JPH0336989B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本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。

〔従来の技術〕

建物や設備機器の免震構造として現在研究さ
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つて
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ツシブコン
トロールである。

〔発明が解決しようとする課題〕

こうした従来の免震や防振を目的とするパツシ
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る等、平常時の
建物の安定性を得るために、何らかのトリガー機
構が必要である。これには塑性ダンパーを用い、
その弾性剛性にトリガー機能を持たせるか、大地
震時に破断する機械的ヒユー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。

また、積層ゴムやゴムブロツクで建物や設備機
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、地震時に建物等、柔
軟支持装置に支持された構造物に大きなロツキン
グ振動（第７図ｂ参照）が生じる恐れがあり、特
に英国等で多く行われている建物の防振構法は地
震国である我が国では実施が難しい。同じ理由
で、柔軟支持装置が設置される空間（免震層）の
鉛直剛性をさらに低くする必要ががある上下免
震、すなわち鉛直方向の振動に対する免震の実現
は極めて困難である。

そこで、本発明は前記のような従来のパツシブ
コントロール型の免震、、防振システムの不都合
な点を改善して、アクチユエーター群と自動制御
システムにより、免震対象物が常時、安定性を保
つように、または防振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アクテイ
ブコントロールできる構造物のアクテイブ免震耐
震システムを提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による構造物のアクテイブ免震耐震シス
テムは建物と地盤側基礎との間を柔軟支持装置で
支持するとともに、これら建物と地盤側基礎との
間を連結または解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
装置を設け、これら地震観測装置からのデータで
地震の発生、およびその性質等を把握して、前記
トリガー装置を解放または連結状態とする制御装
置を設けたものである。

制御装置は前記地震観測装置によつて得られた
観測データを処理するための地震分析手段と、地
震分析手段によつて判断される地震の性質に応じ
て、前記トリガー装置の解放または連結状態を制
御するための信号を送出するトリガー装置制御手
段とからなる。より具体的には例えば地震観測装
置の加速度センサーからの信号をコンピユーター
等で分析し、地震動のレベル、構造物に与える影
響等を判断し、トリガー装置を解放または連結状
態の間で駆動させるための信号を送出する装置を
用いることができる。

〔実施例〕

以下、図示した実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例におけるシステム全
体の概要図を示したもので、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Ａについては、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からな
る地震観測装置７が設置されており、これらの地
震観測装置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、建物１の比較的
近傍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はこれら広域およ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
のコンピユーターを内蔵した制御装置６を備えて
いる。

ここで、建物１は第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柔軟支持装置
４で支承されており、さらに前記制御装置６から
の指示により、建物１下端と基礎３との間を連結
または解放可能に制御するトリガー装置５が設置
されている。

第３図ａ〜ｄ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側とに対
向させてシリンダー１０，１０を設け、このシリ
ンダー１０，１０から電磁石により突出可能な可
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３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
リガー解除状態で建物１は柔軟支持装置４により
免震支持される。

また、第４図ａ〜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は制御装置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御されるピストン
１４により、建物１と基礎３との間の水平方向の
連結および解放による柔軟支持が行える。

さらに、第５図ａ〜ｄには水平、鉛直３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１６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
りをもつて嵌合する凸部１５を突出形成し、この
凸部１５を凹部１６内で油圧シリンダー１３とピ
ストン１４とにより固定または解放するものであ
る。

この水平、鉛直方向のトリガー装置では先の２
例に対し、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は前記制御装置６によ
り作動されるが、制御装置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、直ちに必要な対応がとら
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、地震観測点の地震観測装置７、免震対
象物としての建物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波検知後Ｓ
波動作までには約18.5秒、Ｓ波検知後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
までの距離が100Kmの場合、Ｐ波検知後Ｓ波動作
までに約12秒の時間があり、この間に制御が完了
すればい。

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の構造およ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、第３図、第４図および第
５図に例示したものの他に、電動モーターま
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、何れの場合にも地震後に
は再びトリガー装置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、第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３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
剛性が低いにも係わらず、第７図ｂに示した
地震水平動によるロツ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)のいずれも、建物１と基礎３との間
にオイルダンパー、塑性ダンパー、粘性体ダンパ
ー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
時に有害なロツ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４の作用をロツク状態で
無効とし、地震時のロツキングを防止する。こ
の方式では地震後はトリガー装置５を解放して
基の防振支持状態に復帰させる。これは、建
物、設備、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、強風時のみ固定するシステムと
しても利用できる。

３ 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）水平剛性を有する
柔軟支持装置４で支承し、かつ平常時は水平方向
の防振機能を損なわない剛性を有するソフト・ト
リガーの係つている対象物で、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さ
せる。ここでいうソフト・トリガー用のトリガー
装置としては第６図ａに示したようにピストン１
４の外周にゴム層１７を形成したもの、または第
６図ｂに示したように、シリンダー１３をゴムで
構成すること等により、トリガーのかかつた状態
で水平方向の防振機能が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ので、地震時
の振動形はスウエイモードとなり、有害なロツキ
ングが生じず、地震荷重の大幅な低減効果が得ら
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容し得る
設備機器等への利用に適している。

このように、免震対象の特性に応じて、前記パ
ターンの中から最適なものを選び、地震時にトリ
ガー装置を平常時の連結状態から解放状態へ（安
定を保つために固定されている対象物については
地震時に限つて免震状態にする）、または平常時
の解放状態から連結状態へ（防振支持されていて
地震に対して不利な状態にある対象物を地震時に
限つて固定状態とする）と制御することにより、
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〕 本発明の構造物のアクテイブ免震耐震システム
によれば、建物と地盤側基礎との間に設置したト
リガー装置を地震の性質等に応じ、アクテイブコ
ントロールすることができ、免震対象物につい
て、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ということが可能となる。
また、防振対象物については、逆に地震時に限つ
て耐震的にするということが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるシステム全
体を示す概要図、第２図は建物と基礎との連結構
造を示す断面図、第３図ａ〜ｄ、第４図ａ〜ｄお
よび第５図ａ〜ｄはトリガー装置の構成図、第６
図ａ，ｂはソフト・トリガー用トリガー装置の構
成図、第７図ａ，ｂ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……地震観測装置、８……マイクロ回
線、９……電話回線、１０……シリンダー、１１
……ピストン、１２……電動油圧ポンプ、１３…
…油圧シリンダー、１４……ピストン、１５……
凸部、１６……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…
…震央。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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解放
   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の複数の
   観測地点に設けられた地震観測装置と、 前記地震観測装置によつて得られた観測データ
   を処理するための地震分析手段、および前記地震
   分析手段によつて判断される地震の性質に応じ
   て、前記トリガー装置の解放または連結状態を制
   御するための信号を送出するトリガー装置制御手
   段とからなる制御装置 とを備えたことを特徴とする構造物のアクテイブ
   免震耐震システム。 ２ 前記地震観測装置は加速度センサーと増幅器
   を有し、前記地震観測装置と前記建物間には、前
   記観測データを伝達するための回線が設けられて
   いる特許請求の範囲第１項記載の構造物のアクテ
   イブ免震耐震システム。