JP6703904B2

JP6703904B2 - エレベータロープ制振構造

Info

Publication number: JP6703904B2
Application number: JP2016119691A
Authority: JP
Inventors: 孝行曽根; 弘樹濱口; 睦博吉澤
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2020-06-03
Anticipated expiration: 2036-06-16
Also published as: JP2017222480A

Description

本発明は、巻上装置により巻き上げ下げしてエレベータケージを昇降させるエレベータロープに生じる揺れを低減するエレベータロープ制振構造に関する。

地震や強風等により建物が揺れると、巻上装置により巻き上げ下げしてエレベータケージを昇降させるエレベータロープが揺れる。特に、エレベータケージが下階で停止したときに、建物とエレベータロープの固有周期が近いとエレベータロープの揺れが大きくなり、これに伴ってエレベータシャフト内の機器や突起物にエレベータロープが衝突したり、絡まったりすることが考えられる。

これに対して、特許文献１には、Ｕ字状のロープ拘束アームによってエレベータロープを囲んだ状態にすることにより、地震等により揺れるエレベータロープをロープ拘束アームに当てて、このエレベータロープの揺れを低減するロープ揺れ防止機が開示されている。

しかし、特許文献１のロープ揺れ防止機は、エレベータロープに力を直接加えるものなので、エレベータロープの損傷が懸念される。

特開２００４−５９２１１号公報

本発明は係る事実を考慮し、エレベータロープに生じる揺れを低減することを課題とする。

第１態様の発明は、建物に設けられたエレベータシャフト内を昇降するエレベータケージと、前記エレベータシャフトの上部に設けられ、前記エレベータケージを吊下するエレベータロープを巻き上げ下げする巻上装置と、前記巻上装置が設置された設置台と、前記設置台を前記建物の床又は梁に免震支持する免震装置と、を有するエレベータロープ制振構造である。

第１態様の発明では、免震装置により床又は梁に免震支持された設置台に巻上装置を設置することによって、設置台の質量と免震装置の剛性とからなる振動系の固有周期を長周期にして、建物の固有周期と異ならせる。

これにより、地震等により建物が揺れたときに、エレベータロープの揺れが建物の揺れと共振しないようにして、エレベータロープの揺れを低減することができる。

第２態様の発明は、第１態様のエレベータロープ制振構造において、前記設置台に減衰を付与する減衰手段を有する。

第２態様の発明では、減衰手段により設置台に減衰を付与することによって、設置台の揺れを低減し、これによってエレベータロープの揺れをより低減することができる。

第３態様の発明は、第１又は第２態様のエレベータロープ制振構造において、前記床又は前記梁に対する前記設置台の水平変位に対して、前記設置台をロック状態とロック解除状態とに切り換え可能なロック手段を有する。

第３態様の発明では、通常のエレベータ運行時には、ロック手段により設置台をロック状態とする。これにより、エレベータロープは、揺れることなくエレベータケージを昇降させる。

そして、地震情報を受信した等の際には、最寄の階にエレベータケージを停止させた後に、ロック手段により設置台のロック状態を解除する。これにより、設置台が免震装置により床又は梁に免震支持された状態とし、設置台の質量と免震装置の剛性とからなる振動系の固有周期を長周期にして、建物の固有周期と異ならせる。これにより、地震等により建物が揺れたときに、エレベータロープの揺れが建物の揺れと共振しないようにして、エレベータロープの揺れを低減することができる。

本発明は上記構成としたので、エレベータロープに生じる揺れを低減することができる。

図１（ａ）は、エレベータが通常運転されている状態の建物を示す立面図であり、図１（ｂ）は、地震発生を予知してエレベータケージがエレベータシャフトに固定されている状態の建物を示す立面図であり、図１（ｃ）は、地震時にエレベータロープ制振構造によって主ロープの揺れを低減している状態の建物を示す立面図である。本発明の実施形態に係るエレベータロープ制振装置を示す正面図である。本発明の実施形態に係る地震応答解析により求めた建物の各階における主ロープの変位を示した線図である。本発明の実施形態に係る多質点系建物モデルを示すモデル図である。本発明の実施形態に係るロック手段のバリエーションを示す正面図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係るエレベータロープ制振構造について説明する。

図１（ｂ）の立面図に示すように、本実施形態のエレベータロープ制振構造１０は、エレベータケージ１２とエレベータロープ制振装置１４を有して構成されている。

エレベータケージ１２は、建物１６に設けられたエレベータシャフト１８内を昇降する。エレベータロープ制振装置１４は、建物１６の最上階２０に備えられたエレベータ機械室２２に設けられている。

図２の正面図に示すように、エレベータロープ制振装置１４は、巻上装置２４、設置台２６、免震装置としての積層ゴム支承２８、減衰手段としてのダンパー３０、及びロック手段としてのロック装置３２を有して構成されている。

設置台２６は、最上階２０の床としての床スラブ３４に設置された積層ゴム支承２８に免震支持されて、錘として機能する。すなわち、積層ゴム支承２８は、設置台２６を床スラブ３４に免震支持している。

設置台２６の上には、エレベータケージ１２を吊下するエレベータロープとしての主ロープ３６を巻き上げ下げする巻上装置２４が設置されている。このようにして、巻上装置２４は、エレベータシャフト１８の上部に設けられている。

設置台２６の重量、及び積層ゴム支承２８の水平剛性は、主ロープ３６の１次モードにおいて、最上階２０の床スラブ３４に対して設置台２６が水平方向へ相対移動するように(積層ゴム支承２８に水平変形が生じるように）設定する。

また、設置台２６の重量、及び積層ゴム支承２８の水平剛性は、設置台２６の質量と積層ゴム支承２８の剛性とからなる振動系の固有周期が建物１６の固有周期よりも大きくなるように設定する。これにより、建物１６の固有周期と、設置台２６の質量と積層ゴム支承２８の剛性とからなる振動系の固有周期とを異ならせている。

最上階２０の床スラブ３４と、設置台２６とは、ダンパー３０によって繋げられている。これにより、地震や強風等により建物１６が揺れることに伴って設置台２６が揺れた（最上階２０の床スラブ３４に対して設置台２６が水平方向へ相対移動した）際に、ダンパー３０によって設置台２６に減衰が付与される。

ロック装置３２は、設置台２６に形成された挿入孔３８へ、挿入及び抜去が可能なピン部材４０を有して構成されている。

ピン部材４０を上方へ動かして（矢印４２）挿入孔３８へ挿入することにより、床スラブ３４に対する設置台２６の水平変位に対して設置台２６をロック状態（床スラブ３４に対して設置台２６が水平方向へ相対移動できない状態）とすることができ、ピン部材４０を下方へ動かして（矢印４４）挿入孔３８から抜去することにより、床スラブ３４に対する設置台２６の水平変位に対して設置台２６をロック解除状態（床スラブ３４に対して設置台２６が水平方向へ相対移動できる状態）とすることができる。すなわち、ロック装置３２は、ピン部材４０の上下動により、ロック状態とロック解除状態とに切り換え可能となっている。

ここで、エレベータロープ制振構造１０によって、主ロープ３６に生じる揺れを低減する方法について説明する。ここでは、地震により建物１６が揺れることに伴って生じる主ロープ３６の揺れを低減する方法について説明する。

まず、図１（ａ）の立面図に示すように、通常のエレベータ運行時には、ロック装置３２により設置台２６をロック状態にして（図２を参照のこと）、エレベータを稼働させる（エレベータケージ１２を吊下する主ロープ３６を巻上装置２４により巻き上げ下げして、エレベータケージ１２を昇降させる）。

次に、図１（ｂ）の立面図に示すように、地震情報の受信等により地震の発生を予知した際には、エレベータ管制運転により最寄りの階（本例では、５階）にエレベータケージ１２を緊急停止させてエレベータケージ１２の扉を開放した後に、エレベータケージ１２をエレベータシャフト１８に固定する。

次に、図１（ｃ）の立面図に示すように、ロック装置３２により設置台２６をロック解除状態にし（図２を参照のこと）、地震により建物１６が揺れることに伴って生じる主ロープ３６の揺れをエレベータロープ制振構造１０によって低減する。

次に、エレベータ管制用の加速度計の計測値等から建物１６の揺れが十分に治まったと判断した後に、エレベータケージ１２のエレベータシャフト１８への固定を解除するとともに、ロック装置３２により設置台２６をロック状態にして、エレベータの稼働を再開させる。

次に、本発明の実施形態に係るエレベータロープ制振構造の作用と効果について説明する。

本実施形態のエレベータロープ制振構造１０では、図１（ｃ）及び図２に示すように、積層ゴム支承２８に免震支持された設置台２６に巻上装置２４を設置することによって、設置台２６の質量と積層ゴム支承２８の剛性とからなる振動系の固有周期を長周期にして、建物１６の固有周期と異ならせる。

これにより、地震等により建物１６が揺れたときに、主ロープ３６の揺れが建物１６の揺れと共振しないようにして、主ロープ３６の揺れを低減することができる。

また、本実施形態のエレベータロープ制振構造１０では、図２に示すように、ダンパー３０により設置台２６に減衰を付与することによって、設置台２６の揺れを低減し、これによって主ロープ３６の揺れをより低減することができる。

さらに、本実施形態のエレベータロープ制振構造１０では、設置台２６の質量と積層ゴム支承２８の剛性とからなる振動系の固有周期を建物１６の固有周期よりも大きくすることにより、設置台２６の質量と免震支承の剛性とからなる振動系の固有周期を長周期にして、設置台２６の質量と積層ゴム支承２８の剛性とからなる振動系と、建物１６の固有周期とを異ならせることが容易にできる。

また、本実施形態のエレベータロープ制振構造１０では、図１（ａ）に示すように、通常のエレベータ運行時には、ロック装置３２により設置台２６をロック状態とする。これにより、主ロープ３６は、揺れることなくエレベータケージ１２を昇降させる。

そして、地震発生を予知した際には、最寄りの階にエレベータケージ１２を停止させた後に、ロック装置３２により設置台２６のロック状態を解除する。これにより、設置台２６が積層ゴム支承２８により床スラブ３４に免震支持された状態とし、設置台２６の質量と積層ゴム支承２８の剛性とからなる振動系の固有周期を長周期にして、建物１６の固有周期と異ならせる。これにより、地震等により建物１６が揺れたときに、主ロープ３６の揺れが建物１６の揺れと共振しないようにして、主ロープ３６の揺れを低減することができる。

さらに、地震等により建物１６が揺れたときに主ロープ３６の揺れを低減することができるので、エレベータシャフト１８内の機器や突起物に主ロープ３６が衝突したり、絡まったりすることが防げる。これにより、地震や強風が発生した後に行うエレベータ点検の手間を無くす又は減らすことができる。例えば、地震発生後の避難手段としてエレベータを使用することができる。

エレベータのロープには、主ロープ３６の他に、釣合ロープ、ガバナロープ、制御ロープ等がある。このうち、ガバナロープと制御ロープの可動範囲は狭いので、揺れの振幅は制限されてそれ程大きくならない。また、釣合ロープは、主ロープ３６に比べて張力が低く、２次モードの振動が現れ易い。これに対して、主ロープ３６は、１次モードの振動が成長し易く、大きな振幅の振動が現れ易い。よって、本実施形態のエレベータロープ制振構造１０によって、主ロープ３６の振動を低減することが有効となる。

図３に示すグラフの値４６、４８、５０は、図４に示す多質点系建物モデル５２に対して行った地震応答解析の結果である。

図４に示す多質点系建物モデル５２では、建物の高さを１２０ｍ、平面形状を４０ｍ×４０ｍ、全ての階の階高を４ｍ、階数を３０階、及び建物構造を鉄骨造とした。

また、最上階（３０階）に対応する質点５４の鉛直荷重を１６，６３２ｋＮ、他の全ての階に対応する質点５６の鉛直荷重を１１，６１１ｋＮとした。

さらに、建物の固有周期を２．４ｓ、減衰モデルを減衰定数ｈ＝０．０３の剛性比例型とした。

多質点系建物モデル５２に備えるエレベータロープ制振構造１０については（図１（ｂ）及び図２を参照のこと）、エレベータロープ制振装置１４が建物の３０階に設置され、建物の５階にエレベータケージ１２が固定されているとした。

また、主ロープ３６を、径１８ｍｍの一体となって動く４本のロープにより構成し、主ロープ３６の単位質量を１．１１ｋｇ／ｍ、階当り重量を１７．４ｋＮ、長さを１００ｍ、固有周期を２．１ｓとし、主ロープ３６の減衰モデルを減衰定数ｈ＝０．００５の剛性比例型とした。

さらに、設置台２６の重量を１００ｋＮ、積層ゴム支承２８の剛性をｋｄ、ダンパー３０の減衰係数をｃｄとした。設置台２６の質量と積層ゴム支承２８の剛性とからなる振動系の固有振動数をｆ、重力加速度をｇ、減衰定数をｈとすると、ｋｄ＝（２πｆ）²×１００／ｇ、ｃｄ＝２ｈ×（２πｆ）×１００／ｇとなる。

図３のグラフの横軸は、建物に対する主ロープ３６の変位を示し、縦軸は、建物の階を示している。値４６は、設置台２６が床スラブ３４に固定されて水平移動しない状態での値であり、値４８は、ｆ＝０．５Ｈｚ、ｈ＝０．８とした値であり、値５０は、ｆ＝０．２５Ｈｚ、ｈ＝０．８とした値である。

値４６、４８、５０から、エレベータロープ制振構造１０により主ロープ３６の振動が低減されることがわかる。

以上、本発明の実施形態について説明した。

なお、本実施形態では、図２に示すように、建物１６の床スラブ３４に、積層ゴム支承２８により設置台２６を免震支持した例を示したが、設置台２６は、建物１６の梁に免震支持してもよい。

また、本実施形態では、図２に示すように、免震装置としての積層ゴム支承２８により、建物１６の床スラブ３４に設置台２６を免震支持した例を示したが、建物の床スラブや梁に設置台２６を免震支持できるものであればよい。例えば、免震装置を、積層ゴム支承、滑り支承、弾性滑り支承、リニアスライダーとしてもよい。

さらに、本実施形態では、図２に示すように、設置台２６に形成された挿入孔３８へ、挿入及び抜去が可能なピン部材４０を有して、ロック手段としてのロック装置３２を構成した例を示したが、ロック手段は、床スラブ３４に対する設置台２６の水平変位に対して設置台２６をロック状態（床スラブ３４に対して設置台２６が水平方向へ相対移動できない状態）と、床スラブ３４に対する設置台２６の水平変位に対して設置台２６をロック解除状態（床スラブ３４に対して設置台２６が水平方向へ相対移動できる状態）とに切り換え可能なものであればよい。例えば、ダンパー３０自体に設けられてダンパーの動きをロック及びロック解除できる機構をロック手段としてもよい。また、図５の正面図に示すように、最上階２０の床スラブ３４と、設置台２６とを繋ぐようにして設けられたアクチュエータ５８をロック手段としてもよい。このようにすれば、このアクチュエータ５８によって、設置台２６に生じた残留変形を元に戻すことができる。

また、本実施形態では、図１（ｂ）の立面図に示すように、地震情報の受信等により地震の発生を予知した際に、最寄りの階にエレベータケージ１２を緊急停止させてエレベータシャフト１８に固定した後に、ロック装置３２により設置台２６をロック解除状態にし、エレベータ管制用の加速度計の計測値等から建物１６の揺れが十分に治まったと判断した後に、エレベータケージ１２のエレベータシャフト１８への固定を解除するとともに、ロック装置３２により設置台２６をロック状態にする例を示したが、ロック装置３２による設置台２６のロック状態とロック解除状態との切り換えは、他の判断方法で行ってもよい。例えば、観測記録、エレベータ管制システムの制御フロー、エレベータ運行マニュアル等に基づいて、ロック装置３２による設置台２６のロック状態とロック解除状態との切り換えの判断を行ってもよい。

また、本実施形態では、図１（ａ）に示すように、通常のエレベータ運行時には、ロック装置３２により設置台２６をロック状態にする例を示したが、通常のエレベータ運行時に、設置台２６が揺れても（床スラブ３４に対して設置台２６が水平方向へ相対移動しても）問題が無ければ、ロック装置３２により設置台２６をロック状態にしなくてもよい。

また、本実施形態で示した建物１６は、鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、ＣＦＴ造（Concrete-Filled Steel Tube：充填形鋼管コンクリート構造）、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模のものであってもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０エレベータロープ制振構造
１２エレベータケージ
１６建物
１８エレベータシャフト
２４巻上装置
２６設置台
２８積層ゴム支承（免震装置）
３０ダンパー（減衰手段）
３２ロック装置（ロック手段）
３４床スラブ（床）
３６主ロープ（エレベータロープ）
５８アクチュエータ（ロック手段）

Claims

建物に設けられたエレベータシャフト内を昇降するエレベータケージと、
前記エレベータシャフトの上部に設けられ、前記エレベータケージを吊下するエレベータロープを巻き上げ下げする巻上装置と、
前記巻上装置が設置された設置台と、
前記設置台を前記建物の床又は梁に免震支持する免震装置と、
前記設置台に減衰を付与するダンパーと、
前記床又は前記梁に対する前記設置台の水平変位をロックするロック状態と、前記ロックを解除するロック解除状態とに切り換え可能なロック手段と、
を有するエレベータロープ制振構造。