CN104947823B - 隔震装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种以简单的构造来降低向层叠橡胶传递的拉力的隔震装置。隔震装置(10)具有：下法兰(14a)、上法兰(14b)，它们分别设于层叠橡胶(12)的两端面；通孔(24)，其形成于下法兰(14a)；固定构件(22)，其直径小于通孔(24)的直径，并被插入到通孔(24)，且被固定于用于安装下法兰(14a)的安装面(16F)；以及引导构件(26)，其配置于固定构件(22)和通孔(24)之间，用于限制安装面(16F)和下法兰(14a)之间的横向上的相对位移，容许安装面(16F)和下法兰(14a)之间的纵向上的相对位移。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于建筑物隔震的隔震装置。
背景技术
以往，用于建筑物隔震的隔震装置设置于地基部而支撑建筑物，在地震时，层叠橡胶产生变形而吸收了自地基部向建筑物传递的横向上的摇动(振动能量)。层叠橡胶对于压缩力具有较高的强度，但对于向上的拉伸力(拉力)的强度较低，因此在隔震装置受到了拉伸力的情况下，层叠橡胶的隔震性能有可能降低。因此，需要以拉伸力不作用于隔震装置的结构来使用。
另一方面，近年来，纵横比较大的建筑物(例如像高层建筑物那样，高度相对于宽度的比例较大的建筑物)在增多。对于纵横比较大的建筑物，在地震时、强风时等情况下，建筑物整体容易产生在左右方向上摇动的动作(摇摆)。若产生摇摆，则建筑物的一侧自地基部抬起，从而使拉伸力作用于隔震装置。根据这种情况也需求即使有拉伸力作用也能够使用的隔震装置。
例如在日本特开2003-194146号公报中公开有降低在拉伸力作用于隔震装置时向层叠橡胶传递的拉力的技术。
在日本特开2003-194146号公报中记载有在向地基部设置隔震装置时使拉伸力降低机构贯穿隔震装置、用锚固螺栓将下法兰安装于地基部的结构。由此，在地震时产生了拉伸力时，隔震装置受到拉伸力而向上位移。即，利用拉伸力降低机构，容许隔震装置向上位移。由此，层叠橡胶所受到的拉力降低，从而抑制向层叠橡胶传递过大的拉力。另外，利用锚固螺栓抑制隔震装置和地基部之间的横向上的相对移动。
这里，拉伸力降低机构具备设置于锚固螺栓的头部和下部法兰之间的碟形弹簧，碟形弹簧的弹性系数小于层叠橡胶的弹性系数。并且，在下法兰的下表面设置有支撑板、引导构件，从而抑制作用于隔震装置的回转力、剪切力。
发明内容
发明要解决的问题
但是，日本特开2003-194146号公报的隔震装置由于构造复杂而成本变高。
本发明鉴于上述事实，而以提供一种以简单的构造来降低向层叠橡胶传递的拉力的隔震装置为目的。
用于解决问题的方案
本发明的第1技术方案的隔震装置包括：法兰，其设于层叠橡胶的两端面；通孔，其形成于所述法兰；固定构件，其直径小于所述通孔的直径，并被插入到所述通孔，且被固定于用于安装所述法兰的安装面；以及引导构件，其配置于所述固定构件和所述通孔之间，用于限制所述安装面和所述法兰之间的横向上的相对位移，容许所述安装面和所述法兰之间的纵向上的相对位移。
根据第1技术方案的隔震装置，在形成于隔震装置的法兰的通孔插入固定于安装面的固定构件，在固定构件和通孔之间配置引导构件。利用该引导构件限制安装面和法兰之间的横向上的相对位移，容许安装面和法兰之间的纵向上的相对位移。
即，利用固定构件限制引导构件的横向上的移动，并利用引导构件限制法兰的横向上的移动。由此，层叠橡胶产生剪切变形从而发挥隔震功能。
另外，利用引导构件容许法兰和安装面之间的纵向上的相对位移，因此在拉伸力作用于隔震装置时，法兰自安装面分离。其结果，能够使向层叠橡胶传递的拉力减小。
本发明的第2技术方案的隔震装置是，在第1技术方案的隔震装置中，所述固定构件具有头部，该头部的直径大于所述引导构件的内尺寸且小于所述通孔的直径。
根据第2技术方案的隔震装置，因为固定构件的头部的直径大于引导构件的内尺寸，所以引导构件不会从固定构件脱落。另外，由于固定构件的头部的直径小于通孔的直径，因此在安装面和法兰之间产生纵向上的相对位移时，引导构件能够从通孔脱出。即引导构件能够相对于通孔在纵向上相对移动。
其结果，在拉伸力作用于隔震装置时，在将引导构件固定于安装面的状态下，能够使法兰自安装面分离。
本发明的第3技术方案的隔震装置是，在第1技术方案或者第2技术方案的隔震装置中，所述引导构件形成为中空圆柱状，其以外周面与所述通孔的内周面相抵接、并能够在沿着所述通孔的轴心的方向上滑动的方式插入到所述通孔。
根据第3技术方案的隔震装置，以能够在沿着通孔的轴心的方向上滑动的方式插入引导构件，从而容许安装面和法兰之间的纵向上的相对位移。由此，在拉伸力作用于隔震装置时，能够使法兰自安装面分离。另外，因为使形成为中空圆柱状的引导构件的外周面和法兰的通孔的内周面相抵接，所以能够使安装面和法兰在横向上一体地位移。
本发明的第4技术方案的隔震装置是，在第1技术方案～第3技术方案中任一技术方案的隔震装置中，在所述通孔和所述引导构件之间的抵接部设有降低摩擦力的摩擦力降低部件。
根据第4技术方案的隔震装置，利用设置于抵接部的摩擦力降低部件来减小在通孔和引导构件的抵接部产生的摩擦力。由此，在拉伸力作用于隔震装置时，能够使法兰顺利地自安装面分离。
本发明的第5技术方案的隔震装置是，在第1技术方案～第4技术方案中任一技术方案的隔震装置中，所述引导构件的沿着所述通孔的轴心的方向上的尺寸大于所述法兰的厚度尺寸。
由此，在拉伸力作用于隔震装置而使法兰自安装面分离时，能够使法兰难以脱离引导构件。其结果，法兰容易返回至初始位置。
本发明的第6技术方案的隔震装置是，在第5技术方案的隔震装置中，在所述引导构件的自所述法兰突出的头部沿径向伸出有直径大于所述法兰的所述通孔的直径的凸缘部。
由此，在拉伸力作用于隔震装置时，能够利用凸缘部来限制法兰向上的位移幅度。其结果，能够抑制法兰脱离引导构件。
本发明的第7实施方式的隔震装置是，在第6技术方案的隔震装置中，在所述凸缘部形成有槽部，该槽部在受到设定值以上的拉伸力时，使所述凸缘部自所述引导构件分离。
根据第7技术方案的隔震装置，在凸缘部受到设定值以上的拉伸力时，在槽部的位置，使凸缘部自引导构件分离。由此，能够抑制对层叠橡胶施加过大的拉力。
本发明的第8技术方案的隔震装置是，在第6技术方案的隔震装置中，在所述固定构件的头部形成有槽部，该槽部在所述头部受到设定值以上的拉伸力时，使所述头部自所述固定构件的杆部分离。
根据第8技术方案的隔震装置，在受到设定值以上的拉伸力时，在槽部的位置，使固定构件的头部自固定构件的杆部分离。由此，能够抑制对层叠橡胶施加过大的拉力。
本发明的第9技术方案的隔震装置是，在第1技术方案～第8技术方案中任一技术方案的隔震装置中，所述法兰的通孔和所述引导构件之间的接合面向在沿着所述通孔的轴心的方向上越靠近用于安装所述法兰的所述安装面直径越大的方向倾斜。
根据第9实施方式的隔震装置，使法兰的通孔和引导构件之间的接合面向越往安装面侧去直径越大的方向倾斜。由此，例如，通过使该倾斜角度与摇摆发生时的建筑物的倾斜角度相对应，在拉伸力作用于隔震装置时，使法兰能够容易地自安装面分离。
发明的效果
由于本发明为上述结构，因此能够提供一种以简单的构造来降低向层叠橡胶传递的拉力的隔震装置。
附图说明
图1A是表示本发明的第1实施方式的隔震装置的基本结构的主视图。
图1B是将本发明的第1实施方式的隔震装置的地基部和法兰之间的接合部放大的局部剖视图。
图2A是表示横向上的外力作用于本发明的第1实施方式的隔震装置的地基部的状态的局部剖视图。
图2B是表示方向向上的拉伸力作用于本发明的第1实施方式的隔震装置的状态的局部剖视图。
图3A是表示示出本发明的第2实施方式的隔震装置的基本结构的地基部和法兰之间的接合部的局部剖视图。
图3B是表示方向向上的拉伸力作用于本发明的第2实施方式的隔震装置的状态的局部剖视图。
图4A是表示示出本发明的第3实施方式的隔震装置的基本结构的地基部和法兰之间的接合部的局部剖视图。
图4B是表示方向向上的拉伸力作用于本发明的第3实施方式的隔震装置的状态的局部剖视图。
图5A是表示示出本发明的第4实施方式的隔震装置的基本结构的地基部和法兰之间的接合部的局部剖视图。
图5B是表示方向向上的拉伸力作用于本发明的第4实施方式的隔震装置的状态的局部剖视图。
图6A是表示示出本发明的第5实施方式的隔震装置的基本结构的地基部和法兰之间的接合部的局部剖视图。
图6B是表示方向向上的拉伸力作用于本发明的第5实施方式的隔震装置的状态的局部剖视图。
图7A是表示示出本发明的第6实施方式的隔震装置的基本结构的地基部和法兰之间的接合部的局部剖视图。
图7B是表示方向向上的拉伸力作用于本发明的第6实施方式的隔震装置的状态的局部剖视图。
具体实施方式
(第1实施方式)
使用图1、图2对第1实施方式的隔震装置10进行说明。
如图1A所示，隔震装置10设置于地基部18来支撑建筑物20，在地震时，吸收自地基部18向建筑物20传递的摇动(振动能量)。
此外，本说明书全部的附图，将箭头UP的方向作为上方来记载。
隔震装置10是在市场中广泛普及的通常的结构，在上下方向上的中央部设有层叠橡胶12，在层叠橡胶12的两端面安装有直径大于层叠橡胶12的直径的下法兰14a和上法兰14b。这里，层叠橡胶12交替地层叠具备预定的弹性的橡胶板12G和钢板12S而形成为圆柱状(参照图1B)。
下法兰14a和上法兰14b都由钢板形成且在俯视时为圆形，下法兰14a与埋入地基部18的基板16的成为安装面的上表面16F相抵接，并被作为固定构件的螺栓22固定。这里，基板16由钢板形成且在俯视时为圆形，且其底部埋入于混凝土制的地基部18，用锚固螺栓23将基板16与地基部18接合起来。基板16和地基部18一体运动。另外，上法兰14b与建筑物20的底面(安装面)20F相抵接，并用螺栓22固定。上法兰14b和建筑物20一体运动。
在此，对基板16和下法兰14a之间的接合部进行说明。
如图1B所示，在下法兰14a的自层叠橡胶12的外周面伸出的平面部等间隔地形成有多个以直径D1贯通的引导部件插入孔24。另外，在基板16的上表面的与引导部件插入孔24对应的位置设有用于拧入螺栓22的螺栓用螺纹底孔28。
在引导部件插入孔24中，作为引导构件的引导部件26插入到螺栓22的外周面和引导部件插入孔24的内周面之间。引导部件26的外周面与引导部件插入孔24的内周面相抵接，并以能够在纵向上滑动的方式插入到引导部件插入孔24。引导部件26由钢材形成为中空圆柱状，外径D2的尺寸为能够插入到引导部件插入孔24的尺寸，内径D3的尺寸为能够供螺栓22的杆部插入的尺寸。
另外，高度H1的尺寸为与下法兰14a的厚度尺寸T1大致相等的尺寸。
由此，在拉伸力Sv作用于隔震装置10时，能够使下法兰14a自基板16的安装面16F分离。另外，利用相抵接的引导部件26的外周面和下法兰14a的引导部件插入孔24的内周面来限制安装面16F和下法兰14a之间的横向上的相对位移。
在此，相对位移的限制是指：容许伴随着隔震装置10的施工而要求的基板的安装面16F和下法兰14a之间的尺寸误差所产生的相对位移，而在地震时等横摆时，使安装面16F和下法兰14a一体运动。
另外，用螺栓22将引导部件26与基板16接合起来。螺栓22的头部的外径大于引导部件26的内径D3而小于引导部件插入孔24的直径D1。由此，螺栓22的头部向引导部件26的上表面施加按压力，从而将引导部件26固定于安装面16F。
另外，因为螺栓22的头部的直径小于引导部件插入孔24的直径，所以容许安装面16F和下法兰14a之间的纵向上的相对位移。
其结果，在拉伸力作用于隔震装置10时，在将引导部件26固定于安装面16F的状态下，能够使下法兰14a自安装面分离。
由此，如图2A所示，例如，由于地震而使地基部18和基板16向横向(箭头Sh方向)移动时，螺栓22与基板16一体地向横向移动。由此，插入到引导部件插入孔24的引导部件26和隔震装置10的下法兰14a也与螺栓22一体地向箭头Sh方向移动。
另一方面，由于上法兰14b并未自以往的位置移动，因此如双点划线Sm所示，层叠橡胶12倾斜而吸收自地基部18向建筑物20传递的横向上的振动能量。
如此，在本实施方式中，隔震装置10的吸收横向上的摇动(振动能量)的功能被维持。
另外，如图2B所示，在建筑物由于摇摆而倾斜了时，方向向上的拉伸力Sv作用于被抬起侧的隔震装置10。
此时，隔震装置10的上法兰14b由于被固定于建筑物20，因此受到拉伸力而与建筑物20一起移动。另一方面，隔震装置10的下法兰14a相对于插入到引导部件插入孔24的引导部件26滑动，离开固定于地基部18的基板16距离S1，从而与层叠橡胶一体地向上移动。其结果，层叠橡胶12的下端部成为自由端，向层叠橡胶12传递的拉力减小。
如以上说明那样，在本结构中，通过采用简单的结构的引导部件26，即使拉伸力作用于隔震装置10，也能够降低向层叠橡胶12传递的拉力。
此外，在隔震装置10中，可以在下法兰14a的引导部件插入孔24和引导部件26之间的抵接部涂覆例如二硫化钼、硅油或者润滑油等降低摩擦力的物质(摩擦力降低部件)，从而降低摩擦力。由此，能够使下法兰14a容易向上滑动。
另外，在本实施方式中，对在下法兰14a设置引导部件插入孔24并将引导部件26插入到引导部件插入孔24的结构进行了说明。但是，并不限定于此，虽然未图示，但也可以为如下结构，取代下法兰14a而在上法兰14b设置螺栓孔，并将引导部件插入到引导部件插入孔24。另外，也可以将下法兰14a和上法兰14b这两者都做成将引导部件插入到引导部件插入孔24的结构。
另外，在本实施方式中，对将引导部件26形成中空圆柱状的情况进行了说明。但是，并不限定于此，虽然为图示，但也可以是外形形状为方形、多边形等圆形以外的形状。另外，也可以在圆柱部的局部以一定间隔设有狭缝。
另外，引导部件26并不需要在周向上一体且连续地形成中空圆柱部，也可以为如下结构，在沿着中空圆柱部的中心线的方向上进行分割，组合被分割出的多个部件来构成引导部件26。另外，也可以代替引导部件而填充预定直径的钢球。
另外，在本实施方式中，对将引导部件26和螺栓22作为分别独立的零件的结构进行了说明。但是，并不限定于此，也可以预先将引导部件26和螺栓22一体化。由此，能够节省安装下法兰14a的工时，提高施工性能。
(第2实施方式)
使用图3A、图3B对于第2实施方式的隔震装置30进行说明。
如图3A所示，隔震装置30的引导部件32的纵向上的尺寸(高度)H2大于下法兰14a的厚度尺寸T1这一点与第1实施方式不同。以不同点为中心进行说明。
引导部件32以能够在纵向上滑动的方式插入到形成于下法兰14a的引导部件插入孔24。此时，因为引导部件32的高度尺寸H2大于下法兰14a的厚度尺寸T1，所以引导部件32的上端部自下法兰14a的上表面突出。另外，用螺栓22的头按压引导部件32的上表面而将引导部件32固定于基板16。
由此，如图3B所示，在方向向上的拉伸力Sv作用于隔震装置30时，下法兰14a自基板16的安装面16F分离，但因为引导部件32的高度较高，所以能够使下法兰14a的引导部件插入孔24难以从引导部件32脱离。例如，下法兰14a即使离开安装面16F直到距离S2也不会从引导部件32脱离。另外，引导部件32也不会从螺栓22脱落。并且，下法兰14a容易返回到与基板16的安装面16F相抵接的初始位置。
其结果，即使反复作用拉伸力Sv，也能够稳定地降低向层叠橡胶12传递的拉力。其他的结构与第1实施方式相同而省略说明。
(第3实施方式)
使用图4A、图4B对第3实施方式的隔震装置40进行说明。
如图4A所示，隔震装置40在自下法兰14a的上表面突出的引导部件42的头部具有凸缘部44这一点与第2实施方式不同。以不同点为中心进行说明。
引导部件42具有自下法兰14a的上表面突出的高度，在头部沿径向伸出有直径大于下法兰14a的引导部件插入孔24的直径的凸缘部。另外，引导部件42的到凸缘部44的下表面为止的纵向上的尺寸H2大于下法兰14a的厚度尺寸T1。
由此，如图4B所示，在方向向上的拉伸力Sv作用于隔震装置40时，下法兰14a自基板16的安装面16F分离，但利用凸缘部44能够将下法兰14a的纵向上的位移幅度限制在距离S3的范围内。其结果，能够抑制下法兰14a从引导部件42脱离。其他的结构与第2实施方式相同而省略说明。
(第4实施方式)
使用图5A、图5B对第4实施方式的隔震装置50进行说明。
如图5A所示，隔震装置50在形成有凸缘部54的引导部件52的上表面形成有槽部56这一点与第3实施方式不同。以不同点为中心进行说明。
在引导部件52的上部设有直径大于引导部件插入孔24的直径的凸缘部54。另外，在凸缘部54的上表面以直径D2且以圆形地形成有槽部56，直径D2与引导部件52的圆环部58的外径相同，此处的直径D2是指由槽部56的槽底构成的圆的直径。槽部56为以深度H3切割成截面V字状的切槽部，槽部56的深度H3为如下深度：在凸缘部54受到拉伸力Svk时，能够使凸缘部54自引导部件52的上部断开。
由此，如图5B所示，在方向向上的拉伸力Sv作用于隔震装置50时，下法兰14a自基板16的安装面16F分离，在隔震装置50受到更大的拉伸力Svk时，下法兰14a自安装面16F分离开距离Sk，引导部件52的圆环部58在槽部56破断，从而使凸缘部54自圆环部58分离。
其结果，能够抑制过大的拉力(Svk以上的拉力)施加于层叠橡胶12。其他的结构与第3实施方式相同而省略说明。
(第5实施方式)
使用图6A、图6B对第5实施方式的隔震装置60进行说明。
如图6A所示，隔震装置60在如下方面与第3实施方式不同：具有设有凸缘部44的引导部件42，并在将引导部件42固定于基板16的螺栓62形成有用于将头部64和杆部66分离的槽部68。以不同点为中心进行说明。
螺栓62具有可贯穿引导部件42的内部的杆部66和直径大于引导部件42的内径的头部64。在螺栓62的杆部66的与头部64之间的接合部形成有槽部68。槽部68形成为以深度H4围绕杆部66的周围。这里，槽部56的深度H4是在头部64受到设定值以上的拉伸力Svk时能够使头部64自杆部66断开的深度。
由此，如图6B所示，在方向向上的拉伸力Sv作用于隔震装置60时，下法兰14a自基板16的安装面16F分离，隔震装置50在受到更大的拉伸力Svk时，下法兰14a自安装面16F分离开距离Sk，杆部66在槽部68破断，从而使头部64自杆部66分离。
其结果，能够抑制过大的拉力(Svk以上的拉力)施加于层叠橡胶12。其他的结构与第3实施方式相同而省略说明。
(第6实施方式)
使用图7A、图7B对第6实施方式的隔震装置70进行说明。
如图7A所示，隔震装置70在如下方面与第1实施方式不同：引导部件72的外周面72F和下法兰14a的引导部件插入孔24的内周面24F形成为相对于铅垂轴线Y倾斜的锥面，倾斜面彼此相抵接。以不同点为中心进行说明。
引导部件72的外周面72F和下法兰14a的引导部件插入孔24的内周面24F都是向用于安装下法兰14a的基板16的安装面16F侧的直径大于层叠橡胶12侧的直径的方向倾斜，即，相对于铅垂轴Y倾斜角度θ。外周面72F和内周面24F在以角度θ倾斜的状态下相抵接。
由此，如图7B所示，在拉伸力Sv作用于隔震装置70时，下法兰14a自基板16的安装面16F分离开距离S1。其结果，能够降低向层叠橡胶12传递的拉力。
此外，角度θ为建筑物20产生摇摆时的倾斜角度，在将锥面的小径侧与大径侧之间的放大部分的尺寸设为L1、锥面的高度设为L2时，期望的是L1/L2＝1/500～1/50左右(参照图7B)。另外，本实施方式虽然说明了应用于第1实施方式的应用例，但是并不限定于此，也可以应用于第2实施方式～第5实施方式。
Claims (7)
1.一种隔震装置，其特征在于，所述隔震装置具有：
法兰，其设于层叠橡胶的两端面；
通孔，其形成于所述法兰；
固定构件，其直径小于所述通孔的直径，并被插入到所述通孔，且被固定于用于安装所述法兰的安装面；以及
引导构件，其配置于所述固定构件和所述通孔之间，用于限制所述安装面和所述法兰之间的横向上的相对位移，容许所述安装面和所述法兰之间的纵向上的相对位移，
所述引导构件的沿着所述通孔的轴心的方向上的尺寸大于所述法兰的厚度尺寸，
在所述引导构件的自所述法兰突出的头部沿径向伸出有直径大于所述法兰的所述通孔的直径的凸缘部，
在所述凸缘部形成有槽部，该槽部在受到设定值以上的拉伸力时，使所述凸缘部自所述引导构件分离。
2.根据权利要求1所述的隔震装置，其特征在于，
所述固定构件具有头部，该头部的直径大于所述引导构件的内尺寸且小于所述通孔的直径。
3.根据权利要求1所述的隔震装置，其特征在于，
所述引导构件形成为中空圆柱状，其以外周面与所述通孔的内周面相抵接、并能够在沿着所述通孔的轴心的方向上滑动的方式插入到所述通孔。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的隔震装置，其特征在于，
在所述通孔和所述引导构件之间的抵接部设有降低摩擦力的摩擦力降低部件。
5.根据权利要求1所述的隔震装置，其特征在于，
在所述固定构件的头部形成有槽部，该槽部在所述头部受到设定值以上的拉伸力时，使所述头部自所述固定构件的杆部分离。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的隔震装置，其特征在于，
所述法兰的通孔和所述引导构件的接合面向在沿着所述通孔的轴心的方向上越靠近用于安装所述法兰的所述安装面直径越大的方向倾斜。
7.根据权利要求1所述的隔震装置，其特征在于，
所述槽部形成于所述凸缘部的上表面，且形成为直径与所述引导构件的外径相同的圆形。
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