JP2018091034A - 免震構造 - Google Patents

Abstract

【課題】状況の変化に応じて容易に変位切替型オイルダンパーにおける減衰力の切り換え変位量を変更することができる免震構造を提供する。【解決手段】上下部構造間に変位切替型オイルダンパー６が介装された免震構造において、変位切替型オイルダンパーのシリンダー７が、上下部構造の一方に固定され、シリンダー内に移動自在に設けられたピストン８に一体化されてシリンダーからの延出するピストンロッド９が、上下部構造の他方に連結されるとともに、ピストンロッド９側に、水平方向に間隔をおいて高低が変化する段部１７ａが形成された検出部１６ａが、当該段部間の長さ寸法が変更可能に取り付けられるとともに、シリンダー７側に、検出部１６ａに係合するとともに段部の前後において減衰力を切り換えるシャットオフ弁１５が鉛直方向に変位自在に設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、免震性能を適宜変更することが可能な免震構造に関するものである。

例えば、下記特許文献１に見られるように、地震に対して建物の安全性を確保するために、建物の基礎上に積層ゴムや滑り支承による免震装置を介装した免震層を形成して、地震時に基礎側から建物に伝播しようとする振動を緩和させるとともに、さらに建物と基礎との間に、オイルダンパー等を介装して、上記振動を積極的に減衰させる各種のパッシブ免震システムが採用されている。

ところで、上記構成からなる免震建物は、想定以上の地震力が作用すると、免震層の変形が急激に大きくなるという特徴があるため、巨大地震のような設計当初の想定を大きく超える地震動が作用すると、建物が擁壁に衝突したり、あるいは免震装置が損傷したりする等の被害を生じる虞がある。

しかしながら、これを回避するために、ダンパーの減衰力を高めると、想定を超える巨大地震時における免震層の変形を抑えて安全性を確保することは出来ても、中小地震や設計当初の地震動レベル（レベル２相当）時における建物の応答加速度が増加して免震性能が低下してしまうという問題点がある。

そこで、本発明者等は、先に下記特許文献２において、平常時においては、中小地震等に対応する免震性能を発揮し、地震発生時に上下部構造間に生じる相対変位が設定値以上になった場合に、減衰力を高めて過度の変形を抑えることが可能になる液圧ダンパーを提案した。

上記液圧ダンパーによれば、平常時においては、当該液圧ダンパーの減衰係数を小さい値に保持させておくことにより、中小地震や設計当初の地震動レベルの地震に対して所望の免震性能を発揮させ、建物の応答加速度を低減させることができるとともに、大地震時に想定を超える地震によって免震層に過大な変位が生じた際には、高減衰モードに切り替わり、大きな減衰力によって免震層の変位を抑制することにより、擁壁等の周囲の構造物との衝突や免震装置の破損を防止することができるという効果が得られる。

一方、図１０に示すように、建物６０の設計時に中央部に重量物６１が存在し、これに対応して免震層６２においては中心を対称にしてオイルダンパー６３を配置した場合に、例えば、図１１に示すように、上記重量物６１が使用状況によって建物６０の角隅部側に移動した場合には、偏心が生じて当該角隅部が地震時に揺れやすくなる。このため、当該重量物６１の下方に配置したオイルダンパー６３ａについては、設計時の変位量よりも小さな変位量で減衰力を高め、揺れを抑える必要が生じる。

しかしながら、従来、免震層６２における減衰性能等を変更しようとする場合には、オイルダンパー６３、６３ａを交換、追加あるいは撤去する他に方法が無く、また免震層６２のスペースに対してオイルダンパー６３の寸法が大きいために、上述した交換や撤去等の工事は大掛かりなものとなり、殆ど実施されていないのが実情であった。

特開２００６−１４４３４６号公報 特開２０１４−１５９８５０号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、状況の変化に応じて容易に変位切替型オイルダンパーにおける減衰力の切り換え変位量を変更することができる免震構造を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、上下部構造間に変位切替型オイルダンパーが介装された免震構造において、上記変位切替型オイルダンパーのシリンダーが、上記上下部構造の一方に固定され、上記シリンダー内に移動自在に設けられたピストンに一体化されて上記シリンダーからの延出するピストンロッドが、上記上下部構造の他方に連結されるとともに、上記ピストンロッド側に、水平方向に間隔をおいて高低が変化する段部が形成された検出部が、当該段部間の長さ寸法が変更可能に取り付けられるとともに、上記シリンダー側に、上記検出部に係合するとともに上記段部の前後において減衰力を切り換えるシャットオフ弁が鉛直方向に変位自在に設けられていることを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記検出部が、上記段部間の長さ寸法が異なる複数の検出板からなり、これら検出板は、相互に交換可能に上記ピストンロッド側に着脱自在に取り付けられていることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記検出部が、中央部に低部が形成されるとともに水平方向に間隔をおいて上記低部から高部に至る段部が形成された基台部と、上記段部に隣接する低部上に着脱自在に設けられて上面が上記高部に連続する複数の調整用ブロックとからなることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記検出部が、中央部に低部が形成されるとともに水平方向に間隔をおいて上記低部から高部に至る段部が形成された基台部と、この基台部の上記低部上に移動自在に設けられ、上面が上記高部に連続するスライド板とからなることを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記検出部が、円柱状に形成され、上記ピストンロッド側に軸線回りに回動可能に設けられるとともに、外周面に軸線方向に間隔をおいて上記段部が形成された第１の検出部が設けられ、かつ当該第１の検出部から円周方向に間隔を置いた位置、上記第１の検出部とは軸線方向に異なる間隔をおいて上記段部が形成された第２の検出部が設けられていることを特徴とするものである。

請求項１〜５のいずれかに記載の発明によれば、検出部に形成された段部間の長さ寸法、すなわちシャットオフ弁によって減衰力を切り換える上下部構造間の変位量を変更することにより、大掛かりな交換や撤去作業等を要することなく、状況の変化に応じて容易に変位切替型オイルダンパーにおける減衰力の切り換え変位量を変更することができる。

本発明の第１の実施形態を説明するための縦断面視した正面図である。 図１の変位切替型パッシブオイルダンパーを示す縦断面視した概略構成図である。 図２のシャットオフ弁の先端形状を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその側面図である。 図２の変位切替型パッシブオイルダンパーの大地震時における作動状態を示す縦断面視した概略構成図である。 図２および図４の検出板を示す縦断面図である。 本発明の第２の実施形態における検出部を示す縦断面図である。 本発明の第３の実施形態における検出部を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の第４の実施形態における検出部を示す正面図である。 本発明の第５の実施形態における検出部を示す正面図である。 （ａ）は従来の免震建物の地上階の平面図、（ｂ）は同じく免震層の平面図である。 竣工後に改築を経た図１０の免震建物の地上階の平面図、（ｂ）は同じく免震層の平面図である。

（第１の実施形態）
図１〜図４は、本発明に係る免震構造の第１の実施形態を示すもので、この免震構造は、建物（上部構造）１の基礎（下部構造）４上に積層ゴムや滑り支承による免震装置（図では積層ゴム支承を示す。）２を介装した免震層３を形成し、地震等によって基礎４側から建物１に伝播しようとする振動を緩和させるとともに、さらに建物１と基礎４との間に、汎用のオイルダンパー５に加えて変位切替型オイルダンパー６を介装して、上記振動を積極的に減衰させるパッシブ免震構造である。

この変位切替型オイルダンパー６は、平常時に減衰係数が小さい低減衰モードに設定されるとともに、免震層３に予め設定した変位が生じた場合に、減衰係数が大きい高減衰モードに切り替わるものである。

図２〜図４は、上記変位切替型オイルダンパー６を示すもので、この変位切替型パッシブオイルダンパー６は、作動オイルが充填されたシリンダー７と、このシリンダー７内に移動可能に設けられたピストン８と、このピストン８に一体化されてシリンダー７から外方に延出するピストンロッド９とから概略構成されたものである。

そして、ピストンロッド９に、変位検出用ロッド１０が平行に一体化されている。そして、ピストンロッド９が基礎４側に連結されるとともに、シリンダー７が建物１側に固定されている。

また、ピストン８には、当該ピストン８の前後のシリンダー室７ａ、７ｂを連通させるとともに高減衰モード用の減衰弁１１が介装されたピストン流路１２が形成されている。また、シリンダー室７ａ、７ｂの外部には、これらシリンダー室７ａ、７ｂを連通させる外部流路１３が設けられ、この外部流路１３に低減衰モード用の減衰弁１４と、当該外部流路１３を開閉させるシャットオフ弁１５が設けられている。

他方、シャットオフ弁１５の先端部と対向する検出用ロッド１０の上面には、検出板（検出部）１６ａが着脱自在に設けられている。ここで、検出板１６ａには、変位検出溝１７が形成されており、変位切換溝１７の水平方向両端部には、段部１７ａが形成されている。

そして、平常時には、シャットオフ弁１５が上記変位検出溝１７内に配置されている。また、シャットオフ弁１５の上部には、図３に示すように、変位検出溝１７内に配置されている状態で、減衰弁１４が介装された外部流路１３を連通させる貫通孔１５ａ、１５ｂが穿設されるとともに、他の部分が中実の円柱状に形成されている。

これにより、変位切替型パッシブオイルダンパー６は、平常時においては、シャットオフ弁１５が、図２に示すように変位検出溝１７に配置されて外部流路１３が開いた状態に保持され、作動オイルがピストン８内の減衰弁１１と外部流路１３の減衰弁１４とに流れることによって、低い減衰係数に設定されている。

また、免震層３に想定を超える変位が生じて、図４に示すように、シャットオフ弁１５が変位検出溝１７の両端の段部１７ａから検出板１６ａの上面に乗り上げて上昇し、外部流路１３を閉じることにより、作動オイルがピストン８内の減衰弁１１のみを流れることにより高い減衰係数に切り替わるようになっている。

さらに、この免震構造においては、上記検出板１６ａの他に、当該検出板１６ａと交換可能な検出板１６ｂが備えられている。ここで、検出板１６ｂは、変位検出溝１７の長さ寸法Ｌ、すなわち水平方向の段部１７ａの間隔が、検出板１６ａよりも短い寸法に形成されている。なお、上記検出板１６ａ、１６ｂに代えて、変位検出溝１７の長さ寸法が異なる複数の検出用ロッド１０を備えてもよい。

以上の構成からなる免震構造においては、平常時においては、シャットオフ弁１５を変位検出溝１７における段部１７ａ間に位置させておくことにより、減衰係数を小さい値に保持させて、中小地震や設計当初の地震動レベルの地震に対しては、免震建物１における免震性能を発揮させ、建物１の応答加速度を低減させることができる。

また、大地震が発生して免震層３に過大な変位が生じた際には、シャットオフ弁１５が変位検出溝１７の段部から検出板１６ａの上面に乗り上げることにより高減衰モードに切り替わり、大きな減衰力によって免震層３の変位を抑制することにより、擁壁等の周囲の構造物との衝突や免震装置の破損を防止することができる。

さらに、この免震構造においては、建物の使用状況の変化による建物偏心状況の変化、建物の経年変化、所有者の建物安全性に対する要望の変化、法律の改正あるいは想定される大地震の新たな推定等により、免震性能を変更することが望ましくなった場合には、検出板１６ａから検出板１６ｂ等へ交換して、変位検出溝１７の長さ寸法Ｌ、すなわちシャットオフ弁１５によって減衰力を切り換える変位量を変更することにより、大掛かりな交換や撤去作業等を要することなく、容易に変位切替型オイルダンパー６における減衰力の切り換え変位量を変更することができる。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態を示すもので、図１〜図４に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
この免震構造においては、検出用ロッド１０の上面に、中央部に低部２１が形成されるとともに、水平方向に間隔をおいて低部２１から上面（高部）に至る段部２１ａが形成された基台部２０が形成されている。

そして、これら段部２１ａに隣接する低部２１上に、上面が基台部２０の上面に連続する複数の調整用ブロック２２が着脱自在に取り付けられている。これにより、上記基台部２０と調整用ブロック２２とによって、シャットオフ弁１５の変位量の検出部が構成されている。

したがって、上記免震構造においては、調整ブロック２２の着脱によって、調整ブロック２２間に形成される変位検出溝の長さ寸法Ｌを調整することにより、シャットオフ弁１５によって減衰力を切り換える変位量を容易に変更することができる。この結果、第１の実施例に示したものと同様の作用効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態を示すもので、同様に、以下図１〜図４に示したものと同一構成部分については、同一符号を用いて説明する。
この免震構造においては、検出用ロッド１０の上面に、上面の中央部に低部３１が形成されるとともに、水平方向に間隔をおいて上面（高部）に至る段部が形成された基台部３０が形成されている。

そして、この基台部３０の低部３１の両側部には、上記段部から中央に向けて所定の長さ寸法を有するガイド３２が設けられており、これらガイド３２間に、スライド板３３が低部３１上に沿って移動自在に設けられている。

このスライド板３３は、上面が基台部３０の上面に連続する平板部材で、中央部側の先端部には、低部３１側から上面側に向けて傾斜する傾斜面が形成されている。これにより、基台部３０の低部３１とスライド板３３の先端部間によって、シャットオフ弁１５の変位量の検出部が構成されている。

上記構成からなる免震構造においては、スライド板３３を移動させて、互いの先端部間に形成される変位検出溝の長さ寸法Ｌを調整することにより、シャットオフ弁１５によって減衰力を切り換える変位量を容易に変更することができ、よって第１の実施例に示したものと同様の作用効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態を示すもので、同様に、以下図１〜図４に示したものと同一構成部分については、同一符号を用いて説明する。
この免震構造においては、検出用ロッド１０の少なくともシャットオフ弁１５に臨む部分に、軸線回りに回動可能に設けられた検出部４０が形成されている。

そして、この検出部４０の外周面には、軸線方向に間隔をおいて段部４１ａが形成された第１の変位検出溝（第１の検出部）４１が形成されている。

また、この検出部４０の外周面であって、第１の変位検出溝４１に対して直径方向の反対側には、軸線方向に間隔をおいて段部４２ａが形成された第２の変位検出溝（第２の検出部）４２が形成されている。ここで、第２の変位検出溝４２における段部４２ａ間の長さ寸法Ｌ_１は、第１の変位検出溝４１の段部４１ａ間の長さ寸法Ｌよりも小さく設定されている。

したがって、上記構成からなる免震構造によれば、検出部４０を軸線回りに回動させて、検出用ロッド１０の上面に露出してシャットオフ弁１５が係合する第１の変位検出溝４１を第２の変位検出溝４２に切り換えることにより、上記シャットオフ弁１５によって減衰力を切り換える変位量をＬからＬ_１へと容易に変更することができ、よって第１の実施例に示したものと同様の作用効果を得ることができる。

（第５の実施形態）
図９は、本発明の第５の実施形態を示すもので、この免震構造は、第４の実施形態において示した検出部４０を、自動的に切り換えるようにしたものである。
すなわち、この免震構造においては、上記検出部４０に加えて、建物１に近接して設置された地震計５０と、この地震計５０によって検出された地震動のＰ波から、距離減衰式等を用いて最大震度（加速度）を予測するプログラムを備えたＰＣ（パーソナルコンピュータ）５１と、このＰＣ５１の上記プログラムによって予測された震度（加速度）が予め設定された震度（加速度）を超えた時に検出部４０を回転駆動するモータ５２とが設けられている。そして、モータ５２の出力軸５２ａが、円柱状の検出部４０の端面に同軸的に連結されている。

上記構成からなる免震構造によれば、地震発生時に、地震計５０によって観測されたＰ波からＰＣ５１において主要動Ｓ波の最大震度（加速度）が予測され、これが設定値を超えた際に、モータ５２によって検出部４０が１８０°回動されて、シャットオフ弁１５が係合する第１の変位検出溝４１が第２の変位検出溝４２に切り換わる。

この結果、自動的に、より少ない変位量によって高減衰モードに切り替わり、大きな減衰力によって免震層の変位を抑制することにより、擁壁等の周囲の構造物との衝突や免震装置の破損を防止することができる。

１ 建物（上部構造）
４ 基礎（下部構造）
６ 変位切替型オイルダンパー
７ シリンダー
８ ピストン
９ ピストンロッド
１５ シャットオフ弁
１６ａ、１６ｂ 検出板（検出部）
１７ａ、２１ａ、４１ａ、４２ａ 段部
２０、３０ 基台部
２１、３１ 低部
２２ 調整用ブロック
３３ スライド板
４０ 検出部
４１ 第１の変位検出溝（第１の検出部）
４２ 第２の変位検出溝（第２の検出部）

Claims (5)

1. 上下部構造間に変位切替型オイルダンパーが介装された免震構造において、
   上記変位切替型オイルダンパーのシリンダーが、上記上下部構造の一方に固定され、上記シリンダー内に移動自在に設けられたピストンに一体化されて上記シリンダーからの延出するピストンロッドが、上記上下部構造の他方に連結されるとともに、
   上記ピストンロッド側に、水平方向に間隔をおいて高低が変化する段部が形成された検出部が、当該段部間の長さ寸法が変更可能に取り付けられるとともに、上記シリンダー側に、上記検出部に係合するとともに上記段部の前後において減衰力を切り換えるシャットオフ弁が鉛直方向に変位自在に設けられていることを特徴とする免震構造。
2. 上記検出部は、上記段部間の長さ寸法が異なる複数の検出板からなり、これら検出板は、相互に交換可能に上記ピストンロッド側に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の免震構造。
3. 上記検出部は、中央部に低部が形成されるとともに水平方向に間隔をおいて上記低部から高部に至る段部が形成された基台部と、上記段部に隣接する低部上に着脱自在に設けられて上面が上記高部に連続する複数の調整用ブロックとからなることを特徴とする請求項１に記載の免震構造。
4. 上記検出部は、中央部に低部が形成されるとともに水平方向に間隔をおいて上記低部から高部に至る段部が形成された基台部と、この基台部の上記低部上に移動自在に設けられ、上面が上記高部に連続するスライド板とからなることを特徴とする請求項１に記載の免震構造。
5. 上記検出部は、円柱状に形成され、上記ピストンロッド側に軸線回りに回動可能に設けられるとともに、外周面に軸線方向に間隔をおいて上記段部が形成された第１の検出部が設けられ、かつ当該第１の検出部から円周方向に間隔を置いた位置、上記第１の検出部とは軸線方向に異なる間隔をおいて上記段部が形成された第２の検出部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の免震構造。