JPH0369431B2 - - 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、制御装置の指令により、建物に入力地震動
を打ち消す逆方向の加振力を与え、共振現象等に
よる被害を防止す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る吸収エネルギー
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
判断のもとに建物に逆方向の加振力を与え、共振
を抑制することにより、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建物の頂部または建物
内に制御装置の指令により任意の振動数で振動す
る付加マスと駆動機構とからなる加振装置を設
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
設置した振動センターからなり、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、加振装置による建物への加振力が
入力地震動を打ち消し、建物の応答が最小とな
るような振動数および方向を算定する。

制御装置の指令を加振装置に伝え、入力地震
動に合わせ建物に加振力を与える。この加振力
は建物の共振を抑えるようなものであれば十分
で、例えば共振の起こる固有振動数で、大きさ
の等しい逆向きの力を与えることになる。

加振装置としては例えばローラー支承によつて
支持され、建物躯体の一部にバネ等の弾性部材を
介して連結された付加マスブロツクを制御装置に
よつて制御されるアクチユエーターにより加振す
るもの等が考えられる。

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内に設置された地震センサー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を判断された場合、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、制御装置２より加振装
置５に指令を送り、加振装置５により、建物１に
建物１の予測される共振点における固有振動数に
合わせ、地震入力と逆向きの振動を与え、共振す
る成分を打ち消すことができる。

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、この間に制御指令ができればよい
ことになる。

また、実際の応答は建物１内の地震センサー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図および第４図は加振装置５の一例として
建物１の屋上に設置するものを示してある。

すなわち、ローラー支承８によつて摺動自在に
支持された付加マスブロツク７を建物１に固定し
た複数のアクチユエーター６により振動させるこ
とができるようにしたもので、屋上の立上り部
１′に中立を保つためのバネ９を介して連結し、
アクチユエーターを作動させることにより、立上
り部１′より建物に振動を与える。なお、図中１
０は油圧ポンプ、１１はサーボバルブ、１２は変
位が大きくなり過ぎないようにするためのストツ
パーである。

〔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地震力
と逆方向の振動を建物に与えることにより、共振
成分を打ち消すことができ、個々の地震特性に合
わせて、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。

また、地震観測網、コンピユーターを用いた制
御装置、加振装置等は後から付加することができ
るため、既存の建物にも適用できる。

【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図は加振装置の一例を
示す正面図、第４図は同じく平面図である。 １……建物、２……制御装置、３ａ，３ｂ……
地震計、４……振動センサー、５……加振装置、
６……アクチユエーター、７……付加マスブロツ
ク、８……ローラー支承、９……バネ、１０……
油圧ポンプ、１１……サーボバルブ、１２……ス
トツパー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 制御装置の指令により任意の振動数で作動す
   る付加マスと駆動機構とからなる加振装置を建物
   の頂部に設け、前記建物を中心に、該建物内、並
   びに狭域および広域に配置した地震感知装置によ
   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
   地震の解析を行い、得られた地震応答予測に基づ
   いて、前記加振装置を作動させ、前記建物に入力
   地震動を打ち消す逆方向の加振力を与えることを
   特徴とする建物の制震方法。 ２ 前記加振装置はローラー支承によつて支持さ
   れ、前記建物の躯体の一部に複数の弾性部材を介
   して連結された付加マスブロツクを、前記建物に
   固定され、前記制御装置によつて制御される複数
   のアクチユエーターにより加振するものである特
   許請求の範囲第１項記載の建物の制震方法。