JP2007321853A - Base isolating device and base isolated structure - Google Patents

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Nobuyuki Kobayashi
信之 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a base isolating device more simply constructed than conventional one for easy installation and maintenance and reliable and sufficient base isolation of a structure while holding resisting force on axial force given by torsional moment and overturning moment specific to the tower structure in earthquake, and to provide a base isolated structure equipped therewith. <P>SOLUTION: A link construction includes a stereoscopic parallel link mechanism for bearing torsional moment and overturning moment with the axial force of a link while permitting relative displacement between an upper cradle to be fastened to the base of the base isolated structure and a lower cradle to be fastened to the earth side in a horizontal two-dimensional direction. The upper cradle and the lower cradle are connected to each other via a restoring force mechanism part and a damping mechanism part so that the restoring force of the restoring force mechanism part operates in linkage with the relative displacement in the horizontal two-dimensional direction, thereby suitably giving longer cycles to the base isolated structure while supporting the dead weight of the structure. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、免震装置に関し、より詳細には、地震の際に引き抜き力やねじれ振動を伴う構造物を好適に免震することができる免震装置及び該免震装置を備える免震構造物に関する。   The present invention relates to a seismic isolation device, and more particularly, a seismic isolation device capable of suitably isolating a structure with pulling force or torsional vibration during an earthquake, and a seismic isolation structure including the seismic isolation device About.

近年、1995年の阪神淡路大震災をはじめとする大規模な地震災害において、建造物の倒壊の被害が数多く報告されており、地震対策技術に対する関心が益々高まっている。その中でも、特に、コストパフォーマンスの高い地震対策技術として免震装置が注目されてきており、種々の免震機構が検討、提案されている。   In recent years, many large-scale earthquake disasters such as the Great Hanshin-Awaji Earthquake in 1995 have been reported, and there has been an increasing interest in earthquake countermeasure technology. Among them, in particular, seismic isolation devices have attracted attention as earthquake countermeasure technology with high cost performance, and various seismic isolation mechanisms have been studied and proposed.

一般に、免震装置は、建物の荷重を支えながら水平変位を生じさせる支承機構、生じた水平変位を原点へ戻す復元機構、および、地震の振動エネルギーを吸収し建物の揺れを減衰させる減衰機構から構成される。これまで、転がり支承とばねとダンパーとを組み合わせた免震装置や、支承機構および復元機構を同時に備える積層ゴムとダンパーとを組み合わせた免震装置、さらには、支承機構、復元機構に加え、減衰機構をも兼ね備える高減衰積層ゴムによって構成された免震装置などが提案されてきており、一般家屋やビルなどの一般建造物に適用されてきた。   In general, the seismic isolation device consists of a support mechanism that generates horizontal displacement while supporting the building load, a restoration mechanism that returns the generated horizontal displacement to the origin, and a damping mechanism that absorbs the vibration energy of the earthquake and attenuates the shaking of the building. Composed. Up to now, seismic isolation devices that combine rolling bearings and springs and dampers, seismic isolation devices that combine laminated rubber and dampers that have both a bearing mechanism and a restoration mechanism, and a damping mechanism in addition to the bearing mechanism and the restoration mechanism. A seismic isolation device composed of a high-damping laminated rubber that also has a mechanism has been proposed, and has been applied to general buildings such as general houses and buildings.

しかしながら、構造物の幅に対する高さの比、すなわち塔状比が大きい構造物に、上述した転がり支承や積層ゴム支承を用いた免震装置を適用した場合、ねじれ変形や転倒モーメントによる引き抜き側の軸力への抵抗力が不十分であるという問題があった。このことは、電波塔などの鉄塔や化学プラントの反応塔のような塔状構造物においては、その転倒モーメントによる鉛直方向の軸力が非常に大きいため、より深刻な問題であった。この問題の解決手段として、特開平11−166331号公報(特許文献1)および特開2004−225403号公報(特許文献2)は、上述した従来の免震装置に追加して設けられたアンカーやリンクにより、該免震装置により絶縁された上部及び下部構造物を揺動自在に連結して引き抜き及び浮き上がりを防止する構成を開示する。しかしながら、引き抜き側の軸力を受け持つための構造を免震装置に別途設ける必要が生じるため、免震装置の構造が複雑とならざるを得なかった。   However, when the above-mentioned seismic isolation device using a rolling bearing or laminated rubber bearing is applied to a structure having a large ratio of height to the width of the structure, that is, a tower-like ratio, the pulling side due to torsional deformation or overturning moment There was a problem that the resistance to axial force was insufficient. This is a more serious problem in tower structures such as radio towers and reaction towers of chemical plants because the axial force in the vertical direction due to the overturning moment is very large. As means for solving this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-166331 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-225403 (Patent Document 2) include an anchor provided in addition to the conventional seismic isolation device described above. A structure is disclosed in which the upper and lower structures insulated by the seismic isolation device are swingably connected by a link to prevent pulling and lifting. However, since it is necessary to separately provide the seismic isolation device with a structure for handling the axial force on the extraction side, the structure of the seismic isolation device has to be complicated.

さらに、上述した塔状構造物の免震化を図る場合、転倒モーメントによる引抜力に加え、垂直軸周りのねじれモーメントの影響を考慮する必要がある。特に、タワークレーンに代表される垂直軸に関して非対称な構造を有する塔状構造物の免震化においては、ねじれモーメントの影響への対処が重要となる。加えて、建設中の建物にステーを介して水平支持される建設用ステー支持型タワークレーンに至っては、クレーン自身の基礎側から励振されるのに加え、建設中の建物側のからもステーを介して励振されることによって、応答が複雑になる上に過大な慣性力が生じるという問題があった。   Furthermore, when the above-described tower-like structure is to be seismically isolated, it is necessary to consider the influence of the torsional moment around the vertical axis in addition to the pulling force due to the overturning moment. In particular, in the seismic isolation of a tower-like structure having an asymmetric structure with respect to a vertical axis represented by a tower crane, it is important to deal with the influence of torsional moment. In addition, in the construction-stay-supported tower crane that is horizontally supported by the building under construction via the stay, in addition to being excited from the foundation side of the crane itself, the stay is also supported from the building side under construction. There is a problem in that the response is complicated and an excessive inertia force is generated by being excited through.

特開平11−166331号公報JP-A-11-166331 特開2004−225403号公報JP 2004-225403 A

本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、本発明は、従来よりも構成がシンプルで、かつ設置及びメンテナンスが容易であり、確実かつ充分に構造物を免震し、加えて、構造物のねじれのモーメント及び転倒モーメントによる軸力に抵抗力をもつ免震装置及び該免震装置を備えた免震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-mentioned problems in the prior art, and the present invention has a simpler structure than the conventional one, is easy to install and maintain, and reliably and sufficiently dampens the structure. In addition, an object of the present invention is to provide a seismic isolation device having resistance to axial force caused by a torsional moment and a falling moment of the structure, and a seismic isolation structure including the seismic isolation device.

本発明者は、地震時の搭状構造物に顕著なねじれのモーメント及び転倒モーメントによる軸力に抵抗力をもつ免震機構につき鋭意検討した結果、立体的な平行リンク機構の運動学的制約に着目し、該平行リンク機構と復元機構および減衰機構とを組み合わせることによって、被免震構造物の水平2次元方向の相対変位を許容しつつ、該構造物のねじれのモーメント及び転倒モーメントをリンクの軸力で受け持つことができ、かつ、該構造物の自重を支えながら長周期化を好適に図ることが可能な新規な免震機構を見出し、本発明に至ったのである。   As a result of earnestly examining the seismic isolation mechanism that resists the axial force caused by the remarkable torsional moment and overturning moment on the tower structure during an earthquake, the present inventor has constrained the kinematic constraints of the three-dimensional parallel link mechanism. Paying attention, combining the parallel link mechanism, the restoring mechanism, and the damping mechanism allows the relative displacement in the horizontal two-dimensional direction of the seismic isolated structure while allowing the torsional moment and overturning moment of the structure to be reduced. The present inventors have found a novel seismic isolation mechanism that can be handled by an axial force and that can suitably achieve a long period of time while supporting the weight of the structure.

すなわち、本発明によれば、被免震構造物の基部に緊結可能な上部受台と、地盤側の台座に緊結可能な下部受台と、長さが全て等しくかつ互いに平行関係にある少なくとも3つ以上のリンク部材と、復元力機構部と、減衰機構部とを備える免震装置であって、前記免震装置は、前記上部受台と前記下部受台とが前記リンク部材を介して回転自在な関節によって連結されてなる立体的な平行リンク機構を含んで構成され、前記上部受台と前記下部受台とが、前記復元力機構部を介して連結され、前記上部受台と前記下部受台とが、前記減衰機構部を介して連結されており、前記上部受台の水平2次元方向の相対変位に連動して前記復元力機構部の復元力が前記上部受台に作用するように構成された免震装置が提供される。   That is, according to the present invention, the upper pedestal that can be fastened to the base of the base-isolated structure and the lower cradle that can be fastened to the base on the ground side are all equal in length and at least 3 in parallel with each other. A seismic isolation device comprising at least two link members, a restoring force mechanism portion, and a damping mechanism portion, wherein the upper base and the lower base rotate via the link member. A three-dimensional parallel link mechanism connected by a free joint, wherein the upper cradle and the lower cradle are coupled via the restoring force mechanism, and the upper cradle and the lower cradle A cradle is connected via the damping mechanism, and the restoring force of the restoring force mechanism acts on the upper cradle in conjunction with the relative displacement in the two-dimensional direction of the upper cradle. A seismic isolation device is provided.

また、本発明によれば、前記上部受台は、前記下部受台側に端部を向けた支柱を備え、前記支柱の長さは、前記上部受台の水平2次元方向の相対変位が許容範囲を超えた場合にのみ、前記端部が前記下部受台に接触するように規定される免震装置、ならびに、前記下部受台は、前記上部受台側に端部を向けた支柱を備え、前記支柱の長さは、前記上部受台の水平2次元方向の相対変位が許容範囲を超えた場合にのみ、前記端部が前記上部受台に接触するように規定される免震装置が提供される。   Further, according to the present invention, the upper pedestal includes a support having an end directed toward the lower cradle, and the length of the support is allowed to be relatively displaced in the horizontal two-dimensional direction of the upper cradle. The seismic isolation device is defined so that the end comes into contact with the lower pedestal only when the range is exceeded, and the lower pedestal includes a column having the end directed toward the upper pedestal. The length of the column is such that the seismic isolation device is defined such that the end portion contacts the upper pedestal only when the relative displacement in the horizontal two-dimensional direction of the upper pedestal exceeds an allowable range. Provided.

本発明においては、前記上部受台と前記下部受台とを、前記支柱と前記復元力機構部を介して連結し、前記上部受台と前記下部受台とを、前記支柱と前記減衰機構部を介して連結することができる。   In the present invention, the upper pedestal and the lower pedestal are connected to each other through the support and the restoring force mechanism, and the upper pedestal and the lower pedestal are connected to the support and the damping mechanism. It can be connected via.

さらに本発明においては、前記関節、前記リンク部材、および前記支柱からなる群より選ばれる少なくとも1種の可動部材の可動範囲を、前記上部受台の水平2次元方向の相対変位の許容範囲に対応させて限定的に規定するストッパー機構部をさらに備えることができ、また、前記上部受台の水平2次元方向の相対変位を阻止するトリガーであって、前記支柱と前記下部受台の間または前記支柱と前記上部受台の間に挿入され、地震による水平慣性力が所定の閾値以上になったときに切断されるように強度が設定されているシャーピンをさらに備えることができる。   Further, in the present invention, the movable range of at least one movable member selected from the group consisting of the joint, the link member, and the support column corresponds to the allowable range of relative displacement in the horizontal two-dimensional direction of the upper cradle. A stopper mechanism part that is defined in a limited manner, and is a trigger that prevents relative displacement in the horizontal two-dimensional direction of the upper cradle, between the column and the lower cradle or the A shear pin inserted between the support column and the upper cradle and having a strength set so as to be cut when a horizontal inertia force due to an earthquake exceeds a predetermined threshold value can be further provided.

また、本発明の別の構成によれば、前記免震装置を備える免震構造物であって、前記上部受台が前記構造物の被免震部分の基部に緊結され、前記下部受台が地震の振動エネルギーの入力側の台座に緊結されている免震構造物が提供される。   Moreover, according to another structure of this invention, it is a seismic isolation structure provided with the said seismic isolation apparatus, Comprising: The said upper base is fastened to the base of the seismic isolation part of the said structure, The said lower base is A seismic isolation structure is provided that is tightly coupled to a pedestal on the input side of earthquake vibration energy.

さらに加えて本発明においては、ステーを介して地盤に固定された支持構造物によって水平支持される前記免震構造物であって、前記ステーの一端は、前記支持構造物に連結され、他端は、前記下部受台が緊結されている前記台座の下方に連結されており、前記ステーは、水平一軸方向の変位を許容する免震ステーである免震構造物が提供される。   In addition, in the present invention, the seismic isolation structure is horizontally supported by a support structure fixed to the ground via a stay, wherein one end of the stay is connected to the support structure and the other end Is connected to a lower part of the pedestal to which the lower pedestal is fastened, and the stay is provided with a seismic isolation structure that is a seismic isolation stay that allows displacement in a horizontal uniaxial direction.

上述したように、本発明によれば、従来よりも構成がシンプルで、かつ設置及びメンテナンスが容易であり、確実かつ充分に構造物を免震し、加えて、構造物のねじれのモーメント及び転倒モーメントによる軸力に抵抗力をもつ免震装置及び該免震装置を備えた免震構造物が提供される。   As described above, according to the present invention, the structure is simpler than that of the prior art, installation and maintenance are easy, and the structure is reliably and sufficiently isolated, and in addition, the torsional moment and overturning of the structure A seismic isolation device having resistance to axial force due to a moment and a seismic isolation structure including the seismic isolation device are provided.

以下、本発明を図面に示した実施の形態をもって説明するが、本発明は、図面に示した実施の形態に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments shown in the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings.

図1は、本発明の免震装置10の斜視図を示す。本発明の免震装置10は、上部受台12、下部受台14、リンク部材16、支柱18、復元力機構部20、および減衰機構部22とを含んで構成されている。本発明の免震装置10においては、上部受台12と下部受台14とが、4本のリンク部材16を介して、各々の四隅において連結されており、各リンク部材16は、その長さが全て等しく、かつ、平行関係にあり、その8つの連結部分は、図示しない回転自在な関節によって構成されている。ここで、リンク部材16の長さとは、リンク部材16の両端に位置する上記関節の回転中心の離間距離を意味し、各リンク部材16が平行関係にあるとは、各リンク部材16における上記回転中心を結ぶ線分が互いに平行関係にあることを意味する。なお、本発明においては、上述した関節は、例えば、球面軸受、ユニバーサルジョイントなどを用いて構成することができる。   FIG. 1 shows a perspective view of the seismic isolation device 10 of the present invention. The seismic isolation device 10 of the present invention includes an upper cradle 12, a lower cradle 14, a link member 16, a support 18, a restoring force mechanism unit 20, and a damping mechanism unit 22. In the seismic isolation device 10 of the present invention, the upper cradle 12 and the lower cradle 14 are connected to each other at the four corners via the four link members 16, and each link member 16 has its length. Are equal and in parallel relation, and the eight connecting portions are constituted by a rotatable joint (not shown). Here, the length of the link member 16 means a separation distance between the rotation centers of the joints located at both ends of the link member 16, and that the link members 16 are in a parallel relationship means that the rotation of each link member 16 is the rotation. It means that the line segments connecting the centers are parallel to each other. In the present invention, the above-described joint can be configured using, for example, a spherical bearing, a universal joint, or the like.

さらに、本発明の免震装置10においては、上部受台12に支柱18が固着されており、支柱18の下部受台14側の端部近傍には4つの突状支持体18aが形成されている。一方、下部受台14には、4つの突状支持体18aに対向するそれぞれの位置に突状支持体14aが形成されており、対向する突状支持体14aと突状支持体18aとが、復元力機構部20を介して連結されるとともに、減衰機構部22を介して連結されている。図1においては、説明の便宜のため、復元力機構部20をコイルバネとして示しているが、本発明における復元力機構部20は、これに限定されるものではなく、ゴム、板バネなど弾性体を適宜用いて構成することができる。また、減衰機構部22は、鋼材ダンパー、鉛ダンパー、摩擦ダンパーなどの履歴型ダンパー、ならびに、オイルダンパー、粘性体ダンパーなどの粘性型ダンパーを適宜用いて構成することができる。   Furthermore, in the seismic isolation device 10 of the present invention, the support column 18 is fixed to the upper pedestal 12, and four projecting supports 18 a are formed near the end of the support column 18 on the lower pedestal 14 side. Yes. On the other hand, the lower pedestal 14 is formed with protruding support bodies 14a at positions facing the four protruding support bodies 18a, and the protruding support bodies 14a and the protruding support bodies 18a facing each other, It is connected via a restoring force mechanism part 20 and connected via a damping mechanism part 22. In FIG. 1, for convenience of explanation, the restoring force mechanism unit 20 is shown as a coil spring. However, the restoring force mechanism unit 20 in the present invention is not limited to this, and an elastic body such as rubber or a leaf spring. Can be used as appropriate. The damping mechanism 22 can be configured by appropriately using hysteresis dampers such as steel dampers, lead dampers, friction dampers, and viscous dampers such as oil dampers and viscous dampers.

本発明の免震装置10は、通常、地盤側に固定されたコンクリート基礎や構造物の上端部など、地震の振動エネルギーの入力側の台座と下部受台14とを緊結し、下部受台14よりも上方に位置する上部受台12と被免震構造物の基部とを緊結することによって設置される。なお、本発明の免震装置10は、各受台12、14の形状を図1に示すような平面板状に限定するものではなく、地盤側の台座あるいは被免震構造物の基部と安定性をもって緊結可能な形状であれば、例えば、格子状、もしくは枠状とすることもでき、また、段差や凹凸を含む形状とすることもできる。さらに、本発明の免震装置10においては、下部受台14が地盤側の台座の一部として組み込まれるものであってもよく、上部受台12が被免震構造物の基部の一部として組み込まれるものであってもよい。   The seismic isolation device 10 of the present invention normally connects a base on the input side of earthquake vibration energy, such as a concrete foundation fixed on the ground side or the upper end of a structure, and a lower pedestal 14, and lower pedestal 14 It is installed by binding the upper cradle 12 positioned above and the base of the seismic isolation structure. In addition, the seismic isolation device 10 of the present invention is not limited to the shape of each of the pedestals 12 and 14 as a flat plate as shown in FIG. 1, but is stable with the base on the ground side or the base of the seismic isolation structure. As long as the shape can be tightly coupled, for example, it can be a lattice shape or a frame shape, and can also be a shape including steps or irregularities. Furthermore, in the seismic isolation device 10 of the present invention, the lower cradle 14 may be incorporated as a part of the ground side pedestal, and the upper cradle 12 may be a part of the base of the seismic isolation structure. It may be incorporated.

以上説明した構成を採用する本発明の免震装置10においては、上部受台12、下部受台14、および4つのリンク部材16によって、立体的な平行リンク機構が実現される。本発明の免震装置10は、この立体的な平行リンク機構によって、上部受台12の自由度が限定されるため、従来の免震装置において不可避であったねじれの変位およびロッキングが好適に防止されると同時に、転倒モーメントによる引き抜き力に対抗することが可能となる。すなわち、本発明の免震装置10においては、ねじれのモーメントおよび転倒モーメントは4つのリンク部材16の軸力が受け持つことになる。   In the seismic isolation device 10 of the present invention that adopts the configuration described above, a three-dimensional parallel link mechanism is realized by the upper cradle 12, the lower cradle 14, and the four link members 16. In the seismic isolation device 10 of the present invention, the degree of freedom of the upper cradle 12 is limited by this three-dimensional parallel link mechanism, so that the torsional displacement and locking that are inevitable in the conventional seismic isolation device are preferably prevented. At the same time, it becomes possible to counter the pulling force due to the falling moment. That is, in the seismic isolation device 10 of the present invention, the axial force of the four link members 16 takes charge of the torsional moment and the overturning moment.

以下、本発明における立体的な平行リンク機構について、図2〜図4に示す免震装置モデルを参照して説明する。図2〜図4に示す免震装置モデルは、説明の便宜のため、立体的な平行リンク機構の構成要素である、上部受台12、下部受台14、ならびに複数のリンク部材16および関節26のみを簡略化して表したものである。   Hereinafter, the three-dimensional parallel link mechanism in the present invention will be described with reference to the seismic isolation device model shown in FIGS. The seismic isolation device model shown in FIGS. 2 to 4 is an upper cradle 12, a lower cradle 14, and a plurality of link members 16 and joints 26 that are components of a three-dimensional parallel link mechanism for convenience of explanation. Is a simplified representation.

図2は、免震装置モデル24の斜視図を示す。図2(a)に示す免震装置モデル24においては、上部受台12と下部受台14とが、4つのリンク部材16と8つの回転自在な関節26を介して連結されている。また、4つのリンク部材16の両端に位置する関節26の回転中心Pの離間距離は、全て等しい値Lをとり、各リンク部材16における回転中心Pを結ぶ線分が互いに平行関係にある。ここで免震装置モデル24の自由度について検討すると、下部受台14が固定されているものと仮定すれば、4つのリンク部材16と上部受台12は、それぞれ6自由度を有するので、全自由度は、5×6=30となる。一方、4つのリンク部材16の両端の変位は、上部受台12および下部受台14によってそれぞれ拘束されているので、拘束自由度は4×3×2=24となる。ここで、各リンク部材16は、その両端が、回転自在な関節26を介して上部受台12および下部受台14と連結されているため、リンク軸回りの回転自由度を有し、結局のところ、免震装置モデル24全体においては、上部受台12の自由度は、30−24−4=2となり、上部受台12は、下部受台14を基準として見た場合、水平2次元方向(図に示すXY方向)に相対的に変位する自由度をもつことになる。図2(b)は、免震装置モデル24において上部受台12が水平2次元方向に相対変位する態様を概念的に示した図である。   FIG. 2 shows a perspective view of the seismic isolation device model 24. In the seismic isolation device model 24 shown in FIG. 2A, the upper cradle 12 and the lower cradle 14 are connected to each other via four link members 16 and eight rotatable joints 26. Further, the separation distances of the rotation centers P of the joints 26 located at both ends of the four link members 16 all have the same value L, and the line segments connecting the rotation centers P of the link members 16 are in parallel relation to each other. Here, considering the degree of freedom of the seismic isolation device model 24, assuming that the lower cradle 14 is fixed, each of the four link members 16 and the upper cradle 12 has 6 degrees of freedom. The degree of freedom is 5 × 6 = 30. On the other hand, the displacements at both ends of the four link members 16 are restrained by the upper cradle 12 and the lower cradle 14 respectively, so that the degree of freedom of restraint is 4 × 3 × 2 = 24. Here, since each link member 16 is connected to the upper pedestal 12 and the lower pedestal 14 via the rotatable joints 26, each link member 16 has a degree of freedom of rotation around the link axis. However, in the seismic isolation device model 24 as a whole, the degree of freedom of the upper cradle 12 is 30-24-4 = 2, and the upper cradle 12 is viewed in the horizontal two-dimensional direction when viewed from the lower cradle 14 as a reference. It has a degree of freedom of relative displacement in the (XY direction shown in the figure). FIG. 2 (b) is a diagram conceptually showing an aspect in which the upper cradle 12 is relatively displaced in the horizontal two-dimensional direction in the seismic isolation device model 24.

次に、受台におけるリンク部材16の配設位置について、図3に示す免震装置モデル24の上面図を参照して説明する。図3(a)に示されるように、上述した複数の関節26の回転中心Pの全てが同一円周上に位置するようにリンク部材16が配設された場合、各リンク部材16が鉛直方向に直立した状態であって上部受台12と下部受台14との間に水平相対変位が生じていない場合にのみ、図3(b)に示すように、上部受台12は、各回転中心Pが共有する鉛直軸Qまわりに回転が可能となる。このような回転の自由度は、複数の回転中心Pの全てが同時に同一円周上に位置しないように構成することによって拘束することができる。   Next, the arrangement position of the link member 16 in the cradle will be described with reference to the top view of the seismic isolation device model 24 shown in FIG. As shown in FIG. 3A, when the link members 16 are arranged so that all the rotation centers P of the plurality of joints 26 are located on the same circumference, the link members 16 are in the vertical direction. Only when there is no horizontal relative displacement between the upper cradle 12 and the lower cradle 14 as shown in FIG. It is possible to rotate around the vertical axis Q shared by P. Such a degree of freedom of rotation can be constrained by configuring so that not all of the plurality of rotation centers P are simultaneously located on the same circumference.

すなわち、本発明における立体的な平行リンク機構のリンク部材16の数は、4つに限定されるものではなく、3つ以上の複数であれば、被免震対象の上部構造物の形状、自重の大きさ、およびその重心等に鑑みて、適宜その数および配設位置を決定することができる。例えば、図3(c)に示すように、1つ以上のリンク部材16aを付加的に配設することによって、上部受台12の鉛直軸Qまわりの回転が積極的に拘束される。さらに、予ひずみを与えた復元力機構部を上部受台12の回転モーメントに対して対抗可能に配設することによって上部受台12の鉛直軸まわりの回転を防止することもできる。   That is, the number of the link members 16 of the three-dimensional parallel link mechanism in the present invention is not limited to four, and if the number is three or more, the shape of the upper structure to be seismically isolated, its own weight The number and the arrangement position can be determined as appropriate in view of the size and the center of gravity. For example, as shown in FIG. 3C, the rotation of the upper pedestal 12 around the vertical axis Q is positively restrained by additionally disposing one or more link members 16a. Further, by arranging the restoring force mechanism portion to which the pre-strain is applied so as to be able to counter the rotational moment of the upper cradle 12, it is possible to prevent the upper cradle 12 from rotating around the vertical axis.

さらに、本発明における立体的な平行リンク機構は、免震装置の高さを抑えるために多段階に構成することもできる。図4は、多段階に構成された立体的な平行リンク機構を含む免震装置モデル25を示す。免震装置モデル25においては、上部受台12と下部受台14との間の高さ方向において、長さの異なるリンク部材16h〜16jが補助枠28および関節26を介して多段階に連結されている。   Furthermore, the three-dimensional parallel link mechanism in the present invention can be configured in multiple stages in order to suppress the height of the seismic isolation device. FIG. 4 shows a seismic isolation device model 25 including a three-dimensional parallel link mechanism configured in multiple stages. In the seismic isolation device model 25, link members 16 h to 16 j having different lengths are connected in multiple stages via the auxiliary frame 28 and the joint 26 in the height direction between the upper cradle 12 and the lower cradle 14. ing.

以上説明したように、本発明における立体的な平行リンク機構とは、上部受台12と下部受台14とが、少なくとも3つのリンク部材16により回転自在な関節26を介して連結されてなるリンク機構であって、各リンク部材16の両端に位置する関節26の回転中心Pの離間距離が全て等しい値をとり、各リンク部材16における回転中心Pを結ぶ線分が互いに平行関係にあり、かつ、その線分の全てが同一平面上に含まれない構成を備えるものいい、受台自体およびリンク部材自体の形状、ならびにそれらの組み合わせの態様を特に限定するものではない。   As described above, the three-dimensional parallel link mechanism according to the present invention is a link in which the upper pedestal 12 and the lower pedestal 14 are connected by at least three link members 16 via a rotatable joint 26. And the separation distances of the rotation centers P of the joints 26 located at both ends of each link member 16 are all equal, and the line segments connecting the rotation centers P in each link member 16 are in parallel with each other, and The line segments are not included in the same plane, and the shape of the cradle itself and the link member itself, and the combination thereof are not particularly limited.

次に、上述した立体的な平行リンク機構と復元力機構部20および減衰機構部22とが相互に連関することによって実現される本発明の免震装置10における免震機構の詳細について、以下説明する。   Next, details of the seismic isolation mechanism in the seismic isolation device 10 of the present invention realized by the above-described three-dimensional parallel link mechanism, the restoring force mechanism unit 20 and the damping mechanism unit 22 being linked to each other will be described below. To do.

図5は、平時における本発明の免震装置10を示す図であり、図5(a)は、その側面図を示す。図5(a)に示されるように、平時においては4本のリンク部材16は、鉛直方向に直立しており、上部受台12を含む図示しない被免震構造物の自重をその軸力で支えている。上部受台12の中心部には円柱状の支柱18が固着されている。支柱18の長さは、地震の際に、想定される上部受台12の相対変位の範囲内においては、支柱18の端部が下部受台14に接触せず、許容相対変位の範囲を超えた場合には、該端部が下部受台14に接触するように規定されており、平時においては該端部と下部受台14との間には隙間Sが形成されている。なお、支柱18は、その形状を円柱状に限定するものではなく、また、上部受台12に固着されるものに限られず、強度の観点から上部受台12と一体的に形成することもできる。   FIG. 5 is a diagram showing the seismic isolation device 10 of the present invention in normal times, and FIG. 5 (a) shows a side view thereof. As shown in FIG. 5 (a), the four link members 16 stand upright in normal time during normal times, and the axial weight of the self-weighted structure (not shown) including the upper cradle 12 is shown. I support. A columnar column 18 is fixed to the center of the upper cradle 12. The length of the support column 18 exceeds the allowable relative displacement range because the end of the support column 18 does not contact the lower support table 14 within the range of the relative displacement of the upper support table 12 that is assumed in the event of an earthquake. In this case, the end portion is defined so as to come into contact with the lower pedestal 14, and a gap S is formed between the end portion and the lower pedestal 14 during normal times. In addition, the support | pillar 18 does not limit the shape to a column shape, and is not restricted to what is fixed to the upper base 12, It can also form integrally with the upper base 12 from a viewpoint of intensity | strength. .

図5(b)は、平時における本発明の免震装置10の上面図を示す。なお、説明の便宜のため、図5(b)においては、上部受台12を透視して各部材を図示する(以下、図6(b)についても同じ)。図5(b)に示されるように、本発明の免震装置10においては、上部受台12に形成された支柱18の突状支持体18aと下部受台14の突状支持体14aとが、復元力機構部20ならびに減衰機構部22によって連結されている。換言すれば、本発明においては、上部受台12と下部受台14とは、支柱18と複数の復元力機構部20および減衰機構部22を介して連結されており、リンク部材16が鉛直方向に直立した状態を原点とするように構成されている。   FIG.5 (b) shows the top view of the seismic isolation apparatus 10 of this invention in normal time. For convenience of explanation, in FIG. 5B, each member is illustrated through the upper cradle 12 (hereinafter, the same applies to FIG. 6B). As shown in FIG. 5B, in the seismic isolation device 10 of the present invention, the protruding support 18a of the support column 18 and the protruding support 14a of the lower receiving table 14 formed on the upper receiving table 12 are provided. These are connected by a restoring force mechanism unit 20 and a damping mechanism unit 22. In other words, in the present invention, the upper cradle 12 and the lower cradle 14 are connected to the support column 18 via the plurality of restoring force mechanism parts 20 and the damping mechanism part 22, and the link member 16 is in the vertical direction. It is configured so that the origin is a state standing upright.

本発明においては、上述したリンク部材16が鉛直方向に直立した状態において、図5(b)に示す4つの復元力機構部20を自然長とすることもでき、または、各復元力機構部20に均等に予ひずみを付与しておくこともできる。いずれの場合においても、本発明においては、リンク部材16が鉛直方向に直立した状態において全ての復元力機構部20が平衡点になるように調整され、その配設位置が決定される。このように構成することで、地震によって上部受台12と下部受台14とに水平方向の相対変位が生じても、地震による励振が無くなった場合には、各復元力機構部20がその復元力により平衡点に戻ることによって、リンク部材16が鉛直方向に直立した状態に戻り、再び、被免震構造物の自重をリンク部材16の軸力で支えることができる。なお、図5(b)に示す実施の形態においては、4つの復元力機構部20を支柱18の中心に対して卍型に配設されており、上部受台12の鉛直軸まわりの回転モーメントに対して対抗可能に構成されている。   In the present invention, in the state where the link member 16 described above stands upright in the vertical direction, the four restoring force mechanism portions 20 shown in FIG. It is also possible to apply a pre-strain evenly. In any case, in the present invention, in the state where the link member 16 stands upright in the vertical direction, all the restoring force mechanism portions 20 are adjusted so as to be at the equilibrium point, and the arrangement position thereof is determined. With this configuration, even if horizontal displacement occurs between the upper cradle 12 and the lower cradle 14 due to an earthquake, each restoring force mechanism unit 20 restores its restoration when excitation due to the earthquake is lost. By returning to the equilibrium point by the force, the link member 16 returns to the vertically standing state, and the own weight of the seismic isolation structure can be supported again by the axial force of the link member 16. In the embodiment shown in FIG. 5B, the four restoring force mechanisms 20 are arranged in a bowl shape with respect to the center of the support column 18, and the rotational moment around the vertical axis of the upper pedestal 12 is provided. It is configured to be able to compete against.

図6は、地震時における本発明の免震装置10を示す図であり、図6(a)は、その側面図を示し、図6(b)は、その上面図を示す。地震時において、地盤側に固定された下部受台14に作用する地震力は、上部受台12が上述した立体的な平行リンク機構によって水平2次元方向(XY方向)に相対変位することによって遮断され、被免震構造物に作用する慣性力が低減される。このとき、図6(b)に示されるように、復元力機構部20aおよび20bが自然長より長くなり、復元力機構部20cおよび20dが自然長よりも短くなるため、各復元力機構部20には復元力、すなわち平衡点に戻ろうとする力が発生する。すなわち、地震力が継続している間、上部受台12の水平2次元方向(XY方向)の相対変位に連動して各復元力機構部20の復元力が発生することで、本発明の免震装置10においては、被免震構造物に作用する地震による慣性力を継続的に低減することが可能な機構が実現される。それと同時に、入力された地震の振動エネルギーは、随時、減衰機構部22によって吸収され減衰する。そして地震による励振が治まったのち、各復元力機構部20は、その復元力によって平衡点に戻り、リンク部材16は、鉛直方向に直立した状態に戻って静止する。その結果、本発明の免震装置10は、図5に示した原点に復帰する。   FIG. 6 is a diagram showing the seismic isolation device 10 of the present invention at the time of an earthquake, FIG. 6 (a) shows a side view thereof, and FIG. 6 (b) shows a top view thereof. In the event of an earthquake, the seismic force acting on the lower cradle 14 fixed on the ground side is blocked by the relative displacement of the upper cradle 12 in the horizontal two-dimensional direction (XY direction) by the above-described three-dimensional parallel link mechanism. Inertia force acting on the seismic isolated structure is reduced. At this time, as shown in FIG. 6B, the restoring force mechanism portions 20a and 20b are longer than the natural length, and the restoring force mechanism portions 20c and 20d are shorter than the natural length. A restoring force, that is, a force to return to the equilibrium point is generated. That is, while the seismic force continues, the restoring force of each restoring force mechanism unit 20 is generated in conjunction with the relative displacement of the upper cradle 12 in the horizontal two-dimensional direction (XY direction). In the seismic device 10, a mechanism capable of continuously reducing the inertial force due to the earthquake acting on the seismic isolated structure is realized. At the same time, the vibration energy of the input earthquake is absorbed and attenuated by the damping mechanism unit 22 as needed. Then, after the excitation due to the earthquake has subsided, each restoring force mechanism unit 20 returns to the equilibrium point by the restoring force, and the link member 16 returns to an upright state in the vertical direction and stops. As a result, the seismic isolation device 10 of the present invention returns to the origin shown in FIG.

以上、本発明の免震装置10の免震機構を図5および6を参照して説明してきたが、本発明における復元力機構部20および減衰機構部22の配設態様は、図5および6に示した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上部受台12と下部受台14とが、復元力機構部20および減衰機構部22によって作用点を介して連結されており、上述した原点において全ての復元力機構部20が平衡点にあり、上部受台12の水平2次元方向(XY方向)の相対変位に連動して各復元力機構部20の復元力が各受台に作用するように構成された種々の態様を実施の形態として含む。   As described above, the seismic isolation mechanism of the seismic isolation device 10 of the present invention has been described with reference to FIGS. 5 and 6. The arrangement of the restoring force mechanism unit 20 and the damping mechanism unit 22 according to the present invention is illustrated in FIGS. It is not limited to the embodiment shown in. In the present invention, the upper cradle 12 and the lower cradle 14 are connected to each other by the restoring force mechanism unit 20 and the damping mechanism unit 22 via the action point, and all the restoring force mechanism units 20 are balanced at the origin described above. Various embodiments are configured such that the restoring force of each restoring force mechanism portion 20 acts on each cradle in conjunction with the relative displacement of the upper cradle 12 in the horizontal two-dimensional direction (XY direction). It is included as a form.

例えば、図7(a)に示すように、復元力機構部20および減衰機構部22を支柱18の中心軸に対して線対称に配設することもでき、また、図7(b)に示すように、支柱18を下部受台14側に形成し、復元力機構部20および減衰機構部22を上部受台12側に配設することもできる。さらに、図7(c)に示すように、支柱18を介さずに、上部受台12と下部受台14とを復元力機構部20および減衰機構部22によって直接連結することもできる。   For example, as shown in FIG. 7A, the restoring force mechanism portion 20 and the damping mechanism portion 22 can be arranged symmetrically with respect to the central axis of the support column 18, as shown in FIG. 7B. Thus, the support column 18 can be formed on the lower cradle 14 side, and the restoring force mechanism unit 20 and the damping mechanism unit 22 can be disposed on the upper cradle 12 side. Further, as shown in FIG. 7C, the upper pedestal 12 and the lower pedestal 14 can be directly connected by the restoring force mechanism unit 20 and the damping mechanism unit 22 without using the support column 18.

なお、上部受台12に水平方向の相対変位を生じた場合、復元力機構部20および減衰機構部22と各作用点との連結部分にも水平方向の相対変位が生じるため、該変位を許容するために、上記連結部分を、自由度を有するすべり軸受などの対偶によって構成することが好ましい。次に、本発明の免震装置10の免震機構を支承機能、復元機能、および減衰機能の観点から以下説明する。   In addition, when a horizontal relative displacement is generated in the upper cradle 12, a horizontal relative displacement is also generated in a connecting portion between the restoring force mechanism unit 20 and the damping mechanism unit 22 and each action point. In order to do so, it is preferable that the connecting portion is constituted by a pair of pairs such as a plain bearing having a degree of freedom. Next, the seismic isolation mechanism of the seismic isolation device 10 of the present invention will be described below from the viewpoints of a support function, a restoration function, and a damping function.

図8は、本発明の免震装置10の支承機構および復元機構を概念的に示す図である。図8(a)に示されるように、平時においては、図示しない被免震構造物の自重は、太線矢印が示すように、各リンク部材16に分散され、各リンク部材16の軸力によって受け持たれる。一方、地震が作用して免震装置10が稼動し、上部受台12と下部受台14との間に水平方向の相対変位が生じると、図8(b)に示されるように、太線矢印で示した自重は、細線矢印が示す重力成分G1およびG2に分解される。ここで、上述した相対変位によって生じたリンク部材16の傾き角をθとすれば、被免震構造物の自重/cosθ(細線矢印G1)は、全てのリンク部材16の軸力が受け持ち、被免震構造物の自重×tanθ(細線矢印G2)は、全ての復元力機構部20がその許容変形範囲内、すなわち弾性限界点を超えない範囲内で受け持つことができる。本発明においては、被免震構造物に作用する慣性力を充分に低減するために許容する水平方向の相対変位の範囲内において、復元力機構部20がその弾性限界点を超えて塑性変形を起こすことのないように設計されることが好ましい。すなわち、本発明の免震装置10においては、立体的な平行リンク機構における各リンク部材16と各復元力機構部20とが相互に連関することによって、被免震構造物の自重を支持しつつ水平方向の相対変位を一定範囲において許容して該被免震構造物への振動エネルギーの入力を低減する機能、すなわち支承機能が実現される。   FIG. 8 is a diagram conceptually showing the support mechanism and the restoration mechanism of the seismic isolation device 10 of the present invention. As shown in FIG. 8A, during normal times, the weight of the seismic isolation structure (not shown) is distributed to each link member 16 and received by the axial force of each link member 16 as indicated by the thick arrow. Be held. On the other hand, when the seismic isolation device 10 is operated due to an earthquake and a horizontal relative displacement occurs between the upper cradle 12 and the lower cradle 14, as shown in FIG. The self-weight shown by is decomposed into gravity components G1 and G2 indicated by the thin line arrows. Here, if the inclination angle of the link member 16 caused by the relative displacement described above is θ, the self-weight / cos θ (thin line arrow G1) of the seismic isolation structure is handled by the axial force of all the link members 16, The self-weight of the seismic isolation structure × tan θ (thin line arrow G2) can be handled by all the restoring force mechanisms 20 within the allowable deformation range, that is, within the range not exceeding the elastic limit point. In the present invention, the restoring force mechanism portion 20 exceeds its elastic limit point and undergoes plastic deformation within the range of horizontal relative displacement allowed to sufficiently reduce the inertial force acting on the base-isolated structure. It is preferably designed so that it does not occur. That is, in the seismic isolation device 10 of the present invention, each link member 16 and each restoring force mechanism portion 20 in the three-dimensional parallel link mechanism are linked to each other while supporting the own weight of the seismic isolation structure. A function of allowing the relative displacement in the horizontal direction within a certain range to reduce the input of vibration energy to the base-isolated structure, that is, a support function is realized.

また、上部受台12の水平方向の相対変位に連動して各復元力機構部20の復元力が発生し、各受台に作用するため、本発明の免震装置10は、地震終了時に原点復帰することができる。すなわち、復元力機構部20によって復元機能が実現される。   In addition, since the restoring force of each restoring force mechanism unit 20 is generated in conjunction with the horizontal relative displacement of the upper cradle 12 and acts on each cradle, the seismic isolation device 10 of the present invention has an origin at the end of the earthquake. Can return. That is, a restoring function is realized by the restoring force mechanism unit 20.

さらに、減衰機構部22によって地震の振動エネルギーを速やかに吸収し減衰することが可能であり、上部受台12の水平方向の相対変位を、復元力機構部20の許容変形範囲内、すなわち弾性限界点を超えない範囲内に納めることができる。すなわち、減衰機構部22によって減衰機能が実現される。   Further, the vibration mechanism energy can be quickly absorbed and attenuated by the damping mechanism 22, and the horizontal relative displacement of the upper cradle 12 is within the allowable deformation range of the restoring force mechanism section 20, that is, the elastic limit. It can be within the range not exceeding the point. That is, the damping function is realized by the damping mechanism 22.

なお、免震効果の観点から、被免震構造物の固有周期を長周期化することによって、該固有周期を地震の卓越周期から外すことが重要となるが、本発明の免震装置10においては、被免震構造物の自重に鑑みて、復元力機構部20のばね定数の大きさ、およびリンク部材16の長さの最適化を図ることによってこれを実現することができる。以下、本発明の免震装置10が実現する被免震構造物の固有周期の長周期化について、再び、図8を参照しながら説明する。   From the viewpoint of the seismic isolation effect, it is important to remove the natural period from the dominant period of the earthquake by lengthening the natural period of the seismic isolation structure. This can be realized by optimizing the size of the spring constant of the restoring force mechanism 20 and the length of the link member 16 in view of the weight of the seismic isolation structure. Hereinafter, the longer period of the natural period of the seismic isolation structure realized by the seismic isolation device 10 of the present invention will be described with reference to FIG. 8 again.

図8に示す免震装置10において、図示しない被免震構造物および上部受台12の合計質量をm、リンク部材16の長さをl、復元力機構部20のばね定数をk、重力加速度をgとした場合、地震時の上部受台12の相対変位を地震終了時に復元するためには、kがなす水平力Fは、重力成分G2がなす水平力Fより大きくなるようにする必要、すなわち下記式(1)が成立する必要がある。 In the seismic isolation device 10 shown in FIG. 8, the total mass of the seismic isolation structure and the upper cradle 12 (not shown) is m, the length of the link member 16 is l, the spring constant of the restoring force mechanism 20 is k u , and gravity. If the acceleration was g, in order to restore the relative displacement of the upper receiving base 12 during an earthquake during an earthquake finished, k u Ganasu horizontal force F u is to be greater than the gravity component G2 Ganasu horizontal force F g In other words, the following formula (1) needs to be satisfied.

Figure 2007321853
ここで、式(1)中のθを微小と考えれば、復元力機構部20のばね定数kについて下記式(2)が成立する。
Figure 2007321853
Here, when θ in the equation (1) is considered to be minute, the following equation (2) is established for the spring constant k u of the restoring force mechanism unit 20.

Figure 2007321853
よって、被免震構造物の固有周期をTとすれば、下記式(3)が成立する。
Figure 2007321853
Therefore, if the natural period of the seismic isolated structure is T g , the following formula (3) is established.

Figure 2007321853
仮に、本発明の免震装置10のリンク部材16の長さl=4.0mとした場合、上記式(3)に従えば、被免震構造物の固有周期をT=4sec.程度に設定することが可能となることがわかる。すなわち、本発明の免震装置10においては、復元力機構部20のばね定数kとリンク部材16の長さlの最適化を図ることによって、被免震構造物の固有周期の長周期化が好適に図られることがわかる。
Figure 2007321853
If the length l of the link member 16 of the seismic isolation device 10 of the present invention is 4.0 m, the natural period of the seismic isolation structure is about T g = 4 sec. According to the above equation (3). It turns out that it becomes possible to set. That is, in the seismic isolation device 10 of the present invention, by optimizing the spring constant k u of the restoring force mechanism 20 and the length l of the link member 16, the natural period of the seismic isolated structure is increased. It can be seen that is preferably achieved.

一方、免震装置自体の高さについて制約がある場合には、先に説明した、図4に示す多段階に構成された立体的な平行リンク機構を採用することによって、免震装置自体の高さを低く抑えたまま、上記式(3)中のlをリンク部材16h〜16jの長さの合算値として大きくすることよって最適化を図ることが可能となる。   On the other hand, when there is a restriction on the height of the seismic isolation device itself, by adopting the three-dimensional parallel link mechanism shown in FIG. Optimization can be achieved by increasing l in the above formula (3) as a total value of the lengths of the link members 16h to 16j while keeping the height low.

本発明の免震装置10においては、安全の観点から、さらに、上部受台12と下部受台14との間の過大な水平方向の相対変位を防止するためのストッパー機構を適宜設けることが好ましい。図9は、本発明の免震装置10におけるストッパー機構を示す図である。なお、図9においては、説明の便宜のため、復元力機構部20および減衰機構部22を省略して示す。図9(a)、(b)は、上部受台12の水平方向の相対変位が許容範囲を超えた場合に、支柱18と接触するように下部受台14に設けられたリング状部材であるストッパー30によってストッパー機構が実現される態様を示す。ストッパー30は、下部受台14に固設してもよく、また、強度の観点から一体形成によって設けることもできる。何らかの理由によって復元力機構部20および減衰機構部22の破損、故障、あるいは各機構の連結部分の破損、故障が発生した場合であっても、ストッパー30と支柱18とが接触することでそれ以上の水平方向の相対変位が阻止される。なお、ストッパー30の形状は、リング状に限定されるものではなく、支柱18の可動範囲を上部受台12の水平相対変位の許容範囲に対応させて限定的に規定することができるものであればよい。   In the seismic isolation device 10 of the present invention, it is preferable to appropriately provide a stopper mechanism for preventing an excessive horizontal relative displacement between the upper cradle 12 and the lower cradle 14 from the viewpoint of safety. . FIG. 9 is a diagram showing a stopper mechanism in the seismic isolation device 10 of the present invention. In FIG. 9, the restoring force mechanism unit 20 and the damping mechanism unit 22 are omitted for convenience of explanation. FIGS. 9A and 9B are ring-shaped members provided on the lower pedestal 14 so as to come into contact with the support column 18 when the horizontal relative displacement of the upper pedestal 12 exceeds an allowable range. A mode in which a stopper mechanism is realized by the stopper 30 is shown. The stopper 30 may be fixed to the lower cradle 14 or may be provided by integral formation from the viewpoint of strength. Even if the restoring force mechanism unit 20 and the damping mechanism unit 22 are broken or broken for some reason, or if the coupling portion of each mechanism is broken or broken, the contact between the stopper 30 and the column 18 further increases. The relative displacement in the horizontal direction is prevented. Note that the shape of the stopper 30 is not limited to a ring shape, and the movable range of the support column 18 can be defined in a limited manner corresponding to the allowable horizontal relative displacement range of the upper cradle 12. That's fine.

また、万が一、ストッパー30が破損した場合であっても、図9(c)に示すように、支柱18の下端が下部受台14に接触することによってそれ以上の水平方向の相対変位が阻止される。すなわち、この場合においては、支柱18がストッパー機構を実現する。このような異常事態においても、被免震構造物の自重は、各リンク部材16と支柱18の軸力によって受け持たれ安全が確保される。   Even if the stopper 30 is damaged, as shown in FIG. 9C, the lower end of the support column 18 comes into contact with the lower cradle 14 to prevent further horizontal relative displacement. The That is, in this case, the column 18 implements a stopper mechanism. Even in such an abnormal situation, the weight of the seismic isolation structure is received by the axial force of each link member 16 and the support column 18 to ensure safety.

なお、本発明におけるストッパー機構は上述した形態に限定されるものではなく、関節26やリンク部材16をはじめとする他の可動部材の可動範囲を、上部受台12の水平相対変位の許容範囲に対応させて限定的に規定することによってストッパー機構を実現することもでき、さらにこれらを組み合わせた多重ストッパー機構を設けることもできる。   The stopper mechanism in the present invention is not limited to the above-described form, and the movable range of other movable members including the joint 26 and the link member 16 is set within the allowable range of the horizontal relative displacement of the upper cradle 12. It is possible to realize a stopper mechanism by defining it in a limited manner correspondingly, and it is also possible to provide a multiple stopper mechanism combining these.

さらに、本発明の免震装置10においては、該装置を平時には作動させず、地震時にのみ作動させるためにトリガー機構を設けることができる。図10は、本発明の免震装置10において、支柱18と下部受台14の間に所定の強度を備えるシャーピン40を挿入して支柱18と下部受台14の間の水平相対変位を阻止することによってトリガー機構が実現される態様を示す。シャーピン40の強度を地震による水平慣性力が所定の閾値以上になったときに切断されるように設定することによってトリガー機構が実現される。なお、シャーピン40は、閾値以上の力を受けた場合に変形を伴わず断裂する素材で形成されることが好ましい。   Furthermore, in the seismic isolation device 10 of the present invention, a trigger mechanism can be provided to operate the device only during an earthquake without operating the device during normal times. FIG. 10 shows that in the seismic isolation device 10 of the present invention, a shear pin 40 having a predetermined strength is inserted between the support column 18 and the lower pedestal 14 to prevent horizontal relative displacement between the support column 18 and the lower pedestal 14. The aspect by which a trigger mechanism is implement | achieved by this is shown. A trigger mechanism is realized by setting the strength of the shear pin 40 so that it is cut when the horizontal inertia force due to the earthquake exceeds a predetermined threshold value. In addition, it is preferable that the shear pin 40 is formed of a material that tears without being deformed when receiving a force equal to or greater than a threshold value.

また、塔状構造物においては、強風時の風荷重がしばしば大きな値を持つことがあるが、このようなときにトリガー機構が作動することは好ましくないので、気象予報等で事前に強風が予測できるときには、平時よりも強度の大きい耐風ピンを用いて風荷重のみによってトリガー機構が作動しないようにすることもできる。   In addition, in a tower structure, the wind load during strong winds often has a large value, but it is not preferable that the trigger mechanism operates in such a case, so strong winds are predicted in advance by weather forecasts, etc. When possible, it is possible to prevent the trigger mechanism from being activated only by a wind load by using a wind-resistant pin having a higher strength than normal.

本発明の免震装置10の実施形態を構造物への適用の観点から以下説明する。図11は、本発明の免震装置10をビルなどの一般構造物に設置した実施形態を示す。図11(a)は、免震装置10の配置を示した上面図であり、図11(b)は、その側面図を示す。図11に示される実施形態においては、一般構造物50と基礎52の間に免震装置10が、一般構造物50の自重と地震時の慣性力に鑑みて計算された必要数分だけ配置される。図11(a)示されるように、一般構造物50の形状は非対称性を有しているため、地震の励振力を受けた場合には、高さ方向に捩れ変形を伴う水平方向変位が生じる。このような特性を有する一般構造物50に対し、積層ゴム支承またはころがり支承を用いた従来の免震装置を設置する場合、上述した捩れる力を考慮して配置する必要が生じ、さらに、増改築によって建築物の形状が変わった場合にはすべての支承を再配置する必要が生じる。一方、図11(a)に示すように本発明の免震装置10を複数設置した場合には、各免震装置10の各リンク部材16の軸力が、一般構造物50のねじれのモーメントを受け持ち、免震装置10自体が捩れるような変形を生じないため、上述した捩れる力を考慮して配置する必要がなく、増改築等によって建築物の形状が変わった場合であっても新たに免震装置10を増設するだけで足り、すべての装置を再配置する必要がない。   An embodiment of the seismic isolation device 10 of the present invention will be described below from the viewpoint of application to a structure. FIG. 11 shows an embodiment in which the seismic isolation device 10 of the present invention is installed in a general structure such as a building. Fig.11 (a) is the top view which showed arrangement | positioning of the seismic isolation apparatus 10, FIG.11 (b) shows the side view. In the embodiment shown in FIG. 11, the seismic isolation device 10 is arranged between the general structure 50 and the foundation 52 by the necessary number calculated in consideration of the weight of the general structure 50 and the inertial force at the time of the earthquake. The As shown in FIG. 11 (a), the shape of the general structure 50 is asymmetric, so that when it receives an earthquake excitation force, a horizontal displacement with torsional deformation occurs in the height direction. . When a conventional seismic isolation device using a laminated rubber bearing or a rolling bearing is installed on the general structure 50 having such characteristics, it is necessary to arrange it in consideration of the twisting force described above. If the shape of the building changes due to renovation, it will be necessary to relocate all supports. On the other hand, when a plurality of seismic isolation devices 10 of the present invention are installed as shown in FIG. 11A, the axial force of each link member 16 of each seismic isolation device 10 causes the torsional moment of the general structure 50. The seismic isolation device 10 itself is not deformed by twisting, so there is no need to arrange it in consideration of the twisting force described above, and even if the shape of the building changes due to expansion or renovation, etc. It is only necessary to add the seismic isolation device 10 to the system, and it is not necessary to rearrange all the devices.

さらに、地震時の慣性力Sによって、転倒モーメントMが生じ、その結果、一般構造物50の一方の端に引き抜き力Nが生じた場合、積層ゴム支承またはころがり支承を用いた従来の免震装置においては引き抜き力Nに抵抗するための手段を別途設ける必要が生じ、免震装置全体の構造が複雑にならざるを得ないが、本発明に免震装置10においては、各リンク部材16の軸力が引き抜き力Nに抵抗できるため特別な装置の追加を必要としない。また、図11に示すように、免震装置10のユニットを複数設置した場合には、上述した各免震装置10における上部受台12の鉛直軸まわりの回転が拘束されるため、該回転を拘束するために構成を別途設ける必要がない。 Further, the inertial force S f during an earthquake, occur overturning moment M, as a result, if one of the pulling force on the end N of the general structure 50 occurs, conventional seismic isolation with laminated rubber bearing or rolling bearing In the apparatus, it is necessary to separately provide a means for resisting the pulling force N, and the structure of the entire seismic isolation apparatus is inevitably complicated. Since the axial force can resist the pulling force N, no additional device is required. As shown in FIG. 11, when a plurality of units of the seismic isolation device 10 are installed, the rotation of the upper cradle 12 around the vertical axis of each of the above-described seismic isolation devices 10 is restricted. There is no need to provide a separate configuration for restraining.

図12は、ビルなどの一般構造物に設置される本発明の免震装置10の別の実施形態を示す。本発明の免震装置10は、図11に示したような被免震構造物に複数配置されるユニットとして構成されるものに限定されず、被免震構造物の基部底面全体を上部受台12とし、地盤側の基礎全体を下部受台14とし、該基部底面と該基礎の間にリンク部材16を配設することによって構成することもできる。   FIG. 12 shows another embodiment of the seismic isolation device 10 of the present invention installed in a general structure such as a building. The seismic isolation device 10 of the present invention is not limited to a unit configured as a plurality of units arranged in the seismic isolation structure as shown in FIG. 12, the entire foundation on the ground side can be used as the lower pedestal 14, and the link member 16 can be disposed between the bottom surface of the base and the foundation.

図13は、本発明の免震装置10を、化学プラントの反応塔や送電線鉄塔に代表される塔状比の大きい塔状構造物に設置した実施形態を示す。本発明の免震装置10は、図13(a)に示すように、塔状構造物60の基部と基礎62の間に設置することもでき、また、図13(b)に示すように、塔状構造物60の骨格の中途部に挿入する形で設置することもできる。   FIG. 13 shows an embodiment in which the seismic isolation device 10 of the present invention is installed in a tower structure having a large tower ratio represented by a reaction tower or a transmission line tower of a chemical plant. The seismic isolation device 10 of the present invention can be installed between the base of the tower-like structure 60 and the foundation 62 as shown in FIG. 13 (a), and as shown in FIG. 13 (b), It can also be installed so as to be inserted in the middle of the skeleton of the tower-like structure 60.

図14は、本発明の免震装置10を、高層ビルなどの建設に広く用いられるステー支持型タワークレーンに設置した実施形態を示す。一般に、ステー支持型タワークレーンは、クレーン基礎に固定され、かつ、建設中のビル鉄骨等にステーを介して水平支持されることから、地震時において、クレーン基礎側からのみならず建築物側からも励振されることになる。図14に示すステー支持型タワークレーン70は、クレーン基礎72に固定され、かつ、マスト74の中途部において、ステー78を介して建築物76によって水平支持されている。ステー支持型タワークレーンは地震時にステーより上のクレーンマストの振動が大きいことが分かっているため、ステー支持型タワークレーンにおいては、図14に示すように、ステー78が連結されたマスト74の直上に免震装置10が挿入する形で設置することが好ましい。   FIG. 14 shows an embodiment in which the seismic isolation device 10 of the present invention is installed in a stay-supporting tower crane that is widely used in the construction of high-rise buildings and the like. In general, a stay-supporting tower crane is fixed to a crane foundation and is supported horizontally by a building steel frame or the like under construction via a stay. Will also be excited. A stay-supporting tower crane 70 shown in FIG. 14 is fixed to a crane foundation 72 and is horizontally supported by a building 76 via a stay 78 in the middle portion of the mast 74. Since it is known that the vibration of the crane mast above the stay is large in the stay support type tower crane in the event of an earthquake, in the stay support type tower crane, as shown in FIG. 14, the mast 74 directly above the stay 78 is connected. It is preferable to install in such a manner that the seismic isolation device 10 is inserted into.

さらに、本実施形態においては、ステー78を免震ステーとして構成することがより好ましい。図15は、免震ステー80の断面図を示す。免震ステー80は、ステー部材82a、82b、復元力機構部84、減衰機構部86、および軸力部材88を含んで構成され、ステー部材82a、82bは、端部にガイド90a、90bを備え、軸力部材88は、その両端にストッパー92を備えて構成されている。ステー部材82aおよび82bは、復元力機構部84ならびに減衰機構部86を介して連結され、さらに、軸力部材88とガイド90a、90bによって一軸方向に固定され、該軸方向の変位が許容されるように構成されている。なお、ストッパー92により免震ステー80の過大な変位が防止される。   Furthermore, in the present embodiment, it is more preferable to configure the stay 78 as a seismic isolation stay. FIG. 15 shows a cross-sectional view of the seismic isolation stay 80. The seismic isolation stay 80 includes stay members 82a and 82b, a restoring force mechanism portion 84, a damping mechanism portion 86, and an axial force member 88. The stay members 82a and 82b include guides 90a and 90b at their ends. The axial force member 88 includes stoppers 92 at both ends thereof. The stay members 82a and 82b are connected via a restoring force mechanism portion 84 and a damping mechanism portion 86, and are further fixed in one axial direction by an axial force member 88 and guides 90a and 90b, so that displacement in the axial direction is allowed. It is configured as follows. The stopper 92 prevents an excessive displacement of the seismic isolation stay 80.

図14および図15を参照して、本実施形態において、免震装置10と免震ステー80とが相互に連関することによってステー支持型タワークレーン70の免震が好適に図られる機構を以下説明する。平時においては、軸力部材88は、図示しないトリガー装置によってステー部材82a、82bに固定されており、ステー支持型タワークレーン70に作用する水平荷重を建築物76に伝えることができる。   With reference to FIG. 14 and FIG. 15, in this embodiment, the mechanism by which the seismic isolation device 10 and the seismic isolation stay 80 are linked to each other and the seismic isolation of the stay-supporting tower crane 70 is preferably achieved will be described below. To do. During normal times, the axial force member 88 is fixed to the stay members 82a and 82b by a trigger device (not shown), and can transmit a horizontal load acting on the stay supporting tower crane 70 to the building 76.

地震時にクレーン本体に慣性力が生じ、それが所定の閾値を越えた時に、図示しないトリガー装置が働き、免震ステー80が稼働してステー部材82aおよび82bの軸方向の変位が許容される。すると、免震ステー80を介して建築物76が負担していたクレーンの水平慣性力をマスト74が負担するので、免震装置10の図示しないトリガー装置が働き、免震装置10が稼動してクレーン本体における免震装置10より上部の構造体が長周期化されて地震の慣性力が低減される。同時に、復元力機構部84と減衰機構部86の働きにより、建築物76から免震ステー80を介してクレーン本体に入力する励振力は小さくなる。同時に、クレーン側から免震ステー80を介して建築物76に入力される地震慣性力も低減されるため、従来、クレーン本体側からの地震慣性力対策のために建築物76に施す必要のあった補強を少なくすることができる。   When an inertial force is generated in the crane main body during an earthquake and exceeds a predetermined threshold value, a trigger device (not shown) is activated, and the seismic isolation stay 80 is operated to allow the axial displacement of the stay members 82a and 82b. Then, since the mast 74 bears the horizontal inertia force of the crane that was borne by the building 76 via the seismic isolation stay 80, the trigger device (not shown) of the seismic isolation device 10 works, and the seismic isolation device 10 operates. The structure above the seismic isolation device 10 in the crane main body is lengthened to reduce the inertial force of the earthquake. At the same time, due to the action of the restoring force mechanism 84 and the damping mechanism 86, the excitation force input from the building 76 to the crane body via the seismic isolation stay 80 is reduced. At the same time, since the seismic inertia force input to the building 76 from the crane side via the seismic isolation stay 80 is also reduced, conventionally, it has been necessary to apply to the building 76 as a countermeasure against the seismic inertia force from the crane body side. Reinforcement can be reduced.

図16は、本発明の第2の実施形態である免震装置100を示す。免震装置100は、上部受台102、下部受台104、リンク部材106、および減衰機構部108とを含んで構成されている。免震装置100においては、上部受台102と下部受台104とが回転自在な関節を介して複数のリンク部材106と連結されており、上述した立体的な平行リンク機構を構成している。ただし、免震装置100においては、地盤側の基礎と緊結固定される下部受台104が吊り下げ支持部104aを含んで形成されており、上部受台102は、吊り下げ支持部104aから吊り下げられる形でリンク部材106を介して連結される。上述した構造を採用する免震装置100においては重力ばねが復元力を与えるため、別途、復元力機構部を設ける必要が無く、上部受台102と下部受台104とを減衰機構部108を介して連結すれば足りる。なお、図16は、多段化された立体的な平行リンク機構を適用した実施の形態を示すが、免震装置100は、立体的な平行リンク機構を多段化された機構に限定するものではない。   FIG. 16 shows a seismic isolation device 100 according to the second embodiment of the present invention. The seismic isolation device 100 includes an upper cradle 102, a lower cradle 104, a link member 106, and a damping mechanism 108. In the seismic isolation device 100, an upper cradle 102 and a lower cradle 104 are connected to a plurality of link members 106 via rotatable joints, and constitute the above-described three-dimensional parallel link mechanism. However, in the seismic isolation device 100, the lower cradle 104 tightly fixed to the foundation on the ground side is formed including the suspension support portion 104a, and the upper cradle 102 is suspended from the suspension support portion 104a. Are connected via the link member 106. In the seismic isolation device 100 adopting the above-described structure, since the gravity spring gives a restoring force, there is no need to provide a restoring force mechanism part separately, and the upper cradle 102 and the lower cradle 104 are connected via the damping mechanism part 108. It is enough to connect them. FIG. 16 shows an embodiment in which a multi-staged three-dimensional parallel link mechanism is applied. However, the seismic isolation device 100 does not limit the three-dimensional parallel link mechanism to a multi-stage mechanism. .

本発明者は、本発明の免震装置を自立型タワークレーンに対して適用した場合について、代表的な3種類の地震波、すなわち、神戸ポートアイランドNS波、神戸海洋気象台NS波、十勝沖地震八戸NS波を用いて水平最大加速度および層せん断力係数についてシミュレーション実験を行った。その結果、免震装置を取付けない場合について得られた値に対する本発明の免震装置を取り付けた場合について得られた値の比(免震装置あり/免震装置なし)は、水平最大加速度においては、約0.26(神戸ポートアイランドNS波)、約0.038(神戸海洋気象台NS波)、約0.12(十勝沖地震八戸NS波)という値が得られた。また、層せん断力係数については、約0.25(神戸ポートアイランドNS波)、約0.038(神戸海洋気象台NS波)、約0.18(十勝沖地震八戸NS波)という値が得られた。すなわち、本発明の免震装置を自立型タワークレーンに対して設置した場合、水平最大加速度、層せん断力係数とも好適に低減されることが示され、クレーンの地震慣性力を数分の1に低減できることが示された。さらに、上述した3種類の地震波に対する本発明の免震装置の水平変位は、いずれも1m以下であり、本発明の免震装置が充分に実施可能であることが示された。   The present inventor has applied the seismic isolation device of the present invention to a self-supporting tower crane, and representative three types of seismic waves, namely, Kobe Port Island NS Wave, Kobe Ocean Meteorological Observatory NS Wave, Tokachi-oki Earthquake Hachinohe Simulation experiments were conducted on the horizontal maximum acceleration and the layer shear force coefficient using NS waves. As a result, the ratio of the value obtained with the seismic isolation device of the present invention to the value obtained without the seismic isolation device (with / without seismic isolation device) is Values of about 0.26 (Kobe Port Island NS wave), about 0.038 (Kobe Marine Meteorological Observatory NS wave), and about 0.12 (Tokachi-oki earthquake Hachinohe NS wave) were obtained. As for the layer shear force coefficient, values of about 0.25 (Kobe Port Island NS wave), about 0.038 (Kobe Marine Meteorological Observatory NS wave), and about 0.18 (Tokachi-oki Earthquake Hachinohe NS wave) are obtained. It was. That is, when the seismic isolation device of the present invention is installed on a self-supporting tower crane, it is shown that both the horizontal maximum acceleration and the layer shear force coefficient are suitably reduced, and the earthquake inertia force of the crane is reduced to a fraction. It was shown that it can be reduced. Furthermore, the horizontal displacement of the seismic isolation device of the present invention with respect to the above-described three types of seismic waves is 1 m or less, indicating that the seismic isolation device of the present invention can be sufficiently implemented.

また、同様のシミュレーション実験をステー支持型タワークレーンについて行った。なお、マスト部の中途部に本発明の免震装置を挿設し、かつ、免震ステーを該免震装置の直下に連結した場合について実験を行った。免震をしていない通常のステー支持型タワークレーンにおいては、支持側の建物の固有周期の近傍で大きな応答が生じることが示されたが、本発明の免震装置と免震ステーを併用したステー支持型タワークレーンにおいては、層せん断力係数は、約0.2で一定となり、タワークレーン自体は、ステー支持型建物による励振の影響を受けないことが示された。   A similar simulation experiment was conducted on a tower crane with stay support. In addition, it experimented about the case where the seismic isolation apparatus of this invention was inserted in the middle part of the mast part, and the seismic isolation stay was connected just under this seismic isolation apparatus. A normal stay-supported tower crane that is not seismically isolated has been shown to produce a large response near the natural period of the building on the support side, but the seismic isolation device of the present invention and the seismic isolation stay were used in combination. In the stay-supporting tower crane, the layer shear force coefficient is constant at about 0.2, which indicates that the tower crane itself is not affected by excitation by the stay-supporting building.

以上、説明したように、本発明によれば、従来よりも構成がシンプルで、かつ設置及びメンテナンスが容易であり、確実かつ充分に構造物を免震し、加えて、構造物のねじれのモーメント及び転倒モーメントによる軸力に抵抗力をもつ免震装置及び該免震装置を備えた免震構造物が提供される。本発明の免震装置は、特に、タワークレーンに代表される搭状比が大きく、かつ、鉛直軸に関して非対称な構造物の免震に用いられた場合には、大規模な地震においても該構造物の倒壊等を回避することができ深刻な二次災害を防止することが期待される。   As described above, according to the present invention, the structure is simpler than that of the prior art, installation and maintenance are easy, the structure is reliably and sufficiently isolated, and the torsional moment of the structure In addition, a seismic isolation device having resistance to an axial force due to a falling moment and a seismic isolation structure including the seismic isolation device are provided. The seismic isolation device of the present invention has a large tower ratio represented by a tower crane, and particularly when used for seismic isolation of a structure that is asymmetric with respect to the vertical axis, the structure can be used even in a large-scale earthquake. It is expected to prevent the collapse of things and prevent serious secondary disasters.

本発明の免震装置10を示した斜視図。The perspective view which showed the seismic isolation apparatus 10 of this invention. 免震装置モデル24を示した斜視図。The perspective view which showed the seismic isolation apparatus model 24. FIG. 免震装置モデル24を示した上面図。The top view which showed the seismic isolation apparatus model 24. FIG. 多段階に構成された立体的な平行リンク機構を含む免震装置モデル25を示した図。The figure which showed the seismic isolation apparatus model 25 containing the three-dimensional parallel link mechanism comprised in multiple steps. 平時における本発明の免震装置10を示した図。The figure which showed the seismic isolation apparatus 10 of this invention in the normal time. 地震時における本発明の免震装置10を示した図。The figure which showed the seismic isolation apparatus 10 of this invention at the time of an earthquake. 復元力機構部および減衰機構部の種々の連結態様を示した図。The figure which showed the various connection aspect of the restoring force mechanism part and the damping mechanism part. 本発明の免震装置10の支承機構および復元機構を概念的に示した図。The figure which showed notionally the support mechanism and restoration mechanism of the seismic isolation apparatus 10 of this invention. 本発明の免震装置10におけるストッパー機構を示した図。The figure which showed the stopper mechanism in the seismic isolation apparatus 10 of this invention. 本発明の免震装置10におけるトリガー機構を示した図。The figure which showed the trigger mechanism in the seismic isolation apparatus 10 of this invention. 本発明の免震装置10を一般構造物に設置した実施形態を示した図。The figure which showed embodiment which installed the seismic isolation apparatus 10 of this invention in the general structure. 本発明の免震装置10を一般構造物に設置した別の実施形態を示した図。The figure which showed another embodiment which installed the seismic isolation apparatus 10 of this invention in the general structure. 本発明の免震装置10を、塔状構造物に設置した実施形態を示した図。The figure which showed embodiment which installed the seismic isolation apparatus 10 of this invention in the tower-like structure. 本発明の免震装置10を、ステー支持型タワークレーンに設置した実施形態を示した図。The figure which showed embodiment which installed the seismic isolation apparatus 10 of this invention in the stay support type tower crane. 免震ステー80を示した断面図。Sectional drawing which showed the seismic isolation stay. 本発明の第2の実施形態である免震装置100を示した図。The figure which showed the seismic isolation apparatus 100 which is the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…免震装置、12…上部受台、14…下部受台、16…リンク部材、18…支柱、20…復元力機構部、22…減衰機構部、24…免震装置モデル、25…免震装置モデル、26…関節、28…補助枠、30…ストッパー、40…シャーピン、50…一般構造物、52…基礎、60…塔状構造物、62…基礎、70…ステー支持型タワークレーン、72…クレーン基礎、74…マスト、76…建築物、78…ステー、80…免震ステー、82…ステー部材、84…復元力機構部、86…減衰機構部、88…軸力部材、90…ガイド、92…ストッパー、100…免震装置、102…上部受台、104…下部受台、106…リンク部材、108…減衰機構部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Seismic isolation device, 12 ... Upper base, 14 ... Lower base, 16 ... Link member, 18 ... Support | pillar, 20 ... Restoring force mechanism part, 22 ... Damping mechanism part, 24 ... Seismic isolation device model, 25 ... Exemption Seismic device model, 26 ... joint, 28 ... auxiliary frame, 30 ... stopper, 40 ... shear pin, 50 ... general structure, 52 ... foundation, 60 ... tower structure, 62 ... foundation, 70 ... stay supporting tower crane, 72 ... Crane foundation, 74 ... Mast, 76 ... Building, 78 ... Stay, 80 ... Seismic isolation stay, 82 ... Stay member, 84 ... Restoring force mechanism, 86 ... Damping mechanism, 88 ... Axial member, 90 ... Guide, 92 ... Stopper, 100 ... Seismic isolation device, 102 ... Upper base, 104 ... Lower base, 106 ... Link member, 108 ... Damping mechanism

Claims (8)

被免震構造物の基部に緊結可能な上部受台と、地盤側の台座に緊結可能な下部受台と、長さが全て等しくかつ互いに平行関係にある少なくとも3つ以上のリンク部材と、復元力機構部と、減衰機構部とを備える免震装置であって、
前記免震装置は、
前記上部受台と前記下部受台とが前記リンク部材を介して回転自在な関節によって連結されてなる立体的な平行リンク機構を含んで構成され、
前記上部受台と前記下部受台とが、前記復元力機構部を介して連結され、
前記上部受台と前記下部受台とが、前記減衰機構部を介して連結されており
前記上部受台の水平2次元方向の相対変位に連動して前記復元力機構部の復元力が前記上部受台に作用するように構成された
免震装置。
An upper cradle that can be fastened to the base of the seismic isolation structure, a lower cradle that can be fastened to the base on the ground side, and at least three or more link members that are all equal in length and parallel to each other A seismic isolation device comprising a force mechanism part and a damping mechanism part,
The seismic isolation device is
The upper cradle and the lower cradle are configured to include a three-dimensional parallel link mechanism in which the upper cradle and the lower cradle are connected by a rotatable joint via the link member,
The upper cradle and the lower cradle are connected via the restoring force mechanism,
The upper pedestal and the lower pedestal are connected via the damping mechanism, and the restoring force of the restoring force mechanism is linked to the relative displacement in the horizontal two-dimensional direction of the upper pedestal. Seismic isolation device configured to act on the cradle.
前記上部受台は、前記下部受台側に端部を向けた支柱を備え、前記支柱の長さは、前記上部受台の水平2次元方向の相対変位が許容範囲を超えた場合にのみ、前記端部が前記下部受台に接触するように規定される、
請求項1に記載の免震装置。
The upper pedestal includes a column having an end directed toward the lower cradle side, and the length of the column is only when the relative displacement in the horizontal two-dimensional direction of the upper cradle exceeds an allowable range. The end is defined to contact the lower cradle;
The seismic isolation device according to claim 1.
前記下部受台は、前記上部受台側に端部を向けた支柱を備え、前記支柱の長さは、前記上部受台の水平2次元方向の相対変位が許容範囲を超えた場合にのみ、前記端部が前記上部受台に接触するように規定される、
請求項1に記載の免震装置。
The lower pedestal includes a column having an end facing the upper cradle side, and the length of the column is only when the relative displacement in the horizontal two-dimensional direction of the upper cradle exceeds an allowable range. The end is defined to contact the upper cradle;
The seismic isolation device according to claim 1.
前記上部受台と前記下部受台とが、前記支柱と前記復元力機構部を介して連結され、
前記上部受台と前記下部受台とが、前記支柱と前記減衰機構部を介して連結されている、請求項2または3のいずれか1項に記載の免震装置。
The upper cradle and the lower cradle are connected via the support column and the restoring force mechanism unit,
4. The seismic isolation device according to claim 2, wherein the upper cradle and the lower cradle are connected to each other through the support column and the damping mechanism. 5.
前記関節、前記リンク部材、および前記支柱からなる群より選ばれる少なくとも1種の可動部材の可動範囲を、前記上部受台の水平2次元方向の相対変位の許容範囲に対応させて限定的に規定するストッパー機構部をさらに備える、
請求項2〜4のいずれか1項に記載の免震装置。
The movable range of at least one movable member selected from the group consisting of the joint, the link member, and the support column is limitedly defined in correspondence with the allowable range of relative displacement in the horizontal two-dimensional direction of the upper cradle. A stopper mechanism that further includes
The seismic isolation apparatus of any one of Claims 2-4.
前記上部受台の水平2次元方向の相対変位を阻止するトリガーであって、前記支柱と前記下部受台の間または前記支柱と前記上部受台の間に挿入され、地震による水平慣性力が所定の閾値以上になったときに切断されるように強度が設定されているシャーピンをさらに備える、
請求項2〜5のいずれか1項に記載の免震装置。
A trigger that prevents relative displacement in the horizontal two-dimensional direction of the upper cradle, and is inserted between the support and the lower cradle or between the support and the upper cradle, and a horizontal inertia force due to an earthquake is predetermined. It further comprises a shear pin whose strength is set so that it is cut when it exceeds the threshold of
The seismic isolation apparatus of any one of Claims 2-5.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の免震装置を備える免震構造物であって、前記上部受台が前記構造物の被免震部分の基部に緊結され、前記下部受台が地震の振動エネルギーの入力側の台座に緊結されている免震構造物。   It is a seismic isolation structure provided with the seismic isolation apparatus of any one of Claims 1-6, Comprising: The said upper base is fastened to the base of the seismic isolation part of the said structure, The said lower base is A base-isolated structure that is tightly connected to the pedestal on the input side of earthquake vibration energy. ステーを介して地盤に固定された支持構造物によって水平支持される請求項7に記載の免震構造物であって、前記ステーの一端は、前記支持構造物に連結され、他端は、前記下部受台が緊結されている前記台座の下方に連結されており、前記ステーは、水平一軸方向の変位を許容する免震ステーである免震構造物。   The seismic isolation structure according to claim 7, which is horizontally supported by a support structure fixed to the ground via a stay, wherein one end of the stay is connected to the support structure, and the other end is connected to the support structure. A base-isolated structure that is connected to a lower part of the pedestal to which a lower pedestal is fastened, and the stay is a base-isolated stay that allows displacement in a horizontal uniaxial direction.
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