JP2016023782A - Base isolation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、免震対象物の地震動を吸収する免震システムに関するものである。 The present invention relates to a seismic isolation system that absorbs seismic motion of a seismic isolation object.
従来より提案されている建築物等の室内の免震床構造としては、例えば、特許文献1に示すように、フレームに複数個のボールベアリングを固定することにより、フレームを床スラブ上に移動自在とした免震床が提案されている。この特許文献1の開示技術では、特に金属パイプの下部においてボールベアリングを配設することにより、地震荷重が作用しても、かかるボールベアリングのころがり摩擦抵抗が小さいので、免震床にはほとんど振動が伝わらない。
For example, as shown in
また、特許文献2に示すように、床材と精密機器等の間に、複数の溝が設けられた上部プレート及び下部プレートを設置し、当該溝内のボールの回転することにより、上部プレートを下部プレート上に移動自在とした免震床が提案されている。この特許文献2の開示技術では、地震荷重が作用しても、溝内のボールのころがり摩擦抵抗が小さいので、上部プレート上の精密機器等にはほとんど振動が伝わらない。 In addition, as shown in Patent Document 2, an upper plate and a lower plate provided with a plurality of grooves are installed between a floor material and precision equipment, and the upper plate is rotated by rotating the balls in the grooves. A seismic isolation floor that can move freely on the lower plate has been proposed. In the disclosed technique of Patent Document 2, even if an earthquake load is applied, the rolling frictional resistance of the ball in the groove is small, so that vibration is hardly transmitted to the precision instrument on the upper plate.
特に近年においては、特許文献3に示すように、上面に複数の上向きの凸曲面部が整列して形成された平板状の基台上に、下面が略平坦に形成された平板状の滑走板を設置した免震床も提案されている。このような免震床によれば、大地震が発生した場合において、滑走板が基台上をスムーズに動いて免震性能を発揮させることが可能となる。 Particularly in recent years, as shown in Patent Document 3, a flat planing plate having a lower surface formed substantially flat on a flat base formed by aligning a plurality of upward convex curved surface portions on the upper surface. A seismic isolation floor with a space has been proposed. According to such a base-isolated floor, when a large earthquake occurs, the sliding board can smoothly move on the base to exhibit the base-isolating performance.
更に特許文献4においては、免震対象物を滑り面を介して支持部上に滑動自在に支持する滑り免震機構が開示されており、更に免震対象物と支持部との間に復元ばねを設けて、これに予荷重を付与してなる。これにより、免震対象物の水平各方向への変位に追随して水平面内で回転可能な状態となり、復元ばねがない状態と比較して残留変位のみならず残留回転角をも低減させることが可能となる。 Further, Patent Document 4 discloses a sliding seismic isolation mechanism that slidably supports a seismic isolation object on a support part via a sliding surface, and further a restoring spring between the seismic isolation object and the support part. And a preload is applied thereto. As a result, the seismic isolation object can be rotated in the horizontal plane following the horizontal displacement, and not only the residual displacement but also the residual rotation angle can be reduced as compared with the state without the restoring spring. It becomes possible.
しかしながら、上述した特許文献4の開示技術では、復元ばねが内蔵されたケースを免震対象物の周囲に配置する。このとき、当該特許文献4の図1に示すように、当該免震対象物の周囲においてケースを設置するためのスペースを相当分に亘り取る必要が出てくる。その結果、免震機構全体のシステム構成が大掛かりなものとなってしまい、特に狭小スペースにおいて免震対策を施す上で大きな障害となってしまうという問題点もある。 However, in the technique disclosed in Patent Document 4 described above, a case with a built-in restoring spring is arranged around the seismic isolation object. At this time, as shown in FIG. 1 of the Patent Document 4, it is necessary to provide a considerable space for installing the case around the seismic isolation object. As a result, the system configuration of the seismic isolation mechanism as a whole becomes large, and there is a problem that it becomes a great obstacle in taking seismic isolation measures especially in a narrow space.
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、免震対象物の地震動を吸収する免震システムにおいて、弾性部材(復元ばね)を設けることにより、免震性能を大きく損なうことなく残留変位等を可及的に小さくすることで効果的な免震を実現することができ、更にシステム全体の構成をよりコンパクトに纏め上げることにより狭小スペースにおいても免震対策を施すことが可能な免震システムを提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an elastic member (restoring spring) in a seismic isolation system that absorbs seismic motion of a seismic isolation object. This makes it possible to achieve effective seismic isolation by reducing the residual displacement as much as possible without significantly impairing the seismic isolation performance, and by consolidating the overall system configuration in a compact space. Is to provide a seismic isolation system that can take seismic isolation measures.
請求項1記載の免震システムは、免震対象物の地震動を吸収する免震システムにおいて、上記免震対象物を支持する可動部と、上記可動部に一端が接続された線材の延伸方向を他の方向に案内するための案内機構と、上記案内機構により他の方向に案内された線材に接続されて弾性変形自在な弾性部材と、地盤又はこれと一体挙動する構造物に対して固定されるとともに、上記弾性部材の固定端と上記案内機構とが接続される圧縮材とを備えることを特徴とする。
The seismic isolation system according to
請求項2記載の免震システムは、請求項1記載の発明において、上記圧縮材は、上記弾性部材による弾性変形の反力に基づく圧縮力が上記弾性部材の固定端と上記案内機構との間に負荷されることを特徴とする。
The seismic isolation system according to claim 2 is the seismic isolation system according to
請求項3記載の免震システムは、請求項1又は2記載の発明において、上記線材は、上記案内機構に対して1周以上に亘り巻回されてなることを特徴とする。
The seismic isolation system according to claim 3 is characterized in that, in the invention according to
請求項4記載の免震システムは、請求項1〜3のうち何れか1項記載の発明において、上記弾性部材は、予荷重が予め負荷されてなることを特徴とする。
The seismic isolation system according to claim 4 is the invention according to any one of
請求項5記載の免震システムは、請求項1〜4のうち何れか1項記載の発明において、上記弾性部材は、定荷重ばねであることを特徴とする。
The seismic isolation system according to claim 5 is the invention according to any one of
請求項6記載の免震システムは、請求項1〜5のうち何れか1項記載の発明において、上記圧縮材は、上記可動部の周囲に位置する構造物の壁面、又は上記可動部が載置される床若しくは基台に、上記弾性部材が略水平方向に向けて弾性変形自在なように寝かせて固定されていることを特徴とする。 A seismic isolation system according to a sixth aspect is the invention according to any one of the first to fifth aspects, wherein the compression material is mounted on a wall surface of a structure located around the movable portion or the movable portion. The elastic member is laid and fixed on a floor or a base to be placed so as to be elastically deformable in a substantially horizontal direction.
請求項7記載の免震システムは、請求項6項記載の発明において、上記圧縮材は、上記床の上に固定され、かつ上記可動部が載置される基台上に取り付けられていることを特徴とする。
The seismic isolation system according to
請求項8記載の免震システムは、請求項1〜6のうち何れか1項記載の発明において、上記可動部のほぼ中央に形成された開口に複数の上記圧縮材を設けるとともに、上記各案内機構に向けて延伸されてきた複数本の線材の延伸方向を略一方向に向けて上記圧縮材へ案内してなることを特徴とする。
The seismic isolation system according to claim 8 provides the seismic isolation system according to any one of
請求項9記載の免震システムは、請求項1〜6のうち何れか1項記載の発明において、上記可動部は、その略中央において、互いに異なる方向から延伸されてきた、複数本の線材を固定してなることを特徴とする。
The seismic isolation system according to claim 9 is the seismic isolation system according to any one of
請求項10記載の免震システムは、請求項9記載の発明において、上記上方に案内された、複数本の線材は、一の弾性部材に接続されていることを特徴とする。
The seismic isolation system according to
請求項11記載の免震システムは、請求項1〜6のうち何れか1項記載の発明において、上記可動部には複数箇所に開口が設けられるとともに、当該各開口に一の圧縮材を設け、上記各案内機構に向けて延伸されてきた2本の線材の延伸方向を略一方向に向けて上記圧縮材へ案内してなり、更に上記複数箇所の開口間で上記案内機構に向けて延伸される線材の延伸方向を互いに異ならせてなることを特徴とする。
The seismic isolation system according to
上述した構成からなる本発明によれば、免震性能を大きく損なうことなく残留変位等を可及的に小さくすることで効果的な免震を実現することができ、更にシステム全体の構成をよりコンパクトに纏め上げることにより狭小スペースにおいても免震対策を施すことが可能となる。 According to the present invention having the above-described configuration, effective seismic isolation can be realized by reducing residual displacement and the like as much as possible without greatly impairing the seismic isolation performance. It is possible to take seismic isolation measures even in a small space by gathering them compactly.
以下、本発明を適用した免震システムを実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for implementing a seismic isolation system to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
本発明を適用した免震システム10は、図1に示すように、床1の上面1aに設置された免震床7に設けられた免震対象物について、大地震が発生した場合に免震性能を効果的に発揮させるものである。この免震システム10は、免震床7に接続された線材31と、線材31の延伸方向を他の方向に案内するための案内機構32と、案内機構32により他の方向に案内された線材に接続されたコイルばね33と、コイルばね33を係止するための棒状体34と、壁体36に固定された圧縮材35とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
免震床7は、略平坦な面上に設置される基台11と、この基台11上に設置される可動板21とを備えている。
The
基台11は、複数の凸曲面部12が、可動板21側に向けて規則的に配置される。基台11は、その材質は金属製からなり、特にステンレスで構成されることが望ましいが、これに限定されるものではなく、ガラス、樹脂等いかなるもので構成されていてもよい。ちなみに、この基台11は、摩擦係数をコントロールするために、或いは防食のために、所定の物性からなる皮膜がコーティングされていてもよい。また、この基台11の表面の摩擦係数の調整は、少なくとも凸曲面部12について、その表層に金属、セラミックス等の硬質材を被せてもよく、また、浸炭処理、ホウ化処理等の表面硬化処理を追加して施すことにより、その表面粗さをコントロールすることにより実現するようにしてもよいことは勿論である。
In the
凸曲面部12は、略円形となるように構成されていることが望ましいがこれに限定されるものではない。また、この凸曲面部12は、平面視において縦横に規則的に整列させてもよいが、これに限定されるものではなく、千鳥状に形成するようにしてもよい。また、凸曲面部12は、不規則に形成することもできるし、大きさの異なる凸曲面部12を規則的に配列して形成することもできる。なお本発明によれば基台11において凸曲面部12が形成されていることは必須ではなく、これらの構成を省略するようにしてもよい。また、本発明によれば特にこの基台11については必須の構成要素ではなく、これを省略するようにしてもよい。
The convex
可動板21は、免震対象物が載置される。可動板21は、免震対象物を支持するものであればいかなる形態で構成されていてもよい。可動板21は、大地震が発生した場合に、載置される基台11に対して自在に可動することが可能である。この可動板21は、その材質を金属、ガラス、樹脂等としてもよく、その表層のみにステンレスを用いてもよい。ちなみに、基台11の構成を省略する場合には、この可動板21を床1に対して直接載置することとなる。可動板21には、線材31が設けられている。この可動板21の表面は、かかる線材31の一端を接続するための接続部材41が設けられている。この接続部材41は線材31を挿通可能な図示しない貫通孔が形成されてなり、当該図示しない貫通孔を貫通した線材31の他端には、当該貫通孔よりも径大とされた定着部材42が取り付けられている。このため、線材31に対して引張応力が負荷された場合においても、この定着部材42並びにこれに当接される接続部材41を介して、当該引張応力に追従して可動板21を引張方向に可動させることができる。なお、線材31と可動板21の接続方法は、上述した方法に限定されるものではなく、他のいかなる方法により接続されるものであってもよい。
On the
線材31は、ワイヤー、ロープ、紐等、あらゆる線状体で構成されてなり、その一端は、上述したように可動板21に接続される。また線材31は案内機構32を介してその延伸方向が案内され、他端がコイルばね33に接続されている。
The
案内機構32は、例えば動滑車等で構成され、圧縮材35の下端に設けられている。案内機構32は、線材31の延伸方向を他の方向に向けて案内させる役割を担う。図1の例において、案内機構32は、ほぼ水平方向から延伸されてきた線材を壁体36に沿ってほぼ鉛直方向に向けて案内しているがこれに限定されるものではなく、他の水平方向(例えば図1でいうところの紙面奥行き方向)に向けて案内するようにしてもよい。
The
図2は、案内機構32の他の例を示している。この案内機構32は、平面視で首振り回転自在な首振滑車であり、滑車321と滑車321が取り付けられる回転部322とを有している。ちなみに、滑車321は、その周方向に沿って溝が設けられてなり、線材31が滑車321から逸脱するのを防止可能となる。
FIG. 2 shows another example of the
このような首振滑車からなる案内機構32により、可動板21の様々な水平方向の動きにより、線材31からの引張方向が地震により変動する場合においても、これに追従して回転部322が回転することが可能となる。
By the
また、案内機構32では、図3(a)に示すように、滑車321に対して線材31を巻回すことなく単にこれに当接させるのみで案内させるようにしてもよいし、図3(b)に示すように、滑車321に対して線材31を1回以上に亘り巻回させるようにしてもよい。滑車321に対して線材31を1回以上巻回させることにより、線材31が滑車321から外れてしまうのをより強固に防止することができ、しかも線材31からの引張方向が地震により変動する場合においても、これに対してしっかりと追従することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 3A, the
図4の例では、この案内機構32について、平面視で首振り回転不能な回転車325で構成した例を示している。回転車325は、その中心軸326が軸方向外側に向けて突出されている。この回転車325は、軸方向両端に立設された縁部327に挟持されており、更にこの縁部327には中心軸326を挿通させるための図示しない孔部が設けられている。即ち、中心軸326はその図示しない孔部を介して縁部327に設けられている。このため、回転車325は、この縁部327に設けられた中心軸を回転軸として回転自在に構成されている。このような回転車325に線材31を案内させることにより、線材31に引張応力が負荷された場合に当該回転車325を自在に回転させることが可能となる。このとき線材31は、図4中の点線で記載されているように、回転車325上を移動自在とされている。地震時において線材31が様々な方向に引っ張られた場合においても、この回転車325上を移動することにより、これに追従することが可能となる。
In the example of FIG. 4, the
なお、この案内機構としては、これら滑車以外に低摩擦丸棒を使用してもよく、かかる場合には、この低摩擦丸棒の表面に四フッ化エチレン、ポリアセタール、ポリエチレン等を形成させておくようにしてもよい。 In addition to these pulleys, a low friction round bar may be used as the guide mechanism. In such a case, tetrafluoroethylene, polyacetal, polyethylene, or the like is formed on the surface of the low friction round bar. You may do it.
コイルばね33は、引張応力が負荷された場合に、弾性変形自在な弾性部材である。このコイルばね33の代替として、例えばゴム等を始めとした他のいかなる弾性材料、部材を用いるようにしてもよい。このコイルばね33の代替として、後述する定荷重ばねを用いるようにしてもよい。
The
コイルばね33は、棒状体34に係止されて鉛直方向に吊り下げられてなり、その下端には、鉛直上向きに延長されてきた線材31が接続されている。コイルばね33は、この線材31を介して鉛直下向きの引張応力が負荷された場合において、当該鉛直方向に向けて弾性変形することとなる。なおコイルばね33は、大地震が発生していない、いわゆる静止状態において、予め予荷重が負荷された状態とされていてもよい。
The
圧縮材35は、図1の例によれば壁体36に対して固定されているが、これに限定されるものではなく、地盤又はこれと一体挙動する構造物に対して固定されていてもよい。地盤と一体挙動する構造物とは、例えば地盤上に建造された建築構造物やその床や天井、壁等である。これらは、最終的には何れも地盤に対して接続されて地盤と一体挙動するものであるため、圧縮材35は、これらに対して固定されるものであってもよい。
また免震対象物が建築構造物自体の場合もありえるが、かかる場合には、圧縮材35を地盤に直接固定することが多い。
According to the example of FIG. 1, the
The seismic isolation object may be a building structure itself. In such a case, the
圧縮材35の壁体36への固定方法としては、圧縮材35に接合されたプレート43を壁体36の壁面において接合するようにしてもよい。プレート43の壁体36への接合方法としては、例えばボルトにより固定するようにしてもよい。ちなみにこのプレート43は、床1の上面1aにまで到達し、更に当該上面1aと平行となるようにL字状に折り曲げられた折曲げ部43aが形成されていてもよい。かかる場合には、このL字状の折曲げ部43aから床1に対してボルト等により固定されることとなる。
As a method of fixing the
圧縮材35は、例えば断面矩形状又は断面円形状の金属製の管体で構成されている。この金属製の管体の内部に、コイルばね33が収納されている。圧縮材35の下端には、案内機構32が取り付けられている。また圧縮材35の上部又は圧縮材35の上端よりも上方には、コイルばね33の固定端に相当する棒状体34が設けられる。この棒状体34は、例えば圧縮材35を構成する金属管に図示しない貫通孔を設け、これに挿通させることで固定するようにしてもよい。
The
なお、圧縮材35に設けられる棒状体34に、このコイルばね33の上端を係止させる場合には、例えば図5に示すような治具51を用いるようにしてもよい。この治具51は、梃子の原理を利用したものであり、長手方向に延長された把持棒54の先端に位置する作用点に、回動自在に吊り下げられたフック52と、この作用点の近傍に設けられた凸部53とを有している。この治具51における凸部53を、圧縮材35を構成する金属管の上端に載置し、フック52にコイルばね33の上端を係止させた状態で、この把持棒54の作用点とは反対側の力点を下方に向けて押す。これにより、支点を構成する凸部53を介して梃子の原理によりコイルばね33が上方に引き上げられていく。このようにして上方にコイルバネ33を引き上げた後、棒状体34を圧縮材35の図示しない貫通孔に貫通させてこれにコイルばね33を係止させることとなる。
When the upper end of the
図6は、本発明を適用した免震システム10全体の平面図を示している。可動板21が規則的に連続して全体として一枚の床を構成している。この可動板21の連続体の周囲には、上述した免震システム10が配置されている。この図5の例によれば、可動板21の連続体が矩形状とされており、これらの各辺に対して直交する方向に向けて線材31が延伸されている。即ち、この可動板21の連続体は、各線材31の延伸方向で見た場合において、それぞれ両側に免震システム10が設けられている構成となっている。換言すれば、仮にコイルばね33について予め予荷重が負荷された状態で、可動板21の連続体が静止している場合には、当該可動板21の連続体が線材31を介して両側から引っ張られて吊り合っている状態にある。
FIG. 6 shows a plan view of the entire
次に、本発明を適用した免震システム10の動作について説明をする。地震時には、免震対象物を支持する可動板21が、基台11上を水平各方向に滑動する。特に大地震が発生した場合には、可動板21には過大変位が負荷される場合もあるが、当該可動板21は、線材31を介してコイルバネ33につながっている。過大変位に応じてコイルばね33には引張応力が負荷される結果、当該コイルばね33が圧縮材35の内部において延伸する。このコイルばね33の延伸に応じて、図1に示すように棒状体34と案内機構32との間において互いに圧縮応力が作用することとなる。この圧縮応力によりコイルばね33の延伸に対して対抗することが可能となる。その結果、コイルばね33が伸びきってしまうのを抑えることができることから、コイルばね33から線材31を介して接続されている可動板21の過大変位を拘束して元の位置に復元させるように作用させることが可能となる。
Next, operation | movement of the
しかも地震は、一方向のみの変位ではなく、双方向に向けた振動であるが、可動板21の両側に免震システム10が設けられているため、可動板21が一方に変位した場合には、これと反対側のコイルばね33からの復元力を作用させることができ、可動板21が他方に変位した場合には、これと反対側のコイルばね33からの復元力を作用させることが可能となる。これらの動作が繰り返し実行されることにより、可動板21の振動による変位が徐々に吸収されていくこととなる。
Moreover, the earthquake is not a displacement in only one direction but a vibration directed in both directions. However, since the
特に本発明によれば、図6に示すように可動板21の連続体の周囲に免震システム10を設けることにより、地震による振動方向がいかなるものであっても、当該振動方向に配置されている免震システム10が作動することにより、これらの振動を吸収することが可能となる。
In particular, according to the present invention, as shown in FIG. 6, by providing the
このとき、コイルばね33において、地震が発生していない静止状態において、予め予荷重が負荷された状態とされていることにより、そのコイルばね33による復元力を効果的に発揮させることが可能となる。即ち、コイルバネ33に予荷重が負荷されていない場合には、可動板21が一方に変位した場合には、これと反対側のコイルばね33からの復元力はそれほど大きなものではない。これに対して、予めコイルばね33が引っ張られている状態の下で、更に可動板21が一方に変位した場合には、コイルばね33の復元力を更に増強させることが可能となり、可動板21の過大変位を拘束して元の位置に復元させるように作用させることが可能となる。また、本発明によれば、案内機構32を介して延伸方向を折り曲げることにより、本システムを設ける上で特段広い面積が必要とならない。即ち、本発明によれば、システム全体の構成をよりコンパクトに纏め上げることにより狭小スペースにおいても免震対策を施すことが可能となる
At this time, when the
また、本発明によれば、線形弾性変形するコイルばね33の代替として、定荷重ばね331を用いるようにしてもよい。定荷重ばね331は、例えば図4に示すようにボックス332の中に収納されていてもよい。定荷重ばね331に対して線材31を介して下向きに荷重が作用した場合に、ボックス332から定荷重ばね331が引き出されて延伸されていくこととなる。線材31からの荷重が無負荷状態となれば、定荷重ばね331がボックス332内に収納される方向に働くこととなる。この過程で、定荷重ばね331から線材31に負荷される荷重は一定となる。
According to the present invention, the
図7は、コイルばね33の引張荷重に対する伸びの関係を示している。引張荷重に対して伸びが線形に増加していることが示されている。これに対して図8は、定荷重ばね331の引張荷重に対する伸びの関係を示している。平常時では引張荷重に対して伸びが急激に増加し、地震時には、伸びに対して荷重が常に一定となる。
FIG. 7 shows the relationship of elongation with respect to the tensile load of the
このような定荷重ばね331を用いることにより、可動板21には一定荷重に基づく復元力が作用することとなり、振動除去の観点から好適なものとなる。
By using such a
本発明を適用した免震システム10は、更に図9に示すような形態に具現化されるものであってもよい。図1の形態では、圧縮材35として金属製の管体を利用し、その中にコイルばね33を収納するものであるのに対して、この図9の形態では、圧縮材35´として、金属板を利用している。図9(a)は、かかる圧縮材35´として金属板を使用する場合における側面図であり、図9(b)は、その平面図を示している。圧縮材35´は、2枚の金属板を互いに対抗させることで配置する。また圧縮材35´の周囲には、コイルばね33が巻回されて設けられている。即ち、このコイルばね33の中に2枚の金属板からなる圧縮材35´が収納されている形態となる。圧縮材35´には1又は複数段に亘って棒状体34を挿通させるための小孔が穿設されている。また、このコイルばね33を圧縮材35´に固定する際には、この小孔の何れかに挿入された棒状体34にコイルバネ33の上端のフックを係止することにより行う。また圧縮材35´を構成する2枚の金属板の間には、案内機構32が配設される。この案内機構32は、例えば滑車で構成されている場合、圧縮材35´を構成する2枚の金属板に滑車の回転軸を挿通させることで、これを回転自在に配置することが可能となる。このような滑車としての案内機構32に線材31はその延伸方向が案内され、他端がコイルばね33に接続されることとなる。
The
このような圧縮材35´を用いる場合においても、コイルばね33の延伸に応じて、図1に示すように棒状体34と案内機構32との間において互いに圧縮応力を作用させることが可能となり、当該圧縮応力によりコイルばね33の延伸に対して対抗することが可能となる。
Even in the case of using such a
図10は、本発明を適用した免震システム10の他の構成例を示している。この例では、可動板21の連続体のほぼ中央に貫通穴61を設ける。貫通穴61を介して露出する床1の上にはベースプレート62が固定される。このベースプレート62には、複数の免震システム10が集約されて設けられている。即ち、このベースプレート62には複数の圧縮材35が互いに近接されて、或いは互いに接触させた状態で固定される。このため、この圧縮材35は、地盤に対して固定されている状態といえる。なお、この例においては、複数本の線材31が延伸されているものであればよい。
FIG. 10 shows another configuration example of the
図11に示す断面図に示すように、各圧縮材35には、内部にコイルばね33を収納し、その上端が棒状体34を介して係止される。圧縮材35の下端には、同様に案内機構32が設けられている。各圧縮材35内のコイルばね33に接続される線材31は、延伸方向が互いに異なる方向とされている。図10に示す例では、線材31の延伸方向は互いに90°間隔となるように調整されている。この線材31の他端は、定着部材42並びに接続部材41を介して可動板21に固定される。即ち、この線材31の一端側は、地盤につながる圧縮材35に、他端側は、可動板21に接続される。
As shown in the cross-sectional view shown in FIG. 11, each
このような構成においても、地震が発生した場合に、同様のメカニズムにより可動板21の過大変位を拘束して元の位置に復元させるように作用させることが可能となる。特に図10に示す例では、4つの圧縮材35をほぼ中央に集約して配置し、当該圧縮材35から互いに90°間隔で線材31が外側に向けて延伸されている。このため、地震時における振動があらゆる方向のものであっても、これに応じた延伸方向の線材31につながるコイルばね33を介して振動を吸収することが可能となる。なお、この線材31は少なくとも互いに異なる2方向に向けて延伸されていればよい。
Even in such a configuration, when an earthquake occurs, an excessive displacement of the
図12に示す例は、図10の変形形態であるが、可動板21には複数箇所に開口61が設けられるとともに、当該各開口61に一の圧縮材35を設け、各案内機構32に向けて延伸されてきた2本の線材31の延伸方向を略一方向に向けて圧縮材35へ案内する。複数箇所の開口61間で案内機構32に向けて延伸される線材31の延伸方向を互いに異ならせる。図12の例では、一の圧縮材35に連続する2本の線材31のなす角度は180°とされている。一の開口61における2本の線材31と、他の開口61における2本の線材31との間でなす角度は互いに異なるものとされている。貫通穴61を介して露出する床1の上にはベースプレート62が固定される。このベースプレート62には、図13の断面図に示すように1つの圧縮材35が固定される。この圧縮材35は、内部に1本のコイルばね33を収納し、その上端が棒状体34を介して係止される。圧縮材35の下端には、案内機構32が複数個に亘り設けられている。コイルばね33の下端のフックには複数本の線材31が取り付けられており、各線材31が互いに異なる案内機構32により案内されることとなる。その結果、線材31は互いに異なる延伸方向となるように、案内機構32を介して案内することが可能となる。各線材31の他端は、同様に可動板21に接続される。線材31の延伸方向のなす角度は直交方向とされていることが理想ではあるが、同一方向でなければよい。
The example shown in FIG. 12 is a modification of FIG. 10, but the
かかる構成によれば、地震が発生した場合において一方の線材31から引張応力が負荷された場合に、他方の線材31は常に撓むこととなる。このため、コイルばね33を複数の線材31間で共有しても特段の問題は生じないこととなる。また、1本の圧縮材35に対して4本の線材31が互いに異なる方向に延伸されていれば、地震後において原点に復帰するが、これに限定されるものではなく、1本のコイルばね33又は定荷重ばね331に2本の線材31がつながるものであってもよい。かかる場合において、可動板21が原点復帰する最低限の条件は、少なくとも平面的に分散した2箇所から、1つのコイルばね33又は定荷重ばね331に線材31を介して繋がれていることである。このとき、当該2箇所からの2本の線材31のなす角度は、互いに異なるものであれば良いが、180°であってもよいし望ましくは90°とされていてもよい。
According to such a configuration, when a tensile stress is applied from one
また図14の例では、可動板21の連続体の各辺から外側に向けて線材31を延伸させ、これらを滑車71を介して案内させながら、所望の箇所に集約させる構成である。実際に線材31は、可動板21の連続体の周囲を伝いながら所望の箇所に向けて案内されることとなる。一箇所に集約させた線材31については、図11又は図13の何れかの方法で圧縮材35に取り付けられる。これにより、上述と同様の作用効果を発揮させることが可能となる。この図14の例において可動板21が原点復帰する最低限の条件は、案内機構32を介して少なくとも外周に3箇所(図14の例では4箇所となっている)に、1つのコイルばね33又は定荷重ばね331に線材31が3本(図14の例では4本となっている)が繋がれていることが前提となる。可動板21を介して対向している両辺にそれぞれ固定される線材31同士が互いに180°異なる方向に延伸していることが望ましい。コイルバネ33等に予荷重が負荷されていてもよいし、負荷されていなくてもよい。また可動板21において互いに直交している辺にそれぞれ固定される線材31同士は、互いに90°異なる方向に延伸していることが望ましい。
Further, in the example of FIG. 14, the
図15、16に示す例では、圧縮材35を壁体36に固定するのではなく、床1に固定する例を示している。この図15の形態において、上述した図1と同一の構成要素、部材に関しては同一の符号を付すことにより、以下での説明を省略する。
In the example shown in FIGS. 15 and 16, the
圧縮材35は、水平に寝かせた状態で床1に固定される。このとき、圧縮材35の端部に設けられた取付用プレート43bを床1上に例えばボルト等により接合することで、当該圧縮材35を固定することが可能となる。可動板21の辺に対して略垂直方向に延伸されてきた線材31は、案内機構32を介して延伸方向が折り曲げられ、可動板21の辺と平行方向になるように案内される。圧縮材35に内蔵されたコイルばね33も可動板21の辺と平行方向において伸縮自在となるように配置され、案内機構32を介して案内されてきた線材31がこれに接続される。これにより、上述と同様の作用効果を発揮させることが可能となる。なお、かかる例においても同様に、図9に示すようなコイルばね33の内部に圧縮材35を内蔵する形態を採用するようにしてもよいことは勿論である。
The
なお、圧縮材35は床1に固定される場合に限定されるものではない。例えば、可動板21を基台11上に載置する場合には、圧縮材35もその基台11上に固定するものであってもよい。この基台11は、床1ひいては地盤に固定されているため、圧縮材35も地盤に固定されているものとみなすことができる。
The
図17、18の例では、圧縮材35を可動板21に固定する例を示している。可動板21のほぼ中央の表面において複数の圧縮材35を固定し、各圧縮材35に取り付けられるコイルバネ33から線材31を延伸させる。線材31は互いに異なる方向に向けて延伸され、例えば90°間隔で互いに直交する方向としてもよい。
In the examples of FIGS. 17 and 18, an example in which the
この図17の例では、案内機構32を圧縮材35に設けるようにしてもよいが、それ以外には、可動板21の連続体の周端において案内機構32を設けるようにしてもよい。この案内機構32は、地震時における可動板21の変位モードによる捩れに対しても対応できるように、首振り機能の付いた首振滑車を用いるようにしてもよい。この案内機構32により案内された線材31の周端は、壁体36又は床1に取り付けられている。
In the example of FIG. 17, the
かかる形態においても、コイルばね33の延伸に応じて、図18に示すように圧縮材35と案内機構32との間において互いに圧縮応力を作用させることが可能となり、当該圧縮応力によりコイルばね33の延伸に対して対抗することが可能となる。また、圧縮材35を可動板21に固定するものであったとしても、同様に地震による振動を吸収することが可能となる。
Also in this form, according to the extension of the
また図19は、免震対象物90について実際に本発明を適用することにより免震する構成を示している。免震対象物90を移動自在なキャスター96を下部に配設した車両98上に載置する。この車両98には、ボックス91内において収納された定荷重ばね92が設けられている。この定荷重ばね92の下端には線材31が取り付けられている。線材31は、複数本取り付けられていてもよく、かかる場合には図19に示すように案内機構32を介して線材31を交差させつつ案内し、その終端を床1に固定するようにしてもよい。
Moreover, FIG. 19 has shown the structure which seismically isolates by applying this invention about the
地震により、免震対象物90を載置した車両98は図中左右に変位することになるが、その左右の変位に応じて線材31が引っ張られ、定荷重ばね92が引き出されることとなる。かかる場合においても図4と同様のメカニズムに基づいて同様の作用効果を発揮させることが可能となる。特にこの図19の構成によれば、2本の線材31を互いに逆方向に向かって延伸しているため、復元力をより強化することが可能となる。 さらに本発明によれば、圧縮材35が、壁体36内、又は床1内に内蔵されるものであってもよい。この圧縮材35には、上述と同様に案内機構32が設けられている。これら圧縮材35や案内機構32の構成は、何れも壁体36内、又は床1内に内蔵されるものであるから、この案内機構32につながる線材31を壁体36外、又は床1外に延伸するための長孔が当該壁体36又は床1に設けられていてもよい。線材31を外部に出すための孔を長孔とすることにより、地震による捩れや揺らぎが作用した場合においても、その長孔内において線材31が移動することが可能となるため、捩れ等に追従することが可能となる。
Due to the earthquake, the
1 床
7 免震床
10 免震システム
11 基台
12 凸曲面部
21 可動板
31 線材
32 案内機構
33 コイルばね
34 棒状体
35 圧縮材
36 壁体
41 接続部材
42 定着部材
43 プレート
51 治具
52 フック
53 凸部
54 把持棒
61 貫通穴
62 ベースプレート
71 滑車
90 免震対象物
91 ボックス
92、331 定荷重ばね
96 キャスター
98 車両
321 滑車
322 回転部
325 回転車
326 中心軸
327 縁部332 ボックス
DESCRIPTION OF
Claims (11)
上記免震対象物を支持する可動部と、
上記可動部に一端が接続された線材の延伸方向を他の方向に案内するための案内機構と、
上記案内機構により他の方向に案内された線材に接続されて弾性変形自在な弾性部材と、
地盤又はこれと一体挙動する構造物に対して固定されるとともに、上記弾性部材の固定端と上記案内機構とが接続される圧縮材とを備えること
を特徴とする免震システム。 In seismic isolation systems that absorb seismic motion of seismic isolation objects,
A movable part that supports the seismic isolation object;
A guide mechanism for guiding the extending direction of the wire whose one end is connected to the movable part to another direction;
An elastic member that is elastically deformable and connected to the wire guided in the other direction by the guide mechanism;
A seismic isolation system, characterized by comprising a compression material fixed to the ground or a structure that behaves integrally therewith and to which the fixed end of the elastic member and the guide mechanism are connected.
を特徴とする請求項1記載の免震システム。 The seismic isolation system according to claim 1, wherein the compression material is loaded with a compression force based on a reaction force of elastic deformation by the elastic member between a fixed end of the elastic member and the guide mechanism.
を特徴とする請求項1又は2記載の免震システム。 The seismic isolation system according to claim 1 or 2, wherein the wire is wound around the guide mechanism over one turn or more.
を特徴とする請求項1〜3のうち何れか1項記載の免震システム。 The seismic isolation system according to any one of claims 1 to 3, wherein the elastic member is preloaded with a preload.
を特徴とする請求項1〜4のうち何れか1項記載の免震システム。 The seismic isolation system according to claim 1, wherein the elastic member is a constant load spring.
を特徴とする請求項1〜5のうち何れか1項記載の免震システム。 The compression member is laid on the wall surface of the structure located around the movable part, or on the floor or base on which the movable part is placed so that the elastic member can be elastically deformed in a substantially horizontal direction. The seismic isolation system according to claim 1, wherein the seismic isolation system is fixed.
を特徴とする請求項6項記載の免震システム。 The seismic isolation system according to claim 6, wherein the compression material is fixed on the floor and attached to a base on which the movable part is placed.
を特徴とする請求項1〜6のうち何れか1項記載の免震システム。 A plurality of the compression members are provided in an opening formed substantially at the center of the movable portion, and the extension direction of the plurality of wires extended toward the respective guide mechanisms is directed to the compression member in a substantially one direction. The seismic isolation system according to any one of claims 1 to 6, characterized by being guided.
を特徴とする請求項1〜6のうち何れか1項記載の免震システム。 The seismic isolation system according to any one of claims 1 to 6, wherein the movable part is formed by fixing a plurality of wires extending from different directions at substantially the center thereof.
を特徴とする請求項9記載の免震システム。 The seismic isolation system according to claim 9, wherein the plurality of wires guided upward are connected to one elastic member.
更に上記複数箇所の開口間で上記案内機構に向けて延伸される線材の延伸方向を互いに異ならせてなること
を特徴とする請求項1〜6のうち何れか1項記載の免震システム。 The movable part is provided with openings at a plurality of locations, and one compression material is provided in each opening, and the extending direction of the two wire members that have been extended toward the respective guide mechanisms is directed substantially in one direction. Guided to the compressed material,
The seismic isolation system according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the extending direction of the wire extending toward the guide mechanism is different between the openings at the plurality of locations.
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