(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にガスを充填することによって展開することのできる構造体を、展開後に建物の内壁の全体又は長手方向の全部若しくは短手方向の全部に接する空間を前記構造体で埋め尽くすように、折畳んだ状態で建物の内壁に予め固定しておき、地震等の外的要因で建物倒壊の虞がある場合に前記構造体の内部にガスを充填することによって展開して、建物の壁部の厚さを増大させることによって建物の耐震性を瞬時に増大させることを特徴とする建物倒壊防止方法。
【請求項２】
内部にガスを充填することによって展開することのできる構造体を、展開後に前記構造体の底面が地面に接するように、折畳んだ状態で建物の外壁に予め固定しておき、地震等の外的要因で建物倒壊の虞がある場合に前記構造体の内部にガスを充填することによって展開して、建物の壁部の厚さを増大させることによって建物の耐震性を瞬時に増大させることを特徴とする建物倒壊防止方法。
【請求項３】
内部にガスを充填することによって展開することのできる構造体を、展開後に隣接する建物との間の空間を前記構造体で埋め尽くすように、折畳んだ状態で建物の外壁に予め固定しておき、地震等の外的要因で建物倒壊の虞がある場合に前記構造体の内部にガスを充填することによって展開して、隣接する建物との間の空間を前記構造体で埋め尽くすことによって建物を相互に依託させ、複数の建物を一体化させることによって建物の耐震性を瞬時に増大させることを特徴とする建物倒壊防止方法。
【請求項４】
前記構造体を炭酸ガス（ＣＯ２）の充填によって展開することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の建物倒壊防止方法。
【請求項５】
相互に依託させる複数の建物のうちの一部に荷重が集中することのないように、前記構造体の内圧をガスの給排気によって制御することを特徴とする請求項３記載の建物倒壊防止方法。
【請求項６】
展開後の前記構造体の内圧をガスの給排気によって制御して建物の揺れを減少させるとともに、建物の固有周期を瞬時に変化させることによって地震の揺れの周期と建物が共振しないようにすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の建物倒壊防止方法。
【請求項７】
展開後の前記構造体の内圧を炭酸ガス（ＣＯ２）の給排気によって制御することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の建物倒壊防止方法。
【請求項８】
内部にガスを充填することによって展開することのできる構造体、前記構造体を建物に固定する固定手段、建物倒壊の虞を検知する検知手段、地震等の外的要因で建物倒壊の虞がある場合に前記構造体を展開する展開手段からなり、展開後に建物の内壁の全体又は長手方向の全部若しくは短手方向の全部に接する空間を前記構造体で埋め尽くすように、前記構造体を折畳んだ状態で建物の内壁に予め固定しておき、地震等の外的要因で建物倒壊の虞がある場合に、前記検知手段で検知した結果に基づき前記構造体に対して展開指令を伝達し、前記構造体の内部にガスを充填することによって展開して、建物の壁部の厚さを増大させることによって建物の耐震性を瞬時に増大させることを特徴とする建物倒壊防止装置。
【請求項９】
内部にガスを充填することによって展開することのできる構造体、前記構造体を建物に固定する固定手段、建物倒壊の虞を検知する検知手段、地震等の外的要因で建物倒壊の虞がある場合に前記構造体を展開する展開手段からなり、展開後に前記構造体の底面が地面に接するように、折畳んだ状態で建物の外壁に予め固定しておき、地震等の外的要因で建物倒壊の虞がある場合に、前記検知手段で検知した結果に基づき前記構造体に対して展開指令を伝達し、前記構造体の内部にガスを充填することによって展開して、建物の壁部の厚さを増大させることによって建物の耐震性を瞬時に増大させることを特徴とする建物倒壊防止装置。
【請求項１０】
内部にガスを充填することによって展開することのできる構造体、前記構造体を建物に固定する固定手段、建物倒壊の虞を検知する検知手段、地震等の外的要因で建物倒壊の虞がある場合に前記構造体を展開する展開手段からなり、展開後に隣接する建物との間の空間を前記構造体で埋め尽くすように、前記構造体を折畳んだ状態で建物の外壁に予め固定しておき、地震等の外的要因で建物倒壊の虞がある場合に、前記検知手段で検知した結果に基づき前記構造体に対して展開指令を伝達し、前記構造体の内部にガスを充填することによって展開して、隣接する建物との間の空間を前記構造体で埋め尽くすことによって建物を相互に依託させ、複数の建物を一体化させることによって建物の耐震性を瞬時に増大させることを特徴とする建物倒壊防止装置。
【請求項１１】
展開手段が炭酸ガス（ＣＯ２）の充填を用いることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれかに記載の建物倒壊防止装置。
【請求項１２】
前記構造体の展開後の内圧をガスの給排気によって制御する制御手段をさらに備え、該制御手段は、相互に依託させる複数の建物のうちの一部に荷重が集中することのないように制御することを特徴とする請求項１０記載の建物倒壊防止装置。
【請求項１３】
前記構造体の展開後の内圧をガスの給排気によって制御する制御手段をさらに備え、該制御手段は、前記制御手段による制御により建物の揺れを減少させるとともに、建物の固有周期を瞬時に変化させることによって地震の揺れの周期と建物が共振しないようにすることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の建物倒壊防止装置。
【請求項１４】
展開後の前記構造体の内圧を炭酸ガス（ＣＯ２）の給排気によって制御することを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の建物倒壊防止装置。
【請求項１５】
コード及びゴムシートからなることを特徴とする請求項８から請求項１４のいずれかに記載の建物倒壊防止装置に用いられる構造体。
【請求項１６】
展開後の前記構造体がハニカム構造であることを特徴とする請求項８から請求項１４のいずれかに記載の建物倒壊防止装置。
【請求項１７】
地震等の外的要因で建物倒壊の虞がある場合に展開した状態がハニカム構造であることを特徴とする請求項１６に記載の建物倒壊防止装置に用いられる構造体。
【請求項１８】
地震等の外的要因で建物倒壊の虞がある場合に炭酸ガス（ＣＯ２）を充填されることを特徴とする請求項８から請求項１４のいずれかに記載の建物倒壊防止装置に用いられる構造体。
【請求項１９】
相互に依託させる複数の建物のうちの一部に荷重が集中することのないように、請求項１２記載の建物倒壊防止装置に用いられる構造体の内圧を、ガスの給排気によって制御することを特徴とする制御装置。
【請求項２０】
建物の揺れを減少させるとともに、地震の揺れの周期と建物が共振しないようにするために、展開後の請求項１３記載の建物倒壊防止装置に用いられる構造体の内圧をガスの給排気によって制御することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震や台風等による建物の倒壊を防止するために、建物の壁面の全体又は一部に固定した構造体を、ガスの圧力を用いて瞬時に展開するとともに、前記構造体の内圧を制御することによって、建物の耐震性を瞬時に増大させる、建物倒壊防止方法及び建物倒壊防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９５年の阪神・淡路大震災では６，４３４人の尊い生命が失われ、犠牲者のほとんどは自宅における死亡であり、戦前の木造住宅が比較的多く残存していた地域での死者が多かったとされる。死者のほとんどは家屋の倒壊等による圧迫死であり即死状態であったが、一部には火災等、他の原因による死者も報告されている。そして、数多くの人が生き埋めになり、神戸市消防局と自衛隊による救出時の生存率は初日の約７５％が３日目には１５％程度になる等、時間を追うごとに救出時の生存率は低下した。一方、厳格な設計基準を満たした２×４（ツーバイフォー）、プレハブ工法の住宅の被害が少なかった。（「阪神・淡路大震災教訓情報資料集」、内閣府ホームページ）
この事実から、建物が倒壊したか否かが生死の境目であったといえ、建物倒壊時に人身を保護する方策は勿論重要ではあるが、まずは建物を倒壊させないための方策が、被害を最小限に食い止めるために極めて重要であるといえる。また、倒壊後の建て替えには厖大な費用と時間を要し、社会経済的損失は計り知れない。よって、まずは建物を倒壊させないことが社会経済的損失を回避するためにも重要であるといえる。
【０００３】
しかしながら、地震や台風等によって倒壊しない建物を実現するために柱や壁等の構造を大きくすると、平時の居住空間が狭くなってしまう。そこで、このような課題に対処すべく、小さな構造で大きな効果を得るための耐震、免震、制振に関する技術について、従来盛んに研究がなされ、多くの発明が公開されている。
【０００４】
まず、耐震技術は、地震の揺れを防ぐような装置を用いることなく筋交いや補強金物等を用いて建物の骨組み等を強化し、地震の揺れに単純に耐える構造技術である。１９８１年の建築基準法施行令改正によって新耐震設計基準が示され、それ以降の建物は耐震性が高いとされている。
【０００５】
次に、免震技術は、建物と地盤の間に揺れを伝わり難くするための基礎にアイソレータやダンパーを設置して、建物と地盤を切り離すことによって地震のエネルギーが建物に伝わらないようにする技術である。
【０００６】
最後に、制振技術は、建物内の各所にダンパー等を設置して、それらに地震の揺れを吸収させる技術である。地震の際に生じる建物の変形を制振装置が吸収する技術であり、制振のためのエネルギーの要否によりパッシブ、セミアクティブ、アクティブの三つに分類される。
【０００７】
既存建物の制震改修方法及び制震改修構造としては、例えば、特許文献１がある。特許文献１に公開されている技術は、壁を上下に分割し、その間に粘弾性体を介装するというものであり、地震時等における架構の水平方向の層間変位量を増大させることができるとともに、これによる躯体重量の増加も少なく抑えることができる。
【０００８】
更に、建物の倒壊を防止する技術ではないが、建物等が倒壊した場合に、エアバッグを膨張させて人身を保護する技術についても研究がなされ、幾つかの発明が公開されている。例えば、特許文献２や特許文献３がある。
【０００９】
また、本発明における構造体は、内部にガスを充填して剛性をもたせるものであり、二重空気膜構造の一種として分類することも可能である。
従来の空気膜構造には、内外圧力差で屋根を持ち上げる通常の空気膜構造と、剛性をもった壁として用いる二重空気膜構造の二種類があり、前者の例としては東京ドーム、後者の例としてはドイツのアリアンツ・アレーナがある。空気膜構造は、膜構造の材料が軽量であり、柱や梁のない大規模な空間を構築できるため、博覧会のパビリオン・大型倉庫・ショッピングモール・野球ドーム等の大規模建造物に広く活用されている。
二重空気膜構造は、従来、主に大規模建造物の屋根に用いられており、柱や壁等の構造体としては用いられてこなかった。屋根以外に用いる場合としては、特許文献４に、可撓性の膜材からなる独立した袋体を多数面状に連続させ、該各袋体に粒状の樹脂発泡体を充填して独立セルを形成した建築材が公開されている。しかし、構造柱や構造梁等に取り付けて非耐力壁（構造的に固定されていない壁）として使用できる程度の強度であり、建物の倒壊防止に用いることはできない。
そこで、特許文献５には、二重空気膜構造の剛性を向上させるために、可撓性膜の間の膜間領域に多数のコアを収容した構成を有するものが公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１０４８３４号公報
【特許文献２】特開１９９６−３３２２４３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２１３８５号公報
【特許文献４】特開１９９８−２０５１７３号公報
【特許文献５】特開２００８−１１５６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、耐震、免震、制振に関する従来技術には、以下のような問題点がある。
【００１２】
阪神・淡路大震災では、１９８０年以前に建てられた住宅（旧耐震基準）が、倒壊等の被害を蒙り、それ以降に建てられた住宅（新耐震基準）は被害が少なかった。
そして、「平成２０年住宅・土地統計調査（全国編）」（総務省統計局・政策統括官・統計研修所、２０１０年３月３０日更新）第６表によると、全国の木造一戸建住宅の総数は現在約１１７４万戸であり、そのうち、１９８０年以前に建築された住宅は６３５万戸である。また、同調査第７６表によれば、木造一戸建の持ち家は約１０９８万戸であり、そのうち、１９８０年以前に建築されたのは約６０４万戸、耐震補強工事をしていないのは、約５８１万戸に上る。
この統計調査結果から、東海・東南海地震等の巨大地震発生の脅威が高まっているにも関わらず、未だに約６００万戸が地震で倒壊する虞があり、耐震補強工事は遅々として進んでいないことが分かる。
【００１３】
この原因としては、耐震補強の効果が保証されていないことや厖大な費用がかかること等が考えられる。
実際に、２００７年に起きた新潟県中越沖地震では、補強したはずの建物が倒壊した例が報告されており、従来の耐震補強工事の効果に疑問がもたれている。それに加え、建築士による「耐震強度偽装」問題が耐震補強への信頼を揺るがしてしまった。
【００１４】
また最近では、地震のマグニチュードや地盤の特性によって揺れの周期は一様ではなく、揺れの周期に建物が共振する場合に特に被害が大きくなる長周期地震動の脅威が指摘されている。更に高層建物であれば風の影響も大きい。
確かに、建物固有の揺れの周期を、構造ヘルスモニタリングシステム等を用いて知ることはできる。しかしながら、固定的な耐震補強によって、毎回異なる揺れ方に対応することはそもそも不可能といえる。
【００１５】
更には、過去に国の基準を満足する補強を行っていたとしても、軸組工法の耐震補強工法では、柱のほぞ抜け等が地震の回数を重ねる度に蓄積されるのであるから、今現在の耐震性が必ずしも保証されているわけではない。このような、合法であっても危険な建物は、全国に１０００万戸以上存在するといわれている。
尚、阪神・淡路大震災における建築物被害の調査結果によると、柱のほぞ抜けや壁量の不足が木造家屋の倒壊原因とされている（“特集
兵庫県南部地震による建築物被害とその後の対応”、Ｅｐｉｓｔｕｌａ、Ｖｏｌ．１１、建設省建築研究所、１９９６年１月）。
【００１６】
次に、免震技術は、建物と地盤を切り離すことによって地震のエネルギーが建物に伝わらないようにしてあるため、様々な揺れ方に対応できると考えられるが、既存の建物に用いる場合には、高い精密さが要求されることや建物をジャッキアップする必要がある等、他の技術に比べ厖大な費用が必要になる。また、メンテナンス費用もかかる上に、精密さが欠けると逆に耐震性を低下させてしまうという問題点がある。更に、直下型地震等の下からの強い突き上げには弱いという問題点もある。
【００１７】
最後に、制振技術は、柱や梁等のダンパー取り付け箇所によっては、建物全体のバランスを失わせる虞がある。これは、柱や梁等の構造体の局所に補強を施すことに由来する問題点である。また、そもそも評価方法が未確立であり、建物全体としての耐震性向上の効果が不確実であるという問題点がある上に、ダンパー等の制振部材に不具合が生じることがある。更に、建物の１階や２階ではあまり効果が無いので、ある程度高層の建物でなければ採用する意味がないという問題点も指摘されている。
【００１８】
以上のように、従来の耐震技術には様々な問題点があるが、共通の問題点は、耐震性をある程度高めることはできるものの、ブレースやダンパー等の設置によって建物自体の重量が増大してしまうということである。また、これらの補強材が偏在していると、建物の重心と剛心の間の距離、すなわち、偏心距離が大きくなり、地震時に建物がねじれ振動を起こして倒壊の危険性が高まるという問題点もある。更には、壁材を取り外すなどの大改修が必要となる場合が多いことも、費用や期間の面で大きな問題である。
【００１９】
次に、建物の倒壊を防止する技術ではないが、エアバッグを用いた人身保護技術には、次のような問題点がある。
まず、膨張したエアバッグによって擦過傷等を負う危険がある。実際に自動車のエアバッグの場合には、シートベルトを着用していないと死に至ることもある。よって、エアバッグは、できるだけ人身と離れた位置に展開させる必要がある。
【００２０】
次に、天井や梁等の落下衝撃にエアバッグが耐えられるのか疑問であるし、圧し折られた材木等がエアバッグに突き刺さることも十分に考えられる。落下物に対処する場合には、単に圧力に耐えるだけの設計では足りず、落下物による貫徹に耐えるためのエアバッグ自体の防護力も必要となる。
【００２１】
最後に、生き埋めや火災の場合に避難が困難となる虞がある。生き埋めになった場合に、エアバッグの気密性が、逆に要救護者への酸素供給を困難にするかも知れない。また、阪神・淡路大震災では、火災の発生と延焼拡大が被害を増幅させた。出火点の分布は、震度６以上（特に震度７）の地域に多く、家屋被害とほぼ比例している。耐火造建物が地震動で破壊されることによって耐火性能を失い、耐火造建物から出火した火災が、危険物・可燃物の多さによる火勢の強さ、建物倒壊などによって隣接建物へ延焼した例があった。（「阪神・淡路大震災教訓情報資料集」、内閣府ホームページ）。
【００２２】
尚、本発明に関連する構造技術であるところの二重空気膜構造技術は、従来、主に大規模建造物の屋根に用いられており、柱や壁等の構造体としては用いられてこなかった。また、構造柱や構造梁等に取り付けて非耐力壁として用いる技術は考案されたが、建物の倒壊を防止できるような剛性を有するものではなかった。そして、平時は折畳んでおいて建物倒壊の虞がある場合に展開するという二重空気膜構造は従来存在せず、二重空気膜構造の内圧を制御して建物の固有周期を変化させて地震等の揺れに対処するという技術も存在しなかった。
【００２３】
本発明はかかる従来技術の問題点を解決して、平時は空間を広く活用できるようにするために、建物が倒壊する虞のあるときにだけ、瞬時に構造体を展開して建物全体を支えるとともに、揺れている間も最適な力で建物全体を支え続けることによって建物を倒壊させない建物倒壊防止方法及び建物倒壊防止装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の建物倒壊防止方法は、内部にガスを充填することによって展開することのできる構造体を、展開後に建物の内壁の全体又は長手方向の全部若しくは短手方向の全部に接する空間を前記構造体で埋め尽くすように、折畳んだ状態で建物の内壁に予め固定しておき、建物倒壊の虞がある場合に前記構造体の内部にガスを充填することによって展開して、建物の壁部の厚さを増大させることによって建物の耐震性を瞬時に増大させることを特徴とする。
【００２５】
建物が倒壊する虞がある場合にだけ内部にガスを充填して前記構造体を展開することによって、平時は空間を広く活用することができる。この際、建物の出入り口、窓、家具等を設置する場所等、前記構造体を固定することが困難な箇所や地震発生時も必要となる空間を除き、展開したときに建物に作用する水平荷重ないし垂直荷重を前記構造体が支えることができるように、できる限り隙間なく配置しておく必要がある。このため、展開後に建物の内壁の全体又は長手方向の全部若しくは短手方向の全部に接する空間を前記構造体で埋め尽くすことができるように、折畳んだ状態で建物の内壁に予め固定しておく。
【００２６】
請求項１に記載の建物倒壊防止方法は、前記構造体の内部にガスを充填することによって内圧が均等に作用することを利用するとともに、建物全体に耐震要素を配置することによって、建物の重心と剛心の間の距離、すなわち、偏心距離が大きくならないようにすることができるので、地震時に建物がねじれ振動を起こして倒壊の危険性が高まるという従来の耐震補強技術に共通の問題点を解決することができる。
【００２７】
壁に固定する前記構造体単体の大きさを小さくすることによって剛性を増すことができる。また、魚雷攻撃等に対して艦船の抗坦性を維持するための隔壁構造と同様に、何らかの原因で前記構造体の一部が破損しても残りの前記構造体によって耐震性を維持することができる。そこで、前記構造体の一辺の長さは１ｍ以内とすることが望ましい。
【００２８】
前記構造体を建物に固定する固定手段については、建物倒壊の虞がある場合に壁の一部として前記構造体には大きなせん断力が作用することになるが、平面ではなく立体で揺れに対抗するとともに前記構造体相互が密着するように展開するので、筋交いを固定する場合のように金物で強力に緊結する必要はなく、枠組壁工法（米国の２×４工法）で用いられる太め鉄丸釘（ＣＮ釘）で建物に固定することができ、自動釘打機を用いて打ち込むことができる。
【００２９】
前記構造体の気密性を維持するためには、ガスを充填する部分を建物に固定する基礎部分から分離した状態で成形し、基礎部分を建物に固定した後に、これに接合させる方法が望ましい。
【００３０】
前記構造体の内部にガスを充填するために、エアバッグと同様にガス発生剤やガスボンベ等を用いる。ガス発生剤を用いる場合には、前記構造体を展開した後の内圧の制御は、排気を制御することによって行う。ガス圧制御は油圧制御に比べ出力が劣るが、本発明においては、揺れによる荷重がかかる直前に前記構造体を展開するので、前記構造体の展開に必要な出力で足りる。また、内圧制御のうちの給気制御は、揺れによって荷重が軽減したタイミングで主として行われ、排気制御は常時行うことができる。内圧を制御しない場合には、前記構造体の内部に充填する物質として発泡体を用いることもできる。
【００３１】
建物倒壊の虞がある場合に前記構造体の内部にガスを充填することによって展開するためには、ガスを前記構造体の内部に放出するための指令信号を外部から前記構造体に伝達する必要がある。このための伝達手段として有線通信を用いることができるが、前記構造体の気密性の保持や設置の容易性等を考慮すると無線通信を用いることが望ましい。
【００３２】
建物が倒壊する虞の検知は、人の知覚によることは勿論、建物内に地震計を設置することによっても可能であるが、緊急地震速報等によっても検知することができる。また、大地震の余震の場合のように予め展開しておきたい場合も想定される。そこで、前記構造体の展開は自動的に行うことを基本とするが、手動に切り換えることもできるようにする。自動的に行う場合には、緊急地震速報、震度速報、震源に関する情報、東海地震予知情報、東海地震注意情報、東海地震観測情報、気象情報等を用いるとともに、建物に設置する地震計でＰ波を観測することによって検知する。
【００３３】
建物倒壊の虞を検知した場合に、建物の壁部を埋め尽くした前記構造体の厚さを瞬時に増大させて建物全体を支える。この際、壁に垂直な方向に前記構造体が迫り出すようにして展開するので、エアバッグを用いた前記人身保護技術のように、人に向かってエアバッグが突出することもなければ、人がエアバッグ諸共生き埋めとなって窒息死することもない。更に、耐火造建物が地震動で破壊されることによって耐火性能を失い、耐火造建物から出火した火災が隣接建物へ延焼する危険も防ぐことができる。
【００３４】
木造建築物の耐力壁倍率は、幅１ｍの壁に１．９６ｋＮの水平力が作用した場合にせん断変形角が１２０分の１であるときの壁を壁倍率１．０と定められている。そして、せん断変形角とは壁の高さと変位した距離の割合である。例えば、高さ３ｍの壁が下部を固定したままで上部が２．５ｃｍ変形するとすれば、壁倍率１．０の壁ということになる。
【００３５】
具体的な倍率は、木造軸組工法について、建築基準法施行令第４６条に構造耐力上必要な軸組等として定められている。また、枠組壁工法（米国の２×４工法）については、建設省告示５６号に  筋交いを入れた軸組の倍率は、厚さ１．５ｃｍ×幅９ｃｍの木材を用いた場合の片筋交いを１．０として、これを基準に、厚さ３ｃｍ×幅９ｃｍの木材を用いた場合の片筋交いが１．５、たすき掛けが３．０であるのに対し、構造用合板の倍率は、片面が２．５、両面が５．０とされており、壁内部が木材や合板で充填されているほど倍率が大きく変形し難いことを示している。
【００３６】
前記構造体の内部にガスを充填することによって内圧を上昇させれば、前記構造体は変形し難くなり壁倍率の大きな耐力壁のような剛性を保持することができるとともに、建物自体の重量が増大してしまうという従来の耐震技術共通の課題を解決することができる。
【００３７】
エアバッグが人身の保護を目的として柔らかい材質で構成されているのに対して、本発明における構造体は、外骨格の形状を維持しつつガスの内圧をかけることによって強度が増すという自動車のタイヤと同様の仕組みであるため、折畳んだり展開したりはできるが伸縮性の少ない材質で構成する必要がある。
【００３８】
そこで、前記構造体の骨格を形成するコード層には、自動車のタイヤの受ける荷重、衝撃、充填ガス圧に耐えるためのカーカスと同様に、ポリエステル、ナイロン、アラミド、レーヨンコード等を用いる。前記構造体の剛性を更に高めるためには、コード層を積層したり、自動車のラジアルタイヤと同様に強固なベルトでコード層を締め付けるようにする。
また、前記構造体の表面にＦＲＰ等の複合材料を用いることもできるが、強度に異方性があるため、繊維の方向が異なるようにして複数枚を積層する必要がある。このため、将来的にはより強度の高いカーボンナノチューブを用いることもできる。
【００３９】
前記構造体に充填するガスには、安全性が求められるため、窒素ガス、ヘリウムガス、炭酸ガス（ＣＯ２）等を用いる。
【００４０】
内圧の制御を行わない場合には、自動車のボディ等に充填することによって短時間で剛性を高めることのできるウレタン発泡材を前記構造体に充填することもできる。この場合、前記構造体への充填にはエアーコンプレッサーを用いる。
【００４１】
その他、前記構造体に充填する材料としては、バルブを開くと自ら空気を吸って膨張するエアーマットで用いられるスポンジ等も考えられる。この場合には、ガスボンベやエアーコンプレッサーは不要である。
【００４２】
インフレータ（ガス供給装置）に点火し、ガスを発生させて袋体を展開するエアバッグと同様の仕組みを用いる場合は、０．０１秒の単位で瞬時に展開することができる。エアバッグの場合、従来、ガス発生剤としてはアジ化ナトリウムが多く使われてきたが、前記構造体においては、より迅速に展開して高い内圧を得るために、推進薬とアルゴンガス等の不活性ガスの両方をガス発生剤として用いるハイブリッドインフレータが有効である。
【００４３】
従来の二重空気膜構造は、軽量であることを利用して大規模ドーム等の屋根に用いられてきたが、本発明における構造体は、ガスを充填することによる内圧が全ての面に均等に作用することを利用して、壁面の全部または一部を埋め尽くした状態で内圧をかけることによって、屋根等による荷重をせん断力に対抗するために作用させることができる。
【００４４】
地震や台風等が収まった後は、前記構造体の内部に充填したガスを排気して再び折畳んでおけば、元通りに空間を広く活用することができる。
【００４５】
前記構造体は、折畳んだ状態で表に見える面を通常の壁と同様の柄模様にすれば、美観を損なうこともない。
【００４６】
以下に、請求項２から請求項２０に記載の手段について、請求項１について記載した内容と重複する部分を除く特筆すべき内容を記載する。
【００４７】
まず、請求項２に記載の建物倒壊防止方法は、建物倒壊の虞がある場合においても、建物内の空間を広く活用できるものであり、内部にガスを充填することによって展開することのできる前記構造体を、展開後に前記構造体の底面が地面に接するように、折畳んだ状態で建物の外壁に予め固定しておき、建物倒壊の虞がある場合に前記構造体の内部にガスを充填することによって展開して、建物の壁部の厚さを増大させることによって建物の耐震性を瞬時に増大させることを特徴とする。
【００４８】
請求項２に記載の建物倒壊防止方法は、主として、前記構造体を建物の外壁に固定しておく点において、請求項１に記載の建物倒壊防止方法とは異なっている。この場合には、屋外に展開するための地積が必要となるが、建物内部に展開する場合に比べて接地面積が大きくなるので安定性は更に向上する。
【００４９】
前記構造体を重畳的に固定することによって、ピラミッド型に展開させることができ、建物の耐震性を更に増大させることができる。この場合、各構造体を密着させるため、他の構造体から排気されるガスの通り道を確保することが必要となる。
【００５０】
また、屋外に展開する場合には、近隣の樹木等が倒れて構造体に突き刺さる虞がある。そこで、表面にＦＲＰ等の複合材料を用いることができるが、強度に異方性があるため、繊維の方向が異なるようにして複数枚を積層する必要がある。このため、将来的にはより強度の高いカーボンナノチューブを用いることもできる。更に、合成ダイヤモンドで前記構造体の表面を薄く覆うようにコーティングすることによって、構造体表面の強度を飛躍的に増大させることもできる。尚、合成ダイヤモンドは、地球上で最も硬いとされる天然ダイヤモンドと同等の硬さである。
【００５１】
過去に発生した建物倒壊状況を見ると、電柱等の工作物に依託することによって、辛うじて全壊を免れた例が散見される。そこで、請求項３に記載の建物倒壊防止方法は、内部にガスを充填することによって展開することのできる前記構造体を、展開後に隣接する建物との間の空間を前記構造体で埋め尽くすように、折畳んだ状態で建物の外壁に予め固定しておき、建物倒壊の虞がある場合に前記構造体の内部にガスを充填することによって展開して、隣接する建物との間の空間を前記構造体で埋め尽くすことによって建物を相互に依託させ、複数の建物を一体化させることによって建物の耐震性を瞬時に増大させることを特徴とする。
【００５２】
建物を相互に依託させるためには、隣接する建物との間の空間を前記構造体で埋め尽くす必要があるので、精密な測量や展開予行が必要である。
【００５３】
また、前記構造体を重畳的に固定することになるので、展開時に各構造体を密着させるため、他の構造体から排気されるガスの通り道を前記構造体の上部又は側面に確保することが必要となる。
【００５４】
次に、請求項４に記載の建物倒壊防止方法は、建物の延焼防止等によって総合的に建物の倒壊を防止するために、前記構造体を炭酸ガス（ＣＯ２）の充填によって展開することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の建物倒壊防止方法である。
【００５５】
炭酸ガス（ＣＯ２）は、ゴムの透過率が高く数日もすると抜けていくという問題があるが、地震等の揺れに対して建物の倒壊を防止するという短期間の目的においては問題はない。
【００５６】
阪神・淡路大震災では、火災の発生と延焼拡大が被害を増幅させた。出火点の分布は、震度６以上（特に震度７）の地域に多く、家屋被害とほぼ比例している。耐火造建物が地震動で破壊されることによって耐火性能を失い、耐火造建物から出火した火災が、危険物・可燃物の多さによる火勢の強さ、建物倒壊などによって隣接建物へ延焼した例があった。（「阪神・淡路大震災教訓情報資料集」、内閣府ホームページ）。そこで、火災を防ぐという観点からも、建物の倒壊を防止することがまず重要であるといえる。
【００５７】
この点、炭酸ガス（ＣＯ２）を内部に充填することによって、構造体の耐火性能が向上するだけでなく、周辺建築物の延焼によって前記構造体が焼損した場合には、内部に充填した炭酸ガス（ＣＯ２）が消火剤の役割を果たし、建物の焼損を防ぐことができるとともに更なる延焼拡大を食い止めることができる。このように、炭酸ガス（ＣＯ２）を充填した前記構造体には、地震で破壊されることによって、通常の耐火構造とは逆に延焼の拡大を止めることができるという大きな効果がある。破壊された前記構造体から放出された炭酸ガス（ＣＯ２）によって、空気中の酸素濃度を約２１％から１５％以下にまで低下させることによって消火することができる。尚、炭酸ガス（ＣＯ２）は消火剤として用いられているが、炭酸ガス（ＣＯ２）を耐震構造の内部に充填するという技術は従来存在しなかった。
【００５８】
炭酸ガス（ＣＯ２）は、不活性の安定したガスであり、電子機器に化学変化を及ぼさないので、ガスを充填する前記構造体の内部に、内圧コントロールのための電子デバイスを組み込むことが可能である。
【００５９】
また、炭酸ガス（ＣＯ２）は、空気よりも約１．５倍重いため、大気中で前記構造体を安定して展開させることができる。
【００６０】
次に、請求項５に記載の建物倒壊防止方法は、揺れている間も最適な力で建物全体を支え続ける方法であり、相互に依託させる複数の建物のうちの一部に荷重が集中することのないように、前記構造体の内圧をガスの給排気によって制御することを特徴とする請求項３記載の建物倒壊防止方法である。
【００６１】
請求項５に記載の建物倒壊防止方法は、予め現地を調査して得られた、地震の揺れ方と前記構造体の内圧を様々に変化させたときの建物に作用する荷重に関するデータ  と、揺れている間に高精度地震計で観測する振動データから、相互に依託させる複数の建物に作用する荷重をリアルタイムに予測し、一部の建物に荷重が集中することのないように前記構造体の内圧を変化させ、再び高精度地震計で観測した地震データをフィードバックすることによって前記構造体の内圧を制御する。
【００６２】
前記構造体の内圧は、応答特性に優れた電子制御スロットルバルブと電子制御排気シャッターを用いて給排気を行うことによって制御する。給気機構は、壁や建物全体の一元的な構成と構造体毎の構成が可能であるが、後者の方が応答速度を速くすることができる。
【００６３】
次に、請求項６に記載の建物倒壊防止方法は、揺れている間も最適な力で建物全体を支え続ける方法であり、展開後の前記構造体の内圧をガスの給排気によって制御して建物の揺れを減少させるとともに、建物の固有周期を瞬時に変化させることによって地震の揺れの周期と建物が共振しないようにすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の建物倒壊防止方法である。
【００６４】
建物の固有周期は、建物が高くなるほど長くなり、１次モードの固有周期Ｔは、Ｔ＝ｈ（０．０２＋０．０１α）（ｈ：建物の高さ（ｍ）、α：建物の高さに占める鉄骨造階の割合）で表される。しかし、硬い地盤の上であるほど、あるいは、壁量が多く剛性であるほど、固有周期は短くなる。つまり、建物各階の重量及び剛性分布によって固有周期は異なる。
また、地震の揺れが大きく建物が弾性限界を超えて塑性化してしまうと、剛性が低下して固有周期は長くなる。
更に、偏心距離によるねじれ振動や高層建物であれば風の影響によっても固有周期は異なってくる。
【００６５】
そこで、展開後の前記構造体の内圧をガスの給排気によって制御して建物の揺れを減少させるとともに、建物の固有周期を瞬時に変化させることによって地震の揺れの周期と建物が共振しないようにする。このため、前記構造体の内圧を制御して建物各階の剛性や偏心距離を変化させることによって固有周期を変化させ、揺れている間も最適な力で建物全体を支え続けるようにする。
【００６６】
次に、請求項７に記載の建物倒壊防止方法は、請求項４に記載の建物倒壊防止方法と同様に、建物の延焼防止等によって総合的に建物の倒壊を防止するために、展開後の前記構造体の内圧を炭酸ガス（ＣＯ２）の給排気によって制御することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の建物倒壊防止方法である。
【００６７】
次に、請求項８に記載の建物倒壊防止装置は請求項１に記載の建物倒壊防止方法を具体化した装置であり、内部にガスを充填することによって展開することのできる前記構造体、前記構造体を建物に固定する固定手段、建物倒壊の虞を検知する検知手段、建物倒壊の虞がある場合に前記構造体を展開する展開手段からなり、展開後に建物の内壁の全体又は長手方向の全部若しくは短手方向の全部に接する空間を前記構造体で埋め尽くすように、前記構造体を折畳んだ状態で建物の内壁に予め固定しておき、建物倒壊の虞がある場合に前記構造体の内部にガスを充填することによって展開して、建物の壁部の厚さを増大させることによって建物の耐震性を瞬時に増大させることを特徴とする建物倒壊防止装置である。
【００６８】
次に、請求項９に記載の建物倒壊防止装置は請求項２に記載の建物倒壊防止方法を具体化した装置であり、内部にガスを充填することによって展開することのできる前記構造体、前記構造体を建物に固定する固定手段、建物倒壊の虞を検知する検知手段、建物倒壊の虞がある場合に前記構造体を展開する展開手段からなり、展開後に前記構造体の底面が地面に接するように、折畳んだ状態で建物の外壁に予め固定しておき、建物倒壊の虞がある場合に前記構造体の内部にガスを充填することによって展開して、建物の壁部の厚さを増大させることによって建物の耐震性を瞬時に増大させることを特徴とする建物倒壊防止装置である。
【００６９】
次に、請求項１０に記載の建物倒壊防止装置は請求項３に記載の建物倒壊防止方法を具体化した装置であり、内部にガスを充填することによって展開することのできる前記構造体、前記構造体を建物に固定する固定手段、建物倒壊の虞を検知する検知手段、建物倒壊の虞がある場合に前記構造体を展開する展開手段からなり、展開後に隣接する建物との間の空間を前記構造体で埋め尽くすように、前記構造体を折畳んだ状態で建物の外壁に予め固定しておき、建物倒壊の虞がある場合に前記構造体の内部にガスを充填することによって展開して、隣接する建物との間の空間を前記構造体で埋め尽くすことによって建物を相互に依託させ、複数の建物を一体化させることによって建物の耐震性を瞬時に増大させることを特徴とする建物倒壊防止装置である。
【００７０】
次に、請求項１１に記載の建物倒壊防止装置は請求項４に記載の建物倒壊防止方法を具体化した装置であり、展開手段が炭酸ガス（ＣＯ２）の充填を用いることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれかに記載の建物倒壊防止装置である。
【００７１】
次に、請求項１２に記載の建物倒壊防止装置は請求項５に記載の建物倒壊防止方法を具体化した装置であり、内部にガスを充填することによって展開するとともに内圧をガスの給排気によって制御することのできる前記構造体、前記構造体を建物に固定する固定手段、建物倒壊の虞を検知する検知手段、建物倒壊の虞がある場合に前記構造体を展開する展開手段、展開後の前記構造体の内圧を制御する制御手段からなり、相互に依託させる複数の建物のうちの一部に荷重が集中することのないように、展開後の前記構造体の内圧をガスの給排気によって制御することを特徴とする請求項１０記載の建物倒壊防止装置である。
【００７２】
次に、請求項１３に記載の建物倒壊防止装置は請求項６に記載の建物倒壊防止方法を具体化した装置であり、内部にガスを充填することによって展開するとともに内圧をガスの給排気によって制御することのできる前記構造体、前記構造体を建物に固定する固定手段、建物倒壊の虞を検知する検知手段、建物倒壊の虞がある場合に前記構造体を展開する展開手段、展開後の前記構造体の内圧を制御する制御手段からなり、展開後の前記構造体の内圧をガスの給排気によって制御して建物の揺れを減少させるとともに、建物の固有周期を瞬時に変化させることによって地震の揺れの周期と建物が共振しないようにすることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の建物倒壊防止装置である。
【００７３】
次に、請求項１４に記載の建物倒壊防止装置は請求項７に記載の建物倒壊防止方法を具体化した装置であり、展開後の前記構造体の内圧を炭酸ガス（ＣＯ２）の給排気によって制御することを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の建物倒壊防止装置である。
【００７４】
次に、請求項１５に記載の構造体は、コード及びゴムシートからなることを特徴とする請求項８から請求項１４のいずれかに記載の建物倒壊防止装置に用いられる構造体である。
【００７５】
請求項１５に記載の構造体は、構造体の形状を保持し構造体の骨格の役割を有するカーカスコードの内側に、インナーライナーと呼ばれる空気透過性の極めて低い特殊なゴムシートを貼り付ける。
【００７６】
前記構造体内部へのガスの供給を前記構造体の外から一元的に行う場合には、前記構造体に外に通じるバルブを設ける必要があるため十分な気密性を維持できない虞がある。そこで、請求項１５に記載の構造体は、自動車のチューブレスタイヤと同様に、強力なピアノ線を束ねたビートワイヤーで構造体を金属製の取付板に固定して、内圧によるカーカスコードの引っ張り力を受け止めるようにすることによって気密性を維持することもできる。また、ガスボンベやガス発生剤を前記構造体に内蔵する場合には、前記取付板を取り外すことによって、使用後のガスボンベやガス発生剤を新しいものと交換することができる。
尚、自動車のチューブレスタイヤは、タイヤチューブを用いずにホイールとタイヤのみで空気を保持するタイプのタイヤであり、カーカスコードとインナーライナーが一体成型であるため、チューブタイヤよりも内圧を高くすることができる。また、釘等が刺さってもタイヤのゴムが釘をくわえこむため穴が連鎖的に拡がることがなく、チューブタイヤに比較して緩やかに内圧が低下するという特徴を有する。
【００７７】
次に、請求項１６に記載の建物倒壊防止装置は、展開後の前記構造体の強度を更に増大させるために、展開後の前記構造体がハニカム構造であることを特徴とする請求項８から請求項１４のいずれかに記載の建物倒壊防止装置である。
【００７８】
請求項１６に記載の前記構造体は、折畳んだ状態から、内部にガスを充填することによって展開することのできるハニカム構造であり、正六角柱で前記構造体を充填するものである。折畳んだ状態から展開することができるように、各正六角柱は一方向の面のみを連接し、その他の面は折畳むようにする。
【００７９】
次に、請求項１７に記載の構造体は、建物倒壊の虞がある場合に展開した状態がハニカム構造であることを特徴とする請求項１６に記載の建物倒壊防止装置に用いられる構造体である。
【００８０】
ハニカム構造の構造体は、各正六角柱のハニカム構造隔壁内に内蔵するガス発生剤を燃焼させることやガスボンベからガスを給気することによって展開させる。内圧の制御を行わない場合には、発泡体を膨張させることによって展開させることもできる。
【００８１】
構造体を重畳的に設置する場合と同様に、ハニカム構造を構成する正六角柱を相互に密着させるため、排気チューブを取り付ける等、他の正六角柱から排気されるガスの通り道を確保することが必要となる。
【００８２】
前記ハニカム構造の構造体は、せん断応力だけでなく垂直応力に対しても強度を増すために、正六角柱を水平に並べた構造と垂直に並べた構造の多層構造とする。
【００８３】
次に、請求項１８に記載の構造体は、建物の延焼防止等によって総合的に建物の倒壊を防止するために、建物倒壊の虞がある場合に炭酸ガス（ＣＯ２）を充填することを特徴とする請求項８から請求項１４のいずれかに記載の建物倒壊防止装置に用いられる構造体である。
【００８４】
次に、請求項１９に記載の制御装置は、相互に依託させる複数の建物のうちの一部に荷重が集中することのないように、請求項１２記載の建物倒壊防止装置に用いられる構造体の内圧を、ガスの給排気によって制御することを特徴とする制御装置である。
【００８５】
請求項１９に記載の制御装置は、予め現地を調査して、地震の揺れ方と前記構造体の内圧を様々に変化させたときの建物に作用する荷重をデータベース化しておき、地震発生時には、地震の揺れ方及びその時の構造体の内圧を前記データベースと照合することによって建物に作用する荷重を予測する。
【００８６】
この際、ニューラルネットワーク等による非線形のシステム同定を行うことによって、並列処理によるリアルタイム演算処理を行うこともできる。この場合、地震発生時には、地震の揺れ方及びその時の構造体の内圧を前記ニューラルネットワークに入力することによって、建物に作用する荷重をリアルタイムに予測する。
【００８７】
そして、一部の建物に荷重が集中することのないように、前記構造体の内圧を変化させ、その後再び高精度地震計で観測する建物の揺れの値をフィードバックすることによって、前記構造体の内圧を制御する。尚、前記構造体の内圧の初期値は、現地において発生する公算の高い地震の揺れ方を統計的に推定して、建物の揺れが最も小さくなるように設定する。
【００８８】
請求項１９に記載の制御装置は、前記構造体の内圧を、応答特性に優れた電子制御スロットルバルブと電子制御排気シャッターを用いて給排気を行うことによって制御する。給気機構は、壁毎や建物全体の一元的な構成と構造体毎の構成が可能であるが、後者の方が応答速度を速くすることができる。
【００８９】
最後に、請求項２０に記載の制御装置は、建物の揺れを減少させるとともに、地震の揺れの周期と建物が共振しないようにするために、展開後の請求項１３記載の建物倒壊防止装置に用いられる構造体の内圧をガスの給排気によって制御することを特徴とする制御装置である。
【００９０】
建物の固有周期は、建物が高くなるほど長くなり、１次モードの固有周期Ｔは、Ｔ＝ｈ（０．０２＋０．０１α）（ｈ：建物の高さ（ｍ）、α：建物の高さに占める鉄骨造階の割合）で表される。しかし、硬い地盤の上であるほど、あるいは、壁量が多く剛性であるほど、固有周期は短くなる。つまり、建物各階の重量及び剛性分布によって固有周期は異なる。
また、地震の揺れが大きく建物が弾性限界を超えて塑性化してしまうと、剛性が低下して固有周期は長くなる。
更に、偏心距離によるねじれ振動や高層建物であれば風の影響によっても固有周期は異なってくる。
【００９１】
そこで、請求項２０に記載の制御装置は、展開後の前記構造体の内圧をガスの給排気によって制御して建物の揺れを減少させるとともに、建物の固有周期を瞬時に変化させることによって地震の揺れの周期と建物が共振しないようにする。このため、前記構造体の内圧を制御して建物各階の剛性や偏心距離を変化させることによって固有周期を変化させ、揺れている間も最適な力で建物全体を支え続けるように前記構造体の内圧を制御する。
【００９２】
このため、請求項２０に記載の制御装置は、予め現地を調査して、地震の揺れ方と前記構造体の内圧を様々に変化させたときの建物の揺れの変化をデータベース化しておき、地震発生時には、地震の揺れ方及びその時の構造体の内圧を前記データベースと照合することによって建物の揺れを予測する。
【００９３】
この際、ニューラルネットワーク等による非線形のシステム同定を行うことによって、並列処理によるリアルタイム演算処理を行うこともできる。この場合、地震発生時には、地震の揺れ方及び前記構造体の内圧を前記ニューラルネットワーク等に入力することによって、建物の揺れをリアルタイムに予測する。
【００９４】
そして、建物の揺れを減少させるとともに、地震の揺れの周期と建物が共振しないように、前記構造体の内圧を変化させ、その後再び観測する建物の揺れの値をフィードバックすることによって、前記構造体の内圧を制御する。尚、前記構造体の内圧の初期値は、現地において発生する公算の高い地震の揺れ方を統計的に推定して、建物の揺れが最も小さくなるように設定する。
【発明の効果】
【００９５】
本発明における構造体は、平時は折畳んだ状態で壁に固定され、建物が倒壊する虞のあるときにだけ展開させるので、空間を広く活用することができる。
【００９６】
瞬時に前記構造体を展開させることによって壁部の厚さを増すとともに、内圧によって前記構造体の剛性を増大させることができるので、建物の倒壊を防止することができる。
【００９７】
建物の内壁の全体又は長手方向の全部に接する空間を前記構造体で埋め尽くす場合には、偏心距離の増大によるねじれ振動を防止することができる。
【００９８】
尚、前記構造体の内圧を制御することによって、建物の揺れを小さくすることができるとともに、地震の揺れの周期と建物が共振することを回避できるので、揺れている間も最適な力で建物の倒壊を防止することができる。
【００９９】
前記構造体の内部に充填するガスとして炭酸ガス（ＣＯ２）を用いる場合には、建物の延焼を防止することができる。また、ＣＯ２の新たな用途を開拓できるので、大気中のＣＯ２削減に貢献することができる。
【０１００】
前記構造体は、既存建物の壁等に外付けすることができるので、壁材を外す等の大改修は不要であり、費用が少なくて済むとともに短期間で設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】図１は折畳んだ構造体を内壁に固定した状態を示す説明図である。
【図２】図２は構造体を建物内に展開した状態を示す説明図である。
【図３】図３は折畳んだ構造体を外壁に固定した状態を示す説明図である。
【図４】図４は構造体を建物外に展開した状態を示す説明図である。
【図５】図５は構造体を建物外にピラミッド型に展開した状態を示す説明図である。
【図６】図６は複数の建物を構造体を介して一体化した状態を示す説明図である。
【図７】図７は構造体の展開要領の一例を示す説明図である。
【図８】図８は構造体の壁面への固定要領の一例を示す説明図である。
【図９】図９は構造体内部へのガス充填機構の一例を示す説明図である。
【図１０】図１０は構造体内部へのガス充填及び内圧制御機構の一例を示す説明図である。
【図１１】図１１は重畳的に固定した構造体内部へのガス充填及び内圧制御機構の一例を示す説明図である。
【図１２】図１２はガス発生剤による構造体内部のガス充填及び内圧制御機構の一例を示す説明図である。
【図１３】図１３は構造体内部のガス充填を一元的に行う機構の一例を示す説明図である。
【図１４】図１４はガスボンベを内蔵した構造体の断面図の一例を示す説明図である。
【図１５】図１５はガス発生剤を内蔵した構造体の断面図の一例を示す説明図である。
【図１６】図１６は外部からガスを充填できる構造体の断面図の一例を示す説明図である。
【図１７】図１７はハニカム構造の構造体の一例を示す説明図である。
【図１８】図１８は構造体の内圧制御機構のブロック線図の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０２】
以下に、本発明の最良の実施の形態に係る建物倒壊防止方法及び建物倒壊防止装置の実施例について説明する。
【実施例】
【０１０３】
図１は、請求項１記載の建物倒壊防止方法及び請求項８記載の建物倒壊防止装置の実施例であり、構造体２を、展開後に建物１の内壁の全体又は長手方向の全部若しくは短手方向の全部に接する空間を前記構造体２で埋め尽くすように、折畳んだ状態で予め壁に固定した状態を示す斜視図である。建物１の出入り口を閉塞しないように、出入り口の上部については長手方向の全部を埋め尽くすようにした。このような実施形態を採用したので、平時は建物内の空間を広く活用することができる。
【０１０４】
図２は、前記構造体２を建物１の内部に展開した状態を示す斜視図であり、出入り口のある壁面は長手方向の全部に接する空間が埋め尽くされ、出入り口以外の壁面については、壁全体に接する空間が埋め尽くされた。尚、窓等についても出入り口と同様に、長手方向の全部に接する空間を前記構造体２で埋め尽くすようにする。ただし、地震等によるせん断力に耐えるためには、できる限り全ての空間を埋め尽くすことが望ましい。このような実施形態を採用したので、建物倒壊の虞がある場合にだけ偏心距離を増大させることなく耐震性を増大させることができる。
【０１０５】
図３は、請求項２記載の建物倒壊防止方法及び請求項９記載の建物倒壊防止装置の実施例であり、構造体２を、展開後に前記構造体２の底面が地面に接するように、折畳んだ状態で建物の外壁に予め固定した状態を示す斜視図である。このような実施形態を採用したので、平時は庭等の空間を広く活用することができる。
【０１０６】
図４は、前記構造体２を、底面が地面に接するように建物１の外部に展開した状態を示す斜視図である。このような実施形態を採用したので、建物倒壊の虞がある場合にだけ耐震性を増大させることができる。
【０１０７】
図５も同様に、請求項２記載の建物倒壊防止方法及び請求項９記載の建物倒壊防止装置の実施例であり、十分な展開地積がある場合に、構造体２を重畳に展開することによってピラミッド型に展開した状態を示す斜視図である。このような実施形態を採用すれば、建物の耐震性を更に増大させることができる。
【０１０８】
図６は、請求項３記載の建物倒壊防止方法及び請求項１０記載の建物倒壊防止装置の実施例であり、展開後に隣接する建物１との間の空間を構造体２で埋め尽くすことによって建物を相互に依託させ、複数の建物を一体化させた状態を示す斜視図である。建物同士が支え合うことによって耐震性を増大させることができる。また、強固な建物に依託させることができれば、特に大きな効果を期待できる。
【０１０９】
以上の実施例における構造体２は、図７の矢印に示す流れに従って展開する。この他にも様々な折畳み方や展開要領が考えられるが、実施例では最もシンプルと考えられる要領を採用した。このような展開要領を採用したので、折り目部分が少なく展開が容易であるとともに剛性を維持することができる。
【０１１０】
図８は、前記構造体２を、専用の取付板４を介して壁５に固定した状態を示す断面図である。前記専用取付板４を介して壁５に固定することによって、前記構造体２の気密性を保つことができる。前記専用取付板４は、枠組壁工法（米国の２×４工法）で用いられる太め鉄丸釘（ＣＮ釘）３で壁５に固定することができ、自動釘打機を用いて打ち込むことができる。図８の太め鉄丸釘（ＣＮ釘）３及び構造体専用取付板４は、特許請求の範囲の固定手段に相当する。
【０１１１】
図９は、前記構造体２の内部にガスを充填した機構を示す説明図である。図９の全国瞬時警報システム（Ｊ−ＡＬＥＲＴ）受信機９及び高精度地震計１０は、特許請求の範囲の検知手段に相当する。
【０１１２】
前記検知手段で建物倒壊の虞を検知して、検知信号がケーブル１１を介して制御装置８に伝達され、制御装置８から構造体２に対して展開指令が無線で伝達される。前記制御装置８と前記構造体２の間は、ケーブルで有線接続することもできるが、実施例では無線を採用した。実施例では無線を採用したので、前記構造体２の気密性を高く維持することができるとともに、面倒な配線が不要となる。また、壁材を外す等の大改修が不要であるので、従来の耐震補強技術と比べて費用が少なくて済むとともに短期間で設置することができる。
【０１１３】
展開指令を受信した構造体２では、内蔵した無線遠隔操作式電子制御スロットルバルブ７が開放されてガスボンベ６からの給気が始まり、内部にガスが充填される。内部に充填するガスとして炭酸ガス（ＣＯ２）を用いる場合には、建物の延焼を防止することができる。また、ＣＯ２の新たな用途を開拓できるので、大気中のＣＯ２削減に貢献することができる。図９のガスボンベ６及び無線遠隔操作式電子制御スロットルバルブ７は、特許請求の範囲の展開手段に相当する。
【０１１４】
図１０は、内部にガスを充填して構造体２を展開するだけでなく、構造体２の給排気を制御する機構を示す説明図である。図１０の制御装置８、無線遠隔操作式電子制御スロットルバルブ７、無線遠隔操作式電子制御排気シャッター１３は、特許請求の範囲の制御手段に相当する。
【０１１５】
前記制御装置８から構造体２に対して制御信号が無線で伝達される。制御信号に基づき、無線遠隔操作式電子制御スロットルバルブ７及び無線遠隔操作式電子制御排気シャッター１３を開閉し、前記構造体２の内圧を制御する。この際、前記構造体２の内圧は、圧力センサ１２で常時測定し、前記制御装置２に無線で伝達される。このような実施形態を採用したので、前記構造体２の内圧を制御することによって、建物の揺れを小さくすることができるとともに、地震の揺れの周期と建物が共振することを回避することができる。
【０１１６】
図１１は、図５に示したように構造体２を重畳的に固定した場合の、前記構造体２の内部へのガス充填及び内圧制御機構を示す説明図である。この場合、前記構造体２を相互に密着させるため、構造体２から排気されるガスの通り道として排気チューブ１４を設ける。尚、図６に示したように隣接する建物との間の空間を構造体２で埋め尽くす場合には、構造体２の上部から排気されるように排気チューブ１４を設ける。前記構造体２の接合部に排気チューブ１４を設けることによって、前記構造体２にせん断力や垂直荷重が作用した場合においてもガスの通り道を閉塞することなく確保することができる。
【０１１７】
図１２は、自動車のエアバッグと同様にガス発生剤１７の燃焼を用いて構造体２の内部にガスを充填する機構を示す説明図である。この場合、内圧制御は、無線遠隔操作式電子制御排気シャッターの開閉のみによることになる。制御装置８から無線で伝達される展開指令によって無線遠隔着火装置１８が作動して、ガス発生剤１７を燃焼させる。ガス発生剤は爆発的に燃焼するので、ガスボンベからの給気に比べて、前記構造体２を迅速に展開して高い内圧を得ることができる。
【０１１８】
図１３は、構造体２の内部に充填するガスを、構造体２に内蔵したガスボンベからではなく、ガス供給装置１５から一元的に供給する機構を示す説明図である。この場合、構造体２を更に軽量化でき、構造体２の単価も安価にできるが、ガス供給装置１５から高圧ガスを供給する必要が生じる。また、ガス供給装置１５と前記構造体２の間は、給気チューブで連接する必要があり、設置もやや複雑になるとともに、構造体２にガスボンベを内蔵する場合に比べて気密性が劣ることになる。しかし、使用後のガスボンベの交換は、構造体２に内蔵したガスボンベを交換するよりも、ガス供給装置１５のガスボンベ６を交換する方が容易である。
【０１１９】
図１４から図１６は、構造体２を、自動車のチューブレスタイヤと同様にコード層及びゴムシートで形成した場合の構造を示す断面図である。図１４から図１６のコード１９及びゴムシート２０は、請求項１５のそれらに相当する。前記構造体２の骨格を形成するコード層には、ポリエステル、ナイロン、アラミド、レーヨンコード等を用いるので、前記構造体２の受ける荷重、衝撃、充填ガス圧に耐えることができる
【０１２０】
図１６は、自動車のチューブレスタイヤと同様に、強力なピアノ線を束ねたビートワイヤー２１で構造体２を構造体専用の金属製取付板２２に固定して、内圧によるカーカスコードの引っ張り力を受け止めるようにした構造を示す断面図である。
前記構造体２の内部に充填するガスをガス供給装置から一元的に供給する図１３のような機構においては、前記構造体２にバルブ２３を設ける必要があるため十分な気密性を維持できない虞がある。そこで、自動車のチューブレスタイヤと同様の構造にして、ガス供給を前記構造体の外から行う場合の気密性を維持することもできる。また、ガスボンベやガス発生剤を前記構造体２に内蔵する場合においては、使用後のガスボンベやガス発生剤を新しいものと交換することができる。
【０１２１】
図１７は、構造体２の剛性を更に増大させるためにハニカム構造にした状態を示す斜視図である。実施例では、正六角柱のハニカム構造隔壁２４を採用し、折畳んだ状態から展開することができるように、各正六角柱の一方向の面のみを連接する。更に、正六角柱を水平に並べた構造と垂直に並べた構造の二層構造としたので、せん断応力だけでなく垂直応力に対しても強度を増すことができる。
【０１２２】
図１８は、構造体の内圧制御機構のブロック線図を示す説明図であり、特許請求の範囲の制御手段に相当する。まず、予め地震や台風等に関する報道によって建物倒壊の虞が高まっている場合も想定されるので、設定部において手動と自動を切り換えることができるようにして、早期に構造体２を展開できるようにする。
【０１２３】
自動を選択した場合には、全国瞬時警報システム（Ｊ−ＡＬＥＲＴ）受信機９やＰ波を検知できる高精度地震計１０によって建物倒壊の虞を検知し、制御演算部で構造体２の内圧の初期値を計算して、制御信号を無線で構造体２に伝達する。伝達された制御信号に基づいて、電子制御スロットルバルブ７を解放して構造体２を展開させる。尚、前記構造体の内圧の初期値は、現地において発生する公算の高い地震の揺れ方を統計的に推定して、建物の揺れが最も小さくなるように設定する。
【０１２４】
建物の揺れを減少させるとともに、地震の揺れの周期と建物が共振しないようにするため、前記構造体の内圧を制御して建物各階の剛性や偏心距離を変化させることによって固有周期を変化させ、揺れている間も最適な力で建物全体を支え続けるように前記構造体２の内圧を制御する。
【０１２５】
このため、請求項２０に記載の制御装置は、予め現地を調査して、地震の揺れ方と前記構造体の内圧を様々に変化させたときの建物の揺れの変化をデータベース化しておき、地震発生時には、地震の揺れ方及びその時の構造体の内圧を前記データベースと照合することによって建物の揺れを予測する。
【０１２６】
この際、ニューラルネットワーク等による非線形のシステム同定を行うことによって、並列処理によるリアルタイム演算処理を行うこともできる。この場合、地震発生時には、地震の揺れ方及びその時の構造体の内圧を前記ニューラルネットワーク等に入力することによって、建物の揺れをリアルタイムに予測する。
【０１２７】
そして、前記構造体２の内圧を変化させ後に、再び観測する建物の揺れの値をフィードバックすることによって、前記構造体の内圧を制御する。このような実施形態を採用したので、建物の揺れを減少させるとともに、地震の揺れの周期と建物が共振しないようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
地震や台風等の場合における各種建物の倒壊防止に利用できる。また、前記構造体の内部に炭酸ガス（ＣＯ２）を充填する場合には、建物の延焼防止に利用できるとともに、大気中のＣＯ２削減に利用できる。  
【符号の説明】
【０１２９】
１  建物
２  構造体
３  太め鉄丸釘（ＣＮ釘）
４  構造体専用取付板
５  壁
６  ガスボンベ
７  無線遠隔操作式電子制御スロットルバルブ
８  制御装置
９  全国瞬時警報システム（Ｊ−ＡＬＥＲＴ）受信機
１０  高精度地震計
１１  ケーブル
１２  圧力センサ
１３  無線遠隔操作式電子制御排気シャッター
１４  排気チューブ
１５  ガス供給装置
１６  給気チューブ
１７  ガス発生剤
１８  無線遠隔着火装置
１９  コード
２０  ゴムシート
２１  ビートワイヤー
２２  構造体専用金属製取付板
２３  バルブ
２４  ハニカム構造隔壁（正六角柱）
【要約】
【課題】平時は空間を広く活用できるようにするため、地震や台風等によって建物が倒壊する虞のあるときにだけ、瞬時に構造体を展開して建物全体を支えるとともに、揺れている間も最適な力で建物全体を支え続けることによって建物が倒壊しないようにする。
【解決手段】内部にガスを充填することによって展開することのできる構造体２を、建物内に設置する場合には、展開後に建物１の内壁の全体又は長手方向の全部若しくは短手方向の全部に接する空間を前記構造体２で埋め尽くすように、屋外に設置する場合には、前記構造体２の底面が地面に接するように、折畳んだ状態で予め固定しておき、建物倒壊の虞がある場合にだけ、前記構造体２の内部にガスを充填することによって展開し、建物１の壁部の厚さを増大させて耐震性を瞬時に増大させるとともに、揺れている間も前記構造体２の内圧を制御することを特徴とする建物倒壊防止方法及び建物倒壊防止装置。
【選択図】図２【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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