なお、図13(A),(B)に示されるように、部材モデル50Mの各支持点25Mには、一例として、建築躯体2の各階層の振動のうち、最も近接する階層の振動が建築躯体振動情報から読み出されて設定される。これにより、建築躯体2の振動が機械式立体駐車装置1に与える影響が模擬される。
また、部材モデル50Mの基部は複数あるものの、一例として、各基部には地震波情報により示される同一の振動が設定される。これにより、地震等の振動が建築躯体2の下部構造を介して機械式立体駐車装置1に与える影響が模擬される。なお、部材モデル50Mの基部に設定される地震波情報は、x方向とy方向とで異なるものとされてもよい。
時刻歴応答解析では、部材モデル50Mのパレット格納棚15が設置されている階層毎に振動(応答加速度)の時間変化を算出し、算出結果は立駐振動情報としてHDD44に記憶される。
また、図16は、振動応答解析によって算出されたY方向における支柱応答加速度及びRF応答加速度を、入力振動と共に部材モデル50Mの高さ方向にプロットした結果である。
そして、高さ方向における支柱応答加速度及びRF応答加速度の変化態様は、X方向及びY方向で同様であることが分かる。しかしながら、X方向に比べてY方向の方が低層階ほど支柱応答加速度及びRF応答加速度が大きくなっており、振動の影響をより受けることが分かる。特にY方向では、X方向に比べてRF応答加速度が大きい。この理由は、X方向にガイド柱13Mが設けられることによって、X方向の強度がY方向に比べて強くなっているためと考えられる。
ここで、一般的に、建築躯体2の設計と機械式立体駐車装置1の設計は、異なる時期に異なる事業者によって行われる。このため、連成解析モデルを作成しようとする場合、事業者同士で設計スケジュールの調整や技術内容の情報交換が必要であり、作業性や技術情報の漏えい等の問題が生じていた。
しかしながら、本実施形態に係る振動応答解析では、建築躯体2のモデル化は必要としないので、機械式立体駐車装置1の設計を行う事業者は、建築躯体2から伝播する振動や地震波の情報のみを建築躯体2の設計を行う事業者から得ればよいので、作業性や技術情報の漏えい等の問題が解消される。
2 建築躯体
3 駐車装置躯体
4 車両
16 パレット
25 支持部
40 振動応答解析装置
44 HDD
50M 部材モデル
60 時刻歴応答解析部
61 静解析部
Claims (5)
- 建築躯体内に組み込まれると共に前記建築躯体から離間しないように、弾性体を介して支持される機械式立体駐車装置に対する振動の影響を解析する機械式立体駐車装置の振動応答解析装置であって、
前記弾性体を介して前記建築躯体による支持箇所を模擬した複数の支持点が設定されると共に、前記機械式立体駐車装置の内部架構を模擬した部材モデルを記憶する記憶手段と、
前記機械式立体駐車装置に伝播する振動の時間変化を示す振動情報を前記支持点に入力し、前記部材モデルの振動の時間変化を示す立駐振動情報を算出する時刻歴応答解析手段と、
前記時刻歴応答解析手段によって算出された前記立駐振動情報に基づいて、前記内部架構に生じる応力を算出する静解析手段と、
を備える機械式立体駐車装置の振動応答解析装置。 - 前記時刻歴応答解析手段は、前記建築躯体から伝播する振動の時間変化を示す第1振動情報を前記支持点に入力すると共に、前記機械式立体駐車装置の基部から伝播する振動の時間変化を示す第2振動情報を前記部材モデルの基部に入力することで、前記立駐振動情報を算出し、
前記静解析手段は、前記立駐振動情報から求められる慣性力と共に前記建築躯体の最大変位量を前記部材モデルに入力し、前記内部架構に生じる応力を算出する請求項1記載の機械式立体駐車装置の振動応答解析装置。 - 前記部材モデルは、前記機械式立体駐車装置に格納する車両を積載するパレットは模擬されず、前記パレットと前記車両の重量が設定される請求項1又は請求項2記載の機械式立体駐車装置の振動応答解析装置。
- 建築躯体内に組み込まれると共に前記建築躯体から離間しないように、弾性体を介して支持される機械式立体駐車装置に対する振動の影響を解析する機械式立体駐車装置の振動応答解析方法であって、
前記弾性体を介して前記建築躯体による支持箇所を模擬した複数の支持点が設定されると共に、前記機械式立体駐車装置の内部架構を模擬した部材モデルに、前記機械式立体駐車装置に伝播する振動の時間変化を示す振動情報を前記支持点に入力する第1工程と、
前記部材モデルの振動の時間変化を示す立駐振動情報を算出する時刻歴応答解析を実行する第2工程と、
前記立駐振動情報に基づいて、前記内部架構に生じる応力を算出する静解析を実行する第3工程と、
を含む機械式立体駐車装置の振動応答解析方法。 - 建築躯体内に組み込まれると共に前記建築躯体から離間しないように、弾性体を介して支持される機械式立体駐車装置に対する振動の影響を解析する機械式立体駐車装置の振動応答解析プログラムであって、
コンピュータを、
前記弾性体を介して前記建築躯体による支持箇所を模擬した複数の支持点が設定されると共に、前記機械式立体駐車装置の内部架構を模擬した部材モデルに、前記機械式立体駐車装置に伝播する振動の時間変化を示す振動情報を前記支持点に入力する入力手段と、
前記部材モデルの振動の時間変化を示す立駐振動情報を算出する時刻歴応答解析を実行する時刻歴応答解析手段と、
前記立駐振動情報に基づいて、前記内部架構に生じる応力を算出する静解析を実行する静解析手段と、
して機能させるための機械式立体駐車装置の振動応答解析プログラム。
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