JP2009264429A - Seismic isolation system and seismic isolation structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、戸建住宅等の軽量構造物用、又は機器、展示台用の免震装置、及び該免震装置を備えた免震構造物に関し、特に、建築物等の上部構造体と、基礎等の下部構造体との間に介装され、地震、交通振動等による下部構造体の振動の上部構造体への伝達を低減し、上部構造体の倒壊、又は該上部構造体上に載置される展示物等の破損等を防止する免震装置等に関する。 The present invention relates to a seismic isolation device for a lightweight structure such as a detached house or equipment, an exhibition stand, and a seismic isolation structure provided with the seismic isolation device, in particular, an upper structure such as a building, It is interposed between the lower structure such as the foundation, reduces the transmission of vibrations of the lower structure due to earthquakes, traffic vibrations, etc. to the upper structure, collapses the upper structure, or is mounted on the upper structure. The present invention relates to a seismic isolation device that prevents damage to exhibits placed.
建築物等の上部構造体と、基礎等の下部構造体との間に介装され、上部構造体の揺れを低減する免震装置として、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。この免震装置は、上部構造体に固定され、下方に開口する凹球面状下表面を有する上沓と、下部構造体に固定され、上方に開口する凹球面状上表面を有する下沓と、上沓と下沓との間に摺動自在に配置され、凸球面状上表面及び凸球面状下表面を有する摺動体とを備える。
As a seismic isolation device that is interposed between an upper structure such as a building and a lower structure such as a foundation and reduces the shaking of the upper structure, for example, the one described in
上記特許文献1の免震装置においては、地震により下部構造体に水平振動(変位)が生じた際に、摺動体が摺動することによって、下部構造体の水平振動が上部構造体にそのまま伝達するのを阻止することができ、上部構造体の揺れを低減することが可能である。この免震装置では、免震装置が支持する荷重に拘わらず、振り子の原理から上部構造体の固有周期を長周期化することができ、併せて、上沓及び下沓と、摺動体との接触面に生じる摩擦抵抗力により、振動エネルギの減衰作用を得ることが可能である。
In the seismic isolation device of
また、気体圧によって上部構造体を浮上させる免震装置として、特許文献2には、上部構造体の下面にスカート状のシール部材を付設し、その先端を下部構造体に設けた溝内に垂下させることによって上部構造体の下方空間を密閉し、該密閉空間内に浮上用気体を導入して上部構造体を浮上させることにより、地震の震動が上部構造体に伝達するのを阻止する免震装置が記載されている。さらに、この種の免震装置として、特許文献3には、空気供給装置が収容された収容箱の上に、展示物を載置する載置テーブルを配置するとともに、収容箱と載置テーブルとの間に、複数の空気吹出孔を正方形状に設けた空気パッドを配置し、空気吹出孔から空気を吹出させて載置テーブルを浮上させることにより、地震の発生時に載置テーブルが振動するのを防止した免震装置が記載されている。
Further, as a seismic isolation device that floats the upper structure by gas pressure,
しかし、特許文献1に記載の免震装置においては、摺動体、上部構造体及び下部構造体の材料、並びに支持する荷重によって、摺動面の摩擦係数が一意に決定されるため、免震特性の調整幅が狭いという問題があった。このため、低い摩擦力や高い摩擦力が必要な場合には、摺動面の材料を変更せざるを得ず、また、摺動面の材料の変更に際しては、摺動開始時に生じる虞のある静摩擦係数による過大な抵抗力の発生について十分配慮する必要があり、材料の選択に困難性を伴うものとなっていた。
However, in the seismic isolation device described in
一方、特許文献2及び3に記載の免震装置においては、地震の振動を遮断する点で大きな効果を期待できるものの、効果的に空気圧を使用するには、精密なシール技術が要求され、上部構造体が浮上する際は摩擦がゼロになるため、下部構造体との施工精度をよほど厳密に行わなければ、上部構造体の浮上時の位置が安定せず、また、地震の揺れが収まった後の上部構造体を原点復帰させるための装置も必要であり、設備的に大掛かりとなってコストが増大するという問題があった。さらに、特許文献2及び3に記載の免震装置では、空気供給装置に故障が生じたり、停電等で停止すると、免震機構そのものが全く作動しなくなるという欠点もある。
On the other hand, in the seismic isolation devices described in
そこで、本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであり、支持する荷重に拘わらず、上部構造体の固有周期を長期化して加速度を低減することができ、適宜好適な摩擦力を得ることで振動エネルギ吸収能力に優れ、復元特性も併せ持つ免震装置等を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and regardless of the load to be supported, the natural period of the upper structure can be prolonged to reduce the acceleration, and a suitable frictional force can be obtained as appropriate. The purpose of the present invention is to provide a seismic isolation device that has excellent vibration energy absorption capability and also has restoration characteristics.
上記目的を達成するため、本発明は、免震装置であって、上部構造体に固定され、下方に開口する凹球面状下表面を有する上沓と、下部構造体に固定され、上方に開口する凹球面状上表面を有する下沓と、前記上沓と前記下沓との間に移動自在に配置される移動体とを備え、該移動体は、前記上沓の凹球面状下表面に対向する凸球面状上表面を有するとともに、前記下沓の凹球面状上表面に対向する凸球面状下表面を有し、該凸球面状上表面又は/及び凸球面状下表面に空気吹出溝を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a seismic isolation device, which is fixed to an upper structure and has an upper gutter having a concave spherical lower surface that opens downward, and is fixed to the lower structure and opens upward. And a movable body disposed movably between the upper collar and the lower collar, and the movable body is disposed on the concave spherical lower surface of the upper collar. The convex spherical upper surface is opposed to the concave spherical upper surface of the lower shell, and the air blowing groove is formed on the convex spherical upper surface and / or the convex spherical lower surface. It is characterized by providing.
そして、本発明によれば、地震時等に下部構造体が水平振動(変位)すると、移動体が、上沓の凹球面状下表面と下沓の凹球面状上表面との間で荷重を支持しながら、上沓の凹球面状下表面及び下沓の凹球面状上表面に沿って移動するため、下部構造体の水平振動が上部構造体にそのまま伝達されるのを阻止できるとともに、免震装置が支持する荷重に拘わらず、振り子の原理から上部構造体の固有周期を長周期化することができ、上部構造体への加速度を低減することが可能になる。 According to the present invention, when the lower structure horizontally oscillates (displaces) during an earthquake or the like, the moving body applies a load between the concave spherical lower surface of the upper collar and the concave spherical upper surface of the lower collar. While supporting, it moves along the concave spherical lower surface of the upper collar and the concave spherical upper surface of the lower collar, so that the horizontal vibration of the lower structure can be prevented from being transmitted to the upper structure as it is, and the Regardless of the load supported by the seismic device, the natural period of the upper structure can be lengthened from the principle of the pendulum, and the acceleration to the upper structure can be reduced.
また、本発明によれば、空気吹出溝から空気を吹出させることにより、移動体の表面に空気層を形成し、又は空気圧によって免震装置が支持する上部構造体の荷重を低減するため、摩擦力が生じない状態又は摩擦力が小さい状態で移動体を移動させることができる。その一方で、空気吹出溝からの空気の吹出を停止して、移動体を上沓の凹球面状下表面及び下沓の凹球面状上表面に接触させることにより、移動体、上沓及び下沓の材料と支持する荷重で決定される摩擦力で移動体を摺動させることができる。従って、移動体等の材料を変更せずとも、摩擦力を変更することができ、適宜好適な摩擦力を得て、優れた振動エネルギ吸収能力を確保することが可能となる。 In addition, according to the present invention, air is blown out from the air blowing groove to form an air layer on the surface of the moving body, or to reduce the load on the upper structure supported by the seismic isolation device by air pressure. The moving body can be moved in a state where no force is generated or in a state where the frictional force is small. On the other hand, by stopping the air blowing from the air blowing groove and bringing the moving body into contact with the concave spherical lower surface of the upper collar and the concave spherical upper surface of the lower collar, The moving body can be slid by the frictional force determined by the load material and the load to be supported. Therefore, the frictional force can be changed without changing the material such as the moving body, and a suitable frictional force can be obtained as appropriate to ensure excellent vibration energy absorption capability.
さらに、本発明によれば、地震等が沈静化した後、外力を受けて移動した移動体は、上沓の凹球面状下表面及び下沓の凹球面状上表面の傾斜に沿って、逆方向に向けて緩やかに移動し、最終的には中央に戻ってくるため、別途原点復帰装置を設けずとも、移動体を原点復帰させることができ、復元特性を確保することも可能になる。 Furthermore, according to the present invention, after an earthquake or the like has subsided, the moving body that has been moved by receiving an external force is reversed along the inclination of the concave spherical lower surface of the upper collar and the concave spherical upper surface of the lower collar. Since it moves gently in the direction and finally returns to the center, it is possible to return the moving body to the home position without providing a separate home position return device, and to ensure restoration characteristics.
また、本発明は、免震装置であって、下部構造体に固定され、上方に開口する凹球面状上表面を有する下沓と、上部構造体に固定され、前記下沓の上に配置される移動体とを備え、該移動体は、前記下沓の凹球面状上表面に対向する凸球面状下表面を有するとともに、該凸球面状下表面に空気吹出溝を備えることを特徴とする。本発明によれば、より簡単な構成で、前記発明と略々同様に、支持する荷重に拘わらず、上部構造体の固有周期を長期化して加速度を低減することができ、適宜好適な摩擦力を得ることで振動エネルギ吸収能力に優れ、復元特性も併せ持つことが可能となる。 The present invention is also a seismic isolation device, which is fixed to the lower structure and has a concave spherical upper surface that opens upward, and is fixed to the upper structure and disposed on the lower structure. The movable body has a convex spherical lower surface facing the concave spherical upper surface of the lower collar, and an air blowing groove on the convex spherical lower surface. . According to the present invention, it is possible to reduce the acceleration by prolonging the natural period of the upper structure regardless of the load to be supported with a simpler configuration, and in a similar manner to the above-described invention. By obtaining the above, it is possible to have excellent vibration energy absorption capability and also have a restoring characteristic.
さらに、本発明は、免震装置であって、上部構造体に固定され、下方に開口する凹球面状下表面を有する上沓と、下部構造体に固定され、前記上沓の下に配置される移動体とを備え、該移動体は、前記上沓の凹球面状下表面に対向する凸球面状上表面を有するとともに、該凸球面状上表面に空気吹出溝を備えることを特徴とする。本発明によれば、より簡単な構成で、前記発明と略々同様に、支持する荷重に拘わらず、上部構造体の固有周期を長期化して加速度を低減することができ、適宜好適な摩擦力を得ることで振動エネルギ吸収能力に優れ、復元特性も併せ持つことが可能となる。 Further, the present invention is a seismic isolation device, which is fixed to the upper structure and has an upper lower surface having a concave spherical lower surface that opens downward, and is fixed to the lower structure and is disposed under the upper surface. The movable body has a convex spherical upper surface facing the concave spherical lower surface of the upper collar, and an air blowing groove on the convex spherical upper surface. . According to the present invention, it is possible to reduce the acceleration by prolonging the natural period of the upper structure regardless of the load to be supported with a simpler configuration, and in a similar manner to the above-described invention. By obtaining the above, it is possible to have excellent vibration energy absorption capability and also have a restoring characteristic.
前記免震装置において、前記移動体に空気を供給する空気供給手段を備え、該空気供給手段は、前記下部構造体に加えられる外力の大きさ、又は前記上部構造体に伝達された振動の大きさに応じて、前記移動体への空気供給を制御するように構成することができる。この構成によれば、外力の大きさなどに適した摩擦力を適宜得ることができ、優れた振動エネルギ吸収能力を確保することが可能となる。 The seismic isolation device includes air supply means for supplying air to the moving body, and the air supply means is a magnitude of an external force applied to the lower structure or a magnitude of vibration transmitted to the upper structure. Accordingly, the air supply to the moving body can be controlled. According to this configuration, a frictional force suitable for the magnitude of the external force can be obtained as appropriate, and an excellent vibration energy absorption capability can be ensured.
前記免震装置において、前記空気供給手段は、前記下部構造体に加えられる外力の大きさ、又は前記上部構造体に伝達された振動の大きさが所定値未満のときに、前記移動体に空気を供給し、前記下部構造体に加えられる外力の大きさ、又は前記上部構造体に伝達された振動の大きさが所定値以上のときに、前記移動体への空気の供給を停止するか、又は前記移動体から空気を吸引するように構成することができる。 In the seismic isolation device, the air supply means supplies air to the moving body when the magnitude of external force applied to the lower structure or the magnitude of vibration transmitted to the upper structure is less than a predetermined value. When the magnitude of external force applied to the lower structure or the magnitude of vibration transmitted to the upper structure is equal to or greater than a predetermined value, the supply of air to the moving body is stopped, Or it can comprise so that air may be attracted | sucked from the said mobile body.
上記構成によれば、比較的振動が小さく、前記下部構造体に加えられる外力の大きさ、又は前記上部構造体に伝達された振動の大きさが所定値未満の場合には、移動体の表面に空気層を形成し、又は空気圧によって免震装置が支持する上部構造体の荷重を低減するため、摩擦力が生じない状態又は摩擦力が小さい状態で摺動できる上に、長周期化による加速度低減によって好適な免震効果を得ることができ、その一方で、比較的振動が大きく、前記下部構造体に加えられる外力の大きさ又は上部構造体に伝達された振動の大きさが所定値以上の場合には、長周期化による加速度低減に加え、摺動体等の材料と支持する荷重で決定される摩擦力で減衰が付与されるため、振動エネルギの吸収能力を向上させることができ、大きな地震等の際の安全性を確保することが可能になる。また、移動体から空気を吸引することにより、移動体等の材料と支持する荷重で決定される摩擦力に加えて、吸着力を利用して振動エネルギを減衰させることができるため、より高い減衰能力を得ることが可能となる。このため、例えば、空気の供給、供給の停止及び空気の吸引を使い分けることにより、少なくとも3段階の免震特性を単一の免震装置で得ることが可能となる。尚、前記所定値としての外力の大きさは、適宜、加速度、速度又は変位を使用することができる。 According to the above configuration, when the vibration is relatively small and the magnitude of the external force applied to the lower structure or the magnitude of the vibration transmitted to the upper structure is less than a predetermined value, the surface of the moving body In order to reduce the load on the upper structure supported by the seismic isolation device by air pressure, it is possible to slide in a state where no friction force is generated or in a state where the friction force is small, and acceleration due to a longer period A suitable seismic isolation effect can be obtained by the reduction. On the other hand, the vibration is relatively large, and the magnitude of the external force applied to the lower structure or the magnitude of the vibration transmitted to the upper structure is a predetermined value or more. In this case, in addition to reducing the acceleration by increasing the period, damping is given by the frictional force determined by the material such as the sliding body and the load to be supported, so the ability to absorb vibration energy can be improved. Safety in case of an earthquake It is possible to secure the sex. Also, by sucking air from the moving body, the vibration energy can be attenuated by using the adsorption force in addition to the frictional force determined by the material such as the moving body and the load to be supported. It becomes possible to gain ability. For this reason, it is possible to obtain at least three stages of seismic isolation characteristics with a single seismic isolation device by properly using air supply, supply stop, and air suction, for example. In addition, as the magnitude of the external force as the predetermined value, acceleration, speed, or displacement can be used as appropriate.
前記免震装置において、前記空気供給手段は、前記下部構造体に加えられる外力の大きさ、又は前記上部構造体に伝達された振動の大きさが所定値未満のときに、前記移動体への空気の供給を停止するか、又は前記移動体から空気を吸引し、前記下部構造体に加えられる外力の大きさ、又は前記上部構造体に伝達された振動の大きさが所定値以上のときに、前記移動体に空気を供給するように構成することができる。 In the seismic isolation device, the air supply means applies the force to the moving body when the magnitude of an external force applied to the lower structure or the magnitude of vibration transmitted to the upper structure is less than a predetermined value. When supply of air is stopped or air is sucked from the moving body, and the magnitude of external force applied to the lower structure or the magnitude of vibration transmitted to the upper structure is greater than or equal to a predetermined value The mobile body can be configured to supply air.
上記構成によれば、所定値未満の比較的小さい振動領域においては、移動体等の材料と支持する荷重で決定される摩擦力又は空気の吸引による吸着力が加わった摩擦力の大きさに相当する外力が入力されるまでの間は、上部構造体を不動に確保でき、一方、振動が大きく、下部構造体に加えられる外力の大きさ又は上部構造体に伝達された振動の大きさが所定値以上の場合には、上部構造体の固有周期を長周期化させたまま抵抗力が小さい状態で変位吸収することが可能となるため、トリガー装置的な使用が可能となる。 According to the above configuration, in a relatively small vibration region less than a predetermined value, it corresponds to the magnitude of the friction force determined by the friction force determined by the material such as the moving body and the load to be supported or the suction force by air suction. Until the external force is input, the upper structure can be secured immovably, while the vibration is large and the magnitude of the external force applied to the lower structure or the magnitude of the vibration transmitted to the upper structure is predetermined. When the value is equal to or larger than the value, the displacement can be absorbed while the resistance force is small while the natural period of the upper structure is lengthened, so that it can be used as a trigger device.
前記免震装置において、前記凸球面状上表面が、前記凹球面状下表面と同一の曲率を有し、前記凸球面状下表面が、前記凹球面状上表面と同一の曲率を有するように構成することができる。この構成によれば、移動体を、上沓及び下沓と一定の距離をもって浮上させたり、面接触させることができ、より安定的に上部構造体を支持することが可能になる。 In the seismic isolation device, the convex spherical upper surface has the same curvature as the concave spherical lower surface, and the convex spherical lower surface has the same curvature as the concave spherical upper surface. Can be configured. According to this configuration, the movable body can be floated or brought into surface contact with the upper rod and the lower rod at a certain distance, and the upper structure can be supported more stably.
前記免震装置において、前記移動体の空気吹出溝を表面絞りによって形成するとともに、該空気吹出溝の底面に自成絞り形状の空気吹出孔を穿設することができ、精密加工を必要とせず、大量生産可能な免震装置を実現することができる。 In the seismic isolation device, the air blowing groove of the moving body can be formed by a surface restriction, and a self-drawing-shaped air blowing hole can be formed in the bottom surface of the air blowing groove without requiring precision machining. A seismic isolation device capable of mass production can be realized.
また、前記免震装置において、前記表面絞りによる空気吹出溝と、前記自成絞り形状の空気吹出孔との組み合わせを複数備え、各々の組み合わせを互いに独立させることができる。これによって、移動体の凸球面状上表面又は凸球面状下表面の全体にわたって均等に空気を吹き出すことができる。 Further, the seismic isolation device may include a plurality of combinations of the air blowing groove formed by the surface restriction and the air blowing hole having the self-formed restriction shape, and each combination can be made independent of each other. Thus, air can be blown out uniformly over the entire convex spherical upper surface or convex spherical lower surface of the moving body.
さらに、前記移動体の空気吹出溝を、前記移動体から空気を吸引する際の空気吸引溝として兼用することができ、これにより、免震装置の製造コストの低減に寄与することができる。尚、空気吹出溝とは別に空気吸引溝を設けることもできる。 Furthermore, the air blowing groove of the moving body can be used also as an air suction groove when sucking air from the moving body, thereby contributing to a reduction in manufacturing cost of the seismic isolation device. An air suction groove may be provided separately from the air blowing groove.
前記免震装置において、前記移動体の少なくとも上下いずれか一方の表面を、ポリフェニレンスルフィド樹脂、又は、該ポリフェニレンスルフィド樹脂に、ガラス繊維、炭素繊維もしくは無機質充填剤の少なくとも1つを混入した強化合成樹脂によって形成することができる。このポリフェニレンスルフィド樹脂等は、優れた摺動特性を有するため、安定した荷重支持と摺動特性の両立を図ることが可能になる。また、例えば、空気供給装置に何らかの不具合が生じても、良好な摺動特性を確保することができるため、上部構造体に対して過大な負荷が作用するのを防止でき、フェールセーフ機能を併せ持つことが可能になる。また、移動体を銅系あるいは鉄系の金属材料で形成してもよく、また該金属材料から形成した移動体の上下表面に摺動特性のよい潤滑膜、例えば、二硫化モリブデン、DLCを施してもよい。 In the seismic isolation device, at least one of the upper and lower surfaces of the movable body is a polyphenylene sulfide resin, or a reinforced synthetic resin in which at least one of glass fiber, carbon fiber, or inorganic filler is mixed in the polyphenylene sulfide resin. Can be formed. Since this polyphenylene sulfide resin or the like has excellent sliding characteristics, it is possible to achieve both stable load support and sliding characteristics. In addition, for example, even if some trouble occurs in the air supply device, good sliding characteristics can be ensured, so that an excessive load can be prevented from acting on the upper structure, and a fail-safe function is also provided. It becomes possible. The moving body may be made of a copper-based or iron-based metal material, and a lubricating film having good sliding characteristics, such as molybdenum disulfide or DLC, is applied to the upper and lower surfaces of the moving body formed from the metal material. May be.
また、本発明は、免震構造物であって、前記免震装置を少なくとも3以上配置したことを特徴とする。本発明によれば、上部構造体の倒壊、又は該上部構造体上に載置される展示物等の破損等を好適に防止することが可能となる。 Moreover, this invention is a seismic isolation structure, Comprising: At least 3 or more of said seismic isolation apparatuses are arrange | positioned, It is characterized by the above-mentioned. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to prevent suitably the collapse of an upper structure, or the damage of the display etc. which are mounted on this upper structure.
以上のように、本発明によれば、支持する荷重に拘わらず、上部構造体の固有周期を長期化して加速度を低減することができ、適宜好適な摩擦力を得ることで振動エネルギ吸収能力に優れ、復元特性も併せ持つ免震装置等を提供することができる。 As described above, according to the present invention, regardless of the load to be supported, the natural period of the upper structure can be extended to reduce the acceleration, and the vibration energy absorption capability can be obtained by appropriately obtaining a suitable frictional force. It is possible to provide a seismic isolation device and the like that have excellent restoration characteristics.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明にかかる免震装置の第1の実施形態を示し、この免震装置1は、戸建住宅の基礎等の下部構造体2と、下部構造体2に対して水平方向Hに移動可能な戸建住宅等の上部構造体3との間に介装される。
FIG. 1 shows a first embodiment of a seismic isolation device according to the present invention. This
免震装置1は、上部構造体3に固定され、下方に開口する凹球面状下表面11aを有する上沓11と、下部構造体2に固定され、上方に開口する凹球面状上表面12aを有する下沓12と、上沓11と下沓12との間に移動自在に配置される移動体13、14とを備える。上沓11は、ボルト17、18によって上部構造体3に固定され、下沓12は、ボルト19、20によって下部構造体2に固定される。
The
移動体13は、上沓11の凹球面状下表面11aに対向してこの凹球面状下表面11aと同一の曲率を有する凸球面状上表面13aと、凸球面状上表面13aに複数の空気吹出口13eとを有する。一方、移動体14は、下沓12の凹球面状上表面12aに対向してこの凹球面状上表面12aと同一の曲率を有する凸球面状下表面14aと、凸球面状下表面14aに複数の空気吹出口14eを有する。これら移動体13、14は、ボルト21、22及びナット23、24によって接合される。
The moving
図1及び図2に示すように、移動体13は、全体的に厚肉の略々円盤状に形成され、接続金具26を介してフレキシブルホース25に接続される空気供給口13bと、空気供給口13bに連通する環状溝13cと、環状溝13cからの空気を空気吹出溝13eに導く空気吹出孔13dを有する。空気吹出溝13eは、いわゆる表面絞りによって、0.03mm〜0.05mm程度の深さに底浅に形成される。また、空気吹出孔13dは、いわゆる自成絞り形状として、表面に向かうにつれて小径に形成され、空気吹出溝13eの底面には、空気吹出口13fが開口する。移動体13の底面には、閉塞部材15が接合される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the moving
上記表面絞りによる空気吹出溝13eと、自成絞り形状の空気吹出孔13dとの組み合わせは、3組備えられ、各々上面視扇形に形成される。これら3組の空気吹出構造は互いに独立しているため、移動体13の凸球面状上表面13a全体にわたって均等に空気を吹き出すことができる。
Three combinations of the air blowing groove 13e by the surface throttle and the self-blowing shaped
一方、移動体14も移動体13との接合面を対称面として面対称に形成され、移動体13と同様の構成を有する。
On the other hand, the moving
移動体13、14の上下表面又は全体は、ポリフェニレンスルフィド樹脂、又は、該ポリフェニレンスルフィド樹脂にガラス繊維、炭素繊維もしくは無機質充填剤の少なくとも1つを混入した強化合成樹脂によって形成される。また、移動体を銅系あるいは鉄系の金属材料で形成してもよく、また該金属材料から形成した移動体の上下表面に摺動特性のよい潤滑膜、例えば、二硫化モリブデン、DLCを施してもよい。
The upper and lower surfaces or the whole of the moving
図1に示すように、移動体13に空気を供給するため、エアポンプ27が設けられ、フレキシブルホース25、接続金具26を介して空気が移動体13に導入される。尚、エアポンプ27は、移動体13から接続金具26及びフレキシブルホース25を介して空気を吸引する真空ポンプとしても機能する。移動体14についても同様に、エアポンプ30、フレキシブルホース28、接続金具29によって空気が供給又は吸引される。
As shown in FIG. 1, an
次に、上記構成を有する免震装置1の動作について、図1〜図3を参照しながら説明する。以下、移動体13の動作を中心に説明するが、移動体14についても移動体13と同様に動作する。
Next, operation | movement of the
図3は、免震装置1の水平抵抗力と水平変位量(上部構造体3と下部構造体2の相対変位)の関係を示す履歴曲線であって、(a)は、移動体13に空気を供給した場合、(b)は、移動体13に空気を供給せず、移動体13から空気を吸引しない場合、(c)は、移動体13から空気を吸引した場合を示す。(a)の移動体13へ空気を供給した場合には、摩擦力が生じない状態で移動体13を移動させることができるため、水平抵抗力が小さい状態で相対変位を生じ、(b)の移動体13に空気を供給せず、移動体13から空気を吸引しない場合には、移動体13と上沓11との間に空気が介在しないため、同じ相対変位を生じた際には、より大きな水平抵抗力が得られ、(c)の移動体13から空気を吸引した場合には、移動体13と上沓11との間にさらに吸着力が働くため、同じ相対変位を生じた際には、さらに大きな水平抵抗力を得ることができる。
FIG. 3 is a history curve showing the relationship between the horizontal resistance of the
以下の説明では、まず、免震装置1において、下部構造体2に加えられる外力の大きさ、又は上部構造体3に伝達された振動の大きさが所定値未満のときに、エアポンプ27から移動体13に空気を供給し、下部構造体2に加えられる外力の大きさ、又は上部構造体3に伝達された振動の大きさが所定値以上のときに、エアポンプ27の運転を停止して、移動体13への空気の供給を停止する動作について説明する。この動作によって、比較的振動が小さく、加えられる外力が所定値より小さい場合には、低い水平抵抗力で免震装置1が作動し、長周期化による加速度低減によって好適な免震効果を得ることができ、一方、振動が大きく、外力が所定値より大きい場合には、長周期化による加速度低減に加え、移動体等の材料と支持する荷重で決定される摩擦力で減衰を行い、振動エネルギの吸収力を向上させ、大きな地震等の際の安全性を確保することが可能になる。
In the following description, first, in the
常時は、エアポンプ27から、フレキシブルホース25、接続金具26を介して移動体13に空気を供給する。接続金具26から移動体13に供給された空気は、空気供給口13bから環状溝13c及び空気吹出孔13dを介し、空気吹出溝13eから凹球面状下表面11aに向けて吹き出される。これにより、移動体13の凸球面状上表面13aと上沓11の凹球面状下表面11aとの間に空気層が形成されるため、図3(a)に示すように、摩擦力が生じない状態で移動体13を移動させることができ、換言すると、小さな水平抵抗力で免震装置1が作動し、長周期化による加速度低減によって好適な免震効果を得ることができる。この状態は、下部構造体2に加えられる外力の大きさが所定値未満の際には継続して維持される。
Normally, air is supplied from the
一方、所定値以上の外力が加わる大きな地震等の際には、エアポンプ27の運転を停止し、移動体13への空気の供給を停止する。これにより、移動体13の凸球面状上表面13aと上沓11の凹球面状下表面11aとが直接当接し、移動体13が摺動する。これにより、図3(b)に示すように、長周期化による加速度の低減に加え、移動体13等の材料と支持する荷重で決定される摩擦力で減衰を行い、振動エネルギの吸収力を向上させ、安全性を確保することが可能になる。
On the other hand, in the event of a large earthquake or the like where an external force exceeding a predetermined value is applied, the operation of the
尚、上記実施の形態においては、下部構造体2に加えられる外力の大きさ、又は上部構造体3に伝達された振動の大きさが所定値以上になった場合に、エアポンプ27の運転を停止したが、この際、エアポンプ27を真空ポンプとして機能させ、移動体13から空気を吸引することもできる。その場合には、図3(c)に示すように、移動体13等の材料と支持する荷重で決定される摩擦力に加えて、吸着力を利用して振動エネルギを減衰させることができ、より高い減衰能力を得ることが可能となる。
In the above embodiment, the operation of the
次に、免震装置1において、下部構造体2に加えられる外力の大きさ、又は上部構造体3に伝達された振動の大きさが所定値未満のときに、エアポンプ27を停止して移動体13への空気の供給を停止し、下部構造体2に加えられる外力の大きさ、又は上部構造体3に伝達された振動の大きさが所定値以上になったときに、エアポンプ27を運転して、移動体13に空気を供給する動作について説明する。この動作によって、所定値未満の比較的小さい振動領域においては、移動体13等の材料と支持する荷重で決定される摩擦力の大きさに相当する外力が入力されるまでの間は、上部構造体3を不動に確保でき、一方、振動が大きく、外力の大きさが所定値以上となった場合には、上部構造体3の固有周期を長周期化させたまま抵抗力が小さい状態で変位吸収し、トリガー装置的に機能させることができる。
Next, in the
尚、上記実施の形態においては、下部構造体2に加えられる外力の大きさ、又は上部構造体3に伝達された振動の大きさが所定値未満のときに、エアポンプ27の運転を停止したが、この際、エアポンプ27を真空ポンプとして機能させ、移動体13から空気を吸引することもできる。その場合には、移動体13等の材料と支持する荷重で決定される摩擦力に加え、吸着力を利用してより大きな力で上部構造体3を不動に確保することができる。
In the above embodiment, the operation of the
次に、上記免震装置1を適用した免震構造物について図4を参照しながら説明する。
Next, a seismic isolation structure to which the
この免震構造物41は、基礎42と、戸建住宅43との間に免震装置1が3以上介装され、各免震装置1は、戸建住宅43の荷重を基礎42に伝達するとともに、基礎42と戸建住宅43との間で水平方向の相対変位を許容する。そして、地震時等に基礎42が水平変位すると、免震装置1が上述のように機能するため、基礎42の水平振動が戸建住宅43にそのまま伝達されるのを阻止できるとともに、戸建住宅43の固有周期を長周期化することができ、戸建住宅43への加速度を低減することなどが可能になる。
In this
次に、本発明にかかる免震装置の第2の実施形態について、図5を参照しながら説明する。尚、この免震装置51も、戸建住宅の基礎等の下部構造体52と、下部構造体52に対して水平方向Hに移動可能な戸建住宅等の上部構造体53との間に介装される。
Next, a second embodiment of the seismic isolation device according to the present invention will be described with reference to FIG. The
免震装置51は、上記第1の実施形態に記載の免震装置1から、上沓11、移動体13及び閉塞部材15などを除いた構成となっている。図5において、図1に示した免震装置1と同一の構成要素については同一の符号を付している。これにより、より簡単な構成を有する免震装置を実現することができ、上記第1の実施の形態と略々同様に、支持する荷重に拘わらず、上部構造体の固有周期を長期化して加速度を低減することができ、適宜好適な摩擦力を得ることで振動エネルギ吸収能力に優れ、復元特性も併せ持つことができる。
The
次に、本発明にかかる免震装置の第3の実施形態について、図6を参照しながら説明する。尚、この免震装置61も、戸建住宅の基礎等の下部構造体62と、下部構造体62に対して水平方向Hに移動可能な戸建住宅等の上部構造体63との間に介装される。
Next, a third embodiment of the seismic isolation device according to the present invention will be described with reference to FIG. The
免震装置61は、上記第1の実施の形態に記載の免震装置1から、下沓12、移動体14及び閉塞部材16などを除いた構成となっている。図6において、図1に示した免震装置1と同一の構成要素については同一の符号を付している。これにより、より簡単な構成を有する免震装置を実現することができ、上記第1の実施の形態と略々同様に、支持する荷重に拘わらず、上部構造体の固有周期を長期化して加速度を低減することができ、適宜好適な摩擦力を得ることで振動エネルギ吸収能力に優れ、復元特性も併せ持つことが可能となる。
The
1 免震装置
2 下部構造体
3 上部構造体
11 上沓
11a 凹球面状下表面
12 下沓
12a 凹球面状上表面
13 移動体
13a 凸球面状上表面
13b 空気供給口
13c 環状溝
13d 空気吹出孔
13e 空気吹出溝
13f 空気吹出口
14 移動体
14a 凸球面状下表面
14b 空気供給口
14c 環状溝
14d 空気吹出孔
14e 空気吹出溝
15 閉塞部材
16 閉塞部材
17〜22 ボルト
23、24 ナット
25 フレキシブルホース
26 接続金具
27 エアポンプ
28 フレキシブルホース
29 接続金具
30 エアポンプ
41 免震構造物
42 基礎
43 戸建住宅
51 免震装置
61 免震装置
DESCRIPTION OF
Claims (14)
下部構造体に固定され、上方に開口する凹球面状上表面を有する下沓と、
前記上沓と前記下沓との間に移動自在に配置される移動体とを備え、
該移動体は、前記上沓の凹球面状下表面に対向する凸球面状上表面を有するとともに、前記下沓の凹球面状上表面に対向する凸球面状下表面を有し、該凸球面状上表面又は/及び凸球面状下表面に空気吹出溝を備えることを特徴とする免震装置。 An upper collar having a concave spherical lower surface fixed to the upper structure and opening downward;
A lower rod having a concave spherical upper surface fixed to the lower structure and opening upward;
A movable body that is movably disposed between the upper collar and the lower collar,
The movable body has a convex spherical upper surface facing the concave spherical lower surface of the upper collar, and has a convex spherical lower surface facing the concave spherical upper surface of the lower collar, the convex spherical surface A seismic isolation device comprising an air blowing groove on the upper surface and / or the lower surface of the convex spherical surface.
上部構造体に固定され、前記下沓の上に配置される移動体とを備え、
該移動体は、前記下沓の凹球面状上表面に対向する凸球面状下表面を有するとともに、該凸球面状下表面に空気吹出溝を備えることを特徴とする免震装置。 A lower rod having a concave spherical upper surface fixed to the lower structure and opening upward;
A movable body fixed to the upper structure and disposed on the lower arm,
The seismic isolation device, wherein the movable body has a convex spherical lower surface facing the concave spherical upper surface of the lower collar, and has an air blowing groove on the convex spherical lower surface.
下部構造体に固定され、前記上沓の下に配置される移動体とを備え、
該移動体は、前記上沓の凹球面状下表面に対向する凸球面状上表面を有するとともに、該凸球面状上表面に空気吹出溝を備えることを特徴とする免震装置。 An upper collar having a concave spherical lower surface fixed to the upper structure and opening downward;
A movable body fixed to the lower structure and disposed below the upper arm,
The seismic isolation device, wherein the moving body has a convex spherical upper surface facing the concave spherical lower surface of the upper collar, and has an air blowing groove on the convex spherical upper surface.
該空気供給手段は、前記下部構造体に加えられる外力の大きさ、又は前記上部構造体に伝達された振動の大きさに応じて、前記移動体への空気供給を制御することを特徴とする請求項1、2又は3に記載の免震装置。 Air supply means for supplying air to the mobile body;
The air supply means controls air supply to the moving body according to the magnitude of an external force applied to the lower structure or the magnitude of vibration transmitted to the upper structure. The seismic isolation device according to claim 1, 2 or 3.
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