NTTファシリティーズは8月30日、超高層建物の長周期地震動対策として、振動制御にAIを利用する新しいアクティブ制振技術を開発したと発表した。2017年中に完成させ、2018年1月からの本格提供を予定している。

アクティブ制振システムのイメージ

同技術では、建物の揺れを抑制するようにダンパーを自律的に制御するAIの導入により、パッシブ制振を上回る制振効果を実現するという。

AIの開発には強化学習とディープラーニングを組み合せた深層強化学習を採用し、コンピュータにおける建物地震応答シミュレータを用いて制振効果の高い制御を自動的に学習させるとのこと。

シミュレータを用いる深層強化学習のイメージ

制御を学習したAIは、建物に設置するセンサの計測データを用いて、地震時にダンパーの減衰力を自律的に制御して建物に生じる揺れを抑制する。ダンパーの制御は、これらに直列に連結した電動アクチュエーターによりダンパーに生じる軸方向速度をコントロールすることで行う。同技術のAIは、NTTデータおよびNTTデータ数理システムの協力を受け、NTTグループのAI技術である「corevo(コレボ)」を利用して開発を進めている。

同技術の有効性は、20階建の建物を想定した大型模型試験体を、同社が保有する広帯域対応大型3次元振動試験システムに設置して長周期地震動を再現し、検証した。

振動試験の状況

振動実験では、長周期地震動の成分を持つ地震動波形のほか、建物が共振する地震環境下における制振効果を確認するため、模型試験体の1次固有周期と同じ周期の正弦波を入力波形とする振動実験も実施。その結果、建物の揺れをパッシブ制振と比較して50%以上低減できることを確認した。

長周期地震動に対する振動試験結果(頂部変位時刻歴

正弦波に対する振動試験結果(東西方向頂部変位時刻歴)

既存超高層建物への長周期地震動対策では、パッシブ制振と同じ制振性能をアクティブ制振では、おおむね半数のダンパーで実現できるという。対策に必要なスペースを半減させ、耐震改修工事の量を削減することで、従来技術よりも工事コストの削減(最大30%の削減が目標)及び、工事期間の短縮を可能としている。

これにより、建物のオーナーに対しては耐震対策による不動産価値の向上に加え、賃貸面積に及ぼす影響を小さくすることで賃料収入に貢献し、建物入居者に対しては工事期間中の影響を最小限に留めるという。

同社は2018年からの同技術の市場導入を目指し、実建物への適用に向けた開発を進めており、関西エリアのビルへの導入を計画している。今後、特に南海トラフ沿いの巨大地震に対する超高層建物への長周期地震動対策として積極的に提案していくという。