JP2003254384A - ハイブリッド型免震装置 - Google Patents
ハイブリッド型免震装置Info
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Abstract
るハイブリッド型免震装置を提供する。 【解決手段】 低層で軽量な上部構造物の鉛直荷重を専
ら支持するベアリング支承等と、上部構造物の水平変位
を専ら復元する復元力を発生する積層ゴムと、上部構造
物の水平変位を拘束する減衰力を発生するダンパーとの
組合せで構成されている。ダンパーは、免震層の平面略
中央部に直立状態で設置され、その上端部及び下端部
は、ユニバーサルジョイント等のヒンジにより上部構造
物及び下部構造物と2πrad全方向の変位に追従可能に
連結されている。
Description
造物の免震に好適に使用されるハイブリッド型免震装置
の技術分野に属する。
し、地震時に構造物を水平変位させて一次固有周期を確
保する荷重支承と、構造物の水平変位を復元する復元バ
ネと、構造物の水平変位を拘束するダンパーとで構成さ
れたものが一般的である。荷重支承には復元バネとして
も機能する積層ゴムが用いられることが多い。
より求められる。 [数1]T=2π√(Lσ/G) T:一次固有周期、L:積層ゴムの層厚(cm)、σ:積層
ゴムの面圧(N/cm2) 、G:積層ゴムのせん断弾性係数(通常は39.2〜5
8.8N/cm2)
層厚L又は面圧σが大きければ、一次固有周期Tが増大
する(長周期化する)ことになる。しかし、構造物が軽
量になるにつれ、積層ゴムの面圧σが低減するので、構
造物の一次固有周期Tを長く確保することは難しくな
る。
周期を確保するためには、積層ゴムの層厚Lを増大して
対処するほかないが、積層ゴムの層厚Lが大きくなると
積層ゴムの座屈が問題となる。よって、現実的には軽量
な構造物の荷重支承に積層ゴムを用いることは条件的に
難しい。
装置は、例えば以下のような構成とされる。
図6に開示されている免震装置は、荷重支承である変位
比例型のベアリング支承と、X方向、Y方向にそれぞれ
水平に配置された複数個の速度比例型のオイルダンパー
とを同一階に設置した構成とされている。なお、各オイ
ルダンパーには、復元バネとしてコイルバネが組み込ま
れている。
法に工夫を施した技術としては、例えば以下のものが公
知に属する。
載されたストローク適応型非線形型マスダンパーシステ
ムは、建物上面において可動マスを積層ゴムで支持させ
ると共に、可動マスの底面と建物上面との間に静止時に
直立状態となるように、軸方向に抵抗力を発揮する速度
比例型のオイルダンパーを、水平移動方向に首振り自在
に接続した構成とされている。
は、オイルダンパーが水平に配置されているため、平面
領域が必要となる。構造物が新築の場合はオイルダンパ
ーの配置に自由度はあるが、レトロフィット等の既存構
造物を免震構造に改修する場合は、ダンパーの水平配置
が、設備機器や重要配線ケーブル等の存在により困難な
場合がある。
め、2πrad全方向の変位に追従することができず、X
方向、Y方向にそれぞれ複数のダンパーを配置する必要
があり、コストが嵩むと共に、施工が煩雑である。
しているので、小地震時でも比較的大きな減衰力が発生
し、いわゆるトリガー効果による応答加速度の上昇が大
きい。そのため、低入力に対する免震効果が悪く、住居
者に不安感を与えてしまう問題点がある。
構造が複雑で高価である。
πrad全方向の変位に追従することができる構成となっ
ているが、そもそもマスダンパーシステムの技術分野に
属するものであり、本発明とは技術分野が異なる。
レトロフィット等の既存構造物を免震構造に改修する場
合にも好適に使用することができ、コストの削減と施工
の簡易化を達成でき、大地震から小地震まで免震効果に
優れたハイブリッド型免震装置を提供することである。
決するための手段として、請求項1に記載した発明に係
るハイブリッド型免震装置は、低層で軽量な上部構造物
の鉛直荷重を専ら支持するベアリング支承等と、前記上
部構造物の水平変位を専ら復元する復元力を発生する積
層ゴムと、前記上部構造物の水平変位を拘束する減衰力
を発生するダンパーとの組合せで構成されており、前記
ダンパーは、免震層の平面略中央部に直立状態で設置さ
れ、その上端部及び下端部は、ユニバーサルジョイント
等のヒンジにより上部構造物及び下部構造物と2πrad
全方向の変位に追従可能に連結されていることを特徴と
する。
たハイブリッド型免震装置において、上部構造物は、中
央の高層部分と、その周辺の低層部分とから成り、高層
部分の直下部位に積層ゴムが設置され、低層部分の周辺
部位がベアリング支承等で支持されており、下部構造物
の中央部にダンパーのせい及び移動を許容する形状、深
さの凹部が設けられ、同凹部内にダンパーが直立状態に
設置されていることを特徴とする。
記載したハイブリッド型免震装置において、ベアリング
支承等は、ローラー支承、又は摩擦支承、又はリニアレ
ール、又はリニアスライダーであることを特徴とする。
記載したハイブリッド型免震装置において、積層ゴム
は、復元力だけの小さな剛性のバネ要素に置換されるこ
とを特徴とする。
記載したハイブリッド型免震装置において、ダンパー
は、減衰力が速度2乗に依存する特性に構成された縦型
オイルダンパー、又は壁型粘弾性ダンパーであることを
特徴とする。
求項1及び2、並びに請求項5に記載した発明に係るハ
イブリッド型免震装置の実施形態を示している。本実施
形態は、ハイブリッド型免震装置が、中央の高層部分1
aと、その周辺の低層部分1bとから成る比較的低層で
軽量な上部構造物1と、下部構造物である基礎部2との
間に設けられた免震層3に設置されている。
構造物1の低層部分1bの外周直下部位に設置され、構
造物1の鉛直荷重を専ら支持するベアリング支承4と、
高層部分1aの直下部位に設置され、構造物1の水平変
位を専ら復元する復元力を発生する積層ゴム5と、構造
物1の水平変位を拘束する減衰力を発生する縦型オイル
ダンパー6との組合せで構成されている。
極めて少なく、構造物1の一次固有周期に与える影響が
少ないベアリング支承4で専ら支持させ、積層ゴム5に
は鉛直荷重を殆ど支持させず、専ら復元バネとして機能
させる。つまり、鉛直荷重の支持機能と水平変位の復元
機能との役割を明確に分離した構成とされている。その
ため、構造物1が軽量であっても、地震等により変位す
る構造物1を大きく水平変位させることができ、構造物
1の一次固有周期を長期化させることができる。
平面略中央部に直立状態で設置され、その上端部及び下
端部はユニバーサルジョイント等のヒンジ7、7により
構造物1及び下部構造物(基礎部2)と2πrad全方向
の変位に追従可能に連結されている(図1及び図3を参
照)。
radのどの方向に水平変位してもダンパー6が傾斜して
追従できるように(図3(B)を参照)、X方向に追従
可能なヒンジ7a及びY方向に追従可能なヒンジ7bを
一連に組み合わせて構成されている(図3(A)を参
照)。そのため、免震層3の水平変位に対し、縦型オイ
ルダンパー6の減衰力を常時効果的に発生させることが
できる。しかも、免震層3の鉛直変位に対しても好適に
減衰力を発生させることができるので、ダンパーを複数
個設置する必要がなく、コストの削減と施工の簡易化に
寄与する。
6は次のように設置される。基礎部2の中央部には、縦
型オイルダンパー6のせい及び移動(傾斜)を許容する
形状、深さの凹部2aを設け、その凹部2aの底面、及
び上部構造物1の下面とに、前記構成のヒンジ7、7を
それぞれ取り付ける。その後、前記凹部2aへ縦型オイ
ルダンパー6を直立状態に挿入し、その上下端をヒンジ
7、7にそれぞれ連結する。
は、平面領域を必要とせず、レトロフィット等の既存構
造物を免震構造に改修する場合でも、設備機器や重要配
線ケーブル等の存在にほとんど邪魔されることがなく、
施工の簡易化に寄与する。
度2乗に依存する特性に構成されている(請求項5記載
の発明)。そのため、小地震時で大きな減衰力が発生す
ることがなく、トリガー効果による応答加速度の上昇が
少ないので、免震効果に優れ、住居者に安心感を与える
ことができる。
震装置が、中央部の高層部分1aと、その周辺の低層部
分1bとから成る上部構造物1に使用されているが、こ
れに限らない。即ち、低層部分のみで構成された構造物
(例えば、戸建て住宅など)でも同様に実施できる。
重をベアリング支承4で支持しているが、これに限らな
い。即ち、摩擦支承8(図4を参照)、リニアスライダ
ー9(図5を参照)、又はローラー支承、又はリニアレ
ールでも同様に実施できる(請求項3記載の発明)。
ルダンパー6を使用しているが、これに限らない。即
ち、ダンパーとして壁型粘弾性ダンパー10を使用して
も同様に実施できる(図6を参照、請求項5記載の発
明)。
その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通
常行う設計変更(例えば、積層ゴム4を復元力だけの小
さな剛性のバネ要素に置換すること(請求項4記載の発
明)や、ダンパーを水平に配置すること等)、応用のバ
リエーション(例えば、ダンパーとして、変形拘束型ダ
ンパーや、アクティブダンパー、セミアクティブダンパ
ー、さらにはビンガム流体によるダンパーを使用するこ
と等)の範囲を含むことを念のため言及する。
リッド型免震装置は、縦型ダンパーが免震層の平面略中
央部に直立状態で設けられ、その上端部及び下端部はユ
ニバーサルジョイント等のヒンジにより上部構造物及び
下部構造物と2πrad全方向の変位に追従可能に連結さ
れているので、免震層の水平変位に対し、ダンパーの減
衰力を常時効果的に発生させることができ、しかも、免
震層の鉛直変位に対しても好適に減衰力を発生させるこ
とができるので、ダンパーを複数個設置する必要がな
く、コストの削減と施工の簡易化に寄与する。
ず、レトロフィット等の既存構造物を免震構造に改修す
る場合でも、設備機器や重要配線ケーブル等の存在にほ
とんど邪魔されることがなく、やはり施工の簡易化に寄
与する。
特性に構成されているので、小地震時で大きな減衰力が
発生することがなく、トリガー効果による応答加速度の
上昇が少ないので、免震効果に優れ、住居者に安心感を
与えることができる。
態を示した立面図である。
態を示した平面図である。
(B)は、オイルダンパーの傾斜時を示している。
イブリッド型免震装置の実施形態を示した立面図であ
る。
持したハイブリッド型免震装置の実施形態を示した立面
図である。
ブリッド型免震装置の実施形態を示した立面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】低層で軽量な上部構造物の鉛直荷重を専ら
支持するベアリング支承等と、 前記上部構造物の水平変位を専ら復元する復元力を発生
する積層ゴムと、 前記上部構造物の水平変位を拘束する減衰力を発生する
ダンパーとの組合せで構成されており、 前記ダンパーは、免震層の平面略中央部に直立状態で設
置され、その上端部及び下端部は、ユニバーサルジョイ
ント等のヒンジにより上部構造物及び下部構造物と2π
rad全方向の変位に追従可能に連結されていることを特
徴とする、ハイブリッド型免震装置。 - 【請求項2】上部構造物は、中央の高層部分と、その周
辺の低層部分とから成り、高層部分の直下部位に積層ゴ
ムが設置され、低層部分の周辺部位がベアリング支承等
で支持されており、下部構造物の中央部にダンパーのせ
い及び移動を許容する形状、深さの凹部が設けられ、同
凹部内にダンパーが直立状態に設置されていることを特
徴とする、請求項1に記載したハイブリッド型免震装
置。 - 【請求項3】ベアリング支承等は、ローラー支承、又は
摩擦支承、又はリニアレール、又はリニアスライダーで
あることを特徴とする、請求項1又は2に記載したハイ
ブリッド型免震装置。 - 【請求項4】積層ゴムは、復元力だけの小さな剛性のバ
ネ要素に置換されることを特徴とする、請求項1又は2
に記載したハイブリッド型免震装置。 - 【請求項5】ダンパーは、減衰力が速度2乗に依存する
特性に構成された縦型オイルダンパー、又は壁型粘弾性
ダンパーであることを特徴とする、請求項1又は2に記
載したハイブリッド型免震装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009084871A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Taisei Corp | 粘性壁の接合構造 |
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CN102605712A (zh) * | 2011-01-24 | 2012-07-25 | 上海勘测设计研究院 | 板式橡胶支座抗拉机构 |
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JP2019052454A (ja) * | 2017-09-14 | 2019-04-04 | 株式会社大林組 | 免震構造 |
CN110924550A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-03-27 | 华北理工大学 | 具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座 |
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2002
- 2002-03-04 JP JP2002057325A patent/JP3747282B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN102605712B (zh) * | 2011-01-24 | 2016-08-03 | 上海勘测设计研究院 | 板式橡胶支座抗拉机构 |
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