JP5116603B2 - 解体建物の振動制御方法 - Google Patents
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Description
例えば、図12に示すように、特許文献1のアクティブマスダンパー300では、両端が構造物302に固定されたネジ軸304にナット306がネジ結合されている。このナット306は中空モータ308により直接回転駆動される。
これにより、構造物302に作用する風や中小地震等の振動を打ち消す制御力を構造物302に付与し、構造物302に発生する振動を低減する。
また、解体工事に直接関係のない近隣建物に制振装置を長期間設置しておくのは好ましくない。
アクティブマスダンパー設置工程では、上方の階から下方の階へ解体される解体建物の周辺に建てられた近隣建物にアクティブマスダンパーを設置する。
アクティブマスダンパー撤去工程では、解体建物の所定の階まで解体した後にアクティブマスダンパーを撤去する。
また、解体建物の所定の階まで解体した後にアクティブマスダンパーを撤去することにより、振動低減に掛かるコストを低く抑えることができる。
また、解体作業が行われない近隣建物の建物特性は変化しない。よって、アクティブマスダンパーから近隣建物へ作用させる制御力を求めるために必要な近隣建物の建物特性の同定(測定)を、解体工事が行われる工期の前に一度だけ行えばよい。
アクティブマスダンパーにより作用させる制御力は、近隣建物の変位の大きい最上階近くの階で作用させた方が、近隣建物へ伝達される振動を効率よく低減することができる。
よって、アクティブマスダンパーを近隣建物の最上階に設置することにより、近隣建物へ伝達される振動をより効果的に低減することができる。
駆動手段は、錘を移動させて近隣建物へ制御力を作用させる。センサーは、近隣建物に発生した振動を計測する。制御手段は、センサーで計測した振動と近隣建物の建物特性とに基づいて、近隣建物に発生した振動を打ち消す制御力を駆動手段により作用させる。
また、アクティブマスダンパーを複数のユニットに分けて運ぶことができるので、アクティブマスダンパーの移動、設置及び撤去を容易に行うことができる。例えば、近隣建物に装備されているエレベータを利用してアクティブマスダンパーの移動を行うことができる。
また、請求項4よりも早い時期にアクティブマスダンパーの使用をやめて撤去することができるので、振動低減対策費をより低く抑えることができる。
解体建物と近隣建物との固有周期が近似し、解体建物と近隣建物との高さがほぼ等しい場合、解体建物を解体する際に、重機などを用いて行う解体作業や解体ガラの搬出作業等によって解体建物の固有振動数と等しい振動数の解体振動が解体建物に発生すると、この解体振動は地盤を介して解体建物から近隣建物へ伝達され近隣建物にて共振を起こす。
また、解体作業と共に低くなっていく解体建物から発生する解体振動の振動数と近隣建物の固有振動数とがこれ以降近似することはない。
また、解体工事の期間中、アクティブマスダンパーの撤去のタイミングを決めるために解体建物の固有周期を常に確認していなくてよい。
また、請求項6よりも早い時期にアクティブマスダンパーの使用をやめて撤去することができるので、振動低減対策費をより低く抑えることができる。
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
また、中空モータ50は、移動台32の下部に一体的に取り付けられている。フレーム部材46A、46B間にはレール52が架設されており、このレール52上を移動台32が移動する。
センサーユニット26をアンカーボルトや接着剤等でスラブ42上に固定したり、センサーユニット26に重量を付加するようにすれば、センサーユニット26の底面をスラブ42上面にしっかり接触させることができる。
また、センサーユニット26をスラブ42上に置くだけにすれば、解体建物10のオーナーとは別のオーナーが所有する近隣建物14に施されるセンサーユニット26固定用の孔やアンカー等を極力減らすことができる。
同定手段58は、センサー56で計測した振動に基づいて近隣建物14の建物特性を同定する。なお、建物特性とは、近隣建物14の質量、固有周期及び減衰定数のことを意味する。
制御手段60は、センサー56で計測した振動と近隣建物14の建物特性とに基づいて、近隣建物14に発生した振動を打ち消す制御力を駆動手段54により作用させる。
また、図3(a)に示された外乱は、近隣建物14に作用する風荷重や、重機などを用いて行う解体作業や解体ガラの搬出作業等により解体建物10に発生し近隣建物14に伝達される振動等を意味し、Wは、近隣建物14に発生しセンサー56で計測された振動波形を示す。
解体建物の振動制御方法は、アクティブマスダンパー設置工程、建物特性同定工程、振動制御工程、及びアクティブマスダンパー撤去工程を有している。
ここで、所定の階とは、解体建物10の固有周期が近隣建物14の固有周期の1/2になったときの解体建物10の高さ以下に位置する解体建物10の階(図1(d)の状態)のことである。
まず、図1(a)の状態(近隣建物14に外乱がほとんど作用していない状態)において、図3(b)に示すように、アクティブマスダンパー18によって近隣建物14に制御力uを作用させる。
これにより、図4に示すような振動波形Wが得られる。図4では、横軸をセンサー56による振動波形Wの計測時間tとしている。振動波形Wの値(図4の縦軸)は、加速度、速度及び変位の何れの値としてもよい。
そして、この応答波形W1が振動波形Wに近似するような質量Mをシミュレーション解析によって求め、この値を近隣建物14の建物特性としての質量とする。なお、減衰定数hは、振動波形Wから概略値を求めて、同様のシミュレーション解析によって詳細な値を求めるようにしてもよい。
なお、図5では、近隣建物14の振動モデルを1質点系モデルと仮定したが、多質点系モデルと仮定してもよい。
まず、図1(b)の状態(重機などを用いて行う解体作業や解体ガラの搬出作業等によって、解体建物10に外乱としての解体振動が発生している状態)において、図3(c)に示すように、アクティブマスダンパー18によって近隣建物14に制御力uを作用させる。
次に、建物特性同定工程により求めた近隣建物14の建物特性(近隣建物14の質量M、固有周期T及び減衰定数h)に基づき、運動方程式によって制御力uを求める。
なお、式(6)のiは固有振動数の次数を表しており、i次の円振動数をωi、i次のモード質量をMi、i次の減衰定数をhi、質量mとi次のモード質量Miの比(=m/Mi)をμi、任意に設定するi次の減衰定数をHi、アクティブマスダンパー18全体の減衰係数をCdとし、α=1+(I/(m・Ln 2))としている。
例えば、図2(a)で示したアクティブマスダンパー18では、ネジ軸48とナット40とが多数の小さなボールを介して低摩擦で運動するボールネジ機構が用いられているので、Iは、このボールネジと中空モータ50との回転慣性の和となり、Lnは、ボールネジの回転運動に対するマス34の直線運動の割合(=ボールネジのリード/2π)となる。
そして、解体建物10の所定の階を解体するまでの各階における解体作業時(例えば、図1(c)の解体作業時)にこの振動制御工程を行う。
なお、図6では、近隣建物14の振動モデルを2質点系モデルと仮定したが、多質点系モデルとしてもよい。
また、解体建物10の所定の階まで解体した後にアクティブマスダンパー18の使用を止めてアクティブマスダンパー18を撤去することにより、振動低減に掛かるコストを低く抑えることができる。
また、解体作業が行われない近隣建物14の建物特性は変化しない。よって、アクティブマスダンパー18から近隣建物14へ作用させる制御力uを求めるために必要な近隣建物14の建物特性の同定(測定)を、解体工事が行われる工期の前に一度だけ行えばよい。
よって、図1(a)に示すように、アクティブマスダンパー18は、近隣建物14の最上階に設置されているので、近隣建物14へ伝達される振動をより効果的に低減することができる。
また、図2(a)で示したアクティブマスダンパー18は、ナット62を外して錘30の増減を行うだけで容易にマス34の重量を変更することができる。
よって、解体建物10の解体作業により発生する解体振動の振動数と近隣建物14の固有振動数とは異なるので、解体建物10から伝達される解体振動が近隣建物14にて共振しなくなる。
また、解体作業と共に低くなっていく解体建物10から発生する解体振動の振動数と近隣建物10の固有振動数とがこれ以降近似することはない。
また、解体工事の期間中、アクティブマスダンパー18の撤去のタイミングを決めるために解体建物10の固有周期を常に確認していなくてよい。
なお、第1及び第2の実施形態では、中空モータ50によりマス34を移動させる機構のアクティブマスダンパー18(図2(a)を参照のこと)の例を示したが、アクティブマスダンパーは、マスを移動させることにより制御力を発生させる装置であればよい。例えば、油圧やギヤードモータによりマスを移動させる機構のアクティブマスダンパーを用いてもよい。
また、低減対象とする振動が2方向又は3方向の場合には、1基で2方向又は3方向の振動を低減するタイプのアクティブマスダンパーを用いてもよい。
そして、可動マス68を下降させて加振版74へ衝突させ、これによって、アクティブマスダンパー66から鉛直方向の制御力を発生させる。
例えば、駆動ユニット24と制御ユニット28とを1つのユニットとしてもよいし、制御ユニット28を同定手段58を有するユニットと制御手段60を有するユニットとに分けてもよい。
このようにすれば、解体作業休止中にアクティブマスダンパー18を駆動させずに済むので電気代を節約でき、振動低減に掛かる運用コストをさらに低く抑えることができる。
RC造やSRC造の建物は、解体時に発生する振動が他の工法よりも大きくなる傾向があるので、第1及び第2の実施形態は、RC造やSRC造の建物の解体工事に適用するのが効果的である。
そして、アクティブマスダンパー18は、ビル78(近隣建物)の屋上階(R階床88)上に設置した。
図11の値80は、その日に測定された振動レベルの最大値であり、値82は、その日に測定された振動レベルの最多値である。
(1)振動レベルの最大値及び最多値は、共に2日目の値に比べて3日目の値は大きく低減されている。これによって、3日目から駆動したアクティブマスダンパー18の振動低減効果が有効に発揮されていることがわかる。
なお、振動レベルの最大値は、6dB(=72dB−66dB)低減され、振動レベルの最多値は、6dB(=70dB−64dB)低減されている。
なお、アクティブマスダンパー18が駆動していない20日目には、振動レベルの最大値が64dBとなっているが(図11を参照のこと)、発生頻度は低く且つ65dBに満たない値であるのでビル78(近隣建物)の居住性に問題が生じることはない。
14 近隣建物
16 屋上階(最上階)
18、66 アクティブマスダンパー
30 錘
54 駆動手段
56 センサー
60 制御手段
68 可動マス(錘)
h 減衰定数(建物特性)
M 質量(建物特性)
T 固有周期(建物特性)
u 制御力
W 振動波形(振動)
Claims (7)
- 上方の階から下方の階へ解体される解体建物の周辺に建てられた近隣建物にアクティブマスダンパーを設置するアクティブマスダンパー設置工程と、
前記解体建物の解体時に前記アクティブマスダンパーを駆動して前記解体建物から前記近隣建物へ伝達される振動を制御する振動制御工程と、
前記解体建物の所定の階まで解体した後に前記アクティブマスダンパーを撤去するアクティブマスダンパー撤去工程と、
を有する解体建物の振動制御方法。 - 前記アクティブマスダンパーは、前記近隣建物の最上階に設置される請求項1に記載の解体建物の振動制御方法。
- 前記アクティブマスダンパーは、錘と、前記錘を移動させて前記近隣建物へ制御力を作用させる駆動手段と、前記近隣建物に発生した振動を計測するセンサーと、前記センサーで計測した振動と前記近隣建物の建物特性とに基づいて、前記近隣建物に発生した振動を打ち消す制御力を前記駆動手段により作用させる制御手段と、を個別に備える複数のユニットによって構成される請求項1又は2に記載の解体建物の振動制御方法。
- 前記所定の階は、前記解体建物の固有周期が前記近隣建物の固有周期の1/2になったときの前記解体建物の高さ以下の階である請求項1〜3の何れか1項に記載の解体建物の振動制御方法。
- 前記所定の階は、前記解体建物の固有周期が前記近隣建物の固有周期の2/3になったときの前記解体建物の高さ以下の階である請求項1〜3の何れか1項に記載の解体建物の振動制御方法。
- 前記所定の階は、前記近隣建物の1/2の高さ以下に位置する階である請求項1〜3の何れか1項に記載の解体建物の振動制御方法。
- 前記所定の階は、前記近隣建物の2/3の高さ以下に位置する階である請求項1〜3の何れか1項に記載の解体建物の振動制御方法。
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