JP2004011692A - Damping device - Google Patents
Damping device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004011692A JP2004011692A JP2002163159A JP2002163159A JP2004011692A JP 2004011692 A JP2004011692 A JP 2004011692A JP 2002163159 A JP2002163159 A JP 2002163159A JP 2002163159 A JP2002163159 A JP 2002163159A JP 2004011692 A JP2004011692 A JP 2004011692A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- elastic body
- damping device
- hard sphere
- vibration damping
- cylindrical elastic
- 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
Links
Images
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の上部構造と下部構造との間に装着され、地震時に上部構造の揺れを緩和する制振装置に関するものであって、特に、住宅の基礎部の通気用の基礎パッキン材およびアンカー部材を兼ね、嵩張らず、安価で、高性能の振動吸収機能を備えたものに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
地震時に上部構造の揺れを緩和し、構造物に耐震性を持たせる工法として、上部構造が、構造物の下部構造に対して慣性により振れ動く免震工法が知られている。免震工法は、住宅の耐震性を向上させる工法として優れたものであり、例えば、構造物の上部構造と下部構造との間に設置した滑り支承部と弾性支承部からなる。免震工法では、下部構造に対する上部構造の振幅を出来る限り大きくし、地震時の上部構造の揺れ動きを長周期化させることにより、より効果的に地震時の揺れを緩和することができるようになっている。
【0003】
しかし、免震工法に用いる装置は、建物の長周期化を目的とし、上部構造の振幅を大きくするため、大型であり、単価が高い。低コスト化を図るためには、免震工法に用いる装置を多く使うことができないので、上部構造を多数の装置で支持することができない。このため、集中荷重による土台の撓みを防止するため、土台を補強する必要がある。また、免震工法では、上部構造の振幅を大きいため、配管も下部構造と上部構造との間で、フレキシブルな継手を用いる必要があり、この点でもコストが高くなる。このように免震工法は、優れた振動吸収性能を有しているのであるが、大型で、かつ、高価であるために一般の住宅には普及していない。
【0004】
一般の住宅においても耐震性能を備えたものが望まれており、低コストで優れた耐震性を備えた装置の提供が望まれているところである。
【0005】
他方、住宅の基礎部の通気用の基礎パッキン材100は、図8に示すように、弾性材料からなる略矩形の部材であり、基礎コンクリート101に植設したアンカーボルト102に嵌め込んで、基礎コンクリート101と住宅の土台103との間に所定の間隔を開けて複数配設したものが一般に知られている。基礎コンクリート101の内部は、基礎パッキン材100によって設けた隙間で換気が行え、基礎コンクリート101内の空気の流れが良くなる。また基礎パッキン材100には、基礎コンクリート101と住宅の土台103との縁を切ることにより、基礎コンクリート101が吸った水分を土台に伝えないという作用がある。
【0006】
上記の基礎パッキン材と、地震やダンプカーなどの大型の自動車による振動や鉄道車両の通行に伴う振動を吸収するの機能を備えたものとして、特開2000−73616号公報、特開2000−110403号公報、特開2001−182366号公報、特開平9−242381号公報に記載されたものがある。これらはともに、構造物の荷重を硬球体で受け基礎に伝えるものであり、地震の揺れに対しては、硬球体が転動して基礎の揺れの数分の1しか土台に伝えず(転がり免震)、地震が収まるにつれて、地震発生前の元の位置に復元するようになっている。
【0007】
特開2000−73616号公報には、土台用金具と基礎用金具の間に硬球体が転動可能な空間を有する筒状弾性体を固着し、この筒状弾性体に硬球体を収容した制振装置が記載されている。この制振装置は、筒状弾性体の内径を硬球体の直径よりも大きくして、筒状弾性体の内部に硬球体が転動可能な転動空間を形成したものである。このような転動空間を設けたのは、硬球体の転がりを許容し、建物の揺れを長周期化させ、免震作用を機能させるためである。
【0008】
特開2000−110403号公報には、さらに、硬球体が上部基板と下部基板のそれぞれに内設するように、筒状弾性体の高さを硬球体の直径と同寸法にした制振装置が記載されている。
【0009】
特開2001−182366号公報には、上下に対象な凹面を有する皿状の上下の鋼板部材間に、硬球体を設けた制振装置が記載されている。
【0010】
特開平9−242381号公報には、下側支持板の上面に形成した擂鉢状の凹部の中心に硬球体を配設したものが記載されている。
【0011】
このような装置は、構造物の基礎部に所定の間隔を空けて複数個設置することにより、装置間に通気用の隙間を形成することができ、床下空間の通気性を確保するための基礎パッキン材としての機能も兼ねている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
特開2000−73616号公報、特開2000−110403号公報に記載された制振装置のように、硬球体が転動可能な空間を設けると、硬球体は自在に可動し得るので、設置工事時において特別な構造を付加しない限りは、施工前の鉛直荷重が掛からない状態において、運搬時や組み立て後に、硬球体が、筒状弾性体の内部空間の中央位置からずれて、筒状弾性体の内周面に接した状態になり得る。制振装置を実用化するためには、建築基準法に基づいて、装置のせん断方向への変形量とせん断方向の反力の関係が明らかでなければならない。特開2000−73616号公報、特開2000−110403号公報に記載された制振装置は、筒状弾性体内での硬球体の位置が不定であるため、可動範囲が小さく又は不定であり、装置のせん断方向への変形量とせん断方向の反力の関係も明らかではない。このため実用化できないものであった。また、装置のせん断方向への変形量とせん断方向の反力の関係が不明であるために、制振性能を正確に予測することができないという問題もあった。
【0013】
これに対し、特開2001−182366号公報、特開平9−242381号公報に記載された制振装置は、少なくとも下側の支持板が擂鉢状の凹部になっており、硬球体が擂鉢状凹部の中心に位置するようになっている。このため、上記のような問題は生じない。しかし、この構造は、実際の地震などで揺れる時に、硬球体が擂鉢状の凹部上を転動するので、これに伴って、構造物の上部構造に上下動が生じ、構造物やその中の家具などに損傷を与える恐れがある。また、下部支持板に擂鉢状の凹部を加工することは、コストが高くつく。
【0014】
そこで、本発明は、硬球体の位置決めが確実に行え、かつ、構造物の上部構造に上下動が生じない制振装置を提供することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の制振装置は、筒状弾性体と、前記筒状弾性体に収容した硬球体と、前記筒状弾性体の上下端面にそれぞれ取り付けた上下の硬質板とを備え、構造物の上部構造と下部構造との間に挟んで装着する制振装置において、前記筒状弾性体の内周面と硬球体の外周面の間に充填した位置決め部材により、硬球体を筒状弾性体の内部空間の中央部に位置決めしたことを特徴としている。この制振装置は、位置決め部材によって、設置時に硬球体を筒状弾性体の中央に位置決めしているので、装置のせん断方向への変形量とせん断方向の反力の関係、および、制振性能を正確に予測することができ、実用化が容易である。また、上下の硬質板の転動面に凹凸がないので、構造物の上部構造に上下動が生じない。
【0016】
請求項2に記載の制振装置は、前記位置決め部材が筒状弾性体の高さ方向の中央部、および、硬球体の高さ方向の中央部に接したプレート状の部材であることを特徴としている。この制振装置は、位置決め部材の厚さ、および、プレート形状を変えることにより、硬球体を支持する弾性を調節することができる。位置決め部材の厚さは、例えば、硬球体の直径に対して1/5〜1/10の厚さにするのがよい。
【0017】
請求項3に記載の制振装置は、前記位置決め部材を筒状弾性体と硬球体を損傷させない材料で形成したことを特徴としている。これにより、地震発生時に、位置決め部材が硬球体の転動を妨げないので、十分な制振性能を発揮することができる。例えば、位置決め部材の硬度を筒状弾性体を損傷させない硬度とし、例えば、JISA硬度10〜80程度、好ましくは、JISA硬度20〜50にすると良い。
【0018】
請求項4に記載の制振装置は、前記位置決め部材が、可撓性材料、弾性材料、又は、合成樹脂の多孔質体で構成したことを特徴としている。
【0019】
請求項5に記載の制振装置は、筒状弾性体と、前記筒状弾性体に収容した硬球体と、前記筒状弾性体の上下端面にそれぞれ取り付けた上下の硬質板とを備え、構造物の上部構造と下部構造との間に挟んで装着する制振装置において、前記筒状弾性体の内周面から内径方向に一体的に延在した延在部により、硬球体を筒状弾性体の内部空間の中央部に位置決めしたことを特徴としている。これによれば、別途位置決め部材を設ける必要がないので、製造コストを低減させることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る制振装置を図面に基づいて説明する。
【0021】
制振装置1は、図1(a)(b)に示すように、ゴム製の筒状弾性体2と、筒状弾性体2の内周面に内接した状態で筒状弾性体2の内部に収容した硬球体3と、前記筒状弾性体2の上下端面にそれぞれ取り付けた上下の硬質板4、5と、位置決め部材6からなる。
【0022】
筒状弾性体2は、高減衰性の弾性材料からなる略円筒形状の部材である。筒状弾性体2の内径は、硬球体3の直径よりも大きい。筒状弾性体2の高さは硬球体3の直径と同じか、硬球体3の直径よりも少し高い。
【0023】
上記の筒状弾性体2に用いられる弾性材料のせん断弾性率は、高さに対して25%以下の片振幅において80N/cm2以上、望ましくは100N/cm2以上、さらには200N/cm2以上であることが好ましい。また、筒状弾性体2に用いられる弾性材料の損失係数tanδは、0.3以上にするのが好ましく、より好ましくは0.5以上、さらに好ましくは0.7以上にするのが良い。
【0024】
ここで、ゴム材料の動的特性を複素弾性率で表現した場合、実数部分を貯蔵弾性率G1、虚数部分を損失弾性率G2といい、貯蔵弾性率G1と損失弾性率G2の比を損失係数tanδという。
損失係数tanδ=貯蔵弾性率G1/損失弾性率G2
【0025】
損失係数tanδは、制振材料の制振特性の評価指標の一つである。すなわち、制振材料は、振動応答系に減衰があると、その応力・歪み線図(あるいは荷重・変位線図)は履歴曲線(ヒステリシスループ)を描くのであるが、損失係数tanδは、1サイクルで消費されるエネルギと貯蔵される最大エネルギの比に比例する量で、等価減衰定数の約2倍の値に対応する。損失係数tanδが大きいほど減衰性の高い材料となる。
【0026】
筒状弾性体2の材質について、筒状弾性体2はNR高減衰配合ゴムで、耐候性材料で被覆することが好ましい。耐候性材料には、ブチルゴム(IIR)、エチレンプロピレンゴム(EPDM)などがある。硬球体3を収容する筒状弾性体2の内周面は、地震時に硬球体3を滑らかに転動させるために潤滑材を塗布し、又は、硬球体3を収容した筒状弾性体2の内部に潤滑材を充填し、筒状弾性体2の内周面を耐油性材料で被覆するとよい。
【0027】
表1に、筒状弾性体2のゴム材料の好適な配合例を示す。また、筒状弾性体2は、耐候性を向上させるため、耐候性材料、例えばブチルゴムを主成分とするゴム組成物で(例えば、厚さ1mm程度)被覆するとよい。なお、表1中、phrは、配合剤の質量をゴム100部に対する部数で示すときに用いる記号をいう。
【0028】
【表1】
【0029】
次に、硬球体3は、所要の剛性を備えた球状体であり、例えば、鋼鉄製の鋼球を採用することができる。
【0030】
硬球体3の滑らかな転動を確保するため、硬球体3と硬質板4、5は載荷時にそれぞれが変形しないように同程度の硬度を有する材料(例えば、ロックウェル硬度で±5以内、望ましくは同一材料)で形成することが望ましい。なお、同程度の硬度であれば、一方を金属、他方をプラスチックにしてもよい。ただし、硬質板4、5側に大きな凹状変形が生じると、水平せん断変位−水平反力の履歴曲線に負勾配を生じ、不安定な応答性能を示すため、硬質板4、5の硬度は硬球体3の硬度よりも高いことが望ましい。また、両者の材質をS45Cに焼入れ・焼鈍しの熱処理を加えてロックウェル硬度を30以上にすることにより、載荷時においてほとんど変形が生じないものとなる。
【0031】
また、硬球体3が転動する上下の硬質板4、5の転動面は、凹凸のない平らな面で形成されている。
【0032】
次に、位置決め部材6は、中心部に硬球体3が嵌まる穴7がある円板形状の部材である。位置決め部材6の内径は、硬球体3の直径よりも少し小さく、位置決め部材6の外径は筒状弾性体2の内径と略同じである。位置決め部材6は設置時に硬球体3を位置決めするのに必要な剛性を備えていればよく、地震時においては硬球体3の転動を妨げないものが良い。位置決め部材6の材質は、装置に変形が加わった場合に、位置決め部材6が筒状弾性体2を損傷させないように、筒状弾性体2よりも低硬度の材料を用いることが好ましい。例えば、多孔質でない弾性材料を用いる場合は、JISA硬度10〜80程度にするとよく、より好ましくは、JISA硬度20〜50程度にするのがよい。
【0033】
また、位置決め部材6の材質は、装置に変形が加わった場合に、大きな反力値を示すことが無いよう、可撓性材料、弾性材料又は合成樹脂製の多孔質材(例えば、スポンジ)を採用するのがよい。
【0034】
制振装置1は、例えば、下側の硬質板5に、筒状弾性体2を加硫接着し、硬球体3を位置決め部材6に嵌め、この状態で、硬球体3と位置決め部材6を筒状弾性体2の内部に入れ、位置決め部材6の外周縁を筒状弾性体2の内周面に嵌め、上側の硬質板4を筒状弾性体2の上端に加硫接着したものである。そして、下側の硬質板5を構造物の下部構造の上面に取り付け、上側の硬質板4を構造物の上部構造の下面に取り付ける。制振装置1の取り付けは、例えば、ボルト締結によって行う。この制振装置1は、制振装置1の位置決め部材6の穴7に硬球体3が嵌まっているので、制振装置1を設置する時に、硬球体3が筒状弾性体2の中央位置からずれることはない。これにより、常時は硬球体3が確実に筒状弾性体2の中央で荷重を受けることができるようになっている。
【0035】
また、制振装置1は1kN以上の力で、構造物の上部構造と下部構造の間に挟んで設置する。これにより、硬球体3と上下の硬質板4、5の接触部分に十分に大きな摩擦力が作用し、硬球体3が上下の硬質板4、5の間で滑ることなく転動するようになる。なお、1kN以上の力で制振装置1を構造物の上部構造と下部構造の間に挟んで設置することにより、硬球体3と上下の硬質板4、5との間に滑りがなくなることは本発明者らが実験により見出した知見によるものである。このため、例えば、構造物の上部構造の重さに対し、一つの制振装置1が支持する荷重が1kN以上になるように、制振装置1の設置個数とその配置を定めるのがよい。
【0036】
この制振装置1は、筒状弾性体2の内周面に嵌めた位置決め部材6の穴7に硬球体3が嵌まっており、風や交通振動などの軽微なせん断方向の外力が作用した場合は、位置決め部材6が硬球体3の転動を規制する。すなわち、位置決め部材6は制振機能を発揮させるトリガーとしての機能も備えている。これに対して、地震のような大きな揺れに対しては、地震による上側の硬質板4と下側の硬質板5の相対的な変位を受けて、硬球体3は図2に示すように転動する。このとき、図示は省略するが、硬球体3の転動する力が大きいため、位置決め部材6は硬球体3の転動に応じて変形または破損する。
【0037】
なお、位置決め部材6は、設置時に硬球体3の位置を筒状弾性体2の中央に位置決めすることを主目的としているので、設置後に位置決め部材6に塑性変形や破損が生じてもよい。また、位置決め部材6は、大きな地震が発生したときには、硬球体3の転動を妨げないことが重要であるので、破損時に破片が硬球体3の転動面に落ちるような脆い材料は適切でない。従って、位置決め部材6には、可撓性材料や、高弾性ゴムやエストラマーのような高弾性材料や、スポンジのように大きな変形を許容する合成樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリアクリルニトリルなど)の多孔質材料を用いるのがよい。
【0038】
この制振装置1は、位置決め部材6によって、設置時に硬球体3を筒状弾性体2の中央に位置決めしている。そして、硬球体3は上下の硬質板4、5との間で滑ることなく転動するので、上下の硬質板4、5間の相対変位yは硬球体3の転動距離xの略2倍になる。これにより、この制振装置1は、装置のせん断方向への変形量とせん断方向の反力の関係、および、制振性能を正確に予測することができる。
【0039】
また、地震が発生した時は、地震の揺れと慣性力による上下の硬質板4、5の水平方向の相対的な変位を受けて、硬球体3は、上下の硬質板4、5との間で滑ることなく転動する。このとき、上下の硬質板の転動面に凹凸がないので、構造物の上部構造に上下動が生じない。
【0040】
地震が収まると、筒状弾性体2の弾性復元力を受けて、上下の硬質板4、5は相対的に元の位置に戻る。上下の硬質板4、5が元の位置に戻ると、硬球体3は上下の硬質板4、5との間で滑ることなく転動するので、再び筒状弾性体2の中央に戻る。
【0041】
また、従来の免震工法では、図3に示すように、建物の固有周波数を長周期化させることにより、振動伝達率(地震周波数/固有振動数)を大きくし、これにより、優れた振動吸収性能を備えていた。これに対して、この制振装置1は、tanδが0.3以上(好ましくは、0.5以上)の高い減衰性を示す弾性材料からなる筒状弾性体2を用いて、共振ポイントにおける応答増幅倍率を低くすることにより、振動吸収性能を確保している。
【0042】
また、この制振装置1は、免震工法のように建物の固有周波数の長周期化を意図しないので、小型で、かつ、安価である。このため、多くの制振装置1を使うことができ、上部構造をより多くの制振装置1で支持することができる。従って、通常の基礎パッキン材と同様に使えるので、上部構造の土台を補強する必要がない。また、上部構造と下部構造の相対的な変位も大きくはないので配管も上部構造と下部構造の間において大型のフレキシブルな継手を必要としない。この結果、従来の免震工法に比べて設置コスト総額が格段に安くなる。
【0043】
すなわち、この制振装置1と従来の免震工法を比べると、振動吸収性能は、従来の免震工法の方が優れているのであるが、この制振装置1は、それ自体が安価であること、土台の補強が不要であること、配管の継手も変更が不要であることなどにより、設置コストを低コストにでき、また必要な振動吸収性能が得られるというメリットがある。
【0044】
以上に説明したように、この制振装置1は、位置決め部材6によって、設置時に硬球体3を筒状弾性体2の中央に位置決めしたので、装置のせん断方向への変形量とせん断方向の反力の関係、および、制振性能を正確に予測することができる。
【0045】
また、この制振装置1は、筒状弾性体2の内径を硬球体3の直径よりも大きくして、硬球体3の転動範囲を広く確保することができ、建物の固有周波数を長周期化させることもできる。
【0046】
また、筒状弾性体2に高い減衰性を有する弾性材料を用いることにより、より好適な振動吸収性能が得られるようになる。
【0047】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
【0048】
位置決め部材6は、中心部に硬球体3が嵌まる穴7がある円板形状のものを挙げたが、これに限定されるものではない。例えば、図4(a)〜(d)に示す6a〜6dのように、硬球体3が嵌まる穴7を備え、かつ、筒状弾性体2の内周面に嵌まる外形形状を備えるものであれば、様々な形状を採用することができる。そして、スペーサの形状を隙間の多い形状にしたり、硬球体3と筒状弾性体2の内周面に接触する比率を変えたりすることにより、硬球体3を支持する弾性を調節することができる。
【0049】
また、位置決め部材6の厚さを変えることにより、硬球体3を支持する弾性を調節するようにしてもよい。位置決め部材6の厚さは、硬球体3の直径φdの1/40〜1、より好ましくは、1/5〜1/10の厚さにするのがよく、通常は、1〜20mmにするのがよい。
【0050】
また、位置決め部材6のトリガー作用を調節するには、位置決め部材6の応力歪み曲線を適当なものになるように設定すればよい。
【0051】
また、特に住宅用の制振装置1については、図5に示すように、制振装置1の高さHは、20〜60mmにすると良い。高さHが20mmよりも低いと、通気性能が不十分で基礎パッキン材としての機能が不十分になる。また、高さHが60mmよりも高いと、せん断ばね定数が低く成り過ぎて不安定になり、制振装置1が大型化してコスト高になる。また、筒状弾性体の外径d2は80〜130mm、筒状弾性体2の内径d1は硬球体3の直径dの1.1倍以上で3.5倍以下にするのが良い。これより大きいと制振装置1が大型化してコスト高になるからである。また、筒状弾性体2の厚さd3は、硬球体3の直径dの0.5倍より大きいのが良い。ゴムの厚さd3が小さいとせん断変形しにくくなるからである。
【0052】
次に、本発明の他の実施形態に係る制振装置を説明する。
【0053】
この制振装置1は、図6に示すように、位置決め部材6に代えて、筒状弾性体2の内周面から内径方向に一体的に延在した延在部8により、硬球体3を筒状弾性体2の内部空間の中央に位置決めしたものである。
【0054】
図7に示すように、筒状弾性体2を成形する金型において、筒状弾性体2の内部空間を形成する中芯型を、上下に分割した分割型9、10とし、この分割型9、10の分割部の外周部分11に延在部8に対応する成形材料充填空間を設けて、延在部8を筒状弾性体2と同時に成形するようにするとよい。
【0055】
この延在部8の硬球体3を位置決めする作用は、位置決め部材6と同じであるので、その説明は省略する。
【0056】
【発明の効果】
請求項1に記載の制振装置は、筒状弾性体の内周面と硬球体の外周面の間に充填した位置決め部材により、硬球体を筒状弾性体の内部空間の中央部に位置決めしたので、設置時に硬球体を確実に筒状弾性体の中央に位置決めすることができる。これにより、装置のせん断方向への変形量とせん断方向の反力の関係、および、制振性能を正確に予測することができ、実用化が容易である。また、上下の硬質板の転動面に凹凸がないので、構造物の上部構造に上下動が生じない。
【0057】
請求項2に記載の制振装置は、位置決め部材が筒状弾性体の高さ方向の中央部、および、硬球体の高さ方向の中央部に接したプレート状の部材であるので、位置決め部材の厚さを変えることにより、硬球体を支持する弾性を調節することができる。
【0058】
請求項3に記載の制振装置は、位置決め部材を筒状弾性体と硬球体を損傷させない材料で形成したので、地震発生時に、位置決め部材が硬球体の転動を妨げず、十分な制振性能を発揮することができる。
【0059】
請求項4に記載の制振装置は、前記位置決め部材が、可撓性材料、弾性材料、又は、合成樹脂の多孔質体で構成したので、地震発生時に、筒状弾性体と硬球体を損傷させず、位置決め部材が硬球体の転動を妨げないので、十分な制振性能を発揮することができる。
【0060】
請求項5に記載の制振装置は、筒状弾性体の内周面から内径方向に一体的に延在した延在部により、硬球体を筒状弾性体の内部空間の中央部に位置決めしたので、別途位置決め部材を設ける必要がなく、製造コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の一実施形態に係る制振装置を示す縦断面図であり、(b)はそのA−A端面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る制振装置において、硬質板に変位が生じた状態を示す縦断面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る制振装置の建物の固有周波数と応答増幅倍率の関係を示す図。
【図4】(a)〜(d)は、位置決め部材の変形例を示す図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る制振装置の寸法例を説明する縦断面図である。
【図6】本発明の他の実施形態に係る制振装置の縦断面図である。
【図7】本発明の他の実施形態に係る制振装置の筒状弾性体の製造方法を示す図。
【図8】従来の基礎パッキン材を示す図。
【符号の説明】
1 制振装置
2 筒状弾性体
3 硬球体
4 上側の硬質板
5 下側の硬質板
6 位置決め部材
7 穴
8 延在部
9、10 分割型[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration damping device mounted between an upper structure and a lower structure of a structure to alleviate shaking of the upper structure during an earthquake, and more particularly to a base packing material for ventilation of a base portion of a house. The present invention also relates to an apparatus which is not bulky, inexpensive, and has a high-performance vibration absorbing function, also serving as an anchor member.
[0002]
[Prior art]
A seismic isolation method in which the upper structure swings by inertia with respect to the lower structure of the structure is known as a method of reducing the shaking of the upper structure during an earthquake and imparting the structure with earthquake resistance. The seismic isolation method is an excellent method for improving the seismic resistance of a house, and includes, for example, a sliding bearing and an elastic bearing installed between an upper structure and a lower structure of a structure. In the seismic isolation method, the amplitude of the upper structure with respect to the lower structure is made as large as possible, and the vibration of the upper structure during an earthquake is made longer, so that the vibration during the earthquake can be more effectively mitigated. ing.
[0003]
However, the equipment used in the seismic isolation method is large and has a high unit price in order to increase the amplitude of the superstructure in order to extend the period of the building. In order to reduce the cost, many devices used for the seismic isolation method cannot be used, so that the superstructure cannot be supported by many devices. For this reason, it is necessary to reinforce the base in order to prevent the base from bending due to the concentrated load. In addition, in the seismic isolation method, since the amplitude of the upper structure is large, it is necessary to use a flexible joint between the lower structure and the upper structure for the piping, which also increases the cost. As described above, the seismic isolation method has excellent vibration absorption performance, but is not widely used in ordinary houses because it is large and expensive.
[0004]
It is also desired for general houses to have seismic performance, and it is desired to provide devices with low cost and excellent seismic performance.
[0005]
On the other hand, as shown in FIG. 8, the
[0006]
JP-A-2000-73616 and JP-A-2000-110403 disclose the above-mentioned base packing material and those having a function of absorbing vibration caused by large vehicles such as earthquakes and dump trucks and vibrations caused by the passage of railway vehicles. JP-A-2001-182366 and JP-A-9-242381. In both cases, the load of the structure is received by the hard sphere and transmitted to the foundation. In response to the shaking of the earthquake, the hard sphere rolls and transmits only a fraction of the sway of the foundation to the base (rolling). As the earthquake subsides, it is restored to its original position before the earthquake.
[0007]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-73616 discloses a system in which a cylindrical elastic body having a space in which a hard sphere can roll is fixed between a base metal fitting and a base metal fitting, and a hard sphere is accommodated in the cylindrical elastic body. A vibration device is described. In this vibration damping device, the inner diameter of the cylindrical elastic body is made larger than the diameter of the hard sphere, and a rolling space in which the hard sphere can roll is formed inside the cylindrical elastic body. The reason for providing such a rolling space is to allow the rolling of the hard sphere, to prolong the shaking of the building, and to function the seismic isolation function.
[0008]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-110403 further discloses a vibration damping device in which the height of the cylindrical elastic body is set to the same size as the diameter of the hard sphere so that the hard sphere is provided in each of the upper substrate and the lower substrate. Has been described.
[0009]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-182366 describes a vibration damping device in which hard spheres are provided between upper and lower dish-shaped steel plate members having vertically symmetric concave surfaces.
[0010]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-242381 discloses an arrangement in which a hard sphere is disposed at the center of a mortar-shaped recess formed on the upper surface of a lower support plate.
[0011]
By installing a plurality of such devices at predetermined intervals on the foundation of the structure, a ventilation gap can be formed between the devices, and a foundation for ensuring air permeability in the underfloor space can be formed. It also functions as a packing material.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
When a space in which a hard sphere can roll is provided, as in the vibration damping devices described in JP-A-2000-73616 and JP-A-2000-110403, the hard sphere can move freely. Unless a special structure is added at the time, the hard sphere is displaced from the center position of the internal space of the cylindrical elastic body during transportation or after assembly in a state where no vertical load is applied before construction, and the cylindrical elastic body May be in contact with the inner peripheral surface of the. In order to put the vibration damping device into practical use, the relationship between the amount of deformation of the device in the shear direction and the reaction force in the shear direction must be clear based on the Building Standards Law. In the vibration damping devices described in JP-A-2000-73616 and JP-A-2000-110403, since the position of the hard sphere in the cylindrical elastic body is indefinite, the movable range is small or indefinite. The relationship between the amount of deformation in the shear direction and the reaction force in the shear direction is not clear. Therefore, it could not be put to practical use. In addition, since the relationship between the amount of deformation of the device in the shear direction and the reaction force in the shear direction is unknown, there has been another problem that the vibration control performance cannot be accurately predicted.
[0013]
In contrast, in the vibration damping devices described in JP-A-2001-182366 and JP-A-9-242381, at least the lower support plate has a mortar-shaped recess, and the hard sphere has a mortar-shaped recess. It is located in the center. Therefore, the above problem does not occur. However, in this structure, the hard sphere rolls on the mortar-shaped recess when it shakes due to an actual earthquake, etc., and accordingly, the upper structure of the structure moves up and down, and the structure and the inside of it May damage furniture. Processing a mortar-shaped recess in the lower support plate is costly.
[0014]
Therefore, an object of the present invention is to provide a vibration damping device that can reliably position a hard sphere and does not cause vertical movement in the upper structure of a structure.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The vibration damping device according to
[0016]
According to a second aspect of the present invention, in the vibration damping device, the positioning member is a plate-shaped member that is in contact with the center of the cylindrical elastic body in the height direction and the center of the hard sphere in the height direction. And This vibration damping device can adjust the elasticity for supporting the hard sphere by changing the thickness of the positioning member and the shape of the plate. The thickness of the positioning member is, for example, preferably 1/5 to 1/10 of the diameter of the hard sphere.
[0017]
The vibration damping device according to
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, in the vibration damping device, the positioning member is made of a porous body made of a flexible material, an elastic material, or a synthetic resin.
[0019]
The vibration damping device according to
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a vibration damping device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
[0022]
The cylindrical
[0023]
The shear elastic modulus of the elastic material used for the cylindrical
[0024]
Here, when the dynamic characteristics of the rubber material are expressed by complex elastic modulus, the real part is called storage elastic modulus G1, the imaginary part is called loss elastic modulus G2, and the ratio of storage elastic modulus G1 to loss elastic modulus G2 is the loss coefficient. It is called tan δ.
Loss coefficient tan δ = storage elastic modulus G1 / loss elastic modulus G2
[0025]
The loss coefficient tan δ is one of the evaluation indexes of the vibration damping characteristics of the vibration damping material. That is, when the vibration damping material has a damping in the vibration response system, its stress / strain diagram (or load / displacement diagram) draws a hysteresis loop (hysteresis loop). And is proportional to the ratio of the energy consumed to the maximum energy stored, corresponding to about twice the equivalent damping constant. The larger the loss coefficient tan δ, the higher the damping property of the material.
[0026]
Regarding the material of the cylindrical
[0027]
Table 1 shows a preferred compounding example of the rubber material of the tubular
[0028]
[Table 1]
[0029]
Next, the
[0030]
In order to ensure smooth rolling of the
[0031]
The rolling surfaces of the upper and lower
[0032]
Next, the positioning
[0033]
The material of the
[0034]
For example, the
[0035]
The
[0036]
In this
[0037]
In addition, since the
[0038]
In the
[0039]
When an earthquake occurs, the
[0040]
When the earthquake stops, the upper and lower
[0041]
In addition, in the conventional seismic isolation method, as shown in FIG. 3, the natural frequency of a building is made longer to increase the vibration transmissibility (earthquake frequency / natural frequency), thereby providing excellent vibration absorption. It had performance. On the other hand, the
[0042]
Further, since the
[0043]
That is, when comparing the
[0044]
As described above, in the
[0045]
In addition, the
[0046]
Further, by using an elastic material having a high damping property for the tubular
[0047]
As described above, one embodiment of the present invention has been described, but the present invention is not limited to the above embodiment.
[0048]
The positioning
[0049]
Further, the elasticity for supporting the
[0050]
Further, in order to adjust the triggering action of the
[0051]
In particular, as for the
[0052]
Next, a vibration damping device according to another embodiment of the present invention will be described.
[0053]
As shown in FIG. 6, this
[0054]
As shown in FIG. 7, in the mold for molding the cylindrical
[0055]
The operation of positioning the
[0056]
【The invention's effect】
In the vibration damping device according to the first aspect, the hard sphere is positioned at the center of the internal space of the cylindrical elastic body by the positioning member filled between the inner peripheral surface of the cylindrical elastic body and the outer peripheral surface of the hard sphere. Therefore, at the time of installation, the hard sphere can be reliably positioned at the center of the cylindrical elastic body. This makes it possible to accurately predict the relationship between the amount of deformation of the device in the shear direction and the reaction force in the shear direction and the vibration damping performance, and facilitates practical application. In addition, since the rolling surfaces of the upper and lower hard plates have no irregularities, no vertical movement occurs in the upper structure of the structure.
[0057]
In the vibration damping device according to the second aspect, the positioning member is a plate-shaped member that is in contact with the central portion in the height direction of the cylindrical elastic body and the central portion in the height direction of the hard sphere. By changing the thickness, the elasticity for supporting the hard sphere can be adjusted.
[0058]
In the vibration damping device according to the third aspect, since the positioning member is formed of a material that does not damage the cylindrical elastic body and the hard sphere, the positioning member does not hinder the rolling of the hard sphere when an earthquake occurs, and sufficient vibration damping is achieved. Performance can be demonstrated.
[0059]
In the vibration damping device according to the fourth aspect, since the positioning member is formed of a porous material made of a flexible material, an elastic material, or a synthetic resin, the cylindrical elastic body and the hard sphere are damaged when an earthquake occurs. Since the positioning member does not hinder the rolling of the hard sphere, sufficient vibration damping performance can be exhibited.
[0060]
In the vibration damping device according to the fifth aspect, the hard sphere is positioned at the center of the internal space of the cylindrical elastic body by the extending portion integrally extending in the radial direction from the inner peripheral surface of the cylindrical elastic body. Therefore, there is no need to provide a separate positioning member, and the manufacturing cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a longitudinal sectional view showing a vibration damping device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an AA end view thereof.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a state in which a hard plate is displaced in the vibration damping device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a natural frequency of a building and a response amplification factor of the vibration damping device according to the embodiment of the present invention.
FIGS. 4A to 4D are diagrams showing modified examples of a positioning member.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view for explaining an example of dimensions of the vibration damping device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a vibration damping device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing a method of manufacturing a cylindrical elastic body of a vibration damping device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a conventional base packing material.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記筒状弾性体の内周面と硬球体の外周面の間に充填した位置決め部材により、硬球体を筒状弾性体の内部空間の中央部に位置決めしたことを特徴とする制振装置。A tubular elastic body, a hard sphere housed in the tubular elastic body, and upper and lower hard plates attached to upper and lower end surfaces of the tubular elastic body, respectively, between an upper structure and a lower structure of the structure. In a vibration damping device that is mounted between
A vibration damping device, wherein the hard sphere is positioned at the center of the internal space of the cylindrical elastic body by a positioning member filled between the inner peripheral surface of the cylindrical elastic body and the outer peripheral surface of the hard sphere.
前記筒状弾性体の内周面から内径方向に一体的に延在した延在部により、硬球体を筒状弾性体の内部空間の中央部に位置決めしたことを特徴とする制振装置。A tubular elastic body, a hard sphere housed in the tubular elastic body, and upper and lower hard plates attached to upper and lower end surfaces of the tubular elastic body, respectively, between an upper structure and a lower structure of the structure. In a vibration damping device that is mounted between
A vibration damping device, wherein a hard sphere is positioned at a central portion of an internal space of the cylindrical elastic body by an extending portion integrally extending in an inner diameter direction from an inner peripheral surface of the cylindrical elastic body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002163159A JP2004011692A (en) | 2002-06-04 | 2002-06-04 | Damping device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002163159A JP2004011692A (en) | 2002-06-04 | 2002-06-04 | Damping device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004011692A true JP2004011692A (en) | 2004-01-15 |
JP2004011692A5 JP2004011692A5 (en) | 2005-06-16 |
Family
ID=30431708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002163159A Pending JP2004011692A (en) | 2002-06-04 | 2002-06-04 | Damping device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004011692A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006090506A1 (en) * | 2005-02-23 | 2006-08-31 | Kikuo Sugita | Turnover preventive sheet |
CN103797269A (en) * | 2011-06-17 | 2014-05-14 | 杉田规久男 | Method for preventing overturn of trestle |
-
2002
- 2002-06-04 JP JP2002163159A patent/JP2004011692A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006090506A1 (en) * | 2005-02-23 | 2006-08-31 | Kikuo Sugita | Turnover preventive sheet |
GB2439855A (en) * | 2005-02-23 | 2008-01-09 | Kikuo Sugita | Turnover preventive sheet |
JPWO2006090506A1 (en) * | 2005-02-23 | 2008-07-24 | 規久男 杉田 | Fall prevention sheet |
GB2439855B (en) * | 2005-02-23 | 2009-09-16 | Kikuo Sugita | Turnover preventive sheet |
US8182910B2 (en) | 2005-02-23 | 2012-05-22 | Kikuo Sugita | Tip-resistant sheet for standing articles |
CN103797269A (en) * | 2011-06-17 | 2014-05-14 | 杉田规久男 | Method for preventing overturn of trestle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4496130A (en) | Support device | |
US9399865B2 (en) | Seismic isolation systems | |
JP5638762B2 (en) | Building | |
JPH11264262A (en) | Base isolation device for small-scale building | |
JP2004011692A (en) | Damping device | |
JP2002070943A (en) | Slip support device for base isolation | |
JP2018044397A (en) | Vibration damping device | |
JPH1037212A (en) | Vibration-isolation ground | |
JP2004300776A (en) | Sliding bearing device with stopper and anchor structure for structure | |
JP2003329081A (en) | Damping device | |
JP2000266116A (en) | Swinging bearing type base isolation device | |
JP4104115B2 (en) | Anchor member | |
JP2004011883A (en) | Damping device | |
JP4097202B2 (en) | Lift prevention device and structure anchor structure | |
JP2004011691A (en) | Damping device | |
KR200416050Y1 (en) | Rubber Mount of floating Floor | |
US10041267B1 (en) | Seismic damping systems and methods | |
JPH0914346A (en) | Base isolation device | |
JP6051325B1 (en) | Seismic isolation device with concentric laminated damping material | |
JPH09196116A (en) | Base isolator of structure | |
JP2006200184A (en) | Base isolation device and base isolation structure | |
JPH06346627A (en) | Base isolation structure | |
JP2001182363A (en) | Adjustable anchor bolt and base isolation sill base for foundation in wooden building | |
JP2005068874A (en) | Rolling bearing with stopper and seismic response reducing system of building | |
JP3113663U (en) | Seismic isolation device using coil spring and its seismic isolation structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20040908 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20050418 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20070529 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070531 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070719 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080222 |