JP2006292155A - Base isolation structure - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、免震構造に関し、特に、地震などに起因する大振幅となる構築物における横揺れに対処し得ると共に同じく地震などに起因する小振幅となる構築物における横揺れにも対処し得るようにした免震構造に関する。 The present invention relates to a seismic isolation structure, and in particular, can cope with rolls in a structure having a large amplitude caused by an earthquake or the like and can also deal with rolls in a structure having a small amplitude caused by an earthquake or the like. Related to the seismic isolation structure.
構築物が地震などによる地盤の横揺れに対処し得るようにする免震構造としては、従来から種々の提案があるが、たとえば、特許文献1に開示の提案にあっては、構築物側と地盤側との間に配在されて一端が構築物に連結され他端が地盤に連結される免震支承と、同じく構築物側と地盤側との間に配在されて一端が構築物に連結され他端が地盤に連結される減衰ダンパとを有してなる。
As a seismic isolation structure that allows the structure to cope with the roll of the ground due to an earthquake or the like, there have conventionally been various proposals. For example, in the proposal disclosed in
このとき、免震支承は、上記の特許文献1では、転がり支承からなるとし、特許文献2では、弾性支承あるいは弾性滑り支承もしくはこれらの組み合せからなるとし、減衰ダンパは、特許文献1,2にあってオイルダンパからなるとし、特に、特許文献1における減衰ダンパは、その伸縮の可不可を選択可能にする切換弁を有してなるとしている。
At this time, the seismic isolation bearing is assumed to be a rolling bearing in the above-mentioned
それゆえ、この特許文献1に開示の提案にあっては、たとえば、地震などによる地盤の横揺れが構築物に入力される事態になるとき、免震支承によって地盤の横揺れが構築物に直接入力されるのを阻止し、また、地震などに起因して構築物が横揺れするとき、この構築物における横揺れを減衰ダンパによって速やかに沈静化し得ることになる。
しかしながら、上記した従来の免震構造にあっては、構築物が地震などに起因して大振幅で横揺れするときにこれを沈静化し得るが、構築物における横揺れが小振幅になるときには、これを効果的に阻止できないと指摘される可能性がある。 However, in the conventional seismic isolation structure described above, when the structure rolls with a large amplitude due to an earthquake or the like, this can be calmed down. It may be pointed out that it cannot be effectively prevented.
すなわち、上記した特許文献1に開示の免震構造における減衰ダンパもそうであるが、凡そこの種の減衰ダンパにあっては、多くの場合に、地震などに起因して構築物が大振幅で横揺れするときに、この大振幅となる構築物における横揺れを速やかに沈静化する減衰作用を実現し得るように構成されている。
That is, the damping damper in the seismic isolation structure disclosed in
それゆえ、上記の減衰ダンパにあっては、地震などに起因する構築物における横揺れが小振幅となるときには、これに応じ得る減衰作用を実現し得なくなり、その沈静化を実現できないことになる。 Therefore, in the above-described damping damper, when the roll in the structure caused by an earthquake or the like has a small amplitude, it is impossible to realize a damping action according to this, and it is impossible to realize the calming down.
このとき、減衰ダンパが有する切換弁の作動でこの減衰ダンパをいわゆるロック状態にすることで、構築物における小振幅の横揺れを阻止し得るとも言い得るが、作動油の容量が言わば大きくなる減衰ダンパにあっては、作動油のいわゆる隙間漏れや作動油の収縮が発現されるので、構築物における小振幅の横揺れを上記のロック状態では実現できないとも言い得ることになる。 At this time, it can be said that by turning the damping damper in a so-called locked state by the operation of the switching valve of the damping damper, it is possible to prevent a small amplitude roll in the structure. In that case, since the so-called gap leakage of the hydraulic fluid and the contraction of the hydraulic fluid are manifested, it can be said that the roll of small amplitude in the structure cannot be realized in the above-described locked state.
その結果、地震などに起因する大振幅となる構築物における横揺れを速やかに沈静化するための減衰ダンパを有する免震構造にあっては、仮に減衰ダンパがロック状態にされるとしても、小振幅となる構築物における横揺れに対処できず、たとえば、構築物が住居とされるとき、住居における居住性が悪くなる不具合がある。 As a result, in a seismic isolation structure having a damping damper to quickly calm down the rolls in a structure that has a large amplitude due to an earthquake, etc., even if the damping damper is locked, the small amplitude For example, when the structure is assumed to be a residence, there is a problem that the comfortability in the residence is deteriorated.
この発明は、上記した事情を鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、減衰ダンパを有して地震などに起因する大振幅となる構築物における横揺れに対処し得る免震構造にあって、小振幅となる構築物における横揺れにも対処できるようにして、その汎用性の向上を期待するのに最適となる免震構造を提供することである。 The present invention was created in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to provide a seismic isolation system capable of dealing with rolls in a structure having a damping damper and a large amplitude caused by an earthquake or the like. To provide a seismic isolation structure that is optimal for expecting improved versatility by allowing it to cope with rolls in a structure having a small amplitude.
上記した目的を達成するために、この発明による免震構造の構成を、基本的には、地盤側と構築物側との間に配在されて地盤側の横揺れを構築物に入力させないように機能する免震支承と、地盤側と構築物側との間に配在されて構築物における大振幅となる横揺れを沈静化するように機能する大振幅用減衰ダンパと、同じく地盤側と構築物側との間に配在されて構築物における小振幅となる横揺れを沈静化するように機能する小振幅用減衰ダンパとを有してなるとする。 In order to achieve the above object, the structure of the seismic isolation structure according to the present invention is basically arranged between the ground side and the structure side so as not to input the ground side roll to the structure. A seismic isolation bearing, a large-amplitude damping damper that is placed between the ground side and the structure side and functions to calm the large-amplitude rolls in the structure, and between the ground side and the structure side. Suppose that it has a small-amplitude damping damper that is arranged in between and functions to calm down the rolls of small amplitude in the structure.
それゆえ、この発明にあっては、構築物側と地盤側との間に免震支承と、構築物における大振幅となる横揺れを沈静化するように機能する大振幅用減衰ダンパとを有してなる免震構造において、免震支承の半数ないしはほぼ半数を弾性転がり支承あるいは弾性滑り支承に代えると共に、この弾性転がり支承あるいは弾性滑り支承に構築物における小振幅となる横揺れを沈静化するように機能する小振幅用減衰ダンパを連結することのみで、地震などに起因する大振幅となる構築物における横揺れに対処しながら同じく地震などに起因する小振幅となる構築物における横揺れにも対処し得るようになる。 Therefore, the present invention has a seismic isolation bearing between the structure side and the ground side, and a large-amplitude damping damper that functions to calm down the large-amplitude roll in the structure. In this seismic isolation structure, half or almost half of the seismic isolation bearings are replaced with elastic rolling bearings or elastic sliding bearings, and the elastic rolling bearings or elastic sliding bearings function to calm rolls with a small amplitude in the structure. It is possible to cope with rolls in structures with small amplitudes caused by earthquakes, etc. while coping with rolls in structures with large amplitudes caused by earthquakes, etc. only by connecting damping dampers for small amplitudes. become.
のみならず、大振幅用減衰ダンパに加えて保障領域を異にする小振幅用減衰ダンパを有することになるから、構築物の横揺れを沈静化するときに、大振幅用減衰ダンパで保障し得ない領域を小振幅用減衰ダンパによって保障し得ることになり、それゆえ、地震などに起因する構築物における横揺れの速やかな沈静化が効率良く実現されることになる。 In addition to the large-amplitude damping damper, it has a small-amplitude damping damper with a different guarantee area, so it can be guaranteed with the large-amplitude damping damper when calming the roll of the structure. An area that is not present can be assured by the small-amplitude damping damper, and therefore, rapid calming of the roll in the structure caused by an earthquake or the like can be efficiently realized.
以下に、図示した実施形態に基づいて、この発明を説明するが、この発明による免震構造は、図1に示すように、基本的には、免震支承1と、大振幅用減衰ダンパ2と、小振幅用減衰ダンパ3とを有してなる。
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiment. As shown in FIG. 1, the seismic isolation structure according to the present invention basically includes a seismic isolation bearing 1 and a large-
まず、免震支承1は、地盤B側と構築物A側との間に配在されながら一端が、たとえば、地盤B側に連結されるのに対して他端が構築物A側に連結されて、地盤B側の横揺れが構築物A側に伝播されるのを阻止するもので、一般的には、図示する積層ゴムなどのゴム柱からなる弾性支承11の他に、図示しないが、ボールアイソレータなどからなる転がり支承、および、滑り板などを有する滑り支承からなるとする。 First, the seismic isolation bearing 1 is connected between the ground B side and the structure A side, for example, one end is connected to the ground B side, while the other end is connected to the structure A side, In order to prevent the roll on the ground B side from propagating to the structure A side, in general, in addition to the elastic bearing 11 made of a rubber column such as a laminated rubber as shown, a ball isolator or the like is not shown. And a sliding bearing having a sliding plate and the like.
そして、この発明にあっては、任意数の免震支承1が、すなわち、多くの場合に、半数ないしはほぼ半数の免震支承1が、図1に示す弾性転がり支承12からなり、あるいは、図2に示す弾性滑り支承13からなるとしている。
In the present invention, an arbitrary number of
このとき、弾性転がり支承12は、図1に示すように、ゴム板あるいはゴム柱などからなる弾性部12aと、ボールアイソレータなどからなる転がり部12bとの組み合せからなるとし、弾性滑り支承13は、図2に示すように、ゴム板あるいはゴム柱などからなる弾性部13aと、滑り板などを有する滑り部13bとの組み合せからなるとしている。
At this time, as shown in FIG. 1, the
ちなみに、図1に示す弾性転がり支承12にあっては、転がり部12bが地盤B側に配在され、この転がり部12bの上端に連結される弾性部12aが構築物A側に連結されるとし、図2に示す弾性滑り支承13にあっても、滑り部13bが地盤B側に配在され、この滑り部13bの上端に連結される弾性部13aが構築物A側に連結されるとしている。
Incidentally, in the elastic rolling
つぎに、大振幅用減衰ダンパ2は、地盤B側と構築物A側との間に配在されると共に一端が、たとえば、地盤Bに連結されるのに対して他端が構築物Aに連結されて、地盤B側に対する構築物A側における横揺れを沈静化するもので、図示するところでは、オイルダンパからなり、図1に示すように、このオイルダンパを構成するシリンダ体21に対して同じくこのオイルダンパを構成するロッド体22が出没可能に挿通されてなるとしている。
Next, the large-
ちなみに、この大振幅用減衰ダンパ2たるオイルダンパにあっては、シリンダ体21に対してロッド体22が出没するいわゆる伸縮作動時に同じ大きさの減衰力が得られるように、すなわち、伸側および圧側の各作動時における減衰効果が同じになるように、図示しないが、両ロッド型に形成されてなるとするのが好ましい。
Incidentally, in the oil damper as the large-
そして、オイルダンパが両ロッド型に形成されるとき、各ロッド体22の径が同一とされて、この各ロッド体22が連設されるピストン体(図示せず)がシリンダ体21内に画成する二つの油室(図示せず)における受圧面積を同一にするのが好ましい。
When the oil damper is formed into a double rod type, the diameter of each
なお、この大振幅用減衰ダンパ2については、所定の減衰作用、すなわち、いわゆるエネルギー吸収を可能にする限りには、上記した筒型に形成のオイルダンパに代えて、図示しないが、たとえば、ロータリダンパなど任意の構成のものが選択されて良い。
The large-
そして、改めて言うことの程でもないが、この大振幅用減衰ダンパ2たるオイルダンパを所定位置に配在するについて、シリンダ体21が構築物A側に一体的に保持されるとしても良いことはもちろんである。
Of course, the
ところで、この発明にあって、上記の大振幅用減衰ダンパ2たるオイルダンパは、たとえば、シリンダ体21内でピストン体が摺動する速度、すなわち、ピストン速度が低速以上の速度領域になるときの作動油の流れで減衰作用をするように設定されてなるとするもので、言わば大容量となるオイルダンパの作動領域で適正な作動をするとしている。
By the way, in the present invention, the oil damper as the large-
すなわち、前記したところであるが、免震構造を構成するこの種の減衰ダンパたる大振幅用減衰ダンパ2にあっては、これが構築物Aの地盤Bに対する横揺れを沈静化させるとの目的からして、多くの場合に、たとえば、図3中に実線で示すように、ピストン速度が低速以上となる速度領域(図3中に符号aで示す領域)における作動油の流れであっていわゆる大きいストロークでの作動時における言わば多量となる作動油の流れによって所定の減衰力を発生し得るように構成されている。
That is, as described above, in the large-
それゆえ、この大振幅用減衰ダンパ2にあっては、図3中に破線で示すように、微低速から低速となる速度領域(図3中に符号bで示す領域)における作動油の流れであっていわゆる小さいストロークでの伸縮による言わば少量となる作動油の流れによっては、適正な減衰力を発生し得ないことになる。
Therefore, in the large-
そこで、この適正な減衰力を発生し得ない領域において、図3中に仮想線で示すように、適正な減衰力を保障し得るようにするのがこの発明の目的とするところで、そのため、大振幅用減衰ダンパ2を有してなる免震構造に小振幅用減衰ダンパ3を併せて配在させるとするものである。
In view of this, it is an object of the present invention to ensure an appropriate damping force as indicated by a virtual line in FIG. 3 in a region where the appropriate damping force cannot be generated. The small-
そして、このことからして、この発明における小振幅用減衰ダンパ3は、所定のエネルギー吸収を具現化できる、すなわち、所定の減衰力を発生する限りには任意の構成が選択されて良いことになるが、いわゆる実施可能性を高める上から、前記した大振幅用減衰ダンパ2と同様に、オイルダンパからなるとしている。
From this, the small-
そして、このとき、オイルダンパとしての構成を大振幅用減衰ダンパ2たるオイルダンパと同一の構成からなるとして、発生される減衰力をリニアに連続させることを容易にするように配慮している。
At this time, it is considered that the configuration of the oil damper is the same as that of the oil damper as the large-
そしてまた、この小振幅用減衰ダンパ3としてのオイルダンパは、この実施形態では、前記したようにピストン速度に依存して減衰作用をするとしていて、ピストン速度が微低速から低速となる速度領域における作動油の流れで減衰作用をするように設定されてなるとする。
In addition, in this embodiment, the oil damper as the small-
一方、この小振幅用減衰ダンパ3、すなわち、オイルダンパは、一端を構築物Aに連結させながら他端を免震支承1たる図1に示す弾性転がり支承12、あるいは、図2に示す弾性滑り支承13に連結させてなるとするもので、これにより、地盤B側の状況に拘りなく、構築物Aが横揺れすることを、すなわち、たとえば、構築物Aが風で横揺れすることを抑制し得ることになる。
On the other hand, the small-
このとき、免震支承1たる弾性転がり支承12にあっては、構築物Aの下端に連結された弾性部12aに地盤B側に配在された転がり部12bが連結され、また、免震支承1たる弾性滑り支承13にあっては、構築物Aの下端に連結された弾性部13aに地盤B側に配在された滑り部13bが連結されてなるとしている。
At this time, in the elastic rolling bearing 12 as the
そして、このとき、弾性部12a,13aにおけるバネ定数は、前記した免震支承1たる積層ゴムなどのゴム柱からなる弾性支承11におけるバネ定数に比較して小さくなるように設定されていて、この弾性支承11が変形する前に弾性部12a,13aが変形し得ることになるように設定されている。
At this time, the spring constants of the
ちなみに、弾性部12a,13aにおける変形は、いわゆる従来技術との関連で前述したように、転がり部12bあるいは滑り部13bが作動する前に発現されるのはもちろんである。
Incidentally, the deformation in the
それゆえ、この小振幅用減衰ダンパ3を免震支承1たる弾性転がり支承12あるいは弾性すべり支承13との間に有する構築物Aにあっては、免震支承1たる弾性転がり支承12あるいは弾性すべり支承13が変形し易い弾性部12a,13aを有するがゆえに構築物Aが小振幅で横揺れするとき、この構築物Aにおける横揺れを小振幅用減衰ダンパ3で沈静化することが可能になる。
Therefore, in the structure A having the small-
このことからすると、この小振幅用減衰ダンパ3が連結される免震支承1は、たとえば、図4に示すように、積層ゴムなどのゴム柱からなる弾性支柱14にあって、中間部にフランジ部14aを有すると共に、このフランジ部14aの上方であって構築物A側となる弾性部14bにおけるバネ定数がフランジ部14aの下方であって地盤B側となる支柱部14cにおけるバネ定数よりも小さく設定された状態で、フランジ部11aに小振幅用減衰ダンパ3の他端が連結されてなるとしても良い。
From this, the seismic isolation bearing 1 to which the small-
以上のように形成されたこの発明による免震構造にあっては、免震支承1と、構築物Aにおける大振幅となる横揺れを沈静化するように機能する大振幅用減衰ダンパ2を有する免震構造に構築物Aにおける小振幅となる横揺れを沈静化するように機能する小振幅用減衰ダンパ3を併設することで、地震などに起因する大振幅となる構築物Aにおける横揺れに対処しながら同じく地震などに起因する小振幅となる構築物Aにおける横揺れにも対処し得ることになる。
In the seismic isolation structure according to the present invention formed as described above, the
ちなみに、このとき、構築物A側と地盤B側との間に配在される免震支承1の半数ないしはほぼ半数が弾性転がり支承12とされ、あるいは、弾性滑り支承13とされ、この弾性転がり支承12あるいは弾性滑り支承13に小振幅用減衰ダンパ3が連結されるとするのはもちろんである。
Incidentally, at this time, half or almost half of the
その結果、この発明によれば、既存の免震構造にあって、配在される免震支承1の半数ないしはほぼ半数を弾性転がり支承12あるいは弾性滑り支承13に代えながら小振幅用減衰ダンパ3を付加するのみでその具現化が可能になり、いたずらなコスト高を招来することなく、その汎用性の向上を期待し得ることになる。
As a result, according to the present invention, in the existing seismic isolation structure, half or almost half of the distributed
のみならず、この発明による免震構造にあっては、大振幅用減衰ダンパ2に加えて保障領域を異にする小振幅用減衰ダンパ3を有することになるから、構築物Aの横揺れを沈静化するときに、大振幅用減衰ダンパ2で保障し得ない領域を小振幅用減衰ダンパ3によって保障し得ることになり、それゆえ、地震などに起因する構築物Aにおける横揺れの速やかな沈静化が効率良く実現されることになる。
In addition, the seismic isolation structure according to the present invention has the small-
図5は、この発明の他の実施形態による免震構造を示すものであるが、以下には、これについて少し説明すると、この図5に示す免震構造は、前記した図1,図2および図3に示す各免震構造と同様に大振幅用減衰ダンパ2と小振幅用減衰ダンパ3とをいわゆる直列させてなるとするもので、免震支承1と構築物Aとの間に擬似地盤Fが配在されてなると共に、小振幅用減衰ダンパ3における一端が構築物Aに連結されながら他端が擬似地盤Fに連結されてなるとする一方で、大振幅用減衰ダンパ2における一端が地盤B側に連結されながら他端が擬似地盤Fに連結されてなるとしている。
FIG. 5 shows a seismic isolation structure according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, the seismic isolation structure shown in FIG. 5 will be described with reference to FIGS. Like the seismic isolation structures shown in FIG. 3, the large-
このとき、免震支承1,大振幅用減衰ダンパ2および小振幅用減衰ダンパ3は、前記した免震支承1,大振幅用減衰ダンパ2および小振幅用減衰ダンパ3と同様の構成とされており、その機能するところについても異なるところはない。
At this time, the
また、擬似地盤Fは、免震支承1に支持される態様とされているので、地盤B側および構築物A側からすれば、免震支承1の一部と擬制されることになり、このことからすると、大振幅用減衰ダンパ2は、上記したところに代えて、図5中に仮想線図で示すように、擬似地盤Fをいわゆるかわすようにして、一端が構築物Aに連結されるとしても良い。
In addition, since the pseudo ground F is supported by the
そして、図示する実施形態にあって、構築物Aと擬似地盤Fとの間には、下方の免震支承1に比較すると変形限界を小さくする、すなわち、バネ定数を小さくする支承4が配在されてなるとしている。
And in embodiment shown in figure, between the structure A and the pseudo ground F, the support 4 which makes a deformation | transformation limit small compared with the lower base-
それゆえ、この図5に示す免震構造にあっても、前記した免震構造の場合と同様に、小振幅用減衰ダンパ3をいわば免震支承1側となる擬似地盤Fとの間に有する構築物Aにあっては、擬似地盤Fとの間に支承4を有するがゆえに風で横揺れするとき、小振幅用減衰ダンパ3が構築物Aの横揺れを沈静化するように機能することになる。
Therefore, even in the seismic isolation structure shown in FIG. 5, as in the case of the above-described seismic isolation structure, the small-
その結果、この発明によれば、既存の免震構造に小振幅用減衰ダンパ3を付加するのみでその具現化が可能になり、いたずらなコスト高を招来することなく、その汎用性の向上を期待し得ることになる。
As a result, according to the present invention, it is possible to realize the present invention simply by adding the small-
前記したところは、この発明を具現化する大振幅用減衰ダンパ2および小振幅用減衰ダンパ3がピストン速度に依存して所定の減衰作用をするとして説明してきたが、この発明が意図するところは、結果として、構築物Aにおける大振幅となる横揺れに対処し得ると共に小振幅となる横揺れにも対処し得るようにすることであるから、これを具現化できる限りには、ピストンのストローク量に、すなわち、伸縮の振幅に依存して所定の減衰機能を発揮するとする設定であっても良いことはもちろんである。
In the above description, the large-
また、前記したところでは、大振幅用減衰ダンパ2および小振幅用減衰ダンパ3がそれぞれオイルダンパからなるとしたが、この発明が意図するところからすれば、所定のエネルギー吸収を具現化するものである限りには、利用される流体がオイルに代えて水からなるとしても良いことはもちろんである。
In the above description, the large-
1 免震支承
2 大振幅用減衰ダンパ
3 小振幅用減衰ダンパ
11 弾性支承
12 弾性転がり支承
12a,13a 弾性部
12b 転がり部
13 弾性滑り支承
13b 滑り部
14 弾性支柱
A 構築物
G 地盤
DESCRIPTION OF
Claims (6)
The seismic isolation structure according to claim 4, wherein the elastic sliding bearing has an elastic part connected to the structure and a sliding part distributed on the ground side.
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