(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を、基部（６）の加速度に起因する動的な力から保護する方法において、物体（１）の支持システム内で、物体（１）を上昇変位させることが可能な安定な支持要素（２、１１）の作用と、物体（１）を下降変位させることが可能な不安定な支持要素（７、１４）の作用とを、該安定及び不安定な支持要素（２、７、１１、１４）の結合により重ね合わせて、基部（６）が交互的な水平運動している間、支持された物体（１）の慣性質量の位置に対する、基部（６）と連係してなる該安定及び不安定な支持要素（２、７、１１、１４）上の支点（１０）の変位が、（ｉ）結合要素（８、９）上、又は（ｉｉ）結合要素（８、９）と不安定な支持要素（１４）の組み合わせのうちの支持要素（１４）上の支持支点（Ｐ）において支持された物体（１）の慣性質量の極僅かな上昇だけをもたらすようにし、これにより、物体（１）の中央位置への方向における小さい安定性復元力（ＦＲ）だけを発生し、したがって、固有振動周期が長くなり、物体（１）の加速度は小さなものとなる前記方法。
【請求項２】
物体（１）を基部（６）の振動から保護するための、請求項１に記載の方法を実現する装置において、振動している基部（６）近くに静荷重支持支点（Ｐ）を有する物体（１）の免震支持に関し、該物体（１）が、（ｉ）結合要素（８、９）上、又は（ｉｉ）結合要素（８、９）と不安定な支持要素（１４）の組み合わせのうちの不安定な支持要素（１４）上の支点（Ｐ）によって支持されており、前記結合要素（８、９）又は結合要素（８、９）と不安定な支持要素（１４）の組み合わせが、振動している基部（６）の近くで複数の安定及び不安定な支持要素（２、７、１１）又は安定な支持要素（２、１１）のそれぞれと結合し、該複数の安定及び不安定な支持要素（２、７、１１）又は安定な支持要素（２、１１）により支持されており、該複数の安定及び不安定な支持要素（２、７、１１）が任意の方向に振動可能なものであって且つ前記結合要素（８、９）又は結合要素（８、９）と不安定な支持要素（１４）の組み合わせによって互いに連結されており、一方、前記安定及び不安定な支持要素（２、７、１１）の初期静止状態における寸法設定及び位置設定が、任意の方向に振動可能な仮想振子を実質的に具現することにより、前記支点（Ｐ）が、二つの軸に懸架された非常に長い振子の自由端が描くような凹球面軌跡内にある移動経路に相当する任意の横方向に移動自在となるように選択されることを特徴とする前記装置（参照図面；図９、図１２、図１３、図１６、図１７、図２１、図２２、図２３、図２４）。
【請求項３】
振動している基部（６）の水平振幅の間、結合要素（８、９）が、前記支持要素（２、７、１１）と結合している一端において上昇し、他端において下降することと、物体（１）を支持する前記結合要素（８、９）又は前記不安定な支持要素（１４）上の支点（Ｐ）が、極僅かな上昇変位を受け、上から見てなだらかに湾曲する凹面軌跡を描くように移動することとを特徴とする請求項２に記載の装置（参照図面；図９、図１２、図１３、図１６、図１７、図２１）。
【請求項４】
二つの支持要素（２、７）を有し、該二つの支持要素の一方（２）が安定な吊下式振子として具現され、該吊下式振子はその上端において支点（１０）に双軸蝶着されると共に、第１の結合要素（８）に対して双軸蝶着され、該支点（１０）は基部（６）と剛結合しており、前記二つの支持要素の他方（７）が不安定なスタンド式振子として具現され、該スタンド式振子（７）はその下端において基部（６）に双軸蝶着されると共に、第２の結合要素（８、８ｂ）に対して双軸蝶着され、第１の結合要素（８）と第２の結合要素（８ｂ）は同じ（８）であっても異なっていても（８，８ｂ）よく、前記第１及び第２の結合要素（８，８ｂ）は、物体（１）に対して水平軸を形成する二つの軸受を介して物体（１）と結合し、前記第１の結合要素（８）はその鉛直軸に対する回転を防止されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の装置（参照図面；図９、図１２、図１３、図１６、図１７）。
【請求項５】
前記第１及び第２の結合要素（８、８ｂ）は異なるものであり、前記第１及び第２の結合要素（８，８ｂ）が、鉛直方向結合要素（８ａ）によって、鉛直方向結合要素（８ａ）の両端において各々単軸蝶着により連結され、前記第２の結合要素（８ｂ）が、その一端において荷重支持体（Ｗ1）と単軸蝶着され、その他端において、不安定な振子として具現された支持要素（７）の頂部で双軸蝶着されて支持されることを特徴とする請求項４に記載の装置（参照図面；図１３乃至１７）。
【請求項６】
三つの安定な支持要素（１１）が、不安定な支持要素としても機能する結合要素（９）の周縁上の三点に双軸蝶着され、静止状態にあるとき、各々が結合要素（９）の中心から上向き外側に傾斜し、各々が基部（６）と剛結合した懸架点に双軸蝶着され、物体（１）の支点（Ｐ）が、前記安定な支持要素（１１）のための前記結合要素（９）上の三つの支点（１２）により形成される平面の上方に位置することを特徴とする請求項２又は３に記載の装置（参照図面；図１８及び１９）。
【請求項７】
前記結合要素（９）上の中心（１３）に固定された、鉛直方向の不安定な支持要素（１４）をさらに備え、前記物体（１）の支点（Ｐ）は前記不安定な支持要素（１４）の頂部に位置することを特徴とする請求項６に記載の装置（参照図面；図１９、図２０、図２１）。
【請求項８】
前記結合要素（８）が、少なくとも二つの平行な安定な支持要素（２）の下端において該支持要素（２）と双軸結合し、該少なくとも二つの平行な安定な支持要素（２）はその上端において基部（６）と剛結合された前記支点（１０）と双軸結合し、前記結合要素（８）は、その中央に位置する単軸軸受により不安定な支持要素（１４）を支持し、該不安定な支持要素（１４）が、前記結合要素（８）と前記少なくとも二つの平行な安定な支持要素（２）とを連結する前記支点（１０）の方向に傾斜するものであり、かつ前記結合要素（８）内の軸受の下方で、軸方向に可動な双軸軸受内に配置され、結合要素（８）内の軸受の上方で、双軸方向に可動な支点（Ｐ）内で物体（１）を支持することを特徴とする請求項２に記載の装置（参照図面；図２２、図２３、図２４）。
【請求項９】
結合要素（８）が、対称的に配置された三以上の平行な安定な支持要素（２）により支持される場合、前記不安定な支持要素（１４）が、双軸軸受により結合要素（８）で支持されることを特徴とする請求項２又は８に記載の装置（参照図面；図２２、図２３、図２４）。
【請求項１０】
風荷重補正を目的として、横向きの力を抑えるために、基部（６）と被支持物体（１）との間で該物体（１）の下にシャフト（４２）がさらに設置され、これにより該シャフト（４２）の一端が予荷重を受ける引張コイルばね（４１）の一端と剛
結合し、該ばね（４１）の他端は基部（６）又は被支持物体（１）のいずれか一方と剛結合し、一方、シャフト（４２）の他端は、双軸方向に可動な球面軸受（４３）内に軸方向に可動に貫入しており、該軸受（４３）は被支持物体（１）又は基部（６）いずれか一方と接合しているものであって、これらの構成により互いに対向する物体（１）と基部（６）との位置が固定され、予荷重を受けてなる引張コイルばね（４１）の張力を超える横向きの力がシャフト（４２）に衝突する場合に、互いに対向する基部（６）と物体（１）との相対的な運動が可能となることを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載の装置（参照図面；図２５）。
【請求項１１】
風力を抑えるために、基部（６）と被支持物体（１）との間で該物体（１）の下にシャフトが設置されてなり、これにより該シャフトの一端が、エラストマーばねブロック（４８）と剛結合してなり、該ブロックは基部（６）又は被支持物体（１）いずれか一方と剛結合してなり、前記シャフトの他端は、双軸方向に可動な球面軸受（４３）内に軸方向に可動に貫入してなり、該軸受は被支持物体（１）又は基部（６）いずれか一方と接合してなり、これらの構成により互いに対向する物体（１）と基部（６）との位置が弾性的に固定されてなることを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載の装置（参照図面；図２６）。
【請求項１２】
風荷重補正を目的として、被支持物体（１）の下に一つ以上の風荷重補正装置（５０）がさらに設置され、これにより各風荷重補正装置（５０）に関し、任意の方向に回転可能な鉛直方向に案内されてなる球（４４）が、基部（６）と剛結合してなる中空錐（４５）の中心へ向かって下向きに、力学的ばね又は流体ばね（４７）による所定の力で、押し当てられるものであって、該中空錐（４５）は中心から１８０度まで増加する所定の開口角を有し、これにより物体（１）と基部（６）との間で形状固定結合が実現され、該結合は水平方向の力を限界値まで変化させうるものであり、水平方向の力が該限界値を超える場合、前記中空錐（４５）の傾斜により前記球（４４）が前記ばね（４７）の力に対抗して鉛直方向に上昇し、前記中空錐（４５）の傾斜が漸減していく領域内へ向かって転がり、これにより水平方向に伝達可能な力が減少し、前記中空錐（４５）の前記領域の外側で零となり、したがって地震に誘起される基部（６）側と物体（１）との相対運動の間、振動振幅に依存して極僅か又は実質的に零の水平方向の力が、基部（６）から物体（１）へ伝達されることを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載の装置（参照図面；図２７）。
【請求項１３】
鉛直方向に案内され、回転球を具設してなる皿（４９）内に保持されてなる調心球（４４）が、力学的ばね又は流体ばね若しくは粘弾性ばねにより、調心中空錐（４５）に押し込まれ、その結果、調心球（４４）と中空錐（４５）との接点においては、物体（１）としての建物の構造部（５１）に衝突する水平方向の風力による反作用力、すなわち前記ばねの力に対抗して鉛直方向の成分（Ｆｖ）が調心球（４４）を鉛直方向案内に向かって押し上げる力が発生しないことを特徴とする、水平方向に移動容易な物体又は建物を、支持体の種類に応じて、中央に位置合わせし、維持力を付与するための請求項１２に記載の装置（参照図面;図２７）。
【請求項１４】
調心球（４４）の調心中空錐内最下位置において該調心球と該調心中空錐との接線により形成されてなる円の外側で、該調心中空錐（４５）が、１８０度まで増加する開口角（γ）を有し、その結果、調心球（４４）と調心中空錐（４５）との接点における法線方向の力の水平方向成分（Ｆｈ）は、半径方向外側にいく程減少し、最大水平風荷重よりも大きな横方向の変位力が、調心球（４４）を介して、前記鉛直ばね（４７）をその鉛直案内内で圧縮するとき、該調心球（４４）と該調心中空錐（４５）との接点が、該調心中空錐（４５）において半径方向外向きに移動することを特徴とする請求項１２に記載の装置（参照図面;図２７）。
【請求項１５】
調心中空錐（４５）の水平変位により生ずる鉛直方向の力（Ｆv）が、ばねの力を超える場合、調心球（４４）はその鉛直案内内で不減衰運動可能であることと、調心球（４４）を伴う鉛直案内のばねによる押し戻りが、液圧式スロットリングにより非常に低い速度まで低下し、その結果、完全なばね回復に要する周期が最大地震振動周期の倍数となることとを特徴とする請求項１２に記載の装置（参照図面;図２７）。
【請求項１６】
風荷重の補正を目的として、基部（６）の鉛直壁と被支持物体との間において、ばね係数の小さな少なくとも３対の力学的ばね又は流体ばね（２４）を、運動軸毎に１対、すなわち鉛直軸に対し１対、二つの水平軸に対して２対を、前記被支持物体（１）の周囲にさらに鏡面対称型に設け、前記ばね（２４）は、基部の壁に向かって一つ以上のローラーと共にすべり歯車又は転がり歯車（２５）を水平方向に可動に搭載して、伸張型案内システムを形成してなることを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載の装置（参照図面;図２８、図２９、図３０）。
【請求項１７】
基部の壁（２０）と物体の壁（２２）との距離を物体全壁に関し均等に維持するために、風力により物体が基部に対して移動する結果生ずる僅かなばね運動によってさえも、前記ばね（２４）の力は自動的に増大し、再び完全に伸張して所定位置に達するまで液圧式制御弁により制御され、風力によりばね運動が生じている間、更に地震により基部の振動が発生する場合、風力に対する反作用力は、ばね係数が小さいことに起因して極僅か増加し、その結果、小さな差動力のみが加速度として被支持物体の質量に衝突することを特徴とする請求項１６に記載の装置（参照図面；図２８、図２９、図３０）。
【請求項１８】
振動している基部（６）と、支持システムにより支持されてなる物体（１）との間の相対運動が、補助エネルギを発生するための一つ以上のポンプ（３７）を附勢するために利用され、該ポンプは個々に単独で配置されても良く、又は前記相対運動に応答する中央位置合わせ及び風力補正要素と併せて配置されても良いことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の装置。
【請求項１９】
物体（１）としての建物の主構造部（５１）は第１の前記仮想振り子により支持され、該建物の一部（２２）は第２の前記仮想振り子（５６ｕ）により支持され、前記建物の一部（２２）が、如何なる風荷重も受けず、風荷重を受ける前記建物主構造部（５１）の位置調整のための位置基準となることを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載の装置（参照図面;図３１）。
【請求項２０】
仮想振子の荷重支持支点（Ｐ）と被支持物体との間の荷重支持要素が、非常に小さなばね係数とそれに対応する減衰を呈する鉛直ばね要素として設計され、そのため該ばね要素が力学的、流体圧式又は流体弾性的なものであることを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載の装置（参照図面;図３２）。
【請求項２１】
風荷重補正装置（７０）及び鉛直衝撃吸収装置（６９）が前記仮想振子に統合されて一つのユニットを形成する請求項４、６、１０及び２０のいずれかに記載の装置（参照図面；図３３及び図５６）。
【請求項２２】
支柱上の仮想振子の結合要素（８）が、二つの吊下式振子である安定な支持要素（２）及び一つのスタンド式振子である不安定な支持要素（７）により支持され、振動の間、支柱端部の歪を補正し、免震される物体の支点が同様に歪むことを防ぐために、前記安定な支持要素（２）及び不安定な支持要素（７）がある角度で中央から離れて空間配置されてなることを特徴とする請求項４に記載の装置（参照図面；図３５、３５ａ及び３５ｂ）。
【請求項２３】
結合要素（８、９）が、その下側に前記荷重支持支点（Ｐ）を有し、該支点（Ｐ）が吊下する前記物体を支持し、前記安定な支持要素（２、１１）がロープからなることとを特徴とする請求項４又は６に記載の装置（参照図面;図３７、図４０、図４１、図４２）。
【請求項２４】
前記安定な支持要素（２）がロープとして設計されてなることを特徴とする請求項８又は９に記載の装置（参照図面；図３８及び３９）。
【請求項２５】
吊下式振子である前記安定な支持要素（２）が、建物を介して基部と繋がっている天井から垂下し、スタンド式振子である不安定な支持要素（７）がその下端において支点（８８）により支持されており、該支点（８８）は、天井に懸架された４本又は３本の傾斜したロッド、ロープ又は鎖（５）により形成されることを特徴とする請求項４又は２３に記載の装置（参照図面；図４２）。
【請求項２６】
少なくとも三つの仮想振子が質量を振動減少装置として支持してなることを特徴とする請求項４、５、７及び２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
吊下式振子である前記安定な支持要素がロープ又は鎖として設計可能なことを特徴とする請求項４、５、６、７、８、９及び２３のいずれかに記載の装置（参照図面；図３６ｂ、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４５、４６、４７及び４８）。
【請求項２８】
仮想振子を構成するための、且つ、被支持物体の荷重を地盤に伝達するための基部として、装置が基礎（１００）をさらに備え、該基礎（１００）はその下側において縁に向かって傾斜する湾曲を有することを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載の装置（参照図面；図４９及び５６）。
【請求項２９】
結合要素（８）が前記物体用の軸受として直接に機能することを特徴とする請求項４に記載の装置（参照図面；図６９）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
１  発明の分野
１．１  一般的な用途
本発明は、強地震の際に、危険な基部の動きに誘起される可能性のある建物及び任意の構造物又は物体への損傷を防止するための原理及び該原理に則した地震保護装置に関する。
【０００２】
本発明による荷重支持装置、すなわち新規なモジュールは、各モジュールが例えば荷重支持コラムの代わりに建物又は物体の一支点を支持してなる比較的単純な支持構造物である。
【０００３】
「仮想振子」の原理に基づく上記ＱｕａｋｅＰｒｏｔｅｃｔモジュール（以下、クェークプロテクトモジュール）は、軽量物の支持から重量物の支持まで幅広い用途に向けて設計することが可能である。
【０００４】
クェークプロテクトモジュールは、「仮想の」振子を作り出す新方式に基づいており、以下の用途、すなわち、移動住宅、住宅、アパート式建造物、オフィスビル、ショッピングセンター、駐車場、病院、高層建築物、塔、橋、高架高速道路、貯蔵タンク、サイロ、ケーブル鉄道塔、電柱、街灯柱、室内照明、パイプライン、工業施設、化学施設、核施設、及び他の物体のような、あらゆる種類の建物又は構造物を、横方向（水平方向）の地震運動及び加速度並びにその結果生ずる破壊力及び破壊的衝撃から保護する免震支持用途に好適である。
【０００５】
特に、核施設や危険な薬品を扱う化学施設等、その施設の損傷が大惨事を招くような重要な施設の保護に関して、地震対策は非常に重要である。
また当該システムは橋梁に対しても非常に好適である。当該システムは、公知のシステムがこれまで解決しえなかった全ての問題を解消するものである。
被支持物体の保護効果は、保護された建物又は施設が、最高推定マグニチュードの地震においてさえも、結果として損傷を受けずにまさしく立ったままの状態を維持しうる程度まで向上する。
【０００６】
この拡張された保護効果は、地震時における十分迅速な退去が困難であり、被災者の手当てをしうるように地震及び余震の間も平常通りに機能する必要のある病院にとっても非常に重要である。地震及び余震の間の外科手術さえ可能となる。
本発明の適用により、地盤が振動している間、地盤に与える建物質量の反作用効果が極めて低値まで減少するので、ある種の地盤において発生する危険性のある液状化を大幅に減少させることができる。
【０００７】
加えて、周囲の爆発が、本発明に係る被支持物体に与える衝撃も減少する。
火災を引き起こしたり、天井から落下する可能性のある室内照明のような垂下物体も、仮想振子からの懸架により保護することができる。
加えて、ポールやマストの頂部にある物体も地震の際に損傷を受けやすいものであるが、これらも本発明に従う設計により保護することができる。
塔、背の高い柱及び工業用煙突の振動も、仮想振子の原理により、質量を前記物体の頂部で能動的に制御するか、あるいは質量を頂部へ受動的に移動させることにより、好適に減少させることができる。
【０００８】
仮想振子に基づくクェークプロテクトモジュールは、免震システムであり、典型的には建物の基礎又は1階に設置されるべき小型で受動作用性の荷重支持装置である。当該システムは、地盤から被支持物体への衝撃や振動の伝達を防止するものである。当該システムは、建物を一切の地盤運動から実質的に「絶縁」するものである。
【０００９】
加えて、当該システムは以下のような幾つかの特徴を有してなる。すなわち、当該システムは自己調心性があり、風や嵐により誘起される力を減少させ水平方向の変位を防止するものである。高層建築物の場合、当該装置の鉛直方向の剛性により、建物と地盤との間の鉛直方向の変位を防止することができる。アスペクト比の低い建物の場合、随意の特徴を組み入れて、鉛直方向の動きを吸収することも可能である。必要に応じて、任意の大きさの変位に見合うように設計することが可能である。当該装置は、保守不要に設計することが可能である。
【００１０】
小型寸法であるにも拘わらず、当該クェークプロテクトモジュールは、被支持物体のあらゆる方向への大きな変位を許容するものであり、また長い固有周期を有してなるものである。被支持物体に与えられる最大加速度は、０．０１ｇ未満の数値まで減少する。この数値は、数学的に決定しうるものであり、当該システムはその数値に応じて設計することができる。このことは、振動台上での模型試験により既に確認されている。
【００１１】
ある地域において時折発生する非常に強い地震の場合、建築規準に則った従来の設計方式や、現在実用可能な免震システムによる保護は十分ではなく、倒壊の危険性がある。
一方、本発明の仮想振子に基づく地震保護システムの場合、地震の大きさや、地盤の振動周波数及び変位は、当該システムの性能や、長い固有周期を持つこの新規なクェークプロテクトモジュールで支持された建物の効果的な静止状態に影響を与えるものではない。
【００１２】
１．２  既存建築物のレトロフィッティング
クェークプロテクトモジュールを既存の建物に後付けして免震性を持たせる所謂レトロフィッティングも可能である。鉄骨建物の場合、このようなレトロフィッティングは比較的容易である。
【００１３】
また、石造構造物からなる古い建築資源のレトロフィッティングも大抵は可能である。測量のような従来の手段にたよる場合は、明らかに相当の労力が必要である。
係る場合におけるレトロフィッティング労力を合理化するために、新しい機械、装備及び手順を伴う画期的な新レトロフィッティング技術の開発が進められている。この新技術によりレトロフィッティング作業を大幅に機械化させて実施することが可能になるはずである。この革新的技術は、普通の地盤、更には岩盤上に建てられた建物へ適用可能である。
【００１４】
２  発明の背景
大陸プレートの移動は、地球物理学的現象であり、度々地震を引き起こしている。
２．１  地震による世界的な問題
地震は度々多くの死者を出し、甚大な経済的損害を生じさせるものであるので、地震対策の改善が切望されている。この深刻な問題を緩和する解決策を得ることは可能なはずである。今世紀のみでも、約１６０万人の人々が地震で亡くなっており、1兆ドル台の損害が生じている。全世界で４０ヶ国以上の国々が地震の脅威に晒されている。
【００１５】
この脅威は、力学的物理学によりその恐怖の毒牙を引きぬかれることとなる。すなわち、応用物理学が地球物理学の脅威を緩和することになる。
【００１６】
３  技術の説明
３．１  地震安全性に関する建築規準
地震地帯における建築規準は、通常、数年に渡る統計学的確率を持つ基準想定地震マグニチュードについて言及してあり、この想定地震マグニチュードを基に建物の構造部の必要強度が決定されている。
【００１７】
建物の設計は、次第に、構造物のある領域に弾性変形を与えるようになってきており、その結果として、前記弾性領域の上にある建物の部分的な質量が、初期変動に対して不動となり、加速度の最大数値が減少するので、構造物の内部を伝播することとなる力が局部的に減少する。
【００１８】
地震が建築規準における基準数値を超える場合、近年の地震が示しているように、建物は損傷を受けるか破壊され、死傷者が出ることが考えられる。
したがって、上記のような計算と寸法規定による方法は、より強い地震の際に、建物や生命の安全性を保証したり、被害を最小限に留めるには不十分であると言える。
【００１９】
建築規準においては、通常、予測される力に対する安全率を考慮した構造解析に対して基準地震が採用されている。建物及びその構造要素の性能に関する仮定は、不確実性が相当に高い。実際の地震においては、上記基準地震から想定される加速度をしばしば超えてしまい、その程度が相当に大きなものである場合もある。
【００２０】
非常に大きな地震の際に、構造的な完全性を与えることは、技術的に実現不可能であり、したがって従来通りに設計された構造物は係る場合に機能停止することが考えられる。
構造物の強度を向上させたり、弾性及び防振要素を利用することにより、地震運動の力による破壊的な結末を回避できるとする意見は、未だその現実性が証明されていない。
【００２１】
また、何らかの形で制動を加えることにより、強度の地盤の動きにより誘起される破壊を防止できるとする考えも、実現可能性が相当に低い。
地震に関する建築規準における評価方法は、構造荷重仮説を代表する単純化モデルを採用している。このような単純化方法によっては限定された正確さしか得ることができない。また構造物のどの部分が最初に機能停止し、どの部分から構造物の倒壊が開始するのかを予め判定することは困難であり、解析不可能ですらある。
【００２２】
地震地帯における建物の耐震性を判定する上記評価方法は、通常あるいはしばしば発生する小規模又は中規模の地震に対して十分な構造的完全性を与えるのみである。
上記方法は、耐震建物の設計や建築には不十分であると言える。
また世界的に近年の地震にみられる広範囲に及ぶ破壊、甚大な物的損失、多くの生命の損失も、地震対策を更に改善していく必要性を示している。
【００２３】
３．２  地震安全性に対する従来評価方法
建物の重心は、通常、その基部の上方に位置している。したがって基部の動きは必然的に、建物の骨組を介して建物の重心へ伝播する。剪断力として構造物内部を伝播することとなる力は、質量の慣性反作用であり、この力は、質量と質量に作用する加速度との積である。
【００２４】
ある値を超えて加速された建物の全材料は、その強度の限界に到達しその限界を超えることにより、降伏亀裂の形で損傷することとが予想される。
したがって、構造物が基部に剛結合している場合、完全な地震対策を実現することは不可能である。基礎により基部に剛結合しているか、ほんの僅かに動くことができる構造物はいずれも、ある規模の地震とそれに起因する加速度によって機能を停止することが予想される。
【００２５】
強い地震運動による損傷衝撃を減少させうる可能性は、最大級の地震の場合には全く望みがない。
地震運動により建物へ伝播される破壊エネルギーのうち限定された部分のみを消散させる、つまりは、減衰させて熱に転換することが可能である。実際の強地震の際には、減衰及び摩擦によっては、地震の損傷衝撃を防ぐことはできない。
【００２６】
免震システムやノースリッジ地震の際に多額の損害を被った可撓性鉄骨設計のような最新の解決策は、ある程度のエネルギーを吸収するか消散させることが可能であるが、地盤運動の建物構造への伝播を防ぐほどではない。米国地質調査所及びカリフォルニア工科大学（ＣａｌＴｅｃｈ）の最近の研究によれば、実際に大きな地震が起きて、震央に十分近い場合には、上に挙げたような建物も損傷するか場合によっては倒壊する可能性があるという問題が提起されている。
【００２７】
したがって、建築規準に示された数値を超える地震の際には、破壊や生命の危険が依然として発生する。したがって、上記設計方法は、地震に対して真に安全な建物を建築するには不十分である。
【００２８】
３．３  建物の構造部と基部との絶縁
地震に対する建物の安全性を向上させる努力は、多数の新規解決策を生み出しており、それらは特許公報に開示されている。
地震被害から建物を保護するための技術的解決策の中には、地震に関する建築規準に従う構造設計に加えて、移動支承又は継手付き支持要素を利用することにより建物を基礎から分離させる装置がある。
【００２９】
免震技術に分類されるこの群の技術的解決策は、特徴的な利点を有するものであり、すなわち、基部に対する建物の変位をある範囲内で許容するものである。この群の解決策は全て、高周波数と大きな変位を伴う地震の際において臨界となりうる剪断力を、摩擦力及び減衰力により変化させるものである。これらの解決策は、任意若しくは一部限定された鉛直方向の張力を変化させるものではなく、したがって高層建築物や塔には適していない。
【００３０】
免震の一例として、金属板層とゴム層とを水平方向に交互に重ねた複数のブロックを介して建物を支持する方法がある（米特許第４，５２７，３６５号、同第４，５９９，８３４号、同第４，５９３，５０２号）。これらのブロックは、鉛直方向の許容支持荷重が大きく、免震ブロックの上層が下層に対して水平方向に動くことを可能にするものである。但し、ブロックの可動性は限定されてなる。
【００３１】
中央静止部からの変位が増大するにつれて、前記ブロックのばね係数の傾きが増大するので、ブロックの硬化が起こり、その結果、建物の構造部に衝撃を与える変位力が増大することとなる。極端な場合には、構造物及びその内部が損傷することになる。
【００３２】
上記ブロックは、水平変位許容度が限定されるという欠点を有している。変位が許容範囲を超える場合、建物は危険な状態に晒される。更に、このような弾性的なブロックは、鉛直方向において極小さな引張荷重しか支えることができない。その限界を超えると、該ブロックは亀裂を生ずる可能性がある。
【００３３】
このような水平方向に弾性的なブロックを利用して建物を支持することにより、弾性力及び減衰力によって最大加速度を減少させることが可能である。しかしながら、地盤運動の建物への伝播は、依然としてある程度発生する。地盤の水平振動振幅が、鋼とエラストマーとからなるブロックの水平変位許容度を超えると、地盤運動の速度は被支持物体へ完全に伝達され、このブロックは鋼板の間で剪断することが予想される。
【００３４】
地盤運動の振幅が大きい場合、建物へ伝わる運動は相当大きなものになり、鞭の動きにように、建物の動きは上層部において増大する。
他の免震方法においては、二つの凹板の間、あるいは一平面と一凹板との間で可動なすべり要素又はころがり要素によって、建物の骨組はその基部で支えられる。したがって、建物を支える点は、あたかも振子から懸架されているかのように動く（米特許第４，６４４，７１４号、同第４，８８１，３５０号）。この種の装置は、どのような引張荷重も伝達せず、建物のねじりモーメントに誘起される力を吸収することはできない。
【００３５】
ころがり要素により建物を支持する場合、接点において高周波圧力が発生する問題がある。この解決策においては、関連部分の材料と接触表面とに関する要求が厳しい。また、この免震システム例により、鉛直方向上向きの力を伝えることは不可能である。
【００３６】
また、平板と平板との間に支持要素を配置することも可能であり、この支持要素は平板に接触する表面の曲率半径が支持要素自身の高さよりも大きなものである（ドイツ特許  ｏｆｆｅｎｌｅｇｕｎｇｓｓｃｈｒｉｆｔ  ２０２１０３１）。したがって、地震によって支持要素が動くとき、上側の平板が持ち上げられ、振子から垂下されているような動きを呈する。
【００３７】
上記解決策による最大許容変位は、中規模地震には十分に対処しえない。上記解決策の固有振動は、推定地震の固有振動に非常に近いので、これら振動の十分な分離が起きずに、共鳴が起こり、引張荷重を伝えることができない。
【００３８】
他の免震例においては、建物の構造部の支点が振子から垂下されてなる（米特許第１，７６１，３２１号、同第１，７６１，３２２号、同第２，０３５，００９号、同第４，３２８，６４８号）。これら振子の長さは、実際のアスペクトにより規定される。この免震システムの固有振動の地震固有振動からの分離は十分ではない。
【００３９】
免震システムの運動特性及び振幅の固有周期は、振子の幾何学的形態によって決まる。被支持構造物の固有振動と地盤振動との違いが、振子から垂下されてなる建物質量の運動特性を決定する。
【００４０】
図２、図３又は図４の例の如く建物又は物体が振子で懸架されている場合、この建物又は物体は、数学的振子の力学に従う動きを呈する。地球の重力とそれに伴う加速度のために、建物又は物体１の質量は、振子２の下部連結点３において、支点に対する質量分布に比例する力となる。振子２は、適切に設計された荷重支持構造物５により上部連結点４で支持される。連結点３及び４は、玉継手又は自在継手であり、振子が荷重支持構造物並びに懸架された物体に対して二つの軸を中心に振動することを可能にするものである。これらの例における運動特性は、数学的振子モデルとして縮小することが可能である。
【００４１】
これまで引用してきた解決策は全て、振動可能なシステムであり、その固有振動周波数は、活動性地震周波数に近似している。地震振幅が大きい場合、地震の周波数域において構造物が共鳴することが考えられる。この共鳴現象は、建物を危険に晒す更に別の問題を誘発する。
【００４２】
その共鳴周波数近傍において、建物がその鉛直軸に対して傾斜モーメントも受ける場合、地盤から遠く離れた建物上層部においては、加速度及びそれに伴う荷重が増大することになる。
建物とその基礎との間の高弾性支持体と、それに起因する水平方向の可撓性を以ってしても、周波数の分離が十分でなければ、実際の強い揺れの場合には、真に満足する結果は得られない。
【００４３】
共鳴周波数と、推定地震の応答周波数域が近接している場合、建物の上部において振幅が大きく増大する。
結果として、上記の如く免震された建物は、上記周波数により、その揺れが増大することになる。
建物の構造部は損傷を受け、それに加えて建物内部も可動物体により損傷を受けることとなる。尚、この可動物体は人間にとっても危険である。
【００４４】
３．４  新規な解決策と従来技術との対比
完全なレベルの地震安全性
非常に大きな地震、所謂「ビッグワン」の場合、上記システムによる保護、並びに、建築基準に則した他のあらゆる従来設計法による保護は不十分であり、それ自身機能しなくなる場合も考えられる。破壊及び死者数は、甚大なものになると考えられる。これまでに起こった地震は、何十万人もの犠牲者を出してきた。
【００４５】
公知の免震システムは、比較的狭い範囲で基部に対して被支持物体が移動することを許容するものである。振幅が増加すると、衝撃減少効果は低下する。巨大地震の際には、機能しないことも考えられる。
公知の地震保護システムとは異なり、本発明によるシステムは、ころがり支承ではなく、エネルギーを吸収又は消散させるすべり装置又は弾性装置でもなく、任意方向への変位を制限なく許容する無衝撃伝達装置である。本発明による解決策は、地盤運動が支持された建物へ伝達することを完全に防止するものであり、建物の構造部には如何なるエネルギーも伝達されない。
【００４６】
請求項により定義される本発明は、地震によって誘起される基部の横振動（水平方向の振動）を、構造物に伝えないという点において際立っている。被支持物体は、地震により誘起された地盤の振動運動には追従せずに、不動の定位置に保たれる。地震による被害は効果的に回避される。
【００４７】
地震周波数、並びに仮想振子によって支持された構造物の固有周波数は、大きくかけ離れているので、地盤運動は被支持構造物には伝わらない。本発明の原理は、あらゆる地震周波数において全く有効である。動きの少ない中央部に質量が維持されているので、加速度に起因する反作用力が、建物の構造部に衝撃を与えることがない。結果として、超弩級の地震を想定した場合においても、建物又はその内部は損傷を受けることがない。
【００４８】
一方、エラストマー支承及び摩擦すべり支承は、場合によっては臨界となりうる相当大きな剪断力を依然として超構造に伝達するものである。
エラストマーブロック、ローラー、ボール又はすべり要素からなる免震支承は鉛直方向引張荷重に耐えられないものであるが、仮想振子の原理に基づくクェークプロテクトモジュールは、あらゆる鉛直方向引張荷重を完全に伝達することができるものである。
【００４９】
本発明による地震防護システムは、完全な免震システムであり、建物の地階又は１階に設置される小型で受動作用式の荷重支持装置である。当該システムは、基部に対する任意方向への変位を制限なく許容するものであると同時に、風荷重に対する十分な抵抗力を提供するものである。
地震保護モジュールは、衝撃の程度、地震マグニチュード、基部の加速度、変位及び地震振動周波数（調波か否かに拘らず）による影響を受けず完全に機能するものである。結果は常に同様である。すなわち、建物は静止状態を維持し、動かない。実質的に零の力が構造物に衝突する。全請求項は数学的に実証される。
【００５０】
他方、本発明のクェークプロテクトモジュールはエネルギー吸収装置ではなく、変位を制限なく許容する無衝撃伝達装置である。地震が誘起する被支持物体の加速度は、地震マグニチュードとは独立に、更には地盤運動の周波数及び振幅とは独立に、殆どゼロ（０．０１ｇ未満）まで減少させることができる。結果として、地盤運動によって誘発される建物へのエネルギー変換は一切生じない。構造物に与えられる剪断力は、無視できる数値にまで減少する。
【００５１】
超弩級地震の場合でさえも、構造物、ファサードあるいは室内は何らの損傷も受けない。建物内部にいる人間が、地震が起こっていることすら気付かない可能性もある。
建物の保護はこのように万全なので、地震マグニチュードに拘らず、破壊力のある如何なる力も、建物には一切伝達されない。この新規な方法により、大きな変位と大きな加速度を伴って地盤が動く場合であっても、被支持物体を静止させておくこと、実質静止状態に維持することが可能になる。
【００５２】
エラストマー支承及び摩擦すべり支承は、鉛直方向張力に対する剛性が制限される。地震により大きな鉛直方向加速度が発生すれば、支承及び被支持構造物が損傷する可能性があり、建物が基礎から分離するという深刻な事態を招く可能性もある。上記問題により、この種の免震装置は高層建築物には不適とされている。高層建築物は、風、更には地震により生ずる傾きに起因して、その基部で上向きの力を受ける。
【００５３】
対して、仮想振子に基づくクェークプロテクトモジュールは、地盤が大きく変位している間でさえも、該モジュールにより建物はその基礎に剛結合しているので、上記上向きの力に係る問題を解消するものである。
このように保護された建物は、地震の際に高層建築物が不可避的に被る「鞭打ち」作用を避けることができる。窓が壊れることもなく、命取りになりかねない飛散物が部屋中を飛び交うこともない。
【００５４】
この設計原理の功により、当該技術により支持された高層建築物は、従来通りに設計された鉄骨建築物と同様に、安定で堅固である。加えて、建築物が、地盤運動によって何らの運動を強制されることもなく、したがって外部又は内部の損傷を伴う変形を一切受けないという利点がある。このように保護された高層建築物の耐震性は完全である。
【００５５】
本発明方法によれば、荷重支持支点があたかも長周期振子の末端であるかのように動くことを実現させる支持装置により建物及び物体が支持され、仮想振子を実現することが可能となる。免震性は完全なレベルにまで向上する。
公知の免震装置における最高許容変位は、大地震に対しては不十分である。許容範囲を超える場合、建物は損傷又は破壊される。
【００５６】
あらゆる既存の保護システムを圧倒するような地盤の大変位が起こりうる、強地震の震央に近い場所でさえ、本発明によるシステムは、最大級の変位に対しても設計可能であるので、安全性を保証するものである。
本発明によるシステムは、基部から建物へ伝達する可能性のある水平方向の加速度を、０．０１ｇ未満の無視できる数値に留めることにより、上記完全レベルの地震対策を実現するものである。
【００５７】
上記機能及びシステム特性により、ここに開示する地震対策は、既存対策に比べて際立った利点を呈するものである。
同等の作用が期待される方法及びシステムはこれまで知られていない。
この革命的な新原理は、地震の脅威に対する完全な解決策を模索する世界的な研究における画期的な進歩である。
【００５８】
４  発明の要旨
本発明は、免震システムである。当該システムは、建物の基礎又は１階に設置される、小型で、受動作用式の荷重支持装置である。当該システムは、地盤の振動及び衝撃が被支持物体に伝達することを防ぐものである。
保護された建物は、被支持物体の固有振動と基部の固有振動とを調和させずに分離する新規な支持装置により、地盤の水平運動から完全に絶縁されてなる。
地震による損傷は効果的に回避される。仮想振子の原理は、あらゆる地震周波数及びあらゆる基部加速度において有効であり、当該装置は任意の不可避振動振幅に応じて設計することが可能である。
【００５９】
仮想振子の原理に基づくこのような荷重支持装置は、任意の不可避変位、任意の鉛直荷重に応じて設計することが可能であり、保全不要に設計することが可能である。当該装置は、あらゆる種類の物体を地盤振動から絶縁する地震対策に好適である。また当該装置を既存物体に後付けして免震性を持たせる所謂レトロフィッティングも可能である。
【００６０】
これまで述べてきた課題は、構造物を支持する新規な方法により解消されるものであり、この新規な方法は建物又は物体を支持するクェークプロテクトモジュールからなる。上記保護モジュールは、共通基礎あるいは保護モジュール毎に個別の基礎を介して地盤に固定される。当該モジュールは、剛体連結された複数の箇所で構造物を支持し、連結点において可能な限り大きな振動振幅と小さな復元力とを伴って、構造物を任意方向へ可動にするものであり、その結果、最小限の加速度を発生させるものである。
【００６１】
本発明は、建物、橋梁、塔、工業施設及び原子力発電所、その他任意の物体等、任意の構造物を支持するための免震荷重支持システムである。本システムは、支持される構造物とその基礎との間に設置され、水平方向に振れる地盤運動及び加速度により発生する動的な力が構造物に衝撃することを一切防止し、構造物を地震による損傷から保護するものである。
【００６２】
地盤の縦振動の減衰又は排除に関しては、ばね係数が非常に小さい力学的、流体圧式又は粘弾性のばねシステムを、仮想振子と組み合わせて免震荷重支持装置として採用することが可能である。
【００６３】
４．１  課題と目的
本解決策の目的は、支持された建物又は物体を地盤運動から絶縁して、地震マグニチュードに拘りなく如何なる損傷力も建物に伝達させない地震対策に係る方法及び装置を提供することにある。
地盤が振動する際に建物が共鳴しないようにするには、支持された建物の固有振動系と地盤振動系とが効果的に分断される程度まで、両者の周波数が分離している必要がある。その結果、地盤運動により生ずる水平方向加速力及び剪断力は、建物の構造部に伝達されずに済む。
【００６４】
地震振動の周波数と、被支持構造物を含む支持システムの振動周波数との違いが、２０倍更にはそれ以上であれば、そのかなり大きな地盤振動周波数によって、被支持構造物の振動が誘発されることはないと予想される。如何なる場合においても、２０秒更にはそれ以上の周期を持つ被支持構造物の振動は、全く損傷を与えるものではない。このような建物の不活反応やそれに起因する低加速度を、生理的に知覚することは困難である。
【００６５】
４．２  課題を解決するための演繹
まず最初の考察は、与えられた課題から望ましい解決策を演繹するための基本である。
解析の出発点は、振子からの質量垂下である。
【００６６】
図５において、質量１は、振子の下端にある一点において、有効質量を有してなる。振子２の下端３において質量１が、その定常静止位置から変位ｅだけ移動するとき、長さｌの振子２は、その下端３により、上部垂設点４の周囲に半径ｒ＝ｌの円を描くので、ｈだけ上昇変位する。全ての運動はどの方向であっても二つの軸の周囲で起こるので、振子の下端、垂下された質量の接合点は、上から見ると、凹球面を描く。
【００６７】
質量がｈだけ上昇変位することにより、質量の位置エネルギーが増加する。質量１の変位ｅと上昇変位ｈとを生じさせた力が消失すると、振子の垂下力Ｚ、及び、地球重力と質量とに起因する力（ｍ・ｇ）は、復元力Ｒとなり、このＲにより振子端部の質量１が定常静止位置に戻る。
【００６８】
質量１がその定常静止位置から移動せず、基部６が水平方向に動いて荷重支持構造物５により振子２の上部垂設点４が移動する場合も、同様の関係が生ずる。ここで振子は、垂下された質量の慣性に起因して傾斜状態となり、その結果質量の位置が上昇する。その結果、振子の振動特性に従って、質量が動くこととなる。
振動の円周波数は、次式で表される。
【００６９】
【数１】
0003646926.tif 000002
但し、ｇは重力加速度、ｌは振子の長さである。
【００７０】
したがって振子の振動特性は、振子の長さによってのみ定まる。
振子の周波数は次式で示される。
【００７１】
【数２】
0003646926.tif 000003
【００７２】
振子の振動は、振子の長さによってのみ定まる。
周期は次式で示される。
【００７３】
【数３】
0003646926.tif 000004
【００７４】
したがって、振子の長さが大きい場合、振動周波数は小さくなり、周期は長くなる。
振子の周波数と、基部の周波数とが大きく異なり、それらが調和しないものである場合、両者の動きはかなりの程度分断される。
【００７５】
例えば、振子の上部垂下点が、地震に起因する基部の横振動により移動する場合であって、その地震が通常０．５Ｈｚ乃至２Ｈｚの主周波数を有し、更に、長大な振子が、基部の刺激周波数に比して非常に小さな周波数を有する場合、質量は基部の動きに追従しえない。質量は殆ど動きのない状態を保つ。質量が、それ自身の固有振動の長周期に従う非常に小さな速度で動き始めるとき、垂下されてなる質量がその初期位置からたとえ僅かでも動く前に、基部を介して伝わるかなり大きな周波数によって振子の上部垂設点で反復運動が起こる。この反復運動は、振動が続く間、効果的に繰り返し発生し、質量は、ほとんど同じ位置で静止した状態を保つ。
【００７６】
望ましい完全な非共鳴周波数を得るためには、振子は非常に長いものである必要がある。しかしながら、非常に長い振子の実現は、全く非実用的である。
上端の接合部から垂下してなるこれまで考察してきた振子は、初期定常状態又はその重力中心における最低位である静止位置に戻る傾向があるので、安定な荷重支持要素である。
【００７７】
物理的な高さは低いものの、長さが長く、したがって周期の長い振子の特性を好適に呈する所謂「仮想振子」の実現は、垂下質量の位置を上昇させる安定な荷重支持要素の作用と、垂下質量を下降変位させる不安定な荷重支持要素野作用とが、安定した位置上昇作用が僅かではあるが十分支配的となるように結合させる原理に基づいている。
【００７８】
重力加速度の影響下において、安定な荷重支持要素から垂下された質量は、その可動域内において位置エネルギーが最も低い位置をとろうとする。
質量が可動範囲内で振子によって案内されると、その静止位置からの変位がどのようなものであっても、その位置エネルギーは増加する。地球重力によって加速されると、質量は元の静止位置に戻る。
【００７９】
この質量の状態は安定と称される。
対して、可動領域内で初期位置から変位すると質量の位置エネルギーが減少する場合、地球重力による加速を受けて質量の位置エネルギーは減少を続ける。
この質量の状態は不安定と称される。
上記二つの作用、すなわち、安定な質量変位と不安定な質量変位とを、結合要素の幾何学的形態を適切に選択して、結合し、重ね合わせることにより、僅かな上昇変位のみが生じ、その結果、質量の位置エネルギーが極僅か増加する。変位した振子は、元の静止位置にゆっくり戻るものであり、その結果、システムの固有周期は長くなる。
【００８０】
これは、長い振子の作用に相当する。
本発明においては、物理的に長い振子が実際に存在せずとも、実際の物理的寸法が比較的小さいものであるにも拘らず、長い周期を持つ長い振子の作用を効果的に模す装置があれば、それを長い周期を持つ「仮想」振子と定義する。
所謂仮想振子は、物理構造的な高さは低いが、長い固有振動周期を持つ長い振子の特性を呈する。
【００８１】
振子２の長さｌを決定する設置空間の実際の高さに限度があることにより、変位ｈが非常に大きくなる場合、負の値を重ね合わせること、すなわち下げ量を減少させて上昇変位を所望の値まで減少させることが必要となる。これは、安定な吊下式振子と不安定なスタンド式振子とを、適切な方法で結合させることにより達成することができる。水平方向に変位する場合、組み合わされたスタンド式及び吊下式の両支持要素と、各々正負の鉛直方向変位とが加算されて、最終的な鉛直方向変位となる。
【００８２】
両支持要素の鉛直方向変位は、円関数に起因して、水平方向変位と調和するように発生するので、両者の鉛直方向変位における差（重なり）も、水平方向変位と調和するように発生する。
【００８３】
図６は、上記相互関係を示している。長さｌの安定な振子２の質点３は、水平方向にｅだけ変位するとき、ｈだけ上昇変位する。
【００８４】
【数４】
0003646926.tif 000005
【００８５】
長さｌsを持つスタンド式の不安定な振子７の上端は、水平方向にｅsだけ変位するとき、鉛直方向にｓだけ下降変位する。
【００８６】
【数５】
0003646926.tif 000006
【００８７】
両支持要素の鉛直方向の動きを合わせると、上昇変位は結局ｈresとなる。
α：βとｅ：ｅsとの関係は、結合の種類、及び、自由選択可能な関係ｌ：ｌsに影響される。
安定な振子と不安定な振子との鉛直方向変位を加算することにより、図６に示すような結果となる。
【００８８】
安定な振子と不安定な振子との結合は、多様な方法で実現可能である。てこが異なるとそれに比例して前記上昇及び下降が影響を受けることから、支持要素又は結合要素に関する値を変化させて好適な荷重支持支点を決定することが可能であり、この支点において各振子に比例する上昇変位と下降変位とが結合し、所望の上昇を得ることができる。
【００８９】
図７において、仮想振子の下端に相当し、上記の如く決定された荷重支持支点の水平方法変位ｅpは、安定な吊下式振子の変位ｅにほぼ比例するものであるか、該変位ｅの関数である。
【００９０】
仮想振子の下端の点に相当する、荷重支持支点における上昇変位とそれに重なる下降変位も同様に、安定な吊下式振子及び不安定なスタンド式振子の各質点における上昇変位又は下降変位にほぼ比例するものであるか、両変位の関数である。
仮想振子の質点の上昇変位ｈpは、中央静止部から外れた変位の関数として、まず円に近似される。二つの軸の周囲を揺れ動くとき、点Ｐは、上から見て凹球面の軌跡を描く。
【００９１】
半径ρは、仮想振子の長さｌpである。
図８において、支持要素２は長さｌhの安定な吊下式振子であり、支持要素７は長さｌsの不安定なスタンド式振子である。
吊下式振子、すなわち支持要素２が、角αに関し動くとき、振子の自由可動端は、ｈだけ上昇変位する。スタンド式振子、すなわち支持要素７が、角βに関し動くとき、振子の自由可動端はｓだけ下降変位する。吊下式振子、すなわち支持要素２の自由可動端は、上から見て凹球面を描く。スタンド式振子、すなわち支持要素７の自由可動端は、上から見て凸球面を描く。
【００９２】
図９においては、本発明に従って、吊下式振子、すなわち支持要素２の自由可動端と、スタンド式振子、すなわち支持要素７とが、結合要素８により結合している。二つの振子による連成振動により、結合要素８において、スタンド式振子、すなわち支持要素７により近い部分が、振動の間下降変位する。結合要素８において、吊下式振子、すなわち支持要素２により近い部分が、振動の間上昇変位する。
【００９３】
長さｃの結合要素８上の任意の位置にあり、被支持物体の荷重支持支点であって、結合要素８の長さをａ：ｂの割合で分割している点Ｐは、二つの支持要素が任意方向へ、予想水平方向変位の範囲内において振動する間、ほんの僅かに上昇変位する。
【００９４】
この上昇変位は、ｌs、ｌh、ｃの相対的な寸法を適切に選択することによって、またａとｂとの比率によって決定される。振子の振幅ｅが変わらず、吊下式振子、すなわち支持要素２の長さｌhが短くなると、吊下式振子端部の上昇変位ｈは増加する。振子の振幅ｅが同じで、スタンド式振子、すなわち支持要素７の長さｌｓが大きくなると、下降変位ｓは減少する。
【００９５】
結合要素８上にあって、該要素の長さｃをａ：ｂの割合で分割している点Ｐは、次のように定められるべきものである。すなわち吊下式振子である支持要素２の振子振動ｅによる点Ｐの上昇変位が、常に正の小さな値となるように定められるべきものである。鉛直軸Ｈを中心とする結合要素８の回転が、好適な支持体により防止され、俯瞰図である図１０に示されるように、支持要素２及び７の振動もまた異なる方向で発生するとき、同様の結果が得られる。
【００９６】
図１０において、結合要素８はその支持体Ｂ内の軸Ｑの周囲を回転するものであり、支持された質量と剛結合し、したがって、鉛直軸Ｈ周囲の回転を防止されてなる。吊下式振子、すなわち支持要素２の自由端は、上から見て凹球面Ｋを描く。スタンド式振子、すなわち支持要素７は、上から見て凸球面Ｖを描く。吊下式振子、すなわち支持要素２の自由端が、任意の方向に変位ｅだけ振れるとき、連結要素８及び軸Ｑ上の点Ｐは、振れがＸ軸方向に起こる場合と同じように上昇変位する。
【００９７】
振子、すなわち支持要素２及び７が任意の方向に振れるとき、結合要素８を支持要素７と連結する荷重支持支点もまた、振れがＸ軸方向に起こる場合と同じように下降変位する。したがって、結合要素８上の点Ｐは、結合された振子の振動によって、任意の方向に上昇変位する。
【００９８】
図９に示されるように、点Ｐは、長さｌvの長大な吊下式振子の自由端のように動く。これは、長大な仮想振子の自由端に相当する。
ここで図１１を参照すると、図９における結合要素８の静止位置からの変位がｅ、点Ｐの上昇変位がｈpであるとき、仮想振子の長さは、図９によれば、次式で示される。
【００９９】
【数６】
0003646926.tif 000007
仮想振子の円周波数は次式で示される。
【０１００】
【数７】
0003646926.tif 000008
仮想振子の振動周波数は次式で示される。
【０１０１】
【数８】
0003646926.tif 000009
仮想振子の周期は次式で示される。
【０１０２】
【数９】
0003646926.tif 000010
仮想振子の自由端、点Ｐの最高速度は次式で示される。
【０１０３】
【数１０】
0003646926.tif 000011
仮想振子自由端及びそれに付随する被支持物体の最高加速度は次式で示される。
【０１０４】
【数１１】
0003646926.tif 000012
殆ど同様の相関性があるので、支持要素２がもっぱら引張荷重を受ける場合には、機械的リンクを節約するために支持要素２をロープとして設計することも可能である。
【０１０５】
図１２は、当該原理の別形を示している。
ｌh対ｌs及びａ対ｂの比率選択の他に、結合要素８の有効てこｂの角度γの選択や、有効てこａに関する角度の導入も、点Ｐの上昇変位及び仮想振子の有効長を決定するものである。
【０１０６】
寸法は、仮想振子の有効長ｌvが、地震保護装置の高さの倍数となるように選択することができる。この構成により、仮想振子と該振子が支持する質量ｍとの振動周波数を、地震の横運動により誘起される基部６の振動周波数よりも大幅に低下させることが可能となる。
その結果、仮想振子によって支持された物体の位置が、地盤の水平運動から絶縁する。建物又は任意の被支持物体に影響を与える最高加速度は、数式１１による数学的振子の動作から導出することが可能である。
【０１０７】
好適な設計及び寸法規定により、前記最高加速度を、生理的に感知しえなくなる程低値に減少させることが可能となる。この有効性は、地震により基部６に発生する水平方向加速度の大きさによる影響を受けない。
大きな有効長と長い周期とを持つ仮想振子により支持された建物におけるほぼ完全な静止性は、地震マグニチュードによる影響を受けない。
【０１０８】
図１３は、その基本原理において、図９及び図１２による態様と同様である。ここでは、有効長ｂを持つてこが、長さａを持つてこから分離され、質量ｍを好適に支持するように、より高位において荷重支持要素ＷLに蝶着されてなる。
この態様によれば、それぞれの長さがｌh、ｌsである安定な吊下式振子２及び不安定なスタンド式振子７は、利用可能な空間の高さの大部分を占めることになる。したがって、双軸蝶着された支持要素２及び７の振動の最高許容角度が同一である場合、本システムは、利用可能な設置空間の高さに関し、より大きな許容変位を有するものである。
【０１０９】
結合要素８は、結合要素８ａを介して結合要素８ｂと連結しており、該結合要素８ａは両端に単軸蝶番を有している。結合要素８ｂは、支持要素ＷLに蝶着され、不安定なスタンド式振子７で双軸蝶着されて支持されている。その挙動は図９及び図１２に係る態様に一致する。
【０１１０】
図１４及び図１５は、支持された質量が基部に対し二方向に振動する範囲を示している。
図１６は、振動振幅Ｓを持ち三種の移動状態が示されている基部に対する被支持物体の振動範囲を示している。
【０１１１】
図１７において、基部６の振動行程Ｓ、基部に連結された仮想振子Ｐvの仮想支点Ｃvに関し、安定な支持要素、すなわち吊下式振子２は、その下部支点を変位ｈだけ上昇させ、不安定な支持要素、すなわちスタンド式振子７は、その上部支点を変位ｓだけ下降させ、一方で、支持された物体Ｏは、仮想振子Ｐvの上昇変位に対応する上昇変位ｈpを受ける。
【０１１２】
図１８は、三角結合要素９を具備するシステムを示している。
図１９は、図１８に示されたシステムの俯瞰図である。三角結合要素９は、三つの支持要素１１に双軸蝶着されてなる。各支持要素１１は、角度δで、三つの支点１０において基部６に双軸蝶着してなる。
【０１１３】
基部６が動くことと、その基部６の動きに対して、連結要素９が自身の慣性と結合要素９の中心１３で支持されている物体質量の慣性とによって不動であることとにより、結合要素９の一方において、支持要素１１の上部支点１０が結合要素９の中心から遠ざかるように動く結果、支持要素１１の下部連結点１２が上昇すると、支持要素１１はそれら本来の中央位置において鉛直ではなく、それら共通の中央部に向かって傾斜しているので、結合要素９の他方において、支持要素１１の下部連結点１２は下降する。
【０１１４】
支持要素１１が角度δで初期傾斜していることに起因して、結合要素９の一方における下降変位が、他方における上昇変位よりも小さくなるので、結合要素９の中心１３は上昇する。
結合要素９の一方における上昇変位と、他方における下降変位との比は、結合要素９の中央静止位置における角度δの選択、並びに、支持要素及び結合要素の相対的幾何寸法の選択により影響される。
【０１１５】
基部が任意の方向に動くとき、結合要素９の中心１３は、曲率半径ρで上向きに開いた凹球面状の軌跡上を移動する。
結合要素９の中心１３は、あたかも長さρの「仮想」振子から垂下しているように動く。変位εだけ水平方向に移動するとき、結合要素９の中心１３は変位ｈだけ上昇し、結合要素９は、角度ζだけ傾斜する。
【０１１６】
図２０において、結合要素９の中心１３に、高さｌpの鉛直方向支持要素１４が固定されてなるとき、このユニット自体が物理的に不安定なスタンド式振子となる。物理伸張下で、該スタンド式振子は鉛直方向に支持され、双軸蝶着されてなるものであり、図１９に示されるように、該ユニットは結合要素９を介して複数の支持要素１１に結合してなるので、下部瞬時ピボット周囲で傾斜するとき、該ユニットは変位ｈだけ上昇する。
【０１１７】
角度ζの傾斜により、結合要素９と結合してなる高さｌpの支持要素１４の頂部に位置する、支持された質量の支点Ｐは、次式
【０１１８】
【数１２】
0003646926.tif 000013
で示される変位だけ相対的に下降し、それに付随する偏心変位は次式で示される。
【０１１９】
【数１３】
0003646926.tif 000014
点Ｐの総括的な偏心変位は次式で示される。
【０１２０】
【数１４】
0003646926.tif 000015
点Ｐの最終上昇変位は次式で示される。
【０１２１】
【数１５】
0003646926.tif 000016
図２１において、支持要素１４の上端にある点Ｐは、湾曲が平坦で上向きに開いてなる凹面軌跡上を移動する。湾曲程度及び安定位置は、ユニットを構成する各要素間の相対寸法、並びに、とりわけ、高さｌpによって決定される。
高さＩpの長さの選択は、当該システムが不安定になる高さによって制限される。図２１に係る装置は、あたかも被支持物体が半径ρの曲面上を移動する長さｌvの長振子から垂下しているように、点Ｐにおいて物体を双軸支持する仮想振子に相当する。
【０１２２】
前記数式（１４）及び（１５）から変位ｅ及びｈpを導出することにより、仮想振子の長さは前記数式（６）により決定される。
この皿状の軌跡において、荷重支持支点は常に最低位、すなわち皿の中心へ向かって移動する。
【０１２３】
この皿の湾曲が平たくなる程、重力に起因して皿中心へ向かう復元力は小さくなり、皿中心へ向かう荷重支持支点の動きは遅くなる。
更に、前記数式（７）乃至（１１）も適用される。
ほぼ同様の相関性を有してなるので、支持要素１１が、もっぱら引張荷重を受けるものであれば、機械的リンクを節約するために、該支持要素１１をロープとして設計することも可能である。
【０１２４】
クェークプロテクトモジュールの荷重支持支点は、長大な振子の下端の如く空間を移動しうる。該荷重支持支点は、湾曲が平坦な仮想球面上を移動する。
図２２は、請求項１に定義されてなる方法による仮想振子の別例を示している。
基部６と結合してなる支持構造物５には、二以上の安定な支持要素、すなわち鉛直平行な吊下式振子２が双軸蝶着されてなり、これら吊下式振子はクロスビーム型結合要素又はプラットフォーム型結合要素８を支持してなる。
【０１２５】
鉛直方向支持要素１４は、結合要素８の中心を通って、二軸方向に可動で鉛直荷重を受ける軸受に固定される。前記支持要素１４の下端は、軸方向に可動で水平方向には不動な玉軸受４３内に位置してなる。玉軸受４３内において、鉛直方向支持要素１４は、あらゆる水平軸周囲に旋回することができる。
軸受５９の中心は、水平方向変位ｅを受けて、ｈだけ上昇変位する長さｌvの吊下式振子２の下端と同様の空間可動性を有している。
【０１２６】
軸受５９に一体に支持される支持要素１４の頂部はｈだけ上昇するが、該ｈは、下げ分Ｓｅと重複する。従って、結果の上昇分はｈres＝ｈ-Se  である。
図２２の態様例において、支持要素１４頂部における最終的な上昇変位は負であり、下降する結果となる。したがってこの点は、荷重支持支点としては不適である。
【０１２７】
前記頂部がその中央位置から任意の方向に変位するとき、スタンド式振子の頂部がそうであるように、上から見て凸領域を描く。この挙動は、長さｌviの不安定な逆向き仮想振子に相当する。
他の結合要素２及び８の寸法に対して、自身の寸法を定めてなる支持要素１４の頂部に荷重がかかるとき、その状態は不安定なものとなる。
【０１２８】
他の要素と結合することなく単独では、既に不安定である。他の要素と結合し、荷重を受けた状態において他の要素の安定化作用が支配的ある場合にのみ、システム全体は安定となり、荷重支持仮想振子が継続する。
荷重支持安定性を実現させるためには、頂部において正の上昇変位ｈresを得るように長さｌoを選択する必要がある。したがって、荷重支持支点Ｐは、上から見て凹領域を描く。上記の如く選択された荷重支持支点Ｐは、軸受部５９から距離ｌp離れており、その中央位置から変位する場合、僅かな変位ｈpだけ上昇する。したがって荷重支持支点Ｐは、長さｌvの仮想振子の下端に相当する。
【０１２９】
図２３は、吊下式振子２の下部荷重支持支点、結合要素８の中心、及び、鉛直方向支持要素１４の頂部に位置する荷重支持支点により描かれる湾曲を示している。
図２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、基部６に対する被支持物体１の移動位置を示しており、最高変位状態と、複数状態の重ね合わせとが示されている。
図２４は、図２２及び２３ｃにおいて示された原理に従う仮想振子の簡略図であり、その中央静止位置及び被支持物体１に対する基部６の変位状態を示している。地震に起因して、基板６が変位ｅだけ動くとき、仮想振子によって支持された物体１は、僅かな変位ｈpだけ上昇する。
【０１３０】
クェークプロテクトモジュールの高さＨMに対する基部６の変位量ｓは、平均的な高さの階層において、当該システムの振動振幅が比較的大きくなる可能性を示している。
この運動特性は、数学的振子を意味している。その固有周期は、仮想振子の有効長によってのみ決まる。
時計振子がこの例である。
地震の間、振動している基部と接続してなる振子２の上部支点が、素早く前後に動くとき、仮想振子から垂下してなる質量は、仮想振子の特性によって決定される、その慣性に起因して、振子の上部支点のすばやい反転運動に追従しえない。
運動方向の反転が迅速に起こる場合、支持された質量は実質的に静止状態を保つ。
【０１３１】
４．３  問題解決の結果
本発明による問題解決は、請求項１に従う方法及び該方法から導出される上記装置により実現される。
従属請求項の主題は、本発明による有利な設計である。
本発明は、地震により地盤振動が発生する際に、建物が共鳴しないことを確実にするものである。地盤運動に起因する水平方向加速力及び剪断力は、建物の構造部には伝達しない。このことにより、最大級の水平方向地盤振動に対してさえも、建物又は物体を確実に保護する必要不可欠な地震対策が実現される。
【０１３２】
本発明の方法及び設計パラメーターの適切な選択によって、地盤が大きな振幅と大きな加速度とを伴って動く場合においてさえも、被支持物体をほぼ静止状態に維持することが可能となる。
本発明原理の適用により、被支持物体の固有振動周期は長くなる。その結果、質量の慣性に起因して、該物体は地盤及び基礎の振動運動に追従しえない。保護された建物又は物体は、最大規模の地震の場合においてさえも、完全に不動状態を保つ。
【０１３３】
このような有効性は、数学的に明白に証明可能である。
有効な地震対策としての本発明の機能は、小型模型によるシミュレーションにより加速度１．２ｇまで既に実証済みである。
したがって、物体は地盤の水平方向運動から完全に隔離される。これは効果的な免震システムであり、高さ方向の寸法が小さな支持構造物により、物体に、あたかも非常に長い振子から垂下しているかのような空間可動性が与えられる。該支持装置は、長い振動周期を有する「仮想振子」と称される。
【０１３４】
該装置の設計パラメーターは、広い範囲から選択できる。このことにより、当該システム固有振動周波数と地震振動周波数との差を、構造物の振動系と基部の振動系とが完全に分離しうる程度に、定めることができる。したがって、被支持構造物は、その静止位置で不動状態を保つものである。
【０１３５】
被支持構造物は、地盤の振動運動に追従しえないので、加速度に起因する質量反作用力は一切発生しない。その結果、臨界剪断力が一切発生せず、あらゆる地震損傷が回避される。
建物の質量は、長大な有効振子長を持ち、垂下点が建物上方の高い位置にある「仮想」振子から垂下してなる。
【０１３６】
仮想振子地震保護モジュール、所謂クェークプロテクトモジュールは、最大マグニチュード及び破壊力をもつ地震に対しても、効果的な保護を提供するものである。高層建築物や細長い塔を含むあらゆる種類の構造物に対し、完全な耐震性を与えるように設計及びレトロフィッティングすることが、初めて可能となった。
【０１３７】
新規なクェークプロテクトモジュールは、極めて長大な振子の動作特性を、鉛直方向に拡大することなく実現するものである。したがって、該モジュールは、大きな有効振子長を持つ「仮想」振子に相当する。設置に必要とされる高さは小さいので、該モジュールは、建物の１階又は地階いずれか一つの階に収まる。
仮想振子の上部支点は、クェークプロテクトモジュールの支持構造物を介して、基部と剛結合している。
【０１３８】
極めて長大な振子から垂下してなる質量は、非常に緩慢な速度でのみ移動することができる。一振動の周期は、非常に大きい。この技術により、仮想振子システムの固有周期を、自由に選択することができ、該装置の構成要素の設計は、その周期、例えば２０秒又はそれ以上の周期に基づいて決定される。地震の振動周期は典型的に、０．５乃至２秒である。振子の上部支点は迅速に変位するが、該振子から垂下してなる質量は、極めて長大な振子の振動特性によって定まる速度でしか新しい位置に追従しえない。
【０１３９】
クェークプロテクトシステムの性能は、衝撃の大きさにより判定されるものではない。地震の大きさ（マグニチュード）がどの程度であるかということ、地盤の運動速度がどの程度であるかということ、建物の基礎がどの程度加速されるかということ、地震振動の周波数がどの程度であるかということ、あるいは、どの程度の調和振動がおこるかということ、これらは全て問題ではなく、結果は常に同じである。
【０１４０】
被支持構造物に伝達されるあらゆる加速度は、０．０１ｇ未満の値、知覚することすら困難な値まで減少せしめられる。
この原理による保護の有効性は、あらゆる地盤速度及び加速度において、常に同じである。
被支持構造物は、推定しうる最大級の地震の場合であっても、弱震の場合であっても、動かない。
【０１４１】
本発明の原理によれば、エネルギーの転送、変形又は吸収は一切発生せず、より正確に言えば、そもそも如何なる運動エネルギーも、建物の構造部内に伝達されない。
建物の構造部が振動運動に従わないので、加速度に起因する質量反作用力が全く発生せず、地震損傷が回避される。
【０１４２】
被支持物体は、地盤の水平方向の動きから完全に絶縁され、最も効果的な免震機構となる。
上記理由により、最近の建築規準で要求されているような付加的な耐震補強材を建物に適用する必要は一切ない。
小規模の試作品において、所定及び予想性能が既に実証されている。
【０１４３】
４．４  顕著な摩擦減少による水平方向変位
本発明によれば、その設計原理に負って、構造要素の軸受点で物理的に存在する摩擦が効果的に大幅に減少し、その結果、移動質量の横変位抵抗が小さくなる。
その結果、摩擦係数が極度に小さくなる。したがって、摩擦によって、大きな加速力が基部から構造物内部へ伝達することがなくなる。その結果、建物は容易に動くことができる。したがって、風力により、被支持物体は容易に、その許容最大変位範囲の中央位置から変位することが可能になる。その結果、その中央位置から変位たときに地震が起こると、実際の可能変位範囲が、風力により生じた初期変位の方向に狭まる。
【０１４４】
新規解決策における支持構造物の設計原理により、物理的に有効な摩擦を、高減少率で、極めて小さい値まで減少させることが可能になる。変位抵抗は次式で示される。
【０１４５】
【数１６】
0003646926.tif 000017
【０１４６】
但し、実現可能値：μ＝０．００２〜０．００４である。
結局、有効静止摩擦が小さいことから、極めて小さい加速力のみが被支持質量に伝達される。
更に変位しうる可能空間は、起こっている地震の潜在可能変位より決して小さくならない。したがって、被支持物体を地盤の動きから絶縁する主要な目的に加えて、地震発生時に、構造物をその中心位置に留めておく要素を組み入れて完全な解決策とする必要がある。
【０１４７】
４．５  支持された物体の中央位置合わせ及び風力補正
クェークプロテクトモジュール上で支持された物体の点の移動は、上から見た場合、非常に平坦で凹型の球面領域内で生じるものであり、ここで球面領域とは厳密には球面ではないが、球面に非常に近いものである。中央位置から変位するときに支点が描く該領域の湾曲は、一定ではないが、相関性やシステムの性能を犠牲にするものではない。水平方向の有効推力、すなわち中央位置から変位した後の復元力は、仮想振子から垂下してなる物体の質量慣性に起因するものであり、次式で示される。
【０１４８】
【数１７】
0003646926.tif 000018
但し、ＳHは重力に起因する水平方向推力、Ｍは支持された質量、Ｇは地球の重力、Ｅは中央位置からの変位、ｌvは仮想振子の長さである。
【０１４９】
摩擦に起因する水平方向の変位抵抗（変位に対する抵抗）は次式で示される。
【０１５０】
【数１８】
0003646926.tif 000019
但し、ＷHは変位に対する水平方向の抵抗、μredは換算摩擦係数である。
【０１５１】
クェークプロテクトモジュールの設計原理によれば、変位に対する水平方向の抵抗は極めて小さい。このことは、振子支持要素の軸受直径の１／２と、振子の有効長との関係に従って摩擦係数が換算されることに起因する。
換算摩擦係数は次式で示される。
【０１５２】
【数１９】
0003646926.tif 000020
但し、μは振子軸受の摩擦係数、ＤLは振子支持要素の軸受直径、ＬPは振子支持要素の長さである。
【０１５３】
所定の設計に従えば、地盤運動からの絶縁という所望の効果に負って、仮想振子下端の移動球面の湾曲は、その中央領域において非常に平坦であるが、それでもなお、振動後の摩擦が極めて小さいことに拘らず、中央位置からの残留変位を伴うヒステリシスが存在する。
【０１５４】
【数２０】
0003646926.tif 000021
但し、ＡHは中央位置からの最終的な水平方向変位である。
【０１５５】
クェークプロテクトモジュールの概念は、極度の地盤運動の際に、初期位置が中央位置ではない場合でさえも、基部に対する変位に対しなお十分な空間が得られるような、起こりうる大変位に対する設計を可能にするものである。建物の初期位置は、風力による変位、あるいは地震が止んだ後の変位により変化しうる。この点を考慮しなければ、建物に関し補助的な中央位置合わせ、風力に対する抵抗は必要がない。しかしながら、建物を常に同じ地点に留めておくことが必要である場合には、正確に中央位置合わせをするための付加的な装置を、以下に記載する方法で設置することが可能である。
【０１５６】
図２５は水平方向の中央位置合わせ及び固定のための単純な解決策を示している。このような装置は、建物の少なくとも二箇所で必要とされる。また該装置をクェークプロテクトモジュール自体に組み込むことも可能である。
【０１５７】
予荷重された引張ばね４１は、その下端において基部と結合してなる。該ばねは、その上端において、シャフト４２を支持してなり、該シャフトは、軸方向に可動に球面軸受４３内に突き出しており、該軸受は支持された構造物と剛結合してなる。引張ばね４１は、ばねの片側でコイルが上昇してシャフト４２が傾斜すように該ばねが曲がることなしに、軸受４３位置における水平方向のてこ作用が任意の想定最大風力が打ち消すような程度まで締め付けられる。
【０１５８】
しかしながら、大きな加速度を伴う地震により、支持された建物の質量に対して、基部の水平方向の動きが発生し、想定風荷重を大きく超える加速衝撃が建物質量に与えられるとき、シャフト４２のてこに起因する動きによって、ばね４１は曲がる。基部は、建物に対して変位εを生ずる。この初期モーメントを克服した後、更に変位することにより、力は線形増加せず逓減する。したがって、ばねの反作用力は、振動振幅Ｓを通して小さな状態に維持される。
【０１５９】
また反転態様、すなわち接合部４３が基部６と連接してなるか、基礎に包含されてなり、シャフト４２が、建物の構造部１と連接してなるばね４１と共に垂下してなる態様において、水平方向の固定を実現することも可能である。
【０１６０】
図２６は、エラストマーばねブロック４８によって中央に位置合わせされた建物を維持する同等の解決策を示している。寸法が適切であれば、この解決策は、図２５に係る解決策に比肩する性能を呈するものである。相違点は、明瞭なブレークオフモーメントがないことである。当初より、運動は、水平方向の力に線形従属して発生する。
【０１６１】
この解決策においても反転態様の適用が可能である。
図２７は、中央に位置合わせされた建物を維持する装置を示しており、位置調整装置５０が、被支持構造物５１下の少なくとも二箇所に固定されている。複数のボールを具備してなる皿４９内に保持されてなる回転式ボール４４は、ばね４７によって、鉛直方向の力ＦVで、調心錐４５に押し込まれる。鉛直方向の力Ｆvは、風荷重によって水平方向に発生すると想定される最大の力Ｆhに等しい。
【０１６２】
【数２１】
0003646926.tif 000022
但し、Ｆvは鉛直方向の力、Ｆhは水平方向の力、γは調心錐の開口角である。
【０１６３】
力Ｆvが、如何なる想定最高風力よりも大きくなる場合、この状態は地震衝撃によってのみ誘起されるものであるが、基部６の変位により生ずる調心錐４５の変位によって、ピストン５２を介して回転式ボール４４がばね４７に押し付けられる。ばね４７はその後、押し戻る。その結果、回転式ボール４４は、傾斜減少を伴うか開口角γの増加を伴って調心錐４５の領域内に移動する。これによって、水平方向に伝達可能な力が減少し、回転式ボールが調心錐領域を出て平坦面上を回転するとき、その力はゼロとなる。
【０１６４】
ピストン５２によって押し上げられた流体は、逆止弁５３を介して、外部貯槽又は一体に組み込まれた貯槽５５内に流入する。ばねが押し戻る際は、流体はスロットルオリフィス３０を通って戻ることしかできないので、ピストン５２の移動速度は減少する。
基部の振動が高速である場合、ゆっくりと戻る回転式ボール４４は、調心錐４５において傾斜が急な中心部には到達せず、傾斜が殆どない部分に到達する。その結果、伝達可能な水平方向の力は小さくなる。
【０１６５】
振動が止むと、回転式ボール４４の戻りが生じ、調心錐において傾きが急な部分に落ち着き、再び有効な大きさの水平方向の制止力Ｆhにより、被支持物体の中心位置を合わせる。
図２８は、構造物の中央位置合わせ及び風荷重補正に係る別の方法及び装置を表している。地階の壁２２と、基部６に位置する基礎の壁２０との間において、方形の建物において対向する二側面の各々の側に、少なくとも二つの水平方向支持要素２４が存在してなり、方形の建物の残りの二側面には、各々の側に少なくとも一つの水平方向支持要素２４が存在してなる。
【０１６６】
水平方向支持要素２４は、上から見た断面図として描かれている。ロール２５の回転方向は水平であり、基礎壁２０上において同一水平線上にある。本図面におけるその他の物体は、鉛直方向の断面図として示されている。
水平方向支持要素２４は、完全に伸び切ったピストンシャフトを備えてなる液圧式シリンダー４０からなり、該シャフトの端部には、一又は複数のロール２５と共に、回転式ギアが装着されている。該地階の位置が正確に基部の中心に調整されている場合、各ロールと、基部の壁に固定された平坦な滑走路２６との間には、最小限の隙間がある。ロールの回転方向は水平である。
【０１６７】
回転式ギアを伴うピストンシャフトの同一方向性を確実にするために、ピストンシャフト端部は、回転を防止するための蝶着リンク機構を介してシリンダー４０に連結される。
基礎の壁２０が、構造物２２に向かって動くとき、ピストンは、ロール２５及びピストンシャフトにより押されて、シリンダー４０内に移動し、内部の流体を一又は複数の液圧式アキュムレーター１２７内に押し出す。このアキュムレーターはメンブレン型、バブル型又はピストン型の貯槽とすることができ、メンブレン２８の異なる側において、ガス、空気又は窒素を圧縮するものである。したがって、液圧式シリンダーは、気体の弾性作用により、ばね式支持体の如く作用する。
【０１６８】
ピストンシャフトは、シリンダー４０内部において機械的に停止するまで完全に伸び切っており、そのとき、ピストンシャフトに支配される制御弁２９は開いた状態にある。アキュムレーター内の気体の圧力により、流体は、スロットルオリフィス３０を介して押し出され、更には開いた状態の弁２９を介して貯槽３２に続く排管内に押し出される。建物の壁２２に接近していく基礎壁２０によりピストンシャフトがシリンダー内に押し込まれると、制御弁２９が開き、流体は、圧力管３３から液圧式アキュムレーター１２７内に移動し、その結果、シリンダー内に発生する力がピストンシャフトを再び前方へ押し出し、建物を本来の位置へ戻すまで、圧力を増大させる。
【０１６９】
このプロセスは、建物が風力を受け、その易動性に負って、基部に対するその中央位置から押し出される場合に、効果的である。
風力は突然変化するものではないが、ある程度必要な時間をかけて増加及び減少するので、スロットルオリフィス３０を通過する流体の出入プロセス、この制御プロセスをその所望速度に維持するに十分な速さであり、この制御プロセスがその所望速度にあるとき、建物をその本来の中央位置に維持することが保証される。
【０１７０】
地震の際に見られるように、基部の壁が、矢継ぎ早に、建物に向かって動いたり、建物から遠のく場合、ピストンの素早い動きと、それに伴う、制御弁２９の素早く連続的な開閉とによって、スロットルオリフィス３０を介して空気ばねシステムの内外へ流出入する流体は僅かである。シリンダー４０内におけるガスばね力は、当初は任意の風力と均衡しているものであるが、小さな弾性率、並びに、地震周波数とピストン及び制御弁２９の動きとに起因してスロットルオリフィス３０を介して交互に起こる流出入により、僅かに変化する。
【０１７１】
当該システムは、得られる加速力を非常に小さく留めておくことにより、建物の質量に対する有効加速度が、地震周波数と共に方向を変えてしまうほど、非常に小さなものとなる。
【０１７２】
液圧システムは、貯槽３２からポンプ３６を介して集中的に供給されるものであり、該ポンプは、モーター３４により駆動され、該モーターは圧力制御スイッチ３５により制御される。モーター用エネルギーは、太陽エネルギー又は風エネルギーにより自律的に供給可能である。液圧エネルギーは、多数並べられた液圧式貯槽３８において緩衝され、ポンプ３６の必要動力を小さいく保つことができる。地震の間、このシステムに利用可能な多くの外部エネルギーを利用することができ、その場合、水平方向支持装置のピストンをピストンポンプ３７と合体させることができる。
【０１７３】
基部の基礎部分が建物地階に向かって素早く動いている間、ピストンポンプ３７は、貯槽３２から圧力貯槽３８へ流体を送る。したがって、制御弁２９が地震周波数に応じて振動の半分の間隔で開くとき、シリンダー４０及びアキュムレータ１２７からなるばねシステムから、スロットルオリフィス３０を介して排管内へ戻る液体質量の流れが発生する。
【０１７４】
図２９は、変動てこ（ｓｗｉｎｇ  ｌｅｖｅｒ）３９による水平方向支持を示している。この構成により、基礎壁へ向かう大きな変位及び距離変化が可能になる。変動てこ３９は、建物に固定されてなるフレーム４６に接合しており、一又は複数のシリンダー４０により、地階における建物壁２２の方向で支持されてなる。変動てこ３９は、支持荷重に応じて一又は複数のロール２５を具備した回転式ギアを端部に担持してなり、該ロールは、基礎壁２０上に取り付けられた平坦な滑走路２６に沿って可動である。ロールの代わりに、好適なすべり材を同様に使用することも可能である。フレーム４６には、変動（てこ）３９により操作される制御弁２９があり、この制御弁は図２８２係る制御弁と同一の機能を有するものである。液圧式装置は、図２８２係る例と同一である。
【０１７５】
この解決策においても、三つの軸、すなわち二つの水平軸と一つの鉛直軸とに対し建物の零位置を維持するためには、一つの建物に対し少なくとも六つの装置が必要である。この水平方向支持装置により、建物の基部付近で大きな変位が可能となる。
【０１７６】
液圧式シリンダー４０と、それに接続してなる図２８に例示のものと類似の液圧式アキュムレーターとからなるばねシステムは、外部の水平方向風力がないとき、次式に従う初期弾性率を有してなる。
【０１７７】
【数２２】
0003646926.tif 000023
【０１７８】
但し、ｆは弾性変形により移動した距離である。大きな弾性運動がある場合、弾性率は、ポリトロープ型気体圧縮に起因して一定にはならない。被支持構造物へ向かって基礎が値εだけ変位すると、システムの弾性により生ずる力ΔF0は、加速力として建物質量に衝突する。風の場合、システムの支持力は、建物がその本来の位置から大きく移動することなく、図２８の例について説明したように、風力と釣り合うまで自動的に増加する。水平方向支持装置により、風力Ｆwに対して建物が静止している状態にあるとき、地震により基部の運動が発生し、建物に向かう基部の変位が値εでしめされるとき、支持ばねシステムにおける力は、次式に従って増加する。
【０１７９】
【数２３】
0003646926.tif 000024
【０１８０】
気体容積と排除された流体容積との関係が、弾性力と気体圧縮とが大きくなることにより変化するので、この関数は、零点から出発する関数よりも大きな勾配を持つ。基部の壁２０が、値εだけ移動するとき、水平方向支持力は値ΔＦWだけ増加し、この力の差ΔＦWのみが、加速力として建物質量に衝突するものであり、この加速力は平常時の力ΔＦ0を大きく上回るものではない。
【０１８１】
図３０は、図２９に関し説明したものと基本的に同一な変動（てこ）による水平方向支持システムを示している。この装置には、変動（てこ）３９とフレーム４６との間に、シリンダー４０と同様に、ピストンポンプ３７が更に設備されている。このピストンポンプ３７は、図２８による既述の装置と同様の機能を有している。
【０１８２】
図３１は、中央位置合わせ及び風力補正システムの原理を示すものであり、建物本体５１は、１階の下側でクェークプロテクトモジュール５６により支持されており、建物の一部分であって上側の建物とは異なる一又は複数の地階は、専用のクェークプロテクトモジュール５６ｕにより支持されている。
【０１８３】
建物部分２２は自己調心性であり、僅かな摩擦によって支持されており、如何なる風力も受けないので、その部分は風力補正システムを必要としない。その部分は、振動時であっても常に中央に中央に位置合わせされており、建物上側部分の中央位置合わせの基準となる位置を提供するものである。建物の上側部分と下側部分において、二つの軸沿い、及び二つの基準点６０の間をそれぞれ機械的又は遠隔式に測量することにより、風力補正装置２７の制御に必要な値が決定する。
【０１８４】
４．６  支持された物体の鉛直衝撃絶縁
傾斜を考慮しないあるアスペクト比の建物に関し、随意の特徴を組み入れて、鉛直方向加速度を減少させるか、ほぼ排除することが可能である。この方法は、病院、マイクロチップの製造のような感受性の高い製造プロセスを備えた工業施設、あるいは化学施設及び核施設にとって非常に望ましいものである。
この技術によって支持された建物は、地震の際にも、空間内で鉛直方向に関し静止した状態を保つ。
【０１８５】
水平方向に振動する基部からの加速度に対する建物の慣性は、建物の構造内に、反作用剪断力を発生させ、この剪断力は、地震の際に建築材料が耐えることのできる剪断力を超える可能性がある。水平方向の剪断力は、地震の際に構造欠陥を誘起する主な原因である。
【０１８６】
他方、鉛直方向の加速度に対しては、死荷重及び活荷重に対し、安全率又は材料強度と荷重との積を加算することによる建物強度の設計計算により、建物は損傷を受けることなく耐えることが可能である。結果として、鉛直方向加速度が、被支持物体とその基礎との乖離を誘起する１ｇを超えない限りにおいては、鉛直方向加速度による構造物への危険は一切ない。
【０１８７】
鉛直方向の振動減衰が実際に有利であると見なされる場合には、クェークプロテクトモジュールに付加的な鉛直方向ばね要素を組み入れることも可能である。  図３２は、建物５１のばね式支承の一例を図式的に示している。建築支承１６は、内蔵型液位制御弁６１を備えてなる液圧式シリンダー６４として設計されており、ピストン棒６２の頂部において建物荷重を支えている。結合要素８は、シリンダー６４の底部に蝶着されている。変動てこ６３は、鉛直方向に可動なシリンダー６４の旋回を防止するためのものであり、更に、結合要素８がその鉛直軸周囲を旋回しないようにするためのものでもある。
【０１８８】
流体の流入は、流体供給管６５を介して生じ、排管６６は、ばね式支承における流体循環を緩和するものである。シリンダー圧力室６７は、パイプ６８を介して、一又は複数の液圧式圧力タンク３８と連通している。液圧式圧力タンクの容積により、流体ばね係数が決定する。
【０１８９】
基部の鉛直方向運動により誘起されるシリンダーの行程によって押し出されたシリンダー流体の容積が、液圧式圧力タンク内の容積に比して小さいとき、液圧式圧力タンク内の圧力はごく僅か上昇する。
初期圧力に対する圧力上昇比は、地盤が鉛直方向に動く間、支持された質量が鉛直方向加速度を受ける１ｇを基準とする加速の度合いに相当する。適切な設計により、如何なる加速度減少も達成することができる。とりわけ粘弾性流体の場合、非常に小さなばね係数を実現できる。
【０１９０】
図３３は、図３２の例と同等の鉛直方向ばねシステムを示しており、ばね支承６９が、図２１による場合のようにクェークプロテクトモジュール５６の頂部に設置されており、該クェークプロテクトモジュール内部には、図２５に示されるような中央位置合わせ及び耐風装置７０が組み込まれている。液圧式連絡路６５、６６、６８は、図３２における例と同様に、流体供給管、排管、液圧式圧力タンク３８への連絡路である。
【０１９１】
４．７  仮想振子による支柱上の物体の地震対策
照明設備や、ポール又はマスト頂部の看板等のような物体は、地盤が水平方向に強く振動している間、共鳴による運動の増幅と加速度の増大とが発生しうるので、曲がったり折れたりする可能性がある。
【０１９２】
水平及び鉛直振動の間、基本的に基部は、その本来の位置に対して平行を保つが、物体又はクェークプロテクトモジュールに対する基部であるポール又はマストの上部は、図３４に示されるようなポールの曲がりや高位基部の傾斜による歪みに起因して、二次的な運動軸を得る。ポール頂部で支持された質量の値は、ポールの振動特性を大きく左右する。水平方向加速度による質量反作用力がもたらす曲げモーメントは、頂部質量のないポールの場合に小さくなり、その場合、ポール上端の曲がり及び傾斜角は、ポール質量によってのみ生じるとすれば、小さなものとなる。
【０１９３】
クェークプロテクトモジュールは、マスト頂部と被支持物体との間に設置され、マスト頂部は、被支持物体の質量よりもかなり小さなものとなりうる該モジュールの質量力のみを受けるものである。マスト端部の曲がり角度は減少する。
傾斜軸周囲の上記振動が、被支持物体を危険に晒したり損傷したりする可能性があることから、被支持物体が、ポール傾斜という新たな変化の影響を受けないようにするために、クェークプロテクトモジュールは、この傾斜変化を補正するか少なくとも減少させる必要がある。
【０１９４】
図３５は、マスト７１の頂部にあるクェークプロテクト装置の側面及び一部断面図である。該装置は梁７２を支持してなり、該梁は例えば照明設備を支持しうるものである。
【０１９５】
図３５ａは、図３５に係る断面図であり、図３５ｂは俯瞰図である。
マストは、その頂部において、四つの支持梁７３を支持してなり、二つの梁毎に一つの棒７４を支持している。棒７４の計４つの端部各々には、吊下式振子２が、双軸蝶着されている。梁７２は、二つの支持梁７５を介して、二つの結合要素８と蝶着している。結合要素８は、二つの吊下式振子２から双軸蝶着により懸架されており、更に第三の支点、すなわち、スタンド式振子７の上端に双軸蝶着されてなるものであり、該スタンド式振子７はその下端において、マスト７１の頂部に双軸蝶着されてなる。支持要素である振子２及び振子７は、マスト７１がその頂部において鉛直な状態から外れて湾曲傾斜するとき、梁７２がその水平方向の位置を保つように、空間内に配置され傾斜してなる。支持荷重を伴う梁７２の振動を、地盤運動により誘起されるマストの振動から分離させることにより、梁頂部に支持された質量が、質量反作用力としてマストに衝突することがなくなる。したがってマストの動的荷重は減少する。
【０１９６】
図３６は、ポール７１の頂部に位置する照明設備に対する地震保護を示すものであり、この方法は図２１において説明した原理による仮想振子を採用してなる。ポールの頂部には三つの支持要素７６が配置されてなり、それらはここでは環状であり、各々がその頂点において、双軸蝶着されて、支持要素１１、すなわち空間内で傾斜状態にある吊下式振子を支持してなる。三つの吊下式振子１１は、各々の下端１２において、双軸蝶着されてなる結合要素９を支持してなり、該結合要素は、図３６ａにおいては上から見て三星形に示されてなる。結合要素９は、その頂部において、自在継手７７により、支持要素７８を支持してなり、該支持要素７８は、三本又はそれ以上の棒７９内に突出しており、該棒７９はリング８０に接合しており、該リング８０は複数の電灯８１を支持してなる。振子１１は、図３６ｂに示すように、ロープとして設計することも可能である。弾性ベロー（訳注：英原文ｂｅｌｌｏｗ）管により、電気的配線をマスト７１と電灯８１との間に施すことが可能となる。
【０１９７】
図３７は、地盤の振動に重畳する振動で振動しているポール７１からの電灯支持梁８２の振動絶縁に関し、図２１に関し説明した原理による仮想振子を利用する第二の例を示している。ポール７１は、その頂部において、三つの支持アーム７６と接合してなる。該支持アーム各々の端部は、双軸蝶着された剛直棒１１又はロープからなる三つの吊下式振子と接続している。吊下式振子の下端は、双軸蝶着されてなる三つ足の結合要素９を支持しており、該結合要素９は自在継手７７によって吊下式支持要素７８を保持しており、該支持要素７８は、三つの電灯支持梁８２に剛結合している。
【０１９８】
図３８に関し、ポール頂部の電灯群に係るこの免震例は、図２３に関し説明された原理に基づく仮想振子を利用してなる。ポール７１の頂部には、三又はそれ以上の支持アーム７６が設けられ、各支持アームはその上端において吊下式振子と接続してなり、該吊下式振子は両端に自在継手を持つロープ８３又は棒２であり、下端において結合要素８を支持しており、該結合要素８は、振子の数に対応する支持棒７３を付設してなる。結合要素８の中心１３において、鉛直方向支持棒１４が自在継手内に支持されている。該支持棒１４の下端は、軸方向に可動であり、半径方向及び双軸方向に関してポール７１の頂部に支持されてなる。鉛直方向支持棒１４の頂部においては、自在継手により電灯支持要素８２が支持されてなり、該支持要素は複数の支持棒７９と共に電灯８１を支持してなる。
【０１９９】
図３９は、図３８の例における場合と同一の原理を利用する別例を示しており、ここでは、支持アーム７６は、吊下式振子の配置内に位置してなる。吊下式振子は、両端において双軸沿いに可動であり、双軸軸受を備えてなるロープ８３又は剛直棒２として、リング８０を支持してなり、該リングはスポーク７３（訳注：７９の誤り）を介して、その中心においてハブ８４を保持してなる。ハブ８４は、自在継手７７を介して、鉛直方向支持要素１４を支持している。その他の設計は図３８による例と同一である。
【０２００】
４．８  仮想振子による吊下物体の地震対策
天井からの垂下物体、例えば電灯や、広告看板及び標識等は、建物が振動すると、一緒に揺れる。垂下物体は、それ自身が振子であり、通常の寸法であれば共鳴し始める可能性がある。振動振幅は大きくなる可能性があり、該垂下物体は天井にぶつかって損傷又は破壊をうけたり、場合によっては落下する。吊下式の電気的物体の場合、短絡により発火する危険がある。また、公会堂や講堂等における重量のあるシャンデリアのような重い垂下物体の場合、その落下は人間にとっても危険である。
【０２０１】
垂下物体の安全を確保するために、それらを仮想振子から垂下させることが可能である。
図４０は、図２１に係る原理に従う仮想振子からの照明設備垂下を示している。天井には三本のケーブルが各々正三角形の頂点となる位置に取り付けられており、これら三本のケーブルはこれらの共通中心へ等角で垂下してなる。これらケーブルの下端は、各々、ピラミッド８５の等辺底面三角形の各頂点に取り付けられている。ピラミッドの頂点において、ロッド８６が、二つの鎖で固定されたリングによって双軸蝶着されて、電灯の支持体となっている。
【０２０２】
図４１は、図４０による例と同等の、長大な仮想振子から垂下してなる電灯を示している。ここで結合要素９は、三角錐の辺に相当する三つの支持アーム７６からなる。
【０２０３】
図４２において、電灯８７は、図１１に係る二つ仮想振子から、一列に並ぶように垂下してなる。双軸ロッド２又はロープ若しくは鎖８３からなる安定な吊下式振子が、天井に接合されている。該振子はその下端において、双軸沿いに可動は結合要素８の一端を支持してなる。ロッド、ロープ又は鎖からなる四つの要素からなる支持構造物５は、双軸沿いに可動に天井に接合しており、前記四つの要素５は、倒置ピラミッドの辺である。該倒置ピラミッドは、その頂点において、不安定なスタンド式振子７の双軸軸受点となる支点８８を形成してなり、該振子７は、その上端において、結合要素８のもう一方の端部と双軸蝶着してなる。該結合要素８からは単軸蝶着されてなる支持ロッド８９が垂下しており、この支持ロッドは電灯８７を鉛直方向に弾性的に保持してなる。
【０２０４】
４．９  仮想振子による振動減少
高層建築物、細長い塔、背の高い支柱及び煙突は、地震及び風による刺激を受けて危険な結果をもたらしうる横方向の振動を起こす。変形により生ずる両振り曲げ荷重を減少させ、材料疲労を防止するために、極めて効果的な振動減少装置を利用して振幅を減少させることが可能である。この目的のため、二次的な質量が、構造物の頂部に配置され、細長い煙突又は支柱の場合には、最大振幅が発生する部位にワイヤロープで吊り下げられる。この二次的質量は、振動可能であり、ばね式支持要素及び減衰装置により構造物に取り付けられるか、振動減少装置の移動質量の反作用力により構造物の運動を妨げる能動型システムによって移動する。このような質量の支持に関して、仮想振子の適用は最も有利である。ごく僅かな空間があればよいので、仮想振子は、支持された振動減少装置質量の任意の固有周波数に関し、寸法パラメーターの関係を自由に選択することにより、容易に設計可能である。能動型振動減少システムに関し仮想振子を適用することは、質量支点の摩擦が非常に小さくなり、システム固有周期の自由選択が可能になる点において、非常に有利である。
【０２０５】
図４３は、塔における受動型振動減少装置を示している。図１１に示される原理に従う三つの仮想振子ＰVは、該減少装置の質量９０を支持している。ばね式減衰装置９１は、建物質量に対して水平に減少装置質量を支持している。
【０２０６】
図４４に図示の能動型振動減少システムは、該質量は図１１に示される原理に従う三つの仮想振子により支持されてなる減少装置質量９０と、図９に示された原理に従う三つの仮想振子により支持されてなる基準質量９２とからなる。基準質量９２用の三つの仮想振子は、極めて小さな摩擦、極めて小さなヒステリシス及び極めて長い固有周期を持つように設計されてなる。建物の構造部の位置に対して基準質量９２の位置を判定するセンサー９３は、建物の構造部のあらゆる水平方向の動きから絶縁されており、アクチュエーター９４を介する減少装置質量９０の動きに関して、制御装置から入力制御パラメーターを与えるものである。
【０２０７】
図４５は、図１３に示された原理に従う三つの仮想振子ＰVによって減少装置質量９０を支持してなる振動減少システムを示しており、このシステムは能動システムとしても受動システムとしても利用しうる。この例において引張荷重支持要素は、ロープ８３として設計されてなる。
【０２０８】
図４６は、図２１で示された原理に従う三つの仮想振子ＰVによる能動システムにおける減少装置質量９０又は基準質量９２の支持を示している。この例において安定な吊下式振子１１は、ロープとして設計されてなる。
【０２０９】
図４７は、チュービングマスト（ｔｕｂｉｎｇ  ｍａｓｔ）用の振動減少システムに関し、減少装置質量９０は、マストを周囲するリングとして設計されてなり、図１１に示される原理に従う三つの仮想振子ＰVにより支持されている。安定な吊下式振子２は、結合要素８と直接接合せず、振子として機能しない延長部９５を介して結合要素８と連絡しており、中継ぎてこ９６が、高い位置に取り付けられている。このように必要とされる半径方向の空間が小さいので、風抵抗は減少する。パネル７９は、風力が振動減少装置の関数に重畳することを防止するものである。
【０２１０】
図４８は、格子状マスト用の受動型振動減少システムに関し、振動減少装置質量は、マストを周囲して風抵抗を減少させる平坦なリングとして設計されてなる。振動減少装置質量９０は、図１１に示される原理に従う三つの仮想振子ＰVによって支持されてなる。本来の位置への戻りは、仮想振子ＰVの自己調心力と、不安定なスタンド式振子７の底部接合部に位置するばね９８とにより達成する。安定な吊下式振子２はロープとして設計されてなる。風力による損傷を受けないように、該減少システム構造物は、空気力学的に有効なパネル９７により覆われている。
【０２１１】
４．１０  地盤液状化の危険性の大幅な低下
地震時に地盤が振動すると、建物質量の変化モーメントにより、基礎荷重が増大し、その結果、ある種の地盤においては、地盤の軟弱化と、地盤の耐荷能力の減少が起こる。建物が地盤中に沈下することも考えられる。
【０２１２】
仮想振子により支持された建物は、地盤の横振動（水平方向の振動）から絶縁されるので、傾斜モーメントによる反作用力が一切発生せず、したがって液状化に至る結果を回避することができる。
【０２１３】
振動している建物の質量反作用力は、ある種の地盤においては、致命的な結果を伴う液状化を誘起する。地盤は高粘度の液体となり、建物は傾斜し、地盤中に沈下する。建物の質量が、建物によって変位した地盤質量よりも小さい場合、建物は液状化した地盤上に浮上する。仮想振子に基づくクェークプロテクトモジュールは、建物の反作用力を３／１０００に減少させる。場合によっては、液状化自体も併せて回避することができる。
【０２１４】
地盤が横振動している間、加速された建物質量の傾斜モーメントが、基礎上の静荷重に加算され、地盤振動周波数で方向が変化する動的増大荷重となる。
建物質量の加速度により発生する、基礎の縁上における、この二次的な両振り荷重は次式で示される。
【０２１５】
【数２４】
0003646926.tif 000025
但し、ｍは建物質量、ａは建物の重力中心における加速度、ｈｍは傾斜稜線上の建物重力中心の高さ、Ｗは基部振動方向における傾斜稜線の最大変位である。
【０２１６】
地盤の両振り圧力は、湿潤地盤において、地中の水分に対しポンプ作用を及ぼす。この現象により、砂や岩石のような地盤構成要素間における粘着摩擦は、該要素が互いに脈動浮遊した状態になるので減少し、その結果、地盤は粘性流体となり、液状化してどろどろの状態となる。
【０２１７】
建物は地盤中に沈下する可能性があり、力が対称的に発生しない場合は、地盤に向かって傾斜する可能性もある。
建物が本発明による装置により支持されるならば、被支持質量は如何なる有意な加速度も受けないので、該質量に関する上記反作用は発生しない。静荷重に、傾斜モーメントに起因する上記動的荷重が重畳することはない。液状化の危険性は著しく減少する。
【０２１８】
図４９においては、非常に軟弱且つ湿潤な地盤における液状化の危険性を更に減少させるために、仮想振子ＰVの下に、クェークプロテクトモジュール用の基部として、クェークプロテクト基礎が更に設置されてなる。該基礎は、変位した地盤の質量が建物全体の質量と等しくなるようにその寸法が規定された剛直且つ軽量な構造物として設計されてなる。
【０２１９】
地盤粗密波が基礎に及ぼす力学的な力の衝撃を減少させるため、クェークプロテクト基礎１００の下側は、縁に向かって曲率が漸増していくように湾曲してなる。
図５０に示すように、湿潤且つ柔軟な堆積物の下部が、固い地盤であったり、岩石の多い地盤である場合、図４９に示すクェークプロテクト基礎と共に、補助的な基礎杭１０３を利用することも可能である。
【０２２０】
４．１１  基部と支持された物体との間の建築シール
図５１においては、地盤に埋め込まれ、地震の間、振動する地階の壁と、仮想振子に基づくクェークプロテクトモジュールによって支持され静止状態を保つ建物の構造部５１との間に、運動を許容するための隙間１１３が風、埃、水分及び害虫又は害獣を通さないように設けられている。この隙間の一方、好ましくは上方には、ワイヤブラシからなるストリップ１０１が取り付けられており、その中間には振動絶縁ウール１０４が詰め込まれてなる。この隙間の他方には、傾斜した端部を有してなるすべり框１０２が取り付けられている。
【０２２１】
図５２に示されるように、鉛直方向加速度の補正に関して、クェークプロテクトモジュールに、補助的に鉛直方向のばね及び制振装置を取り付ける場合、前記隙間（ムーブメントギャップシール）にも同様に、鉛直方向のばねを取り付ける必要がある。
【０２２２】
免震された建物の構造部５１又は補助的なすべり防止薄板１０５に対して、ばね要素１０７、例えばコイルばね又は板ばね等によって、Ｕ字形シールフレーム１０６が押圧される。該フレーム１０６は、地階の壁２２に固定されてなるＵ字形フレーム１０８により鉛直方向に関して案内される。一つのシールストリップ１０９は、ばねによって押圧されて、フレーム１０８をフレーム１０６に対して固定する。複数のシールストリップ１０９もばねによって押圧され、シールパック１１０は、フレーム１０６を免震された建物又はすべり防止薄板１０５に対し固定する。
【０２２３】
４．１２  インターフェースの改良による火災の防止
図５３に示すように、地震の間、建物質量は前後に加速されるので、質量反作用力は、地階壁２２の鉛直面を介して、建物周囲の地盤に圧力を与える。地盤は圧縮又は圧力解放を受ける。応力は、地中のガス、水道、電気の本管又は本線１１１、建物内の配管及び配線において発生する可能性があり、これら配管及び配線は応力を受けて破裂又は破断する危険がある。
【０２２４】
ガス管及び電気配線の損傷は、短絡により火事を起こす危険がある。如何なる加速度反作用力も、建物質量によっては発生せず、地階のかなり小さな質量によってのみ発生するので、地盤の圧縮と本管又は本線への応力とが減少し、その結果、前記火事災害は減少する。
【０２２５】
建物内において、地中の本管又は本線と、建物内の配管又は配線とを結ぶＵ字形に設計されてなる撓み接続により、可動性が付与され、その結果、免震構造物５１に対する振動基部の相対運動に起因する損傷が防止される。
【０２２６】
４．１３  建物直下の地盤開裂に対する耐性
万が一、断層線が建物の直下で相対する方向に動いたり、地盤が直下で裂開したりするような場合であっても、当該装置における、互いに独立に動く機能と、基部において変化した支点間距離（スパン）を均等化する機能とにより、建物が存続しうる可能性は高い。
【０２２７】
そのような場合においても、当該装置は被支持構造物に対し安定性を与えることが予測される。
図５４に関し、堅固に取り付けられた構造物５１を支える支持要素間のピッチｔは変化しない。基礎２０上のクェークプロテクトモジュール５６間のピッチは同一である。
【０２２８】
地震粗密波によりクェークプロテクトモジュール５６間で地盤の開裂が起こる場合、クェークプロテクトモジュール５６のスパンは、裂け目ＳPの幅だけ広がる。クェークプロテクトモジュールが仮想振子であれば、該モジュールは、仮想垂下点の下にある振子の振幅中心に、荷重支持支点を集中させる。
【０２２９】
二つの仮想振子の二つの仮想垂下点のスパンが広がるとき、剛結合してなる荷重支持支点は、本来の中央位置からの変位が二つの仮想振子の間で同じになるように、均等化された位置を取る。
【０２３０】
４．１４  爆発衝撃の減少
更に、最大級の嵐の動圧荷重を凌ぐ大きな空気圧荷重を伴う爆発が建物付近で発生する場合、本発明の支持機構を装備してなる建物又は物体は、任意の方向に変位可能であるので、空気荷重モーメントは減少する。
【０２３１】
風抵抗システムは、風力の変化率に対応するパラメーター制御応答性により、風力に自動的に応答する。
爆発による空気圧荷重の増加は、極度に短時間で起こるものであり、その時間内に、自動制御によって風力補正のために抵抗力が顕著に増加することはない。したがって、突然に空気圧力波による衝撃を受けても、建物は反作用力を殆ど持たないので後退し、その結果、瞬間衝撃は大幅に低減する。
【０２３２】
５  図面の簡単な説明
（この項は末尾に移された）
６  好適な態様の説明
図１は、本発明にしたがって、地震から保護されるべき建物又は任意の物体が、ここでは「地震保護モジュール」と称される荷重支持装置により支持されている状態を示しており、該モジュールは建物の質量を支持するものである。該地震保護モジュールは、一つの共通基礎又はモジュール毎に個別の基礎によって、地盤と剛結合してなる。
【０２３３】
地震保護モジュール５６は建物の構造部を支持し、その支点において、該建物の構造部があたかも非常に長大な振子から垂下しているかのように動くことを可能にするものである。既に説明した通り、垂下物体は、地震地盤運動の加速度に比して最小限の加速度のみを受ける。
【０２３４】
必要とする高さは小さいが、該地震保護モジュールは、長い仮想長Ｉvと長い周期とを持つ仮想振子Ｐvとして機能する。上記支持装置は、あらゆる所望又は必要な地球運動振幅に対して設計可能であり、その結果、極度の水平基部運動であっても被支持物体に伝達することがなくなる。
【０２３５】
該モジュールの適切な設計及び寸法設定により、地震保護モジュールによって支持された建物の固有周波数を、地震の際に通常発生する地盤振動の主周波数よりもはるかに小さくすることが可能となる。
【０２３６】
図５５は、図２１に係る設計に従う地震保護モジュール５６の、建物地階への設置を示している。三つの支持要素１１は、各々の端部において、双軸球面軸受１５を有しており、あるいは代替的に自在継手又は玉継手を有してなり、これら接合要素は、該支持要素をそれらの上端において支持構造物５に接合し、一方下端において結合要素９に接合してなるものであり、該結合要素は三つの支持要素に懸架されてなる。結合要素９は、その上端においてリンクボール１７を介して建築支承１６と連絡してなり、該支承は被支持構造物５１に接合してなる。エラストマー材料又は金属からなる可撓性ベロー１８は、リンクボール軸受を気密封止してなる。すべりシール１９は、基部６に対して可動な被支持構造物と、基部６の地階壁との間の隙間を封止してなる。
【０２３７】
図５６は、図１２の図面に従う地震保護モジュール５６を示しており、該モジュールは建物地階に設置されている。図３２の図面に従う鉛直方向振動絶縁が、建物支持要素１６に取り入れられている。基部と免震建物との間にムーブメントギャップシール１１４が図５２の図面に従って設計されている。
【０２３８】
図５７は、図２１に係るモジュールと類似の地震保護モジュール５６示している。ここでは、図２５に従う中央位置合わせ及び風力補正装置５７が補助的に組み込まれてなる。物体を支持し、該物体を正確に中心位置に維持し、風力に対する抗力を発生させる機能は、一モジュールに統合されている。
【０２３９】
図５８は、支持機能と中央位置合わせ機能との組み合わせが前記例とは異なる地震保護モジュール５６を示している。中央位置合わせ機能は、エラストマーばねブロック４８により実現される。
【０２４０】
図５９は、図１２の図面に従う地震保護モジュール設計を示しており、地上に設置されて高層建築物のような重荷重構造物を支持する場合が示されている。吊下式安定振子２は、その両端に球面軸受又は自在継手を有してなる。該振子２は、その上端において支持構造物５から垂下してなる。該振子２は、その下端部分において、結合要素である大梁８と連結してなる。結合要素８の他端は、スタンド式不安定振子７上に位置しており、リンクボール軸受１７あるいは代替的に自在継手又は球面軸受を介して該振子７に連結されている。スタンド式振子７は、その下端において、その上端と同様の軸受１７を介して基礎２０と連結してなる。大梁８は、単軸軸受を介して建築支承１６と連結しており、該支承は建物の構造部１を支持している。
【０２４１】
建物の１階及び地階２２は、建物の構造部１の一部である。地階２２と基礎２０との間の隙間２３は、１階の床で覆われており、すべりシール１９を介して基礎側で封止されてなる。例えば水、エネルギー、通信等のユーティリティー配線２１は、建物に対する基部の動きが該配線を損傷することなく可能となるように、基礎２０と地階２２との間でＵ字形に撓んで垂れ下がるように配設されてなる。
【０２４２】
図６０は、図５９に示される地震保護モジュール５６で支持された高層建築物の鉛直方向の部分的な断面を示しており、該モジュールは建物の縁に沿って列置されている。地階２２の平面５４において、図２８に則した相応の液圧式装備を具備してなる図２９又は図３０に係る種類の水平支持装置２４が配置されてなり、建物と接合している。
【０２４３】
図６１は、地階２２及び基礎２０を通る図６０の平面５４における水平方向の断面を示しており、地階周囲の枠組は地震保護モジュールの支持体として機能している。任意の方向に可動な地階２２の各端には、風力に対し水平方向の補正を行い、基礎に対して建物を正確に中央に位置合わせするための二つの装置２４が固定されてなる。水平支持装置は、図３０に示される設計に相当してなる。建物に向かう風力が増大すると、建物は依然として図６１に示されるように同じ位置に留まっている。水平支持装置は任意の弾性作用に即座に応答し、ばね要素における制止力を増大させて風力と均衡させるものである。正確な中央位置において、外部風力がない状態で、ロールと基礎壁との間には最小限の隙間がある。全てのばね式シリンダーは、液圧制御された停止位置まで完全に伸び切っている。
【０２４４】
図６２に関し、地震によって基部運動が矢印５８で示される方向で発生すると仮定すると、水平支持装置２４は、建物が基礎壁に近づいていく側で、自らのばね力に対抗して押し込まれる。建物の反対側では、該水平支持装置は壁から離れている。
【０２４５】
図６３に関し、基部が建物のどの縁にも平行ではない方向５８に移動すると仮定すると、該水平支持装置は、建物の二側面において、自らのばね力に対抗して押し込まれ、反対側の二側面において壁から離れている。
【０２４６】
図６４は、仮想振子の原理に従う地震保護モジュール５６が地上で見えるように該モジュールにより支持されてなる高層建築物の部分的外観を示している。図１２に示される説明図に則した仮想振子は、互いに鏡面対称となるように配置されている。吊下式安定振子２は、公差を補正するために、釣合大梁１１５により対の状態で支持されており、該釣合大梁は柱１１６により単軸軸受内に支持されている。
【０２４７】
地震保護モジュールにおける上記態様は、該モジュールが既存の鉄骨構造物のレトロフィッティングに好適であることを示している。既存の柱における区域Ｇが、仮想振子の要素によって置換される。
【０２４８】
図６４ａ及び図６４ｂは、図６４の図面に係る鉛直方向の断面であり、地盤と、ムーブメントギャップと、ムーブメントギャップシール１１４とに対する建物の境界面を示している。一方は、建物の外側に配置されてなる地震保護モジュールを示しており、他方は、建物のファサード内に配置されてなる地震保護モジュールを示している。
【０２４９】
図６５は、図２１に示される原理に従う仮想振子を地震保護モジュールとして示している。基部６内に錐クリートで固められたケーシング１１７内に、予め組み立てられたモジュールが、配置され、フランジ接合により固定されてなる。支持要素８９は、フランジ接合により被支持物体に接合してなる。安定な支持要素、すなわち吊下式振子１１は、ロープとして設計されてなる。支持要素１４は、中央に位置合わせされ、ばね１１８により風力に対して支持されており、ばね１１９により下に引っ張られて、負の鉛直加速度を補正する。支持要素８９は、双軸リンクボール１７によって、支持要素１４上に支持されてなり、入れ子式案内１２０及び力学的ばね１２６又は代替的に気体圧式ばねを介して、被支持物体の荷重を支持してなる。
【０２５０】
図６６は、支柱のプラットホーム１２１の水平運動から高架高速道路のプラットホーム１２２を免震する例を示している。この構成により、水平方向に加速される場合であっても、前記支柱は、道路プラットホームの質量による反作用力は受けず、本質的に自身の質量とごく一部のモジュール質量とによる反作用力のみを受けるので、支柱にかかる座屈荷重は減少する。仮想振子の設計は、図１３に示される設計に則している。道路プラットホームの支点が固定支承である場合、結合要素は、水平ばね要素１２６によって、その中央位置に維持される。このばね力より大きな力がかかる場合にのみ、道路プラットホーム１２２と支柱プラットホーム１２１との間の相対的な自由運動が可能になる。
【０２５１】
図６７は、高架高速道路用の支柱をその基部において免震する例を示している。仮想振子は図９に示される原理に基づいている。図示の如く、ここで道路プラットホームの支柱は、橋梁浮遊支承に相当するものである。安定な吊下式振子である支持要素２は、二つの鉛直引張ロッド１２３と、二つの横桁１２４とからなる。
図６８は、図２１に示される設計に従う地震保護モジュールにより支持されてなる、格子状に組まれたマストを示しており、該モジュールは更に耐風装置を具備してなる。
【０２５２】
図６９は、図９の説明図に則した安定振子２及び不安定振子７によるパイプラインの支持例を示している。結合要素８は、それ自体がパイプの支持体として設計されている。パイプが水平に設置される場合、パイプ断面の中心は、パイプがあたかも長大な振子の端部であるかのような曲線を描く。したがって、パイプは仮想振子から垂下してなるものである。スタンド式振子７は、ばね４７によって、鉛直方向に関し所定位置に維持される。振子７におけるある傾斜モーメントによってのみばね４７は圧縮され、該支持システムの運動が可能となる。傾斜モーメントは、地震の加速度に対応する水平方向加速度により発生する質量反作用力のみが、この運動を誘起するように定められる。
【０２５３】
図７０は、化学施設及び精製所において使用される、仮想振子により支持されてなるパイプラインブリッジを示している。荷重支持体８９は、結合要素８により支持されてなり、該結合要素は、安定な支持要素である吊下式振子２及び不安定な支持要素であるスタンド式振子７により支持されてなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  長さＬvの長大な振子から垂下している如く住宅を挙動させる長大な仮想振子に相当するクェークプロテクトモジュールにより支持されてなる住宅の全体図。
【図２】  引用例として、従来技術による地震保護装置を示す参照文献からの引用図。
【図３】  引用例として、従来技術による地震保護装置を示す参照文献からの引用図。
【図４】  引用例として、従来技術による地震保護装置を示す参照文献からの引用図。
【図５】  発明の詳細な説明における基本的な議論に有用な参照符号及び関数値を付記してなる数学的振子の模式図。
【図６】  上向き及び下向きの調和運動の重なりを示す模式図。
【図７】  上向き及び下向きの調和運動の重なりを示す模式図。
【図８】  本発明に係る支持要素となる安定振子と不安定振子との対比を示す模式図。
【図９】  実際の縦寸法に比して長大な長さを持つ仮想振子に相当する装置の一例を示す単純化模式図であって、動力学的設計上の点が被支持物体の支点として機能し、この点が長大な振子の振動端であるかのように挙動する本発明の有効な原理を示す図。
【図１０】  図９の模式図に係る単純化俯瞰平面図。
【図１１】  振子に係る図面において使用される参照記号を示す説明図。
【図１２】  図９に図示の設計の別形を示す単純化模式図。
【図１３】  図１２に図示の設計の別形として、安定な吊下式振子に連結してなるてこと、不安定なスタンド式振子に連結してなるてことが、異なる高さに設置されなる仮想振子を示す模式図。
【図１４】  異なる運動段階にある図１３に係る仮想振子を示す模式図。
【図１５】  異なる運動段階にある図１３に係る仮想振子を示す模式図。
【図１６】  異なる運動段階にある図１３に係る仮想振子を示す模式図。
【図１７】  振動している基部に対する図１３に係る仮想振子の運動を示す模式図。
【図１８】  図９に係る実施例とは異なる仮想振子の実施例を示す単純化模式図。
【図１９】  図１８に係る略式平面図。
【図２０】  長大な仮想振子を実現するために図１９及び２０の例に更に要素を追加してなる単純化模式図。
【図２１】  長大な仮想振子を実現するために図１９及び２０の例に更に要素を追加してなる単純化模式図。
【図２２】  仮想振子の別形を示す模式図。
【図２３】  仮想振子及びその運動状態を示す模式図。
【図２３ａ】  仮想振子及びその運動状態を示す模式図。
【図２３ｂ】  仮想振子及びその運動状態を示す模式図。
【図２３ｃ】  仮想振子及びその運動状態を示す模式図。
【図２４】  仮想振子に対する基部の動きを示す模式図。
【図２５】  仮想振子により支持された物体に対し中央位置合わせ及び風力補正を行う装置を示す概念図である。
【図２６】  エラストマーばねブロックを利用して、仮想振子により支持された物体の中央位置合わせを行う装置を示す模式図である。
【図２７】  ばねの力により調心錐内に押込まれてなる回転式ボールを利用して、仮想振子により支持された物体の中央位置合わせ及び風力補正を行う装置を示す断面図。
【図２８】  仮想振子によって支持された物体の中央位置合わせ及び風力補正を流体圧により制御するシステムを示す簡略図。
【図２９】  流体ばね力により基礎壁に対し建物を水平支持する変動てこと利用して、仮想振子により支持された物体の中央位置合わせ及び風力補正を行う装置を示す説明図。
【図３０】  図２９に係る装置に、地震の間の基部の動きから動力を引き出す液圧ポンプを更に組み込んでなる装置を示す模式図。
【図３１】  如何なる風力も受けない建物部分を位置合わせの基準とする、中央位置合わせ及び耐風システムを示す模式断面図。
【図３２】  加速度を減少させる鉛直ばねシステムを示す模式図。
【図３３】  鉛直ばねシステム及び耐風装置を組み込んでなるクェークプロテクトモジュールを示す説明図。
【図３４】  臨界振動の間の街灯支柱の弾性変形を示す模式図。
【図３５】  支柱頂部の仮想振子を示す各方向から見た模式図。
【図３５ａ】  支柱頂部の仮想振子を示す各方向から見た模式図。
【図３５ｂ】  支柱頂部の仮想振子を示す各方向から見た模式図。
【図３６】  振動絶縁性仮想振子を具備してなる支柱頂部の電灯群と、その詳細部分を示す各方向から見た模式図。
【図３６ａ】  振動絶縁性仮想振子を具備してなる支柱頂部の電灯群と、その詳細部分を示す各方向から見た模式図。
【図３６ｂ】  振動絶縁性仮想振子を具備してなる支柱頂部の電灯群と、その詳細部分を示す各方向から見た模式図。
【図３７】  支柱上で振動絶縁された電灯の別形を示す模式図。
【図３８】  支柱上で振動絶縁された電灯の別形を示す模式図。
【図３９】  支柱上で振動絶縁された電灯の別形を示す模式図。
【図４０】  図２１の図面に則した振動絶縁性仮想振子を具備してなる吊下式電灯を示す模式図。
【図４１】  図２１の図面に則した振動絶縁性仮想振子を具備してなる吊下式電灯を示す模式図。
【図４２】  図９の図面に則した仮想振子から垂下してなる一列の電灯を示す模式図。
【図４３】  図９の図面に則した仮想振子によって支持されてなる振動現象装置を示す模式図。
【図４４】  図４３と同様の振動減少装置に、図２１の図面に則した仮想振子によって支持されてなる位置基準質量を付設してなる振動減少装置を示す模式図。
【図４５】  図１３の図面に則した仮想振子によって支持されてなる振動減少装置を示す模式図。
【図４６】  図２１の図面に則した仮想振子によって支持された振動減少装置質量又は基準質量を示す模式図。
【図４７】  チュービングマスト上で仮想振子によって支持されてなる振動減少装置を示す模式図。
【図４８】  格子状マスト上で仮想振子によって支持されてなる振動減少装置を示す模式図。
【図４９】  仮想振子用基礎としてのクェークプロテクト基礎を示す全体図。
【図５０】  仮想振子用基礎として基礎杭を具設してなるクェークプロテクト基礎を示す全体図。
【図５１】  免震された建物のムーブメントギャップシールを示す模式断面図。
【図５２】  建物を水平及び鉛直方向に免震するためのムーブメントギャップシールを示す模式断面図。
【図５３】  地中のユーティリティー本管又は本線と免震された建物との接合部分を示す模式断面図。
【図５４】  地震の間、クェークプロテクトモジュールにより支持されてなる建物直下の地盤裂開の影響を説明する模式断面図。
【図５５】  建物地階に設置されて、図２１に示される設計に従う仮想振子を形成させて建物及び物体の支持を行う装置としてのクェークプロテクトモジュールを示す破談図。
【図５６】  建物地階に鉛直ばねを具設してなるクェークプロテクトモジュールを示す模式断面図。
【図５７】  図２１に係るクェークプロテクトモジュールに、図２５に則した中央位置合わせ及び風力補正装置を組み入れてなるクェークプロテクトモジュールを示す概念図。
【図５８】  図５５に係るクェークプロテクトモジュールに、調心ばね及び耐風装置としてエラストマーブロックを組み入れてなるクェークプロテクトモジュールを示す概念図。
【図５９】  地上に設置されてなるクェークプロテクトモジュール、すなわち図１２に係る設計原理に従う仮想振子を形成して建物及び物体を支持する装置を示す説明図。
【図６０】  図５９に係るクェークプロテクトモジュールにより支持されてなる建物、並びに、建物の中心位置を合わせ且つ風力に対抗するための水平支持装置を示す縦断面図。
【図６１】  図３０に則した中央位置合わせ装置が設置された平面における、建物地階及びその枠組基礎、並びに前記位置合わせ装置の配置を示してなる水平方向断面図。
【図６２】  静止状態を維持し続ける建物地階に対する、基礎を設けてなる基部の建物壁に平行な一方向における変位を示す断面図。
【図６３】  静止状態を維持し続ける建物に対する、基礎を設けてなる基部の建物壁に対して斜め方向における変位を示す断面図。
【図６４】  高層建築物を支持するための仮想振子を示す外観及び断面図。
【図６４ａ】  高層建築物を支持するための仮想振子を示す外観及び断面図。
【図６４ｂ】  高層建築物を支持するための仮想振子を示す外観及び断面図。
【図６５】  錐クリートからなる基部内に設置された、図２１の図面に則した仮想振子を示す断面図。
【図６６】  支柱上の仮想振子による道路支持を説明する概略断面図。
【図６７】  柱の基部において仮想振子により該柱を支持する例を示す概略図。
【図６８】  図２１の図面に従う仮想振子による格子状マストの支持例を示す概略図。
【図６９】  仮想振子によるパイプラインの支持例を示す説明図。
【図７０】  仮想振子によるパイプラインブリッジの支持例を示す説明図。
【図１】
0003646926.tif 000026
【図２】
0003646926.tif 000027
【図３】
0003646926.tif 000028
【図４】
0003646926.tif 000029
【図５】
0003646926.tif 000030
【図６】
0003646926.tif 000031
【図７】
0003646926.tif 000032
【図８】
0003646926.tif 000033
【図９】
0003646926.tif 000034
【図１０】
0003646926.tif 000035
【図１１】
0003646926.tif 000036
【図１２】
0003646926.tif 000037
【図１３】
0003646926.tif 000038
【図１４】
0003646926.tif 000039
【図１５】
0003646926.tif 000040
【図１６】
0003646926.tif 000041
【図１７】
0003646926.tif 000042
【図１８】
0003646926.tif 000043
【図１９】
0003646926.tif 000044
【図２０】
0003646926.tif 000045
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２３ａ】
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【図２３ｂ】
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【図２３ｃ】
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【図２４】
0003646926.tif 000052
【図２５】
0003646926.tif 000053
【図２６】
0003646926.tif 000054
【図２７】
0003646926.tif 000055
【図２８】
0003646926.tif 000056
【図２９】
0003646926.tif 000057
【図３０】
0003646926.tif 000058
【図３１】
0003646926.tif 000059
【図３２】
0003646926.tif 000060
【図３３】
0003646926.tif 000061
【図３４】
0003646926.tif 000062
【図３５】
0003646926.tif 000063
【図３５ａ】
0003646926.tif 000064
【図３５ｂ】
0003646926.tif 000065
【図３６】
0003646926.tif 000066
【図３６ａ】
0003646926.tif 000067
【図３６ｂ】
0003646926.tif 000068
【図３７】
0003646926.tif 000069
【図３８】
0003646926.tif 000070
【図３９】
0003646926.tif 000071
【図４０】
0003646926.tif 000072
【図４１】
0003646926.tif 000073
【図４２】
0003646926.tif 000074
【図４３】
0003646926.tif 000075
【図４４】
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【図４５】
0003646926.tif 000077
【図４６】
0003646926.tif 000078
【図４７】
0003646926.tif 000079
【図４８】
0003646926.tif 000080
【図４９】
0003646926.tif 000081
【図５０】
0003646926.tif 000082
【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
0003646926.tif 000090
【図５９】
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【図６０】
0003646926.tif 000092
【図６１】
0003646926.tif 000093
【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６４ａ】
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【図６４ｂ】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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