JP5223264B2 - 免震システム、可変ダンパー装置の制御システム - Google Patents
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なお、上記の減衰定数は、ダンパー装置を摩擦ダンパーにより構成する場合には、摩擦ダンパーの等価減衰定数のことをいう。
また、前記可変ダンパー装置として、前記建物本体と前記地盤との間に接続され、前記建物本体又は前記地盤との間の接続を解除可能な複数のダンパーが設けられ、前記複数のダンパーのうちの接続を解除した状態のダンパーの台数を調整することにより、前記可変ダンパー装置の減衰定数を調整してもよい。
図1は、本実施形態の免震システム100の構成を示す図である。同図に示すように、本実施形態の免震システム100は、可変ダンパー装置12を備えた免震建物10と、免震建物10の可変ダンパー装置12に電気的に接続された制御装置20と、を備える。制御装置20は、ネットワーク30を介して気象庁40に設置された緊急地震速報提供装置42に接続されている。本実施形態の免震システム100は、緊急地震速報提供装置42から提供される緊急地震速報に基づき地震が到達する前に、可変ダンパー装置12の減衰定数を、免震建物10に到達すると予測される地震動に対して最適になるように調整することを可能とするものである。
アイソレータ13は、建物本体11を免震支持する装置であり、建物本体11の荷重を支持するため鉛直方向の剛性が高く、また、地盤14より建物本体11に伝達される地震動を抑えるように水平方向の剛性が低い。このようなアイソレータ13としては、積層ゴムや滑り支承などを用いることができる。
このような可変ダンパー装置12としては、例えば、水平方向に互いに直交する向きに複数の可変オイルダンパーを設けた構成などを採用できる。なお、可変オイルダンパーは、入力される制御信号に応じてオリフィスの面積を調整する機構を備えた油圧ダンパーであり、オリフィスの面積を変更することにより、オリフィスを通過する油に対する抵抗が変わるため、減衰係数を変更することができる。
制御部21は、可変ダンパー装置12に電気的に接続されており、可変ダンパー装置12に制御信号を送ることにより可変ダンパー装置12の減衰定数を変更することができる。
地震情報取得部22は、ネットワーク30を介して、緊急地震速報提供装置41から送信された緊急地震速報を受信する。
減衰定数情報データベース24における地震規模(M1、M2、M3、…)は、起こりうる地震規模をカバーできるように、例えば、マグニチュードなどに基づいて決定された複数の段階に対応するに決定されている。
まず、地震が発生した場合に建物まで地震動が到達する可能性のある全ての地域をカバーできるように、震源地(A、B、C、…)を設定する。
次に、各震源地(A、B、C、…)において起こりうる地震規模をカバーできるように、複数通りの地震規模(M1、M2、M3、…)を設定する。
図3は、周波数特性及び大きさの異なる地震動I〜IVを加えた場合に、建物本体11に発生する変位応答(横軸)と、加速度応答(縦軸)の大きさを示すグラフを示す。同図に示すように、変位応答は、減衰定数hが大きくなるのにともなって、減少していくが、加速度応答は、減衰定数hが大きくなるのにともなって減少し、減衰定数hがある値において極小となり、その後増加していく。このような計算結果に基づき、例えば、変位応答が免震建物の許容変位以内におさまる範囲で、加速度応答が最小となる場合の減衰定数hを最適減衰定数hoptとするなど、必要とされる性能に応じて適宜な方法により最適減衰定数hoptを決定する。
上記の作業を各震源地(A、B、C、…)及び各地震規模(M1、M2、M3、…)の全ての組み合わせに対して行うことにより、図2に示すような、各震源地(A、B、C、…)及び各地震規模(M1、M2、M3、…)に対する最適減衰定数hoptの情報が得られる。
図4は、緊急地震速報に基づき免震建物10の可変ダンパー装置12の減衰定数を最適減衰定数に変更する流れを示す図である。
同図に示すように、STEP100において、地震が発生すると、STEP102において、震源地の近傍の地震計42がこの地震動を観測する。地震計42により地震動が観測されると、STEP104において、緊急地震速報提供装置41が地震計42による観測データに基づき、震源地及び地震規模を推定し、これらの情報を含む緊急地震速報の第1報を作成する。そして、STEP106において、緊急地震速報提供装置41は、この緊急地震速報の第1報をネットワーク30を介して送信する。
そして、STEP114において、可変ダンパー装置12は制御信号を受信すると、最適減衰定数hoptになるように減衰定数を変更する。
また、本実施形態では、制御装置20は、ネットワーク30を介して緊急地震速報提供装置41より緊急地震速報を受信する構成としたが、これに限らず、携帯電話回線や衛星回線などの無線回線により緊急地震速報を受信すること構成としてもよく、制御装置20と緊急地震速報提供装置41との間の通信手段は問わない。
また、本実施形態では、気象庁40内に設けられた緊急地震速報提供装置41より提供される緊急地震速報を用いることとしたが、これに限らず、民間業者などの地震速報を用いてもよく、要するに、地震の発生後に提供される地震の震源地と地震規模を含む情報であれば用いることができる。
11 建物本体
12 可変ダンパー装置
13 アイソレータ
14 地盤
20 制御装置
21 制御部
22 減衰定数情報取得部
23 地震情報取得部
24 減衰定数データベース
30 ネットワーク
40 気象庁
41 緊急地震速報提供装置
42 地震計
100 免震システム
Claims (5)
- 建物本体を免震支持するアイソレータと、減衰定数が可変であるとともに、前記建物本体に生じた振動エネルギーを吸収する可変ダンパー装置と、を備えた免震建物と、
地震の震源地及び地震規模を含む地震情報を取得する地震情報取得部と、
前記地震情報取得部が取得した地震情報に基づき、前記地震により前記建物本体に生じる振動エネルギーを効率良く吸収できるような前記可変ダンパー装置の最適減衰定数を決定する減衰定数決定部と、
前記可変ダンパー装置の減衰定数を、前記減衰定数決定部により決定された前記最適減衰定数に調整する制御部と、を備え、
前記減衰定数決定部は、
複数の震源地と複数段階に設定された地震規模の各組み合わせに対応して、当該震源地において当該地震規模の地震が発生した場合に、前記建物本体に生じる振動エネルギーを効率良く吸収できるような前記可変ダンパー装置の最適減衰定数が記録されたデータベースと、
前記データベースを参照して、前記地震情報取得部が取得した地震情報に含まれる前記震源地及び地震規模に対応する最適減衰定数を取得する減衰定数取得手段と、を含み、
前記複数の震源地は、地震が起きた場合に免震建物まで地震動が到達する可能性のある領域を分割した複数の区画に対応するように設定されていることを特徴とする免震システム。 - 前記地震情報は、緊急地震速報であることを特徴とする請求項1に記載の免震システム。
- 請求項1または2に記載の免震システムであって、
前記可変ダンパー装置として、前記建物本体と前記地盤との間に接続され、前記建物本体又は前記地盤との間の接続を解除可能な複数のダンパーが設けられ、
前記複数のダンパーのうちの接続を解除した状態のダンパーの台数を調整することにより、前記可変ダンパー装置の減衰定数を調整することを特徴とする免震システム。 - 請求項1から3のうち何れかに記載の免震システムであって、
前記可変ダンパー装置は、常時は、短周期成分が卓越する地震動が作用した場合に前記建物本体に生じる振動エネルギーを効率よく吸収することが可能なような減衰定数に設定されていることを特徴とする免震システム。 - 建物本体を免震支持するアイソレータと、減衰定数が可変であるとともに、前記建物本体に生じた振動エネルギーを吸収する可変ダンパー装置と、を備えた免震建物の前記可変ダンパー装置の減衰定数を制御する制御システムであって、
地震の震源地及び地震規模を含む地震情報を取得する地震情報取得部と、
前記地震情報取得部が取得した地震情報に基づき、前記地震により前記建物本体に生じる振動エネルギーを効率良く吸収できるような前記可変ダンパー装置の最適減衰定数を決定する減衰定数決定部と、
前記可変ダンパー装置の減衰定数を、前記減衰定数決定部により決定された前記最適減衰定数に調整する制御部と、を備え、
前記減衰定数決定部は、
複数の震源地と複数段階に設定された地震規模の各組み合わせに対応して、当該震源地において当該地震規模の地震が発生した場合に、前記建物本体に生じる振動エネルギーを効率良く吸収できるような前記可変ダンパー装置の最適減衰定数が記録されたデータベースと、
前記データベースを参照して、前記地震情報取得部が取得した地震情報に含まれる前記震源地及び地震規模に対応する最適減衰定数を取得する減衰定数取得手段と、を含み、
前記複数の震源地は、地震が起きた場合に免震建物まで地震動が到達する可能性のある領域を分割した複数の区画に対応するように設定されていることを特徴とする可変ダンパー装置の制御システム。
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