JP2013249946A - Seismic isolator - Google Patents
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Abstract
Description
大地震時の強い地震動から構造物を保護するために、地盤と構造物の間に、各種の免震装置(各種の積層ゴム、すべり支承、転がり支承等)を配置して地盤の振動が直接伝達されないようにした免震構造物が実用化されている。本発明は、これらの免震装置の中で、最も低い水平抵抗力を提供できると考えられている転がり免震装置に関するものである。 In order to protect the structure from strong ground motion during a large earthquake, various seismic isolation devices (various laminated rubber, sliding bearings, rolling bearings, etc.) are placed between the ground and the structure, and the vibration of the ground directly Seismic isolation structures that prevent transmission are in practical use. The present invention relates to a rolling seismic isolation device considered to be able to provide the lowest horizontal resistance force among these seismic isolation devices.
免震構造は、大地震時の強い地震動に対して構造物の揺れそのものを低減できるので、建物の構造骨組みの耐震安全性が高まるだけでなく、内部の家具や設備備品など収容物の転倒や落下・衝突の危険性が下がり、建物全体の耐震安全性を飛躍的に高めることができる。従来の耐震構造に較べて優れた耐震安全性能を有する免震建物を実現可能としたものは、免震装置の出現であり、これまでに以下のような免震装置が実用化されている。即ち、アイソレータ機能とダンパー機能の両者を有する免震システムとしては、(1)天然ゴム系積層ゴム+別置きダンパ、(2)高減衰積層ゴム、(3)鉛プラグ入り積層ゴムが我が国で採用されている3大システムと言われるものであり、この他に近年PTFE(テフロン)材とステンレス板の組み合わせによる(4)すべり支承系の免震装置も徐々に採用されるようになっている。
更に近年になって、免震構造物の免震性能を改善・向上させる方法として、特許第2603426号などによる転がり支承と積層ゴム支承等を併用する免震構造物も実現されるようになってきている。但し、転がり支承の採用は極く最近取り組まれるようになったばかりで、住宅等の軽量構造物を対象とした試行が行われている段階であり、重量構造物を支持する本格的な転がり免震支承の実現方法は確立されていないのが実状である。The seismic isolation structure can reduce the vibration of the structure itself against strong earthquake motion during a large earthquake, so it not only increases the seismic safety of the structural framework of the building, but also prevents the fall of contained items such as internal furniture and equipment. The risk of falling / collision is reduced, and the seismic safety of the entire building can be dramatically improved. The advent of seismic isolation devices has made it possible to realize seismic isolation buildings that have superior seismic safety performance compared to conventional seismic structures, and the following seismic isolation devices have been put into practical use. In other words, as a seismic isolation system having both isolator function and damper function, (1) natural rubber laminated rubber + separate damper, (2) high damping laminated rubber, (3) laminated rubber with lead plugs are adopted in Japan. In addition to this, in recent years, (4) slip-supporting seismic isolation devices using a combination of PTFE (teflon) materials and stainless steel plates have been gradually adopted.
Furthermore, in recent years, as a method for improving and improving the seismic isolation performance of a seismic isolation structure, a seismic isolation structure using both a rolling bearing and a laminated rubber bearing according to Japanese Patent No. 2603426 has been realized. ing. However, the adoption of rolling bearings has only recently been addressed, and trials are being conducted on lightweight structures such as houses, and full-scale rolling seismic isolation that supports heavy structures. The actual situation is that the method of realizing the bearing has not been established.
これまでに実用化されている転がり免震装置としては、図1に示すような比較的大径の鋼球を1個だけ用いる装置(装置Aと呼ぶ)や図2に示す多数の小径鋼球をそれを内蔵する箱形保持器内を循環運動させて直線軌道(レール)上を走行する直動システム(装置Bと呼ぶ)を直角2方向に組み合わせて使用する方法などがある。装置Aと装置Bは、どちらも多数の小径鋼球を循環運動が可能な状態で内蔵する箱型保持器が必要であり、それによって免震装置が高価なものとなってしまう。
一方、免震装置は重量構造物の基礎部分に設置されるため非常に大きな荷重がかかり、地震の振動を低減させるための機構や材料物性が効果を発揮できない状態に陥る可能性が高い。
本発明は、この転がり支承を低コストで提供できる極めて優れた免震装置として実現する方法を目標課題とするものである。Examples of rolling seismic isolation devices that have been put to practical use so far include a device that uses only one relatively large-diameter steel ball as shown in FIG. 1 (referred to as device A) and a large number of small-diameter steel balls shown in FIG. There is a method of using a linear motion system (referred to as “device B”) that travels on a straight track (rail) by circulating motion in a box-shaped cage in which it is incorporated in two perpendicular directions. Both the device A and the device B require a box-type cage in which a large number of small-diameter steel balls are incorporated in a state in which a circulating motion is possible, thereby making the seismic isolation device expensive.
On the other hand, since the seismic isolation device is installed at the base portion of the heavy structure, a very large load is applied, and there is a high possibility that the mechanism and material properties for reducing the vibration of the earthquake cannot be effective.
An object of the present invention is to realize a method for realizing this rolling support as an extremely excellent seismic isolation device capable of providing at low cost.
本発明の免震装置は、図1(b)に示す外観となっており、図中の断面A−Aで見た断面図が図1(a)である。主たる鋼球1の直径をaとすると、第一の小径鋼球群によって構成される円の直径がaより小さいbである小径鋼球群2と、第二の小径鋼球群によって構成される円の直径がaより小さいcである小径鋼球群3と、小径鋼球群2を保持し主たる鋼球1に回転可能な状態で覆いかぶさる上部部材4、小径鋼球群3を保持し主たる鋼球1に回転可能な状態で収納する下部部材5、及び基礎構造材8の上に敷設された鋼板6から構成されている。
上記構成のため本発明の免震装置は、主たる鋼球1は覆いかぶさる上部部材4と下部部材5に挟まれた状態で四隅のねじ7により固定され、建物の基礎8と基礎構造材9の間に設置されるものである。
図2を用いて、本発明の免震の動作について説明する。地震が発生し地面が横揺れし、図2(a)に示される矢印11の方向(右から左)に建物の基礎8が移動したとき基礎8に固定された鋼板6との摩擦により、主たる鋼球1は矢印11‘のように反時計回りに回転力が発生する。このとき、上部部材4は、小径鋼球群2によって転がり抵抗が低減されるため主たる鋼球1にひきずられることなく移動することはない。下部部材5は、小径鋼球群3によって転がり抵抗が低減されるため主たる鋼球1にひきずられることなく移動することはない。逆に、図2(b)に示すように、構成される矢印12の方向(左から右)に建物の基礎8が移動したとき基礎8に固定された鋼板6との摩擦により、主たる鋼球1は矢印12‘のように時計回りに回転力が発生する。このとき、上部部材4は、小径鋼球群2によって転がり抵抗が低減されるため主たる鋼球1にひきずられることなく移動することはない。下部部材5は、小径鋼球群3によって転がり抵抗が低減されるため主たる鋼球1にひきずられることなく移動することはない。
こうして、地震による横揺れが発生しても、本発明の免震装置により横揺れが減衰し、建物の基礎構造部材9には横揺れが殆ど伝わらないので建物が揺れることはない。
一方、本発明の免震装置は、第一、第二の二つの小径鋼球群が備わっているので、小径鋼球一個あたりにかかる建物の荷重が低減されるので免震装置の耐久性が増すとともに、主たる鋼球1の回転も滑らかになる。
図3に本発明の免震装置の基本構成要素を示す。
図4に鋼板6と建物の基礎材8の結合方法の一例について示す。結合方法としては、固定用ボルト・ナット10によるのが、強度、工法、費用の面から最適と考えられる。The seismic isolation device of the present invention has the appearance shown in FIG. 1B, and FIG. 1A is a cross-sectional view taken along the section AA in FIG. When the diameter of the
Due to the above configuration, the seismic isolation device according to the present invention is configured such that the
The operation of seismic isolation according to the present invention will be described with reference to FIG. When an earthquake occurs, the ground rolls, and the
Thus, even if a roll due to an earthquake occurs, the roll is attenuated by the seismic isolation device of the present invention, and the building is not shaken because the roll is hardly transmitted to the foundation structural member 9 of the building.
On the other hand, since the seismic isolation device of the present invention is provided with the first and second small-diameter steel ball groups, the load on the building per one small-diameter steel ball is reduced, so the durability of the seismic isolation device is reduced. As it increases, the rotation of the
FIG. 3 shows basic components of the seismic isolation device of the present invention.
FIG. 4 shows an example of a method for joining the
上述のとおり、本発明の免震装置は地震の水平方向の揺れに効果を発揮する。
しかも、装置構成が単純明快であるので、作動の信頼性が高く、しかも低コストで製作できる。As described above, the seismic isolation device of the present invention is effective for horizontal shaking of an earthquake.
Moreover, since the device configuration is simple and clear, the operation is highly reliable and can be manufactured at low cost.
大地震時の強い地震動から構造物を保護するために、地盤と構造物の間に各種の免震装置を配置して地盤の振動が直接伝達されないようにした免震構造物が実用化されており、本発明はこれらの免震装置野中で、最も低い水平抵抗力を提供できると考えられている転がり免震装置に関するものである。
本発明の免震装置は、平面鋼板とその平面上に回転可能な状態で置かれる主たる鋼球と、その主たる鋼球を同一平面上でそれぞれ一定の位置関係に保持し、かつ、全ての鋼球を回転可能な状態で保持される二組以上の小径の鋼球群が、主たる鋼球を取り囲むことによって主たる鋼球の転がり抵抗を低減することで地震による水平方向の揺れを構造物に伝えないという免震装置である。また、小径鋼球群の数量が多いので、小径鋼球1個にかかる構造物の荷重が低減でき免震装置の耐久性向上と主たる鋼球の回転を円滑にすることができる。In order to protect the structure from strong ground motion during a large earthquake, various seismic isolation devices have been put between the ground and the structure so that the vibration of the ground is not transmitted directly. The present invention relates to a rolling seismic isolation device that is considered to be able to provide the lowest horizontal resistance force among these seismic isolation devices.
The seismic isolation device of the present invention is a flat steel plate, a main steel ball placed in a rotatable state on the plane, and the main steel ball is held in a fixed positional relationship on the same plane, and all steel Two or more pairs of small-diameter steel balls that hold the balls in a rotatable state reduce the rolling resistance of the main steel balls by surrounding the main steel balls, thereby transmitting the horizontal vibration due to the earthquake to the structure. There is no seismic isolation device. Further, since the number of small-diameter steel balls is large, the load on the structure applied to one small-diameter steel ball can be reduced, and the durability of the seismic isolation device can be improved and the main steel balls can be smoothly rotated.
1:主たる鋼球 2:第一の小径鋼球群 3:第二の小径鋼球群
4:上部部材 5:下部部材 6:鋼板
7:ねじ 8:建物の基礎 9:建物の基礎構造材
10:鋼板固定用のねじ1: Main steel ball 2: First small-diameter steel ball group 3: Second small-diameter steel ball group 4: Upper member 5: Lower member 6: Steel plate 7: Screw 8: Building foundation 9: Building foundation structural material 10 : Screws for fixing steel plates
Claims (1)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012138227A JP2013249946A (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | Seismic isolator |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5801977B1 (en) * | 2015-04-22 | 2015-10-28 | 雅之 竹丸 | Seismic isolation device |
CN109941167A (en) * | 2019-04-27 | 2019-06-28 | 吉林大学 | Off highway vehicle seat horizontal vibration isolation suspension |
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2012
- 2012-06-01 JP JP2012138227A patent/JP2013249946A/en active Pending
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