JPS6263776A

JPS6263776A - 構造物のアクテイブ免震耐震システム

Info

Publication number: JPS6263776A
Application number: JP20504185A
Authority: JP
Inventors: 長友　宗重; 岩井　達; 八坂　厚彦; 越田　洋; 箭野　憲一
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1985-09-17
Filing date: 1985-09-17
Publication date: 1987-03-20
Also published as: JPH0336989B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は地震観測網と通信網を利用した構造物や設備
機器の免震耐震システムに関するものである。

〔従来技術〕

建物や設備機器の免震構造と１−て現在研究され一部実
施に移されているものは、免震対象物を基礎または設置
床で絶縁し、柔軟支持装置として積層ゴム支承を用い、
この他に何らかのエネルギー吸収装置を併用する基礎免
震が主流となっている。これは、免震系の振動特性が免
震対象物の地震時の応答を最適にならしめるように免震
装置の特性を予め決定論的に設定するパッシブコントロ
ールである。

〔この発明が解決すべき問題点〕

こうした従来の免震や防振を目的とするパッシブコント
ロール型基礎絶縁構造では以下に述べる問題点がある。

すなわち、絶縁層の水平剛性を低くする建物の免震構法
では風による揺れを抑えろ等、平常時の建物の安定性を
得るために、伺らかのトリガー機構が８疫である。これ
には塑性ダンパを用い、その弾性剛性にトリガー機能ケ
持たせるか、大地震時に破断する機械的ピコ４−ズを用
いるのが一般的である。しかし、この場合頻度の高い中
小地震に対しては免震効果が得られない１、また、積層
ゴムやゴムブロックで建物や設備機器を支持する防振構
造では絶縁層の鉛直剛性をかなり低くする。この場合、
地震時には被支持物に大きなロッキング振動が生じる困
難があり、特に英国などで多く行われている建物の防振
構法は地震国であるわが国では実施が難しい。

同じ理由で、絶縁層の鉛直バネをさらに低くする心壁が
ある鉛直免震は極めて困難である。

そこで、この発明は前記のような従来のパッシブコント
ロール型の免震、防電システムの不都合な点を改善して
、アクチュエータ群と自動制御システムにより免震対象
物が常時、安定性を保つように、または防電対象物が地
震動の影響を受けないように免震、または防振対象物を
７クテイブコントロールする構造物のアクティブ免震シ
ステムを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕この発明による構造物のアクティブ免震耐震システムは
建物と地盤側基礎との間を柔軟支持装置で支持すると共
にこれら建物と地盤側基礎との間を連結または開放可能
なトリガー装置を設け、前記建物を中心とし、て複数の
観測地点に地震観測装置を設げ、これら地震観測装置か
らのデータで地震の発生を把握して前記トリガー装置を
開放または連結状態とする制ａ装置を備えた点に特徴が
ある。

〔実　施　例ｊ以下、図示するこの発明の実施例により説明する。第１
図に実施例のシステム全体図を示したが、免震対象の建
物１を中心として広域警報システムＡと、狭域警報シス
テムＢが構成されている。この内、広域警報システムは
建物１から比較的離れた複数の地震観測点に加速度セン
サーと増幅器等より成る地震観測装置７が設置されてお
り、これらの地震観測装＠７の観測データはマイクロ回
線８またはＩＮＳ、ＶＡＮ等の電話回線９により建物１
側に伝達される。

また、狭域警報システムＢは比較的建物１の付近に設定
された地震観測地点に前記構成の地震観測装置７を設置
し、建物１との間を専用ケーブルで接続したものである
。

建物１には、これら広域及び狭域警報システムＡ、Ｂか
らのデータを処理する地震データ分析用のコンピュータ
を内蔵した制御部６が備えられている。

ここで建物１はす２図に示したように、基礎３に対して
積層ゴムからなる複数の免震支承４で支承されており、
さらに前記制御部６により建物１下端と基礎３との間を
連結または開放可能・て制商１されるトリガー装置５が
設置されている。

３・６図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）　、　（ｄｌ
にトリガー装置５の具体例として電磁石による水平トリ
ガー装置を例示した。このトリガー装置５は建物１側と
基礎３とに対向させてシリンダ１０　、１０を設け、こ
のシリンダ５．５から電磁石により突出可能なピストン
１１　、１１を有するものである。

このトリガー装置５は第６図（ｂ）のトリガー状態で柔
軟支持装置４が機能しなくなり、同図（ｃ）のトリガー
解除状態となり建物１は柔軟支持装置４により免震支持
される。

また、３・４図（ａ）　、　（ｂ）　、　ｆｃ）　、　
（ｄ）には油圧シリンダーによる水平トリガー装置の構
成例を示した。

このトリガー装置５は制御部６により制御される電動油
圧ポンプ１２を備えており、この油圧ポンプ１２で基礎
３側に取り付けられた油圧シリンダー１３から建物１側
に進退自在に突出制鍔されるピストン１４により、建物
１と基礎との間の水平方向の連結及び開放による柔軟支
持が行える。

さらに牙５図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）　、　（
ｄｌには水平鉛直６次元固定のトリガー装置５の構成例
を示した。

このトリガー装置では基礎３に凹部Ｉ６を形成し、これ
に対応して建物１下端に前記凹部１６にかなりゆとりを
持・つて嵌合する凸部１５を突出形成し、この凸部１５
を凹部１６内で油圧シリンダ１３とピストン１４とによ
り固定または解放させるものである０この水平鉛直方向のトリガー装置では先の２例に比べ鉛
直方向の固定状態も得ることができる。

これらのトリガー装置５は前記制狽ｉ部６により作動さ
れるが、制御部６は前記広域または狭域警報システムＡ
、Ｂからの加速度データを含む警報データを分析して地
震の強度を判断し、それが許容値を越えていればトリガ
ー装置５等の機械系に指令が発せられ、直ちに必贋な対
応がとられる。

数値例を挙げれば、広域警報システムＡにおいて震央ａ
１地震観測点７、免震対象物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Ｓ波
動作までには約１８．５秒、Ｓ波検知Ｓ波動作まで１２
秒の時間で制御が完了すればよいことになる。

また狭域警報システムＢの場合でも、震央ａまでの距離
１１００Ｋの場合、Ｐ波検知、Ｓ波動作までに約１２秒
の時間があり、この間に開側・が完了すればよい。

こうしたシステム構成において、免震または防振対象の
建物１の構造、及び収容している設備機器等の種類によ
り、大別して以下の対応パターンが挙げられる。

１、　平常時の安定のため基礎３と建物１との間をトリ
ガー装置５で固定し、地震時にはトリガー装置５を解放
して免震支持状態とする。

（１）　　水平剛性が低く、鉛直剛性の高い柔軟支持装
置４で支持し、トリガー装置５を解放した状態で水平２
次元免震とする。トリガー装置５の構造としては１’　
３図、４図及び５図に例示したものの他に電動モータま
たは起爆装置等で、駆動して固定状態を解放する機構も
採用でき、倒れの場合にも地震後には再び］・リガー装
置５により固定する。

この方式は、建物、設備機器、プラント等一般に広く適
用できる。

（２）　　水平剛性、鉛直剛性ともに低い空気バネ。

コイルバネ等の柔軟支持装置４を用い）・７図（ａ）に
示したように建物１をその重心高さレベルで支持し、ト
リガー装置５を解放した状態で水平鉛直５次元免震にす
る。対象物が重心高さで支持されているため、支持部の
鉛直側Ｉ生が低いにも拘わらず、オフ図Ｑ））に示した
地震水平動によるロッキング振動が誘起されることもな
い。これは設備機器やプラント設備等への適用に適して
いる。

上記（１）　、　（２）のいずれとも、建物１と基ｆａ
３との間にオイルダンパ、塑性ダイパ、粘性体ダンパ等
のエネルギー吸収装置を併用すれば、さらに免震効果が
高まり、特に地震時の対象物と基礎３との間の相対変位
を抑制できる。

２、平常時に防振支持されている対象物で、地震時に有
害なロッキング振動の発生が予想されるものは、地震時
にはトリガー装置５を固定状態にして柔軟支持装置４０
作用をロック状態で無効とし地震時のロッキングを防止
する。この方式では、地震後はトリガー装置５を解放し
て元の防振支持状態に復帰する。これは、建物、設備２
機器一般に適用できるが地震荷重の低減は得られない。

なおこの対応パターンは、常時は柔軟支持装置で支承し
、水平２次元免震にしている建物やプラント施設におい
て、強風時に風揺れを防止するために、強風時にのみ固
定するシステムとしても利用できる。

６、　平常時に防振支持されている対象物を柔軟支持状
態にする。

防振機能を得る低い鉛直剛性と、それに比較し十分に低
い（１／１００程度以下）水平剛性な廟する柔軟支持装
置４で支承し、かつ平常時は水平方向の防振機能を損わ
ない剛性を有するソフト・トリガーのかかつている対象
物で、地震時にトリガーを外し、水平２次元免震状態に
する。地震後はトリガー装置５で固定された防振支持状
態に復帰する。ここでいうソフト・トリガー用のトリガ
ー装置としては３・６図（ａｊに示したようにピストン
１４の外周にゴム層１７を形成したもの、または同図（
ｂｌに示したようにシリンダ１３をゴムで構成すること
等によりトリガーのかかった状態で水平方向の防振機能
の損なわれない剛性のものを用いる。

この方式では、２次元免震状態で対象物の水平剛性が鉛
直剛性に比べ十分低いので地震時の振動形はスウェイモ
ードとなり、有害なロッキングは生じず、地震荷重の大
幅な低減が得られる。しかし、地震時に支持部に大きな
相対水平変位が生じるので、大きな水平変位を許し得る
設備機器等への利用に適している０こうして、免震対象の理性に応じて前記パターン中から
最適なものを選び、平常時は風等の外乱に対し安定を保
つために固定し、地震時に限って免震状態にしたり防振
支持されている対象物といった地震に対して不利な状態
にある物を地震時に限って地震による影響を最小限にく
い止めることができる。

〔発明の効果〕

この発明による構造物のアクティブ免震耐震システムの
実施例は以上の通りであり、次に述べる効果を挙げるこ
とができる。

アクチュエータ群と自動制御システムにより、免震対象
物の平常時の風等の外乱に対する安定性を保つとともに
地震時には免震状態にして地震の影響を最小限にくい止
めることができる。また防振対象物を地震時に限って耐
震的にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は兇明実施例のシステム全体概略図、第２図は建
物と基礎との連結構造を示す断面図、牙６図（ａ）　、
　ｔｂ）　、　（ｅ）　、　（ｄ）および才４図（ａ）
。（ｂ）　、　（Ｃ）　、　（ｄ）および第５図ｆａ）　
、　（ｂ）　、　（Ｃ１、（ｄｌはトリガー装置の構成
例図−、第６図ｔａｉ　、　（ｂ）はソフト・トリガー
用トリガー装置の構成図、３・７図ｆａ）　、　（ｂｌ
は横揺れと転倒運動の設計概略図である。１・・・・・・建物、２・・・・・・地盤、３・・・・
・・基礎、４・・・・・・柔軟支持装置、５・・・・・
・トリガー装置、６・−・・・・制御装置、７・・・・
・・加速度センサー、８・・・マイクロ回線、９・・・
・・・電話回線、１０・・・・・・シリング、１１・・
・・・・ピストン、１２・・・・・・電動油圧ポンプ、
１３・・・・・・油圧シリンダ、１４・・・・・・油圧
ピストン、１５・・・・・・凸部、凹部、１７・・・・
・・ゴム層、Ａ・・・広域警報システム、Ｂ・・・・・
・狭域警報システム、ａ・・・・・・震源。

Claims

【特許請求の範囲】建物と地盤側基礎との間に介在して配置された柔軟支持
装置と、さらに前記建物と地盤側基礎との間に介在して配置され
ると共に、これらの間を連結または開放可能なトリガー
装置と、前記建物を中心とする狭域または広域な複数の観測地点
に設けられた地震観測装置と、これら地震観測装置からの観測値を入力して地震の発生
を把握すると前記トリガー装置を開放または連結状態と
する制御装置とを備えた構造物のアクティブ免震耐震シ
ステム。