JP2011190879A - 減衰装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水平面内のみならず上下方向にも減衰力を発揮することができる減衰装置を提供する。
【解決手段】上部構造物１４と下部構造物１５との間に設けられた免震層に設置される減衰装置１０であって、下部構造物１５に固定される第一のジョイント部１１と、上部構造物１４に固定される第二のジョイント部１３と、第一のジョイント部１１と第二のジョイント部１３とを繋ぐ棒状の伸縮可能な繋ぎ部１２とを有している。第一のジョイント部１１は、繋ぎ部１２の一端部に形成された球体１７と、球体１７を覆うように保持し、下部構造物１５に固定される保持体１８と、球体１７と保持体１８との間に介装された摩擦材１９とを備えている。繋ぎ部１２は、第一のジョイント部１１に一端部が連結された第一の棒状材２４と、第二のジョイント部１３に一端部が連結された第二の棒状材２５と、第一の棒状材２４と第二の棒状材２５との間に介装された摩擦材とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、免震構造物に設置される減衰装置に関する。

免震構法は、構造物（上部構造物）と基礎（下部構造物）との間に積層ゴムやリニアガイド等の免震装置を設置して免震層を設けることにより構造物の固有周期を長周期化し、構造物に入力される地震加速度の低減を図る構法である。従来より、免震構法では、層間変形が過大にならないようにするため、免震層に減衰機構を設けている。具体的には、積層ゴム自体に減衰機能を持たせた鉛入り積層ゴム（例えば特許文献１参照）や高減衰積層ゴム（例えば特許文献２参照）を使用したり、摩擦ダンパー（例えば特許文献３参照）などのダンパーを免震層に設置したりしている。

特開平０１−２５０５４７号公報 特開２００１−２０６９８９号公報 特開２００４−１５６７８６号公報

しかしながら、従来の減衰機構は、水平面内で可動し水平動には有効であったが、上下方向には可動できず上下動に対して全く減衰効果を発揮できなかった。近年では、高層ビルの免震化も実用化されており、上下動に対する減衰機構が重要になってきている。水平動用のダンパーと上下動用ダンパーを免震層に設置することも考えられるが、設置スペースに制約があることに加えて、コストが嵩むという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、水平面内のみならず上下方向にも減衰力を発揮することができる減衰装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、上部構造物と下部構造物との間に設けられた免震層に設置される減衰装置であって、前記下部構造物に固定される第一のジョイント部と、前記上部構造物に固定される第二のジョイント部と、前記第一のジョイント部と前記第二のジョイント部とを繋ぐ伸縮可能な繋ぎ部とを有し、前記第一のジョイント部及び前記第二のジョイント部の少なくとも一方が、前記繋ぎ部の一端部に形成された球体と、前記球体を覆うように保持し、構造物に固定される保持体と、前記球体と前記保持体との間に介装された第一の減衰材とを備えることを特徴としている。

本発明では、第一のジョイント部及び第二のジョイント部を支点とする繋ぎ部の回動に伴って、第一のジョイント部及び第二のジョイント部の少なくとも一方を構成する球体が保持体に対して相対的に回動する。これにより、球体と保持体との間に介装された第一の減衰材に減衰力が発生する。

また、本発明に係る減衰装置では、前記繋ぎ部は、前記第一のジョイント部に一端部が連結された第一の棒状材と、前記第二のジョイント部に一端部が連結された第二の棒状材と、前記第一の棒状材と前記第二の棒状材との間に介装された第二の減衰材とを備えていてもよい。
当該構成では、第一の棒状材と第二の棒状材が相対運動することにより、第一の棒状材と第二の棒状材との間に介装された第二の減衰材に減衰力が発生する。

また、本発明に係る減衰装置では、前記第一の減衰材及び前記第二の減衰材は、部材間の相対変形に伴って減衰力を発揮できる材料であればよく、摩擦材でも良いし、あるいは粘弾性体でも良い。

また、本発明に係る減衰装置では、前記第一の減衰材が摩擦材である場合、前記球体の表面に突起部が形成されていても良く、これにより摩擦力を増大させることができる。

本発明に係る減衰装置では、第一のジョイント部と第二のジョイント部とを繋ぐ繋ぎ部の回動に伴って、第一のジョイント部及び第二のジョイント部の少なくとも一方を構成する球体が保持体に対して相対的に回動し、球体と保持体との間に介装された第一の減衰材に減衰力が発生する機構とされているため、上部構造物の水平面内及び上下方向の動きに対して減衰力を発揮することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る減衰装置の側断面図である。 同減衰装置を構成する第一のジョイント部の平面図である。 球体の模式図である。 （Ａ）は繋ぎ部の平面図、（Ｂ）はそのＡ−Ａ矢視断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る減衰装置の側断面図である。 球体及び摩擦材の模式図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態に付き説明し、本発明の理解に供する。

本発明の一実施の形態に係る減衰装置１０を図１に示す。免震装置の一例である積層ゴム１６が上部構造物１４と下部構造物１５の間に介装され、平面視して上部構造物１４を取り囲むように、複数の減衰装置１０が上部構造物１４と下部構造物１５の間に設置されている。

減衰装置１０は、下部構造物１５に固定される第一のジョイント部１１と、上部構造物１４に固定される第二のジョイント部１３と、第一のジョイント部１１と第二のジョイント部１３とを繋ぐ棒状の伸縮可能な繋ぎ部１２とを有し、繋ぎ部１２の材軸が略水平かつ減衰装置１０が設置される壁に対して略垂直となるように設置される。

第一のジョイント部１１は、繋ぎ部１２の一端部２４ａに形成された球体１７と、球体１７を保持する部分球状の凹部１８ａが形成され、下部構造物１５に固定される保持体１８とを備えている（図１、図２参照）。
保持体１８はコンクリート製とされ、部分球状の凹部１８ａには、鋼製プレートからなる部分球殻状の面圧負荷部材２０が嵌装されている。球体１７と接する、面圧負荷部材２０の表面には、第一の減衰材として部分球殻状の摩擦材１９が貼着され、面圧負荷部材２０の裏面には、面圧負荷ボルト２１が固着されている。面圧負荷ボルト２１は、保持体１８を貫通する雌ねじ部（図示省略）に螺挿されており、面圧負荷ボルト２１を時計方向に回すことにより、面圧負荷ボルト２１は凹部１８ａに向けて前進し、面圧負荷部材２０を介して摩擦材１９に面圧が負荷される。逆に、面圧負荷ボルト２１を反時計方向に回すことにより、面圧負荷ボルト２１が後退し、面圧が解除される。

一方、球体１７は鋼製とされ、摩擦力を増大させるため、半球状の突起部１７ａが略表面全域に形成されている（図３参照）。
なお、第二のジョイント部１３は、従来より公知のユニバーサルジョイントから構成され、任意の方向に回動可能とされている。

繋ぎ部１２は、一端部２４ａに球体１７が形成された帯板状の第一の棒状材２４と、第二のジョイント部１３に一端部２５ａが連結された帯板状の第二の棒状材２５と、交互に重ね合わされた第一の棒状材２４と第二の棒状材２５の間に介装された板状の摩擦材２６とを有している（図４（Ａ）、（Ｂ）参照）。摩擦材２６は第二の減衰材として機能し、第一の棒状材２４もしくは第二の棒状材２５に貼着されている。
また、図１に示すように、第二の棒状材２５には、軸方向に長い長孔２５ｂが形成されており、長孔２５ｂを挿通し、摩擦材２６を介して第一の棒状材２４を貫通する貫通ボルト２２と、貫通ボルト２２に螺合するナット２３によって、摩擦材２６の面圧を調整することができる。

なお、摩擦材１９、２６の材質については特に限定する必要はなく、従来より使用されている公知のものを使用することができる。

次に、上記構成からなる減衰装置１０の動作について説明する。
第一のジョイント部１１を構成する球体１７が保持体１８の凹部１８ａ内で任意の方向に回動可能とされると共に、第二のジョイント部１３がユニバーサルジョイントから構成されているので、減衰装置１０の繋ぎ部１２は、第一のジョイント部１１及び第二のジョイント部１３を支点として空間内の任意の方向に回動することができる。
上部構造物１４が下部構造物１５に対して相対移動（図１では上下方向もしくは紙面に対して面外方向）すると、減衰装置１０の繋ぎ部１２は上部構造物１４の移動方向に向けて回動する。これに伴い、球体１７は、保持体１８の凹部１８ａに装着された摩擦材１９上を摺動しながら回動し、球体１７の表面に摩擦力が発生する。
また、上部構造物１４が下部構造物１５に対して相対移動（全ての方向）する際、繋ぎ部１２を構成する第一の棒状材２４と第二の棒状材２５が相対移動し、第一の棒状材２４と第二の棒状材２５との間に介装された摩擦材２６に摩擦力が発生する。

図５に、本発明の他の実施の形態に係る減衰装置３０を示す。
本実施の形態では、第一のジョイント部３１を構成する第一の減衰材である摩擦材３２の形状が、先の実施の形態と異なっている。本実施の形態では、摩擦材３２が複数の小球からなり、小球からなる摩擦材３２が球体１７上を摺動することにより、突起部１７ａとの相乗効果により摩擦力が増大される（図６参照）。

なお、上記各実施の形態では、第一及び第二の減衰材として摩擦材を使用したが、アスファルト系ゴムや高減衰ゴムなどの粘弾性体でも良い。但し、粘弾性体の場合には、面圧負荷手段は不要となり、粘弾性体自体を球体１７と保持体１８双方、並びに第一の棒状材２４と第二の棒状材２５双方に貼着する必要がある。

以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、第一のジョイント部のみが、球体、保持体、及び第一の減衰材を備える構成としたが、第二のジョイント部のみ若しくは第一及び第二のジョイント部双方をこのような構成としても良い。また、上記実施の形態では、減衰装置を上部構造物の周囲に設置したが、上部構造物の底面に設置しても良い。さらにまた、繋ぎ部に装着した第二の減衰材や球体の表面に設けた突起部は無くても良い。

１０：減衰装置、１１：第一のジョイント部、１２：繋ぎ部、１３：第二のジョイント部、１４：上部構造物、１５：下部構造物、１６：積層ゴム、１７：球体、１７ａ：突起部、１８：保持体、１８ａ：凹部、１９：摩擦材（第一の減衰材）、２０：面圧負荷部材、２１：面圧負荷ボルト、２２：貫通ボルト、２３：ナット、２４：第一の棒状材、２５：第二の棒状材、２４ａ、２５ａ：一端部、２５ｂ：長孔、２６：摩擦材（第二の減衰材）、３０：減衰装置、３１：第一のジョイント部、３２：摩擦材（第一の減衰材）

Claims (7)

1. 上部構造物と下部構造物との間に設けられた免震層に設置される減衰装置であって、
   前記下部構造物に固定される第一のジョイント部と、前記上部構造物に固定される第二のジョイント部と、前記第一のジョイント部と前記第二のジョイント部とを繋ぐ伸縮可能な繋ぎ部とを有し、
   前記第一のジョイント部及び前記第二のジョイント部の少なくとも一方が、前記繋ぎ部の一端部に形成された球体と、前記球体を覆うように保持し、構造物に固定される保持体と、前記球体と前記保持体との間に介装された第一の減衰材とを備えることを特徴とする減衰装置。
2. 請求項１記載の減衰装置において、前記繋ぎ部は、前記第一のジョイント部に一端部が連結された第一の棒状材と、前記第二のジョイント部に一端部が連結された第二の棒状材と、前記第一の棒状材と前記第二の棒状材との間に介装された第二の減衰材とを備えることを特徴とする減衰装置。
3. 請求項１記載の減衰装置において、前記第一の減衰材が摩擦材であることを特徴とする減衰装置。
4. 請求項１記載の減衰装置において、前記第一の減衰材が粘弾性体であることを特徴とする減衰装置。
5. 請求項２記載の減衰装置において、前記第二の減衰材が摩擦材であることを特徴とする減衰装置。
6. 請求項２記載の減衰装置において、前記第二の減衰材が粘弾性体であることを特徴とする減衰装置。
7. 請求項３記載の減衰装置において、前記球体の表面に突起部が形成されていることを特徴とする減衰装置。

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