JP2006161362A - Base-isolated building - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、下部建物部上に、水平又はほぼ水平な免震移動面に沿って相対移動自在に上部建物部が設置してあると共に、前記下部建物部と前記上部建物部とにそれぞれ前記免震移動面に沿って揺動自在な状態に枢支連結されたダンパーアームと、それらダンパーアームどうしを前記免震移動面に沿って相対揺動自在に枢支連結すると共に相対揺動に対して摩擦抵抗を与える関節部とを備えた回転摩擦ダンパーが、前記下部建物部と前記上部建物部とにわたって複数取り付けられている免震建物に関する。 In the present invention, an upper building part is installed on a lower building part so as to be relatively movable along a horizontal or substantially horizontal seismic isolation moving surface, and each of the lower building part and the upper building part is provided with the above-mentioned immunity. A damper arm pivotally connected so as to be swingable along the seismic movement surface, and the damper arms are pivotally connected to each other along the seismic isolation movement surface so as to be capable of relative swinging. The present invention relates to a base-isolated building in which a plurality of rotational friction dampers including joint portions for providing frictional resistance are attached across the lower building portion and the upper building portion.
上述の回転摩擦ダンパーは、一端部どうしを関節部で枢支連結された一対のダンパーアームで主要部が構成されており、一方のダンパーアームの他端部を下部建物部に、他方のダンパーアームの他端部を上部建物部に、それぞれ枢支連結しておくことで、地震による横揺れで下部建物部と上部建物部とが前記免震移動面に沿って相対移動するに伴って、両ダンパーアームどうしが関節部周りに相対揺動し、その揺動抵抗によって建物へのダンパー効果を発揮すると言ったものである(例えば、特許文献1、2、3参照)。従って、下部建物部と上部建物部との相対移動に伴って、両ダンパーアーム、及び、それらを枢支連結する前記関節部は、前記免震移動面に沿って広範囲に移動することとなり、移動軌跡上には障害となるものを設けられない。
従来、この種の免震建物としては、図9に示すように、各回転摩擦ダンパーDは、下部建物部Baに対するダンパーアーム2の枢支連結部10aと、上部建物部Bbに対するダンパーアーム2の枢支連結部10bとを結ぶ線より建物中央側に関節部3が位置する状態に設置されている。
The above-mentioned rotary friction damper is mainly composed of a pair of damper arms in which one end portions are pivotally connected by joints, and the other end of one damper arm is a lower building portion and the other damper arm is By pivotally connecting the other end of each to the upper building part, both the lower building part and the upper building part move relative to each other along the seismic isolation moving surface due to the rolling due to the earthquake. It is said that the damper arms swing relative to each other around the joint, and the damper effect is exerted on the building by the swing resistance (see, for example,
Conventionally, as this type of base-isolated building, as shown in FIG. 9, each rotary friction damper D includes a
上述した従来の免震建物によれば、関節部の移動軌跡は、回転摩擦ダンパー本体に対する建物中央側に位置するから、その移動軌跡範囲、即ち、建物中央側の範囲は、前記ダンパーアームや関節部が自由に移動できるように空けておく必要がある。よって、本来ならば、設備用機器や配管類等を配置するのにまとまった広い範囲を確保し易い建物中央側の部分が使用できなくなり、免震階の建物平面を有効に利用し難い問題点があった。 According to the conventional seismic isolation building described above, the movement trajectory of the joint portion is located on the center side of the building with respect to the rotary friction damper body. It is necessary to leave a space so that the part can move freely. Therefore, originally, the central part of the building, which is easy to secure a wide range for arranging equipment and piping, etc. cannot be used, and it is difficult to effectively use the building floor on the seismic isolation floor was there.
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、回転摩擦ダンパーの移動を阻害せずに免震階の建物平面を有効に利用できる免震建物を提供するところにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a base-isolated building that can solve the above-mentioned problems and can effectively use the building plane of the base-isolated floor without obstructing the movement of the rotary friction damper.
本発明の第1の特徴構成は、下部建物部上に、水平又はほぼ水平な免震移動面に沿って相対移動自在に上部建物部が設置してあると共に、前記下部建物部と前記上部建物部とにそれぞれ前記免震移動面に沿って揺動自在な状態に枢支連結されたダンパーアームと、それらダンパーアームどうしを前記免震移動面に沿って相対揺動自在に枢支連結すると共に相対揺動に対して摩擦抵抗を与える関節部とを備えた回転摩擦ダンパーが、前記下部建物部と前記上部建物部とにわたって複数取り付けられている免震建物において、前記各回転摩擦ダンパーは、建物平面での中央部より外周側に寄った位置に設置してあると共に、前記下部建物部に対する前記ダンパーアームの枢支連結部と、前記上部建物部に対する前記ダンパーアームの枢支連結部とを結ぶ線上、又は、その線より建物外周側に前記関節部が位置する状態に設置されているところにある。 According to a first characteristic configuration of the present invention, an upper building part is installed on a lower building part so as to be relatively movable along a horizontal or substantially horizontal seismic isolation moving surface, and the lower building part and the upper building are arranged. And a damper arm pivotally connected to each part so as to be swingable along the seismic isolation moving surface, and the damper arms are pivotally connected relative to each other along the seismic isolation moving surface. In a base-isolated building in which a plurality of rotational friction dampers having joint portions that provide frictional resistance against relative oscillation are attached across the lower building portion and the upper building portion, each of the rotational friction dampers is a building The damper arm is pivotally connected to the lower building part, and the damper arm pivotally connected part to the upper building part. Connecting lines, or the joint portion on the building outer peripheral side of the line is in a place where it is installed in a state located.
本発明の第1の特徴構成によれば、前記各回転摩擦ダンパーは、建物平面での中央部より外周側に寄った位置に設置してあるから、建物平面での中央部に連続してひとまとまりとなった広い空間が確保される。そして、前記下部建物部に対する前記ダンパーアームの枢支連結部と、前記上部建物部に対する前記ダンパーアームの枢支連結部とを結ぶ仮想線上、又は、その仮想線より建物外周側に前記関節部が位置する状態に設置されているから、地震等によって下部建物部と上部建物部とが相対的に横移動した場合、前記仮想線より建物外周側に寄ったエリアでダンパーアームや関節が移動しながらダンパー効果を発揮することができる事に加えて、ダンパーアームや関節部の移動軌跡が、前記建物中央部の広い空間内に入り込むことが防止でき、その広い空間には、例えば、設備用機器や配管類等を設置することが可能となる。従って、回転摩擦ダンパーの機能を発揮できながら、免震階の建物平面を有効に利用することも可能となる。 According to the first characteristic configuration of the present invention, each of the rotational friction dampers is installed at a position closer to the outer peripheral side than the central portion on the building plane, and thus is continuously connected to the central portion on the building plane. A large space is secured. And the joint part is on a virtual line connecting the pivot connection part of the damper arm with respect to the lower building part and the pivot connection part of the damper arm with respect to the upper building part, or on the outer periphery side of the building from the virtual line. Since the lower building part and the upper building part are relatively moved laterally due to an earthquake, etc., the damper arm and joint move while moving in the area closer to the outer periphery of the building than the imaginary line. In addition to being able to demonstrate the damper effect, it is possible to prevent the movement trajectory of the damper arm and joints from entering into the wide space in the center of the building. It becomes possible to install piping and the like. Therefore, it is possible to effectively use the building plane of the seismic isolation floor while exhibiting the function of the rotational friction damper.
本発明の第2の特徴構成は、前記回転摩擦ダンパーは、偶数個設けてあり、対を成す回転摩擦ダンパーどうしは、建物平面における中央部を挟んで対向配置させてあるところにある。 According to a second characteristic configuration of the present invention, an even number of the rotational friction dampers are provided, and the rotational friction dampers forming a pair are arranged to face each other with a central portion in the building plane.
回転摩擦ダンパーにおいては、図8に示すように、両枢支連結部10a,10bどうしが所定方向に沿って相対移動する際に、直線移動量が一定であっても、相互の離間距離が変化すれば一対のダンパーアーム2どうしの角度変化量も異なってくる。図の例によれば、一方の枢支連結部10aに対して他方の枢支連結部10bがa〜e(間隔一定)に移動した際のダンパーアームどうしの角度θは、aの位置よりeの位置の方が大きくなるのは当然であるが、角度変化量も同様に、aからbの間より、d〜eの間の方が大きくなる。そして、ダンパーによる回転摩擦力総量は、前記角度変化量(回転角度)に比例するから、一つの回転摩擦ダンパーに注目すると、建物の下部建物部と上部建物部との相対移動が発生した場合、移動の最初と最後とではダンパー効果に差が生じ易い。
本発明の第2の特徴構成によれば、本発明の第1の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、前記回転摩擦ダンパーを偶数個設けると共に、対を成す回転摩擦ダンパーどうしは、建物平面における中央部を挟んで対向配置させてあるから、下部建物部と上部建物部との相対横移動に伴って、一方の回転摩擦ダンパーのダンパーアーム角度が小さくなると、他方の回転摩擦ダンパーのダンパーアーム角度が大きくなるように移動できるようになる。その結果、摩擦力の差が平均化でき、移動の最初と最後とにおけるダンパー効果のバラツキを少なくすることが可能となる。
In the rotary friction damper, as shown in FIG. 8, when the two
According to the second characteristic configuration of the present invention, in addition to achieving the above-described operation and effect of the first characteristic configuration of the present invention, an even number of the rotational friction dampers are provided and a pair of rotational frictions are provided. The dampers are placed opposite to each other across the center of the building plane, so as the damper arm angle of one rotating friction damper decreases with the relative lateral movement of the lower building part and the upper building part, the other It becomes possible to move the damper arm angle of the rotary friction damper so as to increase. As a result, the difference in frictional force can be averaged, and variations in the damper effect at the beginning and end of movement can be reduced.
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the parts indicated by the same reference numerals as those in the conventional example indicate the same or corresponding parts.
図1、図2は、本発明の免震建物の一実施形態を示すもので、免震建物Bは、基礎部(下部建物部に相当)Ba上に、水平又はほぼ水平な免震移動面Hに沿って相対移動自在に建物部(上部建物部に相当)Bbを設置して構成してあり、図には示さないが、適宜箇所に設けられた免震装置を介して、前記建物部Bbは、基礎部Ba上に支持されている。
そして、基礎部Baと建物部Bbとにわたっては、地震時の相対的な横揺れを減衰させるための免震ダンパーが複数取り付けられている。
1 and 2 show an embodiment of the base-isolated building of the present invention. The base-isolated building B has a horizontal or almost horizontal base-isolated moving surface on a base portion (corresponding to a lower building portion) Ba. The building part (corresponding to the upper building part) Bb is installed so as to be relatively movable along H, and is not shown in the figure, but the building part is connected via a seismic isolation device provided at an appropriate place. Bb is supported on the base Ba.
A plurality of seismic isolation dampers for attenuating relative rolls during an earthquake are attached across the foundation part Ba and the building part Bb.
前記免震ダンパーは、図3、図4に示すように、基礎部Baと建物部Bbとにそれぞれ前記免震移動面Hに沿って揺動自在な状態に枢支連結されたダンパーアーム2と、それらダンパーアーム2どうしを前記免震移動面Hに沿って相対揺動自在に枢支連結すると共に相対揺動に対して摩擦抵抗を与える関節部3とを備えた回転摩擦ダンパーDで構成されている。
前記ダンパーアーム2は、間隔をあけて上下方向に重なる状態に並設した複数枚の金属製アームプレート4で構成してある。
本実施形態においては、基礎部Baに一端部を枢支連結されるダンパーアーム2aは、二枚のアームプレート4で、建物部Bbに一端部を枢支連結されるダンパーアーム2bは、三枚のアームプレート4で構成されている。そして、両ダンパーアーム2a,2bの他端部どうしは、前記関節部3において各アームプレート4が交互に重なる状態に配置されると共に、それらを貫通するボルト5とナット6によって枢支連結されている。また、重なり合うアームプレート4間には、ボルト5軸芯周りに相対回転する際に両者に摩擦力を作用させるための摩擦パッド7をそれぞれ介在させてある一方、上端のアームプレート4と前記ボルト5の拡径頭部5aとの間、及び、下端のアームプレート4と前記ナット6との間には、ボルトナットによる締め付け力を所定の値に調整自在な金属製皿バネ8をそれぞれ介在させてある。
従って、両ダンパーアーム2a,2bどうしがボルト5軸芯周りに相対回転するに伴って、前記ボルトナットによる締め付け力や、前記摩擦パッド7の摩擦係数に相関した回転抵抗力を作用させることが可能となる。
因みに、前記摩擦パッド7は、例えば、アラミド繊維(商標名ケブラーkevlar)に真鍮や鉄などの金属繊維をブレンドした摩擦繊維を、熱硬化性樹脂で接着して板状に固めたブレーキパッド等の材料で構成してある。
また、ダンパーアーム2a(又は2b)の一端部は、基礎部Ba(又は建物部Bb)に設けられた被取付部9a(又は9b)に対して、縦軸芯周りに回転自在にボルト連結されている。このボルト連結部10a(又は10b)が枢支連結部に相当する。
尚、本実施形態においては、上述のように、基礎部Ba側のダンパーアーム2aと建物部Bb側のダンパーアーム2bとの各アームプレート4の枚数が異なる設計をしてあるが、アームプレート4の部材設計においては、両ダンパーアーム2a,2bのアームプレート4の総有効断面積は同じ(又は、ほぼ同じ)となるように設計してあり、当該回転摩擦ダンパDの両端部に引っ張り力が作用して直線状となった際の引張断面強度が、両ダンパーアーム2a,2bとも同じ(又は、ほぼ同じ)となるように構成してある。従って、当該回転摩擦ダンパーDによれば、基礎部Baと建物部Bbとの相対横移動を減衰させることができるのに加えて、相対横移動の上限値を設定するストッパとしての役目をも果たすことができる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the seismic isolation damper includes a
The
In the present embodiment, the
Therefore, as both
Incidentally, the
Also, one end of the
In the present embodiment, as described above, the number of the arm plates 4 of the
次に、各回転摩擦ダンパーDの配置について説明する。
ここでは、四つの回転摩擦ダンパーDを設置してある矩形平面形状の免震建物を例に挙げて説明する。
各回転摩擦ダンパーDは、図2に示すように、建物平面での中央部を空けた四隅にそれぞれ設置してある。そして、図中の9aは、基礎部Baに形成された被取付部であり、9bは、建物部Bbに形成された被取付部を示している。また、関節部3の位置は、平面図において、回転摩擦ダンパーDの両端のボルト連結部10a,10bを結ぶ線上、又は、その線より建物外周側に位置する状態に設置されている。
基礎部Baに対して、建物部Bbが、平面図での上下左右にそれぞれ移動する場合の回転摩擦ダンパーDの姿勢を示すと、図5に示すとおりであるが、この図から見られるように、関節部3やダンパーアーム2の移動軌跡は、建物平面での外縁側に設定され、建物平面における中央部を、他の目的で使用可能な空間として空けることが可能となっている。
Next, the arrangement of each rotary friction damper D will be described.
Here, a rectangular planar seismic isolation building in which four rotational friction dampers D are installed will be described as an example.
As shown in FIG. 2, each rotational friction damper D is installed at each of four corners with a central portion on the building plane. And 9a in a figure is a to-be-attached part formed in the base part Ba, 9b has shown the to-be-attached part formed in building part Bb. Moreover, the position of the
As shown in FIG. 5, the posture of the rotational friction damper D when the building portion Bb moves vertically and horizontally in the plan view with respect to the base portion Ba is as shown in FIG. 5. The movement trajectories of the
また、図2に示す白抜き矢印の方向に建物部Bbが移動した場合における各回転摩擦ダンパーD単体の復元力特性は、図6の通りとなり、幾何学的非対称性を示すものの、四つの回転摩擦ダンパーDが組み合わされることによって、建物全体としての復元力特性は、図7に示すとおりとなり、幾何学的非対称性を解消することが可能となる。尚、グラフの
横軸は変形量を表し、縦軸は荷重を表している。
In addition, the restoring force characteristic of each rotating friction damper D when the building part Bb moves in the direction of the white arrow shown in FIG. 2 is as shown in FIG. 6 and shows four geometrical asymmetries. By combining the friction damper D, the restoring force characteristics of the entire building are as shown in FIG. 7, and the geometric asymmetry can be eliminated. The horizontal axis of the graph represents the amount of deformation, and the vertical axis represents the load.
本実施形態の免震建物によれば、回転摩擦ダンパーによる振動減衰機能を発揮できながら、免震階の建物平面を有効に利用することが可能となる。そして、何れの方向への横移動に対してもバラツキの少ない減衰力を作用させることが可能となり、安定したダンパー効果を発揮することが可能となる。 According to the base-isolated building of the present embodiment, it is possible to effectively use the building plane of the base-isolated floor while exhibiting the vibration damping function by the rotary friction damper. And it becomes possible to act the damping force with few variations with respect to the lateral movement to which direction, and it becomes possible to exhibit the stable damper effect.
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
[Another embodiment]
Other embodiments will be described below.
〈1〉 前記免震建物は、先の実施形態で説明した基礎部とその上の建物部との間に免震層を形成したものに限るものではなく、例えば、建物部の中間階に免震層を形成した所謂『中間免震建物』であってもよく、要するに下部建物部と上部建物部との間に免震層が形成されているものであればよい。それらを含めて免震建物と総称する。
〈2〉 回転摩擦ダンパーは、先の実施形態で説明した形式のものに限るものではなく、例えば、ダンパーアームを構成するアームプレートの数は、適宜設定することが可能である。また、関節部3の詳細な構成も、適宜変更することが可能である。それらを含めて回転摩擦ダンパーと総称する。
また、設置数に関しても、先の実施形態で説明したように四つに限るものではなく、二つ以上の複数個設けるものであってもよい。但し、復元力特性の幾何学的非対称性を解消できるようにするためには、偶数個の回転摩擦ダンパーを設けることが好ましい。また、更には、4の倍数個の回転摩擦ダンパーを設けることがより好ましい。
<1> The seismic isolation building is not limited to the one in which a base isolation layer is formed between the foundation part described in the previous embodiment and the building part on the base part. A so-called “intermediate base-isolated building” in which a seismic layer is formed may be used as long as a base-isolating layer is formed between the lower building portion and the upper building portion. These are collectively referred to as seismic isolation buildings.
<2> The rotational friction damper is not limited to the type described in the previous embodiment. For example, the number of arm plates constituting the damper arm can be set as appropriate. Moreover, the detailed structure of the
Further, the number of installations is not limited to four as described in the previous embodiment, and two or more may be provided. However, in order to be able to eliminate the geometric asymmetry of the restoring force characteristic, it is preferable to provide an even number of rotational friction dampers. Furthermore, it is more preferable to provide a multiple of 4 rotational friction dampers.
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 In addition, as mentioned above, although the code | symbol was written in order to make contrast with drawing convenient, this invention is not limited to the structure of an accompanying drawing by this entry. In addition, it goes without saying that the present invention can be carried out in various modes without departing from the gist of the present invention.
2 ダンパーアーム
3 関節部
10a ボルト連結部(基礎部側の枢支連結部に相当)
10b ボルト連結部(建物部側の枢支連結部に相当)
Ba 基礎部(下部建物部に相当)
Bb 建物部(上部建物部に相当)
D 回転摩擦ダンパー
H 免震移動面
2
10b Bolt connection (corresponding to the pivot connection on the building side)
Ba foundation (equivalent to lower building)
Bb Building (equivalent to upper building)
D Rotating friction damper H Seismic isolation surface
Claims (2)
前記各回転摩擦ダンパーは、建物平面での中央部より外周側に寄った位置に設置してあると共に、前記下部建物部に対する前記ダンパーアームの枢支連結部と、前記上部建物部に対する前記ダンパーアームの枢支連結部とを結ぶ線上、又は、その線より建物外周側に前記関節部が位置する状態に設置されている免震建物。 An upper building part is installed on the lower building part so as to be relatively movable along a horizontal or substantially horizontal seismic isolation moving surface, and each of the lower building part and the upper building part is provided with the seismic isolation moving surface. A damper arm pivotally connected so as to be swingable along the axis, and the damper arms are pivotally connected to each other along the seismic isolation moving surface, and a frictional resistance is given to the relative swing. A rotary friction damper having a joint part is a base-isolated building in which a plurality of rotational friction dampers are attached across the lower building part and the upper building part,
Each of the rotational friction dampers is installed at a position closer to the outer peripheral side than the central part on the building plane, and the pivot connection part of the damper arm with respect to the lower building part, and the damper arm with respect to the upper building part The seismic isolation building installed in the state which the said joint part is located on the line which ties to the pivot connection part of this, or the building outer peripheral side from the line.
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