JP3556910B2

JP3556910B2 - Seismic isolation device

Info

Publication number: JP3556910B2
Application number: JP2001015759A
Authority: JP
Inventors: 勝美立石; 正貴鈴木; 義功小田; 秀司渡辺; 信行曽根; 知也石田; 剛青木
Original assignee: NISSUI ENGINEERING CO., LTD.; Daifuku Co Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: NISSUI ENGINEERING CO., LTD.; Daifuku Co Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2021-01-24
Also published as: JP2002220897A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物、土木構造物等の地盤上に基礎を介して構築される構造物への基礎からの地震動の伝達を遮断する免震装置に関し、特に冷凍保存倉庫の内部等の低温環境下での使用に適した免震装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
荷物の出し入れが自動化された自動倉庫には、床梁上にラックが設置され、リフタが床梁上を移動して荷物を搬送すると共にラック内に設けられた棚部に対して荷物を出し入れするものがある。ここで、ラックは、例えば鉄骨の骨組からなり、棚部が高さ方向に沿って多段状に設けられたもので、骨組の脚部が床梁にボルト等により連結される。また、このようなラックは倉庫内のフロアスペースを効率的に使用するために可能な限り背を高くする必要がある。
【０００３】
上記のようにラックが設けられた自動倉庫には、地震発生時におけるラック内からの荷物の落下及び荷崩れなどを防止するため、基礎と倉庫との間又は基礎と床梁との間に免震装置を介在させて、倉庫自体又は床梁を免震構造としたものがある。このような用途に用いられる免震装置は、例えば、特開平５−３３２００８号公報及び特開平８−２４００３３号公報にそれぞれ開示されている。
【０００４】
特開平５−３３２００８号公報及び特開平８−２４００３３号公報の免震装置は、それぞれ基礎上に設けられた凹状曲面上を上部構造体に接続されて上部構造体からの荷重を支持しつつ摺動又は転動する支承手段と、上部構造体へ粘性流体の粘性抵抗又はゴム等からなる弾性体の内部摩擦により減衰力を作用させる減衰手段とを備えている。これにより、地震発生時に支承手段により基礎から上部構造体への振動伝達が遮断されると共に復元力が発生し、減衰手段により上部構造体には粘性流体の粘性抵抗や弾性体の内部摩擦に応じた減衰力が作用する。
【０００５】
しかしながら、特開平５−３３２００８号公報や特開平８−２４００３３号公報の免震装置のように、粘性流体又は弾性体により上部構造体に対する減衰力又は復元力を発生させるものは、温度環境に対する感受性が高いという問題がある。すなわち、このような免震装置を冷凍保存用倉庫内等の低温環境下にて使用される場合には、常温時（例えば、１８℃の時）と比較して粘性流体の粘性及び弾性体の特性が著しく変化し、事実上、所要の減衰力を得ることは困難になる。
【０００６】
また、低温環境下でも安定した免震性能を発揮できる免震装置としては、例えば、特開平１１−２２７９１２号公報に開示されたものがある。この特開平１１−２２７９１２号公報の免震装置は、基礎上に配置され、中央が低く両端が高い曲線状のＸレールと、このＸレールの上方でラックの床梁の下面に固定され、Ｘレールに対し直交する方向で中央が高く両端が低い曲線状のＹレールと、下部はＸレールを挾み、上部は前記Ｙレールを挾み、中央には皿ばねを設けた連結ブロックと、ラックの床梁の下面に設けた皿ばねにより弾性的に支持されたスライディングシューを保持したスベリ支承と、基礎上に配置された平板状のベースプレートとを備えている。この免震装置では、床梁（上部構造体）に対する減衰力の大部分をスライディングシューとベースプレートとの摩擦抵抗により発生している。このため、この免震装置では、低温でのスライディングシューとベースプレートとの摩擦係数が所要の大きさとなるようにスライディングシュー及びベースプレートの材料等を適宜選択すれば、床梁へ作用させる減衰力を適正な大きさとし低温環境下でも安定した免震性能を発揮できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平１１−２２７９１２号公報の免震装置では、振動発生時に床梁へ復元力を作用させるためにＸレール及びＹレールがそれぞれ凹状に湾曲していることから、床梁が基礎に対してＸ方向及びＹ方向へ相対移動すると、上部構造体が高さ方向へ変位する。この上部構造体の高さ方向への変位を吸収するため、この免震装置では、スベリ支承のスライディングシューが皿ばねにより弾性的に支持されている。
【０００８】
しかしながら、床梁上の積載物の重量等に応じて設定される床梁は、その剛性が静的に作用する荷重（静的荷重）に対して十分な大きさとされ大きな変形が生じないが、動的に作用する荷重（動的荷重）を受けた場合には比較的大きな変形が容易に生じる。従って、特開平１１−２２７９１２号公報の免震装置では、床梁が基礎に対してＸ方向及びＹ方向へ相対移動した際に、連結ブロックからの力により床梁におけるＹレールの取付部付近が強制的に高さ方向へ変位するが、床梁におけるスベリ支承との連結部付近はＹレールの取付部付近に追従して高さ方向へ変位する。これにより、地震発生時には、床梁におけるＹレールの取付部付近とスベリ支承との連結部付近との間には撓み変形が生じ、床梁が局部的に傾いてしまう。このとき、床梁上に背の高いラックが設置され、ラック上部側の棚部に荷物が収納されていると、ラックの上部側では床梁の傾きによる振動が増幅する現象が生じ、ラック内からの荷物の落下や荷崩が生じるおそれがある。
【０００９】
また上記免震装置では、連結ブロックの下端部及び上端部がそれぞれＸレール及びＹレールに従って傾くことを許容するため連結ブロックの中央部には皿バネが配置されている。この結果、床梁全体が弾性的に支持されて高さ方向への変位が可能なっており、地震動による振動周期と床梁の固有振動数とが一致した場合には、床梁に共振現象が生じて床梁の高さ方向への振動が増幅するおそれがある。
【００１０】
本発明の目的は、上記事実を考慮して、振動発生時に上部構造体における床部に局部的な変形及び上部構造体の高さ方向への共振現象を生じさせることなく、低温環境下でも安定した免震性能を発揮できる免震装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る免震装置は、基礎上に略水平なＸ方向へ延在するように配置され、前記Ｘ方向に沿って中央部から両端部へ向かって高くなるように凹状に湾曲する第１の転動面が設けられた第１のレールと、上部構造体の下面に前記Ｘ方向と直交するＹ方向に沿って延在するように配置され、前記Ｙ方向に沿って中央部から両端部へ向かって低くなるように凹状に湾曲する第２の転動面が設けられた第２のレールと、前記第１の転動面上を転動可能とされた転動体を介して前記第１のレールに係合し、前記転動体を転動させつつ前記Ｘ方向へ移動可能とされると共に、前記Ｘ方向への移動により高さ方向へ変位する第１のベアリングブロックと、前記第２の転動面上を転動可能とされた転動体を介して前記第２のレールに係合し、前記転動体を転動させつつ前記Ｙ方向へ移動可能とされると共に、前記Ｙ方向への移動により高さ方向へ変位する第２のベアリングブロックと、前記第１のベアリングブロックと前記第２のベアリングブロックとを連結し、前記第１のベアリングブロック及び第２のベアリングブロックと共に上部構造体からの荷重を支持するジョイント部材と、基礎上及び上部構造体の下面の一方に配置され、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に沿ってそれぞれ前記第１及び第２の転動面と同一の曲率半径を有する凹状曲面からなる摺動面が設けられたスライドベースと、基礎上及び構造体の下面の他方に固定され、前記上部構造体からの荷重を支持しつつ、前記摺動面上を摺動可能とされたスライディングシューを保持したスライド部材と、を有すると共に、前記ジョイント部材は、軸線が前記Ｙ方向と平行とされた円柱状の第１のジョイントコロと、前記第１のコロを保持すると共に前記第１及び第２のベアリングブロックの一方に連結され、前記第１のコロの外周面上を周方向に沿って摺動可能とされた第１のジョイントブロックと、軸線が前記Ｘ方向と平行となるように前記第１のジョイントコロに連結された円柱状の第２のジョイントコロと、前記第２のコロを保持すると共に前記第１及び第２のベアリングブロックの他方に連結され、前記第２のコロの外周面上を周方向に沿って摺動可能とされた第２のジョイントブロックと、を有することを特徴とするものである。
また、本発明に係る免震装置は−２０℃以下の低温環境下にて用いられると好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る免震装置について図面を参照して説明する。
【００１７】
（実施形態の構成）
図１及び図２には本発明の実施形態に係る免震装置が適用されて免震構造とされた自動倉庫の概略構成が示されている。この自動倉庫１０は大規模な冷凍保存倉庫（図示省略）内に設置され、魚、肉等の低温保存が必要な荷物をラック１２に対して自動的に出し入れするものである。なお、魚、肉等を保存する冷凍保存倉庫内は、通常−２０℃以下に保たれている。
【００１８】
自動倉庫１０には、図１に示されるように鉄骨、コンクリート等からなる基礎構造１４上に免震装置１６を介して載置される床梁１８及び、この床梁１８上に設置される複数台のラック１２が設けられている。ラック１２は全体として幅が狭く奥行が長い筐体状とされており、床梁１８のフロアスペースを効率的に使用するために高さ方向に沿って棚部２０が多段積層された構造とされている。これらの棚部２０にはそれぞれ魚、肉等を収納したコンテナ２２が収納される。またラック１２は骨組が鉄骨構造とされており、骨組の下端部が脚部１３として床梁１８上にボルト等により締結固定されている。自動倉庫１０には、床梁１８上における２台のラック１２間に設けられた走行通路２４を走行するオートリフタ２６が設けられている。オートリフタ２６は、制御装置（図示省略）からの指令により走行通路２４と自動倉庫１０の出入口との間を自動走行すると共に、自動倉庫１０の出入口まで搬入されたコンテナ２２を制御部により指示された棚部２０へ収納し、又は制御部により指示された棚部２０からコンテナ２２を取り出し、これを自動倉庫１０の出入口まで搬出する。
【００１９】
自動倉庫１０の床梁１８は、図２に示されるように全体として奥行方向（矢印Ｘ方向）へ長く、幅方向（矢印Ｙ方向）へ短い長方形の板状とされており、奥行方向に沿って延在する主骨２８と幅方向に沿って延在する主骨３０とが井桁状に組み合わされ、複数本の主骨２８間に補助骨３２が張り渡された鉄骨構造とされている。
【００２０】
床梁１８と基礎構造１４との間には、図３に示されるように本実施形態に係る免震装置１６が配置されている。免震装置１６には転がり支承機構３４とスベリ支承機構３６とが設けられている。これら支承機構３４，３６は、図２に示されるように主骨２８と主骨３０との交差部にそれぞれ配置されており、転がり支承機構３４の個数とスベリ支承機構３６の個数との比は２：１になっている。また転がり支承機構３４とスベリ支承機構３６とは、それぞれ床梁１８の重心Ｇに対して対称的な位置関係となるように配置されている。これにより、免震装置１６を介して床梁１８に水平方向に沿った地震動が伝達された際には、重心Ｇを中心とするモーメントが釣り合って床梁１８の回転運動が防止される。
【００２１】
図４及び図５には本実施形態の免震装置１６における転がり支承機構３４が示されている。転がり支承機構３４には、図４に示されるように基礎構造１４上に奥行方向（矢印Ｘ方向）へ延在する細長いレール受板３８及び下ガイドレール４０が設けられている。レール受板３８は基礎構造１４にボルト（図示省略）等により固定され、その上面が奥行方向に沿って一定の曲率半径を有する凹状のレール載置面４２とされている。このレール載置面４２上には、下ガイドレール４０が載置され、ボルト、溶接等により高強度に固定されている。
【００２２】
下ガイドレール４０は軸直角断面が矩形状とされており、この軸直角断面の中心を通過する下ガイドレール４０の軸線は中央位置から両端部へ向かって高くなるように凹状に湾曲している。ここで、下ガイドレール４０の軸線の曲率半径は４．５〜５．０ｍの間とされ、最も低い中央位置と最も高い両端部との高低差が５ｍｍ程度に設定されている。レール受板３８のレール載置面４２は、下ガイドレール４０の下面との間に隙間ができないように同一の曲率半径で湾曲している。また下ガイドレール４０は、その軸線の長手中心が水平方向に沿って床梁１８における主骨２８，３０との交差部（図２参照）の中心と一致するように基礎構造１４に取り付けられている。
【００２３】
下ガイドレール４０には、図６に示されるように上面部に下ガイドレール４０の長手方向に沿って２本の転動溝４４が形成され、その両側面部にもそれぞれ１本の転動溝４６が下ガイドレール４０の長手方向に沿って形成されている。従って、これらの転動溝４４，４６の軸線は下ガイドレール４０の軸線と同一の曲率中心を有し、下ガイドレール４０の軸線の曲率半径に対応する曲率半径で湾曲している。また、これらの転動溝４４，４６はそれぞれ軸直角断面が半円状の溝とされており、その内面が後述する転動体としてのボール４８が転動する転動面とされている。
【００２４】
転がり支承機構３４には、図５に示されるように床梁１８の下面に幅方向（矢印Ｙ方向）へ延在する細長いレール受板５０及び上ガイドレール５２が設けられている。レール受板３８は床梁１８の下面にボルト（図示省略）等により固定され、その上面が幅方向に沿って一定の曲率半径を有する凹状のレール載置面５４とされている。このレール載置面５４上には、上ガイドレール５２が載置され、ボルト、溶接等により高強度に固定されている。
【００２５】
ここで、上ガイドレール５２は下ガイドレール４０と同一形状とされており、その上面部及び両側面部には、それぞれ下ガイドレール４０と同様に転動溝５６及び転動溝５８が形成されている。また上ガイドレール５２は、下ガイドレール４０に対して上下が反転された状態でレール受板５０へ固定されており、その軸線の長手中心が水平方向に沿って床梁１８における主骨２８，３０との交差部（図２参照）の中心と一致するように床梁１８の下面に取り付けられている。
【００２６】
下ガイドレール４０には、その長手方向に沿って移動可能に下ベアリングブロック６０が係合している。下ベアリングブロック６０は、図５に示されるように下方へ向かって開いた略コ字状に形成されており、その下面中央部には、奥行方向に沿ってコ字状断面のガイド溝６２が延在している。ガイド溝６２はその幅が下ガイドレール４０の幅より僅かに広くなっており、このガイド溝６２内には下ガイドレール４０の上部側が挿入されている。ここで、ガイド溝６２の断面中心を通る軸線は、下ガイドレール４０の軸線の曲率半径に対応する曲率半径で湾曲している。
【００２７】
下ベアリングブロック６０のガイド溝６２内には、その底面部に下ガイドレール４０上面部における２本の転動溝４４にそれぞれ対応する半球状のホルダ部（図示省略）が設けられている。このホルダ部は、ガイド溝６２の長手方向の中心に対して対称的な２位置にそれぞれ２個ずつ配置されている。これら４個のホルダ部内には金属製のボール４８が摺動可能に保持されている。ここで、ホルダ部の内面には、ボール４８との摩擦抵抗を十分小さくするためテフロン等の低摩擦層が成膜されている。
【００２８】
また下ベアリングブロック６０のガイド溝６２内の両側面部にも、下ガイドレール４０の両側面部における転動溝４６にそれぞれ対応するホルダ部（図示省略）が設けられ、これらのホルダ部もガイド溝６２の長手方向の中心に対して対称的な２位置にそれぞれ配置されており、これらのホルダ部内にも低摩擦層を介してボール４８が摺動可能に保持されている。
【００２９】
下ベアリングブロック６０は、ガイド溝６２内のボールをそれぞれ下ガイドレール４０の転動溝４４，４６内へ挿入した状態で下ガイドレール４０に嵌挿しており、ボール４８はガイド溝６２と下ガイドレール４０との間に僅かな隙間を形成している。これにより、下ベアリングブロック６０は、ボール４８を転動させつつ転動溝４４，４６に沿って小さい移動抵抗で移動可能になっている。このとき、転動溝４４，４６が中央位置から両端部へ向かって高くなるように湾曲していることから、下ベアリングブロック６０には、重力方向の垂直荷重（押圧荷重）を受けた状態では、常に転動溝４４，４６の長手方向に沿った中央位置へ付勢されるような復元力が作用する。また下ベアリングブロック６０は、ボール４８により移動範囲が転動溝４４，４６に対応する範囲内に制限され、他の方向への移動が阻止されることから、押圧荷重とは逆の引抜荷重を受けても、このような引抜荷重に対して十分な抵抗力（引抜耐力）を有しており、これにより、下ガイドレール４０からの脱落が防止されている。
【００３０】
上ガイドレール５２には、その長手方向に沿って移動可能に上ベアリングブロック６４が係合している。上ベアリングブロック６４は、下ベアリングブロック６０と同一の形状及び構造を有しており、この上ベアリングブロック６４のガイド溝６６内には、下ベアリングブロック６０と同様に、上ガイドレール５２の転動溝５６，５８に対応する複数個（本実施形態では６個）のホルダ部が設けられ、これらのホルダ部内にはボール４８が低摩擦層を介して保持されている。これにより、上ベアリングブロック６４は、ボール４８を転動させつつ転動溝５６，５８に沿って小さい移動抵抗で移動可能になり、また上ベアリングブロック６４には、重力方向の垂直荷重を受けた状態では、常に転動溝５６，５８の長手方向に沿った中央位置へ付勢されるような復元力が作用する。また上ベアリングブロック６４も、ボール４８により引抜荷重に対して十分な引抜耐力を有しており、これにより、上ガイドレール５２からの脱落が防止されている。
【００３１】
下ベアリングブロック６０と上ベアリングブロック６４とは、図４及び図５に示されるようにジョイント部材６８により互いに連結されている。ジョイント部材６８には、図６に示されるようにそれぞれ略円柱状に形成された下ジョイントコロ７０及び上ジョイントコロ７２が設けられ、これらのジョイントコロ７０，７２が連結ボルト７４により連結固定されている。
【００３２】
下ジョイントコロ７０には、図６に示されるように、その頂部に弦方向に沿った平面部７６が形成されている。この平面部７６の中央部には、下部側はねじ溝が形成されたねじ穴７８が穿設されている。また上ジョイントコロ７２には、その底部に弦方向に沿った平面部８０が形成されている。上ジョイントコロ７２には、高さ方向に沿って平面部８０の中央部から上ジョイントコロ７２の頂部まで貫通する貫通穴８２が穿設されている。この貫通穴８２の上端側には、下端側に対して内径が拡がった拡径部８４が形成されている。
【００３３】
下ジョイントコロ７０と上ジョイントコロ７２とは、それらの平面部７６，８０が互いに接し、かつねじ穴７８と貫通穴８２とが互いに一致するように組み付けられ、図７に示されるように貫通穴８２の上端側から挿入された連結ボルト７４がねじ穴７８内へねじ込まれることにより連結固定されている。このとき、連結ボルト７４の頭部は貫通穴８２の拡径部８４内へ収納されて、上ジョイントコロ７２の外周側へ突出しないようになっている。ここで、図６に示されるように、下ジョイントコロ７０はその回転中心となる軸線Ｓ１が奥行方向（矢印Ｘ方向）と平行になるように配置され、上ジョイントコロ７２はその回転中心となる軸線Ｓ２が幅方向（矢印Ｙ方向）と平行となるように配置されている。
【００３４】
ジョイント部材６８には、図６に示されるように下ベアリングブロック６０の上面に固定される下ジョイントブロック８６と、上ベアリングブロック６４の下面に固定される上ジョイントブロック８８とが設けられている。下ジョイントブロック８６内には略円柱状の空間が形成され、この空間は下ジョイントコロ７０を収納するホルダ部９０とされている。このホルダ部９０の内径は下ジョイントコロ７０の外径よりも僅かに大径とされており、その軸線が奥行方向と平行になっている。またホルダ部９０には、下ジョイントブロック８６の上面へ開口する開口部９２が設けられており、この開口部９２からは、ホルダ部９０内に収納された下ジョイントコロ７０の平面部７６を含む上端側が突出する。
【００３５】
上ジョイントブロック８８は下ジョイントブロック８６と同一形状とされており、上ジョイントブロック８８内にも、下ジョイントブロック８６と同様に上ジョイントコロ７２を収納するホルダ部９４が形成され、このホルダ部９４には上ジョイントブロック８８の下面へ開口する開口部９６が設けられている。上ジョイントブロック８８は、下ジョイントブロック８６に対して上下反転され、かつホルダ部９４の軸線が幅方向と平行となるように上ベアリングブロック６４の下面へ取り付けられている。また図６に示されるように、ジョイントブロック８６，８８の両側面には、それぞれ開口部９０，９６両端を閉止する閉止板１１０がボルト１１２により締結固定され、ジョイントコロ７０，７２の軸方向への移動が制限されている。これにより、ジョイントコロ７０，７２のジョイントブロック８６，８８からの脱落が防止されている。
【００３６】
ここで、下ジョイントブロック８６は、図６に示される軸線Ｓ１を中心とする周方向に沿って下ジョイントコロ７０の外周面上を摺動可能とされ、上ジョイントブロック８８は、図６に示される軸線Ｓ２を中心とする周方向に沿って上ジョイントコロ７２の外周面上を摺動可能とされている。これにより、下ベアリングブロック６０は、上ジョイントコロ７２の軸線Ｓ２を中心として揺動可能になり、下ガイドレール４０に沿って移動する際には転動溝４４，４６の曲面に従って傾くことが可能になる。また上ベアリングブロック６４は、下ジョイントコロ７０の軸線Ｓ１を中心として揺動可能になり、上ガイドレール５２に沿って移動する際には転動溝５６，５８の傾きに従って傾くことが可能になる。従って、ジョイント部材６８に皿バネ等の弾性部材を配置しなくても、下ベアリングブロック６０及び上ベアリングブロック６４は奥行方向及び幅方向へそれぞれ円滑に移動可能となる。
【００３７】
一方、スベリ支承機構３６には、図３に示されるように基礎構造１４上に略正方形の薄肉板状とされたスライドベース９８が設けられている。スライドベース９８の上面部には、ガイドレール４０，５２と同一の曲率半径を有する凹状の湾曲面からなる摺動面１００が形成されている。この摺動面１００は、図９に示されるように水平方向に沿って円状に広がっており、その外径がガイドレール４０，５２の長さより僅かに長くなっている。スライドベース９８は、例えば、金属板を切削及び研磨加工することにより製造され、摺動面１００には、後述するスライディングシュー１０２との摩擦抵抗を抑制するためにテフロン等がコーティングされている。ここで、スライドベース９８は、図２に示されるように摺動面１００の中心が主骨２８，３０の交差部の中心と一致するように配置されている。
【００３８】
スベリ支承機構３６には、図３に示されるようにスライドベース９８の上側にスライド部材１０４が設けられている。スライド部材１０４は、床梁１８の下面へボルト、溶接等により高強度に固定される連結板１０６と、この連結板１０６の下面から突出する円柱状のシューホルダ１０８とを備えており、このシューホルダ１０８の先端部には、肉厚円板状とされたテフロン製のスライディングシュー１０２が固着されている。スライディングシュー１０２は、床梁１８からの重力方向に沿った垂直荷重を受け、その下面をスライドベース９８の摺動面１００へ圧接させている。これにより、スライド部材１０４は、スライディングシュー１０２を摺動面１００と摺動させつつ水平方向へ移動可能になる。
【００３９】
免震装置１６では、床梁１８からの垂直荷重が転がり支承機構３４及びスベリ支承機構３６に対してそれぞれ均等に作用するようになっている。また免震装置１６では、−２０℃前後での転がり支承機構３４の摩擦抵抗μ１が０．１程度に設定され、スベリ支承機構３６の摩擦抵抗μ２が０．００５程度に設定されている。従って、本実施形態では、転がり支承機構３４の個数とスベリ支承機構３６の個数との比が２：１とされているが、これら支承機構３４，３６の比を変化させることで、床梁１８に対する水平方向に沿った移動抵抗（減衰力）の大きさを調整できる。また免震装置１６を介して地震動が入力した際の床梁１８の奥行方向及び水平方向に沿った最大振幅は、床梁１８に対する減衰力及び復元力により規定され、本実施形態では、床梁１８がガイドレール４０，５２のそれぞれの中心位置から２００ｍｍの変位が可能になっている。なお、床梁１８に対する復元力の大きさは、重力方向に沿った垂直荷重の大きさ及びガイドレール４０，５２の曲率半径により定まり、荷重一定の条件下では曲率半径が小さくなるに従って復元力が増加するが、水平方向の変位に伴う上下方向の変位幅（振幅）が増大することになる。
【００４０】
また本実施形態の免震装置１６では、ガイドレール４０，５２の曲面によって復元力が付与されるので床梁１８の振動周期Ｔが、その質量とは無関係に定まる。このため、ガイドレール４０，５２の曲率半径を適切に設定することによって、床梁１８上への積載量等に関係なく適切な振動周期が設定可能になっている。
【００４１】
（実施形態の作用）
次に、上記のように構成された本実施形態に係る免震装置１６の作用について説明する。
【００４２】
本実施形態の免震装置１６によれば、基礎構造１４に対して床梁１８が転がり支承機構３４及びスベリ支承機構３６により奥行方向及び幅方向へ相対的に移動可能に支持されることにより、地震発生時に基礎構造１４が水平方向に沿って振動すると、慣性の作用によって床梁１８が基礎構造１４に対して相対的に奥行方向及び幅方向、すなわち水平方向に沿って相対移動するので、基礎構造１４から床梁１８への振動伝達を遮断できる。
【００４３】
また、ガイドレール４０，５２における転動溝４４，４６の軸線が凹状に湾曲すると共に、スライドベース９８の摺動面１００が転動溝４４，４６の軸線と同一の曲率半径を有する凹状曲面からなることから、床梁１８がガイドレール４０，５２の中心位置から変位した際には、ジョイント部材６８により連結されたベアリングブロック６０，６４及びスライド部材１０４から床梁１８に水平方向に沿ってガイドレール４０，５２の中心位置へ復帰させるような復元力が作用し、この復元力により地震終了後に床梁１８はガイドレール４０，５２の中心位置へ自動復帰する。
【００４４】
さらにガイドレール４０，５２の曲率半径とスライドベース９８の摺動面１００との曲率半径とが一致していることから、床梁１８の水平方向への移動時には床梁１８における上ガイドレール５２の取付部付近とスライド部材１０４との連結部付近とに高低差が生じないので、床梁１８における上ガイドレール５２の取付部付近とスライド部材１０４との連結部付近との間には撓み変形が生じない。この結果、地震発生時に、床梁１８における上ガイドレール５２の取付部付近とスライド部材１０４との連結部付近との間の部分が局部的に傾くことを防止できるので、床梁１８の局部的な傾きによる振動がラック１２の上部側で増幅する現象を防止できる。
【００４５】
また免震装置１６によれば、−２０℃以下の低温環境で使用される場合であっても、スライディングシュー１０２とスライドベース９８の摺動面１００との摩擦係数は略一定値に保たれ、かつガイドレール４０，５２とベアリングブロック６０，６４との摩擦抵抗も略一定に保たれるので、低温環境下でも床梁１８に対する減衰力を略一定にできる。ここで、スライディングシュー１０２と摺動面１００との摩擦係数は、環境温度一定の条件下では、それら部材の摺動界面における材料、平滑度等に応じて変化する。従って、本実施形態では、摺動界面を極めて平滑なテフロンコーティング層により形成したが、スライディングシュー１０２と摺動面１００とのそれぞれの摺動界面の材質、平滑度等をそれぞれ適宜選択することによっても、低温環境下での床梁１８に対する減衰力の大きさを調整できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明した本発明に係る免震装置によれば、振動発生時に上部構造体における床部に局部的な変形及び上部構造体の高さ方向への共振現象を生じさせることなく、低温環境下でも安定した免震性能を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る免震装置が適用されて免震構造とされた自動倉庫の概略構成を示す側面図である。
【図２】図１に示される自動倉庫における床梁の構造と本発明の実施形態に係る転がり支承機構及びスベリ支承機構の配置を示す平面図である。
【図３】図１に示される自動倉庫における床梁の構造と本発明の実施形態に係る転がり支承機構及びスベリ支承機構の配置を示す側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る免震装置における転がり支承機構の構成を示す側面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る免震装置における転がり支承機構の構成を示す側面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る免震装置における転がり支承機構の構成を示す分解斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る転がり支承機構におけるジョイント部材の構成を示す側面断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る免震装置におけるスベリ支承機構の構成を示す側面図である。
【図９】本発明の実施形態に係るスベリ支承機構におけるスライドベースの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１２ラック（上部構造体）
１４基礎構造（基礎）
１８床梁（上部構造体）
４０下ガイドレール（第１のレール）
４４，４５転動溝（第１の転動面）
４８ボール（転動体）
５２上ガイドレール（第２のレール）
５６，５８転動溝（第２の転動面）
６０下ベアリングブロック（第１のベアリングブロック）
６４上ベアリングブロック（第２のベアリングブロック）
６８ジョイント部材と、
７０下ジョイントコロ（第１のジョイントコロ）
７２上ジョイントコロ（第２のジョイントコロ）
８６下ジョイントブロック（第１のジョイントブロック）
８８上ジョイントブロック（第２のジョイントブロック）
９８スライドベース
１００摺動面
１０２スライディングシュー
１０４スライド部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a seismic isolation device that blocks the transmission of seismic motion from a foundation to a structure constructed via a foundation on the ground of a building, a civil engineering structure, and the like, and particularly to a low-temperature environment such as the inside of a frozen storage warehouse. For seismic isolation devices suitable for use below.
[0002]
[Prior art]
In an automated warehouse where loading and unloading is automated, a rack is installed on the floor beam, and a lifter moves on the floor beam to transport the package and also to load and unload the package on the shelf provided in the rack. There is something. Here, the rack is made of, for example, a steel frame, and the racks are provided in multiple stages along the height direction, and the legs of the frame are connected to the floor beams by bolts or the like. Also, such racks need to be as tall as possible to use floor space in the warehouse efficiently.
[0003]
Automatic warehouses equipped with racks as described above must be installed between the foundation and the warehouse or between the foundation and floor beams in order to prevent the load from falling from the racks and collapse of the cargo during an earthquake. Some warehouses or floor beams have a seismic isolation structure with a seismic device interposed. Seismic isolation devices used in such applications are disclosed in, for example, JP-A-5-332008 and JP-A-8-240033.
[0004]
The seismic isolation devices disclosed in JP-A-5-332008 and JP-A-8-240033 are connected to an upper structure on a concave curved surface provided on a foundation, and slide while supporting a load from the upper structure. There is provided a bearing means for moving or rolling, and a damping means for applying a damping force to the upper structure by viscous resistance of a viscous fluid or internal friction of an elastic body made of rubber or the like. As a result, when an earthquake occurs, the transmission of vibration from the foundation to the upper structure is interrupted by the bearing means and a restoring force is generated, and the damping means causes the upper structure to respond to the viscous resistance of the viscous fluid and the internal friction of the elastic body. Damping force acts.
[0005]
However, a device that generates a damping force or a restoring force on an upper structure by a viscous fluid or an elastic body, such as a seismic isolation device disclosed in JP-A-5-332008 or JP-A-8-240033, is not sensitive to a temperature environment. Is high. That is, when such a seismic isolation device is used in a low-temperature environment such as in a cold storage warehouse, the viscosity of the viscous fluid and the elasticity of the elastic body are lower than those at normal temperature (for example, at 18 ° C.). The properties change significantly, making it practically difficult to obtain the required damping force.
[0006]
Further, as a seismic isolation device capable of exhibiting stable seismic isolation performance even in a low-temperature environment, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-227912. The seismic isolation device disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-227912 is arranged on a foundation, and has a curved X-rail having a low center and high both ends. The X-rail is fixed to a lower surface of a floor beam of a rack above the X-rail. A curved Y-rail with a center high and both ends low in a direction perpendicular to the rail, a lower part sandwiching the X-rail, an upper part sandwiching the Y-rail, a connecting block having a disc spring in the center, and a rack; A sliding support elastically supported by a disc spring provided on the lower surface of the floor beam and a sliding base, and a flat base plate disposed on the foundation. In this seismic isolation device, most of the damping force on the floor beam (upper structure) is generated by frictional resistance between the sliding shoe and the base plate. Therefore, in this seismic isolation device, if the materials of the sliding shoe and the base plate are appropriately selected so that the coefficient of friction between the sliding shoe and the base plate at a low temperature becomes a required value, the damping force acting on the floor beam can be properly adjusted. It can exhibit stable seismic isolation performance even in a low temperature environment.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the seismic isolation device disclosed in JP-A-11-227912, the X-rail and the Y-rail are each concavely curved in order to apply a restoring force to the floor beam when a vibration occurs, so that the floor beam is positioned with respect to the foundation. When the relative movement is performed in the X direction and the Y direction, the upper structure is displaced in the height direction. In order to absorb the displacement of the upper structure in the height direction, in this seismic isolation device, the sliding shoe of the sliding bearing is elastically supported by a disc spring.
[0008]
However, the floor beam set according to the weight of the load on the floor beam, etc., has a rigidity sufficient for a load acting statically (static load) and does not cause large deformation. When receiving a dynamically acting load (dynamic load), relatively large deformation easily occurs. Therefore, in the seismic isolation device of JP-A-11-227912, when the floor beam relatively moves in the X direction and the Y direction with respect to the foundation, the vicinity of the Y-rail mounting portion of the floor beam by the force from the connecting block. Although it is forcibly displaced in the height direction, the vicinity of the connection portion between the floor beam and the sliding bearing is displaced in the height direction following the vicinity of the mounting portion of the Y rail. As a result, when an earthquake occurs, bending deformation occurs between the vicinity of the Y-rail mounting portion of the floor beam and the vicinity of the connection portion with the sliding bearing, and the floor beam is locally inclined. At this time, if a tall rack is installed on the floor beams and luggage is stored on the shelf at the top of the rack, a phenomenon occurs in which vibration due to the inclination of the floor beams is amplified on the upper side of the rack, There is a possibility that the luggage may fall or collapse.
[0009]
Also, in the above seismic isolation device, a disc spring is disposed at the center of the connecting block to allow the lower end and the upper end of the connecting block to tilt according to the X rail and the Y rail, respectively. As a result, the entire floor beam is elastically supported and can be displaced in the height direction. If the vibration period due to the seismic motion matches the natural frequency of the floor beam, the resonance phenomenon occurs in the floor beam. There is a possibility that vibration in the height direction of the floor beam will be amplified.
[0010]
In view of the above facts, the object of the present invention is to provide a stable structure even in a low-temperature environment without causing local deformation and resonance in the height direction of the upper structure in the floor of the upper structure when vibration occurs. An object of the present invention is to provide a seismic isolation device capable of exhibiting improved seismic isolation performance.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A seismic isolation device according to the present invention for achieving the above object is arranged on a foundation so as to extend in a substantially horizontal X direction, and is arranged to rise from a central portion to both ends along the X direction. A first rail provided with a first rolling surface that is concavely curved, and disposed on a lower surface of the upper structure so as to extend along a Y direction orthogonal to the X direction, and in the Y direction. A second rail provided with a second rolling surface that is concavely curved so as to become lower from the center toward both ends along the second rail; and a rolling that is capable of rolling on the first rolling surface. A first bearing that engages with the first rail via a moving body, is movable in the X direction while rolling the rolling body, and is displaced in the height direction by moving in the X direction. The second race through a block and a rolling element rotatable on the second rolling surface; A second bearing block which is movable in the Y direction while rolling the rolling element, and which is displaced in the height direction by the movement in the Y direction; and the first bearing block. And a joint member for connecting the first bearing block and the second bearing block to support a load from an upper structure together with the first bearing block and the second bearing block; and a joint member disposed on one of a foundation and a lower surface of the upper structure. A slide base provided with a sliding surface having a concave curved surface having the same radius of curvature as the first and second rolling surfaces along the X direction and the Y direction, respectively, A sliding member fixed to the other of the lower surfaces of the sliding members and supporting a sliding shoe slidable on the sliding surface while supporting a load from the upper structure. In addition, the joint member is connected to one of the first and second bearing blocks while holding the first roller and a first joint roller having a cylindrical shape whose axis is parallel to the Y direction. A first joint block slidable on the outer peripheral surface of the first roller along the circumferential direction, and connected to the first joint roller such that an axis is parallel to the X direction. A cylindrical second joint roller, which holds the second roller and is connected to the other of the first and second bearing blocks, and slides on the outer peripheral surface of the second roller along the circumferential direction. A movable second joint block.
Further, the seismic isolation device according to the present invention is preferably used in a low-temperature environment of −20 ° C. or lower.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a seismic isolation device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
(Configuration of the embodiment)
1 and 2 show a schematic configuration of an automatic warehouse having a seismic isolation structure to which a seismic isolation device according to an embodiment of the present invention is applied. The automatic warehouse 10 is installed in a large-scale frozen storage warehouse (not shown), and automatically loads and unloads cargo such as fish and meat that need to be stored at a low temperature into and from the rack 12. In addition, the inside of the frozen storage warehouse for storing fish, meat and the like is usually kept at -20 ° C or lower.
[0018]
As shown in FIG. 1, the automatic warehouse 10 includes a floor beam 18 placed on a base structure 14 made of steel, concrete or the like via a seismic isolation device 16, and a plurality of floor beams 18 installed on the floor beam 18. One rack 12 is provided. The rack 12 has a housing shape as a whole having a narrow width and a long depth, and has a structure in which shelves 20 are multi-tiered along the height direction in order to efficiently use the floor space of the floor beams 18. ing. Each of these shelves 20 stores a container 22 storing fish, meat, and the like. The rack 12 has a steel frame structure, and the lower end of the frame is fixed as a leg 13 on a floor beam 18 by bolts or the like. The automatic warehouse 10 is provided with an auto lifter 26 that travels on a traveling passage 24 provided between the two racks 12 on the floor beam 18. The auto lifter 26 automatically travels between the traveling passage 24 and the entrance and exit of the automatic warehouse 10 according to a command from a control device (not shown), and the control unit instructs the container 22 carried into the entrance and exit of the automatic warehouse 10. The container 22 is stored in the shelf unit 20, or the container 22 is taken out from the shelf unit 20 specified by the control unit, and carried out to the entrance of the automatic warehouse 10.
[0019]
As shown in FIG. 2, the floor beam 18 of the automatic warehouse 10 has a rectangular plate shape as a whole that is long in the depth direction (arrow X direction) and short in the width direction (arrow Y direction), and extends along the depth direction. The main bone 28 extending in the width direction and the main bone 30 extending in the width direction are combined in a cross-girder shape, and have a steel structure in which the auxiliary bone 32 is stretched between the plurality of main bones 28.
[0020]
As shown in FIG. 3, the seismic isolation device 16 according to the present embodiment is arranged between the floor beam 18 and the foundation structure 14. The seismic isolation device 16 is provided with a rolling bearing mechanism 34 and a sliding bearing mechanism 36. As shown in FIG. 2, these support mechanisms 34 and 36 are arranged at intersections of the main bone 28 and the main bone 30, respectively. The ratio of the number of the rolling support mechanisms 34 to the number of the sliding support mechanisms 36 is as follows. It is 2: 1. Further, the rolling bearing mechanism 34 and the sliding bearing mechanism 36 are disposed so as to have a symmetrical positional relationship with respect to the center of gravity G of the floor beam 18. As a result, when a seismic motion along the horizontal direction is transmitted to the floor beam 18 via the seismic isolation device 16, the moment about the center of gravity G is balanced, and the rotational motion of the floor beam 18 is prevented.
[0021]
4 and 5 show the rolling bearing mechanism 34 in the seismic isolation device 16 of the present embodiment. As shown in FIG. 4, the rolling bearing mechanism 34 is provided with an elongated rail receiving plate 38 and a lower guide rail 40 that extend in the depth direction (the direction of the arrow X) on the basic structure 14. The rail receiving plate 38 is fixed to the basic structure 14 by bolts (not shown) or the like, and the upper surface thereof is a concave rail mounting surface 42 having a constant radius of curvature along the depth direction. The lower guide rail 40 is mounted on the rail mounting surface 42 and is fixed with high strength by bolts, welding, or the like.
[0022]
The lower guide rail 40 has a rectangular cross-section perpendicular to the axis, and the axis of the lower guide rail 40 passing through the center of the cross-section perpendicular to the axis is concavely curved so as to increase from the center position toward both ends. . Here, the radius of curvature of the axis of the lower guide rail 40 is 4.5 to 5.0 m, and the height difference between the lowest center position and the highest end portions is set to about 5 mm. The rail mounting surface 42 of the rail receiving plate 38 is curved with the same radius of curvature so that no gap is formed between the rail mounting surface 42 and the lower surface of the lower guide rail 40. The lower guide rail 40 is attached to the foundation structure 14 such that the longitudinal center of its axis coincides with the center of the intersection (see FIG. 2) of the floor beam 18 with the main bones 28 and 30 along the horizontal direction. I have.
[0023]
6, two rolling grooves 44 are formed on the upper surface of the lower guide rail 40 along the longitudinal direction of the lower guide rail 40, and one rolling groove is formed on both side surfaces of the lower groove. 46 is formed along the longitudinal direction of the lower guide rail 40. Therefore, the axes of the rolling grooves 44 and 46 have the same center of curvature as the axis of the lower guide rail 40, and are curved with a radius of curvature corresponding to the radius of curvature of the axis of the lower guide rail 40. Each of the rolling grooves 44 and 46 has a semicircular groove at a section perpendicular to the axis, and has an inner surface serving as a rolling surface on which a ball 48 as a rolling element described later rolls.
[0024]
As shown in FIG. 5, the rolling bearing mechanism 34 is provided with an elongated rail receiving plate 50 and an upper guide rail 52 that extend in the width direction (the direction of the arrow Y) on the lower surface of the floor beam 18. The rail receiving plate 38 is fixed to the lower surface of the floor beam 18 by bolts (not shown) or the like, and the upper surface thereof is a concave rail mounting surface 54 having a constant radius of curvature along the width direction. The upper guide rail 52 is mounted on the rail mounting surface 54, and is fixed with high strength by bolts, welding, or the like.
[0025]
Here, the upper guide rail 52 has the same shape as the lower guide rail 40, and rolling grooves 56 and rolling grooves 58 are formed on the upper surface and both side surfaces thereof, respectively, similarly to the lower guide rail 40. I have. The upper guide rail 52 is fixed to the rail receiving plate 50 in a state where the upper guide rail 52 is turned upside down with respect to the lower guide rail 40, and the longitudinal center of its axis extends along the horizontal direction, and the main bone 28, It is attached to the lower surface of the floor beam 18 so as to coincide with the center of the intersection with the 30 (see FIG. 2).
[0026]
A lower bearing block 60 is engaged with the lower guide rail 40 so as to be movable in the longitudinal direction. As shown in FIG. 5, the lower bearing block 60 is formed in a substantially U-shape that opens downward, and a guide groove 62 having a U-shape cross-section is formed in the center of the lower surface along the depth direction. Extending. The width of the guide groove 62 is slightly wider than the width of the lower guide rail 40, and the upper side of the lower guide rail 40 is inserted into the guide groove 62. Here, the axis passing through the center of the cross section of the guide groove 62 is curved with a radius of curvature corresponding to the radius of curvature of the axis of the lower guide rail 40.
[0027]
In the guide groove 62 of the lower bearing block 60, a hemispherical holder (not shown) corresponding to each of the two rolling grooves 44 on the upper surface of the lower guide rail 40 is provided on the bottom surface thereof. Two holders are arranged at two positions symmetrical with respect to the center of the guide groove 62 in the longitudinal direction. A metal ball 48 is slidably held in these four holders. Here, a low friction layer such as Teflon is formed on the inner surface of the holder portion in order to sufficiently reduce the frictional resistance with the ball 48.
[0028]
Further, holder portions (not shown) respectively corresponding to the rolling grooves 46 on both side surfaces of the lower guide rail 40 are provided on both side surfaces inside the guide groove 62 of the lower bearing block 60, and these holder portions are also provided in the guide grooves 62. Are disposed at two positions symmetrical with respect to the center in the longitudinal direction, and a ball 48 is slidably held in these holders via a low friction layer.
[0029]
The lower bearing block 60 is inserted into the lower guide rail 40 with the balls in the guide groove 62 inserted into the rolling grooves 44 and 46 of the lower guide rail 40, respectively. A slight gap is formed with the rail 40. This allows the lower bearing block 60 to move along the rolling grooves 44 and 46 with small movement resistance while rolling the ball 48. At this time, since the rolling grooves 44 and 46 are curved so as to be higher from the center position toward both ends, the lower bearing block 60 receives a vertical load (pressing load) in the direction of gravity. Thus, a restoring force acts such that it is always urged to the central position along the longitudinal direction of the rolling grooves 44, 46. In addition, the lower bearing block 60 has a ball 48 that limits the range of movement to the range corresponding to the rolling grooves 44 and 46 and prevents movement in other directions. Even when it is received, it has a sufficient resistance (pull-out strength) to such a pull-out load, thereby preventing the lower guide rail 40 from falling off.
[0030]
An upper bearing block 64 is engaged with the upper guide rail 52 so as to be movable in the longitudinal direction. The upper bearing block 64 has the same shape and structure as the lower bearing block 60. In the guide groove 66 of the upper bearing block 64, like the lower bearing block 60, the rolling of the upper guide rail 52 is performed. A plurality of (six in this embodiment) holder portions corresponding to the grooves 56 and 58 are provided, and the balls 48 are held in these holder portions via a low friction layer. As a result, the upper bearing block 64 can move with small movement resistance along the rolling grooves 56 and 58 while rolling the ball 48, and the upper bearing block 64 receives a vertical load in the direction of gravity. In this state, a restoring force acts such that the rolling grooves 56 and 58 are constantly urged to a central position along the longitudinal direction. The upper bearing block 64 also has a sufficient pull-out resistance against the pull-out load by the ball 48, thereby preventing the upper bearing block 64 from falling off from the upper guide rail 52.
[0031]
The lower bearing block 60 and the upper bearing block 64 are connected to each other by a joint member 68 as shown in FIGS. As shown in FIG. 6, the joint member 68 is provided with a lower joint roller 70 and an upper joint roller 72 each formed in a substantially columnar shape, and these joint rollers 70 and 72 are connected and fixed by a connection bolt 74. I have.
[0032]
As shown in FIG. 6, the lower joint roller 70 has a flat portion 76 along the chord direction formed on the top thereof. At the center of the flat portion 76, a screw hole 78 having a screw groove formed on the lower side is formed. The upper joint roller 72 has a flat portion 80 formed along the chord direction at the bottom thereof. The upper joint roller 72 is provided with a through hole 82 penetrating from the center of the flat portion 80 to the top of the upper joint roller 72 along the height direction. At the upper end side of the through hole 82, an enlarged diameter portion 84 whose inner diameter is larger than the lower end side is formed.
[0033]
The lower joint roller 70 and the upper joint roller 72 are assembled so that their flat portions 76 and 80 are in contact with each other, and the screw hole 78 and the through hole 82 are aligned with each other. As shown in FIG. A connecting bolt 74 inserted from the upper end side of 82 is connected and fixed by being screwed into the screw hole 78. At this time, the head of the connection bolt 74 is housed in the enlarged diameter portion 84 of the through hole 82 so as not to protrude to the outer peripheral side of the upper joint roller 72. Here, as shown in FIG. 6, the lower joint roller 70 is disposed such that the axis S1 serving as the center of rotation thereof is parallel to the depth direction (the direction of the arrow X), and the upper joint roller 72 serves as the center of rotation. The axis S2 is arranged so as to be parallel to the width direction (arrow Y direction).
[0034]
As shown in FIG. 6, the joint member 68 is provided with a lower joint block 86 fixed to the upper surface of the lower bearing block 60 and an upper joint block 88 fixed to the lower surface of the upper bearing block 64. A substantially columnar space is formed in the lower joint block 86, and this space is a holder section 90 that houses the lower joint roller 70. The inner diameter of the holder portion 90 is slightly larger than the outer diameter of the lower joint roller 70, and its axis is parallel to the depth direction. The holder portion 90 is provided with an opening 92 that opens to the upper surface of the lower joint block 86. The opening portion 92 includes the flat portion 76 of the lower joint roller 70 housed in the holder portion 90. The upper end protrudes.
[0035]
The upper joint block 88 has the same shape as the lower joint block 86, and a holder 94 for accommodating the upper joint roller 72 is formed in the upper joint block 88 similarly to the lower joint block 86. Is provided with an opening 96 that opens to the lower surface of the upper joint block 88. The upper joint block 88 is attached to the lower surface of the upper bearing block 64 such that the upper joint block 88 is turned upside down with respect to the lower joint block 86 and the axis of the holder 94 is parallel to the width direction. Further, as shown in FIG. 6, on both side surfaces of the joint blocks 86 and 88, closing plates 110 for closing both ends of the openings 90 and 96 are fastened and fixed by bolts 112, respectively, in the axial direction of the joint rollers 70 and 72. Movement is restricted. This prevents the joint rollers 70, 72 from falling off from the joint blocks 86, 88.
[0036]
Here, the lower joint block 86 is slidable on the outer peripheral surface of the lower joint roller 70 along the circumferential direction around the axis S1 shown in FIG. 6, and the upper joint block 88 is shown in FIG. Is slidable on the outer peripheral surface of the upper joint roller 72 along a circumferential direction about the axis S2. Accordingly, the lower bearing block 60 can swing about the axis S2 of the upper joint roller 72, and can be inclined according to the curved surfaces of the rolling grooves 44 and 46 when moving along the lower guide rail 40. become. Further, the upper bearing block 64 can swing about the axis S1 of the lower joint roller 70, and can tilt according to the inclination of the rolling grooves 56 and 58 when moving along the upper guide rail 52. . Therefore, the lower bearing block 60 and the upper bearing block 64 can move smoothly in the depth direction and the width direction, respectively, without disposing an elastic member such as a disc spring on the joint member 68.
[0037]
On the other hand, the sliding support mechanism 36 is provided with a slide base 98 having a substantially square thin plate shape on the basic structure 14 as shown in FIG. On the upper surface of the slide base 98, a sliding surface 100 formed of a concave curved surface having the same radius of curvature as the guide rails 40 and 52 is formed. The sliding surface 100 extends in a circular shape along the horizontal direction as shown in FIG. 9, and its outer diameter is slightly longer than the length of the guide rails 40 and 52. The slide base 98 is manufactured, for example, by cutting and polishing a metal plate, and the sliding surface 100 is coated with Teflon or the like to suppress frictional resistance with a sliding shoe 102 described later. Here, the slide base 98 is arranged such that the center of the sliding surface 100 coincides with the center of the intersection of the main bones 28 and 30 as shown in FIG.
[0038]
As shown in FIG. 3, the sliding support mechanism 36 is provided with a slide member 104 above the slide base 98. The slide member 104 includes a connecting plate 106 fixed to the lower surface of the floor beam 18 with high strength by bolting, welding, or the like, and a columnar shoe holder 108 projecting from the lower surface of the connecting plate 106. A thick disk-shaped sliding shoe 102 made of Teflon is fixed to the tip of the holder 108. The sliding shoe 102 receives a vertical load from the floor beam 18 in the direction of gravity and presses its lower surface against the sliding surface 100 of the slide base 98. Thereby, the sliding member 104 can move in the horizontal direction while sliding the sliding shoe 102 with the sliding surface 100.
[0039]
In the seismic isolation device 16, the vertical load from the floor beam 18 uniformly acts on the rolling bearing mechanism 34 and the sliding bearing mechanism 36. Further, in the seismic isolation device 16, the frictional resistance μ1 of the rolling bearing mechanism 34 at about −20 ° C. is set to about 0.1, and the frictional resistance μ2 of the sliding bearing mechanism 36 is set to about 0.005. Therefore, in the present embodiment, the ratio between the number of the rolling bearing mechanisms 34 and the number of the sliding bearing mechanisms 36 is set to 2: 1. However, by changing the ratio of these bearing mechanisms 34, 36, the floor beam 18 is changed. , The magnitude of the movement resistance (damping force) along the horizontal direction can be adjusted. Further, the maximum amplitude along the depth direction and the horizontal direction of the floor beam 18 when the seismic motion is input via the seismic isolation device 16 is defined by the damping force and the restoring force on the floor beam 18. Reference numeral 18 allows a displacement of 200 mm from the center position of each of the guide rails 40 and 52. The magnitude of the restoring force on the floor beam 18 is determined by the magnitude of the vertical load along the direction of gravity and the radius of curvature of the guide rails 40 and 52. Under a constant load condition, the restoring force decreases as the radius of curvature decreases. Although it increases, the displacement width (amplitude) in the vertical direction accompanying the displacement in the horizontal direction increases.
[0040]
Further, in the seismic isolation device 16 of the present embodiment, since the restoring force is given by the curved surfaces of the guide rails 40 and 52, the vibration period T of the floor beam 18 is determined irrespective of its mass. For this reason, by appropriately setting the curvature radii of the guide rails 40 and 52, an appropriate vibration period can be set regardless of the load amount on the floor beam 18.
[0041]
(Operation of the embodiment)
Next, the operation of the seismic isolation device 16 according to the present embodiment configured as described above will be described.
[0042]
According to the seismic isolation device 16 of the present embodiment, the floor beam 18 is supported relative to the foundation structure 14 by the rolling bearing mechanism 34 and the sliding bearing mechanism 36 so as to be relatively movable in the depth direction and the width direction. When the foundation structure 14 vibrates along the horizontal direction during the occurrence of an earthquake, the floor beam 18 relatively moves along the depth direction and the width direction, that is, the horizontal direction relative to the foundation structure 14 due to the effect of inertia. Vibration transmission from the structure 14 to the floor beam 18 can be cut off.
[0043]
In addition, the axes of the rolling grooves 44 and 46 in the guide rails 40 and 52 are curved in a concave shape, and the sliding surface 100 of the slide base 98 is formed from a concave curved surface having the same radius of curvature as the axis of the rolling grooves 44 and 46. Therefore, when the floor beam 18 is displaced from the center position of the guide rails 40, 52, the bearing blocks 60, 64 and the sliding member 104 connected by the joint member 68 guide the floor beam 18 along the horizontal direction. A restoring force acts to return to the center position of the rails 40 and 52, and the floor beam 18 automatically returns to the center position of the guide rails 40 and 52 after the end of the earthquake due to the restoring force.
[0044]
Further, since the radii of curvature of the guide rails 40 and 52 coincide with the radii of curvature of the slide surface 98 of the slide base 98, when the floor beam 18 moves in the horizontal direction, the upper guide rail 52 of the floor beam 18 moves. Since there is no difference in height between the vicinity of the attachment portion and the vicinity of the connection portion with the slide member 104, bending deformation occurs between the vicinity of the attachment portion of the upper guide rail 52 on the floor beam 18 and the vicinity of the connection portion with the slide member 104. Does not occur. As a result, when an earthquake occurs, a portion of the floor beam 18 between the vicinity of the mounting portion of the upper guide rail 52 and the vicinity of the connection portion with the slide member 104 can be prevented from locally tilting. It is possible to prevent a phenomenon in which the vibration due to the inclination is amplified on the upper side of the rack 12.
[0045]
Further, according to the seismic isolation device 16, even when used in a low-temperature environment of −20 ° C. or less, the friction coefficient between the sliding shoe 102 and the sliding surface 100 of the slide base 98 is maintained at a substantially constant value. In addition, since the frictional resistance between the guide rails 40, 52 and the bearing blocks 60, 64 is kept substantially constant, the damping force on the floor beam 18 can be kept substantially constant even in a low temperature environment. Here, the coefficient of friction between the sliding shoe 102 and the sliding surface 100 changes according to the material, smoothness, and the like at the sliding interface of these members under a constant environmental temperature condition. Therefore, in the present embodiment, the sliding interface is formed of an extremely smooth Teflon coating layer. However, the material, smoothness, and the like of each sliding interface between the sliding shoe 102 and the sliding surface 100 are appropriately selected. Also, the magnitude of the damping force on the floor beam 18 in a low-temperature environment can be adjusted.
[0046]
【The invention's effect】
According to the seismic isolation device of the present invention described above, without causing local deformation and resonance in the height direction of the upper structure in the floor of the upper structure when vibration occurs, even in a low-temperature environment. Demonstrate stable seismic isolation performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of an automatic warehouse having a seismic isolation structure to which a seismic isolation device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a plan view showing a structure of a floor beam and an arrangement of a rolling bearing mechanism and a sliding bearing mechanism according to an embodiment of the present invention in the automatic warehouse shown in FIG.
FIG. 3 is a side view showing a structure of a floor beam in the automatic warehouse shown in FIG. 1, and an arrangement of a rolling bearing mechanism and a sliding bearing mechanism according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a side view showing a configuration of a rolling bearing mechanism in the seismic isolation device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a side view showing a configuration of a rolling bearing mechanism in the seismic isolation device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an exploded perspective view showing a configuration of a rolling bearing mechanism in the seismic isolation device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a side sectional view showing a configuration of a joint member in the rolling bearing mechanism according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a side view showing a configuration of a sliding bearing mechanism in the seismic isolation device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view showing a configuration of a slide base in the sliding bearing mechanism according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
12 racks (superstructure)
14 Basic Structure (Basic)
18 Floor beam (superstructure)
40 Lower guide rail (first rail)
44, 45 rolling groove (first rolling surface)
48 balls (rolling element)
52 Upper guide rail (second rail)
56, 58 Rolling groove (second rolling surface)
60 Lower bearing block (first bearing block)
64 Upper bearing block (second bearing block)
68 joint members,
70 Lower joint roller (first joint roller)
72 Upper joint roller (second joint roller)
86 Lower joint block (first joint block)
88 Upper joint block (second joint block)
98 slide base
100 sliding surface
102 Sliding shoe
104 slide member

Claims

A first rolling surface disposed on the foundation so as to extend in a substantially horizontal X direction and provided with a first rolling surface that is concavely curved so as to increase from a central portion toward both ends along the X direction. 1 rail,
A second surface disposed on the lower surface of the upper structure so as to extend along a Y direction orthogonal to the X direction, and concavely curved so as to become lower from a central portion toward both ends along the Y direction; A second rail provided with a rolling surface;
The first rolling surface is engaged with the first rail via a rolling element that is capable of rolling on the first rolling surface, and is movable in the X direction while rolling the rolling element. A first bearing block displaced in the height direction by movement in the X direction;
The second rolling surface is engaged with the second rail via a rolling element that is allowed to roll on the second rolling surface, and is movable in the Y direction while rolling the rolling element. A second bearing block displaced in the height direction by movement in the Y direction;
A joint member connecting the first bearing block and the second bearing block, and supporting a load from an upper structure together with the first bearing block and the second bearing block;
A sliding surface that is disposed on one of the lower surface of the foundation and the upper structure and that has a concave curved surface having the same radius of curvature as the first and second rolling surfaces along the X direction and the Y direction, respectively. Provided slide base,
A sliding member fixed to the other of the foundation and the lower surface of the structure, supporting a load from the upper structure, and holding a sliding shoe slidable on the sliding surface;
And the joint member has
A cylindrical first joint roller having an axis parallel to the Y direction;
A first joint block that holds the first roller and is connected to one of the first and second bearing blocks, and is slidable along an outer peripheral surface of the first roller in a circumferential direction. When,
A cylindrical second joint roller connected to the first joint roller such that an axis is parallel to the X direction;
A second joint block that holds the second roller and is connected to the other of the first and second bearing blocks, and is slidable along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the second roller. When,
A seismic isolation device having:

The seismic isolation device according to claim 1 , wherein the seismic isolation device is used in a low temperature environment of -20C or less.