JP2013032810A - Base isolation structure having rolling base isolation support device - Google Patents
Base isolation structure having rolling base isolation support device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013032810A JP2013032810A JP2011169365A JP2011169365A JP2013032810A JP 2013032810 A JP2013032810 A JP 2013032810A JP 2011169365 A JP2011169365 A JP 2011169365A JP 2011169365 A JP2011169365 A JP 2011169365A JP 2013032810 A JP2013032810 A JP 2013032810A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- load
- seismic isolation
- rolling
- rolling element
- pressure chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Abstract
Description
この発明は、互いに独立を保ち、かつ水平方向に相対移動可能な建造物・人工地盤等の上部構造と基礎等の下部構造とからなる構造系において、上部構造の荷重を支持するとともに地震動等の強制振動に対して上部構造の揺れを低減し免震する基礎用装置いわゆる免震支持装置を上部構造と下部構造との間に設置してなる免震構造物に関し、更に詳しくは、上部構造と下部構造との間に転動子を介する転がり免震支持装置を備えた免震構造物に関する。 The present invention is a structural system composed of an upper structure such as a building / artificial ground and a lower structure such as a foundation, which are independent of each other and relatively movable in the horizontal direction, and supports the load of the upper structure as well as seismic motion, etc. A basic device for reducing the vibration of the upper structure against forced vibrations and isolating it, so-called a seismic isolation support device between the upper structure and the lower structure. The present invention relates to a base-isolated structure having a rolling base isolation support device via a rotator between the lower structure and the lower structure.
鋼球等の転動子を用いて転がり機能により免震をなすを免震支持装置では、地震動に対する敏感な応答性が得られるが、減衰性については減衰手段を別途配する必要があり、また地震動後の元位置への復帰機能を付加する問題点もある。
本発明者は、この観点から先に特開2005−273353(文献1)、特開2005−282247(文献2)、特開2006−153125(文献3)等により、減衰・復帰機構を備え、かつ転倒を阻止する拘束梁を有する免震基礎構造を提案した。しかしながら、これらの技術では減衰・復帰機構が複雑なものとなっており、また、検知装置等の特殊な装置も必要となる。
そこで、本発明者は、転動子の形状を回転楕円体とすることにより、復帰機能を持たせ、併せて揺動の長周期化を図りうるとの知見に基づき、特開2010−84910(文献4)(以下、先行発明という。)において回転楕円体にダンパー鋼棒を組み込んでなる転がり免震支持装置を提案した。
すなわち、該先行発明の免震支持装置によれば、上部構造(建物)Gと下部構造(基礎)Bとの間に回転楕円体の転動子を介在させてなり、常時には該回転楕円体の採る安定位置状態により上部構造Gは安定的に支持され、地震時には回転楕円体の転がり特性、すなわち該回転楕円体の転がり軌跡に追従して、上部構造Gの長周期化と復帰モーメントによる復帰性とが発揮され、かつ、回転楕円体に組み込まれたダンパー鋼棒により減衰作用を発揮するものである。
In the seismic isolation support device, which uses a rolling element such as a steel ball to perform seismic isolation, it is possible to obtain a sensitive response to seismic motion. There is also a problem of adding a return function to the original position after the earthquake motion.
From this point of view, the inventor previously provided an attenuation / restoration mechanism according to Japanese Patent Laid-Open No. 2005-273353 (Reference 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-282247 (Reference 2), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-153125 (Reference 3), and the like. A base-isolated base structure with constraining beams to prevent falls was proposed. However, in these techniques, the damping / restoring mechanism is complicated, and a special device such as a detection device is also required.
In view of this, the inventor of the present invention based on the knowledge that by making the rolling element into a spheroid, a return function can be provided and a longer period of oscillation can be achieved. Reference 4) (hereinafter referred to as the prior invention) proposed a rolling seismic isolation support device in which a damper steel bar is incorporated into a spheroid.
That is, according to the seismic isolation support device of the preceding invention, a spheroid rotator is interposed between the upper structure (building) G and the lower structure (foundation) B, and the spheroid is always present. The superstructure G is stably supported by the stable position state taken by the spheroid, and in the event of an earthquake, following the rolling characteristics of the spheroid, that is, following the rolling trajectory of the spheroid, the superstructure G has a longer period and returns by a return moment. In addition, the damper steel bar incorporated in the spheroid exhibits a damping action.
本発明は先行発明を更に発展させたものであり、上部構造の載荷重を低減する機構を当該先行発明に付加することにより更に効果的な免震作用が得られるとの発想に基づくものである。
本発明はこのため、常時での転動子以外での平面支持を採るとともに、当該機構の転動子回りへの配設、更には上部構造と下部構造との対接部への配設を図る新規な構造の転がり免震構造物を得ることを目的とする。
本発明では特に、常時すなわち上下部構造が静止状態を採る定位置状態では転動子への負担を無負荷とする点に着目したものである。
The present invention is a further development of the prior invention, and is based on the idea that a more effective seismic isolation action can be obtained by adding a mechanism for reducing the load on the superstructure to the prior invention. .
For this reason, the present invention adopts a plane support other than the rolling element at normal times, and arranges the mechanism around the rolling element, and further arranges it at the contact portion between the upper structure and the lower structure. The aim is to obtain a new structure of rolling seismic isolation.
In particular, the present invention focuses on the point that the load on the rolling element is unloaded at all times, that is, in a fixed position where the upper and lower structures are stationary.
本発明の転がり免震支持装置を有する免震構造系は具体的には以下の構成を採る。
本発明の第1は転がり免震支持装置を有する免震構造物に係り、請求項1に記載のとおり、
互いに独立を保ち、かつ水平方向に相対移動可能な上部構造と下部構造とからなる構造物において、
前記下部構造の上面は平坦面に形成され、
定位置状態で所定の面積を保持して平面当接部をもって前記上部構造の荷重を該下部構造に伝達し、
前記上部構造と下部構造との間に、下記構成よりなる転がり免震支持装置が設置されてなる、
ことを特徴とする。
a.前記下部構造の上面に、その上面が下部構造の上面と同一水準面をなす剛性の荷重受板が固設され、
b.前記上部構造の下面に、下方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
c.該荷重支持筒体の円筒側壁部の下端には前記荷重受板の上面に形成された平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
d.前記荷重支持筒体の内圧室内には、剛性体よりなり回転楕円体形状に表面曲率が漸次変化する転動子が、定位置状態で最小高さを採るとともに水平方向に移動域を存し、その上下を前記荷重支持筒体の天井壁部の下面と前記荷重受板の上面とに実質的に無負荷をもって挟着され、
e.定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入され、
f.前記転動子の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、前記荷重受板と前記荷重支持筒体の天井壁部とに定位置状態で前記転動子の棒状ダンパー挿通孔と同一直線上をなす棒状ダンパー挿通孔を有する棒状ダンパー挿通管を密封性を保って配し、これらの棒状ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが前記転動子の移動状態においても抜け出ることなく移動自在に配され、
g.前記転動子は前記上部構造と前記下部構造との相対移動における転動状態において上部構造の荷重を支持する。
本第1発明は、以下の第1及び第2実施形態を包含する発明思想である。
本発明の第2は更に別な転がり免震支持装置を有する免震構造物に係り、請求項2に記載のとおり、上記第1発明において、上部構造と下部構造との間に、転がり免震支持装置に加えて、下記構成よりなる内圧室装置が設置されてなることを特徴とする。
a.前記上部構造の下面に、下方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
b.該荷重支持筒体の円筒側壁部の下端には前記下部構造の上面の平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
c.定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入される。
上記第1発明及び第2発明において、転がり免震支持装置の構成要素f項に替えて、転動子の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、上下部構造にそれぞれ一端を密実性を保って固定され、他端を前記鋼棒ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが挿通されてなる転がり免震支持装置が上部構造と下部構造との間に設置されてなることを特徴とする免震構造物は別な発明を構成する。
上記第1発明及び第2発明において、上部構造の下部構造に対する平面当接部が下部構造の上面にすべり面を介して打設される現場打ちコンクリートであることを特徴とする免震構造物も別な発明を構成する。この発明は以下の第1実施形態に示される。
上記第1発明及び第2発明において、上部構造の下部構造に対する平面当接部が免震支持装置の荷重支持筒体に載置固定される剛性構造体より下方に垂設される束(つか)体の底面であることを特徴とする免震構造物も別な発明を構成する。この発明は以下の第2実施形態に示される。
The seismic isolation system having the rolling seismic isolation support device of the present invention specifically adopts the following configuration.
A first aspect of the present invention relates to a seismic isolation structure having a rolling seismic isolation support device.
In a structure composed of an upper structure and a lower structure that are independent of each other and can move relative to each other in the horizontal direction,
The upper surface of the lower structure is formed as a flat surface,
Holding a predetermined area in a fixed position and transmitting the load of the upper structure to the lower structure with a flat contact portion;
Between the upper structure and the lower structure, a rolling seismic isolation support device having the following configuration is installed,
It is characterized by that.
a. A rigid load receiving plate whose upper surface forms the same level as the upper surface of the lower structure is fixed to the upper surface of the lower structure,
b. On the lower surface of the upper structure, a rigid load supporting cylinder made of a cylindrical body having a cylindrical internal pressure chamber opened downward is fixed,
c. A sealing member that seals between a facing portion with a smooth surface formed on the upper surface of the load receiving plate is fixedly held at the lower end of the cylindrical side wall portion of the load supporting cylinder,
d. In the internal pressure chamber of the load support cylinder, a rolling element made of a rigid body and having a spheroid shape whose surface curvature gradually changes, takes a minimum height in a fixed position state and has a horizontal movement range, The upper and lower sides are sandwiched between the lower surface of the ceiling wall portion of the load supporting cylinder and the upper surface of the load receiving plate with substantially no load,
e. A filling fluid is sealed in a pressurized state in the internal pressure chamber in a fixed position state,
f. A rod-shaped damper insertion hole is formed along the central axis of the rolling element, and the rod-shaped damper insertion hole of the rolling element is in a fixed position on the load receiving plate and the ceiling wall portion of the load supporting cylinder. The rod-shaped damper insertion pipes having the rod-shaped damper insertion holes on the same straight line are arranged so as to maintain hermeticity. And
g. The rolling element supports the load of the upper structure in a rolling state in a relative movement between the upper structure and the lower structure.
The first invention is an inventive idea including the following first and second embodiments.
The second aspect of the present invention relates to a seismic isolation structure having another rolling seismic isolation support device. As described in
a. On the lower surface of the upper structure, a rigid load supporting cylinder made of a cylindrical body having a cylindrical internal pressure chamber opened downward is fixed,
b. A sealing member that seals between the facing portion of the upper surface of the lower structure and the smooth surface is fixedly held at the lower end of the cylindrical side wall portion of the load supporting cylinder,
c. A filling fluid is sealed in the internal pressure chamber in a pressurized state in a fixed position.
In the first invention and the second invention, instead of the component f term of the rolling seismic isolation support device, a rod-shaped damper insertion hole is opened along the center axis of the rolling element, and one end is provided in each of the upper and lower structure. A rolling seismic isolation support device is installed between the upper structure and the lower structure, and the other end is fixed in a solid state and the other end is inserted into the steel rod damper insertion hole. Seismic isolation structures constitute another invention.
In the first invention and the second invention, the seismic isolation structure is characterized in that the planar abutting portion of the upper structure with respect to the lower structure is cast-in-place concrete placed on the upper surface of the lower structure via a sliding surface. Another invention is constituted. The present invention is shown in the following first embodiment.
In the first and second inventions described above, the flat abutting portion of the upper structure with respect to the lower structure is suspended below the rigid structure mounted and fixed on the load supporting cylinder of the seismic isolation support device. A seismic isolation structure characterized by the bottom of the body also constitutes another invention. This invention is shown in the following second embodiment.
上記第1・第2発明及びそれらの別発明において、「下部構造」及び「上部構造」は、以下の実施形態で示す下部構造としての基礎、該基礎に支持される上部構造としての建物、人工地盤のみに限定されるものではなく、建物内の階層における上下面を境とする下層部(下版)及び上層部(上版)の構造を含むものである。「定位置状態」は、上部構造の常時の状態、換言すれば上部構造の静止状態をいい、更には転動子の安定状態をいう。
また、転動子につき、その「回転楕円体形状」は回転楕円体(長円体)に限定されず、表面曲率が漸次変化し、転動につれて上下平行面の接点間の高さが漸次増大する球体の全ての形状を含み、具体的には以下の実施の形態で示される。更に、その「実質的に無負荷」とは、該転動子の上下面が荷重支持筒体の天井壁部の下面と荷重受板の上面とに挟着される状態を保つに足る荷重であって無荷重を含む。
なお、上部構造が人工地盤を採るとき、建物本体は該人工地盤上に構築され、該人工地盤は平面当接部及び転動子を介して基礎としての下部構造に支持されるものである。
上記の第1・第2発明において、
1)荷重受板の上面は密封部材との当接面につき平滑にされる外、該荷重受板のその余の上面及び該荷重支持筒体の天井面の下面についても平滑面にされること、
2)転がり免震支持装置のf項において、転動子の中心に沿って貫通孔を設け、該貫通孔に棒状ダンパー挿通孔を有する棒状ダンパー挿通管を拘束状に配すること、
3)また同じくf項において、荷重受板と荷重支持筒体の天井壁部とに配される棒状ダンパー挿通管は、荷重受板の下面と荷重支持筒体の天井壁部の上面に取り付けられ、それらの棒状ダンパー挿通孔は荷重受板と荷重支持筒体の天井壁部とに直接形成されること、
4)転動子は、水平方向において、全方向移動に限定されず、一方向変位を採ること、
は適宜採られる実施態様である。
In the first and second inventions and other inventions thereof, the “lower structure” and the “upper structure” are the foundation as the lower structure, the building as the upper structure supported by the foundation, and the artificial structure described in the following embodiments. It is not limited to the ground alone, but includes the structure of the lower layer (lower plate) and the upper layer (upper plate) with the upper and lower surfaces in the hierarchy in the building as a boundary. The “constant position state” means a normal state of the upper structure, in other words, a stationary state of the upper structure, and further means a stable state of the rolling element.
In addition, the “spheroid shape” of the rotator is not limited to the spheroid (ellipsoid), the surface curvature gradually changes, and the height between the contact points of the upper and lower parallel surfaces gradually increases as it rolls. This includes all the shapes of the spheres, and is specifically shown in the following embodiments. Further, the “substantially no load” means a load sufficient to keep the upper and lower surfaces of the rolling element sandwiched between the lower surface of the ceiling wall portion of the load supporting cylinder and the upper surface of the load receiving plate. Including no load.
When the upper structure takes the artificial ground, the building body is constructed on the artificial ground, and the artificial ground is supported by the lower structure serving as the foundation via the flat contact portion and the rolling element.
In the first and second inventions described above,
1) The upper surface of the load receiving plate is made smooth on the contact surface with the sealing member, and the remaining upper surface of the load receiving plate and the lower surface of the ceiling surface of the load supporting cylinder are also made smooth. ,
2) In the item f of the rolling seismic isolation support device, a through-hole is provided along the center of the rolling element, and a rod-shaped damper insertion tube having a rod-shaped damper insertion hole is disposed in a constrained manner in the through-hole.
3) Similarly, in item f, the rod-shaped damper insertion pipes arranged on the load receiving plate and the ceiling wall portion of the load supporting cylinder are attached to the lower surface of the load receiving plate and the upper surface of the ceiling wall portion of the load supporting cylinder. The rod-shaped damper insertion holes are directly formed on the load receiving plate and the ceiling wall portion of the load supporting cylinder,
4) The rolling element is not limited to omnidirectional movement in the horizontal direction, and adopts a unidirectional displacement.
Is an embodiment appropriately taken.
(作用)
本発明の転がり免震支持装置を有する免震構造系は上記の構成を採ることにより、以下の作用を発揮する。
本発明の転がり免震支持装置を有する免震構造物は、常時には内圧室に作用する上揚力を受けてその平面当接部で上部構造Gの低減された荷重を下部構造Bに伝達し、地震時には上部構造Gと下部構造Bとの間に介装された免震支持装置の転動子の支持作用を受けて上部構造Gの荷重を下部構造Bに伝達し、該転動子の転がり作用により地震動に対する免震作用を発揮する。
(Function)
The seismic isolation system having the rolling seismic isolation support device of the present invention exhibits the following effects by adopting the above configuration.
The seismic isolation structure having the rolling seismic isolation support device of the present invention always receives the uplift force acting on the internal pressure chamber and transmits the reduced load of the upper structure G to the lower structure B at the plane contact portion thereof. In the event of an earthquake, the load of the upper structure G is transmitted to the lower structure B in response to the support action of the seismic isolation support device interposed between the upper structure G and the lower structure B, and the rolling element rolls. Demonstrates seismic isolation against earthquake motion.
(A) 常時
常時において、定位置状態として上部構造Gと下部構造Bとは広い面積をもって平面当接をなし、該平面当接面を介して上部構造Gの荷重を下部構造Bに伝達する。
そして又、転がり免震支持装置Sは定位置状態を採る。
すなわち、本転がり免震支持装置Sの定位置状態では、内圧室には配管系を介して充填流体が所定の圧力で充填され、内圧室内の充填流体は密封部材及びその他の密実作用により外部に漏れ出ることはなく、所定の加圧状態に保たれる。これにより上部構造Gに上揚力が作用し、上部構造Gの当接面での圧力は低減(8割程度を目安とする)されたものとなる。上揚力を受けて低減された上部構造Gの荷重(有効荷重)は風荷重等の横方向の小さな強制力には影響を受けない。更には、内圧室の圧力を低下させることにより、横荷重の増加に対応する手段を講じることは有効である。
本転がり免震支持装置S内の転動子は、定位置状態で最も大きな曲率面を上下にした中立状態すなわち安定状態をもって設置される。この状態で該転動子の上下部は荷重支持筒体の天井部の下面と荷重受板の上面とに当接状態をもって挟み着けられるが、該転動子は実質的に荷重を支持しない。また、鋼棒ダンパーは定位置状態では無負荷であるが、風荷重等の小さな強制力については抵抗を示す設置状態を採るようにすれば、前記した上揚力を更に増大することができる。
(A) Always At all times, the upper structure G and the lower structure B make a plane contact with a large area as a fixed position, and the load of the upper structure G is transmitted to the lower structure B through the plane contact surface.
Moreover, the rolling seismic isolation support device S takes a fixed position state.
That is, in the fixed position state of the rolling seismic isolation support device S, the inner pressure chamber is filled with a filling fluid through the piping system at a predetermined pressure, and the filling fluid in the inner pressure chamber is externally formed by a sealing member and other real actions. Without being leaked out, and kept in a predetermined pressure state. As a result, an uplift force acts on the upper structure G, and the pressure at the contact surface of the upper structure G is reduced (approximately 80% is taken as a guide). The load (effective load) of the superstructure G reduced by receiving the lifting force is not affected by a small lateral force such as a wind load. Furthermore, it is effective to take measures corresponding to an increase in lateral load by reducing the pressure in the internal pressure chamber.
The rolling elements in the rolling seismic isolation support device S are installed in a neutral state, that is, a stable state with the largest curvature surface up and down in a fixed position state. In this state, the upper and lower parts of the rolling element are sandwiched between the lower surface of the ceiling portion of the load supporting cylinder and the upper surface of the load receiving plate, but the rolling element does not substantially support the load. Further, the steel rod damper is unloaded in the fixed position state, but the above-described uplift force can be further increased by adopting an installation state showing resistance for a small forcing force such as a wind load.
(B) 地震時
地震時(及び構造物に揺れを生じさせる力が作用する全ての場合を含む。)において、地盤は大きく揺れ、地震動の強制変位により下部構造としての基礎Bは地盤と一体に振動するが、上部構造Gは転動子の転がり作用を介して上下動の伴う揺動が生じ、上部構造Gと下部構造Bとの間に相対変位が生じる。この地震の初動において、常時に作用していた上揚力により上部構造の摩擦は極めて小さなものであり、上部構造と下部構造との相対移動は円滑に起こり、これにより転動子の転がりを促す。上部構造Gの上動によりこの上揚力は喪失する。
上部構造Gに接する転動子は、上部構造Gの移動とともに該転動子も転動し、該転動子に支持された上部構造Gは該転動子の転がり軌跡に追従する。上部構造Gが逆方向に移動すると、上記の動作の逆となる。
地震動に伴い、転動子の転がり軌跡に追従して上部構造Gは上下動の伴う並進性の揺動運動をなし、これにより転動子の転がり作用をもって構造物Gは周期の大きな揺動作用を受け、地震動による共振作用等の悪影響を避けることができる。
また、転動子の転がりとともに棒状ダンパーが変形し、変形エネルギーの消費に伴う減衰力を発現し、更に、当該転動子の転がり移動による作用点の移動に伴う復帰力(復帰モーメント)も作用する。
(B-1) 初動作用
一定以上の大きな地震動の初動があると、上部構造Gは常時における上揚力の作用によりみかけ上小さな鉛直荷重となっており、かつは広い面積で当接するものであるので、上部構造の下部構造との当接面に作用する摩擦は極めて小さく、上部構造と下部構造との相対移動は円滑かつ直ちに起こり、転動子の転がりに移行する。すなわち、この上揚力は転動子の転がり移動を促す作用をなし、地震初動への遅れがなく転動が開始され、その後この上揚力の効果は失われるが、以下に続く転動子による上部構造Gの揺動変位に円滑に移行する。
(B-2) 免震・減衰作用
上部構造Gに接する転動子は、上部構造Gの移動とともに該転動子も転動し、該転動子に支持された上部構造Gは該転動子の転がり軌跡に並進性をもって追従する。上部構造Gが逆方向に移動すると、上記の動作の逆となる。
地震動に伴い、転動子の転がり軌跡に追従して上部構造Gは上下動の伴う揺動運動をなすが、この揺動運動は並進性を実現し、傾斜のないものである。これにより転動子の転がり作用をもって構造物Gは周期の大きな並進性の揺動作用を受け、地震動による共振作用等の悪影響を避けることができる。
また、この上部構造G・転動子の一体の構造系の揺動変位において、転動子の左右への転動変位につれ、棒状ダンパーは荷重受板の棒状ダンパー挿通管及び荷重支持筒体の棒状ダンパー挿通管から引き出され、また引き入れられて強制的に折曲げ変形を受ける。この折り曲げ作用によるエネルギー吸収効果により減衰力が発揮され、上部構造Gの振動を減衰させる。棒状ダンパーの別の態様(請求項3)においても、上下の棒状ダンパーはそれぞれ転動子の棒状ダンパー挿通孔から引き出され、また引き入れられて強制的に折曲げ変形を受け、ダンパー作用を発揮する。
(B-3) 復帰作用
転動子の転動変位に伴い、転動子の転がり軌跡における上接点は構造物Gが当初の定位置から遠ざかるとき次第に上方へ移動(上昇)し、該転動子に支持される上部構造Gに持上げ力を付与する。また、最上点から初期位置(中立位置)への戻り変位においては下降状態となり、最下点を過ぎると再び上昇する。
この間、下接点と上接点との間に水平方向の偏心距離を生じ、上接点に作用する上部構造Gの荷重により下接点を支持点として偏心モーメントが生じ、復元モーメント(平行する逆方向の2力よりすれば戻り偶力)すなわち復帰力として機能する。これにより上部構造Gは常時の状態すなわち初期の定位置状態に復帰する特性を発揮し、当該免震構造物は強制水平力すなわち地震力の終息とともに安定状態に復する。
(B-4)
以上により、本免震構造物は地震時において、構造系の長周期化を実現して地震動との共振を避け、かつ免震支持装置Sの具備する減衰機能を受けて構造物に作用する地震動は速やかに減衰され、また復元モーメント(換言すれば復帰偶力)を受けて当該構造物は速やかに当初位置に復帰する。更には、その上揚力作用により免震の初動動作が円滑になされ、上部構造Gへの衝撃作用がない。
当初位置に復帰した後は、再び上部構造Gは広い当接面を介して下部構造に載置され、また、内圧室への加圧がなされて再び接地圧の低減が図られるとともに、次の地震動に備える。
内圧室装置の付加された構成によれば、以上述べた作用に加え、更に上揚力が付加され、上部構造Gの荷重を低減する能力が増大し、地震初動への対応性が高まる。
(B) At the time of an earthquake During the earthquake (and in all cases where a force that causes shaking is applied to the structure), the ground shakes greatly, and the foundation B as the substructure is integrated with the ground due to the forced displacement of the earthquake motion. Although the upper structure G vibrates, the upper structure G swings with the vertical movement through the rolling action of the rolling elements, and a relative displacement occurs between the upper structure G and the lower structure B. In the initial motion of this earthquake, the friction of the upper structure is extremely small due to the uplift force that was acting at all times, and the relative movement between the upper structure and the lower structure occurs smoothly, thereby urging the rolling elements to roll. This upward lifting force is lost by the upward movement of the superstructure G.
The rolling element in contact with the upper structure G also rolls with the movement of the upper structure G, and the upper structure G supported by the rolling element follows the rolling locus of the rolling element. When the superstructure G moves in the reverse direction, the above operation is reversed.
Along with the earthquake motion, the superstructure G follows the rolling trajectory of the rotator and makes a translational oscillating motion accompanied by the vertical motion, so that the structure G has a oscillating action with a large period due to the rolling action of the rotator. Therefore, adverse effects such as resonance due to earthquake motion can be avoided.
In addition, the rod-shaped damper is deformed along with the rolling of the rolling element, and a damping force is generated as the deformation energy is consumed. Further, a restoring force (restoring moment) is also generated due to the movement of the point of action due to the rolling movement of the rolling element. To do.
(B-1) For initial motion When there is an initial motion of a large earthquake motion above a certain level, the superstructure G is apparently a small vertical load due to the action of the uplift force at all times, and is in contact with a large area. The friction acting on the contact surface of the upper structure with the lower structure is extremely small, and the relative movement between the upper structure and the lower structure occurs smoothly and immediately, and the rolling element rolls. In other words, this lifting force acts to promote the rolling movement of the rolling element, the rolling is started without delay to the initial motion of the earthquake, and then the effect of this lifting force is lost. The structure G smoothly shifts to the swing displacement.
(B-2) Seismic isolation / damping action The rolling element in contact with the upper structure G rolls with the movement of the upper structure G, and the upper structure G supported by the rolling element moves the rolling element. Follow the rolling trajectory of the child with translation. When the superstructure G moves in the reverse direction, the above operation is reversed.
Accompanying the earthquake motion, the superstructure G follows the rolling trajectory of the rolling element, and performs a swinging motion accompanied by a vertical motion. This swinging motion realizes translation and has no inclination. As a result, the structure G is subjected to a translational rocking action with a large period due to the rolling action of the rolling elements, and adverse effects such as a resonance action due to earthquake motion can be avoided.
In addition, in the swing displacement of the integral structure system of the superstructure G and the rolling element, the rod-shaped damper is inserted into the rod-shaped damper insertion tube of the load receiving plate and the load supporting cylinder as the rolling displacement of the rolling element to the left and right. It is pulled out from the rod-shaped damper insertion tube, and pulled in and forcibly undergoes bending deformation. A damping force is exhibited by the energy absorption effect by the bending action, and the vibration of the superstructure G is damped. In another aspect of the rod-shaped damper (Claim 3), the upper and lower rod-shaped dampers are each pulled out from the rod-shaped damper insertion hole of the rolling element, and are pulled in and forcibly subjected to bending deformation, thereby exhibiting a damper action. .
(B-3) Returning action With the rolling displacement of the rolling element, the upper contact on the rolling locus of the rolling element gradually moves upward (rises) when the structure G moves away from the original fixed position. A lifting force is applied to the upper structure G supported by the child. Moreover, in the return displacement from the uppermost point to the initial position (neutral position), it is in a descending state and rises again after passing the lowermost point.
During this time, an eccentric distance in the horizontal direction is generated between the lower contact and the upper contact, and an eccentric moment is generated with the lower contact as a supporting point due to the load of the upper structure G acting on the upper contact, and a restoring moment (2 in the opposite parallel direction) is generated. It functions as a return couple), that is, a return force. As a result, the upper structure G exhibits the characteristic of returning to the normal state, that is, the initial fixed position state, and the seismic isolation structure returns to the stable state with the end of the forced horizontal force, that is, the seismic force.
(B-4)
As described above, the seismic isolation structure achieves a long period of the structural system in the event of an earthquake, avoids resonance with the ground motion, and receives the damping function of the seismic isolation support device S to act on the structure. Is quickly damped, and the structure quickly returns to its initial position in response to a restoring moment (in other words, a return couple). Furthermore, the initial motion of the base isolation is smoothly performed by the lifting force, and there is no impact on the superstructure G.
After returning to the initial position, the upper structure G is again placed on the lower structure through a wide contact surface, and the internal pressure chamber is pressurized to reduce the ground pressure again. Prepare for earthquake motion.
According to the configuration in which the internal pressure chamber device is added, in addition to the above-described action, a lifting force is further added, the ability to reduce the load of the superstructure G is increased, and the response to the initial motion of the earthquake is enhanced.
本発明の免震構造物によれば、上部構造Gは常時には上揚力作用を受けてその荷重が見掛け上小さくなり、かつ下部構造Bとの広い平面当接部により下部構造Bに対して荷重負担を与えず、安定した支持とともに長期にわたって耐久性が保証される。地震時には、上部構造Gの見掛け荷重の低減により下部構造Bの平面当接部との静止摩擦力は極めて小さなものであり、地震動による強制変位を受けて上部構造Gと下部構造Bとの相対移動は直ちに開始されるとともに、免震支持装置Sに組みこまれた転動子は直ちに転動し、上部構造Gは該転動子の転動軌跡に追従して長周期かつ復帰力の働く免震作用がなされ、該上部構造Gは並進性の揺れとなり、異常な応力が発生しない。かつ、該転動子に連動するダンパー機構により速やかな減衰が発揮される。
そして、免震支持装置Sにおいて転動子に所定の移動空間を保持させることにより水平面の全方向に対処できる。
内圧室装置の付加された構成によれば、以上述べた効果に加え、更に上揚力が付加され、上部構造Gの荷重を低減する能力を増大することができ、免震支持装置Sでの加圧負担を低減することができる。
According to the seismic isolation structure of the present invention, the upper structure G is always subjected to the lifting force and its load is apparently reduced, and the load is applied to the lower structure B by the wide planar contact portion with the lower structure B. Durability is assured for a long time with stable support without burden. During an earthquake, the apparent friction of the upper structure G is reduced, so that the static frictional force with the flat contact portion of the lower structure B is extremely small. Is immediately started, and the rolling element incorporated in the seismic isolation support device S immediately rolls, and the superstructure G follows the rolling trajectory of the rolling element for a long period and has a return force. A seismic action is applied, and the superstructure G becomes a translational shake and no abnormal stress is generated. In addition, rapid damping is exhibited by a damper mechanism that is linked to the rolling element.
Then, in the seismic isolation support device S, the rolling element can be held in a predetermined movement space to deal with all directions of the horizontal plane.
According to the configuration in which the internal pressure chamber device is added, in addition to the above-described effects, a lifting force is further added, and the ability to reduce the load on the superstructure G can be increased. The pressure burden can be reduced.
本発明の転がり免震支持装置を有する免震構造物の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1〜図8は本免震構造物の一実施形態(第1実施形態)を示し、Sは本免震構造物に組み込まれる転がり免震支持装置(以下「免震支持装置」という。)を示す。すなわち、図1は免震支持装置Sの複数が組み込まれた免震構造物の概略構成を示し、図2は免震支持装置Sの縦断面構成、図3はその平面構成を示し、図4〜図8は免震支持装置Sの部分構成及びその特徴部の詳細構成を示す。また、図9、図10は本免震構造物の配置態様を示し、図11、図12はその地震時における動作を示す。
本免震構造物の図示につき、Xは長手方向、Yは幅方向、Zは高さ方向を示す。
An embodiment of a seismic isolation structure having a rolling seismic isolation support device of the present invention will be described based on the drawings.
(First embodiment)
FIGS. 1-8 shows one Embodiment (1st Embodiment) of this seismic isolation structure, S is a rolling seismic isolation support apparatus (henceforth "seismic isolation support apparatus") integrated in this seismic isolation structure. Indicates. That is, FIG. 1 shows a schematic configuration of a seismic isolation structure in which a plurality of seismic isolation support devices S are incorporated, FIG. 2 shows a longitudinal sectional configuration of the seismic isolation support device S, FIG. 3 shows a plan configuration thereof, and FIG. FIG. 8 shows a partial configuration of the seismic isolation support device S and a detailed configuration of its characteristic part. Moreover, FIG. 9, FIG. 10 shows the arrangement | positioning aspect of this seismic isolation structure, and FIG. 11, FIG. 12 shows the operation | movement at the time of the earthquake.
In the illustration of the seismic isolation structure, X indicates a longitudinal direction, Y indicates a width direction, and Z indicates a height direction.
本実施形態の免震構造物は、互いに独立を保ち、かつ水平方向に相対移動可能な上部構造Gと下部構造Bとからなり、定位置状態すなわち静止状態では上部構造Gの下面Gaと下部構造Bの上面Baとが平面当接をなすとともに、該平面当接部Hを介して上部構造Gの荷重を下部構造Bに伝達し、上部構造Gと下部構造Bとの間に転がり免震支持装置Sが設置されてなる。
しかして、当該転がり免震支持装置Sは、
a.下部構造Bの上面に、その上面が下部構造の上面Baと同一水準面をなす剛性の荷重受板1が固設され、
b.上部構造Gの下面に、下方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体2が固設され、
c.該荷重支持筒体2の円筒側壁部の下端には前記荷重受板1の上面に形成された平滑面との対面部間を密封する密封部材3が固定保持され、
d.前記荷重支持筒体2の内圧室内には、剛性体よりなり回転楕円体形状に表面曲率が漸次変化する転動子7が、定位置状態で最小高さを採るとともに水平方向に移動域を存し、
その上下を荷重支持筒体2の天井壁部の下面と前記荷重受板1の上面とに実質的に無負荷をもって挟着され、
e.定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入され、
f.前記転動子7の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、前記荷重受板と前記荷重支持筒体の天井壁部とに定位置状態で前記転動子の棒状ダンパー挿通孔と同一直線上をなす棒状ダンパー挿通孔を有する棒状ダンパー挿通管を密封性を保って配し、これらの棒状ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが前記転動子の移動状態においても抜け出ることなく移動自在に配され、
g.前記転動子7は前記上部構造Gと前記下部構造Bとの相対移動における転動状態において上部構造Gの荷重を支持してなる、
ものである。
The seismic isolation structure of the present embodiment is composed of an upper structure G and a lower structure B that are independent of each other and can be relatively moved in the horizontal direction, and the lower surface Ga and the lower structure of the upper structure G in a fixed position state, that is, a stationary state. The upper surface Ba of B is in flat contact, and the load of the upper structure G is transmitted to the lower structure B via the flat contact portion H, and the base structure B and the lower structure B are rolled to support seismic isolation. The apparatus S is installed.
Therefore, the rolling seismic isolation device S is
a. On the upper surface of the lower structure B, a rigid load receiving plate 1 whose upper surface forms the same level surface as the upper surface Ba of the lower structure is fixed.
b. On the lower surface of the upper structure G, a rigid
c. The lower end of the cylindrical side wall portion of the load supporting
d. In the internal pressure chamber of the
The upper and lower sides are sandwiched between the lower surface of the ceiling wall portion of the
e. A filling fluid is sealed in a pressurized state in the internal pressure chamber in a fixed position state,
f. A rod-shaped damper insertion hole is formed along the central axis of the rolling
g. The rolling
Is.
以下、各部の細部構造に付いて説明する。
平面当接部H(図1参照)
上部構造Gと下部構造Bとは剛性体をなし、現場成形、プレキャスト成形を問わないが、本実施形態ではともに現場打ち鉄筋コンクリートをもって形成される。
しかして、本実施形態では上部構造Gの下面Gaと下部構造Bの上面Baとは平滑面をなすとともに、定位置状態で広い面積で平面当接をなし、当該平面当接部Hを介して上部構造Gは下部構造B上にすべり移動可能に支持され、上部構造Gの荷重を下部構造Bに伝達する。
本実施形態では、該平面当接部Hは免震支持装置Sの占有面積部分を除く全ての平面で構成されるが、所定の面積が確保されるならば、均等性を保持して非当接部(すなわちすき間部分)を設けることは自由である。
該平面当接部Hは十分に広い面積が確保されるものであるので、上部構造Gの下部構造Bへの圧力は小さく、加えて後記する免震支持装置Sに作用する上揚力を受けて当該上部構造Gの荷重は低減され(8割を目安とする)、上部構造Gの下部構造Bへの見掛けの圧力(実効圧力)は極めて小さいものとなる。
Hereinafter, the detailed structure of each part will be described.
Flat contact part H (See Fig. 1)
The upper structure G and the lower structure B form a rigid body, regardless of on-site molding or precast molding. In this embodiment, both are formed with in-situ reinforced concrete.
Thus, in this embodiment, the lower surface Ga of the upper structure G and the upper surface Ba of the lower structure B form a smooth surface, and make a planar contact with a large area in a fixed position, via the planar contact portion H. The upper structure G is slidably supported on the lower structure B, and transmits the load of the upper structure G to the lower structure B.
In the present embodiment, the flat abutting portion H is composed of all the planes excluding the occupied area portion of the seismic isolation support device S. It is free to provide a contact portion (that is, a gap portion).
Since the plane contact portion H has a sufficiently large area, the pressure on the lower structure B of the upper structure G is small, and in addition, it receives an uplift force acting on the seismic isolation support device S described later. The load on the upper structure G is reduced (with 80% as a guide), and the apparent pressure (effective pressure) on the lower structure B of the upper structure G is extremely small.
荷重受板1(図1、図2参照)
荷重受板1は、硬質素材(通常には鋼製)をもって所定の厚みを有し剛性状の平板体よりなり、下部構造Bの上面に同一水準を保って固定される。該荷重受板1の上面1aは平滑面をなし、かつ、後記する諸機能を保持するために剛性の他に密実性(気密性、水密性を含む)を要するものである。
Load receiving plate 1 (See Figs. 1 and 2)
The load receiving plate 1 is made of a rigid flat plate having a predetermined thickness with a hard material (usually made of steel), and is fixed to the upper surface of the lower structure B at the same level. The
荷重支持筒体2(図1〜図4参照)
荷重支持筒体2は、所定の厚みをもって円筒側壁部12と天井壁部13とからなる下方に向って開放される円筒形状の剛性の構造体からなり、上部構造Gと一体化され下部構造Bへの荷重の伝達に寄与する。すなわち、該荷重支持筒体2は、後述するように、静止時には上部構造Gの荷重の伝達はなさないが、上部構造Gの移動すなわち持ち上げ時には該上部構造Gの荷重を直接的に伝達するものである。そして、該荷重支持筒体2の内部には加圧される真円形の内圧室Jが形成される。このため、該荷重支持筒体2は剛性に加え、密実性(気密、水密)の素材が採用される。
詳しくは、円筒側壁部12は、下部に拡径壁部12aを有し、その下端面は平滑にされるとともに該下端面に臨んで環状の凹溝14が凹設され、また、該凹溝14に連通して拡径壁部12aの上面から取付け孔15が円周上に複数箇所(本実施形態では6)に開設されている。天井壁部13の天井面13aは平滑又は通常の水準面をなす。該天井壁部13には後述するように所定の部材のための貫通孔が開設されるが、その本体部自体は密実を保つ。
Load support cylinder 2 (see FIGS. 1 to 4)
The load supporting
Specifically, the cylindrical
密封部材3(図2、図3、図4参照)
密封部材3は、本体部3aの断面が円形のゴム製の環状体よりなり、該環状体の上面の複数部位に前記した取付け孔15に対応して取付け用突起部3bが突設され、該取付け用突起部3bを取付け孔15に圧着状に差し込んで当該密封部材3の本体部3aを前記した荷重支持筒体2の円筒側壁部12の凹溝14内に収容する。該取付け用突起部3bが取付け孔15に圧着状に差し込まれ、該密封部材3の本体部3aの凹溝14内からの脱落を阻止する。
該密封部材3の本体部3aはいわゆるOリング機能を有し、荷重受板1の上面1aとの当接により所定の圧縮率をもって内圧室Jの加圧に対して密封作用を発揮する。
なお、荷重受板1はこの密封部材3に当接する部位において少なくとも平滑面であればよく、その余の部位は格別平滑面でなくてもよい。荷重支持筒体2の天井壁部13の下面もこれに準じ、格別平滑面でなくてもよい。
更に、密封部材3は荷重支持筒体2の下面に固着され、所要の圧縮率をもって密封作用を奏するものであれば、図例のものに限定されない。
Sealing member 3 (see FIGS. 2, 3 and 4)
The sealing
The main body 3a of the sealing
In addition, the load receiving plate 1 should just be a smooth surface at least in the site | part which contact | abuts this sealing
Further, the sealing
供給管4、排出管5(図1、図2、図5参照)
供給管4、排出管5は、荷重支持筒体2の天井壁部13の可及的隅部に密実性(気密、水密)を保って外部と内圧室Jとを連通して配される。すなわち、外部より充填流体Kが供給管4を介して内圧室Jに送り込まれ、内圧室Jの充填流体Kは排出管5を介して外部に放出される。なお、供給管4、排出管5は、荷重支持筒体2の円筒側壁部12の適宜場所であってもよい。
図5は供給管4、排出管5に接続される配管系を示し、供給系の配管4aは外部に引き出され、逆止め弁17を介して圧送ポンプ18に接続される。排出系の配管5aについても外部に引き出され、開閉弁19(常時閉)に接続される。
本配管系は充填流体Kの様態(気体、液体)により更に適宜の配管要素が付加される。例えば、充填流体Kが液体系であるときは、圧送ポンプ18の先に液体タンクが接続されることは言うまでもない。
(充填流体K)
充填流体Kは、気体、液体の両態様から適宜なもの(非圧縮性、小圧縮性)が選ばれるが、環境への悪影響を避ける観点から空気、水が好適なものとして採用される。
The
FIG. 5 shows a piping system connected to the
In this piping system, appropriate piping elements are further added depending on the state of the filling fluid K (gas, liquid). For example, when the filling fluid K is a liquid system, it goes without saying that a liquid tank is connected to the tip of the pumping pump 18.
(Filling fluid K)
The filling fluid K is appropriately selected from both gas and liquid modes (incompressible and small compressibility), but air and water are preferably used from the viewpoint of avoiding adverse effects on the environment.
(内圧室Jの圧力保持)
上記した本荷重受板1の密封部材3との当接による荷重支持筒体2の内圧室Jの密封化により、荷重支持筒体2の内圧室Jは密閉空間を構成し、所期の圧力保持作用をなす。すなわち、内圧室Jに送り込まれる充填流体Kにより該内圧室J内は所定の圧力を受け、この結果上部構造Gに対して上揚力として作用し、上部構造Gの荷重の相当割合を負担する。本実施形態では、本構造系に設置される複数の本免震装置Sの全ての内圧室J により、上部構造Gの全荷重の8割程度の荷重低減を見込むものである。
(Pressure holding in internal pressure chamber J)
By sealing the internal pressure chamber J of the load supporting
転動子7(図1〜図3、図6、図7参照)
転動子7は、剛性の回転楕円体からなるとともに、その上下を荷重支持筒体2(その天井壁部13)と荷重受板1とに挟着され、荷重支持筒体2の内圧室J内に水平方向に移動域を存して配される。本回転楕円体は、中心点Oを含む楕円平面を短軸を回転軸として回転させた立体形であり、本回転楕円体では、図6に示されるように、a(X方向)、b(Y方向)が長軸をなし、c(Z方向)が短軸をなし、a=b>cを採る。
すなわち、円球体であれば転動するとき上部・下部構造G,B間の上下面との接点N,M間の鉛直距離すなわち高さは一定値を採るが、本発明で採用される球体は表面曲率が漸次変化し、転動につれて上下面の接点間の高さが漸次増大する立体形状を採る。したがって、元位置方向へ転動するとき上下面の接点間の高さが漸次減少するものでもある。このような球体として、回転楕円体以外にも、回転放物線体、更にはカテナリー線、クロソイド線の立体形が採用される。
図6において、回転楕円体をなす本転動子7は定位置状態で、その下面部は荷重受板1の上面1aとM点で、上面部は天井壁部13の下面13aとN点で当接するものであり、その高さはh(=2c)の最小値を採る。なお、本実施形態では本転動子7の上下面部は後記する転動子7内に配される鋼棒ダンパー挿通管9aの上下端面が対応する。留意すべきはこの定位置状態で、本転動子7の上部構造Gの荷重に対する負担分は実質的にゼロを採ることである。すなわち、本転動子7の上下面部は上下部構造G,Bに挟み着けられた状態を採るが、上下部構造G,B間の荷重伝達は既に述べたとおり平面当接部Hでなされ、当該転動子7の部位では負担分は無視できるものである。
しかして、この回転楕円体の転動子7が転動し傾斜すると、上面13aが持上げられ上下面との接点N,M間の距離は漸次増大する。同時に上下面から反力を受けて,それらは大きさ等しく平行で方向が互いに逆な偶力として作用し、当該転動子7に復帰力を与える。なお、本図において、7aは回転楕円体7の側面を切断したカット平面であって、下側表面及び上側表面の近傍部分のみの使用も可能である。
図7は更に別な球体7Aを示す。本態様では上面及び下面の曲率半径Rがその中心Oからの距離rよりも十分に大きい一定長さを採り、部分球体をなす。本態様は表面曲率は一定値を採るが、回転楕円体の転動子7と同じ動的特性を示し、かつ、そのRの値を大きく採ることにより当該球体7A上に載置される構造物の長周期化を図ることができる。
本転動子7の剛性素材は、所定の強度(圧縮強度)を保持するものとして、鉄製(鋼、鋳鉄)、高強度コンクリートあるいは硬質合成樹脂の適宜の素材が採用可能であるが、本実施形態では高強度コンクリートが重量性・費用性から好適なものとして採用される。高強度コンクリートではその圧縮強度が60N(ニュートン)/平方mmを採り、十分な剛性が得られる。
Roller 7 (See FIGS. 1-3, 6 and 7)
The rolling
That is, in the case of a round sphere, the vertical distance between the upper and lower surfaces G and B between the upper and lower structures G and B, that is, the vertical distance between the contacts N and M, that is, the height takes a constant value. The surface curvature gradually changes, and a three-dimensional shape in which the height between the contact points on the upper and lower surfaces gradually increases as it rolls. Therefore, the height between the contact points on the upper and lower surfaces gradually decreases when rolling in the original position direction. As such a sphere, besides a spheroid, a paraboloid, a three-dimensional shape of catenary lines and clothoid lines is adopted.
In FIG. 6, the rolling
When the
FIG. 7 shows yet another
As the rigid material of the
(本転動子7の配置)
本転動子7(外径d=2a,2b)は、その中心軸を荷重支持筒体1の内圧室J(内径D)の中心に合致して、該内圧室J内に全水平方向に移動可能な空間(D−d)すなわち移動域を存して配される。また、このとき転動子7は定位置状態を採り、安定状態を保つ。
(Arrangement of the rolling element 7)
The present rolling element 7 (outer diameter d = 2a, 2b) has its central axis aligned with the center of the inner pressure chamber J (inner diameter D) of the load supporting cylinder 1, and in the inner pressure chamber J in all horizontal directions. A movable space (Dd), that is, a moving area is provided. At this time, the rolling
ダンパー機構(図1〜図3、図8参照)
鋼棒ダンパー挿通管9及び鋼棒ダンパー10により「ダンパー機構」が構成される。鋼棒ダンパー挿通管9内には鋼棒ダンパー挿通孔8が形成され、鋼棒ダンパー10は該鋼棒ダンパー挿通孔8に案内されて移動する。
Damper mechanism (see Figs. 1-3, 8)
The steel rod
鋼棒ダンパー挿通管9(図1〜図3、図8参照)
鋼棒ダンパー挿通管9は、内部に鋼棒ダンパー挿通孔8を有し、所定の厚さの剛性素材(一般には鉄製)の円管状体よりなり、転動子7、荷重受板1、荷重支持筒体2の天井壁部13に各独立して貫通状に配される。
すなわち、該鋼棒ダンパー挿通管9は、転動子7内に配される鋼棒ダンパー挿通管9a、荷重受板1に配される鋼棒ダンパー挿通管9b及び荷重支持筒体2に配される鋼棒ダンパー挿通管9cからなり、更に鋼棒ダンパー挿通管9cの上端部の蓋体9dを含む。8a,8b,8cはそれぞれ鋼棒ダンパー挿通管9a,9b,9cの鋼棒ダンパー挿通孔8である。そして、これらの鋼棒ダンパー挿通管9a,9b,9cは転動子7の定位置状態では端面相互が対接する状態を採る。
更に詳しくは、転動子7内に配される鋼棒ダンパー挿通管9aは、転動子7の中心軸に沿って開設された孔内に拘束状態を保って配され、その上下端面を平坦に、かつ該転動子7の上下端面に面一とされる。
荷重受板1に配される有底の鋼棒ダンパー挿通管9bは、上端を荷重受板1の上面に面一とされ、すなわち平坦面となる。該鋼棒ダンパー挿通管9bは荷重受板2の下面より下方へ長く延設され、該鋼棒ダンパー挿通管9bの外側面には鍔体22が突設され、該鍔体22及び固定具(溶接も含む)を介して荷重受板1に強固に固設される。
荷重支持筒体2に配される鋼棒ダンパー挿通管9cは、下端を荷重支持筒体1の天井壁部13の下面に面一とされ、すなわち平坦面となり、該天井壁部13の上面より上方へ長く延設されてなる。該鋼棒ダンパー挿通管9bについてもその外側面には鍔体23が突設され、該鍔体23を介して固定具(溶接も含む)により荷重支持筒体1の天井壁部13に強固に固設される。該鋼棒ダンパー挿通管9cの上端部は開放され、蓋体9dをもって閉塞され、鋼棒ダンパー10の挿入操作に供される。
そして、転動子7の定位置状態で、これらの鋼棒ダンパー挿通管9a,9b,9cの端面相互が当接状態を採る。
なお、転動子7への鋼棒ダンパー挿通管9aを廃し、転動子7の開設孔を鋼棒ダンパー挿通孔8aとし、転動子7の上下面部を鋼棒ダンパー挿通管9b,9cに当接する態様を採ることを除外するものではない。
Steel rod damper insertion tube 9 (see FIGS. 1 to 3 and FIG. 8)
The steel rod
That is, the steel rod
More specifically, the steel rod
The bottomed steel rod
The steel rod
And in the fixed position state of the rolling
In addition, the steel rod
鋼棒ダンパー10(図1〜図3、図8参照)
鋼棒ダンパー10は、所定の弾塑性特性を有する鋼棒を主体とし、転動子7、荷重受板1、荷重支持筒体2に配された鋼棒ダンパー挿通管9の鋼棒ダンパー挿通孔8内に挿通される。
しかして、鋼棒ダンパー10は転動子7の転動につれ、鋼棒ダンパー挿通管9の鋼棒ダンパー挿通孔8に案内されて移動とともに変形する。
なお、鋼棒ダンパー10は本実施形態では単一の棒状体を採用したが、複数の細径の鋼線の使用も含むものである。
Steel bar damper 10 (See FIGS. 1 to 3 and FIG. 8)
The
Thus, as the rolling
In addition, although the
(本免震構造物の構築並びに免震支持装置Sの配置及び設置)
本免震構造物は、上部構造Gとして木造、鉄骨造、鉄筋コンクリート造等の軽量ないし重量構造物の建物を対象とし、該建物Gに対して免震支持装置Sが対称を保って配置される。
図9にその配置の一態様を示す。
図において、Bは地盤Eに打設された基礎杭Pに連結して構築された下部構造としての基礎であって、該基礎Bの上面は平滑に同一水準面に施工される。この基礎B上に複数の免震支持装置Sが対称を保って配置され(図例では8箇所)、建物本体Gは基礎B上並びにこれらの免震支持装置S上に同時的、あるいは時間を置いて構築される。木造の軽量建物においては基礎杭Pの施工は格別必要なものではない。
これにより、基礎B・免震支持装置S・建物本体Gによる構築物における免震構造物が構成される。
(Construction of this seismic isolation structure and placement and installation of seismic isolation support device S)
This seismic isolation structure is intended for a light or heavy structure building such as a wooden structure, a steel frame structure, a reinforced concrete structure or the like as the superstructure G, and the seismic isolation support device S is arranged symmetrically with respect to the building G. .
FIG. 9 shows one mode of the arrangement.
In the figure, B is a foundation as a lower structure constructed by being connected to a foundation pile P placed on the ground E, and the upper surface of the foundation B is constructed on the same level surface smoothly. A plurality of seismic isolation devices S are arranged symmetrically on this foundation B (eight locations in the example), and the building body G is simultaneously or on the base B and these seismic isolation devices S. It is built by placing. In a wooden lightweight building, the construction of the foundation pile P is not particularly necessary.
Thereby, the base isolation structure in the structure by the foundation B, the base isolation support apparatus S, and the building main body G is comprised.
本免震構造物の構築施工において、基礎Bの現場打ちコンクリート構築に際し、該基礎Bの上面Ba(図1)に鋼棒ダンパー挿通管9bを取り付けた複数の荷重受板1がそれらの上面1aを同一水準をもって埋設設置される。
基礎Bの打設コンクリートが固結して後、基礎B上の各荷重受板1上に密封部材3及び転動子7更には供給管4・排出管5を組み込んだ荷重支持筒体2が各設置される。このとき、密封部材3は荷重受板1の上面1aに密封作用を保って当接し、また、転動子7の鋼棒ダンパー挿通管9a及び荷重支持筒体2の鋼棒ダンパー挿通管9cは既に設置されている荷重受板1の鋼棒ダンパー挿通管9bに同一鉛直線上に配される。そして、鋼棒ダンパー挿通管9a、9b、9cより構成される鋼棒ダンパー挿通管9内に鋼棒ダンパー10が挿入され、蓋体9dにより閉塞される。また、供給管4、排出管5に配管系(供給系4a、排出系5a)の配管系が接続される。
各荷重支持筒体2が設置された後、建物Gの床版コンクリート(建物Gの一部)が基礎Bの上面及び各荷重支持筒体2の天井壁部13の上面より十分な厚さを保って打設される。このとき、基礎Bについては、その上面に剥離剤が塗布され打設コンクリートとの縁を切り、滑りを保持する。また、未硬化の床版コンクリートが荷重支持筒体2の下面に流入しないように、荷重支持筒体2の下部側面に遮蔽材(あるいはマスキング材、図2に符号Wで示す。)を囲繞状に取り付けることは有効な一手段である。なお、該マスキング材Wは本免震構造物において非本質的事項である。また、床版の打設コンクリートの厚さは基礎Bの上面と荷重支持筒体2の天井壁部13 の上面とで同一厚さを採る必要はなく、それらの厚さを違えてもよく、床版と荷重支持筒体2とが一体化されることが肝要である。これにより、建物Gの荷重は基礎B及び荷重支持筒体2の天井壁部13に載荷されることになる。
In constructing and constructing the base-isolated structure, when constructing the foundation B on-site concrete, a plurality of load receiving plates 1 having steel rod
After the foundation concrete of the foundation B is consolidated, the
After each
免震支持装置S及び該免震支持装置Sを組み込んだ本免震構造物の機能を十全に果すため、免震支持装置Sの供給管4、排出管5から導出された配管系(供給系4a、排出系5b)に所定の作動機器(逆止め弁17、圧送ポンプ18、開閉弁19)が接続される。
更に、建物Gの全体が構築される前に免震支持装置Sに所定の圧力を導入し、基礎Bとの縁切りをなす作業を付加することも有効な対策である。
In order to fully perform the functions of the seismic isolation support device S and the seismic isolation structure in which the seismic isolation support device S is incorporated, a piping system derived from the
Furthermore, it is also an effective measure to introduce a predetermined pressure to the seismic isolation support device S before the entire building G is constructed, and to add an operation of cutting the edge with the foundation B.
また、図10は本免震構造物の一形態としての人工地盤における免震支持装置Sの配置の一態様を示す。本態様においては一戸建住宅に適用される人工地盤G1、すなわち小規模の人工地盤を示す。
本態様の人工地盤G1においては、地盤E上に基礎Bが水平を保って直接的に構築され、該基礎Bに鋼棒ダンパー挿通管9b付き荷重受板1を配し、更に転動子7及び荷重支持筒体2の免震支持装置Sの上位部を配し、しかる後、前記した要領(剥離材、マスキング材の使用)で現場コンクリート打ちにより人工地盤G1が構築される。免震支持装置Sの上位部に、密封部材3、鋼棒ダンパー挿通管9a、9c、蓋体9d、鋼棒ダンパー10、供給管4、排出管5及びそれらの配管系が各配備されることは勿論である。人工地盤G1の構築の後、該人孔地盤G1上に住宅建築G2が直接的に構築される。
これにより、基礎B・免震支持装置S・人工地盤G1・建物本体G2による構築物における免震構造物が構成される。なお、この態様においては、人工地盤G1が本来の上部構造Gを構成する。
Moreover, FIG. 10 shows one aspect | mode of arrangement | positioning of the seismic isolation support apparatus S in the artificial ground as one form of this seismic isolation structure. In this aspect, an artificial ground G1 applied to a detached house, that is, a small-scale artificial ground is shown.
In the artificial ground G1 of this aspect, the foundation B is constructed directly on the ground E while keeping the horizontal, the load receiving plate 1 with the steel rod
Thereby, the base isolation structure in the structure by foundation B, base isolation support apparatus S, artificial ground G1, and building main body G2 is comprised. In this aspect, the artificial ground G1 constitutes the original superstructure G.
(本免震構造物の作用)
本実施形態の免震支持装置を有する免震構造物は、常時にはその平面当接部Hを介して建物(あるいは人工地盤)の上部構造Gの低減された荷重をコンクリート基礎の下部構造Bに伝達支持し、地震時には上部構造Gと下部構造Bとの間に介装された免震支持装置Sの転動子7の支持作用を受けて上部構造Gの荷重を下部構造Bに伝達支持し、該転動子7の転がり作用により地震動に対する免震作用を発揮する。
(Operation of this seismic isolation structure)
The seismic isolation structure having the seismic isolation support device of the present embodiment always applies the reduced load of the upper structure G of the building (or artificial ground) to the lower structure B of the concrete foundation via the flat contact portion H. In the event of an earthquake, the load of the upper structure G is transmitted to and supported by the lower structure B in response to the support action of the rolling
(A) 常時
常時において、免震支持装置Sから導出された配管系に所定の作動機器、すなわち、供給系の配管4aについては逆止め弁17、圧送ポンプ18が接続され、排出系の配管5bについては開閉弁19が接続される。圧送ポンプ18から圧送される充填流体Kは内圧室Jに導かれ、内圧室Jを所定の圧力に満たされたとき、開閉弁19が閉じられる。内圧室J内の充填流体Kは密封部材3により外部に漏れ出ることはない。なお、本実施形態において、充填流体Kは空気が採用される。
これにより上部構造Gに上揚力が作用する。
上部構造Gと下部構造Bとは、定位置状態として広い面積をもって平面当接をなし、該平面当接部Hを介して上部構造Gの荷重を下部構造Bに伝達するが、上記した上揚力の作用を受けて、上部構造Gの当接面Hでの圧力は低減(8割程度を目安とする)されたものとなる。上揚力を受けて低減された上部構造Gの荷重(有効荷重)は風荷重等の横方向の小さな強制力には影響を受けない。更には、内圧室の圧力を低下させることにより、横荷重の増加に対応する手段を講じることは有効である。
一方、定位置状態で免震支持装置S内の転動子7は、最も大きな曲率面を上下にした中立状態(換言すれば安定状態)をもって設置され、この状態で該転動子7の上下部は荷重支持筒体2の天井部13の下面13aと荷重受板1の上面1aとに当接状態をもって挟み着けられるが、該転動子7は実質的に荷重を負担しない。また、鋼棒ダンパー10は定位置状態では無負荷であるが、風荷重等の小さな強制力については抵抗を示す設置状態を採るようにすれば、前記した上揚力を更に増大することができる。
(A) Always A predetermined operating device, that is, a
As a result, an uplift force acts on the upper structure G.
The upper structure G and the lower structure B make a plane contact with a large area as a fixed position state, and transmit the load of the upper structure G to the lower structure B through the plane contact part H. As a result, the pressure at the contact surface H of the upper structure G is reduced (approximately 80% as a guide). The load (effective load) of the superstructure G reduced by receiving the lifting force is not affected by a small lateral force such as a wind load. Furthermore, it is effective to take measures corresponding to an increase in lateral load by reducing the pressure in the internal pressure chamber.
On the other hand, the rolling
(B) 地震時(図11、図12参照)
地震時(及び過大な風荷重等の建物に破壊を及ぼす程の揺れを生じさせる力が作用する全ての場合を含む。)において、地盤Eは大きく揺れ、この地震動の強制変位を受けて下部構造としての基礎Bは地盤Eと一体に振動するが、上部構造(建物)Gは免震支持装置Sの主体をなす転動子7の転がり作用を介して揺動が生じ、上部構造Gと下部構造Bとの間に相対変位が生じる。
この地震の初動において、常時に作用していた上揚力により上部構造Gの基礎B面に対する摩擦(静止摩擦)は極めて小さなものであり、上部構造Gと下部構造Bとの相対移動は円滑に起こり、これにより転動子7の転がりを促す。上部構造Gの上動によりこの上揚力は喪失する。
上部構造Gに接する転動子7は、上部構造Gの移動とともに該転動子7も転動し、次いで上部構造Gは転動子7に支持され、該転動子7に支持された上部構造Gは該転動子7の転がり軌跡に追従する。上部構造Gが逆方向に移動すると、上記の動作の逆となる。
地震動に伴い、転動子7の転がり軌跡に追従して上部構造Gは上下動の伴う揺動運動をなし、これにより転動子7の転がり作用をもって構造物Gは周期の大きな揺動作用を受け、短周期成分の卓越する地震動による共振作用等の悪影響を避け、いわゆる免震作用が発揮されることになる。
(B) During an earthquake (see Figs. 11 and 12)
In the event of an earthquake (and in all cases where a force that causes damage to the building such as excessive wind load is applied), the ground E shakes greatly, and the substructure is subjected to the forced displacement of this earthquake motion. The foundation B as a base vibrates integrally with the ground E, but the superstructure (building) G is oscillated through the rolling action of the rolling
In the initial motion of this earthquake, the friction (static friction) against the base B surface of the upper structure G is extremely small due to the uplift force that was acting at all times, and the relative movement between the upper structure G and the lower structure B occurs smoothly. This encourages the rolling
The rolling
Accompanying the earthquake motion, the superstructure G follows the rolling trajectory of the rolling
(B-1) 初動作用
一定以上の大きな地震動の初動があると、建物すなわち上部構造Gは常時における上揚力の作用により、みかけの上で小さな鉛直荷重となっており、かつは広い面積で当接するものであるので、上部構造Gの下部構造Bとの当接面Hに作用する摩擦は極めて小さく、上部構造Gと下部構造Bとの相対移動は円滑かつ直ちに起こり、前記した上部構造G下の転動子7の転がり作用は直ちに発揮される。換言すれば、この上揚力は転動子7の転がり移動を促す作用を果し、以下の(B-2) 以降への状態に円滑に移行する。なお、この転動子7の転がりに伴う上方移動が密封部材3の密封作用を破るようになると、この上揚力の効果は失われる。
更に、地震の初期微動を検知し、この検知信号により内圧室Jの内圧を更に高める手段を採ることにより、この初動作用を更に確実にすることができる。
(B-1) For initial motion When there is an initial motion of a large earthquake motion above a certain level, the building, that is, the superstructure G, has a small vertical load on the surface due to the effect of the lifting force at all times, and it is applied over a large area. Therefore, the friction acting on the contact surface H of the upper structure G with the lower structure B is extremely small, and the relative movement between the upper structure G and the lower structure B occurs smoothly and immediately. The rolling action of the rolling
Further, by detecting the initial tremor of the earthquake and taking a means for further increasing the internal pressure of the internal pressure chamber J by this detection signal, the initial operation can be further ensured.
(B-2)
引き続き、今、上部構造Gが図11の右方向(イ方向)に移動するとき、転動子7はその上面の接点(支持点)Nから横方向強制力(いわゆる地震慣性力)を受けて回転力が生じ、下面の接点(支持点)Mを中心として右方向すなわち時計方向の回転を始める。このとき、ダンパー鋼棒10と転動子7の上部との係合作用も回転の契機となる。
転動子7の回転すなわち傾斜移動により、下接点Mはすべりを生じることなく右方向にずれ、同時に上接点Nはすべりを生じることなく左方向にずれる。上接点における下面からの鉛直距離すなわち高さが増大し、上部構造Gは上方向へ持ち上がる。この持ち上げに伴い内圧室J内の充填流体Kは散逸し、内圧室Jによる上揚力作用は失われ、建物の全荷重Wを転動子7が荷なうことになるが、転動子7は十分な支持耐力を有する。なお、建物荷重Wの支持点Nへの作用力と支持点Mからの反力とによる偶力は転動子7の回転方向と逆向きに作用し、転動子7の回転とともに増大する反時計方向の復帰力として作用することになるが、回転初期においては影響は小さい。
しかして、上部構造(建物)Gは転動子7に支持されて移動し、転動子7の転がり軌跡に追従し、水平方向の移動成分と上方への持ち上げ移動成分との揺動となるが、この揺動運動は並進性を実現し、傾斜のないものである。これにより、上部構造Gは転動子7の転がり作用をもって周期の大きな揺動作用を受け、地震動との共振作用等の悪影響を避けることができる。
同時に、鋼棒ダンパー10は荷重受板1の鋼棒ダンパー挿通管9b及び荷重支持筒体2の鋼棒ダンパー挿通管9cから引き出されるとともに折り曲げられてゆき、折り曲げ変形に伴うエネルギー吸収によりダンパー作用を発揮する。
この転動子7の転動移動が進行して右端に来るとき、上接点Nは最高位置となる。図11はこの状態を示す。
(B-2)
Subsequently, when the upper structure G moves rightward (b) in FIG. 11, the rolling
Due to the rotation, that is, the tilting movement of the rolling
Accordingly, the superstructure (building) G moves while being supported by the rolling
At the same time, the
When the rolling movement of the rolling
(B-3)
上部構造Gが逆方向の地震慣性力を受けて左方向(図12のロ方向)に移動するとき、上記した状態とは逆となる。
先ず、転動子7はその右端位置から左方向すなわち反時計方向に回転を始めるが、転動子7に作用する建物荷重による偶力作用(あるいは回転モーメント)がこの回転に寄与し、復帰力として作用する。そして、該転動子7の回転動に伴い下接点Mは左方向へずれ、上接点Nも右方向へずれ、建物Gの下動とともに両接点M,Nは当初位置へ近づく。鋼棒ダンパー10は荷重支持筒体2の鋼棒ダンパー挿通管9c及び荷重受板1の鋼棒ダンパー挿通管9bに引き入れられるとともに直線状に変形し、ダンパー作用を発揮する。
下接点Mと上接点Nとが同時的に当初位置となり、転動子7は最低位置(中立位置)を通過する。
更に、上部構造Gが地震慣性力を受けて左方向へ移動し、下接点M・上接点Nはそれぞれ左方向へ、右方向へずれ、その鉛直距離(高さ)を増大する。すなわち、前記した(B-2) の状態に準じる。鋼棒ダンパー10も再び折り曲げられ、ダンパー作用を発揮する。建物荷重による偶力作用も次第に増大し、復帰力を生じ、この左変位に対抗する。
転動子7の転動移動が進行して左端に来るとき、上接点Nは最高位置となる。図12はこの状態を示す。
(B-3)
When the superstructure G receives a seismic inertia force in the reverse direction and moves to the left (in the direction B in FIG. 12), the above state is reversed.
First, the rolling
The lower contact M and the upper contact N simultaneously become the initial position, and the rolling
Further, the superstructure G moves to the left in response to the seismic inertia force, and the lower contact M and the upper contact N are shifted to the left and to the right, respectively, and the vertical distance (height) is increased. That is, it conforms to the state (B-2) described above. The
When the rolling movement of the rolling
(B-4)
地震動に伴い、上部構造Gは揺動運動をなし、この揺動に応じて転動子7は上述した(B-2) (B-3) の動作を繰り返す。
これにより、転動子7の転がり作用をもって構造物の長周期化が図られ、有害な共振現象が回避され、所期の免震作用を得る。この動作において、転動子7はその上下支点に作用する偶力作用により復帰力が生じ、安定状態に復帰する特性を発揮する。
一方、免震支持装置S内の鋼棒ダンパー10も絶えず変形を受け、その変形エネルギーによる減衰効果を発揮し、下部構造Gの振動を速やかに低減する。
(B-4)
Along with the earthquake motion, the superstructure G swings, and in response to the swing, the rolling
As a result, the structure has a long period with the rolling action of the rolling
On the other hand, the
(B-5)
地震動が終息し、かつ上部構造Gが元位置に復帰したとき、再び内圧室Jへの充填流体Kの充填がなされる。これにより、本免震構造物は定位置状態での機能に復帰し、次の地震動に備える。
(B-5)
When the earthquake motion ends and the upper structure G returns to the original position, the inner pressure chamber J is filled with the filling fluid K again. As a result, the seismic isolation structure returns to the function in the fixed position state and prepares for the next earthquake motion.
(C)
上記の振動時の揺動作用、及び復帰作用は地震動に限られるものではなく、上揚力作用が働き、上下部構造間の広いすべり支持面を有し、免震支持装置Sが介装設置される構造物間の全ての振動について適用される。
(C)
The swinging action and the returning action at the time of the vibration are not limited to the seismic motion, but the lifting action works, has a wide sliding support surface between the upper and lower structures, and the seismic isolation support device S is installed. This applies to all vibrations between structures.
(本免震構造物の効果)
本実施形態の免震構造物によれば、建物すなわち上部構造Gは常時には上揚力作用を受けてその荷重が見掛け上小さくなり、かつ基礎すなわち下部構造Bとの広い支持面Hにより基礎Bに対して大きな荷重負担を与えず、安定した支持とともに長期にわたって耐久性が保証される。地震時には、建物Gの見掛け荷重の低減により基礎Bの支持面Hとの摩擦力は極めて小さなものであり、地震動による強制変位を受けて建物Gと基礎Bとの相対移動は直ちに開始されるとともに、免震支持装置Sに組みこまれた転動子7が直ちに転動し、建物Gは該転動子7の転動軌跡に追従して復帰力の働く免震作用がなされ、該建物Gは並進性の揺れとなり、異常な応力が発生しない。かつ、該転動子7に連動するダンパー機構により速やかな減衰が発揮される。
そして、免震支持装置Sにおいて転動子7に所定の移動空間を保持させることにより水平面の全方向に対処できる。
更にまた、本実施形態の免震構造物の構築において、上部構造Gの基礎Bへの当接部分、具体的には建物Gの床版部あるいは人工地盤B1の施工は基礎B上への直接の場所打ちコンクリート打設により実施され、剥離剤を除き特別な型枠を要せず、経済的かつ容易に施工ができる。
(Effect of this seismic isolation structure)
According to the seismic isolation structure of the present embodiment, the building, that is, the upper structure G is always subjected to the lifting force action, the load is apparently reduced, and the base B is supported by the wide support surface H with the foundation, that is, the lower structure B. On the other hand, a large load is not applied, and durability is ensured for a long time with stable support. At the time of an earthquake, the frictional force with the support surface H of the foundation B is extremely small due to the reduction of the apparent load of the building G, and the relative movement between the building G and the foundation B starts immediately due to the forced displacement due to the earthquake motion. Then, the rolling
And by making the rolling
Furthermore, in the construction of the seismic isolation structure according to the present embodiment, the contact portion of the upper structure G with the foundation B, specifically, the construction of the floor slab portion of the building G or the artificial ground B1 is performed directly on the foundation B. It is carried out by cast-in-place concrete, and does not require any special formwork except for the release agent, and can be constructed economically and easily.
(他の態様1)
上記した実施形態のダンパー機構では、単一の棒状ダンパー(鋼棒ダンパー)と該棒状ダンパーが挿通される上下の棒状ダンパー挿通管よりなる態様を示したが、上下部構造にそれぞれ一端が固定される2本の棒状ダンパーよりなる態様を採ることができる。
図13はその一態様のダンパー機構を示し、図において先の実施形態と同等の部材については同一の符号が付されている。本ダンパー機構は上下に各独立した2本の棒状ダンパーとしての鋼棒ダンパー25,26からなり、下部ダンパー棒25は一端にねじ部25aを有し、他端は荷重受板1の下方より該荷重受板1の鋼棒ダンパー挿通孔8bを介して転動子7の鋼棒ダンパー挿通孔8a内に差し込まれ、一端側において該荷重受板1の下端にパッキング28を抱持して固定(図例では溶接を採る。)された定着体29のねじ孔に螺合して定着される。上部ダンパー棒26についても、一端にねじ部26aを有し、他端は荷重支持筒体2の天井壁部13の上方より該荷重支持筒体2の鋼棒ダンパー挿通孔8cを介して転動子7の鋼棒ダンパー挿通孔8a内に差し込まれ、一端側において該荷重支持筒体2の上端にパッキング30を抱持して固定された定着体31のねじ孔に螺合して定着される。
本態様では転動子7の転動につれ、各鋼棒ダンパー25,26が折り曲げ変形を受け、地震動のエネルギー吸収をなすものである。
(Other aspects 1)
In the damper mechanism of the above-described embodiment, a mode in which a single rod-shaped damper (steel rod damper) and upper and lower rod-shaped damper insertion pipes through which the rod-shaped damper is inserted is shown, one end is fixed to each of the upper and lower structure. The aspect which consists of two rod-shaped dampers can be taken.
FIG. 13 shows a damper mechanism of one aspect thereof, and the same reference numerals are given to members equivalent to those of the previous embodiment. This damper mechanism comprises
In this embodiment, as the rolling
(他の態様2)
叙上の実施形態の免震構造物では、免震支持装置Sのみの設置を採るが、該免震支持装置Sに加えて図14に示す内圧室装置S1を付加してなる免震構造物を構成することができる。該内圧室装置S1は図9、図10に示すように免震支持装置Sとともに上部構造Gと下部構造Bとの間に介装設置される。
図14に示すとおり、本内圧室装置S1はいわば転動子7を省略した免震支持装置と言える。図において、先の実施形態の免震支持装置Sのものと同一の機能を有する部材については同一の符号が付されている。すなわち、1はその荷重受板、2は荷重支持筒体、3は密封部材、4は供給管、5は排出管、Jは内圧室である。荷重支持筒体2は現場打設される上部構造Gの床版コンクリート中に一体的に設置される。図例では、荷重受板1及び荷重支持筒体2の厚さは免震支持装置Sのものより薄くされているが、勿論同一であってもよい。更には、荷重受板1は省略されうる。本内圧室装置S1において、容積は格別問うものではないが、免震支持装置Sより小さくてもよく、更には、転動子7がなく、したがってダンパー機構がないものである。
供給管4、排出管5は先の実施形態で示した配管系4a,4bを介して充填流体が内圧室Jに供給、排出される。荷重受板1の上面1aと荷重支持筒体2の下面とは所定のすき間を存し、密封部材3が内圧室Jの気密を保つ。
33は本内圧室装置S1に付置されるアンカー部であって、下部アンカー部材34、上部アンカー部材35及び鎖材36よりなる。下部アンカー部材34は荷重受板1を貫通して基礎Bに固定され、上部アンカー部材35は荷重支持筒体2の天井部を貫通して上部構造Gに固定され、内圧室Jに突出する下部アンカー部材34及び上部アンカー部材35の円環部に鎖材36の両端が遊挿状に連結される。鎖材26は図例では2つの剛性輪をもって一定長さの伸長かつ屈撓自在となっている。なお、本アンカー部材33は必要に応じて省略できる。
図9、図10は本内圧室装置S1の配置態様を示す。本配置態様において、内圧室装置S1は各免震支持装置Sの中間部位にかつ対称を保って配されるが、各免震支持装置Sに相並べて、あるいは免震支持装置Sとは無関係に多数にわたって配してもよく、いずれの態様においても本内圧室装置S1は対称を保って配することが肝要である。
(Other aspect 2)
In the seismic isolation structure of the above embodiment, only the seismic isolation support device S is installed, but in addition to the seismic isolation support device S, an internal pressure chamber device S1 shown in FIG. Can be configured. As shown in FIGS. 9 and 10, the internal pressure chamber device S1 is installed between the upper structure G and the lower structure B together with the seismic isolation support device S.
As shown in FIG. 14, the internal pressure chamber device S <b> 1 can be said to be a seismic isolation support device in which the rolling
In the
9 and 10 show the arrangement of the internal pressure chamber device S1. In this arrangement mode, the internal pressure chamber device S1 is arranged in an intermediate portion of each seismic isolation support device S while maintaining symmetry, but is arranged side by side with each seismic isolation support device S or independently of the seismic isolation support device S. The internal pressure chamber device S1 may be arranged in a symmetrical manner in any aspect.
この内圧室装置S1を配してなる免震構造物によれば、上部構造Gに対する上揚力能力が更に増大するものであり、上部構造Gに対する静止摩擦力が更に小さくなり、地震初動の免震支持装置Sにおける転動子7の転動がより円滑化される。
アンカー部材33は、上部構造Gと下部構造Bとの相対移動において、その剛性をもって上部構造Gの許容範囲を超える変位を規制する。
According to the seismic isolation structure in which the internal pressure chamber device S1 is arranged, the lifting force capacity for the upper structure G is further increased, the static friction force for the upper structure G is further reduced, and the seismic isolation for the initial motion of the earthquake is performed. The rolling of the rolling
The
更に、内圧室装置S1を配することにより、免震支持装置Sにおいて密封手段3・供給4・排出管5からなる内圧手段を省略する態様を採ることができる。この態様においては、免震支持装置Sは転動子7の移動空間、及び該転動子7の荷重支持条件を満たせばよく、免震支持装置Sの構造の簡単化を図ることができる。
Furthermore, by disposing the internal pressure chamber device S1, it is possible to adopt a mode in which the internal pressure means composed of the sealing means 3, the
(第2実施形態)
叙上の第1実施形態では下部構造Bへの上部構造Gの当接部、具体的には上部構造Gの床版部は場所打ちコンクリートにより施工されるものであるが、第2実施形態では既製部材による施工態様を示す。
図15は第2実施形態の免震構造物の一態様を示し、第1実施形態と同等の部材については同一の符号が付されている。
本実施形態では、相並ぶ免震支持装置Sの荷重支持筒体2の上面間に梁材Gaが剛接をもって掛け渡され、梁材Gaの上面に床版Gbが載置される。梁材Gaはプレキャスト材が採用され、構造材として上部構造Gと一体となる。該梁材Gaは通常には鋼材、具体的にはH型鋼が使用されるが、他の素材、例えば鉄筋コンクリートの梁材であってもよい。梁材Gaは免震支持装置Sの荷重支持筒体2へ溶接あるいはボルト結合等により剛接合がなされる。建物Gの構造体の柱材は免震支持装置Sの荷重支持筒体2上に載置固定されることが好ましい。なお、床版Gbは場所打ち、プレキャスト材を問わない。
しかして、平行する梁材Ga間にわたって直交し、かつ該梁材Gaの下面に束(つか)体Fが剛接をもって固設される。すなわち、該束体Fは梁材Gaに吊り下げ固定された構造を採る。該束体Fは中空、中実を問わず、下面に広い面積を有する剛性体をもって構成され、定位置状態で該束体Fの下面Faが基礎Bの上面Baに当接する。そして、該束体Fの下面Faと基礎Bの上面Baとの当接部が平面当接部Hを構成する。
なお、該束体Fは、交叉(クロス)状に配した梁材Gaに取り付ける態様を採ることもできる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the contact portion of the upper structure G to the lower structure B, specifically, the floor slab portion of the upper structure G is constructed by cast-in-place concrete, but in the second embodiment, The construction aspect by a ready-made member is shown.
FIG. 15 shows one aspect of the seismic isolation structure of the second embodiment, and members equivalent to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
In this embodiment, the beam material Ga is stretched between the upper surfaces of the
Thus, the bundle F is fixedly fixed to the lower surface of the beam member Ga so as to be orthogonal to each other between the parallel beam members Ga. That is, the bundle F has a structure in which the bundle F is suspended and fixed to the beam material Ga. The bundle F is formed of a rigid body having a large area on the lower surface, whether hollow or solid, and the lower surface Fa of the bundle F abuts on the upper surface Ba of the foundation B in a fixed position. A contact portion between the lower surface Fa of the bundle F and the upper surface Ba of the foundation B constitutes a flat contact portion H.
In addition, this bundle F can also take the aspect attached to the beam material Ga distribute | arranged to the cross (cross) shape.
図16は本実施形態の免震構造物における免震支持装置S・束体Fの配設の一例を示し、上下部構造G,B間に対称を保って配設された免震支持装置S間に掛け渡された梁材Ga間に束体Fが配される。
人工地盤に対してもこれに準じた配設がなされる。
FIG. 16 shows an example of the arrangement of the seismic isolation support device S and the bundle F in the seismic isolation structure of this embodiment, and the seismic isolation support device S arranged with symmetry between the upper and lower structures G and B. A bundle F is arranged between the beam members Ga spanned between them.
Arrangement according to this is also made on the artificial ground.
(本実施形態の作用及び効果)
本実施形態の免震構造物では、先の第1実施形態の免震構造物の作用と本質的な差異はない。
すなわち、常時にはその平面当接部Hを介して建物(あるいは人工地盤)の上部構造Gの低減された荷重をコンクリート基礎の下部構造Bに伝達支持し、地震時には上部構造Gと下部構造Bとの間に介装された免震支持装置Sの転動子7の支持作用を受けて上部構造Gの荷重を下部構造Bに伝達支持し、該転動子7の転がり作用により地震動に対する免震作用を発揮する。
常時、地震初動、地震の継続、地震終息の各作用・動作は先の第1実施形態のものに準じる。
本実施形態の免震構造物の効果についても、先の第1実施形態の免震構造物の効果と本質的な差異はないが、その構築において、既製部材の組立て施工により工期の短縮、加えて加工性の向上を図ることができる。
(Operation and effect of this embodiment)
In the seismic isolation structure of this embodiment, there is no essential difference from the action of the seismic isolation structure of the first embodiment.
In other words, the reduced load of the upper structure G of the building (or artificial ground) is always transmitted and supported to the lower structure B of the concrete foundation via the plane contact portion H, and the upper structure G and the lower structure B The load of the upper structure G is transmitted to and supported by the lower structure B by receiving the support action of the rolling
Each action / operation of the initial motion of the earthquake, the continuation of the earthquake, and the end of the earthquake is the same as that of the first embodiment.
The effect of the seismic isolation structure of this embodiment is not essentially different from the effect of the seismic isolation structure of the previous first embodiment. As a result, workability can be improved.
(他の態様)
本第2実施形態において、床版Gbを梁材Gaに剛結し、束体Fを床版Gbの下面に取り付ける態様を採ることができる。
また、本実施形態においても免震支持装置Sに加えて内圧室装置S1を付加することができる。内圧室装置S1は、束体Fに組み込まれる態様、あるいは他の梁材Gaに取り付ける態様を採ることができる。
(Other aspects)
In the second embodiment, it is possible to adopt a mode in which the floor slab Gb is rigidly connected to the beam material Ga and the bundle F is attached to the lower surface of the floor slab Gb.
Also in this embodiment, in addition to the seismic isolation support device S, an internal pressure chamber device S1 can be added. The internal pressure chamber device S1 can take an aspect of being incorporated in the bundle F or an aspect of being attached to another beam material Ga.
本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術思想の範囲内で種々設計変更が可能である。すなわち、以下の態様は本発明の技術的範囲内に含まれる。
1)上記した実施の形態ではいずれも、下部構造Bとして地盤E上に設置される基礎、該基礎に支持される上部構造Gとして建物あるいは人工地盤を示したが、建物内の階層における上下面を境とする下層部いわゆる下版及び上層部いわゆる上版の構造を含むものである。
すなわち、建物内の中間階で、その床部において上下2層構造とし、下層部(下版)と上層部(上版)との間に免震支持装置Sを有する本免震構造を適用することができる。
2)本実施形態では全方向への免震態様を示したが、一方向(例えばX方向)への免震態様を除外するものではない。この場合、X−Z面で楕円形を採り、Y方向へは同一の楕円断面形状を採る。更には、Y方向端部に拘束手段を備えることにより、X、Z方向のみの変位を許容する。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes can be made within the scope of the basic technical idea of the present invention. That is, the following aspects are included in the technical scope of the present invention.
1) In each of the above-described embodiments, the foundation installed on the ground E as the lower structure B and the building or the artificial ground as the upper structure G supported by the foundation are shown. It includes a lower layer so-called lower plate and an upper layer so-called upper plate structure.
That is, this seismic isolation structure having a seismic isolation support device S between the lower layer (lower plate) and the upper layer (upper plate) is applied on the middle floor in the building, with a two-layer structure on the floor. be able to.
2) Although the seismic isolation mode in all directions is shown in the present embodiment, the seismic isolation mode in one direction (for example, the X direction) is not excluded. In this case, an ellipse is taken in the XZ plane, and the same elliptical cross-sectional shape is taken in the Y direction. Furthermore, by providing a restraining means at the end in the Y direction, displacement only in the X and Z directions is allowed.
S…転がり免震支持装置、S1…内圧室装置、G…上部構造、B…下部構造、H…平面当接部、1…荷重受板、1a…上面、2…荷重支持筒体、3…密封部材、4…供給管、5…排出管、7…転動子、8…棒状ダンパー挿通孔、9…棒状ダンパー挿通管、10…棒状ダンパー、12…荷重支持筒体2の円筒側壁部、13…荷重支持筒体2の天井壁部、13a…下面、J…内圧室、K…充填流体、M…下接点、N…上接点、Ga…梁材、F…束体
DESCRIPTION OF SYMBOLS S ... Rolling seismic isolation support apparatus, S1 ... Internal pressure chamber apparatus, G ... Upper structure, B ... Lower structure, H ... Plane contact part, 1 ... Load receiving plate, 1a ... Upper surface, 2 ... Load support cylinder, 3 ... Sealing member, 4 ... supply pipe, 5 ... discharge pipe, 7 ... rolling element, 8 ... rod-shaped damper insertion hole, 9 ... rod-shaped damper insertion pipe, 10 ... rod-shaped damper, 12 ... cylindrical side wall portion of the
Claims (6)
前記下部構造の上面は平坦面に形成され、
定位置状態で所定の面積を保持して平面当接部をもって前記上部構造の荷重を該下部構造に伝達し、
前記上部構造と下部構造との間に、下記構成よりなる転がり免震支持装置が設置されてなる、
ことを特徴とする免震構造物。
a.前記下部構造の上面に、その上面が下部構造の上面と同一水準面をなす剛性の荷重受板が固設され、
b.前記上部構造の下面に、下方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
c.該荷重支持筒体の円筒側壁部の下端には前記荷重受板の上面に形成された平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
d.前記荷重支持筒体の内圧室内には、剛性体よりなり回転楕円体形状に表面曲率が漸次変化する転動子が、定位置状態で最小高さを採るとともに水平方向に移動域を存し、その上下を前記荷重支持筒体の天井壁部の下面と前記荷重受板の上面とに実質的に無負荷をもって挟着され、
e.定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入され、
f.前記転動子の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、前記荷重受板と前記荷重支持筒体の天井壁部とに定位置状態で前記転動子の棒状ダンパー挿通孔と同一直線上をなす棒状ダンパー挿通孔を有する棒状ダンパー挿通管を密封性を保って配し、これらの棒状ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが前記転動子の移動状態においても抜け出ることなく移動自在に配され、
g.前記転動子は前記上部構造と前記下部構造との相対移動における転動状態において上部構造の荷重を支持する。 In a structure composed of an upper structure and a lower structure that are independent of each other and can move relative to each other in the horizontal direction,
The upper surface of the lower structure is formed as a flat surface,
Holding a predetermined area in a fixed position and transmitting the load of the upper structure to the lower structure with a flat contact portion;
Between the upper structure and the lower structure, a rolling seismic isolation support device having the following configuration is installed,
A base-isolated structure characterized by that.
a. A rigid load receiving plate whose upper surface forms the same level as the upper surface of the lower structure is fixed to the upper surface of the lower structure,
b. On the lower surface of the upper structure, a rigid load supporting cylinder made of a cylindrical body having a cylindrical internal pressure chamber opened downward is fixed,
c. A sealing member that seals between a facing portion with a smooth surface formed on the upper surface of the load receiving plate is fixedly held at the lower end of the cylindrical side wall portion of the load supporting cylinder,
d. In the internal pressure chamber of the load support cylinder, a rolling element made of a rigid body and having a spheroid shape whose surface curvature gradually changes, takes a minimum height in a fixed position state and has a horizontal movement range, The upper and lower sides are sandwiched between the lower surface of the ceiling wall portion of the load supporting cylinder and the upper surface of the load receiving plate with substantially no load,
e. A filling fluid is sealed in a pressurized state in the internal pressure chamber in a fixed position state,
f. A rod-shaped damper insertion hole is formed along the central axis of the rolling element, and the rod-shaped damper insertion hole of the rolling element is in a fixed position on the load receiving plate and the ceiling wall portion of the load supporting cylinder. The rod-shaped damper insertion pipes having the rod-shaped damper insertion holes on the same straight line are arranged so as to maintain hermeticity. And
g. The rolling element supports the load of the upper structure in a rolling state in a relative movement between the upper structure and the lower structure.
a.前記上部構造の下面に、下方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
b.該荷重支持筒体の円筒側壁部の下端には前記下部構造の上面の平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
c.定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入される。 2. The base isolation structure according to claim 1, wherein an internal pressure chamber device having the following configuration is installed between the upper structure and the lower structure in addition to the rolling base isolation support device.
a. On the lower surface of the upper structure, a rigid load supporting cylinder made of a cylindrical body having a cylindrical internal pressure chamber opened downward is fixed,
b. A sealing member that seals between the facing portion of the upper surface of the lower structure and the smooth surface is fixedly held at the lower end of the cylindrical side wall portion of the load supporting cylinder,
c. A filling fluid is sealed in the internal pressure chamber in a pressurized state in a fixed position.
a.前記上部構造の下面に、下方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
b.該荷重支持筒体の円筒側壁部の下端には前記下部構造の上面の平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
c.定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入される。 The base isolation structure according to claim 3, wherein an internal pressure chamber device having the following configuration is installed between the upper structure and the lower structure in addition to the rolling base isolation support device.
a. On the lower surface of the upper structure, a rigid load supporting cylinder made of a cylindrical body having a cylindrical internal pressure chamber opened downward is fixed,
b. A sealing member that seals between the facing portion of the upper surface of the lower structure and the smooth surface is fixedly held at the lower end of the cylindrical side wall portion of the load supporting cylinder,
c. A filling fluid is sealed in the internal pressure chamber in a pressurized state in a fixed position.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011169365A JP2013032810A (en) | 2011-08-02 | 2011-08-02 | Base isolation structure having rolling base isolation support device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011169365A JP2013032810A (en) | 2011-08-02 | 2011-08-02 | Base isolation structure having rolling base isolation support device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013032810A true JP2013032810A (en) | 2013-02-14 |
Family
ID=47788844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011169365A Withdrawn JP2013032810A (en) | 2011-08-02 | 2011-08-02 | Base isolation structure having rolling base isolation support device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013032810A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106167102A (en) * | 2016-08-31 | 2016-11-30 | 河南翱翔航空科技有限公司 | Aerial camera shock bracket |
-
2011
- 2011-08-02 JP JP2011169365A patent/JP2013032810A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106167102A (en) * | 2016-08-31 | 2016-11-30 | 河南翱翔航空科技有限公司 | Aerial camera shock bracket |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2777088A1 (en) | Frictional non rocking seismic base isolator for structure seismic protection (fnsi) | |
JP4624048B2 (en) | Slit leaf springs, earthquake-proof struts using the same, and earthquake-proof reinforcement structures for buildings | |
JP2010255302A (en) | Viscous seismic response control wall | |
JP2018020622A (en) | Oscillation reduction device for floating body structure and floating body structure | |
JP2006328715A (en) | Floating floor type vibration control structure | |
JP4432208B2 (en) | Damper and building using it | |
JP6085164B2 (en) | Seismic isolation structure having rolling seismic isolation support device and rolling seismic isolation support device | |
JP2013032810A (en) | Base isolation structure having rolling base isolation support device | |
JP2004068289A (en) | Earthquake proof frame | |
JP2013002206A (en) | Rolling base isolation support device and base isolation structure system having base isolation support device | |
JP3882633B2 (en) | Steel pipe damper and rocking foundation structure using the same | |
WO2014097431A1 (en) | Base isolation structure having rolling base isolation support device and rolling base isolation support device | |
JP2007247167A (en) | Base isolation supporting device | |
KR101449930B1 (en) | Outside type vibration control system for construction | |
JP2004069067A (en) | Base-isolating device | |
JP2008144362A (en) | Vibration control structure and vibration control method for building | |
JP2001295499A (en) | Base isolation mechanism for structure | |
JP5143692B2 (en) | Rolling base isolation device and base isolation structure system having the base isolation device | |
JP2010189997A (en) | Base-isolated structure and building having the same | |
JP5348945B2 (en) | Seismic isolation structure of building | |
JP5214371B2 (en) | Structure | |
JP4066490B2 (en) | Hydraulic support device | |
JP4837145B1 (en) | Seismic retrofitting structure | |
JP4963392B2 (en) | Rigidity imparting device and seismic isolation structure | |
JP3845140B2 (en) | Structure isolation device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20141007 |