JP5586890B2

JP5586890B2 - 制振装置の調整方法

Info

Publication number: JP5586890B2
Application number: JP2009176485A
Authority: JP
Inventors: 哲也鈴木
Original assignee: Toyota Housing Corp
Current assignee: Toyota Housing Corp
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: JP2011026923A

Description

本発明は制振装置の調整方法に係り、特に、建物の変位に対して減衰力を発生するように前記建物に取付けられる制振装置の調整方法に関する。

従来より、地震時等における建物の振動等を抑制することを目的として、建物の変位に対して減衰力を発生するように制振装置を取付けることが行われている。但し、この種の制振装置を建物に取付けてから長い期間が経過すると、制振装置の劣化等により所期の制振性能が発揮されない状態に陥ることが考えられる。これに関連して特許文献１には、建物用の規格化された弾塑性エネルギー吸収体に対し、実地震の地震波を位相差分分布に変換して標準偏差を算出すると共に、前記実地震により発生した弾塑性エネルギー吸収体の最大変位量を算出し、前記実地震波の標準偏差と、前記実地震により発生した弾塑性エネルギー吸収体の最大変位量と、予め作成した地震により発生する弾塑性エネルギー吸収体の最大変位量と、該地震に起因する弾塑性エネルギー吸収体の累積損傷値との相関関係情報と、から弾塑性エネルギー吸収体の累積損傷値を演算する技術が開示されている。

特開２００８−３２５７８号公報

制振装置による制振性能は、制振装置を取付ける建物の特性値(例えば固有振動数や剛性、減衰定数等)の影響を受けて変化する。このため、制振装置の設計にあたっては、制振装置を取付ける建物の特性値も考慮し、地震時等における建物の振動等を最小とするために制振装置で発生すべき減衰力(吸収エネルギー量)を演算し、演算した減衰力が発生するように制振装置を構成することが一般的である。

しかしながら、建物の特性値は、例えば建物内部のリフォーム等を行うことによる間取りの変化や、建物を構成する部材の劣化等の建物の経時的な変化に応じて変化するので、建物に上記のような経時的な変化が生ずると、これに伴って制振装置の制振性能が低下することになる。これに対して特許文献１に記載の技術は、弾塑性エネルギー吸収体の劣化を診断する技術であり、建物の経時変化が制振装置の制振性能に影響を及ぼすことを考慮していないので、建物の経時変化に伴って制振装置の制振性能が低下したとしてもこれを検知できない、という問題がある。

また特許文献１には、弾塑性エネルギー吸収体が劣化していると診断した場合の対処について何ら記載されていない。特許文献１に記載の技術における上記の対処としては、例えば弾塑性エネルギー吸収体を交換する作業を行うことが考えられるが、特許文献１に記載の技術では、前述のように建物の経時変化に伴う制振装置の制振性能の低下を検知することができないので、建物の経時変化に伴って制振装置の制振性能が低下したとしても放置されることになる、という問題もある。

本発明は上記事実を考慮して成されたもので、建物の経時変化に伴う制振性能の低下を抑制できる制振装置の調整方法を得ることが目的である。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る制振装置の調整方法は、建物の変位に対して減衰力を発生するように前記建物に取付けられると共に、発生する減衰力を調整可能とされ、前記建物の経時変化を検出した結果に応じて減衰力が調整される制振装置の調整方法であって、地震波による加速度の時間経過に伴う推移を表す実地震データが記憶部に記憶されているか否かを判定する判定ステップと、前記実地震データが記憶されている場合に、前記実地震データに基づいて、前記経時変化の検出結果に相当する前記建物の特性値を演算し、前記実地震データが記憶されていない場合には、微小加速度入力装置によって前記建物を打撃することで前記建物に入力された加速度に対する前記建物の応答を検出する検出手段の検出結果に基づいて、前記特性値を演算する演算ステップと、を含んでいる。

請求項１記載の発明に係る制振装置は、建物に取付けられた制振装置を含んで構成されており、この制振装置は、建物の変位に対して減衰力を発生するように建物に取付けられると共に、発生する減衰力を調整可能とされており、建物の経時変化を検出した結果に応じて減衰力が調整される。そして、実地震データが記憶されているか否かを判定し、判定結果に基づいて建物の経時変化の検出結果に相当する建物の特性値を演算する。これにより、建物の経時変化に伴い建物の特性値が変化することで、建物の変位に対して制振装置が発生すべき減衰力の適正値が変化した場合にも、建物の経時変化に応じて制振装置の減衰力が調整されることになり、建物の経時変化に伴う制振装置の制振性能の低下を抑制することができる。

なお、請求項１記載の発明のように、判定ステップは、現時点から過去所定期間以内の日時、または特性値が変化した可能性が有る事象が生じた以降の日時の前記実地震データが記憶部に記憶されているか否かを判定するようにしてもよい。

また、請求項２記載の発明のように、判定ステップで実地震データが記憶されていないと判定した場合に、微小加速度入力装置によって未実施の打撃位置を表示装置に表示させると共に、表示した打撃位置への打撃を要請する情報を表示装置に表示させる表示ステップを更に含むようにしてもよい。

以上説明したように本発明は、建物の変位に対して減衰力を発生するように建物に取付けられると共に、発生する減衰力を調整可能とされ、建物の経時変化を検出した結果に応じて減衰力が調整される制振装置を含んで構成されているので、建物の経時変化に伴う制振装置の制振性能の低下を抑制できる、という優れた効果を有する。

制振システムの概略構成を示すブロック図である。 (Ａ)はユニット建物の分解斜視図、(Ｂ)は制振装置が取付けられたユニット建物の斜視図である。建物ユニットに取り付けた制振装置の正面図である。建物側コンピュータによって行われる加速度測定処理の内容を示すフローチャートである。点検用コンピュータによって行われる制振性能点検処理の内容を示すフローチャートである。 (Ａ)は建物の質点系モデルの一例、(Ｂ)は建物の構造モデルの一例を各々示す概念図、(Ｃ)は荷重−変位特性の一例、(Ｄ)は減衰機構の減衰力−変位特性の一例を各々示す線図である。 (Ａ)は入力地震波の一例、(Ｂ)時刻歴応答解析処理の処理結果の一例を各々示す線図である。履歴情報の印刷結果(住宅履歴書)の一例を示すイメージ図である。制振システムの他の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図１には本実施形態に係る制振システム１００が示されている。制振システム１００は、制振装置１０、加速度センサ１０４、建物側コンピュータ１０６、微小加速度入力装置１０８及び点検用コンピュータ１１０から構成されており、このうち制振装置１０、加速度センサ１０４及び建物側コンピュータ１０６は制振対象の建物１０２に設置されている。なお、本実施形態に係る制振システム１００は、請求項１〜請求項８、請求項１０〜請求項１２に記載の制振システムに対応しており、建物１０２は請求項１４に記載の建物に対応している。

以下、まず制振装置１０が取付けられる建物１０２について説明する。図２(Ａ)には制振装置１０が取付けられる建物ユニット６０が示されている。本実施形態に係る制振対象の建物１０２はユニット建物であり、建物ユニット６０が複数個連結されて構成されている。なお、建物１０２は単一の建物ユニット６０で構成することも可能である。建物ユニット６０は、４本の柱３２と、互いに平行に配置された長短二組の天井大梁４２,４４と、これらの天井大梁４２,４４に対して上下に平行に配置された長短二組の床大梁５２,５４とを備えており、梁の端部が天井と床の仕口に溶接されることでラーメン構造とされている。但し、建物ユニット６０の構造は上記に限られるものではなく、他の箱形の架構構造としてもよい。本実施形態では、天井大梁４２,４４及び床大梁５２,５４に、断面コ字形状のチャンネル鋼（溝形鋼）が用いられている。

建物ユニット６０は、矩形枠状に組まれた天井フレーム６２と床フレーム６４とを備えており、これらの間に４本の柱３２が立設された構成となっている。天井フレーム６２は四隅に配置された天井仕口部(柱)６６を備えており、この天井仕口部６６に長さが異なる天井大梁４２,４４の長手方向の端部が溶接されている。同様に、床フレーム６４は四隅に配置された床仕口部(柱)６８を備えており、この床仕口部６８に長さが異なる床大梁５２、５４の長手方向の端部が溶接されている。そして、上下に対向して配置された天井仕口部６６と床仕口部６８との間に、柱３２の上下端部が溶接により剛接合され建物ユニット６０が構成される。

次に、制振装置１０について説明する。図２(Ｂ)及び図３に示すように、本実施形態に係る建物ユニット６０には、床大梁５２と天井大梁４２との間、及び、天井大梁４４と床大梁５４との間に制振装置１０が各々取り付けられている。なお、以下では、床大梁５２と天井大梁４２との間に取付けられた制振装置１０を例に説明する。

図３に示すように、本実施形態に係る制振装置１０はフレーム１２、ダンパ７４、ダンパ取付支柱７２を備えている。床大梁５２は、図示しないアンカーボルトにて基礎３６に固定されており、床大梁５２の上面には、制振装置１０を構成するフレーム１２がボルト２０で固定されている。フレーム１２は、鉛直方向に延びる鋼製の第１の柱部材１４、及び第１の柱部材１４に対して傾斜する第２の柱部材１６、及び第１の柱部材１４と第２の柱部材１６の中間部同士を連結する連結部材１８を備えている。なお、フレーム１２の形状は他の形状であっても良い。第１の柱部材１４は、上端が天井大梁４２の下面にボルト５１によって取り付けられていると共に、上側側面にダンパ取付板７０が溶接等で固着されており、このダンパ取付板７０には第２の柱部材１６の上端が固定されている。

また、天井大梁４２の下面にはダンパ取付支柱７２がボルト２２で固定されている。ダンパ取付支柱７２とダンパ取付板７０との間にはダンパ７４が水平に配置されており、ダンパ７４は、一端がピン４８を介してダンパ取付板７０に連結され、他端がピン４８を介してダンパ取付支柱７２に連結されている。なお、ダンパ取付支柱７２の長さ（鉛直方向）は、フレーム１２の長さ（鉛直方向）に対して極めて短く設定されている。これにより、ダンパ取付支柱７２に力が作用した時のダンパ取付支柱７２の面外方向の倒れ込み変形量が極力抑えられている。

ダンパ７４は、ダンパ取付板７０とダンパ取付支柱７２との相対変位時に減衰力を発生するものであればよく、作動流体としてオイルが封入されたオイルダンパでもよいし、作動流体として粘弾性流体が封入された粘弾性ダンパでもよく、周知のダンパを適用することができる。また、本実施形態に係るダンパ７４には減衰力調整機構が設けられている。この減衰力調整機構としては、例えばダンパ７４の筒体の側部に設けられた調整ダイアルが手動で回転されると、この回転力を筒体内部に設けられたバルブに伝達し、調整ダイアルの回転と連動して前記バルブの開度を変化させることで、作動流体が通過する流路の断面積を変化させ、ダンパ７４の減衰力を変化させる構成を適用することができる。

上記構成の制振装置１０が床大梁５２と天井大梁４２との間、及び、天井大梁４４と床大梁５４との間に各々取り付けられていることで、床大梁５２と天井大梁４２との間に取り付けられた制振装置１０は、天井フレーム６２と床フレーム６４との水平方向に沿った相対変位のうち、床大梁５２及び天井大梁４２の長手方向(図２(Ｂ)の矢印Ｘ方向)の相対変位に対してダンパ７４が伸縮することで減衰力を発生し、建物１０２の振動のうち矢印Ｘ方向の振動成分を抑制する。また、天井大梁４４と床大梁５４との間に取り付けられた制振装置１０は、天井フレーム６２と床フレーム６４との水平方向に沿った相対変位のうち、天井大梁４４及び床大梁５４の長手方向(図２(Ｂ)の矢印Ｙ方向)の相対変位に対してダンパ７４が伸縮することで減衰力を発生し、建物１０２の振動のうち矢印Ｙ方向の振動成分を抑制する。

また加速度センサ１０４は、建物１０２に地震波が到来したり、後述する微小加速度入力装置１０８によって建物１０２の所定箇所に打撃が加えられる(加振される)ことで、建物１０２に加速度が入力された場合に、入力された加速度に対する建物１０２の各部の応答加速度を検出するためのものであり、建物１０２の複数箇所(例えば天井大梁４２,４４や床大梁５２,５４の中間部等)に各々予め設置されており、設置箇所における応答加速度を複数方向(少なくともＸ方向及びＹ方向、これにＺ方向(鉛直方向)も加えてもよい)について各々検出し、検出結果を出力する。

また、建物１０２に設置された建物側コンピュータ１０６は、ＣＰＵ１０６Ａ、ＲＯＭやＲＡＭ等から成るメモリ１０６Ｂ、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ等から成る不揮発性の記憶部１０６Ｃ、通信Ｉ／Ｆ(インタフェース)部１０６Ｄを備えており、通信Ｉ／Ｆ部１０６Ｄには、建物１０２の複数箇所に設置された加速度センサ１０４が各々接続されていると共に、地震発生時に緊急地震速報を送信するサーバを含む外部ネットワーク１１２も接続されている。また記憶部１０６Ｃには、後述する加速度測定処理を行うための加速度測定プログラムが予めインストールされている。

一方、微小加速度入力装置１０８及び点検用コンピュータ１１０は建物１０２の保守点検を行う保守点検者に所持される。微小加速度入力装置１０８は、例えば動荷重検出用のセンサ(ロードセル等)を内蔵したインパルスハンマで構成される。微小加速度入力装置１０８は、入力された加速度に対する建物１０２の各部の応答加速度を加速度センサ１０４によって検出する際に点検用コンピュータ１１０に接続され、建物１０２の所定箇所への打撃に用いられると共に、内蔵センサによって建物１０２の所定箇所への加振力が検出された結果を点検用コンピュータ１１０へ出力する。

点検用コンピュータ１１０は携帯可能な小型のＰＣ(Personal Computer)等から成り、ＣＰＵ１１０Ａ、ＲＯＭやＲＡＭ等から成るメモリ１１０Ｂ、ＨＤＤやフラッシュメモリ等から成る不揮発性の記憶部１１０Ｃ、通信Ｉ／Ｆ(インタフェース)部１１０Ｄを備え、ディスプレイ１１４、キーボード１１６、マウスやタッチパッド等から成るポインティングデバイス１１８が接続されている。通信Ｉ／Ｆ部１１０Ｄには、建物１０２の保守点検時に、保守点検者によって微小加速度入力装置１０８が接続されると共に、建物側コンピュータ１０６とも接続される。また、通信Ｉ／Ｆ部１１０Ｄは外部ネットワーク１１２にも接続されている。また記憶部１１０Ｃには、後述する制振性能点検処理を行うための制振性能点検プログラムが予めインストールされており、保守点検の対象とされた複数の建物(制振装置１０が取付けられている建物)の情報が各々登録された建物情報ＤＢ(データベース)も記憶されている。

建物情報ＤＢに記憶されている単一の建物の情報は属性情報と履歴情報に大別される。このうち属性情報は、建物の階数や各階毎の重量、個々の建物毎に予め設定された、微小加速度入力装置１０８による打撃によって建物に加速度を入力する際の打撃位置(加速度入力位置)、後述する時刻歴応答解析に用いる建物のモデルに関する情報等から構成されている。また履歴情報は、同一の建物に対して過去に行った保守点検の日付、項目、保守点検の際に演算した建物の特性値(固有振動数、剛性及び減衰定数)と制振装置の設定減衰量の情報から構成されている。保守点検の対象とされた個々の建物には建物ＩＤが付与されており、上記の属性情報及び履歴情報は建物ＩＤと対応付けて建物情報ＤＢに登録されている。なお、上記の建物情報ＤＢは、点検用コンピュータ１１０の記憶部１１０Ｃに記憶することに代えて、外部ネットワーク１１２内の特定のサーバの記憶部に、点検用コンピュータ１１０がアクセス可能に記憶させるようにしてもよい。

次に本実施形態の作用として、まず図４を参照し、建物側コンピュータ１０６で行われる加速度測定処理を説明する。なお、この加速度測定処理は、地震発生時に緊急地震速報を送信する所定のサーバから外部ネットワーク１１２を介して緊急地震速報を受信したことをトリガとして、建物側コンピュータ１０６で自動的に実行される。なお、上記のように、建物側コンピュータ１０６は請求項６に記載の受信手段としても機能する。

緊急地震速報を受信した場合、ごく短い時間内に建物１０２の設置箇所に地震波が到来し、建物１０２に加速度が入力されると判断できる。このため、加速度測定処理ではまず建物１０２の応答加速度の測定を開始し、ステップ１３０で建物１０２に設置された個々の加速度センサ１０４から応答加速度の検出結果を取得し、取得した検出結果をメモリ１０６Ｂに一旦記憶させる。次のステップ１３２では、建物１０２の設置箇所における地震が終了したか否かを判定する。この判定は、例えば個々の加速度センサ１０４から取得した応答加速度の検出結果が表す応答加速度の振幅が、一旦所定値以上に増大した後に所定値未満に低下し、かつ所定値未満に低下した状態が所定時間以上継続したか否かを判定することで実現することができる。

ステップ１３２の判定が否定された場合はステップ１３０に戻り、ステップ１３２の判定が肯定される迄ステップ１３０,１３２を繰り返す。これにより、建物１０２の設置箇所における地震が終了したと判断される迄の間、建物１０２の設置箇所への地震波の到来によって建物１０２に入力された加速度に対する建物１０２の応答加速度の測定が継続される。

建物１０２の設置箇所における地震が終了したと判定されることでステップ１３２の判定が肯定されるとステップ１３４へ移行し、各地に設置された地震計等の計測機器から地震波データ(地震波による加速度の時間経過に伴う推移を表すデータ)を収集して配信する所定のサーバから、外部ネットワーク１１２を介して、建物１０２の設置箇所周辺の地域に到来した地震波の地震波データを取得し、取得した地震波データを入力地震波データとして取得する。なお、地震波データは外部から取得することに限られるものではなく、地震計等の計測機器を建物１０２に設置し、この計測機器から地震波データを取得するようにしてもよい。

そしてステップ１３６では、加速度センサ１０４から取得してメモリ１０６Ｂに一旦記憶させた建物１０２の各箇所における応答加速度の検出結果と、所定のサーバから取得してメモリ１０６Ｂに一旦記憶させた入力地震波データを現在日時と対応付け、実地震データとして記憶部１０６Ｃに記憶させ、加速度測定処理を終了する。上記の加速度測定処理は緊急地震速報を受信する度に実行されるので、建物１０２の設置箇所に地震波が到来する度に、上記の実地震データが記憶部１０６Ｃに蓄積記憶されることになる。

続いて図５を参照し、点検用コンピュータ１１０で行われる制振性能点検処理を説明する。なお、この制振性能点検処理は、制振装置１０の制振性能の点検等を目的として、微小加速度入力装置１０８及び点検用コンピュータ１１０を携えて建物１０２の設置箇所に出向いた保守点検者により、微小加速度入力装置１０８を点検用コンピュータ１１０に接続すると共に、点検用コンピュータ１１０を建物側コンピュータ１０６と接続し、更に点検用コンピュータ１１０を起動させた後に、起動した点検用コンピュータ１１０に対して制振性能点検プログラムの実行を指示する操作が為されることで、点検用コンピュータ１１０によって行われる。

なお、本実施形態において、保守点検者による制振性能の点検は通常、建物１０２の完成時(初期点検)及び前回の点検から所定年数が経過した時点(定期点検)で行われるが、これ以外に、例えば建物１０２のリフォームにより建物１０２の内部の間取りが変化した場合や、建物１０２が設置された地域が比較的大きな地震に見舞われた(建物１０２の設置箇所に比較的大きな振幅の地震波が到来した)等のように、建物１０２の特性値が変化した可能性の有る事象が生じた場合にも行われる。

制振性能点検処理では、まずステップ１５０において、点検対象の建物１０２の建物ＩＤの入力を要請するメッセージをディスプレイ１１４に表示させる等により、保守点検者に対して点検対象の建物１０２の建物ＩＤの入力を要請する。次のステップ１５２では建物ＩＤが入力されたか否か判定し、判定が肯定される迄ステップ１５２を繰り返す。ディスプレイ１１４に前記メッセージが入力されると、保守点検者はキーボード１１６を介して点検対象の建物１０２の建物ＩＤを入力する。これにより、ステップ１５２の判定が肯定されてステップ１５４へ移行し、保守点検者によって入力された建物ＩＤをキーにして建物情報ＤＢを検索し、入力された建物ＩＤと対応付けて建物情報ＤＢに登録されている属性情報及び履歴情報を記憶部１１０Ｃから読み出してメモリ１１０Ｂに記憶させる。

次のステップ１５６では、建物側コンピュータ１０６に対し、記憶部１０６Ｃに記憶されている実地震データの有無と、実地震データの有る場合はその日時を問い合わせる情報を送信し、この問い合わせに対して建物側コンピュータ１０６から通知された情報を参照し、今回の制振性能の点検に使用可能な実地震データが存在しているか否かを判定する。なお、今回の点検が定期点検であれば、今回の制振性能の点検に使用可能な実地震データとしては、例えば現時点から過去所定期間以内の日時の実地震データを適用することができ、今回の点検が建物１０２の特性値が変化した可能性の有る事象が生じたことによる点検であれば、今回の制振性能の点検に使用可能な実地震データとしては、例えば前記事象が生じた以降の日時(具体的には、例えば間取りが変化した以降の日時や、比較的大きな地震に見舞われた以降の日時等)の実地震データを適用することができる。

今回の制振性能の点検に使用可能な実地震データが存在していると判定した場合は、ステップ１５６の判定が肯定されてステップ１５８へ移行し、今回の制振性能の点検に使用可能と判定した実地震データの転送を建物側コンピュータ１０６に要求し、当該要求に従い記憶部１０６Ｃから読み出されて建物側コンピュータ１０６から転送された実地震データ(入力地震波データ及び点検対象の建物１０２の応答加速度の測定結果)をメモリ１１０Ｂに記憶させた後にステップ１７２へ移行する。

また、今回の制振性能の点検に使用可能な実地震データが存在しないと判定した場合は、ステップ１５６の判定が否定されてステップ１６０へ移行し、先のステップ１５４で建物情報ＤＢから読み出してメモリ１１０Ｂに記憶させた属性情報より、微小加速度入力装置１０８によって建物に加速度を入力する際の打撃位置(加速度入力位置)を表す情報を抽出する。次のステップ１６２では、ステップ１６０で抽出した情報が表す打撃位置(加速度入力位置)の中から、保守点検者による打撃(加速度の入力)が未実施の打撃位置をディスプレイ１１４に表示させると共に、表示した打撃位置への打撃を保守点検者に要請するメッセージもディスプレイ１１４に表示させる。ステップ１６４では、微小加速度入力装置１０８から入力される加振力データが表す加振力の振幅が所定値以上になったか否か等に基づいて、先にディスプレイ１１４に表示させた打撃位置への打撃(加速度の入力)が行われたか否か判定し、判定が肯定される迄ステップ１６４を繰り返す。

ディスプレイ１１４に打撃位置及び上記のメッセージが表示されると、保守点検者は微小加速度入力装置(インパルスハンマ)１０８を把持し、点検対象の建物１０２のうちディスプレイ１１４に表示された打撃位置を微小加速度入力装置(インパルスハンマ)１０８によって打撃する。これにより、前記打撃位置から点検対象の建物１０２に加速度が入力されると共に、微小加速度入力装置１０８の内蔵センサによって検出された加振力の振幅が所定値以上になることでステップ１６４の判定が肯定され、ステップ１６６へ移行する。

ステップ１６６では、保守点検者による打撃位置の打撃から内蔵センサによって検出された加振力の振幅が０に戻る迄の期間内の加振力の推移を表す加振力データを微小加速度入力装置１０８から取得し、取得した加振力データをメモリ１１０Ｂに記憶させる。またステップ１６８では、保守点検者による打撃位置の打撃から、個々の加速度センサ１０４によって検出された点検対象の建物１０２の応答加速度の振幅が０に戻る迄の期間内の、個々の加速度センサ１０４による点検対象の建物１０２の応答加速度の検出結果を転送するよう建物側コンピュータ１０６へ要求し、この要求に従い建物側コンピュータ１０６から転送された応答加速度の検出結果をメモリ１１０Ｂに記憶させる。

次のステップ１７０では、先のステップ１６０で抽出した情報が表す全ての打撃位置(加速度入力位置)への打撃が行われたか否か判定する。判定が否定された場合はステップ１６２に戻り、ステップ１７０の判定が肯定される迄ステップ１６２〜ステップ１７０を繰り返す。これにより、点検対象の建物１０２に対して予め設定された全ての打撃位置について、微小加速度入力装置１０８による打撃、加振力データ及び点検対象の建物１０２の応答加速度の検出結果の取得及び記憶が各々行われることになる。そして、ステップ１７０の判定が肯定されるとステップ１７２へ移行する。

ステップ１７２では、先のステップ１５８で実地震データを取得した場合には、取得した実地震データに含まれる入力地震波データと点検対象の建物１０２の応答加速度の測定結果を用いる一方、微小加速度入力装置１０８による打撃によって点検対象の建物１０２に加速度を入力した場合には、先のステップ１６６で取得した加振力データと先のステップ１６８で取得した点検対象の建物１０２の応答加速度の測定結果を用い、周波数応答解析を行うことで、水平面内の２方向(例えば図２(Ａ)のＸ方向及びＹ方向)について点検対象の建物１０２の各階部分の固有振動数及び減衰定数を各々演算する。またステップ１７４では、ステップ１７２で水平面内の２方向について各々演算した点検対象の建物１０２の各階部分の固有振動数及び減衰定数と、先のステップ１５４で読み出した属性情報に含まれる点検対象の建物１０２の各階部分の重量を表すデータとに基づき、点検対象の建物１０２の各階部分の剛性を水平面内の２方向について各々演算する。これにより、点検対象の建物１０２の現在の状態を表す特性値(水平面内の２方向についての各階部分の固有振動数及び剛性と、水平面内の２方向についての減衰定数)が得られる。

なお、上記では今回の制振性能の点検に使用可能な実地震データが存在している場合(ステップ１５６の判定が肯定された場合)は、当該実地震データを用いて点検対象の建物１０２の特性値を演算しているが、実地震(地震波)が到来した際に点検対象の建物１０２に入力される加速度の振幅は、微小加速度入力装置１０８によって点検対象の建物１０２を打撃した場合に点検対象の建物１０２に入力される加速度の振幅よりも一般に大きく、制振装置１０による制振対象の振動発生時と同様の振幅の加速度が点検対象の建物１０２に入力された際の点検対象の建物１０２の応答加速度の測定結果を用いることで、点検対象の建物１０２の特性値をより高精度に演算することができる。

また、上記では今回の制振性能の点検に使用可能な実地震データが存在していない場合(ステップ１５６の判定が否定された場合)には、微小加速度入力装置１０８によって点検対象の建物１０２を打撃することで得られた加振力データと点検対象の建物１０２の応答加速度の測定結果を用いて点検対象の建物１０２の特性値を演算しているので、実地震データが存在しているものの当該実地震データの日時が古い場合(例えば実地震データの日時と現在の日時との隔たりが所定期間よりも大きい場合や、実地震データの日時が建物１０２の特性値が変化した可能性の有る事象が生じるより前である等の場合)には、前記実地震データを用いて点検対象の建物１０２の特性値を演算するよりも、点検対象の建物１０２の特性値として、点検対象の建物１０２の現在の状態をより正確に反映した特性値を得ることができる。

次のステップ１７６では、ステップ１７２,１７４で演算した点検対象の建物１０２の特性値を用い、点検対象の建物１０２に取付けられた制振装置１０が機能していない状態(建物１０２の各部の変位に対して制振装置１０が発生する減衰力＝０の状態)で、当該点検対象の建物１０２に所定の地震波が入力されたときの点検対象の建物１０２の最大変位量を、時刻歴応答解析により水平面内の２方向(例えば図２(Ａ)のＸ方向及びＹ方向)について各々演算する。

なお、上記の時刻歴応答解析では、点検対象の建物１０２を、例として図６(Ａ)に示すように、各階毎に重量(質量)を単一の質点２００に集約した(より詳しくは、２階建ての建物の場合、１階部分の上部の重量と２階部分の下部の重量が質量Ｗ1の質点２００Ａとして集約され、２階部分の上部の重量が質量Ｗ2の質点２００Ｂとして集約される)質点系モデルとしてモデル化し、このモデルに対し、例として図６(Ｂ)に示すように、基礎と最下部の質量(図６(Ｂ)では質量Ｗ1)の間及び隣り合う質量の間に、ばね(図６(Ｂ)ではばねに符号「２０２Ａ」,「２０２Ｂ」を付して示す)とダンパ(図６(Ｂ)ではダンパに符号「２０４Ａ」,「２０４Ｂ」を付して示す)を各々追加して成る点検対象の建物１０２の構造モデルが用いられる。なお、図６(Ｂ)は、点検対象の建物１０２のうち制振装置１０が設けられている箇所に対応する部分に、制振装置１０をモデル化した要素(図６(Ｂ)では前記要素に符号「２０６」を付して示す)も追加した構造モデルを示しているが、上記のように制振装置１０が機能していない状態の点検対象の建物１０２を対して時刻歴応答解析を行う場合は、制振装置１０をモデル化した要素２０６の追加を省略した構造モデルが用いられる。

上記の構造モデルにおけるばね２０２は、例として図６(Ｃ)に示すようなモデル化した荷重−変形特性が特性Ｋとして設定され、この特性Ｋによって建物のうちの対応する部分の剛性及び変形特性を表しており、例えば図６(Ｂ)に示すばね２０２Ａの特性Ｋ1は点検対象の建物１０２の１階部分の建物の剛性及び変形特性を、ばね２０２Ｂの特性Ｋ2は点検対象の建物１０２の２階部分の建物の剛性及び変形特性を各々表している。このため、先のステップ１７４で演算した点検対象の建物１０２の各階部分の剛性は、対応するばね２０２の特性Ｋ(荷重−変形特性)の傾きを剛性に応じて変化させることで設定することができる。また、上記の構造モデルにおけるダンパ２０４に設定される減衰定数ｈは建物の減衰定数を表しており、先のステップ１７２で演算した減衰定数はダンパ２０４Ａ,２０４Ｂの減衰定数としてそのまま設定することができる。

なお、ステップ１７６における時刻歴応答解析は、水平面内の２方向について別個に行われる。このため、水平面内の第１方向(例えば図２(Ｂ)に示すＸ方向)に関する時刻歴応答解析に用いる点検対象の建物１０２の構造モデルには、建物１０２の第１方向の剛性及び第１方向の減衰定数が設定され、水平面内の第２方向(例えば図２(Ｂ)に示すＹ方向)に関する時刻歴応答解析に用いる点検対象の建物１０２の構造モデルには、建物１０２の第２方向の剛性及び第２方向の減衰定数が設定される。

点検対象の建物１０２の構造モデルに対して点検対象の建物１０２の各特性値を上記のように設定する(或いは演算に用いる)ことで、点検対象の建物１０２の現在の状態(但し制振装置１０が機能していない状態)を反映した構造モデルが得られる。そして、制振装置１０が機能していない状態の点検対象の建物１０２についての時刻歴応答解析は、制振装置１０をモデル化した要素２０６の追加を省略すると共に、点検対象の建物１０２の各特性値を設定した点検対象の建物１０２の構造モデルに対し、例として図７(Ａ)に示すような入力地震波が入力された場合の点検対象の建物１０２の各箇所における変位量を、各時刻について順次演算していくことによって実現することができる。これにより、例えば図７(Ｂ)に一点鎖線で示すような変位量の推移が、点検対象の建物１０２の各箇所毎に、水平面内の２方向について各々求まる。そしてステップ１７６では、時刻歴応答解析によって変位量の推移を求めた点検対象の建物１０２の各箇所の中から変位量が最大の箇所を抽出し、抽出した箇所における変位量の推移から最大変位量(例えば図７(Ｂ)に示す最大変位量Ａ0)を抽出することを、水平面内の２方向について各々行う。

また、次のステップ１７８では、点検対象の建物１０２に取付けられた制振装置１０が機能している状態(建物１０２の各部の変位に対して制振装置１０が減衰量設定値に対応する減衰力を発生する状態)で、当該点検対象の建物１０２に所定の地震波が入力されたときの点検対象の建物１０２の最大変位量を、時刻歴応答解析により水平面内の２方向(例えば図２(Ａ)のＸ方向及びＹ方向)について各々演算する。

なお、ステップ１７８の時刻歴応答解析には、例として図６(Ｂ)に示すように、点検対象の建物１０２のうち制振装置１０が設けられている箇所に対応する部分に、制振装置１０をモデル化した要素２０６を追加した構造モデルが用いられる。上記の要素２０６は、ばね(図６(Ｂ)ではばねに符号「２０６Ａ」を付して示す)とダンパ(図６(Ｂ)ではダンパに符号「２０６Ｂ」を付して示す)で表される。ばね２０６Ａは制振装置１０の剛性を特性Ｋ(荷重−変形特性)によって表しており、ばね２０６Ａの特性Ｋは制振装置１０の剛性に応じて予め固定的に設定しておくことができる。また、ダンパ２０６Ｂには、例として図６(Ｄ)に示すようなモデル化した軸減衰力−変位特性が特性Ｋとして設定され、この特性Ｋによって制振装置１０のうち減衰力を発生する部材(ダンパ７４)から成る減衰機構による減衰を表している。

このため、先のステップ１７６と同様に、点検対象の建物１０２の各階部分に対応するばね２０２の特性Ｋ(荷重−変形特性)の傾きを各階部分の剛性に応じて変化させ、点検対象の建物１０２の減衰定数をダンパ２０４Ａ,２０４Ｂの減衰定数として設定すると共に、ダンパ２０６Ｂの軸減衰力−変位特性を、制振装置１０のダンパ７４に対する減衰量設定値(この減衰量設定値としては、例えばダンパ７４に対する現在の減衰量設定値、或いは予め設定された値等を初期値として用いることができる)に応じて変化させることで、点検対象の建物１０２の現在の状態(制振装置１０も機能している状態)を反映した構造モデルが得られる。

そして、制振装置１０が機能している状態の点検対象の建物１０２についての時刻歴応答解析は、制振装置１０をモデル化した要素２０６の追加すると共に、点検対象の建物１０２の各特性値及び制振装置１０のダンパ７４に対する減衰量設定値を設定した点検対象の建物１０２の構造モデルに対し、例として図７(Ａ)に示すような入力地震波が入力された場合の点検対象の建物１０２の各箇所における変位量を、各時刻について順次演算していくことによって実現することができる。これにより、例えば図７(Ｂ)に実線で示すような変位量の推移が、点検対象の建物１０２の各箇所毎に、水平面内の２方向について各々求まる。そしてステップ１７８では、時刻歴応答解析によって変位量の推移を求めた点検対象の建物１０２の各箇所のうち、先のステップ１７６で最大変位量を抽出した箇所における変位量の推移から最大変位量(例えば図７(Ｂ)に示す最大変位量Ａ1)を抽出することを、水平面内の２方向について各々行う。

なお、ステップ１７８における時刻歴応答解析についても水平面内の２方向について別個に行われる。このため、水平面内の第１方向(例えば図２(Ｂ)に示すＸ方向)に関する時刻歴応答解析に用いる点検対象の建物１０２の構造モデルには、建物１０２の第１方向の剛性、第１方向の減衰定数及び第１方向に伸縮するダンパ７４の減衰量設定値が設定され、水平面内の第２方向(例えば図２(Ｂ)に示すＹ方向)に関する時刻歴応答解析に用いる点検対象の建物１０２の構造モデルには、建物１０２の第２方向の剛性、第２方向の減衰定数及び第２方向に伸縮するダンパ７４の減衰量設定値が設定される。

ステップ１８０では、ステップ１７６の演算によって得られた最大変位量(例えば最大変位量Ａ0)に対するステップ１７８の演算によって得られた最大変位量(例えば最大変位量Ａ1)の比率(例えばＡ1／Ａ0)を、水平面内の２方向について各々演算し、次のステップ１８２では、ステップ１８０で演算した最大変位量の比率が予め定めた所定値以下か否かを、水平面内の２方向について各々判定する。ステップ１８２で所定値と比較する最大変位量の比率は、点検対象の建物１０２の振動が制振装置１０によって抑制される度合いを表しており、水平面内の２方向のうちの少なくとも１方向についてステップ１８２の判定が否定された場合、制振装置１０のダンパ７４に対する現在の減衰量設定値では、判定が否定された方向について所期の制振性能が得られないと判断できるので、ステップ１８４へ移行し、ステップ１８２の判定が否定された方向の減衰量設定値を修正した後にステップ１７８に戻り、ステップ１８２の判定が肯定される迄ステップ１７８〜ステップ１８４(修正後の減衰量設定値に基づく時刻歴応答解析・最大変位量の比率演算・最大変位量の比率が所定値以下か否かの判定等)を繰り返す。

これにより、例えば建物１０２の内部の間取りの変化を伴うリフォームが行われたり、建物１０２が設置された地域が比較的大きな地震に見舞われた等により、点検対象の建物１０２に経時変化が生じていたとしても、ダンパ７４に対する減衰量設定値として、最大変位量の比率が所定値以下となることで、制振装置１０により点検対象の建物１０２に対して所期の制振性能が発揮される最適な減衰量設定値が水平面内の２方向について各々求まることになる。また、最適な減衰量設定値が求まると、ステップ１８２の判定が肯定されてステップ１８６へ移行し、ダンパ７４に対する適正減衰量として、ステップ１７８〜ステップ１８４の処理で得られた減衰量設定値を設定することを、水平面内の２方向について各々行う。

次のステップ１８８では、ステップ１８６で設定した適正減衰量を、履歴情報に含まれるダンパ７４の現在の設定減衰量と比較することで、ダンパ７４の減衰量の調整が必要か否かを水平面内の２方向について各々判定する。例えば水平面内の２方向について、ダンパ７４の現在の設定減衰量がステップ１８６で設定した適正減衰量に一致しているか、ダンパ７４の現在の設定減衰量とステップ１８６で設定した適正減衰量との偏差が所定値以下の場合には、ダンパ７４の現在の設定減衰量のままで十分な制振性能が得られると判断できるので、ステップ１８８の判定が否定されてステップ１９２へ移行し、ダンパ７４の減衰量の調整が不要である旨を通知するメッセージをディスプレイ１１４に表示させた後に、ステップ１９４へ移行する。この場合、制振装置１０のダンパ７４の減衰量を調整する作業が不要であることを保守点検者に認識させることができる。

一方、水平面内の２方向のうちの少なくとも１方向について、ダンパ７４の現在の設定減衰量とステップ１８６で設定した適正減衰量との偏差が所定値よりも大きい場合は、ステップ１８８の判定が肯定されてステップ１９０へ移行し、ステップ１８６で設定した適正減衰量を、ダンパ７４の減衰量の調整を要請するメッセージや、減衰量の調整が必要なダンパ７４の伸縮方向を通知するメッセージと共にディスプレイ１１４に表示させる。

これにより、保守点検者により、点検対象の建物１０２に取付けられた制振装置１０のダンパ７４のうち、伸縮方向が通知された減衰量調整対象のダンパ７４について、その減衰量が表示された適正減衰量に一致するように減衰力調整機構を操作して減衰量を調整する減衰量調整作業が行われ、例えば建物１０２の内部の間取りの変化を伴うリフォームが行われたり、建物１０２が設置された地域が比較的大きな地震に見舞われた等により、点検対象の建物１０２に経時変化が生じていたとしても、制振装置１０により点検対象の建物１０２に対して所期の制振性能が発揮されるように制振性能が回復されることになる。

次のステップ１９４では、上述した処理で得られた点検対象の建物１０２の最新の特性値及びダンパ７４の最新の適正減衰量を、先のステップ１５４で読み出した履歴情報に追加することで履歴情報を更新し、建物情報ＤＢの一部として記憶部１１０Ｃに記憶されている履歴情報を更新後の履歴情報で上書きすることで、更新後の履歴情報を記憶部１１０Ｃに記憶させ、制振性能点検処理を終了する。

なお、ステップ１９４において、点検用コンピュータ１１０にプリンタ(図示省略)を接続して更新後の履歴情報を記録用紙に印刷し、履歴情報の印刷結果(一例を図８に示す)を点検対象の建物１０２の所有者等へ手渡すようにしてもよい。この履歴情報の印刷結果を参照することで、点検対象の建物１０２の所有者等が、建物１０２の履歴を把握できると共に、制振装置１０の制振性能が所期の性能を発揮する状態に維持されていることも把握することができる。

なお、上記では図５に示す制振性能点検処理が点検用コンピュータ１１０で行われる態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばコンピュータに多大な負荷が掛かる周波数応答解析や時刻歴応答解析等の処理(例えばステップ１７２〜ステップ１８４の処理等)を、外部ネットワーク１１２に設けられたサーバ・コンピュータで行い、点検用コンピュータ１１０は上記処理のための情報(加振力データ又は入力地震波データと応答加速度の測定結果)を上記のサーバ・コンピュータへ送信し、サーバ・コンピュータから処理結果を受け取るようにしてもよい。

また、上記では制振装置１０が機能していない状態の点検対象の建物１０２に所定の地震波が入力されたときの点検対象の建物１０２の最大変位量と、制振装置１０が機能している状態の点検対象の建物１０２に所定の地震波が入力されたときの点検対象の建物１０２の最大変位量と、の比率に基づいて適正減衰量を求める態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、制振装置１０が機能している状態の点検対象の建物１０２に所定の地震波が入力されたときの点検対象の建物１０２の最大変位量に基づき、当該最大変位量が閾値以下となるようにダンパ７４の減衰量設定値を修正することを繰り返すことで適正減衰量(適正減衰力)を求めるようにしてもよい。なお、上記態様は請求項９記載の発明に対応している。

また、上記では保守点検者によりダンパ７４の減衰力調整機構が操作されることで、制振装置１０の減衰力が手動で調整される態様を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、制振装置１０のダンパ７４として、例えば車両の電子制御サスペンションに用いられているダンパのように、外部から入力された電気信号に応じて作動流体が通過する流路の断面積を変化させるアクチュエータを内蔵したダンパを用い、当該ダンパの減衰力が演算によって求めた適正減衰力に一致するように前記ダンパに供給する電気信号を切り替えることで、制振装置の減衰力の調整を行うようにしてもよい。この場合、制振装置１０の減衰力を手動で調整する作業を行う必要が無くなるという効果が得られる。

更に、上記では制振装置１０のダンパとして、減衰力調整機構が設けられたダンパ７４を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではく、減衰力調整機構が設けられていないダンパを用いることも可能である。一般に、ダンパは作動流体が封入され、封入された作動流体がオリフィス等を通過する際の抵抗により減衰力を発生する構成であり、発生する減衰力は作動流体の粘度に応じて変化するので、減衰力調整機構が設けられていないダンパを含んで構成された制振装置における減衰力の調整は、ダンパに封入されている作動流体を粘度等の特性の異なる作動流体へ交換する(例えば減衰力を増大させる場合は粘度がより高い作動流体へ交換し、減衰力を減少させる場合は粘度がより低い作動流体へ交換する)か、ダンパの周囲に配設する断熱材の種類や配設量、配設範囲の少なくとも１つを変更することでダンパ(に封入されている作動流体)の温度を変化させる(例えば作動流体が温度の上昇に伴って粘度が低下する特性を有しているのであれば、減衰力を増大させる場合はダンパ(に封入されている作動流体)の温度を低下させ、減衰力を減少させる場合はダンパ(に封入されている作動流体)の温度を上昇させる)ことで行うことも可能である。なお、上記態様は請求項１３記載の発明に対応している。

また、上記では建物１０２に建物側コンピュータ１０６が設置された構成の制振システム１００(図１参照)を例に説明したが、本発明は上記構成に限られるものではなく、例として図９に示す制振システム１２０のように、建物側コンピュータ１０６を省略した構成としてもよい。この場合、図４に示す加速度測定処理のように、建物１０２の設置地域に地震波が到来することを事前に検知し、到来した地震波に対する建物１０２の応答加速度を測定する処理を行うことは困難となるものの、建物１０２の保守点検時に、建物１０２に設置された加速度センサ１０４を点検用コンピュータ１１０に直接接続すれば、微小加速度入力装置１０８を用いて建物１０２に加速度を入力し、当該入力加速度に対する建物１０２の応答加速度を測定することは可能であり、制振システムの構成を簡略化できるという効果が得られる。

また、上記では加速度センサ１０４が予め建物１０２の複数箇所に各々設置された態様を例に説明したが、本発明はこの構成に限られるものではなく、加速度センサ１０４を建物１０２に予め設置することに代えて、建物１０２の保守点検時に、建物１０２の複数箇所に加速度センサ１０４を各々設置する作業を行った後に、微小加速度入力装置１０８を用いて建物１０２に加速度を入力し、当該入力加速度に対する建物１０２の応答加速度を測定し、設置した加速度センサ１０４を測定後に取り外すようにしてもよい。この場合、建物１０２の保守点検時の作業は多少煩雑になるものの、建物１０２のコストを低減することができる。

更に、上記では制振装置１０が取付けられる制振対象の建物として、図２(Ａ)に示す建物ユニット６０が複数個連結されて成るユニット建物を例に説明したが、本発明に係る建物は上記構成に限定されるものではなく、本発明は、例えば木造軸組構法や枠組壁工法、鉄筋コンクリート造等の他の構成の建物にも適用可能である。

１０制振装置
６０建物ユニット
７４ダンパ
１００制振システム
１０２建物
１０４加速度センサ
１０６建物側コンピュータ
１０８微小加速度入力装置
１１０点検用コンピュータ
１２０制振システム

Claims

建物の変位に対して減衰力を発生するように前記建物に取付けられると共に、発生する減衰力を調整可能とされ、前記建物の経時変化を検出した結果に応じて減衰力が調整される制振装置の調整方法であって、
地震波による加速度の時間経過に伴う推移を表す実地震データが記憶部に記憶されているか否かを判定する判定ステップと、
前記実地震データが記憶されている場合に、前記実地震データに基づいて、前記経時変化の検出結果に相当する前記建物の特性値を演算し、前記実地震データが記憶されていない場合には、微小加速度入力装置によって前記建物を打撃することで前記建物に入力された加速度に対する前記建物の応答を検出する検出手段の検出結果に基づいて、前記特性値を演算する演算ステップと、
を含む制振装置の調整方法。
前記判定ステップは、現時点から過去所定期間以内の日時、または前記特性値が変化した可能性が有る事象が生じた以降の日時の前記実地震データが前記記憶部に記憶されているか否かを判定する請求項１に記載の制振装置の調整方法。
前記判定ステップで前記実地震データが記憶されていないと判定した場合に、前記微小加速度入力装置によって未実施の打撃位置を表示装置に表示させると共に、表示した打撃位置への打撃を要請する情報を前記表示装置に表示させる表示ステップを更に含む請求項１又は請求項２に記載の制振装置の調整方法。