JP2013217427A - Base isolation device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、この発明は、免震装置に関するものである。 This invention relates to a seismic isolation device.
従来から、建物や装置を地震等の振動から保護するための免震装置が種々提案されているが、その一つとして、摩擦型の免震装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, various seismic isolation devices for protecting buildings and devices from vibrations such as earthquakes have been proposed. As one of them, a friction type seismic isolation device is known (for example, see Patent Document 1). ).
特許文献1に記載の摩擦型の免震装置は、免震対象物に対し、上下方向に順に積層された防振材および滑りパッドと、少なくとも滑りパッドとの間に水平方向の隙間を設けて防振材および滑りパッドを取り囲むように免震対象に取り付けた水平方向過大変位防止部材とを備えている。
この摩擦型の免震装置は、滑りパッドが防振材を介して免震対象の床フレームに取り付けられており、基礎となる土台に固定されている滑り板の上に設置された構造となっている。
The friction-type seismic isolation device described in
This friction-type seismic isolation device has a structure in which a sliding pad is attached to a floor frame subject to seismic isolation via a vibration isolator, and is installed on a sliding plate fixed to the base foundation. ing.
特許文献1に記載の構造によれば、比較的大きな加速度の振動に対して、滑りパッドと滑り板の間で滑りを生じ、滑りパッドと滑り板の間の摩擦力により振動が減衰されることで、免震床上での応答加速度はほぼ頭打ちとなって免震効果が得られるとされている。また、防振材を介して、滑りパッドを床フレームに取り付けているので、微小振動に対しても防振効果を発揮することができるとされている。
According to the structure described in
しかし、上記の摩擦型の免震装置にあっては、以下の問題がある。
免震装置に入力される振動エネルギーは、免震対象物が設置される地域毎の地震特性や大きさ、環境等によって異なった特性を有しているのに対し、従来技術の摩擦型の免震装置は、滑りパッドと滑り板との間の摩擦力が一定に設定されている。
したがって、例えば、中規模地震(気象庁震度階級の震度4〜5弱程度)の免震を目的として免震装置の摩擦力を設定した場合、大規模地震(気象庁震度階級の震度5強〜7程度)の振動が入力されると、滑りパッドと滑り板との間の摩擦力が不足する。このため、入力された振動エネルギーを十分に減衰できず、振動振幅を十分に抑制できないため、良好に免震できない。
すなわち、従来技術の摩擦型の免震装置は、設計段階で設定した振動エネルギーとは異なる、地域毎の地震特性や設置環境に応じた振動エネルギーの入力に対応して適切に摩擦力を設定できないため、良好な免震効果が得られないおそれがある。
However, the above friction type seismic isolation device has the following problems.
The vibration energy input to the seismic isolation device has different characteristics depending on the seismic characteristics, size, environment, etc. of each region where the seismic isolation object is installed, whereas the conventional friction type In the seismic device, the frictional force between the sliding pad and the sliding plate is set to be constant.
Therefore, for example, when the frictional force of the seismic isolation device is set for the purpose of seismic isolation for medium-scale earthquakes (Meteorological Agency seismic intensity seismic intensity 4-5 weakness), large-scale earthquakes (Meteorological Agency seismic intensity
In other words, the friction type seismic isolation device of the prior art cannot set the friction force appropriately in response to the input of vibration energy according to the earthquake characteristics and installation environment for each region, which is different from the vibration energy set at the design stage. Therefore, a good seismic isolation effect may not be obtained.
そこで本発明は、免震対象物に入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた異なる振動エネルギーの入力に対応して、良好に免震できる免震装置の提供を目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide a seismic isolation device that can perform seismic isolation satisfactorily in response to the input of different vibration energy depending on the seismic characteristics and installation environment of each region that is assumed to be input to the seismic isolation object. And
上記の課題を解決するため、本発明の免震装置は、免震対象物が取り付けられる第一架台と、前記第一架台に対して重力方向下方に重ねて配置され、前記第一架台を水平方向に沿うようにスライド可能に支持する第二架台と、前記第一架台および前記第二架台のうち一方の架台に取り付けられ、前記第一架台を介して前記免震対象物を支持するとともに、他方の架台と摺接する滑り支持部材と、を備えた免震装置であって、前記第一架台および前記第二架台の間に設けられ、前記免震対象物の荷重に抗する方向に付勢力を作用させるとともに、前記免震対象物に入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた振動エネルギーに対応して、前記付勢力を調整できる付勢手段を備え、前記付勢手段は、前記第一架台と前記第二架台との間に介在されたシール部材により前記第一架台と前記第二架台との間の空間に密封される流体のダンパ機構と、前記流体を必要な圧力で充填するポンプと、を備え、前記流体の圧力を調整することにより、前記付勢力を調整する機構を備えたことを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, the seismic isolation device of the present invention includes a first gantry to which a seismic seismic object is attached, and a first gantry that is disposed so as to overlap with the first gantry in a gravitational direction. A second frame that is slidably supported along the direction, and is attached to one of the first frame and the second frame, and supports the seismic isolation object via the first frame; A seismic isolation device comprising a sliding support member that is in sliding contact with the other gantry, provided between the first gantry and the second gantry, and biasing force in a direction against a load of the seismic isolation object And an urging means capable of adjusting the urging force in accordance with the seismic characteristics of each region assumed to be input to the seismic isolation object and the vibration energy according to the installation environment. The force means is the first frame and the second frame A fluid damper mechanism that is sealed in a space between the first frame and the second frame by a seal member interposed between the first frame and the second frame; and a pump that fills the fluid with a necessary pressure. A mechanism for adjusting the urging force by adjusting the pressure is provided.
本発明によれば、第一架台と第二架台との間に設けられた空間に密封される流体のダンパ機構と、流体を必要な圧力で充填するポンプとにより、免震対象物の荷重に抗する方向に付勢力を作用させる付勢手段を備えているので、滑り支持部材と付勢手段とにより免震対象物の荷重を分担しつつ免震対象物を支持できる。また、免震対象物に入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた振動エネルギーに対応して、流体の圧力を調整することにより付勢手段の付勢力を調整できるので、滑り支持部材と付勢手段とによる免震対象物の荷重の負担割合を調整できる。したがって、免震対象物に入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた振動エネルギーに対応して、滑り支持部材と、この滑り支持部材と摺接する架台との間の摩擦力の大きさを調整できる。これにより、免震対象物に入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた異なる振動エネルギーの入力に対応して、摩擦力を適切に調整できるので、異なる振動エネルギーの入力に対応して良好に免震できる。
また、付勢手段の付勢力を調整する機構は、流体とこの流体を必要な圧力で充填するポンプとにより構成されているので、例えば市販のポンプ等を用いて、圧力の調整のみで簡単に精度よく付勢力を調整できる。したがって、免震対象物に入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた異なる振動エネルギーの入力に対応して、良好に免震できる免震装置を低コストに形成できる。
According to the present invention, the load of the seismic isolation object is obtained by the fluid damper mechanism sealed in the space provided between the first frame and the second frame, and the pump that fills the fluid with the necessary pressure. Since the urging means for applying the urging force in the resisting direction is provided, the seismic isolation object can be supported while the load of the seismic isolation object is shared by the sliding support member and the urging means. In addition, the biasing force of the biasing means can be adjusted by adjusting the fluid pressure in response to the seismic characteristics of each region assumed to be input to the seismic isolation object and the vibration energy according to the installation environment. The load sharing ratio of the seismic isolation object by the sliding support member and the biasing means can be adjusted. Therefore, the friction between the sliding support member and the frame that is in sliding contact with the sliding support member, corresponding to the earthquake characteristics and the vibration energy according to the installation environment for each region that is assumed to be input to the seismic isolation object. The magnitude of the force can be adjusted. As a result, the frictional force can be adjusted appropriately in response to the input of different vibration energy depending on the earthquake characteristics and installation environment of each region that is assumed to be input to the seismic isolation object. Can be seismically isolated.
The mechanism for adjusting the urging force of the urging means is composed of a fluid and a pump that fills the fluid with a necessary pressure. For example, a commercially available pump can be used to adjust the pressure simply. The biasing force can be adjusted with high accuracy. Therefore, it is possible to form a seismic isolation device that can perform seismic isolation well at low cost in response to the input of different vibration energy depending on the seismic characteristics and installation environment of each region that is assumed to be input to the seismic isolation object.
また、前記シール部材は、前記第一架台と前記第二架台との間において、前記第一架台および前記第二架台の周辺部に沿って環状に配置され、前記シール部材の内側には、複数の前記滑り支持部材が配置されていることを特徴としている。 The seal member is annularly disposed along the periphery of the first frame and the second frame between the first frame and the second frame, and a plurality of seal members are disposed inside the seal member. The sliding support member is arranged.
本発明によれば、シール部材の内側に滑り支持部材を配置することにより、シール部材の外側に滑り支持部材する場合よりも外形の小さな免震装置を形成できる。また、複数の滑り支持部材を備えているので、免震対象物を安定して支持できる。 According to the present invention, it is possible to form a seismic isolation device having a smaller outer shape than the case where the sliding support member is disposed outside the sealing member by arranging the sliding support member inside the sealing member. Moreover, since the several sliding support member is provided, a seismic isolation object can be supported stably.
また、前記滑り支持部材は、四フッ化エチレンを主成分とした材料により形成できる。
本発明によれば、安定した摩擦係数を有する強固な滑り支持部材を得ることができる。したがって、免震対象物に入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた異なる振動エネルギーの入力に対応して、さらに良好に免震できる。
The sliding support member can be formed of a material mainly composed of tetrafluoroethylene.
According to the present invention, a strong sliding support member having a stable coefficient of friction can be obtained. Therefore, it is possible to perform seismic isolation more satisfactorily in response to the input of different vibration energy according to the seismic characteristics of each region assumed to be input to the seismic isolation object and the installation environment.
また、前記滑り支持部材と摺接する前記他方の架台には、前記滑り支持部材と摺接する摺接面に、摺接層が設けられていることを特徴としている。
本発明によれば、滑り支持部材と摺接する架台の摺接面に摺接層を設けることにより、滑り支持部材と架台との間でさらに安定した摩擦係数を得ることができる。したがって、免震対象物に入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた異なる振動エネルギーの入力に対応して、精度よく良好に免震できる。
Further, the other pedestal that is in sliding contact with the sliding support member is provided with a sliding contact layer on a sliding contact surface that is in sliding contact with the sliding support member.
According to the present invention, a more stable friction coefficient can be obtained between the sliding support member and the gantry by providing the sliding contact layer on the sliding contact surface of the gantry that is in sliding contact with the sliding support member. Therefore, it is possible to perform seismic isolation accurately and satisfactorily in response to the input of different vibration energy according to the seismic characteristics and the installation environment of each region assumed to be input to the seismic isolation object.
また、前記摺接層は、ステンレス鋼により形成することができる。
本発明によれば、耐腐食性および強度に優れた摺接層を得ることができるので、耐久性に優れた免震装置を形成できる。
The sliding contact layer can be formed of stainless steel.
According to the present invention, since a sliding contact layer having excellent corrosion resistance and strength can be obtained, a seismic isolation device having excellent durability can be formed.
本発明によれば、第一架台と第二架台との間に設けられた空間に密封される流体のダンパ機構と、流体を必要な圧力で充填するポンプとにより、免震対象物の荷重に抗する方向に付勢力を作用させる付勢手段を備えているので、滑り支持部材と付勢手段とにより免震対象物の荷重を分担しつつ免震対象物を支持できる。また、免震対象物に入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた振動エネルギーに対応して、流体の圧力を調整することにより付勢手段の付勢力を調整できるので、滑り支持部材と付勢手段とによる免震対象物の荷重の負担割合を調整できる。したがって、免震対象物に入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた振動エネルギーに対応して、滑り支持部材と、この滑り支持部材と摺接する架台との間の摩擦力の大きさを調整できる。これにより、免震対象物に入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた異なる振動エネルギーの入力に対応して、摩擦力を適切に調整できるので、異なる振動エネルギーの入力に対応して良好に免震できる。
また、付勢手段の付勢力を調整する機構は、流体とこの流体を必要な圧力で充填するポンプとにより構成されているので、例えば市販のポンプ等を用いて、圧力の調整のみで簡単に精度よく付勢力を調整できる。したがって、免震対象物に入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた異なる振動エネルギーの入力に対応して、良好に免震できる免震装置を低コストに形成できる。
According to the present invention, the load of the seismic isolation object is obtained by the fluid damper mechanism sealed in the space provided between the first frame and the second frame, and the pump that fills the fluid with the necessary pressure. Since the urging means for applying the urging force in the resisting direction is provided, the seismic isolation object can be supported while the load of the seismic isolation object is shared by the sliding support member and the urging means. In addition, the biasing force of the biasing means can be adjusted by adjusting the fluid pressure in response to the seismic characteristics of each region assumed to be input to the seismic isolation object and the vibration energy according to the installation environment. The load sharing ratio of the seismic isolation object by the sliding support member and the biasing means can be adjusted. Therefore, the friction between the sliding support member and the frame that is in sliding contact with the sliding support member, corresponding to the earthquake characteristics and the vibration energy according to the installation environment for each region that is assumed to be input to the seismic isolation object. The magnitude of the force can be adjusted. As a result, the frictional force can be adjusted appropriately in response to the input of different vibration energy depending on the earthquake characteristics and installation environment of each region that is assumed to be input to the seismic isolation object. Can be seismically isolated.
The mechanism for adjusting the urging force of the urging means is composed of a fluid and a pump that fills the fluid with a necessary pressure. For example, a commercially available pump can be used to adjust the pressure simply. The biasing force can be adjusted with high accuracy. Therefore, it is possible to form a seismic isolation device that can perform seismic isolation well at low cost in response to the input of different vibration energy depending on the seismic characteristics and installation environment of each region that is assumed to be input to the seismic isolation object.
以下に、図面に基づいて実施形態の免震装置について説明する。
図1は、免震装置1の斜視図であり、図2は、免震装置1の平面図であり、図3は、図2のA−A線に沿った断面図である。
なお、各図では、分かり易くするために、免震装置1の上に設置される略直方体状の構造物として、免震対象物Wを二点鎖線で図示している。また、以下の説明では、重力方向の上方を単に上方と表現し、重力方向の下方を単に下方と表現している。また、図3では、第一架台10と第二架台20との間の隙間を誇張して図示している。
Below, the seismic isolation apparatus of embodiment is demonstrated based on drawing.
1 is a perspective view of the
In each figure, for easy understanding, the seismic isolation object W is illustrated by a two-dot chain line as a substantially rectangular parallelepiped structure installed on the
図1に示すように、本実施形態の免震装置1は、所定の厚さを有する略板状に形成された装置であり、免震対象物Wを設置面Gに設置する際に、免震対象物Wと設置面Gとの間に配置される、いわゆる低床免震デバイスである。
免震装置1は、免震対象物Wが設置される第一架台10と、第一架台10の下方に重ねて配置されて設置面Gに載置される第二架台20と、を備えている。なお、本実施形態の免震対象物Wは、例えば、半導体製造装置である。
図2に示すように、第一架台10は、平面視で略正方形状に形成された、所定の厚さを有する略板状の部材であり、例えば金属等により形成されている。第一架台10の外形は、平面視で上面11に載置される免震対象物Wよりも大きくなるように形成されている。第一架台10の上面11は、平坦に形成されており、免震対象物Wが載置されている。
As shown in FIG. 1, the
The
As shown in FIG. 2, the
第一架台10の下面12には、平面視で第一架台10の中心Oと同心の略円形状に延在された溝部13が形成されている。溝部13は、第一架台10の周辺部に沿うように、四辺よりも内側に形成されている。図3に示すように、溝部13の底部は、横断面略円弧形状に形成されている。
第一架台10の下面12の溝部13の部分には、例えばゴム等の弾性部材からなる略リング形状をしたシール部材35が配置されている。シール部材35は、溝部13に対応して、平面視で第一架台10の中心Oおよび溝部13の中心と同心に形成されており、第一架台10の周辺部に沿うように、第一架台10の四辺よりも内側に配置されている。シール部材35は、横断面略円形状に形成されている。
A
A substantially ring-shaped
シール部材35の横断面上端部の曲率半径は、溝部13の底部の曲率半径と略同一に形成されている。これにより、シール部材35の横断面上端部と溝部13の底部とが密着した状態で、シール部材35がその横断面下端部を溝部13の下方にはみ出させて、溝部13に配置されている。シール部材35は、例えば接着剤等により、第一架台10の溝部13に固定されている。
シール部材35の下端部は、シール部材35の周方向の全域にわたって、後述する第二架台20の上面21と当接している。
第一架台10には、平面視で円形の溝部13よりも径方向内側であって、載置される免震対象物Wよりも外側に、第一架台10を厚さ方向に貫通する気体導入孔14が形成されている。気体導入孔14には、後述するエアポンプ40から延出された気体導入管42の先端部が挿通されている。
The curvature radius of the upper end portion of the cross section of the
The lower end portion of the
A gas is introduced into the
第一架台10の下面12には、複数の凹部15が形成されている。本実施形態の凹部15は、平面視で溝部13よりも径方向内側であって、免震対象物Wの角部に対応した位置に四個形成されている。凹部15は、第一架台10の厚さ方向に所定の深さを有しており、平面視で略円形状に形成されている。
A plurality of
図3に示すように、凹部15には、凹部15から一部が突出するように滑り支持部材30が配置されている。
滑り支持部材30は、所定の高さを有する略円柱形状をした部材であり、例えば、四フッ化エチレンを主成分とした樹脂材料により形成されている。四フッ化エチレンは、高い強度を有しているため、滑り支持部材30を形成する材料として好適である。
滑り支持部材30の直径は、凹部15の直径と略同一か若干小さく形成されている。滑り支持部材30の上端面31は、凹部15内に挿入されて凹部15の底部と当接した状態で配置されている。滑り支持部材30は、例えば接着剤等により、あるいは、凹部15内に雌ネジ部を形成するとともに滑り支持部材30の外周に雄ネジ部を形成して、滑り支持部材30を凹部15に螺合することにより、第一架台10に固定されている。
As shown in FIG. 3, a sliding
The sliding
The diameter of the sliding
滑り支持部材30の下端面32は、平坦に形成されており、後述する第二架台20の上面21上の摺接層23と当接している。
滑り支持部材30は、滑り支持部材30の下端面32と第一架台10の下面12との離間距離が、シール部材35の下端部と第一架台10の下面12との離間距離よりも若干小さくなるように形成されている。これにより、第二架台20の上面21上の摺接層23に滑り支持部材30の下端面32を当接させて第一架台10を第二架台20に載置したとき、シール部材35が若干潰れる。したがって、シール部材35の下端部は、周方向の全域にわたって、第二架台20の上面21上の摺接層23に隙間なく当接できる。
滑り支持部材30は、滑り支持部材30の下端面32と第一架台10の下面12との離間距離が、例えば10mm程度になるように形成されている。これにより、第一架台10の下面12と第二架台20の上面21上の摺接層23との間には、シール部材35よりも径方向内側に、厚さ10mmの空間5が形成される。なお、本実施形態における滑り支持部材30の下端面32と第一架台10の下面12との離間距離は一例であり、10mmに限定されることはない。
A
In the sliding
The sliding
滑り支持部材30の下端面32は、免震装置1に地震動等の振動エネルギーが入力されて第一架台10が水平方向にスライド移動したとき、第二架台20の上面21上の摺接層23と摺接する。このとき、滑り支持部材30の下端面32と、第二架台20の上面21上の摺接層23との間には、所定の摩擦力が発生する。免震装置1は、主に、滑り支持部材30の下端面32と、第二架台20の上面21上の摺接層23との間の摩擦力により、入力された振動エネルギーを吸収して減衰させるとともに振動振幅を抑制している。
The
第一架台10の下方には、滑り支持部材30およびシール部材35を介して、第一架台10を支持する第二架台20が重ねて配置されている。第二架台20は、平面視で第一架台10と同様に略正方形状に形成された、所定の厚さを有する略板状の部材であり、例えば金属等により形成されている。第二架台20の下面22は、平坦に形成されており、設置面Gに載置されている。
第二架台20は、第二架台20の上面21上の摺接層23に、滑り支持部材30の下端面32を当接させた状態で、第一架台10を支持している。第二架台20に支持される第一架台10は、免震装置1に地震動等の振動エネルギーが入力されたとき、第二架台20の上面21上の摺接層23に対して、滑り支持部材30の下端面32を所定の摩擦力で摺接させた状態で、水平方向に沿うようにスライド移動可能となっている。すなわち、第二架台20は、第一架台10を水平方向に沿うようにスライド可能に支持している。前述のとおり、滑り支持部材30は、四フッ化エチレンを主成分とした樹脂材料により形成されている。したがって、第二架台20の上面21上の摺接層23と、滑り支持部材30の下端面32との間では、安定した摩擦係数が得られる。
Below the
The
第二架台20の外形は、平面視で第一架台10よりも大きくなるように形成されている。
具体的には、第二架台20の一側面は、対応する第一架台10の一側面との水平方向における離間距離が、第一架台10の水平方向におけるスライド移動量よりも十分大きくなるように、第一架台10の一側面よりも外側に形成されている。これにより、振動エネルギーが入力されて第一架台10が水平方向にスライド移動した場合であっても、シール部材35が第二架台20の四辺よりも外側に飛び出すのを防止できる。なお、各図では図示を省略しているが、第二架台20の周縁部にストッパを設け、第一架台10が第二架台20の上面21から外側に飛び出さない構成としておくのが好ましい。
The outer shape of the
Specifically, one side surface of the
第二架台20の上面21には、所定の厚さを有する摺接層23が設けられている。摺接層23は、例えばステンレス鋼からなる表面が平坦な薄板部材であり、第二架台20の上面21の全面を覆うように、例えば接着材により第二架台20の上面21に固定されている。摺接層23は、平坦に形成されており、滑り支持部材30の下端面32およびシール部材35の下端部が当接している。摺接層23は、免震装置1に地震動等の振動エネルギーが入力されて、第一架台10が水平方向にスライド移動したとき、滑り支持部材30の下端面32と摺接する摺接面となっている。
摺接層23をステンレス鋼により形成することで、耐腐食性および強度に優れた摺接層23を得ることができる。また、滑り支持部材30は、四フッ化エチレンによって形成されており、滑り支持部材30の下端面32が滑らかに形成されている。したがって、ステンレス鋼からなる摺接層23と滑り支持部材30との間で、安定した摩擦係数(すなわち摩擦力)を得ることができる。
A sliding
By forming the sliding
(付勢手段)
第一架台10と第二架台20との間には、免震対象物Wの荷重に抗するように、上方に第一架台10および免震対象物Wを付勢する付勢手段が設けられている。本実施形態の付勢手段は、シール部材35の径方向内側において、第一架台10と第二架台20との間に設けられた空間5に密封された空気P(請求項の「流体」に相当。)のダンパ機構と、空気Pを必要な圧力で充填するためのエアポンプ40(請求項の「ポンプ」に相当。)と、により構成されている。
(Biasing means)
Between the
空間5の内外を連通する気体導入孔14には、エアポンプ40から延出された気体(流体)導入管42の先端部が挿通されている。エアポンプ40は、例えば常時稼動しており、エアポンプ40からの送気量を調整することで、空間5内の空気圧が所定の圧力になるように調整されている。これにより、第一架台10は、空間5内の空気圧によって、所定の付勢力で上方に付勢される。すなわち、空間5に密封された所定の気圧の空気Pは、第一架台10のダンパ機構を構成している。したがって、免震対象物Wの荷重Fは、滑り支持部材30によって所定の負担割合αによって支持されるとともに、付勢手段である空気Pによって所定の負担割合βで支持されている。
滑り支持部材30による免震対象物Wの荷重Fの負担割合α、および空気Pによる免震対象物Wの荷重Fの負担割合βは、エアポンプ40により空気Pの空気圧を調整することで変更が可能である。このように、空間5内に充填される空気Pとエアポンプ40とにより、付勢力を調整する機構を構成し、滑り支持部材30による免震対象物Wの荷重Fの負担割合α、および空気Pによる免震対象物Wの荷重Fの負担割合βを変更している。
A gas (fluid)
The load ratio α of the load F of the seismic isolation object W by the sliding
ところで、免震対象物Wの荷重F、滑り支持部材30による免震対象物Wの荷重Fの負担割合α、および空気Pによる免震対象物Wの荷重Fの負担割合βは、
F=α・F+β・F・・・(1)
の関係を満足している。
また、免震装置1に地震動等の振動エネルギーが入力され、第一架台10が水平方向にスライド移動するときの水平力をFsとし、第二架台20の摺接層23と滑り支持部材30の下端面32との間の摩擦係数をμ1とし、空気Pと第一架台10の下面12との間の摩擦係数をμ2としたとき、第一架台10の水平力Fs、第二架台20の摺接層23と滑り支持部材30の下端面32との間の摩擦係数μ1、および空気Pと第一架台10の下面12との間の摩擦係数μ2は、
Fs=μ1・α・F+μ2・β・F=μ3・F・・・(2)
の関係を満足している。なお、空気Pと第一架台10の下面12との間の摩擦係数μ2は、非常に小さな値であり、限りなくゼロに近い値となっている。また、摩擦係数μ3は、第一架台10の水平力Fsを決定する摩擦係数(以下、単に「第一架台10の摩擦係数μ3」という。)に相当する。
By the way, the load ratio α of the load F of the seismic isolation object W by the sliding
F = α · F + β · F (1)
Satisfied with the relationship.
Further, when vibration energy such as seismic motion is input to the
Fs = μ1, α, F + μ2, β, F = μ3, F (2)
Satisfied with the relationship. Note that the coefficient of friction μ2 between the air P and the
ここで、第一架台10の摩擦係数μ3は、
μ3=μ1・α+μ2・β・・・(3)
の関係を満足している。
すなわち、第一架台10の摩擦係数μ3は、滑り支持部材30による免震対象物Wの荷重Fの負担割合α、および空気Pによる免震対象物Wの荷重Fの負担割合βにより決定される。したがって、第一架台10の摩擦係数μ3は、エアポンプ40により空気Pの空気圧を調整し、滑り支持部材30による免震対象物Wの荷重Fの負担割合α、および空気Pによる免震対象物Wの荷重Fの負担割合βを調整することで変更が可能となっている。
Here, the friction coefficient μ3 of the
μ3 = μ1 ・ α + μ2 ・ β (3)
Satisfied with the relationship.
That is, the friction coefficient μ3 of the
(免震装置の付勢力の調整)
続いて、免震装置1の付勢力の調整と免震効果について、具体例を挙げて説明する。
免震対象物Wが設置される地域の地震動の特性が、例えば、規則的な正弦波振動から不規則に変化する等、比較的大きな加速度を発生する場合には、振動エネルギーを素早く減衰させるために、第一架台10の摩擦係数μ3を大きくするのが望ましい。
この場合には、エアポンプ40により空気Pの空気圧を低めに調整して滑り支持部材30による免震対象物Wの荷重Fの負担割合αを大きくするとともに、空気Pによる免震対象物Wの荷重Fの負担割合βを小さくする。
ここで、前述のとおり、空気Pと第一架台10との間の摩擦係数μ2は、非常に小さな値である。したがって、(3)式により、滑り支持部材30による負担割合αを大きくするとともに、空気Pによる負担割合βを小さくすることで、第一架台10の摩擦係数μ3を大きくできる。したがって、免震装置1は、空気Pの空気圧を低めに調整して付勢力を小さくすることにより、比較的大きな加速度を有する振動エネルギーの入力に対応して、摩擦力で振動エネルギーを減衰して良好に免震できる。
(Adjustment of seismic isolation device bias)
Subsequently, the adjustment of the urging force of the
In order to quickly attenuate the vibration energy when the characteristics of ground motion in the area where the seismic isolation object W is installed, for example, when a relatively large acceleration is generated, such as irregularly changing from regular sine wave vibration In addition, it is desirable to increase the friction coefficient μ3 of the
In this case, the
Here, as described above, the coefficient of friction μ2 between the air P and the
これに対して、免震対象物Wが設置される地域の地震動の特性が、例えば、規則的な正弦波振動等、比較的小さな加速度を発生する場合には、主に振動振幅を抑制するために、第一架台10の摩擦係数μ3を小さくするのが望ましい。
この場合には、エアポンプ40により空気Pの空気圧を高めに調整して、滑り支持部材30による免震対象物Wの荷重Fの負担割合αを小さくするとともに、空気Pによる免震対象物Wの荷重Fの負担割合βを大きくする。
ここで、前述のとおり、空気Pと第一架台10との間の摩擦係数をμ2は、非常に小さな値である。したがって、(3)式により、滑り支持部材30による負担割合αを小さくするとともに、空気Pによる負担割合βを大きくすることで、摩擦係数μ3を大幅に小さくできる。したがって、免震装置1は、比較的小さな加速度を有する振動エネルギーの入力に対応して、振動振幅を抑制して良好に免震できる。
On the other hand, when the characteristics of the ground motion in the area where the seismic isolation object W is installed generates a relatively small acceleration such as regular sinusoidal vibration, for example, mainly to suppress the vibration amplitude. In addition, it is desirable to reduce the friction coefficient μ3 of the
In this case, the
Here, as described above, the friction coefficient μ2 between the air P and the
(効果)
本発明によれば、第一架台10と第二架台20との間に設けられた空間5に密封される空気Pのダンパ機構と、空気Pを必要な圧力で充填するエアポンプ40とにより、免震対象物Wの荷重に抗する方向に付勢力を作用させる付勢手段を備えているので、滑り支持部材30と空気Pとにより免震対象物Wの荷重Fを分担しつつ、免震対象物Wを支持できる。また、免震対象物Wに入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた振動エネルギーに対応して、空気Pの圧力を調整することにより付勢手段の付勢力を調整できるので、滑り支持部材30と空気Pとによる免震対象物Wの荷重Fの負担割合を調整できる。したがって、免震対象物Wに入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた振動エネルギーに対応して、滑り支持部材30と、この滑り支持部材30と摺接する第二架台20との間の摩擦力の大きさを調整できる。これにより、免震対象物Wに入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた異なる振動エネルギーの入力に対応して、摩擦力を適切に調整できるので、異なる振動エネルギーの入力に対応して良好に免震できる。
また、付勢手段の付勢力を調整する機構は、流体である空気Pとこの空気Pを必要な圧力で充填するエアポンプ40とにより構成されているので、例えば市販のポンプ等を用いて、空気Pの気圧の調整のみで簡単に精度よく付勢力を調整できる。したがって、免震対象物Wに入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた異なる振動エネルギーの入力に対応して、良好に免震できる免震装置1を低コストに形成できる。
(effect)
According to the present invention, the damper mechanism of the air P sealed in the
Further, the mechanism for adjusting the urging force of the urging means is constituted by the air P that is a fluid and the
(実施形態の変形例)
図4は、実施形態の変形例の説明図である。
実施形態では、図1に示すように、一個の免震対象物Wに対して、一個の免震装置1が設置されていた。これに対して、実施形態の変形例では、図4に示すように、一個の免震対象物Wに対して、複数個の免震装置1が設置されている点で、実施形態とはことなっている。また、実施形態における免震対象物Wは、例えば、半導体製造装置等の機器であったが、実施形態の変形例における免震対象物Wは、例えば、家屋やビル等の建造物である点で、実施形態とは異なっている。なお、実施形態と同様の構成の部分については、詳細な説明を省略する。
図4に示すように、免震対象物Wと設置面Gとの間には、四個の免震装置1(図4は側面図のため、二個の免震装置1のみ図示)が配置されている。四個の免震装置1は、略直方体状に形成された家屋やビル等の建物である免震対象物Wの角部に対応した位置に設けられている。
本実施形態の変形例のように、免震対象物Wが建物である場合等、免震装置1と比較して外形が大きな場合には、一個の免震対象物Wに対して複数個の免震装置1を設置してもよい。これにより、免震対象物Wが建物等であっても、実施形態と同様の効果、すなわち、免震対象物に入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた異なる振動エネルギーの入力に対応して、良好に免震できるという効果が得られる。なお、実施形態の変形例においては、免震装置1の個数は、一個の免震対象物Wに対して四個に限定されることはなく、三個であっても五個以上であってもよい。
(Modification of the embodiment)
FIG. 4 is an explanatory diagram of a modification of the embodiment.
In the embodiment, as shown in FIG. 1, one
As shown in FIG. 4, between the seismic isolation object W and the installation surface G, four seismic isolation devices 1 (FIG. 4 is a side view and only two
If the outer shape is larger than that of the
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
実施形態の免震装置1は、滑り支持部材30を四個備えていたが、滑り支持部材30の個数は、実施形態の個数に限定されない。例えば、滑り支持部材30を三個備えていてもよいし、滑り支持部材30を五個以上備えていてもよい
また、滑り支持部材30およびシール部材35は、第一架台10側に取り付けられていたが、例えば、第二架台20側に取り付けられていてもよい。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
Although the
実施形態の免震装置1は、主に滑り支持部材30と第二架台20との摩擦力により、振動エネルギーを減衰していた。これに対して、例えば第一架台10と第二架台20との間に、減衰手段としてオイルダンパー等を設け、滑り支持部材30と第二架台20との摩擦力と併用して振動エネルギーを減衰してもよい。
The
実施形態の免震装置1は、免震対象物Wの荷重に抗する方向に付勢力を作用させる付勢手段が、第一架台10と第二架台20との間に設けられた空間5に密封された空気Pと、空気Pの気圧を調整するためのエアポンプ40と、により構成されていた。これに対して、例えば、付勢手段が、第一架台10と第二架台20との間に設けられた空間5に密封されたオイルと、オイルの圧力を調整するためのオイルポンプと、により構成されていてもよい。また、空間5に密封されるのは、空気P等の気体や、オイル等の液体に限られることはなく、流体であればよい。
In the
実施形態の免震装置1は、空気Pの気圧を充填および調整するためのエアポンプ40を一個備えていたが、エアポンプ40の個数は一個に限られない。また、例えば、気体導入管42の途中に逆止弁を設け、エアポンプ40により空間5内の空気Pの気圧を調整後、一定の気圧を保持する構造としてもよい。
The
実施形態では、滑り支持部材30は、四フッ化エチレンを主成分とした樹脂材料により形成されていたが、滑り支持部材30を形成する材料は、四フッ化エチレンを主成分とした樹脂材料に限定されることはない。例えば、鉄等の金属により滑り支持部材30を形成してもよい。
In the embodiment, the sliding
実施形態では、第二架台20の摺接面に、ステンレス鋼からなる摺接層23が形成されていたが、摺接層23を形成する材料は、ステンレス鋼に限定されることはない。例えば、鉄等の金属や、樹脂材料等により摺接層23を形成してもよい。ただし、耐腐食性および強度に優れた摺接層23を得ることができ、耐久性に優れた免震装置1を形成できる点で、本実施形態に優位性がある。
In the embodiment, the sliding
実施形態では、地域の地震動の特性等を考慮して、付勢手段である空気Pの空気圧を予め設定する場合について説明をした。しかし、例えば、加速度センサ等を用いて、振動最中における振動の加速度等をフィードバックし、振動最中において空気Pの空気圧を適宜制御して振動を免震する免震装置1を構成してもよい。
In the embodiment, the case has been described in which the air pressure of the air P, which is the urging means, is set in advance in consideration of the characteristics of local earthquake motion and the like. However, for example, the
1・・・免震装置 10・・・第一架台 20・・・第二架台 23・・・摺接層 30・・・滑り支持部材 35・・・シール部材 40・・・エアポンプ(ポンプ、付勢手段) W・・・免震対象物 P・・・空気(流体、付勢手段)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第一架台に対して重力方向下方に重ねて配置され、前記第一架台を水平方向に沿うようにスライド可能に支持する第二架台と、
前記第一架台および前記第二架台のうち一方の架台に取り付けられ、前記第一架台を介して前記免震対象物を支持するとともに、他方の架台と摺接する滑り支持部材と、
を備えた免震装置であって、
前記第一架台および前記第二架台の間に設けられ、前記免震対象物の荷重に抗する方向に付勢力を作用させるとともに、前記免震対象物に入力されると想定される地域毎の地震特性や設置環境に応じた振動エネルギーに対応して、前記付勢力を調整できる付勢手段を備え、
前記付勢手段は、前記第一架台と前記第二架台との間に介在されたシール部材により前記第一架台と前記第二架台との間の空間に密封される流体のダンパ機構と、前記流体を必要な圧力で充填するポンプと、を備え、前記流体の圧力を調整することにより、前記付勢力を調整する機構を備えたことを特徴とする免震装置。 A first stand to which the seismic isolation object is attached;
A second pedestal that is arranged to be overlapped below the first gantry in the gravitational direction and supports the first slidably along the horizontal direction;
A sliding support member attached to one of the first frame and the second frame, supporting the seismic isolation object via the first frame, and slidingly contacting the other frame;
A seismic isolation device comprising:
It is provided between the first gantry and the second gantry and applies a biasing force in a direction against the load of the seismic isolation object, and for each region assumed to be input to the seismic isolation object. Corresponding to the vibration energy according to the earthquake characteristics and installation environment, provided with an urging means that can adjust the urging force,
The biasing means includes a fluid damper mechanism sealed in a space between the first frame and the second frame by a seal member interposed between the first frame and the second frame; And a pump for filling the fluid with a necessary pressure, and a mechanism for adjusting the biasing force by adjusting the pressure of the fluid.
前記シール部材は、前記第一架台と前記第二架台との間において、前記第一架台および前記第二架台の周辺部に沿って環状に配置され、
前記シール部材の内側には、複数の前記滑り支持部材が配置されていることを特徴とする免震装置。 The seismic isolation device according to claim 1,
The seal member is annularly disposed along the periphery of the first frame and the second frame between the first frame and the second frame,
A seismic isolation device, wherein a plurality of the sliding support members are arranged inside the seal member.
前記滑り支持部材は、四フッ化エチレンを主成分とした材料により形成されていることを特徴とする免震装置。 The seismic isolation device according to claim 1 or 2,
The seismic isolation device, wherein the sliding support member is made of a material mainly composed of tetrafluoroethylene.
前記滑り支持部材と摺接する前記他方の架台には、前記滑り支持部材と摺接する摺接面に、摺接層が設けられていることを特徴とする免震装置。 The seismic isolation device according to any one of claims 1 to 3,
The seismic isolation device according to claim 1, wherein a sliding contact layer is provided on a sliding contact surface in sliding contact with the sliding support member, on the other slidable contact with the sliding support member.
前記摺接層は、ステンレス鋼により形成されていることを特徴とする免震装置。 The seismic isolation device according to claim 4,
The seismic isolation device, wherein the sliding contact layer is made of stainless steel.
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