JP3594403B2 - Seismic isolation device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高層建築物や一般住宅などの構造物に設置されて、地震発生時におけるこれらの破損,破壊を回避する免震装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の構造物は、地盤に埋め込まれた基礎上に直接構築されていて、地震による振動が直接上記構造物に伝わるように構成されているために、この構造物の耐震強度を超えた地震発生時には、破損,破壊あるいは倒壊を生じる。
【0003】
一方、このような地震による被害を最小限に抑えるために、図6において示すように、上記基礎21と構造物22との間にボール23を挟んだ下部円錐面受皿24および上部円錐面受皿25を複数組介装し、地震発生時に揺動する下部円錐面受皿24に対してボール23を転動させて、構造物22自体への地震の伝達を抑える免震装置が提案されている。
【0004】
かかる免震装置にあっては、図7に示すように、下部円錐面受皿24および上部円錐面受皿25の各円錐面傾斜角度をθ(rad)とし、ボール23の半径をR(cm)とし、上記ボール23の各受皿24,25における上面・下面水平方向移動量をX(cm)とし、上記ボール23の斜面方向の移動量をL(cm)とし、上記ボール23の回転角度をα(rad)と仮定すると、ボール23と各受皿24,25間の滑りを無視する条件下において片面水平方向移動量がXであると、斜面方向移動量Lは、L=X/cosθとなる。
【0005】
この斜面方向移動量Lは、ボール23の円周距離と等しいため、ボール回転角度はL=R・αから、α=L/R=X/Rcosθとなる。
【0006】
従って、ボール23の半径Rおよび円錐面傾斜角度θによって上記回転角度αが異なるため、各ボール23,24間の距離LBは、隣接する各受皿24,25間の距離LPに対して変化することがある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の免震装置は、以上のように構成されているので、ボール23の回転角度αがボール23の半径Rおよび各受皿24,25の円錐面傾斜角度θにより変化し、各受皿24,25が、複数組配置される場合には、上記R値,θ値の製作誤差で回転角度αが異なってしまい、上記各受皿24,25間の距離が一定であるにも拘らず、ボール23,23間の距離が作動中に変化し、つまり、ボール23が定位置に復帰せず、免震動作が正常に行われなくなるという課題があった。
【0008】
また、上記各受皿24,25の側部が解放状態であったため、ボール23と各受皿24,25との間に雨,塵埃,砂塵が入り込み、ボール23の円滑な転動が妨げられるという課題があった。
【0009】
この発明は、上記のような従来の課題を解決するものであり、複数のボール相互の位置が変化しないようにすると共に、ボールの転動力を速やかに減衰可能にし、さらに塵埃によるボールの転動障害を回避できる免震装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項1の発明にかかる免震装置は、基礎または基礎構造物と免震対象物との間の複数箇所に配置されて地震発生時に免震対象物の破損,破壊を回避する免震装置において、基礎または基礎構造物と免震対象物との間の正方形における4つの角部にそれぞれ配置された上部円錐面受皿及び下部円錐面受皿と、上部円錐面受皿と下部円錐面受皿との間に転動自在に挟持されたボールと、ボールの水平方向の周辺を囲むと共に当該ボールを転動自在に保持する円筒状のボールハウジングと、ボールハウジングの外周に取り付けられた押えバンドと、押えバンドに連結されて一次方向と二次方向に延びる連結部材とからなり、当該連結部材で一次方向と二次方向に隣接する押えバンド同志を接続させたことを特徴とするものである。
【0011】
また、請求項2の発明にかかる免震装置は、上記ボールハウジングに上記ボールまたは下部円錐面受皿の一部に摩擦接触する摩擦部材を設けたものである。
【0012】
そして、請求項3の発明にかかる免震装置は、上記下部円錐面受皿および上部円錐面受皿と上記ボールハウジングとの間に上記ボールの収納部を密閉するためのカバーを設けたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を添付図について説明するが、図1および図2は、この発明の免震装置の要部を拡大して示す断面図であり、同図において、1は、基礎または基礎構造物上に設置固定された下部円錐面受皿で、これの上面には、例えば、傾斜角1度の円錐状傾斜面1aが形成されている。
【0014】
また、2は、家屋やビルディングなどの構造物の下面に固定された上部円錐面受皿であり、これの下面には上記と同じく、例えば、傾斜角1度の円錐状傾斜面2aが形成されている。
【0015】
そして、これらの下部円錐面受皿1の円錐状傾斜面1aおよび上部円錐面受皿2の円錐状傾斜面2a間にはボール3が転動自在に介装されている。
【0016】
さらに、4は、ボール3の水平方向の周辺を囲むと共にそのボール3を転動自在に保持する円筒状のボールハウジングであり、このボールハウジング4は、上記下部円錐面受皿1および上部円錐面受皿2間にあって、水平移動可能とされている。
【0017】
また、上記ボールハウジング4の外周の上下部には、先端が下部円錐面受皿1および上部円錐面受皿2に弾接するカバー5,6が取り付けられており、このカバー5,6およびボールハウジング4によって、ボール3を収納する収納部S内を密閉可能にしている。
【0018】
そして、これらの下部円錐面受皿1,上部円錐面受皿2,ボール3,ボールハウジング4,カバー5,6は、免震装置Mを構成している。
【0019】
さらに、7は、ボールハウジング4上部の内周面に取り付けられた摩擦部材としてのフリクション材であり、これの一部が自重によって上記ボール3の一部に接触し、このボール3との間に所定の摩擦抵抗を生じさせている。
【0020】
8は、上記ボールハウジング4中央部の外周に取り付けられて、このボールハウジング4を保持する押えバンドであり、この押えバンド8には、図2および図3に示すように、上記と同一構成の免震装置を構成する他の組の押えバンド8に連結するための、ターンバックルボルトなどの連結部材たる連結棒9の各一端が固定されている。
【0021】
この実施の形態では、正方形の4つの角部に配置された4個の免震装置Mが各押えバンド8を介して4本の連結棒9によって連結されている。
即ち、図3に示すように、各免震装置Mが平面正方形の4つの角部に配置され、各免震装置Mにおける押えバンド8に連結された一次方向(図3において前後方向)と二次方向(図3において左右方向)に延びる二本の連結棒9,9によって一次方向と二次方向に隣接する押えバンド8,8同志を接続させている。
【0022】
なお、10は、基礎(または基礎構造物)で、11は、地上構造物の免震対象物である。
【0023】
次に、作用について説明すると、いま、地震が発生したとすると、基礎10が揺動し、これに伴ってボール3は、揺動する下部円錐面受皿1上の円錐状傾斜面1a上を転動する。
【0024】
このため、この下部円錐面受皿1と上部円錐面受皿2との間に、例えば、図4に示すように相対変位が生じて、基礎10の動きを地上構造物である免震対象物11に伝わりにくくする。
【0025】
なお、上記相対変位の大きさX0は、ボール3の変位Xの2倍(X0=2X)となる。
【0026】
一方、かかるボール3の転動はボールハウジング4内においてなされ、しかも4つのボールハウジング4が互いに連結棒9によって連結されているために、各ボールハウジング4内のボール3は、単独で転動せず、各ボール3が共に同一方向,同一量だけ転動することとなる。
【0027】
従って、一つの下部円錐面受皿1上におけるボール3の位置と他の下部円錐面受皿1上におけるボール3の位置とが相互に異なることはない。
【0028】
なお、各免震装置Mのボール3が個々に自由移動することがなく、各免震装置Mごとのボール3と下部円錐面受皿1とのずれの程度が等しくなるため、免震動作の異常回避が可能になると共に、地震が止んだ後は、各ボール3が正規の元の位置に自動復帰することとなる。
【0029】
また、上記のような各ボール3の転動時には、ボールハウジング4に取り付けられたフリクション材7が自重でそのボール3の一部に摩擦接触しているため、その転動力(転動慣性)が速やかに減衰し、ボール3の作動が加振方向に安定するほか、下部円錐面受皿1や上部円錐面受皿2から離脱するのを防止できる。
【0030】
また、図1に示すように、ボールハウジング4には、これと上記下部円錐面受皿1および上部円錐面受皿2との間に上記ボール3の収納部Sを密閉するカバー5,6を上記のように設けてあるため、ボール3の中立位置において、この収納部S内への雨水,塵埃,砂塵などの侵入を防止でき、屋外設置の場合でも防錆効果が得られ、さらにボール3の円滑な転動を良好に維持できるという利点が得られる。
【0031】
図5は、この発明の実施の他の形態を示すもので、この実施の形態では、ボールハウジング4Aを底部に透孔13を有する筒状体12から構成し、この筒状体12の下面にフリクション材14を設けてある。
【0032】
つまり、筒状体12と下部円錐面受皿1との間に摩擦抵抗が発生するようにしてある。
【0033】
従って、この実施の形態にあっては、荷重の軽い精密機器等の免震に有効であり、ボール3の回転と共にボールハウジング4Aも下部円錐面受皿1上を滑りながら作動し、ボール3の転動力を減衰させる。
【0034】
なお、この実施の形態でのボールハウジング4Aは、上記のように連結使用したり、独立使用したりすることができる。
【0035】
これによって、ボール3の作動が安定し、免震後は元の位置に正しく復帰することとなる。
【0036】
【発明の効果】
以上のように、請求項1の発明によれば、地震発生時に各免震装置のボールが連動して転動するため、免震装置の異常動作がなくなり、地震停止後は各ボールを下部円錐面受皿および上部円錐面受皿間の元の位置に自動復帰させることができるという効果が得られる。即ちボールの転動はボールハウジング内においてなされ、しかも隣接するボールハウジングが互いに押えバンドと連結部材によって連結されているために、各ボールハウジング内のボールは、単独で転動せず、各ボールが共に同一方向、同一量だけ転動することとなる。
従って、一つの下部円錐面受皿上におけるボールの位置と他の下部円錐面受皿上におけるボールの位置とが相互に異なることはない。更に各免震装置のボールが個々に自由移動することがなく、各免震装置ごとのボールと下部円錐面受皿とのずれの程度が等しくなるため、免震動作の異常回避が可能になると共に、地震が止んだ後は、各ボールが正規の元の位置に自動復帰することとなる。
【0037】
また、請求項2の発明によれば、上記ボールハウジングに、上記ボールまたは下部円錐面受皿の一部に摩擦接触する摩擦部材を設けるように構成したので、各ボールの転動に摩擦抵抗を付与でき、これにより各ボールの作動が加振方向に安定化できるという効果が得られる。
【0038】
そして、請求項3の発明によれば、上記下部円錐面受皿および上部円錐面受皿と上記ボールハウジングとの間に、上記ボールの収納部を密閉するカバーを設けるように構成したので、屋外で使用された場合に雨水や塵埃がボールの収納部に侵入するのを防止でき、これによりその収納部やボールなどの発錆を防止でき、かつボールの円滑な回転を良好に維持できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態による免震装置の要部を示す拡大断面図である。
【図2】この発明の実施の一形態による免震装置の全体を示す断面図である。
【図3】図2に示す免震装置の平面図である。
【図4】図2に示す免震装置の動作状態を示す断面図である。
【図5】この発明の実施の他の形態による免震装置を示す断面図である。
【図6】従来の免震装置を示す概念図である。
【図7】図5におけるボールと下部円錐面受皿および上部円錐面受皿との位置関係を示す概念図である。
【符号の説明】
1 下部円錐面受皿
2 上部円錐面受皿
3 ボール
4 ボールハウジング
5,6 カバー
7 摩擦部材(フリクション材)
9 連結部材たる連結棒
S 収納部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a seismic isolation device that is installed in a structure such as a high-rise building or a general house to avoid damage or destruction when an earthquake occurs.
[0002]
[Prior art]
Conventional structures are built directly on foundations embedded in the ground, and are constructed so that vibrations from earthquakes are directly transmitted to the above structures. Occasionally, damage, destruction or collapse occurs.
[0003]
On the other hand, in order to minimize the damage caused by such an earthquake, as shown in FIG. 6, a lower
[0004]
In this seismic isolation device, as shown in FIG. 7, the inclination angles of the conical surfaces of the lower
[0005]
Since the amount of movement L in the slope direction is equal to the circumferential distance of the
[0006]
Therefore, since the rotation angle α varies depending on the radius R of the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional seismic isolation device is configured as described above, the rotation angle α of the
[0008]
In addition, since the sides of the
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems. In addition to preventing the positions of a plurality of balls from changing, the rolling power of the balls can be rapidly attenuated, and the rolling of the balls due to dust is further improved. An object is to provide a seismic isolation device that can avoid obstacles.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the seismic isolation device according to the first aspect of the present invention is arranged at a plurality of locations between a foundation or a base structure and the seismic isolation target, and the seismic isolation target is damaged when an earthquake occurs. In a seismic isolation device for avoiding destruction, an upper conical pan and a lower conical pan disposed respectively at four corners of a square between a foundation or a base structure and an object to be isolated, and an upper conical pan A ball that is rollably sandwiched between the ball and the lower conical pan, a cylindrical ball housing that surrounds the horizontal periphery of the ball and holds the ball so that it can roll, and attached to the outer periphery of the ball housing. And a connecting member connected to the holding band and extending in the primary direction and the secondary direction, and the connecting members connect the pressing bands adjacent to each other in the primary direction and the secondary direction. It is those that.
[0011]
Further, in the seismic isolation device according to the second aspect of the present invention, the ball housing is provided with a friction member that comes into frictional contact with the ball or a part of the lower conical pan.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the seismic isolation device, wherein a cover for sealing the storage portion of the ball is provided between the lower conical pan and the upper conical pan and the ball housing.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIGS. 1 and 2 are enlarged cross-sectional views showing a main part of a seismic isolation device of the present invention. In FIG. This is a lower conical tray mounted and fixed on a foundation or a substructure, and on the upper surface thereof, for example, a conical
[0014]
[0015]
A
[0016]
Reference numeral 4 denotes a cylindrical ball housing which surrounds the horizontal periphery of the
[0017]
[0018]
The lower conical pan 1, the upper
[0019]
Further,
[0020]
[0021]
In this embodiment, four seismic isolation devices M arranged at four corners of a square are connected by four connecting
That is, as shown in FIG. 3, each seismic isolation device M is disposed at four corners of a planar square, and is connected to the primary direction (front-rear direction in FIG. 3) connected to the holding
[0022]
In addition, 10 is a foundation (or foundation structure), and 11 is a seismic isolation target of a ground structure.
[0023]
Next, the operation will be described. Assuming that an earthquake has occurred, the
[0024]
For this reason, a relative displacement occurs between the lower conical saucer 1 and the upper
[0025]
The magnitude X0 of the relative displacement is twice as large as the displacement X of the ball 3 (X0 = 2X).
[0026]
On the other hand, the rolling of the
[0027]
Therefore, the position of the
[0028]
In addition, since the
[0029]
Further, when each of the
[0030]
As shown in FIG. 1, covers 5 and 6 for sealing the storage portion S of the
[0031]
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, a
[0032]
That is, frictional resistance is generated between the
[0033]
Therefore, this embodiment is effective for seismic isolation of precision equipment with a light load, and the
[0034]
In addition, the
[0035]
As a result, the operation of the
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention of claim 1, since the balls of each seismic isolation device roll in conjunction with each other when an earthquake occurs, the abnormal operation of the seismic isolation device is eliminated, and after the earthquake stops, each ball is moved to the lower cone. The effect of being able to automatically return to the original position between the surface pan and the upper conical pan is obtained. That is, the balls roll in the ball housing, and since the adjacent ball housings are connected to each other by the pressing band and the connecting member, the balls in each ball housing do not roll independently, and Both roll in the same direction and by the same amount.
Therefore, the position of the ball on one lower conical pan does not differ from the position of the ball on the other lower conical pan. Furthermore, the balls of each seismic isolation device do not move individually, and the degree of displacement between the ball of each seismic isolation device and the lower conical saucer becomes equal, so that it is possible to avoid abnormal seismic isolation operation. After the earthquake stops, each ball automatically returns to its original position.
[0037]
According to the second aspect of the present invention, since the ball housing is provided with the friction member that comes into frictional contact with the ball or a part of the lower conical pan, frictional resistance is given to the rolling of each ball. Thus, the effect that the operation of each ball can be stabilized in the vibration direction can be obtained.
[0038]
According to the third aspect of the present invention, since a cover for sealing the storage portion of the ball is provided between the lower conical pan and the upper conical pan and the ball housing, it is used outdoors. In this case, it is possible to prevent rainwater and dust from entering the ball storage section, thereby preventing rusting of the storage section and the ball, and maintaining the smooth rotation of the ball. Can be
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing a main part of a seismic isolation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the entire seismic isolation device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of the seismic isolation device shown in FIG.
FIG. 4 is a sectional view showing an operation state of the seismic isolation device shown in FIG.
FIG. 5 is a sectional view showing a seismic isolation device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a conventional seismic isolation device.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing a positional relationship between a ball and a lower conical pan and an upper conical pan in FIG. 5;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower
9 Connecting rod S, storage member
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