JPH0561427B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は地震時に地震観測網と通信網を利用
して、制御装置により建物自体の剛性を積極的に
調整し、共振現象を避ける建物の制震方法に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来、高層建築や重要構造物等の耐震設計にお
いては地震時の地盤の動きや建物の応答を計算
し、安全性をチエツクする動的設計が行なわれて
いる。

耐震の方法としては建物と基礎の間に積層ゴム
支承やダンパーを介在させた免震構法あるいは減
震構法、建物構成部材のうち、非主要部材の破壊
により地震エネルギーを消費させる方法、壁ある
いは柱等にスリツトを設け、建物を最適の剛性に
調整する方法等がある。

また、出願人は先に特願昭60−205041号（特開
昭62−63776号）によつて、地震観測網と通信網
を利用して、建物とその地盤側基礎との間に介在
させた連結または解放可能なトリガー装置を制御
する免震耐震システムを出願している。

〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、現行の耐震設計手法により設計され
た建物の地震時における安全性の確認は、構造物
の塑性化を伴なう履歴特性により吸収エネルギー
が構造物に作用する地震エネルギーを上回るとい
う基本思想によるが、これには履歴ループ特性に
対する信頼性の問題がある。

また、従来の方法は上記出願を除き、いずれも
地震や風等の自然外力に対し、受身の耐震構造を
与えるものであり、建物が特定の固有振動数を有
するため地震という不確定な入力に対し、共振現
象を避けて通ることはできない。

この発明では上述のような受身の耐震方法でな
く、感知した地震動に基づく応答予測システムの
判断のもとに建物自体の剛性を変化させ、すなわ
ち建物の固有振動数を変化させ、共振領域外また
は共振の少ない状態とし、建物および建物内の機
器、居住者等の安全を図ろうとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の制震方法では柱、はり、すじかい、
壁、並びにそれらの接合部の全部もしくは一部、
または建物と基礎あるいは隣接する建物との間
に、コンピユーターを用いた制御装置の指令によ
り連結状態が変化する連結装置を設け、次のよう
にして、建物の制震を行なう。

地震の発生を建物を中心に狭域および広域に
配置した地震感知装置により感知し、観測デー
タを有線、無線の通信網により制御装置に伝達
する。広域の地震感知装置は既設の地震観測点
における地震計あるいは専用に設置したものを
マイクロ回線あるいは電話回線等で結ぶ。また
狭域の地震感知装置は建物の周辺あるいは周辺
地盤内に設けた地震計や、建物基部や建物内に
設置した振動センサーからなり、風力等の影響
は建物内の振動センサーで感知する。

感知した地震について、制御装置のコンピユ
ーターにより地震の規模の判断、周波数特性の
分析、応答量の予測等を行ない、建物の振動を
制御すべきか否か、また制御すべき場合の制御
量について、共振をかわし、地震応答量の少な
い最適剛性（固有振動数）を与えるものとして
判断を下す。

制御装置の指令を建物の各部の連結装置に伝
え、建物の剛性を制御装置の予測に基づく最適
剛性となるよう連結装置を作動させる。連結状
態の調整は固定状態と連結解除状態を油圧機
構、電磁石等によりオン、オフで調整するもの
や、固定状態、連結解除状態の外、緊張力の導
入や任意の位置での固定を油圧機構あるいは特
殊合金等を用いて調整するもの等が考えられ
る。

また、建物内に配した振動センサーにより、
建物各部における応答量並びに制御を行なつた
場合の実際の振動が検知でき、これをフイード
バツクして、制御量の修正等を行なうことがで
きる。

なお、この発明は従来の免震構法、減震構法と
の併用を妨げるものではなく、これらと併用する
ことにより、安全性、経済性を増すことができ
る。

〔実施例〕

次に図示した実施例を説明する。

第１図はこの発明の概要を示したもので、第２
図のブロツク図とともに説明すると、まず広域に
配置された地震観測網の震源Ｘに近い地震計３
ａ、建物１を中心とした建物に近い地震計３ｂ、
さらに建物１内に設置された震動センサー４等に
より感知した地震動を制御装置２（通常、建物１
内に設置したコンピユーター）に入力する。制御
装置２では地震の振動加速度等から地震規模が一
定の許容値を越えると判断された場合、加速度計
測、周波数特性分析を行ない、建物の振動性状、
変位等の予測計算を行ない、これらがまた一定の
許容値を越えるとすると、連結装置５の連結状態
を変化させることによる剛性変化量の検討を行な
い、構造体としての機能を損なわない範囲で、地
震動との共振を避ける最適な剛性を決定する。こ
の予測計算は例えば一般的に行なわれている有限
要素法等を利用した地震応答解析の手段を応用す
ることができ、コンピユーターにより瞬時に判断
し、各連結装置５に指令を送り、建物１の剛性を
変化させる。

数値例を挙げると、広域に配した地震計３ａに
ついて、震源Ｘ、地震計３ａ、対象建物１が一直
線上にあり、それぞれの間に50Kmの距離があると
するとＰ波検知からＳ波動作までに約18.5秒、Ｓ
波検知からＳ波動作まで約12秒の時間があり、こ
の間に制御が完了すればよいことになる。また狭
域の地震計３ｂについても震源Ｘからの距離が
100Kmの場合、Ｐ波検知からＳ波動作まで約12秒
の時間があり、この間に制御が完了すればよいこ
とになる。

また、剛性を変化させた後の実際の応答は建物
１内の振動センサー４により感知され、フイード
バツクして修正が行なわれる。

第３図ａ〜ｇは連結装置５の設置位置のパター
ンを示したもので、次のようなものが考えられ、
これらを組み合わせて対処させる。

建物１と基礎部６の間の連結装置５ａ 建物１と隣接する建物１′との間に介在させ
た連結装置５ｂ 柱７脚部のアンカー部に介在させた連結装置
５ｃ 筋かい９の部材中または筋かい９端部の連結
装置５ｄ，５d′ 耐震壁１０部分の連結装置５ｅ 柱７とはり８接合部の連結装置５ｆ 柱７の部材中の連結装置５ｇ 第４図ａ〜ｄは建物１と基礎部６との間の連結
装置５ａとして電磁石１１を利用したもので、制
御装置の指令により電磁石１１を作動させて固定
状態（ｂ図）、連結解除状態（ｃ図）とすること
ができる。この構造は、積層ゴムを使用した免震
装置との併用に適する。

第５図ａ〜ｄは建物１と基礎部６との間の連結
装置５ａとして、油圧シリンダー１３を利用した
もので、ピストン１４の作動により、固定状態
（ｂ図）、連結解除状態（ｃ図）とすることができ
る。図中、１２は電動油圧ポンプである。

第６図ａ，ｂは筋かい９の部材９ａ，９ｂ間に
介在させた連結装置５ｄの一例を示したもので、
油圧シリンダー１５内のピストン１６の移動によ
り、固定状態（ａ図）と連結解除状態（ｂ図）と
の間で変化する。

第７図は筋かい９端部の連結装置５d′の一例を
示したもので、筋かい９端部が油圧により、シリ
ンダー１７内を移動し、単に固定、解放状態のみ
ならず、筋かい９の緊張状態等が可能となる。

〔発明の効果〕

狭域および広域に配置された地震感知装置によ
り感知したデータを制御装置のコンピユーターに
より瞬時に判断し、その応答予測に基づき建物自
体の剛性を任意に変えることができるので、個々
の地震特性に応じ、共振のない最適な状態とする
ことができ、建物および建物内の機器、居住者の
安全が図れ、建物内の執務も平穏に行なうことが
できる。

地震観測網、通信網は既存の施設も利用でき、
また、多数の建物で共有することにより、施設費
用を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の概要を示す模式図、第２図
は同じくブロツク図、第３図ａ〜ｇは連結装置設
置位置のパターンを示す断面図、第４図ａ，ｂ，
ｃ，ｄはそれぞれ電磁石を用いた連結装置の側面
図、連結状態の断面図、解放状態の断面図、Ａ−
Ａ断面図、第５図ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ油圧
シリンダーを用いた連結装置の側面図、連結状態
の断面図、解放状態の断面図、Ｂ−Ｂ断面図、第
６図ａ，ｂはそれぞれ油圧シリンダーを用いた筋
かい部材間の連結装置の連結状態と解放状態の断
面図、第７図は筋かい端部に設けた連結装置の例
を示す断面図である。 １，１′……建物、２……制御装置、３ａ，３
ｂ……地震計、４……振動センサー、５……連結
装置、６……基礎部、７……柱、８……はり、９
……筋かい、１０……耐震壁、１１……電磁石、
１２……油圧ポンプ、１３，１５，１７……油圧
シリンダー、１４，１６……ピストン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 建物各部の部材中、部材接合部、または建物
   と基礎または隣接建物との間に、制御装置の指令
   により連結状態が変化する連結装置を設け、前記
   建物を中心に、通信網で結ばれた該建物内、並び
   に該建物近傍の狭域および該建物から十分な距離
   を有する広域に配置した複数の地震感知装置によ
   り地震を感知し、該地震感知装置による観測デー
   ターを前記制御装置に入力し、該制御装置により
   地震の解析および前記建物の応答予測を行い、前
   記建物の応答予測に基づいて該建物の応答を少な
   くするための最適剛性を求め、前記最適剛性を与
   えるよう前記連結装置の連結状態を変化させるこ
   とを特徴とする建物の制震方法。 ２ 前記連結装置は油圧機構により、部材接合部
   を固定状態および連結解除状態に調整自在とした
   ものである特許請求の範囲第１項記載の建物の制
   震方法。 ３ 連結装置は電磁石により、部材接合部を固定
   状態および連結解除状態に調整自在としたもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の建物の制震方
   法。