(57)【要約】【課題】環境振動に対しては、免震効果を発揮させずに高い剛性によって上部構造に揺れが生じることを抑制し、かつ地震時には、免震装置による免震効果を発揮させて建物に大きな被害が発生することを未然に防止することができる免震システムを提供する。【解決手段】上下部構造１０、１２間に介装された積層ゴムを用いた免震装置１３と、一端部１４ａが上部構造１０に、他端部１４ｂが下部構造１２に連結された水平ダンパー１４と、免震装置に隣接した上部構造の柱１１下方または梁１５の下部と下部構造との間に配設され、上部構造および下部構造の連結および当該連結の解除が可能な固定装置１６と、上部構造または下部構造における振動を検知する振動検知手段２２と、この振動検知手段が上部構造または下部構造の揺れを検出した際に固定装置１６による上下部構造間の連結を解除する制御手段２３を備えてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造と下部構造との間に介装されて上記上部構造を支承する積層ゴムを用いた免震装置と、一端部が上記上部構造に連結されるとともに他端部が上記下部構造に連結されて水平方向に配設された水平ダンパーと、上記免震装置に隣接した上記上部構造の柱下方または梁下方と上記下部構造との間に配設され、上記上部構造および下部構造の一方に固定されるとともに他方に対して接離自在に設けられることにより上記上部構造および下部構造の連結および当該連結の解除が可能な固定装置と、上記上部構造または下部構造における振動を検知する振動検知手段と、この振動検知手段が上記上部構造または下部構造の揺れを検出した際に上記固定装置による上記上部構造と下部構造との連結を解除する制御手段とを備えてなることを特徴とする免震システム。
【請求項２】
上記制御手段は、上記振動検知手段が環境振動に起因する１０Ｇａｌ以上の加速度または１０μ以上の振幅を検知した際に、上記固定装置による上記上部構造と下部構造との連結を解除することを特徴とする請求項１に記載の免震システム。
【請求項３】
上記固定装置と上記上部構造との間には、上記振動検知手段による環境振動に起因する揺れ以上の揺れの検知によっても上記制御手段が作動しなかった際に、破断または滑りを生じて上記上部構造と下部構造との連結を解除する補助連結解除手段が介装されていることを特徴とする請求項１または２に記載の免震システム。
【請求項４】
上記振動検知手段は、上記上部構造および／または上記下部構造に設置された振動計であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の免震システム。
【請求項５】
上記振動検知手段は、上記地震発生時に、震源の近くで検知されたＰ波に基づいて発せられた当該地震に関するリアルタイム地震情報を受信する受信装置と、この受信装置で受信された上記リアルタイム地震情報から上記上部構造における想定加速度または振幅を計算する演算手段とを備えてなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の免震システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に半導体製造工場等の多数の嫌振機器が配置された構造物を免震化する際に用いて好適な免震システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地震に対して構造物の安全性を確保するために、当該構造物の基礎部分に免震装置を介装することにより、地震等によって地盤から構造物に伝播しようとする振動を緩和させて、構造物の躯体に生じる応力や変形を少なくする様々な構造の免震システムが開発されている。
【０００３】
上記従来の免震システムにおいては、地震時に目標とする免震性能が得られるように、積層ゴム等を用いた弾性支承系の免震装置、滑り支承系または転がり支承系の免震装置、および水平ダンパー等を適宜組み合わせたものが採用されている。
【０００４】
ところで、このような免震システムのうち、地震時の加速度低減率に関しては、積層ゴムを用いた免震装置と粘性系の水平ダンパーとを組合せたもの、すなわち図５（ａ）に示すように、建物（上部構造）１を、その基礎（上部構造）２との間に介装した積層ゴムを用いた免震装置３によって支承するとともに、粘性系の水平ダンパー４の一端部を建物１に連結し、他端部を基礎２に連結した免震システムが最も好適である。
【０００５】
しかしながら、上記免震システムにあっては、建物１を、積層ゴムを用いた免震装置３のみで支承しているために、図５（ｂ）に示すように、地震時には優れた加速度減衰性能を発揮することができるものの、平常時においても建物１の周期が長周期化されている。このため、建物内の設備機器に起因する振動、あるいは周辺地盤から基礎２に伝搬する交通振動等の環境振動によって、建物１が揺れ易くなってしまうという問題点があり、特に建物１が、半導体製造工場や精密機械工場などのように、振動を極端に嫌う多数の生産装置が設置されているものである場合には、適用することができなかった。
【０００６】
そこで、図６（ａ）に示すように、上記免震装置３および水平ダンパー４に加えて、建物１と基礎２との間に、滑り支承系の免震装置５を設置した免震システムも提案されている。
この免震装置においては、上記建物１や地盤２に作用する微振動や環境振動によっては、滑り支承系の免震装置５に滑りが生じないために、免震層が固定された状態となり、よって図６（ｂ）に示すように、免震システムが設けられていない通常の建物と同等の剛性を確保することができるために、これらの微振動等によって建物１が揺れ易くなるという問題点を解消することが可能になる。
【０００７】
ところが、上記免震システムにあっては、中小地震が発生した際に、滑り支承系の免震装置５が作動する際の摩擦力によって、建物１と基礎２との間の絶縁効果が低減するために、図５に示した免震システムに比べて、加速度の低減効果、すなわち免震効果が劣るという問題点があった。
【特許文献１】特開平１１−３６６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、上部構造内の設備機器に起因する振動等の環境振動に対しては、免震効果を発揮させずに高い剛性によって上部構造に揺れが生じることを抑制し、かつ地震時には、免震装置による免震効果を発揮させて建物に大きな被害が発生することを未然に防止することができる免震システム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】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、上部構造と下部構造との間に介装されて上記上部構造を支承する積層ゴムを用いた免震装置と、一端部が上記上部構造に連結されるとともに他端部が上記下部構造に連結されて水平方向に配設された水平ダンパーと、上記免震装置に隣接した上記上部構造の柱下方または梁下方と上記下部構造との間に配設され、上記上部構造および下部構造の一方に固定されるとともに他方に対して接離自在に設けられることにより上記上部構造および下部構造の連結および当該連結の解除が可能な固定装置と、上記上部構造または下部構造における振動を検知する振動検知手段と、この振動検知手段が上記上部構造または下部構造の揺れを検出した際に上記固定装置による上記上部構造と下部構造との連結を解除する制御手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の上記制御手段が、上記振動検知手段が環境振動に起因する１０Ｇａｌ以上の加速度または１０μ以上の振幅を検知した際に、上記固定装置による上記上部構造と下部構造との連結を解除することを特徴とするものである。
ここで、環境振動とは、地震が発生していない平常時における建物内に設置される設備機器や製造機器によって生じる振動、あるいは周辺地盤から伝搬する交通振動等を総称するものである。
【００１１】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記固定装置と上記上部構造との間には、上記振動検知手段による環境振動に起因する揺れ以上の揺れの検知によっても上記制御手段が作動しなかった際に、破断または滑りを生じて上記上部構造と下部構造との連結を解除する補助連結解除手段が介装されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記振動検知手段が、上記上部構造および／または上記下部構造に設置された振動計であることを特徴とするものである。
【００１３】
これに対して、請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記振動検知手段が、上記地震発生時に、震源の近くで検知されたＰ波に基づいて発せられた当該地震に関するリアルタイム地震情報を受信する受信装置と、この受信装置で受信された上記リアルタイム地震情報から上記上部構造における想定加速度または振幅を計算する演算手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜５のいずれかに記載の発明においては、平常時に固定装置によって上部構造と下部構造とを連結して、免震層を固定して積層ゴムを用いた免震装置が作動しない状態とすることにより、通常の建物と同等の剛性を確保することができ、よって環境振動によって上部構造が過度に揺れることを防止することができる。また、振動検知手段が上記環境振動に起因する揺れ以上の揺れを検出すると、制御手段によって固定装置による上部構造と下部構造との連結が解除されることにより、積層ゴムを用いた免震装置および水平ダンパーが作動し、免震効果が発揮される。
【００１５】
この結果、上部構造内の設備機器に起因する振動等の環境振動に対しては、免震効果を発揮させずに高い剛性によって上部構造に揺れが生じることを抑制し、かつ地震時等には、免震装置による免震効果を発揮させて建物に大きな被害が発生することを未然に防止することができる。なお、上記水平ダンパーとしては、粘弾性ダンパーや粘性ダンパー等を適用することが可能であるが、特に最も高い加速度低減率が得られるオイルダンパー等の粘性ダンパーを用いることが好ましい。
【００１６】
またこの際に、上記固定装置が、例えば上部構造のスラブと下部構造との間に設置されていると、上部構造に環境振動に起因する揺れが生じた時に、上記スラブの撓みや変形等によって上下部構造間の連結が解除されて積層ゴムを用いた免震装置が作動し、上部構造に過度の揺れを生じるおそれがある。また、上記スラブに設置すると、設備配管と干渉する可能性があり、設置場所としては適切でない。
【００１７】
この点、本発明によれば、上記固定装置を、上記免震装置に隣接した上部構造の柱下方または梁下方と下部構造との間に配設しているために、スラブの長期的な撓みや環境振動に起因する揺れによっては、上下部構造間の連結が解除されることが無く、よって確実に平常時における上下部構造間の連結状態を保持して、上部構造における過度の揺れの発生を防止することができる。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明のように、上記設定値を、上記環境振動に起因する１０Ｇａｌの加速度または１０μの振幅に設定すれば、上述した半導体製造工場や精密機械工場等において、内部機器類に起因する微振動に対してのみ固定装置による上下部構造間の連結を保持し、大小の地震等に起因する揺れに対しては免震効果を得ることができる。加えて、固定装置による上部構造の荷重負担が小さくなるために、その小型化を図ることができる。この結果、一層免震装置に隣接して配置することが可能になり、連結および解除の作動精度を向上させることができる。
【００１９】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、万一振動検知手段によって環境振動に起因する揺れ以上の揺れが検知されたにも拘わらず上記制御手段が作動しなかった場合にも、上部構造と下部構造との間に生じる相対変位によって、補助連結解除手段に破断または滑りが生じることにより、上下部構造間の連結が解除されるために、いわゆるフェイルセーフ機能によって、免震装置および水平ダンパーによる免震効果を得ることができる。なお、この補助連結解除手段は、上部構造の揺れが２０Ｇａｌ程度（上部構造の重量の２％程度の水平力）で破断または滑りを生じるように設定することが好ましい。
【００２０】
なお、上記振動検知手段としては、請求項４に記載の発明のように、上部構造および／または下部構造に設置した振動計を用いることができる。あるいは、請求項５に記載の発明のように、受信装置および演算手段等を用いて、受信装置で受信された上記リアルタイム地震情報によって得られるマグニチュードおよび震源位置の情報から、演算手段において例えば距離減衰式を用いて上記上部構造における加速度あるいは速度を算出することも可能である。また、固定装置の剛性は、微振動に対して良好な固定効果を得るために、固定装置の剛性の和が、積層ゴムを用いた免震装置の剛性の和の１００倍以上となるように設定することが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１〜図４は、本発明に係る免震システムを半導体製造工場等の嫌振機器類が設置された建物（上部構造）１０における免震システムに適用した実施形態を示すものである。
この免震システムにおいては、上記建物１０の柱１１の直下と基礎（下部構造）１２との間に、積層ゴムを用いた免震装置１３が介装されるとともに、一端部１４ａが建物１０の梁１５に連結されるとともに他端部１４ｂが基礎１２に連結されて水平方向に配設されたオイルダンパー（粘性系の水平ダンパー）１４が設置されている。
【００２２】
また、図３（ａ）に示すように、免震装置１３に隣接した建物１０の梁１５の端部と基礎１２との間、または図３（ｂ）に示すように、建物１０の柱１１の下方と基礎１２との間に、固定装置１６が配設されている。
この固定装置１６は、図４に示すように、基礎１２上に設置された油圧ジャッキ１７と、この油圧ジャッキ１７の上面に一体的に固定された下部摩擦板１８と、油圧ジャッキ１７に作動油を供給する油圧ポンプ１９とから構成されたものである。
【００２３】
他方、固定装置１６の下部摩擦板１８の上方に位置する建物の梁１５または柱１１の下面には、補助連結解除装置（補助連結解除手段）が設けられている。この補助連結解除装置は、梁１５または柱１１の下面に、破断バッファとなるモルタル２０によって上部摩擦板２１を取り付けたものである。
【００２４】
そして、建物１０に近接した基礎１２上には、地震計（振動計、振動検知手段）２２と、この地震計２２からの検出信号に基づいて、油圧ポンプ１９の作動を制御する制御盤（制御手段）２３とが設置されている。
ここで、制御盤２３は、平常時に油圧ポンプ１９からの作動油を常時油圧ジャッキ１７に供給するとともに、１０Ｇａｌ以上の加速度または１０μ以上の振幅を検知した際に、油圧ジャッキ１７内の作動油を開放するように設定されている。
【００２５】
以上の構成からなる免震システムにおいては、平常時には、図４（ａ）に示すように、固定装置１６の油圧ポンプ１９によって油圧ジャッキ１７に加圧した作動油を供給した状態を保持しておくことにより、下部摩擦板１８を上部摩擦板２１に圧接させて建物１０と基礎１２とを連結する。これにより、積層ゴムを用いた免震装置１３が作動しない状態となり、よって図２に示すように、通常の建物と同等の剛性を確保することができる。この結果、環境振動によって建物１０が過度に揺れることを防止することができる。
【００２６】
しかも、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、固定装置１６を、免震装置１３に隣接した建物１０の柱１１の下方あるいは梁１５の下方（より好ましくは、図示したように端部）に配設しているために、スラブの局所的な撓みや環境振動に起因する揺れによって、当該スラブ等に撓みが生じた場合においても、建物１０と基礎１２との連結が解除されることが無く、確実に平常時における上記連結状態を保持して、建物１０における過度の揺れの発生を防止することができる。
【００２７】
特に上記実施の形態においては、地震計２２が１０Ｇａｌ以上の加速度または１０μ以上の振幅といった微振動を超えた際に、即、固定装置１６による連結が解かれるように設定しているために、強風時にまで上記連結を保持する必要がある場合と比較して、固定装置１６による建物１０の荷重負担が小さて済み、よって油圧ジャッキ１７や下部摩擦板１８等の小型化を図ることができる。このため、容易に固定装置１６を免震装置１３に隣接した図３（ａ）に示す梁１４の下方や、図３（ｂ）に示す建物１０の柱１１の下方に配置することが可能になり、上記連結および解除の作動精度を向上させることができる。
【００２８】
そして、地震発生時等には、地震計２２が１０Ｇａｌ以上の加速度または１０μ以上の振幅を検知すると、その信号が制御盤２３に送られて、図４（ｂ）に示すように、固定装置１６の油圧ジャッキ１７内の作動油が開放され、下部摩擦板１８が降下して上部摩擦板２１との間に間隙が形成されることにより、建物１０と基礎１２との間の連結が解除される。
これにより、図２に示すように、積層ゴムを用いた免震装置１３およびオイルダンパー１４が作動し、免震効果が発揮される。
【００２９】
また、万一、地震計２２から上記設定値以上の揺れが検知されたにも拘わらず、制御盤２３が応答せずに固定装置１６の油圧解除がなされず、この結果建物１０と基礎１２との連結が解かれなかった場合には、建物１０と基礎１２との間に生じる相対変位によって、補助連結解除装置におけるモルタル２０が破断することにより、建物１０と基礎１２との連結が解除される。この結果、上記補助連結解除装置によるいわゆるフェイルセーフ機能によって、免震装置１３およびオイルダンパー１４による免震効果を得ることができる。
【００３０】
以上のように、上記構成からなる免震システムによれば、半導体製造工場や精密機械工場等の嫌振機器が多数配置された建物１０において、建物１０内の機器類に起因する微振動等の環境振動に対しては、固定装置１６による建物１０と基礎１２との連結を保持して、免震効果を発揮させないことにより高い剛性によって建物１０に揺れが生じることを抑制することができ、かつ地震時等には、免震装置１３およびオイルダンパー１４による高い加速度低減率の免震効果を発揮させて建物に大きな被害が発生することを未然に防止することができる。
【００３１】
なお、上記実施の形態においては、振動検知手段としては、基礎１２に設置した地震計２２を用いた場合についてのみ説明したが、これに限るものではない。
例えば、近年においては、気象庁の緊急地震速報（ナウキャスト）や、防災科学技術研究所のリアルタイム地震情報活用システム（ＲＥＩＳ）等の、地震発生時に震源の近くで検知されたＰ波によって当該地震に関するリアルタイム地震情報を即時的に得る各種のシステムが開発されるとともに、当該システムによって得られたリアルタイム地震情報をインターネットや衛星通信によって配信するネットワークシステムも実用化しつつある。
【００３２】
そこで、上記振動検知手段を、地震発生時に上記リアルタイム地震情報を受信する受信装置と、この受信装置で受信された上記リアルタイム地震情報から建物１０における想定加速度または振幅を計算する演算手段とによって構成し、受信装置で受信された上記リアルタイム地震情報によって得られるマグニチュードおよび震源位置の情報から、演算手段において例えば距離減衰式を用いて建物１０における加速度あるいは速度を算出して、制御盤２３に入力するようにしてもよい。
【００３３】
また、上記固定装置１６についても、油圧ジャッキ１７に代えて、ディスクブレーキ、電気式または電磁式のアクチュエータ、サーボモータを用いたサーボ型アクチュエータ、ピエゾ型アクチュエータ等の各種の進退駆動手段を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の免震システムの一実施形態を示す断面視した正面図である。
【図２】（ａ）は図１の免震システムにおける平常時と地震時における復元力と変形との関係を示すグラフ、（ｂ）は固定装置の作動状態を示すグラフである。
【図３】図１の免震装置と固定装置との配置を示す平面図である。
【図４】図１の固定手段を示す縦断面図であって、（ａ）は平常時、（ｂ）は地震時の状態を示す図である。
【図５】（ａ）は従来の免震システムを示す断面視した正面図、（ｂ）はその復元力と変形との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）は従来の他の免震システムを示す断面視した正面図、（ｂ）はその復元力と変形との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１０  建物（上部構造）
１１  柱
１２  基礎（下部構造）
１３  積層ゴムを用いた免震装置
１４  オイルダンパー（粘性系の水平ダンパー）
１４ａ  一端部
１４ｂ  他端部
１５  梁
１６  固定装置
２０  モルタル
２１  上部摩擦板
２２  地震計（振動計、振動検知手段）
２３  制御盤（制御手段）
【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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【図６】
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