JP2008190560A - Base isolation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、下部支持部材と、前記下部支持部材に移動可能に取付けられ免震対象物が載置される上部支持部材とを備えた免震装置に関する。 The present invention relates to a seismic isolation device including a lower support member and an upper support member that is movably attached to the lower support member and on which a seismic isolation object is placed.
コンピュータを入れたラックや美術品などを地震の揺れから守る装置として免震装置が使われている。 Seismic isolation devices are used to protect racks containing computers and works of art from earthquakes.
免震装置を設計する上で考慮すべき重要な点の1つとして、免震装置の設置スペースが挙げられる。コンピュータのラックは、通常、免震装置がない状態で部屋の天井までの高さに収まるよう設計され、設置されている。このような場合、免震装置を後付けで設置すると、ラックが天井や照明器具にぶつかったり、換気、排気、照明スペースを塞いでしまう懸念がある。従って、免震装置自体の高さはできるだけ低く設計される必要がある。 One important point to consider when designing a seismic isolation device is the installation space for the seismic isolation device. Computer racks are usually designed and installed so that they can fit in the room ceiling without a seismic isolation device. In such a case, if the seismic isolation device is installed later, there is a concern that the rack may hit the ceiling or lighting fixtures, or block the ventilation, exhaust, and lighting space. Therefore, the height of the seismic isolation device itself needs to be designed as low as possible.
美術品の免震装置の場合は、美術品自体の高さが低いため、コンピュータラックに比べれば対応が楽な面もあるが、鑑賞に適する視線の位置などから免震装置の高さに制限がある点では同様である。 In the case of a seismic isolation device for fine arts, the height of the art work itself is low, so it is easier to handle than the computer rack, but the height of the seismic isolation device is limited due to the position of the line of sight suitable for viewing. It is similar in that there is.
このような観点から、必要最小限の支持機構、復元機構で構成された免震装置がある(例えば、特許文献1参照)。 From such a point of view, there is a seismic isolation device composed of a minimum support mechanism and a restoration mechanism (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1の免震装置は、上部架台と下部架台の間に中間部架台が設けられており、各架台の間には、湾曲したレール体が対向して配置されている。この対向したレール体の間には、コロ体を有する移動体が設けられ、レール体上をコロ体が移動することで、上部架台がXY方向に移動可能となっている。また、レール体が湾曲しているため、コロ体が重力によりレール体に沿って下方へ移動し、元の位置に戻る復元機構となっている。
In the seismic isolation device of
しかしながら、特許文献1の免震装置は、減衰機構を有していないため、免震効果が不十分であった。
However, since the seismic isolation device of
免震装置の第2例として、油圧式ダンパーを減衰機構として用いて免震する免震装置がある(例えば、特許文献2参照)。 As a second example of the seismic isolation device, there is a seismic isolation device that performs seismic isolation using a hydraulic damper as a damping mechanism (see, for example, Patent Document 2).
特許文献2の免震装置は、免震対象物が載置される載置台と、載置台の下方に配置される滑り板とが柱状の震動伝達部材で連結され、さらに滑り板に油圧式ダンパーが連結されている。この油圧式ダンパーにより、震動を減衰させている。
In the seismic isolation device of
しかしながら、油圧式ダンパーは、ダンパー全長に対する有効ストロークの割合が小さく(1/2以下、1/3程度)、免震装置のストロークに制限がある。このため、必要なストロークを確保する場合に、全長が長い油圧式ダンパーが必要になり、免震装置が大型化してしまう。 However, the hydraulic damper has a small ratio of the effective stroke to the entire length of the damper (less than 1/2, about 1/3), and the stroke of the seismic isolation device is limited. For this reason, when a required stroke is ensured, a hydraulic damper having a long overall length is required, and the seismic isolation device is enlarged.
免震装置の第3例として、粘性流体を用いて震動の減衰を行うダンパー装置がある(例えば、特許文献3参照)。 As a third example of the seismic isolation device, there is a damper device that attenuates vibration using a viscous fluid (see, for example, Patent Document 3).
特許文献3のダンパー装置は、上下ベースからなる免震台を有し、下ベースにロータを備えた粘性流体式ロータリーダンパーが固定されている。また、ロータリーダンパーには、水平旋回可能なブラケットが連結され、ブラケットの旋回により回転するローラが設けられている。ローラは、上ベースの裏面に接触しており、上下ベースがいずれの方向に相対移動しても、ローラの回転とブラケットの水平旋回とによりロータが回転して、粘性流体によって上下ベースの相対移動に抵抗が付与される。 The damper device of Patent Document 3 has a base-isolated table composed of upper and lower bases, and a viscous fluid rotary damper having a rotor on the lower base is fixed. Further, the rotary damper is connected to a bracket that can be turned horizontally, and is provided with a roller that rotates by turning the bracket. The roller is in contact with the back surface of the upper base, and even if the upper and lower bases move relative to each other, the rotor rotates by the rotation of the roller and the horizontal rotation of the bracket, and the upper and lower bases move relative to each other by viscous fluid Is given resistance.
しかしながら、特許文献3のダンパー装置では、上下ベースの移動方向は水平方向が前提となっており、例えば、震動によって上ベースが上下に移動するような場合には、ローラが回転できず、粘性流体による震動の減衰効果が得られない。
本発明は、上部支持部材と下部支持部材の相対移動方向によらず、免震対象物に作用する震動を抑制できる免震装置を得ることを目的とする。 An object of this invention is to obtain the seismic isolation apparatus which can suppress the vibration which acts on a seismic isolation object irrespective of the relative movement direction of an upper support member and a lower support member.
本発明の請求項1に係る免震装置は、下部支持部材と、前記下部支持部材に移動可能に取付けられ免震対象物が載置される上部支持部材とを備えた免震ユニットが配置された免震装置において、前記上部支持部材の移動方向に沿って設けられた容器と、前記容器に収容された粘性体と、前記粘性体内を移動することによって減衰力が発生する抵抗板と、前記上部支持部材に前記抵抗板を連結する連結手段と、を備えたことを特徴としている。
In the seismic isolation device according to
上記構成によれば、床が震動したとき、下部支持部材と容器は揺れるが、上部支持部材は下部支持部材に対して移動可能に取付けられているため、その場に留まろうとする。 According to the above configuration, when the floor vibrates, the lower support member and the container are shaken, but the upper support member is movably attached to the lower support member, so that it tries to stay in place.
また、連結手段を介して上部支持部材に連結された抵抗板もその場に留まろうとするので、相対的に見ると、抵抗板が粘性体に接して移動することになり、抵抗板に減衰力が発生する。 In addition, since the resistance plate connected to the upper support member via the connecting means also tries to stay in place, the resistance plate will move in contact with the viscous material when viewed relatively, and the resistance plate is attenuated. Force is generated.
この減衰力により、上部支持部材と下部支持部材の相対移動方向によらず、上部支持部材の移動が抑制され、免震対象物に作用する震動を抑制できる。 By this damping force, the movement of the upper support member is suppressed regardless of the relative movement direction of the upper support member and the lower support member, and the vibration acting on the seismic isolation object can be suppressed.
本発明の請求項2に係る免震装置は、前記免震ユニットがXY軸上にそれぞれ配置され、前記X軸上に配置された上部支持部材に、前記Y軸上に配置された下部支持部材を載せて、前記Y軸上に配置された上部支持部材に免震対象物を載置することを特徴としている。
In the seismic isolation device according to
上記構成によれば、床が震動したとき、XY方向において、下部支持部材と容器は揺れるが、上部支持部材は下部支持部材に対して移動可能に取付けられているため、その場に留まろうとする。 According to the above configuration, when the floor oscillates, the lower support member and the container are shaken in the XY directions, but the upper support member is movably attached to the lower support member, so that it will remain in place. To do.
また、連結手段を介して上部支持部材に連結された抵抗板もその場に留まろうとするので、相対的に見ると、抵抗板が粘性体に接して移動することになり、抵抗板に減衰力が発生する。 In addition, since the resistance plate connected to the upper support member via the connecting means also tries to stay in place, the resistance plate will move in contact with the viscous material when viewed relatively, and the resistance plate is attenuated. Force is generated.
この減衰力により、上部支持部材と下部支持部材の相対移動方向によらず、上部支持部材の移動が抑制され、免震対象物に作用する震動を抑制できる。 By this damping force, the movement of the upper support member is suppressed regardless of the relative movement direction of the upper support member and the lower support member, and the vibration acting on the seismic isolation object can be suppressed.
本発明の請求項3に係る免震装置は、前記容器が、前記下部支持部材の上に該下部支持部材に沿って配置されていることを特徴としている。 The seismic isolation device according to claim 3 of the present invention is characterized in that the container is disposed on the lower support member along the lower support member.
上記構成によれば、容器が下部支持部材の上部にあるので、床に容器を置くスペースが不要となる。 According to the said structure, since a container exists in the upper part of a lower support member, the space which puts a container on a floor becomes unnecessary.
本発明の請求項4に係る免震装置は、前記容器の内壁に、前記抵抗板を支持するとともに前記抵抗板を前記粘性体の液面と接触して移動可能とする溝部を設けたことを特徴としている。 In the seismic isolation device according to claim 4 of the present invention, the inner wall of the container is provided with a groove portion that supports the resistance plate and allows the resistance plate to move in contact with the liquid surface of the viscous body. It is a feature.
上記構成によれば、相対的に見て、溝に沿って抵抗板が移動することで、抵抗板の下面が粘性体の液面と接触して移動する。これにより、減衰力が抵抗板の全面に均等に作用する。 According to the said structure, seeing relatively, when a resistance plate moves along a groove | channel, the lower surface of a resistance plate will contact and move the liquid level of a viscous body. Thereby, the damping force acts evenly on the entire surface of the resistance plate.
本発明の請求項5に係る免震装置は、前記溝には複数の前記抵抗板が支持され、前記抵抗板を連結する抵抗板連結部材を設けたことを特徴としている。
The seismic isolation device according to
上記構成によれば、複数の抵抗板を抵抗板連結部材で連結したり、又は連結を解除することによって抵抗板と粘性体の接触面積が変更可能となる。これにより、免震対象物の重量に応じて、抵抗板と粘性体の接触面積を変えて減衰力を調整したい場合に、抵抗板を容器から外して交換する必要がなくなり、免震装置の調整が容易となる。 According to the said structure, the contact area of a resistance board and a viscous body can be changed by connecting a some resistance board with a resistance board connection member, or canceling | releasing connection. This eliminates the need to remove the resistance plate from the container and replace it when the damping force is adjusted by changing the contact area between the resistance plate and the viscous body according to the weight of the seismic isolation object. Becomes easy.
本発明の請求項6に係る免震装置は、前記上部支持部材が前記下部支持部材に対して上下移動して初期位置に復元する復元機構を備え、前記連結手段が、前記上部支持部材から略鉛直下方向に突設された連結部材と、前記抵抗板から略鉛直上方向に突設され、前記上部支持部材の移動時に前記連結部材に当り、前記抵抗板を前記上部支持部材と一体に移動させる当接部材と、を備えたことを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, the seismic isolation device includes a restoring mechanism in which the upper support member moves up and down relative to the lower support member and restores to an initial position, and the connecting means is substantially omitted from the upper support member. A connecting member projecting vertically downward, and projecting substantially vertically upward from the resistor plate, hits the connecting member when the upper support member moves, and moves the resistor plate integrally with the upper support member And an abutting member to be provided.
上記構成によれば、相対的に見て、上部支持部材が上下移動しながら水平方向に移動しても、連結部材が当接部材に当ることで、抵抗板と上部支持部材を下部支持部材に沿って一体に移動させることができる。 According to the above configuration, even if the upper support member moves in the horizontal direction while moving up and down relatively, the connecting member hits the contact member, so that the resistance plate and the upper support member become the lower support member. Can be moved together.
本発明の請求項7に係る免震装置は、前記上部支持部材が前記下部支持部材に対して上下移動して初期位置に復元する復元機構を備え、前記抵抗板が、前記粘性体に差し込まれていることを特徴としている。 The seismic isolation device according to claim 7 of the present invention includes a restoring mechanism in which the upper support member moves up and down relative to the lower support member to restore the initial position, and the resistance plate is inserted into the viscous body. It is characterized by having.
上記構成によれば、相対的に見て、上部支持部材が上下移動しながら水平方向に移動しても、抵抗板が粘性体中で上下動可能となっているので、抵抗板と上部支持部材を下部支持部材に沿って一体に移動させることができる。 According to the above configuration, since the resistance plate can move up and down in the viscous body even if the upper support member moves in the horizontal direction while moving up and down relatively, the resistance plate and the upper support member Can be moved together along the lower support member.
本発明は、上記構成としたので、免震装置の上部支持部材と下部支持部材の相対移動方向によらず、免震対象物に作用する震動を抑制できる。 Since this invention set it as the said structure, it can suppress the vibration which acts on a seismic isolation object irrespective of the relative movement direction of the upper support member and lower support member of a seismic isolation apparatus.
本発明の免震装置の第1実施形態を図面に基づき説明する。 1st Embodiment of the seismic isolation apparatus of this invention is described based on drawing.
図1に示すように、免震装置10は、4つの免震ユニット14A、14B、14C、14Dと、4つのダンパーユニット16A、16B、16C、16Dで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
免震ユニット14Aと14B、14Cと14Dがそれぞれ同様の構成となっている。また、ダンパーユニット16Aと16B、16Cと16Dがそれぞれ同様の構成となっている。
The
図2aに示すように、免震ユニット14Aは、コの字状の上部チャンネル材18Aと、上部チャンネル材18Aの内側に配置されるコの字状の下部チャンネル材20Aとで構成されている。下部チャンネル材20Aは、図示しない溶接、接着、ボルト及びナットによる締結等の固定手段によって床12上に固定されている。
As shown in FIG. 2a, the
上部チャンネル材18Aの両側面には、それぞれ、中央部が高く両端部が低い湾曲形状の貫通穴で構成される円弧レール22Aが2箇所に形成されている。同様にして、下部チャンネル材20Aの両側面には、それぞれ、中央部が低く両端部が高い湾曲形状の貫通穴で構成される円弧レール24A(図3参照)が2箇所に形成されている。
On both side surfaces of the
2箇所の円弧レール22A及び円弧レール24Aには、円柱状の回転体26Aが1本挿通され、上部チャンネル材18Aの一方の側面から他方の側面まで貫通している。これにより、上部チャンネル材18Aが下部チャンネル材20Aに支持され、上部チャンネル材18Aと下部チャンネル材20Aが相対移動可能となっている。
One circular columnar
上部チャンネル材18Aの端部と下部チャンネル材20Aの端部がそろっている初期位置状態では、回転体26Aは、円弧レール22A及び24Aの中央部に位置している。
In the initial position state in which the end portion of the
図1及び図2aに示すように、上部チャンネル材18Aの一方の側面上部には、板状の連結部材28Aの一端が、図示しない溶接、接着、ボルト及びナットによる締結等の固定手段によって、上部チャンネル材18Aの側面と直交する方向に固定されている。また、連結部材28Aの他端には、連結部材28Aと直交する方向に抵抗板30Aが、図示しない溶接、接着、ボルト及びナットによる締結等の固定手段によって固定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2a, one end of a plate-like connecting
これにより、抵抗板30Aは、連結部材28Aを介して、上部チャンネル材18Aと一体に移動可能となっている。
Thereby, the
一方、床12上には、平板状の固定部32Aが、図示しない溶接、接着、ボルト及びナットによる締結等の固定手段によって固定されている。
On the other hand, a flat plate-
固定部32A上には、上面に開口を有し、上部チャンネル材18Aの長手方向に沿って配置された直方体状の容器34Aが、固定部32Aと一体に形成されている。
On the fixed
図2aに示すように、容器34Aの内部には、予めシリコンオイル等の粘性体Lが収容されており、粘性体Lに抵抗板30Aが縦に差し込まれている。抵抗板30Aは、抵抗板30Aと容器34Aの間の距離がd1=d2となるように配置されている。
As shown in FIG. 2 a, a viscous body L such as silicone oil is accommodated in advance in the container 34 </ b> A, and a resistance plate 30 </ b> A is inserted vertically into the viscous body L. The
ここで、連結部材28A、抵抗板30A、固定部32A、容器34A、及び粘性体Lで、前述のダンパーユニット16Aが構成されている。
Here, the above-described
なお、免震ユニット14B及びダンパーユニット16Bの構成は、免震ユニット14A及びダンパーユニット16Aの構成と同様であるので、説明を省略する。
In addition, since the structure of the
図1に示すように、床12上に、2組の免震ユニット14Aとダンパーユニット16A、免震ユニット14Bとダンパーユニット16Bが矢印Y方向に沿って所定間隔で配置されている。また、免震ユニット14A、14Bと直交するように、免震ユニット14A、14B上に免震ユニット14C、14Dが配置されており、図示しないボルト及びナット等の固定手段で固定されている。
As shown in FIG. 1, two sets of
図2bに示すように、免震ユニット14Cは、コの字状の上部チャンネル材18Cと、上部チャンネル材18Cの内側に配置されるコの字状の下部チャンネル材20Cとで構成されている。
As shown in FIG. 2b, the
上部チャンネル材18Cの両側面には、それぞれ、中央部が高く両端部が低い湾曲形状の貫通穴で構成される円弧レール22Cが2箇所に形成されている。同様にして、下部チャンネル材20Cの両側面には、それぞれ、中央部が低く両端部が高い湾曲形状の貫通穴で構成される円弧レール24Cが2箇所に形成されている。
On both side surfaces of the
2箇所の円弧レール22C及び円弧レール24Cには、円柱状の回転体26Cが1本挿通され、上部チャンネル材18Cの一方の側面から他方の側面まで貫通している。これにより、上部チャンネル材18Cが下部チャンネル材20Cに支持され、上部チャンネル材18Cと下部チャンネル材20Cが相対移動可能となっている。
One circular columnar
上部チャンネル材18Cの端部と下部チャンネル材20Cの端部がそろっている初期位置状態では、回転体26Cは、円弧レール22C及び24Cの中央部に位置している。
In the initial position state in which the end portion of the
図1及び図2aに示すように、上部チャンネル材18Cの一方の側面上部には、板状の連結部材28Cの一端が、図示しない溶接、接着、ボルト及びナットによる締結等の固定手段によって、上部チャンネル材18Cの側面と直交する方向に固定されている。また、連結部材28Cの他端には、連結部材28Cと直交する方向に抵抗板30Cが、図示しない溶接、接着、ボルト及びナットによる締結等の固定手段によって固定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2a, one end of a plate-like connecting
これにより、抵抗板30Cは、連結部材28Cを介して、上部チャンネル材18Cと一体に移動可能となっている。
Thereby, the
一方、下部チャンネル材20Cの側面には、平板状の固定部32Cが、図示しない溶接、接着、ボルト及びナットによる締結等の固定手段によって固定されている。
On the other hand, a flat plate-
固定部32C上には、上面に開口を有し、上部チャンネル材18Cの長手方向に沿って配置された直方体状の容器34Cが、固定部32Cと一体に形成されている。
On the fixed
図2bに示すように、容器34Cの内部には、予めシリコンオイル等の粘性体Lが収容されており、粘性体Lに抵抗板30Cが縦に差し込まれている。抵抗板30Cは、抵抗板30Cと容器34Cの間の距離がd1=d2となるように配置されている。
As shown in FIG. 2b, a viscous body L such as silicon oil is accommodated in advance in the
ここで、連結部材28C、抵抗板30C、固定部32C、容器34C、及び粘性体Lで、前述のダンパーユニット16Cが構成されている。
Here, the above-described
なお、免震ユニット14D及びダンパーユニット16Dの構成は、図2bに示すように免震ユニット14C及びダンパーユニット16Cの構成と同様であるので、説明を省略する。
The configuration of the
2組の免震ユニット14Cとダンパーユニット16C、免震ユニット14Dとダンパーユニット16Dが矢印X方向に沿って配置されている。
Two sets of
ここで、免震ユニット14C、14Dの上部チャンネル材18C、18D上には、コンピュータサーバーを搭載したサーバーラック16が載置され、図示しないボルト及びナット等の固定手段で上部チャンネル材18C、18Dに固定されている。
Here, on the
なお、免震ユニット14Aと免震ユニット14B〜14D、ダンパーユニット16Aとダンパーユニット16B〜16Dは、各チャンネル材の移動、粘性体L中の抵抗板の移動等が同様に行われ、同様の免震効果が得られる構成となっているので、以降の説明では免震ユニット14Aとダンパーユニット16Aの構成について説明し、全体構成の説明に必要な場合は、B、C、Dの符号を付して説明する。
The
次に、上部チャンネル材18Aと下部チャンネル材20Aの相対移動及び復元機構について説明する。
Next, the relative movement and restoration mechanism of the
図3aに示すように、初期位置では、上部チャンネル材18Aと下部チャンネル材20Aの端部はそろっており、円弧レール22A、24Aの中央に回転体26Aが位置している。
As shown in FIG. 3a, in the initial position, the ends of the
続いて、図3bに示すように、周期性を有する震動によって下部チャンネル材20Aが矢印+Y方向に移動すると、回転体26Aは、円弧レール24Aの右端にせり上がるとともに、円弧レール22Aの左端に移動する。
Subsequently, as shown in FIG. 3b, when the
これにより、下部チャンネル材20Aに対し、相対的に上部チャンネル材18Aが移動する。また、回転体26Aの中心位置は、初期位置での中心位置よりも高くなっているので、上部チャンネル材18Aは矢印Z方向に上昇することになる。
As a result, the
続いて、震動によって下部チャンネル材20Aが矢印−Y方向に移動すると、回転体26Aは、円弧レール24A上を下方へ移動するとともに、円弧レール22A上を上方に移動して初期位置に戻る。これにより、上部チャンネル材18Aも初期位置の高さとなる。
Subsequently, when the
続いて、図3cに示すように、下部チャンネル材20Aがさらに矢印−Y方向に移動すると、回転体26Aは、円弧レール24Aの左端にせり上がるとともに、円弧レール22Aの右端に移動する。
Subsequently, as shown in FIG. 3c, when the
これにより、下部チャンネル材20Aに対し、相対的に上部チャンネル材18Aが移動する。また、回転体26Aの中心位置は、初期位置での中心位置よりも高くなっているので、上部チャンネル材18Aは矢印Z方向に上昇することになる。
As a result, the
続いて、震動によって下部チャンネル材20Aが矢印+Y方向に移動すると、回転体26Aは、円弧レール24A上を下方へ移動するとともに、円弧レール22A上を上方に移動し、初期位置に戻る。上部チャンネル材18Aも初期位置の高さとなる。
Subsequently, when the
このように、周期性を有する震動が与えられた場合、下部チャンネル材20Aが矢印+Y、−Y方向に移動することで、上部チャンネル材18Aと下部チャンネル材20Aの相対移動が行われるようになっている。また、円弧レール24Aに沿って回転体26Aが下方に移動する復元機構を有することで、初期位置への復元が行われるようになっている。
Thus, when a vibration having periodicity is given, the
次に、本発明の第1実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described.
図1に示すように、床12がXY方向に震動した場合、下部チャンネル材20A、20Bと容器34A、34Bが+Y又は−Y方向に揺れる。上部チャンネル材18A、18Bは、下部チャンネル材20A、20Bに対して移動可能に取付けられているため、その場に留まろうとしてZ方向に上昇する(図3参照)。
As shown in FIG. 1, when the
また、連結部材28A、28Bを介して上部チャンネル材18A、18Bに連結された抵抗板30A、30Bもその場に留まろうとしてZ方向に上昇する。なお、抵抗板30A、30Bは、容器34A、34Bの粘性体L中に差し込まれているため、Z方向への移動が自由であり、上部チャンネル材18A、18BのZ方向の移動が阻害されない。
Further, the
図4に示すように、相対的に見ると、抵抗板30A、30Bが粘性体Lに面積Sで接して移動することになり、抵抗板30A、30Bに震動の減衰力が発生する。 As shown in FIG. 4, when viewed relatively, the resistance plates 30 </ b> A and 30 </ b> B move in contact with the viscous body L with the area S, and a vibration damping force is generated in the resistance plates 30 </ b> A and 30 </ b> B.
この減衰力によって、上部チャンネル材18A、18Bの+Y、−Y方向の移動が抑制される。
Due to this damping force, movement of the
一方、上部チャンネル材18A、18Bに固定された下部チャンネル材20C、20Dは、上部チャンネル材18A、18Bが初期位置に留まっているので、+Y、−Y方向には揺れない。しかし、床12のX方向の揺れが上部チャンネル材18A、18Bを通じて伝わるため、下部チャンネル材20C、20Dは+X、−X方向に揺れる。
On the other hand, the
このとき、上部チャンネル材18C、18Dは、下部チャンネル材20C、20Dに対して移動可能に取付けられているため、その場に留まろうとしてZ方向に上昇する(図3参照)。
At this time, since the
また、連結部材28C、28Dを介して上部チャンネル材18C、18Dに連結された抵抗板30C、30Dもその場に留まろうとしてZ方向に上昇する。なお、抵抗板30C、30Dは、容器34C、34Dの粘性体L中に差し込まれているため、Z方向への移動が自由であり、上部チャンネル材18C、18DのZ方向の移動が阻害されない。
Further, the
ここで、前述の抵抗板30A、30Bと同様に、相対的に見ると、抵抗板30C、30Dが粘性体Lに接して移動することになり、抵抗板30C、30Dに震動の減衰力が発生する。
Here, like the above-described
この減衰力によって、抵抗板30C、30Dを介して上部チャンネル材18C、18Dの+X、−X方向の移動が抑制される。
Due to this damping force, movement of the
このようにして、床12がXY方向に震動しても、各抵抗板で発生する減衰力によって上部チャンネル材18C、18DのXY方向の移動が抑制されるので、サーバーラック16に作用するXY方向の震動を抑制することができる。
Thus, even if the
また、各上部チャンネル材と各下部チャンネル材の相対移動方向(X方向、Y方向)によらず、各免震ユニット及び各ダンパーユニットで同様の免震効果が得られる。 In addition, the same seismic isolation effect can be obtained in each seismic isolation unit and each damper unit regardless of the relative movement direction (X direction, Y direction) of each upper channel material and each lower channel material.
さらに、上部チャンネル材20A、下部チャンネル材20Bの全長に対する有効ストロークの割合が油圧式ダンパーと比較して大きいため、震動に対する必要なストロークを確保する場合に、全長が長いチャンネル材を必要とせず、免震装置の小型化が可能となる。
Furthermore, since the ratio of the effective stroke with respect to the total length of the
次に、本発明の免震構造の第2実施形態を図面に基づき説明する。 Next, 2nd Embodiment of the seismic isolation structure of this invention is described based on drawing.
なお、前述した第1実施形態と基本的に同一のものには、前記第1実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。 Note that the same reference numerals as those in the first embodiment are given to the same elements as those in the first embodiment described above, and the description thereof is omitted.
図5に示すように、床12上に免震装置50が設けられている。免震装置50は、Y方向に並べられた2つの免震ユニット14A、14Bと、X方向に並べられた2つの免震ユニット14C、14Dを有している。免震ユニット14C、14D上には、前述のサーバーラック16が載置されている。
As shown in FIG. 5, a
また、下部チャンネル材20A、20B、20C、20Dの内側には、上面に開口を有し、下部チャンネル材20Aの長手方向に沿って配置された直方体状の容器52A、52B、52C、52Dが図示しない溶接等の固定手段で固定されている。
Further, inside the
なお、符号A〜Dを付した各部材は同様の構成であるため、以降の説明では、符号Aの構成について説明し、全体構成の説明に必要な場合は、B、C、Dの符号を付して説明する。 In addition, since each member which attached | subjected code | symbol A-D is the same structure, in the following description, the structure of code | symbol A is demonstrated and the code | symbol of B, C, D is required when description of the whole structure is required. A description will be given.
図6に示すように、下部チャンネル材20Aの内側に、容器52Aが固定されている。容器52Aの内側壁には、下部チャンネル材20Aの長手方向に沿って矩形状の溝部54Aが一対形成されている。
As shown in FIG. 6, the
溝部54Aには、平板状の抵抗板56Aの端部が外挿され、抵抗板56Aが溝部54Aに沿って移動可能となっている。また、抵抗板56Aと容器52Aの内底壁との間には、前述の粘性体Lが収容され、抵抗板56Aと粘性体Lが接触している。
An end portion of a
抵抗板56Aの上面で抵抗板56Aの長手方向の中央部には、平板からなる当接板57A、58Aが所定の間隔をあけて立設されている。当接板57A、58Aは、抵抗板56Aに溶接されており、抵抗板56Aと一体となっている。
Abutting
一方、上部チャンネル材18Aの内壁上面で長手方向中央部には、円筒状のピン60Aの一端が溶接され固定されている。ピン60Aの他端は、当接板57A、58Aの間に挿入されている。
On the other hand, one end of a
ここで、当接板57A、58Aの間でピン60AはZ方向に移動可能であり、ピン60AがZ方向に移動しても当接板57A、58Aと接触するようになっている。また、抵抗板56Aが移動した場合、当接板57A、58Aにピン60Aが接触することにより、上部チャンネル材18Aが抵抗板56Aと一体で同じ方向に移動可能となっている。
Here, the
次に、本発明の第2実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of the second embodiment of the present invention will be described.
図5及び図6に示すように、床12がXY方向に震動した場合、下部チャンネル材20A、20Bと容器52A、52Bが+Y又は−Y方向に揺れる。上部チャンネル材18A、18Bは、下部チャンネル材20A、20Bに対して移動可能に取付けられているため、その場に留まろうとしてZ方向に上昇する(図3参照)。
As shown in FIGS. 5 and 6, when the
また、上部チャンネル材20A、20BのZ方向の上昇により、ピン60A、60BもZ方向に上昇する。
Further, as the
なお、ピン60A、60BはZ方向への移動が自由であり、上部チャンネル材18A、18BのZ方向の移動が阻害されない。また、抵抗板56A、56Bは、Z方向についてはピン60A、60Bの移動に影響されないので、溝部54A、54Bに沿った移動ができ、Y方向に移動する。
The
ここで、ピン60A、60Bが当接板57A、58A、57B、58Bと接触することにより、抵抗板56A、56Bもその場に留まろうとする。このため、相対的に見ると、図7に示すように、抵抗板56A、56Bが粘性体Lに面積Sで接して移動することになり、抵抗板56A、56Bに震動の減衰力が発生する。
Here, when the
この減衰力によって、上部チャンネル材18A、18Bの+Y、−Y方向の移動が抑制される。
Due to this damping force, movement of the
一方、上部チャンネル材18A、18Bに固定された下部チャンネル材20C、20D
は、上部チャンネル材18A、18Bが初期位置に留まっているので、+Y、−Y方向には揺れない。しかし、床12のX方向の揺れが上部チャンネル材18A、18Bを通じて伝わるため、下部チャンネル材20C、20Dは+X、−X方向に揺れる。
On the other hand, the
Since the
また、下部チャンネル材20C、20Dに固定されている容器52C、52Dも、床12の震動により+X又は−X方向に揺れる。
Further, the containers 52C and 52D fixed to the
このとき、上部チャンネル材18C、18Dは、下部チャンネル材20C、20Dに対して移動可能に取付けられているため、その場に留まろうとしてZ方向に上昇する。また、ピン60C、60DもZ方向に上昇する。
At this time, since the
一方、抵抗板56C、56Dは、Z方向についてはピン60C、60Dの移動に影響されないので、溝部54C、54Dに沿った移動ができ、X方向に移動する。 On the other hand, since the resistance plates 56C and 56D are not affected by the movement of the pins 60C and 60D in the Z direction, they can move along the grooves 54C and 54D and move in the X direction.
ここで、ピン60C、60Dが当接板57C、58C、57D、58Dと接触することにより、抵抗板56C、56Dもその場に留まろうとする。このため、相対的に見ると、抵抗板56C、56Dが粘性体Lに接して移動することになり、抵抗板56C、56Dに震動の減衰力が発生する。 Here, when the pins 60C, 60D come into contact with the contact plates 57C, 58C, 57D, 58D, the resistance plates 56C, 56D also try to stay in place. Therefore, when viewed relatively, the resistance plates 56C and 56D move in contact with the viscous body L, and a vibration damping force is generated in the resistance plates 56C and 56D.
この減衰力によって、上部チャンネル材18C、18Dの+X、−X方向の移動が抑制される。
Due to this damping force, the movement of the
このように、床12がXY方向に震動しても、粘性体Lで発生する減衰力によって上部チャンネル材18C、18DのXY方向の移動が抑制されるので、サーバーラック16に作用するXY方向の震動を抑制することができる。震動抑制の効果は、免震装置10における上部チャンネル材18A、18B、18C、18Dと、下部チャンネル材20A、20B、20C、20Dの相対移動方向によらない。
Thus, even if the
また、容器52A、52B、52C、52Dが、下部チャンネル材20A、20B、20C、20Dの上部(内側)に配置されているので、床12に容器52A、52B、52C、52Dを置くスペースが不要となる。
Further, since the
さらに、相対的に見て、溝部54A、54B、54C、54Dに沿って抵抗板56A、56B、56C、56Dが移動することで、抵抗板56A、56B、56C、56Dの下面が粘性体Lの液面と接触して移動するので、粘性体Lの減衰力が抵抗板56A、56B、56C、56Dの全面に均等に作用する。
Further, when viewed relatively, the
また、相対的に見て、上部チャンネル材18A、18B、18C、18DがZ方向に上下移動しながらXY方向に移動しても、ピン60A、60B、60C、60Dと当接板57A、58A、〜、57D、58Dが当接することで、抵抗板56A、56B、56C、56Dと上部チャンネル材18A、18B、18C、18Dを下部チャンネル材20A、20B、20C、20Dに沿って一体に移動させることができる。
In addition, relatively, even if the
さらに、抵抗板56A、56B、56C、56Dを、溝部54A、54B、54C、54Dに沿って一方向に移動させることで、容器52A、52B、52C、52Dの内底面から抵抗板56A、56B、56C、56Dまでのギャップを一定とすることができ、抵抗板56A、56B、56C、56Dによる減衰力が安定する。
Furthermore, by moving the
次に、免震装置50を用いたサーバールームの地震応答解析の一例について説明する。
Next, an example of server room earthquake response analysis using the
解析条件は、建物モデルをS造で地上7階、免震装置設置階を5階、免震周期を6秒、入力地震波を国土交通省告示波(極めて稀に発生する地震動)とした。 The analysis conditions were the building model S, 7 floors above ground, 5 floors with seismic isolation equipment installed, 5 seconds with seismic isolation cycles, and the input seismic waves as Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism notification waves (very rarely generated ground motion).
図8aは、変位応答スペクトルのグラフを、図8bは加速度応答スペクトルのグラフを示している。 FIG. 8a shows a graph of the displacement response spectrum, and FIG. 8b shows a graph of the acceleration response spectrum.
図8aに示すように、ダンパー無しの免震装置を用いた場合(h=0.07:グラフA)では、変位が78.2cmとなっている。市販のサーバーラック用免震装置のストロークは大きいもので36cm程なので、この場合、サーバーラックはストロークエンドに当って飛んでいくか、装置に固定されていても非常に大きな衝撃力(加速度)が加わってしまう。 As shown in FIG. 8a, when a seismic isolation device without a damper is used (h = 0.07: graph A), the displacement is 78.2 cm. The stroke of a commercially available seismic isolation device for server racks is as large as 36 cm. In this case, even if the server rack flies at the stroke end or is fixed to the device, a very large impact force (acceleration) is generated. I will join.
一方、免震装置50を用いた場合(h=0.40:グラフB)では、変位が35.7cmに抑えられており、ダンパー無しの免震装置を用いた場合と比べて、大きな免震効果が得られている。
On the other hand, when the
また、図8bに示すように、免震装置50を用いた場合(グラフD)と、ダンパー無しの免震装置を用いた場合(グラフC)とで、周期6秒における加速度応答はほとんど変化せず、100gal以下となる。
Further, as shown in FIG. 8b, the acceleration response at a period of 6 seconds hardly changes between the case where the
次に、免震装置50の抵抗板面積の設定例について説明する。
Next, a setting example of the resistance plate area of the
条件として、免震装置50の積載重量(m)を600kgf(サーバーを満載したサーバーラックの標準的な重量)、免震装置50の固有周期(T)を6秒、免震装置50全体として設定する減衰定数h1=0.40、円弧レールと回転体の摩擦による減衰定数h0=0.07、及び粘性体Lの動粘性係数ν=250000cst(センチストークス:mm2/s)とする。
As a condition, the weight (m) of the
容器、抵抗板、及び粘性体を1つのダンパーとして、このダンパーに要求される減衰定数hを、h=h1−h0=0.33とする。 A container, a resistor plate, and a viscous body are used as one damper, and a damping constant h required for the damper is set to h = h1−h0 = 0.33.
また、ダンパーに必要な減衰力をF、速度をV、減衰係数をC(=F/V)、抵抗板面積をS、抵抗板に接する粘性体の厚み(抵抗板と容器底面の間隔)をd、粘性体密度をρ(=1000kg/m3)、及び粘性係数をμ(=ρ×ν)とする。 Also, the damping force required for the damper is F, the speed is V, the damping coefficient is C (= F / V), the resistance plate area is S, and the thickness of the viscous material in contact with the resistance plate (the distance between the resistance plate and the container bottom) is set. d, the viscous body density is ρ (= 1000 kg / m 3 ), and the viscosity coefficient is μ (= ρ × ν).
ここで、C=2×h×m×(2π/T)であるので、C=2×0.33×600×(2π/6)=415N・s/mとなる。また、F=μ×(V/d)×Sであるので、これを変形して、S/d=(F/V)/μ=C/(ρ×ν)となる。 Here, since C = 2 × h × m × (2π / T), C = 2 × 0.33 × 600 × (2π / 6) = 415 N · s / m. Further, since F = μ × (V / d) × S, this is modified to be S / d = (F / V) / μ = C / (ρ × ν).
これらから、S/d=415×(1000×0.25)=166(cm2/cm)と求められる。 From these, it is calculated | required with S / d = 415 * (1000 * 0.25) = 166 (cm < 2 > / cm).
仮に、d=0.5cmとすると、抵抗板面積S=83cm2となる。 If d = 0.5 cm, the resistance plate area S = 83 cm 2 .
次に、本発明の免震構造の第3実施形態を図面に基づき説明する。 Next, 3rd Embodiment of the seismic isolation structure of this invention is described based on drawing.
なお、前述した第1、第2実施形態と基本的に同一のものには、前記第1、第2実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。 Note that the same reference numerals as those in the first and second embodiments are given to the same components as those in the first and second embodiments described above, and the description thereof is omitted.
図9は、前述の抵抗板56Aを3つに分割した状態を示している。
FIG. 9 shows a state in which the
図9aに示すように、3枚の抵抗板64A、66A、68Aが容器52Aの粘性体Lと接触している。抵抗板64A、66A、68Aには、抵抗板64A、66A、68Aの表面から裏面に貫通した複数の貫通穴70Aが形成されている。
As shown in FIG. 9a, the three
図9cに示すように、隣接する2つの貫通穴70Aにコの字形状のかすがい72Aを挿通することにより、各抵抗板64A、66A、68Aが連結されるようになっている。
As shown in FIG. 9c, each of the
次に、本発明の第3実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of the third embodiment of the present invention will be described.
前述のように、免震装置の積載重量(m)の変化に合わせて、抵抗板の面積(S)も変える必要がある。いま、抵抗板64A、66A、68Aを必要とする積載重量のサーバーラックAと、抵抗板64Aのみを必要とする積載重量のサーバーラックBがあるとする。
As described above, it is necessary to change the area (S) of the resistance plate in accordance with the change in the load weight (m) of the seismic isolation device. Now, assume that there is a server rack A having a loading weight that requires the
図9aに示すように、サーバーラックA(図示せず)の免震を行う場合には、抵抗板64A、66A、68Aをかすがい72Aで連結することで免震効果を得ることができる。
As shown in FIG. 9a, when performing seismic isolation of the server rack A (not shown), it is possible to obtain the seismic isolation effect by connecting the
一方、図9bに示すように、サーバーラックB(図示せず)の免震を行う場合には、かすがい72Aをはずし、抵抗板64Aを容器52Aの中央部に配置する。また、抵抗板66A、68Aをそれぞれ左右両端に寄せて、図示しない止め具により固定する。
On the other hand, as shown in FIG. 9b, when performing seismic isolation of the server rack B (not shown), the
このように、抵抗板64A、66A、68Aをかすがい72Aで連結したり、又は連結を解除することによって、抵抗板64A、66A、68Aと粘性体Lの接触面積Sが変更可能となる。
In this manner, the contact area S between the
また、免震対象物の大きさ又は重量に応じて、抵抗板64A、66A、68Aと粘性体Lの接触面積Sを変えて減衰力を調整したい場合に、抵抗板64A、66A、68Aを容器52Aから外して交換する必要がなくなり、免震装置の調整が容易となる。
Further, when it is desired to adjust the damping force by changing the contact area S between the
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されない。 In addition, this invention is not limited to said embodiment.
抵抗板の枚数は、1〜3枚に限定されず、4枚以上の複数枚であってもよい。 The number of resistance plates is not limited to 1 to 3, but may be 4 or more.
復元機構として、円弧レールを用いるもの以外に、直線のレールとバネを用いて復元力をとるもの、回転体がレールの上を転がるだけのもの、レールが回転体を介して上下にあるものなどを用いることができる。 As a restoring mechanism, in addition to the one using an arc rail, one that takes a restoring force using a straight rail and a spring, one that the rotating body simply rolls on the rail, one that the rail is above and below the rotating body, etc. Can be used.
10 免震装置(免震装置)
14A 免震ユニット(免震ユニット)
16 サーバーラック(免震対象物)
18A 上部チャンネル材(上部支持部材)
20A 下部チャンネル材(下部支持部材)
22A 円弧レール(復元機構)
24A 円弧レール(復元機構)
26A 回転体(復元機構)
28A 連結部材(連結手段)
30A 抵抗板(抵抗板)
34A 容器(容器)
50 免震装置(免震装置)
54A 溝部(溝部)
56A 抵抗板(抵抗板)
57A 当接板(当接部材)
58A 当接板(当接部材)
60A ピン(連結部材)
72A かすがい(抵抗板連結部材)
L 粘性体(粘性体)
10 Seismic isolation device (Seismic isolation device)
14A Seismic Isolation Unit (Seismic Isolation Unit)
16 Server rack (Seismic isolation object)
18A Upper channel material (upper support member)
20A Lower channel material (lower support member)
22A Circular rail (restoration mechanism)
24A circular rail (restoration mechanism)
26A Rotating body (restoration mechanism)
28A connecting member (connecting means)
30A resistance plate (resistance plate)
34A Container (container)
50 Seismic isolation device (Seismic isolation device)
54A Groove (groove)
56A resistance plate (resistance plate)
57A Contact plate (contact member)
58A Contact plate (contact member)
60A pin (connection member)
72A grazing (resistance plate connecting member)
L Viscous body (viscous body)
Claims (7)
前記上部支持部材の移動方向に沿って設けられた容器と、
前記容器に収容された粘性体と、
前記粘性体内を移動することによって減衰力が発生する抵抗板と、
前記上部支持部材に前記抵抗板を連結する連結手段と、
を備えたことを特徴とする免震装置。 In the seismic isolation device in which the seismic isolation unit including the lower support member and the upper support member that is movably attached to the lower support member and on which the seismic isolation object is placed is disposed,
A container provided along the moving direction of the upper support member;
A viscous material housed in the container;
A resistance plate that generates a damping force by moving in the viscous body;
Connecting means for connecting the resistance plate to the upper support member;
A seismic isolation device characterized by comprising:
前記連結手段が、
前記上部支持部材から略鉛直下方向に突設された連結部材と、
前記抵抗板から略鉛直上方向に突設され、前記上部支持部材の移動時に前記連結部材に当り、前記抵抗板を前記上部支持部材と一体に移動させる当接部材と、
を備えたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の免震装置。 The upper support member includes a restoration mechanism that moves up and down relative to the lower support member to restore the initial position,
The connecting means is
A connecting member protruding substantially vertically downward from the upper support member;
An abutting member that protrudes substantially vertically upward from the resistance plate, hits the connecting member when the upper support member moves, and moves the resistance plate integrally with the upper support member;
The seismic isolation device according to any one of claims 1 to 5, wherein the seismic isolation device is provided.
前記抵抗板が、前記粘性体に差し込まれていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の免震装置。
The upper support member includes a restoration mechanism that moves up and down relative to the lower support member to restore the initial position,
The seismic isolation device according to claim 1, wherein the resistance plate is inserted into the viscous body.
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