(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤と地上構造物との間に介装されて、地震動に対し上記地上構造物の応答の伝達を抑制する免震手段と、地盤と地上構造物との間に介装され地盤に対する地上構造物の動的結合のロックおよび該ロックの解除が可能なダンパー装置と、上記地上構造物に作用する風速が設定値を超えた場合に上記動的結合のロックを行わせ上記風速が設定値を超えた場合でも地震が発生したときに上記ロックを解除させるように上記ダンパー装置を制御するコントローラと、を備えた免震装置。
【請求項２】
ダンパー装置が、シリンダ内にピストンにより隔成された２つの油室と、タンクと、ピストンに設けられ一方の油室と他方の油室とを連通する油路と、一方の油室と他方の油室とを連通する油路の途中に設けられ一方の油室から他方の油室への流れを阻止するとともに他方の油室から一方の油室への流れを許容するチェック弁と、一方の油室とタンクとを連通する油路と、一方の油室とタンクとを連通する油路の途中に設けられ該油路を開閉するソレノイドバルブと、一方の油室とタンクとを連通する油路の途中に設けられたオリフィスと、他方の油室とタンクとを連通する油路と、他方の油室とタンクとを連通する油路の途中に設けた他方の油室からタンクへの流れを阻止するとともにタンクから他方の油室への流れを許容する逆止弁と、一方の油室とタンクとを連通する油路の途中であってオリフィスより一方の油室側と他方の油室とタンクとを連通する油路と結ぶ油路の途中に設けたリリーフ弁とを備えてなることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般住宅を含む地上構造物の免震装置に関し、特に、強風によって上記地上構造物が揺動するのを防止する免震装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤側に設置した固定側部材の上面に外周に向って登り勾配となる円錐状凹部を形成し、この円錐状凹部上にスチールボールを介して、免震対象となる地上構造物を載せた可動側部材を載置した、例えば、実開昭６２―２０４０５５号公報に提案される転がり支承のもの、あるいは、滑り支承のもの、さらには、積層ゴム支承のものなど、種々の免震装置が従来から提案されている。
【０００３】
この従来の免震装置にあっては、地震が発生した際に、この地震によって惹起される上記スチールボールの円錐状凹部内の周辺部への転動によって、地盤の揺れが地上構造物に直接伝達されるのを防止するように機能し、地震が停止したときは上記スチールボールは上記円錐状凹部の中心に戻る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の免震装置を一般住宅などの軽量で小形の地上構造物に採用した場合には、台風などのように大きなエネルギを持った風が吹く環境下では、その地上構造物が過大な風圧を受け、たとえば、転がり支承のものにあっては、摩擦抵抗の小さいスチールボールの上記円錐状凹部内の周辺部への転動で揺動することとなって居心地を悪くするなどの課題があった。
【０００５】
一方、これに対して、地上構造物と地盤との間に、ある設定荷重を受けるまでは変形しないが、その設定荷重を超えると塑性変形する鋼棒ダンパーを介在して上記風圧による揺動を回避するものが提案されている。
【０００６】
しかし、この場合には、鋼棒ダンパーが塑性変形するに至る段階までの小地震には、例えば震動４程度までは動きを一律に規制してしまい、免震効果を期待することができないという不都合があった。
【０００７】
この発明は、上記のような従来の課題を解決するためになされたものであり、地上構造物が風に煽られて揺動するのを回避できるとともに、強風下であっても地震発生時には効果的に免震機能を果すことができる免震装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１の発明にかかる免震装置は、地盤と地上構造物との間に介装されて、地震動に対し上記地上構造物の応答の伝達を抑制する免震手段と、地盤と地上構造物との間に介装され地盤に対する地上構造物の動的結合のロックおよび該ロックの解除が可能なダンパー装置と、を有し、コントローラに上記地上構造物に作用する風速が設定値を超えた場合に上記ダンパー装置により動的結合のロックを行わせ、上記風速が設定値を超えた場合でも地震が発生したときに、上記ロックを解除させるようにしたものである。
【０００９】
請求項２の発明にかかる免震装置は、ダンパー装置が、シリンダ内にピストンにより隔成された２つの油室と、タンクと、ピストンに設けられ一方の油室と他方の油室とを連通する油路と、一方の油室と他方の油室とを連通する油路の途中に設けられ一方の油室から他方の油室への流れを阻止するとともに他方の油室から一方の油室への流れを許容するチェック弁と、一方の油室とタンクとを連通する油路と、一方の油室とタンクとを連通する油路の途中に設けられ該油路を開閉するソレノイドバルブと、一方の油室とタンクとを連通する油路の途中に設けられたオリフィスと、他方の油室とタンクとを連通する油路と、他方の油室とタンクとを連通する油路の途中に設けた他方の油室からタンクへの流れを阻止するとともにタンクから他方の油室への流れを許容する逆止弁と、一方の油室とタンクとを連通する油路の途中であってオリフィスより一方の油室側と他方の油室とタンクとを連通する油路と結ぶ油路の途中に設けたリリーフ弁とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を図面について説明すると、図１は、この発明の免震装置を示す概念図であり、同図において、１は、一般住宅などの地上構造物であり、この地上構造物１の下部には複数箇所に亘ってこの地上構造物１を平衡状態にて安定支持する可動側部材２が取り付けられている。
【００１１】
これらの可動側部材２は、図示しない小径のスチールボールを介して大径のスチールボール３を転動自在に支承する球面保持具（図示しない）を有し、そのスチールボール３の一部が可動側部材２に対して下方に突出している。
【００１２】
また、４は、地上構造物１が設置される地盤５上に一部が埋設施工された複数の固定側部材であり、この固定側部材４は、その上面に周辺部に向って登り勾配となる円錐状凹部６を有し、中心部が最も低くされている。
【００１３】
なお、この固定側部材４は、上記可動側部材２に対応する数だけ設けられ、上記可動側部材２，スチールボール３および固定側部材４は、免震手段Ｍを構成している。
【００１４】
また、図示しないが、上記可動側部材２には、必要に応じ可動側部材２および固定側部材４間に生じる上下方向の振動を吸収するように構成された周知の弾性機構が設けられる。
【００１５】
さらに、７は、ダンパー装置であり、上記地上構造物１と地盤５との間に介装され相互間の動的結合のロックおよびそのロックの解除を行うように動作して、地上構造物１の揺動を阻止したり、この阻止の解除を行ったりするロック手段として機能し、このダンパー装置７には減衰力特性を切換制御するソレノイドバルブ８が連設されている。
【００１６】
そして、９は、コントローラで、１０は、地上構造物１の屋根上に設置されて風を受けたプロペラの回転により発生した発電電力を風速データとして計測する風速計であり、この風速計１０が計測した風速データおよび後述の地震センサの出力データにもとづいて、上記コントローラ９が上記ソレノイドバルブ８を切換制御し、ダンパー装置７の後述のオリフィス回路を開閉制御するように構成されている。
【００１７】
１１は、少なくとも一つの固定側部材４に取り付けられて、地震を検出する加速度センサなどの上記の地震センサであり、この地震センサ１１の出力および上記風速計１０の出力が上記コントローラ９に入力可能とされている。
【００１８】
図２は、上記ダンパー装置７の具体例を示す構成図であるが、このダンパー装置７は、密閉されたシリンダ１５内に２つの油室１８，１９を隔成するピストン１６を摺動自在に設け、このピストン１６に一体のピストンロッド１７を、シリンダ１５の一端部で油密的に出入自在に突出させたものからなる。
【００１９】
また、上記ピストン１６にはこれを貫通する油路の途中に接続されるチェック弁２０が埋設されており、油室１８は、オリフィス２１および上記ソレノイドバルブ８を介してタンク２２に配管接続され、油室１９は、チェック弁２３を介してタンク２２に配管接続されている。２４は、油室１８とタンク２２との間を結ぶ配管の途中に接続されたリリーフ弁である。
【００２０】
図３は、上記コントローラ９の信号処理部を示す論理回路図であり、Ａは、上記風速計１０の出力を一方の入力端子に受けるアンドゲートで、Ｉは、上記地震センサ１１の出力を受けてこれを反転処理して、上記アンドゲートＡの他方の入力端子に入力するインバータである。
【００２１】
次に、動作について、図４のフローチャートに基づいて説明するが、まず、図示しない電源スイッチを投入する（Ｓ１）と、これにより図示しない直流あるいは交流電源部からの電力がコントローラ９に供給される。
【００２２】
このため、コントローラ９は、電力を電源部に受けて動作の立ち上げが行われ、これまでの風速データおよび地震データなどの各種データのメモリをクリアする初期リセット動作を実行する（Ｓ２）。
【００２３】
一方、このとき、コントローラ９は、上記風速計１０および地震センサ１１が出力する風速データおよび地震データを常時監視する。
【００２４】
すなわち、この実施の形態では、まず、地震センサ１１の出力をコントローラ９に監視させて、いま地震が発生しているか否かを判定し（Ｓ３）、地震が発生していると判定された場合には、その出力を受けて、コントローラ９がソレノイドバルブ８にその地震にもとづく信号を出力し、このソレノイドバルブ８を図２に示す連通ポジションに維持する。
【００２５】
このため、オリフィス２１およびタンク２２を結ぶ油路がこのソレノイドバルブ８を介して互いに連通し、従って、シリンダ１５の二つの油室１８，１９は、互いに連通し、シリンダ１５におけるピストン１６およびピストンロッド１７の動きが自由となり、地盤５に対する地上構造物１の動的結合のロックが解除される（Ｓ４）。
【００２６】
一方、コントローラ９において、地震センサ１１が地震の発生を検知していないと判定された場合は、続いて、コントローラ９では上記風速計１０の出力を監視して、風速が設定レベルを超える強風であるか否かを判定する（Ｓ５）。
【００２７】
この判定により、風速が設定レベルを超えない無風状態や弱風状態とされた場合には、コントローラ９は、ソレノイドバルブ８に信号を出力し、これを図２に示す状態に維持して、シリンダ１５の二つの油室１８，１９を上記同様に連通状態にする。
【００２８】
このため、シリンダ１５におけるピストン１６およびピストンロッド１７の動きが自由となり、地盤５に対する地上構造物１の動作結合のロックが引き続き解除された状態となる（Ｓ４）。
【００２９】
一方、上記風速が設定レベルを超える強風と判定された場合には（Ｓ５）、コントローラ９は、ソレノイドバルブ８に信号を出力して、オリフィス２１およびタンク２２を結ぶ油路を遮断するようにしてこのソレノイドバルブ８を切換させる。
【００３０】
このため、シリンダ１５の油室１８内の作動流の流入，流出および油室１９内の作動油の流出がそれぞれ略停止され、シリンダ１５におけるピストン１６の出入動作がロックされることになる。
【００３１】
この結果、強風下での地盤５に対する地上構造物の揺動を阻止することができ（Ｓ６）、すなわち、地震の発生がない場合に、地上構造物１が強風を受けたときは、上記ロックによってその地上構造物１の揺動が阻止されることになる。
【００３２】
ここで、リリーフ弁２４は、油室１８の圧力上昇が過大になるのを阻止するように機能し、所定の減衰力を発生させて、油圧系統が過大な圧力負荷を受けて損傷するのを未然に防止することができる。
【００３３】
図５は、上記のような制御動作を実行するコントローラ９における論理回路の入出力信号状態を示す真理値表図であり、ここでは、地震入力および強風入力があったとき「１」、ないとき「０」の各信号をそれぞれ入力として、ソレノイドバルブ８によるダンパー装置７をロック状態にする信号「１」あるいはアンロック状態にする信号「０」をそれぞれ出力する。
【００３４】
従って、図４のフローチャートおよび図５の真理値表図に見るように、地震入力および強風入力がともにない場合には、ダンパー装置７は、アンロック状態となり、地震入力があり、このとき強風入力がない場合には、ダンパー装置７は、アンロック状態となる。
【００３５】
また、地震入力がない場合であって、強風入力があった場合には、ダンパー装置７は、ロック状態となるため、強風による地上構造物の揺動を防止することができ、地震入力があった場合には、強風入力があってもダンパー装置７をアンロック状態にして、強風時における免震動作を実現可能にしている。
【００３６】
前記したところは、この発明に係る免震装置が所謂ボールアイソレータと称される転がり支承構造に設定されてなる場合を例にして説明したが、この発明が意図するところからすれば、これが転がり支承構造に設定されたものに限定されずに、例えば、その他の滑り支承構造のもの、さらには、積層ゴム支承構造のものなど、種々の所謂免震装置において実施可能で有ること勿論である
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、地盤と地上構造物との間に介装されて地震動に対し上記地上構造物の応答を抑制する免震手段と、地盤と地上構造物との間に介装され上記地盤に対する上記構造物の動的結合のロックおよび該ロックの解除が可能なダンパー装置と、を有し、コントローラに、上記地上構造物に作用する風速が設定値を超えた場合に上記ダンパー装置により動的結合のロックを行わせ、上記風速が設定値を超えた場合でも地震が発生したときには、上記ロックを解除させるように構成したので、強風にもとづく信号に対して地震にもとづく信号を優先させて、強風時における免震機能を、簡単かつローコストな構成にて十分に果させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の一形態による免震装置を示す概念図である
【図２】  図１におけるダンパー装置の一形態を示す油圧回路図である。
【図３】  図１におけるコントローラの信号処理部を示す論理回路図である。
【図４】  この発明におけるコントローラによる免震処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】  図３における論理回路の入出力信号を示す真理値表図である。
【符号の説明】
１  地上構造物
５  地盤
７  ダンパー装置（ロック手段）
９  コントローラ
Ｍ  免震手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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