JP2003314611A - Floating body base isolating construction and floating body base isolation structure - Google Patents

Floating body base isolating construction and floating body base isolation structure

Info

Publication number
JP2003314611A
JP2003314611A JP2002120963A JP2002120963A JP2003314611A JP 2003314611 A JP2003314611 A JP 2003314611A JP 2002120963 A JP2002120963 A JP 2002120963A JP 2002120963 A JP2002120963 A JP 2002120963A JP 2003314611 A JP2003314611 A JP 2003314611A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
floating body
air chamber
air
vibration isolation
isolation structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002120963A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanobu Hasebe
雅伸 長谷部
Takumi Oyama
巧 大山
Takeshi Nozu
剛 野津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Original Assignee
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimizu Construction Co Ltd, Shimizu Corp filed Critical Shimizu Construction Co Ltd
Priority to JP2002120963A priority Critical patent/JP2003314611A/en
Publication of JP2003314611A publication Critical patent/JP2003314611A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Foundations (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a floating body base isolating construction and a floating body base isolation structure equipped with an air chamber capable of enhancing the base isolation effect while the height of the air chamber in the floating body is suppressed. <P>SOLUTION: Base isolation is established by floating the floating body 3 in a liquid chamber 1 filled with a liquid 2, wherein the floating body 3 is furnished below with an opening bounded by an air chamber ceiling 4b and an inner wall 4a, and when the floating body 3 is put afloat in the liquid chamber 1, the air chamber 4 is formed surrounded by them and an air chamber liquid surface 2b. The ceiling 4b is furnished with air holes 4c, and over them capacity varying mechanisms 5 are provided with the capacities variable in compliance with the change of the internal pressure. In association with the change of the internal pressure generated when the air chamber liquid surface 2b rises and falls owing to an external vibration, the capacity varying mechanisms 5 are expanded and contracted to form a weak air spring. Thereby an up-and-down base isolation in good performance can be obtained with the air chamber 4 smaller than according to the conventional technique. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、浮体免振構造およ
び浮体免振構造物に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a floating body vibration isolation structure and a floating body vibration isolation structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、構造物を弾性支持することによっ
て、短周期振動に対して免振を行うことが知られてい
る。近年、構造物を液体中に浮かべるという比較的簡単
なしくみによって免振効果が得られる浮体免振構造が注
目を集めている。液体中に浮かべられた浮体構造物は、
一般に水平方向振動に対してはほぼ理想的な免振効果が
得られる。しかし、浮体構造物が浮力によって支持され
ているだけでは、上下方向振動に対してはまったく免振
効果が得られないものである。そこで、従来、図10
(a)に示したように、液体槽1に浮かべられた浮体3
の内部に空気室4を設け、空気室4内の空気を弱いばね
として浮体3に作用させる浮体免振構造が提案されてい
る。図10(b)に示したのはその変形例で、空気室内
にしきり8…を設置し、複数の空気室4…を設けること
により、浮体3の安定性を向上したものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, it is known that a structure is elastically supported to isolate a short-period vibration. 2. Description of the Related Art In recent years, a floating body vibration isolation structure, which can obtain a vibration isolation effect by a relatively simple mechanism of floating a structure in a liquid, has been attracting attention. The floating structure floating in the liquid
Generally, an almost ideal vibration isolation effect is obtained for horizontal vibration. However, if the floating structure is supported by buoyancy, no vibration isolation effect can be obtained for vertical vibration. Therefore, as shown in FIG.
As shown in (a), the floating body 3 floated in the liquid tank 1.
There is proposed a floating body vibration isolation structure in which an air chamber 4 is provided inside and the air in the air chamber 4 acts on the floating body 3 as a weak spring. FIG. 10B shows a modified example thereof, in which the stability of the floating body 3 is improved by providing the air gaps 8 ... And the plurality of air chambers 4 ... In the air chamber.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の浮体免振構造では、免振性能を向上しよう
とすると不安定な構造となってしまうという問題があっ
た。以下では、そのことを図11、12を参照して簡単
に説明する。
However, the conventional floating body vibration isolation structure as described above has a problem that the structure becomes unstable when the vibration isolation performance is improved. Hereinafter, this will be briefly described with reference to FIGS.

【0004】従来の浮体免振構造は、図11に示した断
面構成によりモデル化することができる。浮体3は上端
が閉じられて下端が開口した筒状部材であり、液体槽1
に満たされた密度ρの液体2に浮かべられている。静止
時のつりあい状態では、浮体3は液面2aから深さDだ
け沈降し、浮体3の内壁4aと空気室内液面2bによっ
て幅B、高さHの空気室4が形成される。このとき空気
室4内部の圧力は、液面2aから空気室内液面2bまで
の高さΔhによって、(ρ・g・Δh)だけ外部の大気
圧より高くなる。ただし、gは重力加速度とする。
The conventional floating body vibration isolation structure can be modeled by the sectional structure shown in FIG. The floating body 3 is a tubular member whose upper end is closed and whose lower end is open.
It is floated on the liquid 2 with the density ρ filled in the. In the equilibrium state at rest, the floating body 3 sinks from the liquid surface 2a by the depth D, and the inner wall 4a of the floating body 3 and the liquid surface 2b in the air chamber form an air chamber 4 having a width B and a height H. At this time, the pressure inside the air chamber 4 becomes higher than the outside atmospheric pressure by (ρ · g · Δh) due to the height Δh from the liquid surface 2a to the liquid surface 2b in the air chamber. However, g is gravitational acceleration.

【0005】浮体3に空気室4が無い従来の浮体免振構
造では地震などの外部振動に伴う液体槽1の上下動が直
接浮体3に伝達するため、上下方向についての免振性能
が得られない。これに対し、空気室4を浮体底部に設け
ることで、空気室4内部の空気が上下動に対しばねの役
割を果たすことになり上下免振性能を発揮させることが
可能となる。
In the conventional floating body vibration isolation structure in which the floating body 3 does not have the air chamber 4, the vertical movement of the liquid tank 1 due to external vibration such as an earthquake is directly transmitted to the floating body 3, so that vibration isolation performance in the vertical direction can be obtained. Absent. On the other hand, by providing the air chamber 4 at the bottom of the floating body, the air inside the air chamber 4 acts as a spring against vertical movement, and thus vertical vibration isolation performance can be exhibited.

【0006】このようなモデルの周波数応答特性は、1
自由度振動系の周波数応答特性となり、図12に示すよ
うなグラフが得られる。グラフの横軸は加振周波数f
(Hz)であり、縦軸は加振振幅に対する浮体3の上下
動振幅の比をとった応答倍率Mを示す。応答ピーク周波
数fpで応答倍率がピークとなり(応答曲線25a)、
それ以上の加振周波数で応答倍率が急峻に下がり、図中
のf0以上では応答倍率が1以下となる(応答曲線25
b)。そのため応答が加振入力より低下するという免振
効果を有するものである。したがって幅広い周波数帯域
で高性能な免振効果を得るには、空気ばねを弱くして、
pを低くすることが必要となる。このような弱いばね
を達成することに関して、従来は、空気室高さHを大き
くすることにより対応していた。
The frequency response characteristic of such a model is 1
The frequency response characteristic of the vibration system with degrees of freedom is obtained, and a graph as shown in FIG. 12 is obtained. The horizontal axis of the graph is the excitation frequency f
(Hz), and the vertical axis represents the response magnification M which is the ratio of the vertical motion amplitude of the floating body 3 to the vibration amplitude. The response magnification becomes a peak at the response peak frequency f p (response curve 25a),
The response ratio sharply decreases at higher excitation frequencies, and the response ratio becomes 1 or less at f 0 or higher in the figure (response curve 25).
b). Therefore, it has a vibration isolation effect that the response is lower than the vibration input. Therefore, to obtain a high-performance isolation effect over a wide frequency band, weaken the air spring,
It is necessary to lower f p . Achieving such a weak spring has hitherto been dealt with by increasing the height H of the air chamber.

【0007】しかしながら、空気室高さHを大きくする
ことは、浮体3の重心も高くすることに相当し、結果と
して浮体3の安定性を著しく損なう恐れがあり、また浮
体3の基底部に広大なデッドスペースが生じるといった
問題があった。
However, increasing the height H of the air chamber corresponds to increasing the center of gravity of the floating body 3, and as a result, the stability of the floating body 3 may be significantly impaired. There was a problem that a large dead space occurs.

【0008】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、浮体の空気室の高さを低く抑えながら
免振効果を向上することができる浮体免振構造およびそ
のような構造を備えた浮体免振構造物を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and a floating body vibration isolation structure capable of improving the vibration isolation effect while suppressing the height of the air chamber of the floating body to be low, and such a structure. It is an object of the present invention to provide a floating body vibration-isolating structure provided with.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1に記載の発明では、液体中に浮かべられ
た浮体構造物に、前記液体の液面の一部から圧力を受け
る空気室を備えた浮体免振構造であって、前記空気室の
容積がその内圧の変動に応じて可変とされた構成を用い
る。こうすることで、空気室の体積が一定の場合に比べ
て弱い空気ばねを構成することができる。
In order to solve the above-mentioned problems, in the invention described in claim 1, the floating structure floating in the liquid receives pressure from a part of the liquid surface of the liquid. A floating body vibration isolation structure including an air chamber is used, in which the volume of the air chamber is variable in accordance with the fluctuation of the internal pressure. By doing so, a weaker air spring can be configured as compared with the case where the volume of the air chamber is constant.

【0010】請求項2に記載の発明では、請求項1に記
載の浮体免振構造において、前記空気室の一部が弾性的
に伸縮することにより容積可変とされた構成を用いる。
そのため、空気室の一部が伸縮する際の弾性の強さを調
整することにより空気ばねの強さを調整できる。
According to a second aspect of the present invention, in the floating body vibration isolation structure according to the first aspect, a structure is used in which the volume of the air chamber is made variable by elastically expanding and contracting a part of the air chamber.
Therefore, the strength of the air spring can be adjusted by adjusting the strength of elasticity when a part of the air chamber expands and contracts.

【0011】請求項3に記載の発明では、請求項1また
は2に記載の浮体免振構造を備えたことを特徴とする浮
体免振構造物を用いる。そのため、請求項1または2に
記載の浮体免振構造が有する作用を備えた浮体免振構造
物とすることができる。
According to a third aspect of the invention, there is used a floating body vibration isolation structure comprising the floating body vibration isolation structure according to the first or second aspect. Therefore, it is possible to provide a floating body vibration isolation structure having the action of the floating body vibration isolation structure according to the first or second aspect.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態
を、添付図面を参照して説明する。なおすべての図面を
通して、同一または相当する部材は、同一の符号を付し
ている。図1は、本発明に係る浮体免振構造の実施の形
態の、鉛直方向断面の概略構成を示す説明図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Throughout all the drawings, the same or corresponding members are designated by the same reference numerals. FIG. 1 is an explanatory view showing a schematic configuration of a vertical cross section of an embodiment of a floating body vibration isolation structure according to the present invention.

【0013】本発明に係る浮体免振構造は、下端に内壁
4aで囲まれた開口を備え、その上部を空気室天井部4
bでふさいだ浮体3を、例えば真水、海水、地下水、泥
水、オイルなどの液体2が満たされた液体槽1に浮か
べ、空気室天井部4bと、内壁4a…と、開口を覆う空
気室内液面2bとで囲まれて空気を閉じ込めた空気室4
を形成し、空気室4の一部に容積可変機構5…を設けて
構成されたものである。
The floating body vibration isolation structure according to the present invention has an opening surrounded by an inner wall 4a at the lower end, and the upper portion thereof is provided with the air chamber ceiling portion 4
The floating body 3 blocked with b is floated on a liquid tank 1 filled with a liquid 2 such as fresh water, seawater, groundwater, muddy water, oil, and the like, and the air chamber ceiling 4b, the inner wall 4a ... Air chamber 4 enclosed by surface 2b and containing air
And a volume variable mechanism 5 is provided in a part of the air chamber 4.

【0014】浮体3は、液体2に浮かべたときに空気室
4を形成できるものであれば、どのような形状や材質で
あってもよく、例えば木材・合成樹脂・鋼・コンクリー
トやそれらの複合物などで製作してもよい。
The floating body 3 may have any shape and material as long as it can form the air chamber 4 when floated on the liquid 2. For example, wood, synthetic resin, steel, concrete or a combination thereof. It may be made of things.

【0015】容積可変機構5は、図1に示したように、
空気室天井部4bに設けられた空気穴4c上部を覆う、
例えばゴム膜などの弾性的に伸縮可能な材料からなるバ
ルーン状の伸縮体を設け、空気室4の内圧が上がると膨
張し、下がると収縮し、空気室4の容積を可変するよう
に構成された機構である。
The variable volume mechanism 5, as shown in FIG.
Covering the upper portion of the air hole 4c provided in the air chamber ceiling portion 4b,
For example, a balloon-shaped stretchable body made of an elastically stretchable material such as a rubber film is provided, and is expanded when the internal pressure of the air chamber 4 rises and contracts when the internal pressure falls, and the volume of the air chamber 4 is variable. It is a mechanism.

【0016】なお、上記の説明は、上下方向の免振効果
を向上するという本発明に特徴的な部分の構成を説明し
たものであり、水平方向にまったく係留されないという
わけではない。静止時に水平方向の位置を保持するため
に、液体槽1に浮体3を係留するための弱いばね機構な
どが設けられてもよいことは言うまでもない。
The above description is for explaining the structure of the characteristic part of the present invention for improving the vibration isolation effect in the vertical direction, and it does not mean that it is not moored in the horizontal direction at all. It goes without saying that a weak spring mechanism or the like for mooring the floating body 3 may be provided in the liquid tank 1 in order to maintain the horizontal position when stationary.

【0017】次に、本発明に係る浮体免振構造の作用を
説明する。説明を簡単にするために、本発明に係る容積
可変機構5と空気室4を、断面積Bを有する筒状体とし
てモデル化する。図2に示したのは、そのモデルを示す
概念図である。
Next, the operation of the floating body vibration isolation structure according to the present invention will be described. In order to simplify the description, the variable volume mechanism 5 and the air chamber 4 according to the present invention are modeled as a tubular body having a cross-sectional area B. FIG. 2 is a conceptual diagram showing the model.

【0018】容積可変機構5を、先端を先端蓋50dで
ふさがれた先端部50aと上下方向に伸縮する伸縮部5
0bで表し、空気室4のその他の部分を同じ断面積Bの
筒状体である後端部50c内で空気室内液面2bが変動
するものとして表す。
The variable volume mechanism 5 includes a distal end portion 50a whose distal end is covered with a distal end lid 50d and an elastic portion 5 which vertically expands and contracts.
0b, and the other portion of the air chamber 4 is represented as the liquid level 2b of the air chamber fluctuates in the rear end portion 50c which is a cylindrical body having the same cross-sectional area B.

【0019】ここで、空気室内液面2bと容積可変機構
5の容積変化の関係は、空気室内液面2bがΔx上昇し
たとき、空気室4がΔpだけ圧力が上昇し、その圧力上
昇に応じて、先端蓋50dが(ε・Δx)だけ上昇する
ものとする。ここで、εは、伸縮部50bの弾性や実際
の容積可変機構5の大きさなどを、空気室内液面2bに
よる体積変化(b・Δx)に対する比に換算した体積変
化率であり、0≦ε≦1となるものである。ε=0は、
容積可変機構5がまったく伸縮性を持たない場合で、従
来技術の場合に相当する。
The relationship between the liquid level in the air chamber 2b and the volume change of the variable volume mechanism 5 is as follows: When the liquid level in the air chamber 2b rises by Δx, the pressure in the air chamber 4 rises by Δp. Then, it is assumed that the tip lid 50d rises by (ε · Δx). Here, ε is a volume change rate obtained by converting the elasticity of the expansion / contraction part 50b and the actual size of the variable volume mechanism 5 into a ratio to a volume change (b · Δx) due to the liquid level 2b in the air chamber, and 0 ≦ That is, ε ≦ 1. ε = 0 is
This is a case where the variable volume mechanism 5 has no elasticity at all, which corresponds to the case of the related art.

【0020】さて、このような空気室4内の空気の状態
変化を断熱変化と仮定し、Δxが微小であるとすると、
圧力上昇量Δpは、 Δp=(γ・P0/V0)・(1−ε)・B・Δx (1) と表される。ここで、P0、V0はそれぞれ初期状態の空
気室4内の圧力および体積を表し、γは比熱比を表す
(空気では、γ=1.4)。式(1)より、εが1に近
いほど、Δpが小さくなるので、Δxに対する内圧上昇
による反力(弾性復元力)が小さくなる。したがって、
空気室4を空気ばねとしてみた場合、ばね定数が小さく
なったのと同じで、いわゆる弱い空気ばねが実現される
ことが分かる。
Now, assuming that such a change in the state of the air in the air chamber 4 is an adiabatic change, and Δx is small,
The amount of pressure increase Δp is expressed as Δp = (γ · P 0 / V 0 ) · (1-ε) · B · Δx (1). Here, P 0 and V 0 respectively represent the pressure and volume in the air chamber 4 in the initial state, and γ represents the specific heat ratio (γ = 1.4 for air). According to the equation (1), Δp becomes smaller as ε is closer to 1, so that the reaction force (elastic restoring force) due to the increase in internal pressure with respect to Δx becomes smaller. Therefore,
When the air chamber 4 is regarded as an air spring, it can be seen that a so-called weak air spring is realized, just as the spring constant is reduced.

【0021】次に、従来技術との差を考察するために、
従来技術により同じ空気ばねの強さを得るための条件を
求める。空気室4の容積が可変できない場合の初期状態
の体積をV0 *、圧力上昇量をΔp*とし、上記と同様に
断熱変化を仮定すると、 Δp*=(γ・P0/V0 *)・B・Δx (2) と表される。
Next, in order to consider the difference from the prior art,
The condition for obtaining the same strength of the air spring is obtained by the conventional technique. When the volume of the air chamber 4 is not variable and the volume in the initial state is V 0 * , the pressure increase amount is Δp *, and adiabatic change is assumed in the same manner as above, Δp * = (γ · P 0 / V 0 * )・ B · Δx (2)

【0022】空気ばねの強さが同じという条件は、Δp
=Δp*であることと等価だから、式(1)、(2)よ
り、 V0=(1−ε)・V0 * (3) が得られる。したがって、V0<V0 *であり、εを大き
くすればするほど、空気室4の初期体積を小さくするこ
とができることが分かる。例えば、ε=0.9となるよ
うに容積可変機構5を構成すれば、容積変化をしない空
気室4のわずか10%の容積で済むことになる。
The condition that the strengths of the air springs are the same is Δp
Since it is equivalent to = Δp * , V 0 = (1−ε) · V 0 * (3) is obtained from the equations (1) and (2). Therefore, it is understood that V 0 <V 0 * , and the larger ε is, the smaller the initial volume of the air chamber 4 can be. For example, if the variable volume mechanism 5 is configured so that ε = 0.9, the volume of the air chamber 4 that does not change is only 10%.

【0023】以上を具体的な数値例で検証する。一例と
して、空気室4の大きさを、図11の記法により、B=
3.8m、D=0.8mとし、H=1mのとき、Δh=
0.64mとした。また液体槽1の断面形状は、B0
5m、H0=1mとした。図3(a)は、ε=0(従来
技術に相当)として、空気室4の高さHを、H=1.
0、2.0、10.0(m)と変化させたときの周波数
応答特性を計算し、その結果をグラフに表したものであ
る。グラフの横軸は加振周波数で、単位は(Hz)、縦
軸は上下方向の加振振幅に対する浮体3の上下運動振幅
の比をとった応答倍率Mである。なお本計算では空気室
4内の空気および液体2の粘性による減衰を無視して計
算した。
The above will be verified with specific numerical examples. As an example, the size of the air chamber 4 can be set to B =
When 3.8 m and D = 0.8 m and H = 1 m, Δh =
It was set to 0.64 m. The cross-sectional shape of the liquid tank 1 is B 0 =
5 m and H 0 = 1 m. In FIG. 3A, assuming that ε = 0 (corresponding to the related art), the height H of the air chamber 4 is H = 1.
The frequency response characteristics when changed to 0, 2.0, 10.0 (m) are calculated, and the results are shown in a graph. The horizontal axis of the graph is the vibration frequency, the unit is (Hz), and the vertical axis is the response magnification M which is the ratio of the vertical motion amplitude of the floating body 3 to the vertical vibration amplitude. In this calculation, the attenuation due to the viscosity of the air in the air chamber 4 and the liquid 2 was ignored.

【0024】応答曲線10a・10b、11a・11
b、12a、12bは、それぞれH=1.0、2.0、
10.0(m)のときの応答特性である。それぞれは、
図12と同様に1自由度振動系の応答を示す。すなわ
ち、加振周波数fが大きくなると徐々に応答倍率Mが増
大し、1つの応答ピーク周波数で応答倍率Mが無限大と
なり、さらに加振周波数fが大きくなると応答倍率Mが
急峻に減少し、ある加振周波数以上ではM<1となる。
上記それぞれの応答曲線では、応答ピーク周波数の値
が、それぞれf1、f2、f3となっている。具体的に
は、f1=2.55Hz、f2=1.80Hz、f3
0.88Hzであった。
Response curves 10a and 10b, 11a and 11
b, 12a, 12b are H = 1.0, 2.0,
It is a response characteristic at 10.0 (m). Each is
Similar to FIG. 12, the response of the vibration system with one degree of freedom is shown. That is, as the vibration frequency f increases, the response magnification M gradually increases, the response magnification M becomes infinite at one response peak frequency, and when the vibration frequency f further increases, the response magnification M sharply decreases. At the vibration frequency and above, M <1.
In each of the above response curves, the values of the response peak frequencies are f 1 , f 2 and f 3 , respectively. Specifically, f 1 = 2.55 Hz, f 2 = 1.80 Hz, f 3 =
It was 0.88 Hz.

【0025】図3(b)は、H=1.0mとして、体積
膨張率εを、ε=0、0.5、0.9と変化させたとき
の周波数応答特性を計算した結果をグラフに表したもの
である。グラフの縦軸、横軸、単位は図3(a)と同じ
である。
FIG. 3 (b) is a graph showing the results of calculating the frequency response characteristics when the volume expansion coefficient ε is changed to ε = 0, 0.5, 0.9 with H = 1.0 m. It is a representation. The vertical axis, horizontal axis, and unit of the graph are the same as those in FIG.

【0026】応答曲線10a・10b、13a・13
b、14a・14bは、それぞれε=0、0.5、0.
9のときの周波数応答特性である。この場合も、図1
2、図3(a)と同様な1自由度振動系の応答を示す。
上記それぞれの応答曲線では、応答ピーク周波数の値
が、それぞれ、f1、f4、f5となっている。ここで、
5=0.88Hzであった。これは、従来技術におい
てH=10.0mとした場合のf3と等しい。したがっ
て、ε=0.9のときには、空気室4の高さHを、容積
可変でない空気室4の高さの10%にすれば、同じ空気
ばねの強さが得られることが検証できた。
Response curves 10a, 10b, 13a, 13
b, 14a and 14b are ε = 0, 0.5, 0.
It is a frequency response characteristic at the time of 9. Also in this case, FIG.
2 shows the response of a vibration system with one degree of freedom similar to FIG.
In each of the above response curves, the values of the response peak frequency are f 1 , f 4 , and f 5 , respectively. here,
It was f 5 = 0.88Hz. This is equal to f 3 when H = 10.0 m in the prior art. Therefore, when ε = 0.9, it was verified that the same air spring strength can be obtained by setting the height H of the air chamber 4 to 10% of the height of the air chamber 4 which is not variable.

【0027】このようにして、εを変化させたときの応
答ピーク周波数fpの変化を計算した結果を、図3
(c)に示す。グラフの横軸は体積変化率ε、左側の縦
軸は応答ピーク周波数fpで、単位は(Hz)である。
また、右側の縦軸は、ε=0のときの応答ピーク周波数
p0=2.55Hzで、各fpを無次元化した(fp/f
p0)スケールを示す。
The result of calculating the change in the response peak frequency f p when ε is changed in this way is shown in FIG.
It shows in (c). The horizontal axis of the graph is the volume change rate ε, the left vertical axis is the response peak frequency f p , and the unit is (Hz).
The vertical axis on the right side is the response peak frequency f p0 = 2.55 Hz when ε = 0, and each f p is made dimensionless (f p / f
p0 ) Indicates the scale.

【0028】応答ピーク曲線16は、fp0を最高値とし
て、εの増大とともにほぼ直線に近い緩やかなカーブを
描いて減少し、徐々に減少の度合いを増して、ε=1で
は、fp=0.14Hzとなっている。したがって、ε
がほぼ1の非常に弱い空気ばねでは、空気室の容積変化
がない場合の約1/19の応答ピーク周波数となること
が分かる。また、ε=0.76では、応答ピーク周波数
が1/2になる。このように図3(c)に示した計算を
行うことによって、所望の応答ピーク周波数を得るため
の空気ばねのεを求めることができる。
The response peak curve 16 has a maximum value of f p0 and gradually decreases with an increase of ε in a substantially linear curve. The degree of decrease gradually increases, and when ε = 1, f p = It is 0.14 Hz. Therefore, ε
It can be seen that for a very weak air spring having a ratio of about 1, the response peak frequency is about 1/19 when there is no change in the volume of the air chamber. When ε = 0.76, the response peak frequency becomes 1/2. By performing the calculation shown in FIG. 3C in this manner, the ε of the air spring for obtaining the desired response peak frequency can be obtained.

【0029】次に、容積可変機構5の変形例について、
図4(a)、(b)、(c)を参照して説明する。図4
(a)に示したのは、空気穴4cに接続する筒部5bを
設け、その上端部にゴム・ビニール・クロスなどからな
り、それらが伸縮または上下することにより空気室4の
容積を可変とする膜構造5aを備えた例である。
Next, regarding a modified example of the variable volume mechanism 5,
This will be described with reference to FIGS. 4 (a), 4 (b) and 4 (c). Figure 4
(A) shows that the tubular portion 5b connected to the air hole 4c is provided, and the upper end portion thereof is made of rubber, vinyl, cloth or the like, and the volume of the air chamber 4 can be varied by expanding or contracting or moving up and down. This is an example including a film structure 5a for

【0030】図4(b)に示したのは、空気穴4cに足
踏みポンプ・ふいごなどに用いられるような上下方向に
弾性的に伸縮する蛇腹構造5cを備える例である。蛇腹
構造5cは、例えばゴムなどで蛇腹形状を形成したもの
や、蛇腹の周方向の内部または外部にコイルばねなどの
弾性部材を設け、空気室天井部4bと蛇腹構造5cの上
部に固定し、蛇腹の上下方向の伸縮を弾性的に規制する
ようにしたものなどが採用できる。このような伸縮機構
は、例えば図4(c)に示すような空気ばね6を流用す
ることで実現させることも考えられる。
FIG. 4B shows an example in which the air hole 4c is provided with a bellows structure 5c which is elastically expanded and contracted in the vertical direction such as used in a foot pump or bellows. The bellows structure 5c has a bellows shape formed of rubber or the like, or an elastic member such as a coil spring is provided inside or outside the bellows in the circumferential direction, and is fixed to the air chamber ceiling 4b and the upper part of the bellows structure 5c. It is possible to adopt a device in which the vertical expansion and contraction of the bellows is elastically restricted. It is conceivable to realize such an expansion / contraction mechanism by diverting the air spring 6 as shown in FIG. 4 (c), for example.

【0031】また、上記を適宜組み合わせてもよいこと
は言うまでもない。例えば、同一の浮体3に対し、膜構
造5aと蛇腹構造5cを併用することも考えられる。
Needless to say, the above may be combined appropriately. For example, it is possible to use the film structure 5a and the bellows structure 5c together for the same floating body 3.

【0032】次に、本発明に係る浮体免振構造を一部に
設けた浮体免振構造物の実施の形態について説明する。
図5〜9は、それぞれ本発明に係る浮体免振構造物を説
明するための鉛直方向断面の概略説明図である。なお、
上記の説明と重複する部分は同一の符号を付しているの
で説明を省略する。またいずれも容積可変機構5とし
て、蛇腹構造を図示しているが、これは図示の都合であ
って上記に説明したように容積可変機構5は種々の構成
が採用できる。
Next, a description will be given of an embodiment of a floating body vibration isolation structure in which the floating body vibration isolation structure according to the present invention is partially provided.
5 to 9 are schematic explanatory views of vertical cross sections for explaining the floating body vibration isolation structure according to the present invention. In addition,
The same parts as those described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In addition, although the bellows structure is shown as the variable volume mechanism 5, this is for convenience of illustration, and the variable volume mechanism 5 can adopt various configurations as described above.

【0033】図5に示したのは、本発明に係る浮体免振
構造を備える独立した浮体免振部30を水平方向に複数
接続させて、浮体3を構成した例である。それぞれの浮
体免振部30は、内壁4a…、しきり8…などの壁体に
よって区切られて下方に開口を有し、開口が空気室内液
面2bでふさがれている。それぞれの上下方向の中間位
置に、液面2aに対向する空気室天井部4bが設けら
れ、その一部に孔を設けて容積可変機構5が取り付けら
れている。容積可変機構5は、最大容積時に浮体3上部
の受け面3aの高さより飛び出ないだけの空間が確保さ
れた、空気室天井部4bの上方の膨張機構室9内に納め
られた構成とされている。受け面3aは、免振対象構造
物を搭載可能な面とされており、例えば板部材などで覆
われている。ただし膨張機構室9…の上面は空気抜きの
ための通気孔などを設けておいてもよい。
FIG. 5 shows an example in which the floating body 3 is constructed by horizontally connecting a plurality of independent floating body vibration isolation portions 30 having the floating body vibration isolation structure according to the present invention. Each of the floating body vibration isolation parts 30 is divided by a wall body such as an inner wall 4a, a partition 8 and the like, and has an opening below, and the opening is closed by the liquid level 2b in the air chamber. An air chamber ceiling portion 4b facing the liquid surface 2a is provided at an intermediate position in each vertical direction, and a volume varying mechanism 5 is attached with a hole provided in a part thereof. The variable volume mechanism 5 is configured to be housed in the expansion mechanism chamber 9 above the air chamber ceiling portion 4b, in which a space is secured so as not to protrude above the height of the receiving surface 3a above the floating body 3 at the maximum volume. There is. The receiving surface 3a is a surface on which the structure to be isolated can be mounted, and is covered with, for example, a plate member. However, the upper surface of the expansion mechanism chambers 9 ... May be provided with ventilation holes for venting air.

【0034】このように構成すれば、浮体3は、複数の
浮体免振部30…により支持され、それぞれに容積可変
機構5を備えるから、例えば自重や積載物の荷重により
偏心荷重が発生しても、個々の空気室4の圧力を容積可
変機構5によって調整することにより、浮体3の水平を
保持することが可能となるという利点がある。
According to this structure, the floating body 3 is supported by the plurality of floating body vibration isolating portions 30 ... And each has the variable volume mechanism 5. Therefore, for example, an eccentric load is generated due to its own weight or the load of the load. However, there is an advantage that the floating body 3 can be held horizontal by adjusting the pressure of each air chamber 4 by the variable volume mechanism 5.

【0035】また本発明に係る浮体免振構造物は、図6
に示したように、上記に説明した浮体免振部30を複数
備え、例えば独立した液体槽1a、1bに浮体免振部3
0が配置されて結合された浮体3からなるものであって
もよい。このように構成すれば、浮体3を浮かべる液体
槽の合計面積を少なくすることができるという利点があ
る。
The floating body isolation structure according to the present invention is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the floating body vibration isolation portion 30 described above is provided, and for example, the floating body vibration isolation portion 3 is provided in the independent liquid tanks 1a and 1b.
It may consist of a floating body 3 in which 0s are arranged and coupled. With this configuration, there is an advantage that the total area of the liquid tank in which the floating body 3 is floated can be reduced.

【0036】以下にさらに具体的な浮体免振構造物の例
を示す。まず、図7に示したのは、図5を参照して説明
した浮体3の受け面3a上に建築物18の全体を配置
し、浮体3と液体槽1の間に水平方向免振機構17…を
設けて構成した浮体免振構造物の例である。
A more specific example of the floating body vibration isolation structure will be shown below. First, FIG. 7 shows that the entire building 18 is arranged on the receiving surface 3 a of the floating body 3 described with reference to FIG. 5, and the horizontal direction vibration isolation mechanism 17 is provided between the floating body 3 and the liquid tank 1. It is an example of a floating body vibration isolation structure configured by providing.

【0037】また図8に示したのは、液体槽1が建築物
18の内部に構築され、建築物18内部の床面の一部ま
たは全部を浮体免振部30…を備えた浮体3で設け、浮
体3と建築物18または液体槽1との間に水平方向係留
機構17を配置して構成した例である。受け面3aは、
例えば人21が作業したり、機器22a、設備22bな
どを配置したりして免振床として利用する。
FIG. 8 shows a floating body 3 in which the liquid tank 1 is constructed inside a building 18 and a part or all of the floor surface inside the building 18 is provided with a floating body vibration isolator 30 ... In this example, the horizontal mooring mechanism 17 is provided between the floating body 3 and the building 18 or the liquid tank 1. The receiving surface 3a is
For example, a person 21 works or arranges equipment 22a, equipment 22b, etc. to use as a vibration-isolated floor.

【0038】また図9に示したのは、可搬に設けられた
液体槽24内に液体2を満たし、浮体免振部30…を備
えた浮体3を浮かべ、液体槽24と浮体3の間に水平方
向係留機構17を配置し、受け面3a上に例えば精密機
器23などの免振を必要とする構造物・機器などを配置
したものである。
Further, FIG. 9 shows that the liquid tank 24 provided in a portable manner is filled with the liquid 2 and the floating body 3 provided with the floating body vibration isolator 30 is floated between the liquid tank 24 and the floating body 3. The horizontal mooring mechanism 17 is disposed on the receiving surface 3a, and the structure / equipment such as the precision instrument 23 requiring vibration isolation is disposed on the receiving surface 3a.

【0039】なお、上記のいずれにおいても、図5に示
した浮体3を図6に示した浮体3のタイプに代えてもよ
いことは言うまでもない。
In any of the above, it goes without saying that the floating body 3 shown in FIG. 5 may be replaced with the type of the floating body 3 shown in FIG.

【0040】このように、本発明によれば、構造物の大
小や用途にかかわらず種々の浮体免振構造物を構築する
ことができ、しかも、空気室4室の高さを従来に比べて
画期的に低くすることが可能となるので、配置スペース
が小さくて済み、きわめて応用範囲の広い浮体免振構造
物とすることができる。
As described above, according to the present invention, various floating body vibration isolation structures can be constructed regardless of the size and use of the structure, and the height of the four air chambers is higher than that of the conventional structure. Since it can be made epoch-making, it is possible to provide a floating body vibration isolating structure that requires a small arrangement space and has a very wide range of applications.

【0041】なお、上記の説明では、容積可変機構5が
空気室4の上部にある空気室天井部4bに設けられる例
で説明したが、空気の圧力は空気室4内では均等だか
ら、例えば内壁4aやしきり8などの側部に設けてもよ
い。
In the above description, the variable volume mechanism 5 is provided in the air chamber ceiling 4b above the air chamber 4, but the pressure of the air is equal in the air chamber 4, so for example the inner wall It may be provided on a side portion such as 4a or the end cut 8.

【0042】また容積可変機構5は空気室4の一部に設
けるが、上記の説明のように、空気穴4cを覆って設け
なくともよい。空気室4に接続さえしていれば、例え
ば、空気穴4cから適宜の管路やチューブなどで空気流
路を間に設けて空気室天井部4bから離れた位置に容積
可変機構5を設けてもよい。
Although the variable volume mechanism 5 is provided in a part of the air chamber 4, it may not be provided so as to cover the air hole 4c as described above. As long as it is connected to the air chamber 4, for example, an air flow path is provided between the air hole 4c by an appropriate pipe line or tube, and the volume variable mechanism 5 is provided at a position apart from the air chamber ceiling portion 4b. Good.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上に述べたように、請求項1に記載の
発明では、空気室の体積が一定の浮体免振構造に比べて
弱い空気ばねを構成することができるから、応答ピーク
周波数を低下させることができ、より幅広い周波数範囲
にわたって良好な免振特性を発揮することができるとい
う効果を奏する。また、同じ免振特性であっても、従来
よりも高さを低く抑えたコンパクトな構成とすることが
できるという効果を奏する。
As described above, according to the first aspect of the invention, an air spring that is weaker than that of the floating body vibration isolation structure in which the volume of the air chamber is constant can be formed. There is an effect that it can be lowered and excellent vibration isolation characteristics can be exhibited over a wider frequency range. Further, even with the same vibration isolation characteristic, there is an effect that it is possible to make a compact structure in which the height is suppressed lower than in the conventional case.

【0044】請求項2に記載の発明では、空気室の一部
が伸縮する際の弾性の大きさを調整することにより空気
ばねの強さを調整できるから、免振特性が変更しやすく
なるという効果を奏する。
According to the second aspect of the invention, since the strength of the air spring can be adjusted by adjusting the amount of elasticity when a part of the air chamber expands and contracts, it is easy to change the vibration isolation characteristic. Produce an effect.

【0045】請求項3に記載の発明では、請求項1また
は2に記載の浮体免振構造が有する作用を備えた浮体免
振構造物とすることができるから、請求項1または2に
記載の発明と同じ効果を奏する。
In the invention described in claim 3, since the floating body vibration isolation structure having the function of the floating body vibration isolation structure according to claim 1 or 2 can be obtained, the invention described in claim 1 or 2 Has the same effect as the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係る浮体免振構造の実施の形態の、
鉛直方向断面の概略構成を示す説明図である。
FIG. 1 shows an embodiment of a floating body vibration isolation structure according to the present invention,
It is explanatory drawing which shows schematic structure of a vertical cross section.

【図2】 本発明に係る容積可変機構と空気室のモデル
を示す概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a volume variable mechanism and an air chamber model according to the present invention.

【図3】 従来技術および本発明に係る浮体免振構造の
周波数応答特性の計算結果を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing calculation results of frequency response characteristics of the floating body vibration isolation structure according to the related art and the present invention.

【図4】 本発明に係る容積可変機構の変形例の概略構
成を示す鉛直方向断面の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view of a vertical cross section showing a schematic configuration of a modified example of the volume variable mechanism according to the present invention.

【図5】 本発明に係る浮体免振構造物の第1の例を示
す鉛直方向断面の説明図ある。
FIG. 5 is an explanatory view of a vertical cross section showing a first example of the floating body vibration isolation structure according to the present invention.

【図6】 本発明に係る浮体免振構造物の第2の例を示
す鉛直方向断面の説明図ある。
FIG. 6 is an explanatory view of a vertical cross section showing a second example of the floating body vibration isolation structure according to the present invention.

【図7】 本発明に係る浮体免振構造物の第3の例を示
す鉛直方向断面の説明図ある。
FIG. 7 is an explanatory view of a vertical cross section showing a third example of the floating body vibration isolation structure according to the present invention.

【図8】 本発明に係る浮体免振構造物の第4の例を示
す鉛直方向断面の説明図ある。
FIG. 8 is an explanatory view of a vertical cross section showing a fourth example of the floating body vibration isolation structure according to the present invention.

【図9】 本発明に係る浮体免振構造物の第5の例を示
す鉛直方向断面の説明図ある。
FIG. 9 is an explanatory view of a vertical cross section showing a fifth example of the floating body vibration isolation structure according to the present invention.

【図10】 従来の浮体免振構造物の一例および変形例
を示す鉛直方向断面の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory view of a vertical cross section showing an example of a conventional floating body isolation structure and a modified example thereof.

【図11】 従来の浮体免振構造物のモデル図である。FIG. 11 is a model diagram of a conventional floating body vibration isolation structure.

【図12】 従来の浮体免振構造物の周波数応答特性を
示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing frequency response characteristics of a conventional floating body vibration isolation structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1a、1b、24 液体槽 2 液体 2a 液面 2b 空気室内液面 3 浮体 4 空気室 4a 内壁 4b 空気室天井部 5 容積可変機構 5a 膜構造 5b 筒部 5c 蛇腹構造 5d 可動筒部材 6 空気ばね 17 水平方向係留機構 18 建築物 20 浮体免振台 21 人 22a 機器 22b 設備 23 精密機器 30 浮体免振部 1, 1a, 1b, 24 Liquid tank 2 liquid 2a Liquid level 2b Liquid level in air chamber 3 floating body 4 air chambers 4a inner wall 4b Air chamber ceiling 5 Volume variable mechanism 5a Membrane structure 5b tube 5c bellows structure 5d movable cylinder member 6 air spring 17 Horizontal mooring mechanism 18 buildings 20 Floating body isolation stand 21 people 22a equipment 22b equipment 23 Precision equipment 30 Floating body isolation section

フロントページの続き (72)発明者 野津 剛 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 Fターム(参考) 2D046 DA07 3J048 AA02 BE02 DA01 EA38 Continued front page    (72) Inventor Tsuyoshi Nozu             Shimizu Construction 1-3-2 Shibaura, Minato-ku, Tokyo             Within the corporation F-term (reference) 2D046 DA07                 3J048 AA02 BE02 DA01 EA38

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体中に浮かべられた浮体構造物に、前
記液体の液面の一部から圧力を受ける空気室を備えた浮
体免振構造であって、 前記空気室の容積がその内圧の変動に応じて可変とされ
たことを特徴とする浮体免振構造。
1. A floating body isolation structure comprising a floating structure floating in a liquid and an air chamber for receiving pressure from a part of the liquid surface of the liquid, wherein the volume of the air chamber is equal to the internal pressure of the floating structure. Floating body isolation structure characterized by being variable according to fluctuations.
【請求項2】 請求項1に記載の浮体免振構造におい
て、 前記空気室の一部が弾性的に伸縮することにより容積可
変とされたことを特徴とする浮体免振構造。
2. The floating body vibration isolation structure according to claim 1, wherein the volume is variable by elastically expanding and contracting a part of the air chamber.
【請求項3】 請求項1または2に記載の浮体免振構造
を備えたことを特徴とする浮体免振構造物。
3. A floating body vibration isolating structure comprising the floating body vibration isolating structure according to claim 1.
JP2002120963A 2002-04-23 2002-04-23 Floating body base isolating construction and floating body base isolation structure Pending JP2003314611A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002120963A JP2003314611A (en) 2002-04-23 2002-04-23 Floating body base isolating construction and floating body base isolation structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002120963A JP2003314611A (en) 2002-04-23 2002-04-23 Floating body base isolating construction and floating body base isolation structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003314611A true JP2003314611A (en) 2003-11-06

Family

ID=29537042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002120963A Pending JP2003314611A (en) 2002-04-23 2002-04-23 Floating body base isolating construction and floating body base isolation structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003314611A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105277335A (en) * 2015-10-26 2016-01-27 中国科学院力学研究所 Liquid-gas interaction vibration experiment device
WO2019204628A1 (en) * 2018-04-19 2019-10-24 Arx Pax Labs, Inc. Self adjusting floating environment (safe) system for earthquake and flood protection

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105277335A (en) * 2015-10-26 2016-01-27 中国科学院力学研究所 Liquid-gas interaction vibration experiment device
WO2019204628A1 (en) * 2018-04-19 2019-10-24 Arx Pax Labs, Inc. Self adjusting floating environment (safe) system for earthquake and flood protection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4856626A (en) Bellows type shock absorber
US4292702A (en) Surge dampened water bed mattress
CN110446819B (en) Tuned liquid damper with membrane liquid-air interface
US11279452B2 (en) Motion absorbing system and method for a structure
JPH06323360A (en) Vibration damping supporter
JP2003314611A (en) Floating body base isolating construction and floating body base isolation structure
JP2002021927A (en) Base isolation device
JP4432208B2 (en) Damper and building using it
CN1926023B (en) Oscillation suppression and control system for floating platform
US4092017A (en) Pneumatic spring device
JP5192731B2 (en) 3D seismic isolation system
JP2007321932A (en) Gas spring type vibration isolator
JP5181281B2 (en) Additional damping mechanism for floating base-isolated structures
JP4964078B2 (en) Floor support legs
US10988060B2 (en) Pneumatic seat support
JP2002130370A (en) Seismic isolator
JP2002121929A (en) Three-dimensional floating body base isolation method provided with air cushion and floating body base isolation structure
JP5382367B2 (en) Floating-type seismic isolation structure with pressurized liquid
KR20230008104A (en) Floating body type seismic isolation system
JP4640665B2 (en) Floating body vertical vibration isolation method
JP2002310230A (en) Float type vertical vibration isolation method using air room
JPH0694072A (en) U-shaped type damping tank
JP2003328589A (en) Buoyant support unit and base isolation device against vertical earthquake motion
JP2002021918A (en) Vibration isolation device
JPH0344239B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050228

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070529

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071204

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080131

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080318

A02 Decision of refusal

Effective date: 20080715

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02