JP2015205751A - seismic isolation structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、立体倉庫、ボイラ鉄骨、立体パーキング、荷役設備等の構造物に適用して、構造物の揺れを低減する免震構造及び該免震構造を備えた免震装置に関する。 The present invention relates to a seismic isolation structure that is applied to a structure such as a three-dimensional warehouse, a boiler steel frame, a three-dimensional parking, and a cargo handling facility to reduce the shaking of the structure, and a seismic isolation device including the seismic isolation structure.
立体倉庫は、複数の鋼鉄製の柱と複数段の鋼鉄製の梁を備えることによって複数のラック(棚)を立体的に組み立てた構成を有している。大規模な地震が発生した場合には、この立体倉庫が損壊する可能性があり、又、この立体倉庫に格納された荷が落下して損傷する可能性がある。これによって、立体倉庫に免震構造を備えて地震に対する安全性を高めることが考えられている。 The three-dimensional warehouse has a configuration in which a plurality of racks (shelves) are three-dimensionally assembled by providing a plurality of steel pillars and a plurality of steel beams. When a large-scale earthquake occurs, this three-dimensional warehouse may be damaged, and the load stored in this three-dimensional warehouse may fall and be damaged. In this way, it is considered that a three-dimensional warehouse is provided with a seismic isolation structure to increase safety against earthquakes.
立体倉庫の免震構造としては、立体倉庫を構成する複数の柱の各下端部と基礎との間に、積層ゴムからなる免震構造を備えたものがある(特許文献1)。また、立体倉庫の柱を上下の途中位置で切断した構成として、上側の二本の柱の下端を水平な第一水平部材で連結し、上側の二本の柱に対応する下側の二本の柱の上端部を、前記第一水平部材と係合可能な水平な第二水平部材で連結することにより、前記第一水平部材と第二水平部材を長手方向へ低摩擦部材を介してスライド可能とし、前記第一水平部材と第二水平部材とを粘弾性体で接続したものがある(特許文献2)。 As a seismic isolation structure of a three-dimensional warehouse, there is one having a seismic isolation structure made of laminated rubber between the lower ends of a plurality of pillars constituting the three-dimensional warehouse and the foundation (Patent Document 1). In addition, as a structure in which the pillars of the three-dimensional warehouse are cut at the upper and lower middle positions, the lower ends of the upper two pillars are connected by a horizontal first horizontal member, and the lower two parts corresponding to the upper two pillars By connecting the upper end of the column with a horizontal second horizontal member engageable with the first horizontal member, the first horizontal member and the second horizontal member are slid in the longitudinal direction via a low friction member. There is one in which the first horizontal member and the second horizontal member are connected by a viscoelastic body (Patent Document 2).
しかし、特許文献1のように、多数の柱が設けられる立体倉庫の各柱の下端に積層ゴムによる免震構造を備えた場合には、基礎の増設が必要なことや積層ゴムが比較的高価であることから立体倉庫の設備コストが増加する問題があった。
However, as in
また、特許文献2においても、前記第一水平部材と第二水平部材を設け、更に、前記第一水平部材と第二水平部材とを接続する粘弾性体を設ける必要があるために、構造が複雑となって立体倉庫の設備コストが増加する問題があった。
Also in
さらに、特許文献2では、柱を免震する方向が前記第一水平部材と第二水平部材がスライドする長手方向に限定されてしまい、このスライドの方向と直交する方向に対しては免震できないという問題があった。
Furthermore, in
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなしたもので、簡単な構成にて構造物に作用する揺れを免震する免震構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a seismic isolation structure that isolates vibrations acting on a structure with a simple configuration.
本発明の免震構造は、第一部材と第二部材の間に傾斜可能に配置され、端部に挿入穴が形成された免震柱と、前記免震柱を囲むように複数取り付けられ、前記免震柱が傾き始める際の支点を形成させる傾斜支点形成用部材と、前記第一部材と第二部材のうち少なくとも一方から突出するように取り付けられ、前記免震柱の挿入穴に挿入される挿入部材と、を備え、前記免震柱は、前記傾斜支点形成用部材を支点として傾くとともに、前記挿入穴に前記挿入部材の外周が当接して傾斜角度が制限されることを特徴としている。 The seismic isolation structure of the present invention is disposed so as to be inclined between the first member and the second member, and a plurality of seismic isolation columns in which insertion holes are formed at the end portions are attached so as to surround the seismic isolation columns, The tilt fulcrum forming member that forms a fulcrum when the seismic isolation column starts to tilt, and the first base member and the second member are attached so as to protrude from at least one, and inserted into the insertion hole of the base isolation column. The seismic isolation column is inclined with the inclined fulcrum forming member as a fulcrum, and the outer periphery of the insertion member abuts on the insertion hole to limit the inclination angle. .
前記免震柱は、傾斜角度が自重で傾斜から復帰できる傾斜角度に前記挿入部材によって制限されることが好ましい。 It is preferable that the seismic isolation column is limited by the insertion member to an inclination angle at which the inclination angle can return from the inclination by its own weight.
前記挿入部材は、先細り形状となっていることが好ましい。 The insertion member is preferably tapered.
本発明によれば、簡単な構成にて構造物に作用する揺れを免震できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vibration which acts on a structure with a simple structure can be seismically isolated.
以下、本発明を実施するための形態の例(以下、本実施例と称する)を、図1〜図7を参照しながら説明する。本実施例では、免震構造5を立体倉庫100(構造物)に適用した場合で説明する。図1(a)は、立体倉庫100の側面図を示している。また、図1(b)は、立体倉庫100の正面図を示し、図1(a)のIb−Ib矢視図となっている。
Hereinafter, an example of a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment) will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the case where the
立体倉庫100は、複数の鋼鉄製の柱1と、複数段の鋼鉄製の梁2と、を備えることによって複数のラック3(棚)が立体的に組み立てられた構成を有している。この立体倉庫100は、スタッカークレーン4を挟む位置に所要の高さを有して立設され、スタッカークレーン4の走行方向に沿って延びる奥行を有している。
The three-
そして、この立体倉庫100は、スタッカークレーン4の走行方向と直交する方向の幅が格納される荷に対応した狭い幅となっている。また、この立体倉庫100を構成する複数の柱1は、ラック3の荷の重量を支持するための高い強度を有している。
The three-
図2(a)は、平常時の免震構造5を示す側面図であり、図2(b)は、平常時の免震構造5の平面図で(a)のIIcーIIc矢視図である。
FIG. 2 (a) is a side view showing the
免震構造5は、免震柱8と、複数の傾斜支点形成用部材13と、挿入部材11と、シート状の弾性部材12と、を備えている。
The
免震柱8は、無底の角筒形状の筒状本体8aと、この筒状本体8aの両端部に形成された矩形のフランジ8b(張出部)と、を有する。免震柱8は、例えば、両端部に矩形のフランジ8bが形成された角筒の角形鋼材である。免震柱8は、角筒の角形鋼材であることから両端部に挿入穴を有している。そして、この免震柱8は、第一部材と第二部材の間に傾斜可能に配置される。本実施例では、第一部材が柱1の水平フランジ15a、第二部材が柱1の水平フランジ15bの構成で説明する。すなわち、免震柱8は、免震する構造物の一部である柱1の水平フランジ15a,水平フランジ15bの間に傾斜可能に配置される。
The
ここで、本実施例では、免震柱8を矩形のフランジ8bを有した角形鋼材で説明したがこれに限定されない。免震柱8は、柱形状で端部のいずれか一方に挿入穴が形成されていれば良く、例えば、丸形鋼材でも良い。また、免震柱8は、両端部にフランジ8bが形成された構成で説明したがフランジ8bは必須の構成でなく、その形状も例えば、円形でも良い。また、フランジ8bは、長辺と短辺を有する長方形状、長軸と短軸を有する楕円も含み、また、一部が切り欠きされた形状も含む。
In this embodiment, the
また、本実施例では、免震する構造物の一部である柱1の水平フランジ15aを第一部材とし、水平フランジ15bを第二部材として説明したがこれに限定されない。例えば、第一部材、第二部材は、構造物の一部を用いずに、免震する構造物に対する取り付け部となる二つの板状部材16a、16bを更に上下に備えるようにしても良い。この場合は、第一部材が板状部材16a、第二部材が板状部材16bとなる。そして、板状部材16a、16bと、免震柱8と、複数の傾斜支点形成用部材13,13,13,13と、一対の挿入部材11,11と、シート状の弾性部材12と、で免震装置25を構成する。この免震装置25は、免震する構造物とは独立してユニット化された装置である。
In the present embodiment, the
この場合は、第一部材が板状部材16a、第二部材が板状部材16bとなる。そして、板状部材16a、16bと、免震柱8と、複数の傾斜支点形成用部材13,13,13,13と、挿入部材11と、シート状の弾性部材12,12と、で免震装置25を構成する。この免震装置25は、免震する構造物とは独立してユニット化された装置である。
In this case, the first member is the
傾斜支点形成用部材13は、例えば、鋭角な山形鋼であり、免震柱8が傾き始める際の支点を形成する。図2(a)、(b)に示すとおり、傾斜支点形成用部材13は、矩形のフランジ8bの四辺に対応するよう水平フランジ15a、15bのそれぞれに対して計四つ(複数)取り付けられて、免震柱8のフランジ8bの四方を囲む。この際、各傾斜支点形成用部材13は、矩形のフランジ8bの対応する辺に対してそれぞれ隙間をとって取り付けられる。これによって、傾斜支点形成用部材13,13,13,13は、免震柱8が水平方向に滑らないようにストッパーとして機能する。
The tilt
この鋭角な山形鋼である傾斜支点形成用部材13は、免震柱8から離れるに従って水平フランジ15a(15b)から離れる傾斜面を有するように配置される。この傾斜面は、免震柱8の位置ズレを矯正する。すなわち、傾斜面は、免震柱8が傾斜から復帰する際に位置ズレを生じていても、免震柱8のフランジ8bがこの傾斜面を滑ることで所定位置に導かれて位置ズレが矯正されるようになっている。
The inclined
本実施例では、傾斜支点形成用部材13を鋭角な山形鋼で説明したがこれに限定されない。傾斜支点形成用部材13は、免震柱8が傾斜する際に支点となればどのような部材が用いられても良い。例えば、鋭角な山形鋼でなく通常の直角な山形鋼でも良い。
In the present embodiment, the inclined
挿入部材11は、例えば、円筒形状である。この挿入部材11は、水平フランジ15aから突出するように水平フランジ15aに対して取り付けられる。そして、この挿入部材11は、免震構造5を構成する際、免震柱8の挿入穴に挿入される。本実施例では、挿入部材11の形状を円筒形状で説明したがこれに限定されない。挿入部材11の形状は、円柱でも角柱でも角筒でも良い。例えば、挿入部材11は、一般的に建築資材等として流通している角形鋼管を用いることもできる。
The
シート状の弾性部材12は、例えば、ゴムシートであり、免震柱8と水平フランジ15a(15b)の間に介在させる部材である。シート状の弾性部材12は、金属と比較して体積変化の少ない非圧縮性材料である。ゴムシートは、免震柱8と水平フランジ15a(15b)の間に介在させて圧縮荷重を受けると、非圧縮のために外側に張り出そうとするが、上下を面で拘束されているために変形することができず、結果的に高い剛性で圧縮荷重を支持する。
The sheet-like
本実施例では、シート状の弾性部材12をゴムシートで説明したがゴムシートに限定されない。例えば、発泡材料にて代替することもできる。また、シート状の弾性部材12は、免震構造5の必須の構成ではなく、免震構造5の構成から外しても良い。
In this embodiment, the sheet-like
図3を参照しながら地震の揺れが発生した際に免震構造5が作用する様子を説明する。図3は、免震構造5が免震する様子を示した側面図である。ここで、図中の矢印は、地震の揺れの方向を示す。
The manner in which the
図3に示すとおり、図の矢印に示すように左方向へ地震の揺れが発生したとする。そうすると、下側の水平フランジ15aが左方向へ移動し、上側の水平フランジ15bが慣性によってその場にとどまろうとする。そうすると、免震柱8は、フランジ8bが傾斜支点形成用部材13を支点として傾くことによって、上側の水平フランジ15bに対する下側の水平フランジ15aの相対移動を許容する。ここで、免震柱8は、所定角度まで傾斜すると、挿入部材11の外周面11cが免震柱8の内周面8cに当接してこれ以上傾かないように制限される。
As shown in FIG. 3, it is assumed that an earthquake shakes to the left as indicated by the arrow in the figure. Then, the lower
図4を参照しながら、挿入部材11の長さと免震柱8の最大の傾斜角度の関係を説明する。図4は、挿入部材11の長さを変更させた際の免震柱8が傾斜する様子を示した側面図である。図4に示すとおり、挿入部材11の長さを先に示したものよりも短くすると免震柱8の傾斜できる最大の傾斜角度が大きくすることができる。そして、この挿入部材11の長さは、免震柱8が傾斜した際に免震柱8が自重で傾斜から復帰できる傾斜角度に調整される。これによって、免震構造5は、免震柱8が自重によって必ず元の姿勢に復元する。
The relationship between the length of the
図5を参照しながら、挿入部材11の長さを変更せずに、免震柱8の最大の傾斜角度を変更する様子を説明する。図5(a)は、免震構造5の挿入部材11を先細りにした様子を示した図である。図5(b)は、挿入部材11を先細りにした際に免震柱8が傾斜する様子を示した図である。
A state in which the maximum inclination angle of the
挿入部材21は、図5(a)に示すとおり、免震柱8の内部に挿入される側が先細り、すなわち、水平フランジ15aから離れるに従って細くなっている円錐台形状となっている。図5(b)に示すとおり、この先細りの挿入部材21は、円筒形状の挿入部材11を採用した場合と比較して、免震柱8がより傾斜しないと内周面8cが先細りの挿入部材21の外周面21cに当接しない。すなわち、先細りの挿入部材21は、先端側を細くすればするほど免震柱8が傾ける角度を大きくすることができる。そして、先細りの挿入部材21は、細さを調整することで免震柱8の傾斜角度を、自重で傾斜から復帰できる傾斜角度に調整することができる。
As shown in FIG. 5A, the
ここで、先端側が先細りの形状を、円錐台で説明したがこれに限定されない。先端側が先細りの挿入部材21は、円錐形状、角錐形状、角錐台形状でもよい。また、先細りの挿入部材21は、中空でも中実でもどちらでも良い。
Here, the shape with the tip side tapered is described with a truncated cone, but the present invention is not limited to this. The
また、以上の説明では、挿入部材11、先細りの挿入部材21は、下側の水平フランジ15aと上側の水平フランジ15bのいずれか一方、本実施例では下側の水平フランジ15aのみに取り付ける態様で説明したがこれに限定されない。図6で示すように、上側の水平フランジ15bにも取り付けても良い。図6は、挿入部材11を上下の水平フランジ15a、15bに取り付けた様子を示している。
In the above description, the
図7を参照しながら、免震柱8が傾いて立体倉庫100を免震する様子を説明する。図7(a)は、平常時の立体倉庫100の側面を示す側面図である。図7(b)は、免震柱8が傾いて立体倉庫100を免震する様子を示した正面図である。図7においては、免震柱が傾いて免震する様子を解り易く説明する都合上、傾斜支点形成用部材13を省略している。
The manner in which the
図7に示すとおり、立体倉庫100は、免震柱8を同じ高さ位置に複数備えている。免震構造5は、立体倉庫100のうち免震構造5よりも上側がロッキングする挙動を発生させないために、立体倉庫100の上側から1/3〜1/2程度の高さ位置に設置されている。このように、免震構造5を立体倉庫100の上部に設置しても、免震構造5によって、免震構造5よりも上側の揺れが小さくなることで、結果的に免震構造5よりも下側の揺れも小さくなることが発明者の研究によって判明している。また、免震構造5は、免震柱8のフランジ8bの形状を正方形とし、フランジ8bを構成する辺を立体倉庫100の幅方向と奥行き方向に沿うようにして配置している。
As shown in FIG. 7, the three-
図7(a)の状態から、例えば、図7(b)の矢印で示す様に地震によって左方向に揺れたとする。立体倉庫100は、免震柱8を挟んで下側のラック3bが左方向へ移動する。このとき、上側のラック3aは、慣性によりその場にとどまろうとする。
Suppose that, from the state of FIG. 7A, for example, as shown by the arrow in FIG. In the three-
そうすると、複数の免震柱8は、上側が右、下側が左となるようそれぞれが同じ様に傾くようになっている。すなわち、立体倉庫100は、免震柱8が傾くことで、上側のラック3aをその場にとどめつつ下側のラック3bの水平変位を許容する。
Then, the plurality of
以上により、地震が発生しその揺れが外力として立体倉庫100に作用しても、免震柱8が傾くことにより立体倉庫100が免震され、立体倉庫100に対して大きな応力が作用しなくなっている。
As described above, even if an earthquake occurs and the shaking acts on the three-
なお、左方向へ地震による揺れが発生した場合で説明したが、図中、右方向へ地震による揺れが発生した場合、複数の免震柱8は、上側が左、下側が右となるようにそれぞれ同じように傾いて、立体倉庫100を免震する。
In addition, although the case where a shake due to an earthquake occurred in the left direction has been described, in the figure, when a shake due to an earthquake occurs in the right direction, the
また、図中、奥から手前に向かう方向に揺れが発生した場合、複数の免震柱8は、上側が奥、下側が手前となるようにそれぞれ同じように傾いて、立体倉庫100を免震する。同様に、図中、手前から奥に向かう方向に揺れが発生した場合、複数の免震柱8は、上側が手前、下側が奥となるようにそれぞれ同じように傾いて、立体倉庫100を免震する。
In addition, in the figure, when a vibration occurs in the direction from the back to the front, the plurality of
以上に説明した立体倉庫100は、免震柱8のフランジ8bの形状を正方形とし、そのフランジ8bを構成する辺を立体倉庫100の幅方向と奥行き方向に沿うよう配置する構成で説明したがこれに限定されない。例えば、免震構造5を構成する免震柱8のフランジ8bは、長辺と短辺を有する長方形とし、長辺を立体倉庫100の奥行方向に沿わせ、短辺を立体倉庫100の幅方向に沿わせるように配置しても良い。このように配置すると、立体倉庫100の奥行方向よりも幅方向の方が、免震機能が作用し易くなり、幅方向の揺れに伴う荷の落下を効果的に防ぐことができる。また、免震構造5は、免震柱8のフランジ8bの長辺を想定される揺れを考慮して十分な長さとして、立体倉庫100の幅方向のみを免震する一軸免震とすることもできる。
The three-
本発明の免震構造5によれば、免震柱8が傾斜支点形成用部材13を支点として傾くとともに、免震柱8が所定以上傾くと免震柱8の内周面8cが挿入部材11の外周面11cと当接して免震柱8の傾斜角度を制限する。これによって、水平フランジ15a(第一部材)と水平フランジ15b(第二部材)の相対移動に伴う応力を吸収でき、簡単な構成にて地震の揺れを水平二軸方向で免震するとともに免震対象の損壊を防止できる。
According to the
また、本発明の免震構造5によれば、挿入部材11は、免震柱8の傾斜角度を、免震柱8が自重で傾斜から復帰できる傾斜角度に制限する。これによって、免震柱8は、自重によって必ず元の姿勢に復元できる。そして、挿入部材11を、一般的に建築資材として流通している角形鋼管を用いた場合、材料の入手が容易であり、低コストを図ることができる。また、挿入部材11を角形鋼管とし免震柱8も角形鋼管を用いて、挿入部材11の外側面と免震柱の内側面が平行となるように配置すると、挿入部材11の外側面と免震柱8の内側面を線接触させることができ、接触面積を大きくとることができる。また、挿入部材11を円形鋼管として場合は、挿入部材11の外側面と免震柱の内側面を平行に合わせて配置する必要がなく、施工がし易いというメリットがある。
Moreover, according to the
また、本発明の免震構造5によれば、挿入部材21が先細り形状となっている。これによって、先細りの挿入部材21は、長さを短くすることなく免震柱8の傾斜角度を、免震柱8が自重で傾斜から復帰できる傾斜角度に制限できる。ここで、挿入部材11の長さを変更することでも免震柱8の傾斜角度を変更することもできる。しかしながら、挿入部材11の長さを短くすると免震柱8が挿入部材11から外れてしまうおそれがある。先細りの挿入部材21は、その長さを短くすることで免震柱8が外れてしまうことを考慮することなく、免震柱8が自重で傾斜から復帰できる傾斜角度に調整できる。
Further, according to the
また、本発明の免震構造5によれば、免震柱8のフランジ8bと水平フランジ15a(15b)の間にシート状の弾性部材12を介在させている。これによって、介在されたシート状の弾性部材12は、緩衝材として作用し、免震柱8と水平フランジ15a(15b)の接触に伴う高周波振動の発生を抑制できる。また、シート状の弾性部材12がゴムシートである場合は、ゴムシートのばね剛性を利用することによって、免震柱8の復元力を調整することができる。
Further, according to the
また、本発明の免震構造5によれば、第一部材、第二部材を、免震する構造物の一部である柱の水平フランジ15a、15bを用いて免震構造5を構成する。これによって、構造物の一部である柱1の水平フランジ15a、15bのそれぞれに挿入部材11を取り付け、そして、挿入部材11を免震柱8に挿入させ、傾斜支点形成用部材13を四つ取り付けるだけで既存の構造物に免震機能を持たすことができる。
Moreover, according to the
また、本発明の免震構造5は、第一部材、第二部材を構造物の一部を用いずに、免震する構造物の取り付け部となる上下の二つの板状部材16a、16bを更に備えてユニット化させた免震装置25としても良い。これによって、工場で組み立てられた免震装置25を構造物の途中、例えば、柱のフランジとフランジの間に配置し、板状部材16a、16bをフランジに固定するだけで容易に構造物に免震機能を持たすことができ、また、取り外しも一括して行うことができる。よって、このユニット化した免震装置25は、取り付け、取り外しの作業負担を減らすことができる。
In addition, the
また、本発明の免震構造5及び該免震構造を備えた免震装置25は、免震する構造物の垂直方向に複数段配置するようにしても良い。このように配置すると、単段で免震する場合よりも、より大きな揺れを吸収できる。
Further, the
なお、本発明の免震構造及び該免震構造を備えた免震装置は、上述の実施例に示した立体倉庫100以外に、ボイラ鉄骨、立体パーキング、荷役設備等の様々な構造物に適用できる。また、本発明の免震構造及び該免震構造を備えた免震装置は、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更できる。
The seismic isolation structure of the present invention and the seismic isolation device equipped with the seismic isolation structure are applicable to various structures such as boiler steel frames, three-dimensional parking, cargo handling facilities, etc. in addition to the three-
5 免震構造
8 免震柱
8c 内周面(内周)
11 挿入部材
11c 外周面(外周)
12 シート状の弾性部材
13 傾斜支点形成用部材
15a 水平フランジ(第一部材)
15b 水平フランジ(第二部材)
16a 板状部材(第一部材)
16b 板状部材(第二部材)
21 挿入部材
25 免震装置
5
11
12 Sheet-like
15b Horizontal flange (second member)
16a Plate member (first member)
16b Plate member (second member)
21
Claims (3)
前記免震柱を囲むように複数取り付けられ、前記免震柱が傾き始める際の支点を形成させる傾斜支点形成用部材と、
前記第一部材と第二部材のうち少なくとも一方から突出するように取り付けられ、前記免震柱の挿入穴に挿入される挿入部材と、を備え、
前記免震柱は、前記傾斜支点形成用部材を支点として傾くとともに、前記挿入穴に前記挿入部材の外周が当接して傾斜角度が制限されることを特徴とする免震構造。 A seismic isolation column that is arranged to be tiltable between the first member and the second member, and an insertion hole is formed at the end;
A plurality of members are attached so as to surround the seismic isolation column, and an inclined fulcrum forming member that forms a fulcrum when the seismic isolation column starts to tilt,
It is attached so as to protrude from at least one of the first member and the second member, and includes an insertion member inserted into the insertion hole of the seismic isolation column,
The seismic isolation column is tilted with the inclined fulcrum forming member as a fulcrum, and the outer periphery of the insertion member abuts on the insertion hole to limit an inclination angle.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017154852A (en) * | 2016-03-01 | 2017-09-07 | 株式会社Ihi | Seismic isolator |
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2014
- 2014-04-21 JP JP2014087217A patent/JP2015205751A/en active Pending
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