JP6400496B2

JP6400496B2 - 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

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Publication number: JP6400496B2
Application number: JP2015017487A
Authority: JP
Inventors: 弘希戸根; 猛志大島; 和也小笠原
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machinery Systems Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machinery Systems Co Ltd
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2018-10-03
Anticipated expiration: 2035-01-30
Also published as: JP2016142589A

Description

本発明は、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に関するものである。

機械式立体駐車装置には、機械式立体駐車装置そのものがビル等の建築躯体内に組み込まれるものがある。

例えば、特許文献１には、建築躯体のボイド内に設置される実質的に塔状の鉄骨構造体を有した機械式立体駐車装置が開示されている。特許文献１では、建物ボイドに設置された機械式立体駐車装置と建物ボイドの内面との間に配設される水平サポート装置によって、機械式立体駐車装置を建物ボイドの内面で支持させている。
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。

このため、建築躯体内に組み込まれている機械式立体駐車装置の鉛直荷重が機械式立体駐車装置の内部架構（以下「立駐内部架構」という。）によって支持される場合、立駐内部架構は、主に地震時に建築躯体から加えられる荷重に基づいて設計される。
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。

特許第４５９３６４６号公報

上記の水平震度には、一例として、２種類の算出方法がある。

第１の算出方法は、建築躯体に対して時刻歴応答解析等の地震解析を行い、水平震度を得る方法である。第１の算出方法では、建築躯体と機械式立体駐車装置とが、同様に振動することを想定している。

しかしながら、実際に振動が生じても、必ずしも建築躯体と機械式立体駐車装置とが同じように振動するとは限らず、振動の状態が異なる場合がある。このため、機械式立体駐車装置の設計に関して、第１の算出方法による水平震度を適用しても、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。

また、第２の算出方法は、建築躯体と機械式立体駐車装置の両方を質点系モデル（串団子モデルともいう。）等でモデル化して地震解析を行い、水平震度を得る方法である。建築躯体の質点系モデルと機械式立体駐車装置の質点系モデルは、ばねによって接続されることで一体にモデル化された連成解析モデルとされる。なお、質点は重量の大きい床を想定している。
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。

しかしながら、質点系モデルは、例えばビルの様に各階の床が剛（変形しない）と仮定できる「剛床仮定」が成立する場合に用いられるモデルである。一方、機械式立体駐車装置は、立駐内部架構を車両の昇降路や車両（パレット）の格納棚として使用するため、床が無く、剛床仮定が成り立たない構造である。
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。

そこで、立駐内部架構を構成する部材である柱及び梁等に基づく部材モデルと建築躯体の質点系モデルとを一体化した連成解析モデルを用いることが好ましい。すなわち、機械式立体駐車装置を模擬した質点系モデルに代えて機械式立体駐車装置の詳細な構造を模擬した部材モデルを用いて、連成解析モデルとすることが好ましい。
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。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、建築躯体内に組み込まれる機械式立体駐車装置に与える振動の影響を簡易に解析可能とする、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を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の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は以下の手段を採用する。

本発明の第一態様に係る機械式立体駐車装置の振動応答解析装置は、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。

本構成に係る振動応答解析装置は、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ものである。この振動の影響とは、例えば地震の影響である。

本構成では、機械式立体駐車装置の内部架構をモデル化した部材モデルを用いて振動応答解析が行われる。部材モデルは、弾性体を介して建築躯体による支持箇所を模擬した支持点が設定されると共に、機械式立体駐車装置の内部架構である柱や梁等に基づいて機械式立体駐車装置を模擬したものである。
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。

ここで、質点系モデルを用いた連成解析モデルでは、建築躯体の振動が機械式立体駐車装置に影響を及ぼすと共に、機械式立体駐車装置の振動が建築躯体にも影響を及ぼすことを模擬できる。一方、本構成は、建築躯体を示す質点系モデルと部材モデルとを一体化させたものでなく、部材モデル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。

そして、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が部材モデルの複数の支持点に入力され、部材モデルの振動の時間変化を示す立駐応答情報が時刻歴応答解析手段によって算出される。
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。

以上のように、本構成に係る部材モデルは、質点系モデルに比べて複雑であるものの、本構成は、建築躯体と機械式立体駐車装置を一体化した連成解析モデルを作成する必要はない。そして、本構成は、部材モデルに対して、機械式立体駐車装置に伝播する振動の時間変化を支持点に入力することで時刻歴応答解析を行い、その結果を用いて機械式立体駐車装置の内部架構に生じる応力を算出するので、建築躯体内に組み込まれる機械式立体駐車装置に与える振動の影響を簡易に解析できる。

上記第一態様では、前記時刻歴応答解析手段が、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、前記静解析手段が、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してもよい。

本構成は、時刻歴応答解析手段によって、部材モデルの振動の時間変化を示す立駐応答情報が算出される。時刻歴応答解析手段は、建築躯体から伝播する振動の時間変化を示す第１振動情報を部材モデルの支持点に入力すると共に、基部から伝播する振動の時間変化を示す第２振動情報を部材モデルの基部に入力する。

すなわち、第１振動情報は建築躯体の振動を示しているものであり、部材モデルの支持点に入力されることにより、建築躯体の振動が機械式立体駐車装置に与える影響が模擬される。第１振動情報は、例えば、建築躯体を示す質点系モデルに地震波を入力することによって、建築躯体の階層毎に算出されるものである。また、第２振動情報により示される振動が部材モデルの基部に入力されることにより、地震等の振動が建築躯体の下部構造を介して機械式立体駐車装置に与える影響が模擬される。

そして、機械式立体駐車装置に生じる慣性力が立駐応答情報に基づいて算出され、この慣性力と共に建築躯体の最大変位量が部材モデルに入力されることで、機械式立体駐車装置の内部架構に生じる応力が静解析手段によって算出される。
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。

上記第一態様では、前記部材モデルにおいて、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てもよい。

本構成は、機械式立体駐車装置の強度にパレットは寄与しないので、部材モデルにおいてパレットは模擬されない。一方、パレットと車両の重量は振動応答解析において無視できるものではないので、部材モデルにおいてパレットと車両の重量が設定される。
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。

本発明の第二態様に係る機械式立体駐車装置の振動応答解析方法は、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。

本発明の第三態様に係る機械式立体駐車装置の振動応答解析プログラムは、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。

本発明によれば、建築躯体内に組み込まれる機械式立体駐車装置に与える振動の影響を簡易に解析可能とする、という優れた効果を有する。

本発明の実施形態に係る機械式立体駐車装置と、この機械式立体駐車装置が組み込まれる建築躯体とを示す斜視図である。本発明の実施形態に係る機械式立体駐車装置と建築躯体の縦断面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う機械式立体駐車装置の横断面図である。本発明の実施形態に係る振動応答解析装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る機械式立体駐車装置の部材モデルの全体図である。本発明の実施形態に係る部材モデルの拡大図である。本発明の実施形態に係る部材モデルの主柱、梁、ガイド柱の接合状態を示した概念図である。本発明の実施形態に係る部材モデルにおけるパレット及び車両の重量設定に関する概念図である。本発明の実施形態に係る部材モデルに対して振動を付与する位置を示した図である。本発明の実施形態に係る部材モデルに対して振動を付与する位置を示した図である。本発明の実施形態に係る振動応答解析装置の機能を示す機能ブロック図である。本発明の実施形態に係る振動応答解析処理の流れを示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る振動応答解析の説明に要する模式図である。本発明の実施形態に係る部材モデルの横断面図である。本発明の実施形態に係る振動応答解析によって算出されたＸ方向における支柱応答加速度及びＲＦ応答加速度を部材モデルの高さ方向にプロットした結果である。本発明の実施形態に係る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応答加速度を部材モデルの高さ方向にプロットした結果である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

まず、本実施形態に係る機械式立体駐車装置について説明する。
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。

図２にも示すように、建築躯体２は例えば１０階以上の階層を持ち、その内部に、居住室やオフィス室等とは隔離された空洞６が形成されている。この空洞６は、地上階、あるいは地下階から所定の高さまで上下方向に延在している。駐車装置躯体３（内部架構ともいう。）は空洞６の内部に立設されることによって建築躯体２の内部に組み込まれ、建築躯体２によって支持される。

図３にも示すように、駐車装置躯体３は、例えば平面視で四隅に位置して鉛直方向に延びる４本の主柱１０（柱梁部材）と、これらの４本の主柱１０の間を相互に連結し、上下に多段に架設された水平な梁１１，１２（柱梁部材）と、対向する梁１１の内側に接する共に、梁１１の両側の主柱１０との間に間隔を空けて位置するように、それぞれ２本ずつ、合計４本設置されたガイド柱１３とを備えて構成されている。これらの部材１０，１１，１２，１３は、例えばＨ形鋼によって形成されている。

なお、主柱１０と、梁１１，１２との間の連結部には柔構造（柔接合）が採用されている。例えば、主柱１０には水平な連結プレートが溶接されており、この連結プレートに梁１１，１２がボルト、リベット、溶接等によって固定される、所謂ピン構造となっている。従って、連結プレートが撓むことにより、梁１１，１２は主柱１０に対して上下左右方向に微小な角度で動くことができ、その際には主柱１０と梁１１，１２にモーメントが発生しない。

図３に示すように、梁１１，１２に囲まれた空間内の両側に、上下方向に多段状にパレット格納棚１５が設置されている。このパレット格納棚１５はレール状のパレット支持材（ローラフレーム）であり、梁１２とガイド柱１３とに固定されている。これらのパレット格納棚１５に、車両４を積載する鋼板製のパレット１６が１枚ずつ出し入れ可能に積載されている。また、図２にも示すように、対向するパレット格納棚１５の間に垂直な昇降通路１８が設けられ、この中にリフト２０（エレベータ状のパレット搬送機）が上下に昇降可能に設けられている。

リフト２０は、例えば駐車装置躯体３の上部に設けられた図示しない昇降駆動装置から下方に延びる４組のワイヤロープ２１に四隅を吊持され、上記昇降駆動装置が起動することによって昇降通路１８内を上下に昇降することができる。リフト２０は、例えばその両端に固定されたガイドバー２０ａが、Ｈ型断面を持つガイド柱１３に係合することにより、前後・左右方向への動きを規制されながら昇降する。

リフト２０には、パレット格納棚１５との高さが一致した時に、空荷の、又は車両４が積載されたパレット１６を、リフト２０からパレット格納棚１５に、又はパレット格納棚１５からリフト２０に、スムーズに受け渡すことができる図示しない受渡機構が搭載されている。

車両入庫時は、リフト２０が空のパレット１６をパレット格納棚１５から取り出して図示しない地上階に搬送し、図示しない入出庫口から車両４が進入してパレット１６に載り、乗員が降りて入出庫口が閉じられるとリフト２０が上昇して空のパレット格納棚１５に車両４が積載されたパレット１６を格納する。また、車両出庫時は、車両４が積載されたパレット１６をリフト２０が地上階に搬送し、入出庫口が開いて車両４が搬出される。

図２及び図３に示すように、駐車装置躯体３は、建築躯体２に設けられた空洞６の内壁部６ａとの間に、例えば３０ｃｍ〜５０ｃｍ程度の空間Ｓを有するように構築されている。そして、この空間Ｓに、弾性圧縮変形が可能な複数の支持部２５が、圧縮された状態で、建築躯体２と駐車装置躯体３とに密着するように介装されている。これらの支持部２５は、例えば、平面視（図３参照）で駐車装置躯体２の周囲全周（本実施形態では周囲４面）を囲み、且つ側面視（図２参照）で駐車装置躯体２の上下方向複数箇所に位置するように、梁１１，１２の軸方向延長線上となる主柱１０の側面に固定されている。

図２に示すように、各支持部２５は、建築躯体２の各階層における床スラブ３０の位置に整合するように内壁部６ａに当接されるのが構造上望ましいが、床スラブ３０の位置に限らず、他の位置（高さ）に支持部２５を当接させることも考えられる。また、支持部２５は、側面視（図２参照）で駐車装置躯体３の多段に配設された梁１１，１２の１段おきの高さに設けられているが、必ずしも１段おきでなくてもよい。

このように、建築躯体２の内壁部６ａと、駐車装置躯体３との間に形成された空間Ｓに、弾性圧縮変形が可能な複数の支持部２５が圧縮された状態で介装されている。これらの支持部２５は、駐車装置躯体３の周囲全周（全面）を囲むように設置されている。これにより、駐車装置躯体３は、その鉛直方向の荷重を主柱１０によって支持されながら、水平方向の荷重は支持部２５を介して建築躯体２によって支持される。即ち、建築躯体２によって駐車装置躯体３の水平方向の動きが規制されている。なお、支持部２５には、例えば、ゴムや軟質樹脂等の弾性材料からなる弾性体が備えられることで、弾性圧縮変形が可能とされている。

以上のように構成された機械式立体駐車装置１は、その駐車装置躯体３が、建築躯体２との間に空間Ｓを有するように立設され、その鉛直方向の荷重は駐車装置躯体３を構成する主柱１０によって支持される。また、水平方向の荷重は、建築躯体２によって支持されるように、支持部２５が圧縮された状態で空間Ｓに介装されている。即ち、駐車装置躯体３は、建築躯体２との間に空間Ｓを有しながらも、実質的には支持部２５を介して建築躯体２に密着した状態となっている。

このように、建築躯体２と駐車装置躯体３とが支持部２５を挟んで密着しているため、例えば地震時に建築躯体２が揺れると、駐車装置躯体３は質量比の大きい建築躯体２の動きに強制的に追従して水平方向に変形する。このため、建築躯体２が駐車装置躯体３に対して相対的に揺動することができず、駐車装置躯体３が支持部２５を介して建築躯体２と接触した状態が保たれる。したがって、従来の様に防振ゴムが建築躯体２との間で離間し、再接触する際の衝突力が発生することはない。なお、通常時においては、支持部２５の弾力により、機械式立体駐車装置１の作動に伴う振動や騒音等が緩衝され、建築躯体２に伝播されることが防止される。

また、駐車装置躯体３は、水平方向を建築躯体２で支持されるために単独で自立する必要がない。したがって、駐車装置躯体３の主柱１０の太さを、鉛直方向の荷重により座屈しない程度の太さに設定すればよく、建築躯体２による支持なしに自立できる程の太さにはしなくてもよい。このため、駐車装置躯体３の重量を大幅に軽減し、コストダウンを図るとともに、駐車装置躯体３を支える建築躯体２の負担を軽減することができる。

また、この機械式立体駐車装置１は、その駐車装置躯体３を構成する各柱梁部材１０，１１，１２の連結部にピン接合等の柔構造（柔接合）を採用している。これにより、各柱梁部材１０，１１，１２が、その連結部において互いに微小な角度変位を起こすことが可能になるため、地震時に水平力を受けて駐車装置躯体３が変形した場合に、各柱梁部材１０，１１，１２にモーメントが発生しなくなる（連結部が剛接合であると揺動時に各柱梁部材１０，１１，１２にモーメントが発生してしまう。）。

次に、上述した建築躯体２内に組み込まれると共に建築躯体２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１に対する振動の影響の解析（以下「振動応答解析」という。）について説明する。
なお、振動は、例えば地震に起因するものである。

図４は、機械式立体駐車装置１に対する振動の影響を解析する振動応答解析装置４０の構成を示すブロック図である。

本実施形態に係る振動応答解析装置４０は、計算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）４１、各種プログラム及び各種データ等が予め記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）４２、ＣＰＵ４１による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）４３、各種プログラム及び各種データを記憶する記憶手段としてのＨＤＤ（Hard Disk Drive）４４を備えている。

さらに、振動応答解析装置４０は、キーボード及びマウス等から構成され、各種操作の入力を受け付ける操作入力部４５、各種画像を表示する、例えば液晶ディスプレイ装置等の画像表示部４６、通信回線４７を介して他の情報処理装置等と接続され、他の情報処理装置等との間で各種データの送受信を行う外部インタフェース４８を備えている。

これらＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、ＨＤＤ４４、操作入力部４５、画像表示部４６、及び外部インタフェース４８は、システムバス４９を介して相互に電気的に接続されている。従って、ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、及びＨＤＤ４４へのアクセス、操作入力部４５に対する操作状態の把握、画像表示部４６に対する画像の表示、並びに外部インタフェース４８を介した他の情報処理装置等との各種データの送受信等を各々行なうことができる。

本実施形態に係る振動応答解析装置４０は、機械式立体駐車装置１の内部架構（以下「立駐内部架構」という。）をモデル化した部材モデル５０Ｍ（図５から図１０参照）をシミュレーションモデルとし、これを用いて振動応答解析を行う。
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。

次に、図５から図１０を参照して、部材モデル５０Ｍの詳細について説明する。図５は部材モデル５０Ｍの全体図であり、図６は図５の領域Ａの拡大図であり、図９は図５の領域Ｂの拡大図であり、図１０は図５の領域Ｃの拡大図である。
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は、部材モデル５０Ｍの主柱１０Ｍ、梁１１Ｍ、ガイド柱１３Ｍの接合状態を示した概念図である。
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。

また、機械式立体駐車装置１の強度には、パレット１６は寄与しないものの、振動応答解析においてパレット１６と車両４の重量は無視できるものではない。そこで、本実施形態に係る部材モデル５０Ｍは、パレット１６は模擬されず、パレット１６と車両４の重量が設定される。
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。

また、支持点２５Ｍは、弾性圧縮変形が可能な支持部２５を模擬するために、バネ要素によってモデル化される。
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。

図１１は、実施形態に係る振動応答解析装置４０の機能を示す機能ブロック図である。

振動応答解析装置４０が備えるＣＰＵ４１は、時刻歴応答解析機能（時刻歴応答解析部６０）及び静解析機能（静解析部６１）を有する。なお、時刻歴応答解析機能及び静解析機能は、ＨＤＤ４４に予め記憶されている振動応答解析プログラムによって実現される。

時刻歴応答解析機能は、機械式立体駐車装置１に振動が与えられた場合における機械式立体駐車装置１の揺れの時間変化を解析するものである。
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。

静解析機能は、機械式立体駐車装置１が揺れた場合の立駐内部架構の強度を解析するものである。
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。

また、ＨＤＤ４４は、部材モデル記憶部６２、入力振動情報記憶部６３、立駐振動情報記憶部６４、及び静解析結果記憶部６５を備える。

部材モデル記憶部６２は、作成した部材モデル５０Ｍを記憶する。

入力振動情報記憶部６３は、部材モデル５０Ｍに入力する振動情報を記憶する。
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。

建築躯体振動情報は、例えば、建築躯体２を示す質点系モデルに地震波情報により示される地震波の振動を入力することで、建築躯体２の階層毎の振動として算出されたものである。また、これと共に、建築躯体２の最大変位量も算出され、建築躯体振動情報に含まれる。なお、建築躯体振動情報は、例えば、建築躯体２を設計する事業者によって別途算出され、予め入力振動情報記憶部６３に記憶される。

立駐振動情報記憶部６４は、時刻歴応答解析機能によって算出された立駐振動情報を記憶する。

静解析結果記憶部６５は、静解析機能による算出結果を記憶する。

ここで、従来の質点系モデルを用いた連成解析モデルによる振動応答解析と本実施形態に係る部材モデル５０Ｍを用いた振動応答解析の相違について説明する。
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。

そして、時刻歴応答解析機能によって、部材モデル５０Ｍの振動の時間変化を示す立駐応答情報が算出され、静解析機能によって、立駐応答情報に基づいて、立駐内部架構に生じる応力が算出される。そして、静解析機能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。

次に図１２に示すフローチャート及び図１３に示す模式図を用いて、本実施形態に係る振動応答解析をより具体的に説明する。

図１２は、ＣＰＵ４１によって実行される振動応答解析処理（振動応答解析プログラム）の流れを示すフローチャートである。

まず、ステップ１００では、部材モデル５０Ｍ、建築躯体振動情報、及び地震波情報をＨＤＤ４４から読み出す。そして、ステップ１００では、図９の矢印で示されるように、建築躯体振動情報を部材モデル５０Ｍの支持点２５Ｍに設定（入力）すると共に、図１０の矢印で示されるように、地震波情報を部材モデル５０Ｍの基部に設定（入力）する。
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。

次のステップ１０２では、設定した振動情報に基づいて、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時刻歴応答解析を実行する。
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。

次のステップ１０４では、時刻歴応答解析で算出した立駐振動情報から部材モデル５０Ｍの最大加速度を抽出し、抽出した最大加速度から機械式立体駐車装置１に生じる慣性力の最大値（以下「立駐慣性力」という。）を算出する。

次のステップ１０６では、建築躯体振動情報に含まれる建築躯体２の最大変位量、及びステップ１０４で算出した立駐慣性力を部材モデル５０Ｍに設定する（図１３（Ｃ））。

次のステップ１０８では、設定した建築躯体２の最大変位量及び立駐慣性力に基づいて、立駐内部架構に生じる応力を算出する静解析を実行する（図１３（Ｃ））。

そして、静解析によって算出された応力が予め定められている許容応力以下であるか否か等を検討することによって、部材モデル５０Ｍの基となった立駐内部架構の設計が適しているか否かが判断される。

次に、図１４から図１６を参照して、本実施形態に係る振動応答解析の結果の一例を説明する。

図１４は、部材モデル５０Ｍの横断面図である。パレット支持材２６Ｍ（ローラフレーム）が延在する方向をＸ方向とし、これに直交する方向をＹ方向とする。なお、Ｘ方向にはガイド柱１３Ｍが配置され、このガイド柱１３ＭはＸ，Ｙ方向に直交するＺ方向に延在している。なお、部材モデル５０Ｍの４隅には主柱１０ＭがＺ方向に延在している。

図１５は、振動応答解析によって算出されたＸ方向における主柱１０Ｍの応答加速度（以下「支柱応答加速度」という。）及びパレット支持材２６Ｍの応答加速度（以下「ＲＦ応答加速度」という。）を、入力された振動の加速度（以下「入力振動」という。）と共に部材モデル５０Ｍの高さ方向（Ｚ方向）にプロットした結果である。
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。

図１５，１６に示されるように、入力振動はＸ方向及びＹ方向で略同様である。
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。

このように、本実施形態に係る振動応答解析では、機械式立体駐車装置１のＸ，Ｙ，Ｚ方向における駐車装置躯体３を構成する各部材の振動の詳細が算出され、各々を比較することでより振動により強い耐震設計が可能となる。

以上説明したように、本実施形態に係る振動応答解析装置４０は、建築躯体２内に組み込まれると共に建築躯体２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１に対する振動の影響を解析する。振動応答解析装置４０に用いる立駐内部架構を模擬した部材モデル５０Ｍは、弾性体を介して建築躯体２による支持箇所を模擬した複数の支持点２５Ｍが設定される。そして、振動応答解析装置４０は、機械式立体駐車装置１に伝播する振動の時間変化を示す振動情報を支持点２５Ｍに入力することで、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時刻歴応答解析を実行し、立駐振動情報に基づいて、内部架構に生じる応力を算出する静解析を実行する。

このように、本実施形態に係る振動応答解析は、部材モデル５０Ｍに対して、機械式立体駐車装置１に伝播する振動の時間変化を支持点２５Ｍに入力することで時刻歴応答解析を行い、その結果を用いて静解析により立駐内部架構に生じる応力を算出するので、建築躯体２内に組み込まれる機械式立体駐車装置１に与える振動の影響を簡易に解析できる。

また、本実施形態に係る部材モデル５０Ｍは、質点系モデルに比べて複雑であるものの、本実施形態に係る振動応答解析では、建築躯体２と機械式立体駐車装置１を一体化した連成解析モデルを作成する必要はない。
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。

以上、本発明を、上記実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１機械式立体駐車装置
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
４４ＨＤＤ
５０Ｍ部材モデル
６０時刻歴応答解析部
６１静解析部

Claims

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。