JP2011085250A - Vertical base isolation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、上下方向の振動を免震する上下免震装置に関する。 The present invention relates to a vertical seismic isolation device that isolates vertical vibrations.
上下免震装置の緩衝バネの剛性を低下することにより弾性支持される免震対象側の固有周期を長周期化する上下免震装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A vertical seismic isolation device is known that lengthens the natural period of the seismic isolation target that is elastically supported by reducing the rigidity of the buffer spring of the vertical seismic isolation device (see, for example, Patent Document 1).
上記の上下免震装置を、例えば建物に用いた場合には、固有周期の長周期化により地震時の床の振幅が大きくなる虞がある。振幅の大きな振動は、床上にいる人には、不快感や不安感をもたらす。また、免震対象の振動のみが長周期化されるので、免震対象でない床との間にて段差が生じ、避難等において障害となる虞があるという課題がある。 When the above vertical seismic isolation device is used in, for example, a building, there is a risk that the amplitude of the floor at the time of the earthquake will increase due to the longer natural period. Vibration with a large amplitude causes discomfort and anxiety for people on the floor. Moreover, since only the vibration of the seismic isolation target is prolonged, there is a problem that a step is generated between the floor and the floor that is not the seismic isolation target, which may cause an obstacle in evacuation or the like.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上下方向における振幅の増大を抑えることが可能な上下免震装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a vertical seismic isolation device capable of suppressing an increase in amplitude in the vertical direction.
かかる目的を達成するために本発明の上下免震装置は、下部構造体から上部構造体に伝達される上下方向の振動を免震する上下免震装置であって、前記上部構造体と前記下部構造体との間に、前記上部構造体を支持する弾性部材が介在されており、前記振動による前記上部構造体の前記下部構造体に対する前記上下方向の相対変位量を規制する上下変位規制部材を有することを特徴とする上下免震装置である。
このような上下免震装置によれば、弾性部材により支持されて上下方向の固有周期が長周期化されて上部構造体の上下方向の変位が大きくなったとしても、上部構造体の下部構造体に対する上下方向の相対変位量は上下変位規制部材により規制されているので、上部構造体の下部構造体に対する上下方向の相対変位、すなわち振幅の増大を抑えることが可能である。
In order to achieve such an object, the vertical seismic isolation device of the present invention is a vertical seismic isolation device for isolating vertical vibration transmitted from the lower structure to the upper structure, the upper structure and the lower An elastic member that supports the upper structure is interposed between the structure and a vertical displacement restricting member that restricts a relative displacement amount of the upper structure relative to the lower structure due to the vibration in the vertical direction. It is a vertical seismic isolation device characterized by having.
According to such a vertical seismic isolation device, the lower structure of the upper structure is supported by the elastic member even if the natural period in the vertical direction is lengthened and the vertical displacement of the upper structure increases. Since the relative displacement amount in the vertical direction relative to the vertical structure is regulated by the vertical displacement regulating member, the vertical displacement of the upper structure relative to the lower structure, that is, the increase in amplitude can be suppressed.
かかる上下免震装置であって、前記弾性部材は、前記下部構造体と、前記上部構造体が有する床鉄骨大梁との間に介在されており、前記上下変位規制部材は、前記下部構造体に設けられ、前記床鉄骨大梁が前記下部構造体に対し下方に相対変位した際に接触する下ストッパーと、前記下部構造体に設けられて前記床鉄骨大梁の上方に配置され、前記床鉄骨大梁が前記下部構造体に対し上方に相対変位した際に接触する上ストッパーと、を有することが望ましい。
このような上下免震装置によれば、弾性部材が下部構造体と床鉄骨大梁との間に介在されており、弾性部材上に配置された床鉄骨大梁が下方に相対変位した際には下ストッパーに、また、上方に変位した際には上ストッパーにそれぞれ接触して規制される。このため、上部構造体の相対変位量の増大を抑えることが可能である。また、上ストッパーと下ストッパーの上下方向における位置を適宜設定することにより、床鉄骨大梁の相対変位量を所望の変位量に設定することが可能である。
In such a vertical seismic isolation device, the elastic member is interposed between the lower structure and a floor steel beam provided in the upper structure, and the vertical displacement restricting member is attached to the lower structure. A lower stopper that comes into contact when the floor steel beam is displaced relative to the lower structure; and a lower stopper that is provided on the lower structure and is disposed above the floor steel beam. It is desirable to have an upper stopper that comes into contact with the lower structure when it is relatively displaced upward.
According to such a vertical seismic isolation device, the elastic member is interposed between the lower structure and the floor steel beam, and when the floor steel beam placed on the elastic member is relatively displaced downward, When it is displaced upward, it is restricted by contacting the upper stopper. For this reason, it is possible to suppress an increase in the relative displacement amount of the upper structure. Further, by appropriately setting the positions of the upper stopper and the lower stopper in the vertical direction, it is possible to set the relative displacement amount of the floor steel frame beam to a desired displacement amount.
かかる上下免震装置であって、前記振動による前記上部構造体の前記下部構造体に対する水平方向の相対変位量を規制する水平変位規制部材を有することが望ましい。
このような上下免震装置によれば、上部構造体の下部構造体に対する水平方向の相対変位量を規制する水平変位規制部材を有しているので、上部構造体の下部構造体に対する水平方向の相対変位量も規制することが可能な上下免震装置を提供することが可能である。
The vertical seismic isolation device preferably includes a horizontal displacement regulating member that regulates a horizontal relative displacement amount of the upper structure with respect to the lower structure due to the vibration.
According to such a vertical seismic isolation device, since there is a horizontal displacement restricting member that restricts the relative displacement of the upper structure relative to the lower structure in the horizontal direction, It is possible to provide a vertical seismic isolation device capable of regulating the relative displacement amount.
かかる上下免震装置であって、前記水平変位規制部材は、前記下部構造体に上下方向に沿って設けられた柱部材と、前記上部構造体に設けられ、前記柱部材が貫通され、当該柱部材の外周面との間に空隙を有する貫通孔を備えたガイド部と、を有することが望ましい。
このような上下免震装置によれば、上下方向の免震のみならず水平方向における相対変位量も規制することが可能である。また、貫通孔と柱部材の外周部との間の空隙を適宜設定することにより、上部構造体の水平方向における相対変位量を所望の変位量に設定することが可能である。
In this vertical seismic isolation device, the horizontal displacement regulating member is provided in the lower structure along the vertical direction, and is provided in the upper structure, through which the column member passes, It is desirable to have the guide part provided with the through-hole which has a space | gap between the outer peripheral surfaces of a member.
According to such a vertical seismic isolation device, it is possible to regulate not only vertical isolation but also horizontal displacement. Moreover, it is possible to set the relative displacement amount in the horizontal direction of the upper structure to a desired displacement amount by appropriately setting the gap between the through hole and the outer peripheral portion of the column member.
本発明によれば、上下方向における振幅の増大を抑えることが可能な上下免震装置を提供することが可能である。 According to the present invention, it is possible to provide a vertical seismic isolation device that can suppress an increase in amplitude in the vertical direction.
以下、本発明の一実施形態について図を用いて詳細に説明する。
図1は、本実施形態にかかる上下免震装置を備えた建物の床下部分の正面図である。図2は、本発明の上下免震装置の平面図である。図3は、本発明の上下免震装置の側面図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view of a lower floor portion of a building provided with a vertical seismic isolation device according to the present embodiment. FIG. 2 is a plan view of the vertical seismic isolation device of the present invention. FIG. 3 is a side view of the vertical seismic isolation device of the present invention.
本実施形態の上下免震装置10は、下部構造体としての基礎1と上部構造体としての建物2の一部をなす床材3との間に複数箇所に設けられ、H型鋼でなる床鉄骨大梁5の分断された端部同士を連結するように設けられ、床材3が載置されている。以下の説明では、1つの上下免震装置10について説明する。
The vertical
上下免震装置10は、上部構造体としての建物2を支持する弾性部材としての圧縮コイルスプリング12と、圧縮コイルスプリング12の上部に被せられ、分断された床鉄骨大梁5を連結する連結部材14と、基礎1から立設され床鉄骨大梁5を跨ぐように配置される門型フレーム20と、連結部材14と門型フレーム20との間に介在される摩擦ダンパー30と、床鉄骨大梁5の移動を規制するガイド機構40とを有している。
The vertical
圧縮コイルスプリング12は、使用状態の建物2の荷重を複数の上下免震装置10にて分散して支持することができる弾性力を有しており、圧縮コイルスプリング12が連結部材14と基礎1との間に介装された際に、連結部材14及び床鉄骨大梁5と基礎1との間に空隙が形成されるように構成されている。すなわち、建物2の連結部材14及び床鉄骨大梁5より上側の部位は、圧縮コイルスプリング12により支持されている。
The
連結部材14は、平面視ほぼ長方形状をなし、下側が開放された箱状の部材であり、上部に床材3が載置される。箱状をなす連結部材14の内側には、圧縮コイルスプリング12が備えられ、基礎1上に配置された圧縮コイルスプリング12に連結部材14の内側上面が支持されている。また、内側に設けられた圧縮コイルスプリング12を囲むように、長方形状の4辺に相当する位置に設けられた対面する2対の側壁部15、16が設けられており、一対の側壁部15には、分断された床鉄骨大梁5の端部がそれぞれ接合されており、他の一対の側壁部16に床鉄骨小梁6が接合されている。すなわち、床鉄骨大梁5と床鉄骨小梁6は連結部材14を介して直交するように接合されている。
The connecting
門型フレーム20は、間隔を隔てて設けられた2本の円筒鋼管でなる柱部材21と、2本の柱部材21上に架け渡されたH型鋼でなる架構体22とを有している。
The
柱部材21は、上下の端部に鋼板21aが設けられており、鋼板21aと円筒鋼管21bとを繋ぐリブ21cにより補強されている。門型フレーム20は、2本の柱部材21の1本ずつが床鉄骨大梁5の両側に位置するように設けられ、連結部材14と架構体22とがほぼ平行をなすように連結部材14に近づけて配置されている。柱部材21は上端部が床鉄骨大梁5の上面より高い位置となるように構成されており、柱部材21上に架け渡された架構体22の下面22aと床鉄骨大梁5の上面5aとは上下方向に間隔が隔てられている。
The
摩擦ダンパー30は、連結部材14に設けられたプレート17を介して固定された摺動部材31と、架構体22の上部に固定され摺動部材31の両側に配置された2つの押圧部材32と、摺動部材31と2つの押圧部材32とを貫通する棒ねじ35及びこの棒ねじ35の両端からそれぞれ1つずつ螺合される2つのナット36と、棒ねじ35に螺合された2つのナット36の間にて圧縮される付勢部材としての皿ばね33と、を有している。
The
摺動部材31は、ほぼ直角に配置された2つの板部がL字状をなす金属製の部材であり、2つの板部の一方は連結部材14側に固定される座板部31aであり、他方の板部は、第1板部材としての摺動板部31bである。摺動板部31bは、摺動部材31が連結部材14に固定された状態にて床鉄骨大梁5に沿う方向に突出されている。すなわち、摺動板部31bは、連結部材14の床鉄骨大梁5側を向く面とほぼ直角をなしている。摺動板部31bは上下方向に長く配置されるとともに、摺動板部31bを貫通して上下方向に長い長孔31cを有している。
The sliding
押圧部材32も、ほぼ直角に配置された2つの板部がL字状をなす金属製の部材であり、2つの板部の一方は架構体22に固定される座板部32aであり、他方の板部は、第2板部材としての押圧板部32bである。押圧板部32bは、押圧部材32が架構体22に固定された状態にて鉛直方向上方に突出されている。2つの押圧部材32は、押圧板部32bが互いに間隔を隔てて対面し、各々座板部32aが、押圧板部32bが対面している側とは反対側に配置されて架構体22に固定されている。また、押圧板部32bは、架構体22より連結部材14側に突出されており、2枚の押圧板部32bが対面している間に、摺動部材31の摺動板部31bが配置されている。2枚の押圧板部32bには、それぞれ棒ねじ35が貫通される貫通孔32cが設けられている。
The pressing
摩擦ダンパー30は、2枚の押圧板部32b間に摺動板部31bが挿入された状態で、一方の押圧板部32bの貫通孔(不図示)を貫通した棒ねじ35が摺動板部31bの長孔31c及び他方の押圧板部32bの貫通孔(不図示)を貫通し、更に皿ばね33が挿通されて、2つのナット36が棒ねじ35の両端側から螺合されて構成されている。
In the
この摩擦ダンパー30は、ナット36が締め込まれることにより皿ばね33が圧縮され、皿ばね33の弾性力により押圧板部32bが摺動板部31bを両側から押圧している。皿ばね33の弾性力は、例えば建物の使用者等が床を歩く程度の振動では摩擦ダンパー30の摺動板部31bと押圧板部32bとの間にて滑りが生じないような静止摩擦力を備えるべく設定されて、皿ばね33が圧縮されている。
In the
図4は、皿ばねのばね特性を示す図である。図示するように、皿ばね33は、圧縮量が小さい領域ではばね高さの変位量に対する付勢力が大きく変化し、圧縮量が大きい領域ではばね高さの変位量に対する付勢力の変化が小さい特性を有している。このため、摩擦ダンパー30の滑り出すタイミングを安定させるために、本実施形態の皿ばね33は付勢力の変化の小さな領域(図4では、ばね高さがa1〜a2の領域)にて付勢するように圧縮されている。
FIG. 4 is a diagram showing the spring characteristics of the disc spring. As shown in the figure, the
そして、地震等により下部構造体としての基礎1が振動すると、上部構造体としての建物2には、摩擦ダンパー30側と、支持されている圧縮コイルスプリング12側とから振動が伝達される。このとき、地震により上下方向に作用する力が、皿ばね33に付勢されて押圧板部32bと摺動板部31bとの間に作用する静止摩擦力以下の場合には、摩擦ダンパー30はダンパーとして機能せず門型フレーム20と連結部材14及び床鉄骨大梁5とは一体となって振動する。この場合には、圧縮コイルスプリング12による上下免震機能は作用しない。
When the
また、地震により上下方向に作用する力が、皿ばね33に付勢されて押圧板部32bと摺動板部31bとの間に作用する静止摩擦力より大きい場合には、押圧板部32bと摺動板部31bとが互いに摺動しつつ上下方向に相対移動する。このとき、基礎1から伝達される振動の振動周期が圧縮コイルスプリング12により長周期化されるとともに、振動のエネルギーが摩擦ダンパー30により消費され振動が抑制される。
In addition, when the force acting in the vertical direction due to the earthquake is greater than the static friction force acting between the
すなわち、本上下免震装置10においては、摩擦ダンパー30は、ダンパーとしての機能のみならず、設定された静止摩擦力より大きな上下方向の力が作用したときに、上下方向の免震機構を動作させるトリガーとしての機能も有している。
That is, in the vertical
ガイド機構40は、床鉄骨大梁5から水平方向に突出され、門型フレーム20の柱部材21が貫通されるガイド板41と、床鉄骨大梁5の上方に位置させて門型フレーム20の架構体22の下面に設けられた上ストッパー42と、床鉄骨大梁5の下方に位置させて基礎1に設けられた下ストッパー43と、を有している。
The
図5は、ガイド機構を説明するための平断面図である。図示するように、ガイド板41は、床鉄骨大梁5の上下のフランジ5b間の中央に設けられた中間プレート5dに固定され、床鉄骨大梁5の長手方向と交差する両側にウェブ5cから突出された板部材であり、柱部材21が貫通される孔41aが設けられている。孔41aの内周縁には、柱部材21とガイド板41とを滑らかに相対移動させるためのブッシュ44が設けられるとともに、ブッシュ44の内周面をなす貫通孔44aと柱部材21との間には僅かな空隙が設けられている。このため、床鉄骨大梁5が水平方向に移動すると、孔41aに設けられたブッシュ44が柱部材21と接触することにより、床鉄骨大梁5の水平方向の移動が規制される。また、床鉄骨大梁5が水平方向に移動したとしても、柱部材21に接触するのはブッシュ44なので、床鉄骨大梁5の上下方向の振動は、ガイド板41により規制されない。このため、摩擦ダンパー30がトリガーとなって門型フレーム20と連結部材14及び床鉄骨大梁5とが上下方向に相対移動する際にも、門型フレーム20と連結部材14及び床鉄骨大梁5との相対移動を阻害しないように構成されている。
FIG. 5 is a plan sectional view for explaining the guide mechanism. As shown in the drawing, the
また、床鉄骨大梁5の上下方向の移動は、門型フレーム20の架構体22の下面22aに設けられた上ストッパー42と、基礎1に設けられた下ストッパー43とによって規制されるように構成されている。すなわち、地震等により床鉄骨大梁5が相対的に上方へ移動した際には上ストッパー42に接触して上方への移動が規制され、床鉄骨大梁5が相対的に下方へ移動した際には下ストッパー43に接触して下方への移動が規制されるように構成されている。
Further, the vertical movement of the
本実施形態の上下免震装置が備えられた建物2は、建物内を人が歩くような小さな振動に対しては、基礎1と建物2との間にて上下免震装置10は機能せず、摩擦ダンパー30の摺動板部31bと押圧板部32bとの間にて滑りが生じない静止摩擦力より大きな上下方向の力が作用した際に、ガイド機構40にて建物2の変位量が規制されつつ上下免震装置10が機能する。そして、振動が収まり、作用している上下方向の力が、摩擦ダンパー30の摺動板部31bと押圧板部32bとの間にて滑りが生じない静止摩擦力以下になると、建物2と基礎1との相対移動が停止し、建物2が基礎1側に摩擦ダンパー30を介して保持される。このため、地震等により上下免震装置10が作動した後であっても、振動が収まった状態にて摩擦ダンパー30が作動前の状態に復元されており、人が歩くような小さな振動に対して免震しない構成をなし、次に発生する地震に備えることが可能である。
In the
本実施形態の上下免震装置10によれば、圧縮コイルスプリング12により支持されて上下方向の固有周期が長周期化されて建物2の上下方向の変位が大きくなったとしても、建物側に設けられた床鉄骨大梁5の基礎1に対する上下方向の相対変位量は上ストッパー42及び下ストッパー43により規制されているので、建物側の基礎1に対する上下方向の相対変位、すなわち振幅の増大を抑えることが可能である。
According to the vertical
また、圧縮コイルスプリング12が基礎1と床鉄骨大梁5との間に介在されており、圧縮コイルスプリング12上に配置された床鉄骨大梁5が下方に相対変位した際には下ストッパー43により、また、上方に変位した際には上ストッパー43によりそれぞれ接触して規制される。このため、建物2の相対変位量の増大を確実に抑えることが可能である。また、上ストッパー42の下端と下ストッパー43の上端の上下方向における位置を適宜設定することにより、床鉄骨大梁5の相対変位量を所望の変位量に設定することが可能である。すなわち、所望の免震性能を保持しつつ、地震等による建物の上下方向の振幅を所望の振幅に抑えることが可能である。
Further, the
また、ガイド機構40が、ガイド板41に設けられたブッシュ44の貫通孔44aと柱部材21とにより床鉄骨大梁5の基礎1に対する水平方向の相対変位量を規制する機構を有しているので、床鉄骨大梁5の基礎1に対する水平方向の相対変位量も規制することが可能な上下免震装置10を提供することが可能である。
In addition, the
また、貫通孔44aと柱部材21の外周部との間の空隙を適宜設定することにより、床鉄骨大梁5の水平方向における相対変位量を所望の変位量に設定することが可能である。
In addition, by appropriately setting the gap between the through
また、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。 Moreover, the said embodiment is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.
1 基礎、2 建物、3 床材、5 床鉄骨大梁、5a 上面、
5b フランジ、5c ウェブ、5d 中間プレート、
6 床鉄骨小梁、10 上下免震装置、12 圧縮コイルスプリング、
14 連結部材、15 側壁部、16 側壁部、17 プレート、
20 門型フレーム、21 柱部材、21a 鋼板、21b 円筒鋼管、
21c リブ、22 架構体、22a 下面、30 摩擦ダンパー、
31 摺動部材、31a 座板部、31b 摺動板部、31c 長孔、
32 押圧部材、32a 座板部、32b 押圧板部、32c 貫通孔、
33 皿ばね、35 棒ねじ、36 ナット、40 ガイド機構、
41 ガイド板、41a 孔、42 上ストッパー、43 下ストッパー、
44 ブッシュ、44a 貫通孔
1 foundation, 2 building, 3 flooring, 5 floor steel beam, 5a top surface,
5b flange, 5c web, 5d intermediate plate,
6 floor steel beam, 10 vertical seismic isolation device, 12 compression coil spring,
14 connecting members, 15 side walls, 16 side walls, 17 plates,
20 portal frame, 21 pillar member, 21a steel plate, 21b cylindrical steel pipe,
21c rib, 22 frame, 22a bottom surface, 30 friction damper,
31 sliding member, 31a seat plate portion, 31b sliding plate portion, 31c long hole,
32 pressing member, 32a seat plate part, 32b pressing plate part, 32c through-hole,
33 disc spring, 35 bar screw, 36 nut, 40 guide mechanism,
41 guide plate, 41a hole, 42 upper stopper, 43 lower stopper,
44 Bushing, 44a Through hole
Claims (4)
前記上部構造体と前記下部構造体との間に、
前記上部構造体を支持する弾性部材が介在されており、
前記振動による前記上部構造体の前記下部構造体に対する前記上下方向の相対変位量を規制する上下変位規制部材を有することを特徴とする上下免震装置。 A vertical seismic isolation device for isolating vertical vibration transmitted from the lower structure to the upper structure,
Between the upper structure and the lower structure,
An elastic member that supports the upper structure is interposed,
A vertical seismic isolation device comprising a vertical displacement restricting member for restricting a relative displacement amount in the vertical direction of the upper structure with respect to the lower structure due to the vibration.
前記弾性部材は、前記下部構造体と、前記上部構造体が有する床鉄骨大梁との間に介在されており、
前記上下変位規制部材は、前記下部構造体に設けられ、前記床鉄骨大梁が前記下部構造体に対し下方に相対変位した際に接触する下ストッパーと、
前記下部構造体に設けられて前記床鉄骨大梁の上方に配置され、前記床鉄骨大梁が前記下部構造体に対し上方に相対変位した際に接触する上ストッパーと、
を有することを特徴とする上下免震装置。 The vertical seismic isolation device according to claim 1,
The elastic member is interposed between the lower structure and a floor steel beam provided in the upper structure,
The vertical displacement regulating member is provided in the lower structure, and a lower stopper that comes into contact when the floor steel beam is relatively displaced downward with respect to the lower structure,
An upper stopper provided in the lower structure and disposed above the floor steel girder, and contacting the floor steel girder when the floor steel girder is relatively displaced upward with respect to the lower structure;
A vertical seismic isolation device characterized by comprising:
前記振動による前記上部構造体の前記下部構造体に対する水平方向の相対変位量を規制する水平変位規制部材を有することを特徴とする上下免震装置。 The vertical seismic isolation device according to claim 1 or 2,
A vertical seismic isolation device comprising a horizontal displacement restricting member that restricts a relative displacement amount of the upper structure relative to the lower structure due to the vibration.
前記水平変位規制部材は、前記下部構造体に上下方向に沿って設けられた柱部材と、前記上部構造体に設けられ、前記柱部材が貫通され、当該柱部材の外周面との間に空隙を有する貫通孔を備えたガイド部と、を有することを特徴とする上下免震装置。 The vertical seismic isolation device according to claim 3,
The horizontal displacement regulating member is provided between the column member provided in the vertical direction in the lower structure and the upper structure, the column member is penetrated, and a gap is formed between the column member and the outer peripheral surface of the column member. And a guide portion having a through hole having a vertical seismic isolation device.
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- 2009-10-19 JP JP2009240704A patent/JP5487874B2/en active Active
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