JP3633352B2 - Isolation structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基礎部上に設けられる免振対象物を、これら両者間に配置する免振装置を介して免振するようになった免振構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に中,高層ビルとして構築される免震建築物は、基礎部と建築物との間に免振装置が介在される。この免振装置としては一般的に積層ゴムが用いられるが、これ以外にも建築物の水平移動を滑らかにする滑り支承や転がり支承等がある。ところで、免震建築物はロッキング運動などが発生した場合に、免振装置に引抜き力が発生するが、従来の免振装置ではこのような引抜き力に抵抗する術が無く、本来の免振効果を得ることができなくなってしまう。
【0003】
そこで、近年では特開平10−280729号公報に開示されるように、基礎部と建築物との間に引抜き力に抵抗する引抜き防止装置(引張力対応装置)を設けるようにした免振構造が提案されている。この引抜き防止装置は、基礎部側および建築物側に、互いに直角関係をもって対向配置される下部ガイドレールおよび上部ガイドレールを固定し、これら下部ガイドレールと上部ガイドレールとの間に引抜拘束部が設けられるようになっている。この引抜拘束部は、両ガイドレールに沿って移動自在に接続されて、建築物のあらゆる方向の水平変位を許容するとともに、両ガイドレールが互いに離間するのを防止して、建築物の浮き上がりを阻止するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の免振構造にあっては、引抜拘束部を設けた引抜き防止装置によって建築物に作用する引抜き力に抵抗し、積層ゴムなどの免振装置の本来の免振機能を効果的に発揮できるようになっている。ところが、この引抜き防止装置では、上,下部ガイドレールを設けてこの引抜拘束部を水平変位させるようになっており、その構成が著しく複雑化されてしまい、延いては、建築費の高騰が来されてしまう。
【0005】
ところで、上記引抜き力に抵抗するには、基礎部と建築物との間にばね部材を介設してこのばね部材にプレストレスを導入すれば良く、該ばね部材としては従来からプレストレストコンクリートに埋設されるPC鋼棒やPC鋼線が用いられることになる。しかし、これらPC鋼棒やPC鋼線を用いてプレストレスを与える場合には、積層ゴムの気温変化による伸縮やクリープによる高さ変化、風や地震による免振装置の水平変形に起因するばね部材の伸びによって、設定したプレストレス荷重が変化してしまい、当該プレストレスを一定に維持することが難しいのみでなく、地震時などにおいて当該ばね部材が相当引張されてその復原力が大きくなりすぎると、建築物の水平移動を拘束、延いては免振装置の挙動を拘束してこれの機能を十分に引き出すことができなくなってしまうという課題があった。
【0006】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、基礎部と免振対象物との間にプレストレスを付加する皿ばねに、これの伸縮変位量に対して荷重変動が小さい荷重一定領域を備えたものを用いて引抜き抵抗力を一定とし、もって、引抜き防止装置の構成を簡略化するとともに、この引抜き防止装置が免振装置の挙動に影響するのを防止するようにした免振構造を提供すること目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明の免振構造は、基礎部に免振装置を介して免振対象物が支持されるとともに、基礎部と免振対象物との間に、免振装置に作用する引抜き力に抵抗する引抜き防止装置が設けられた免振構造において、上記引抜き防止装置を、上下方向変位量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域を備えた皿ばねを用いて構成し、この皿ばねの荷重一定領域内で基礎部と免振対象物との間に引抜き力に抵抗するプレストレスを付加したことを特徴とする。
【0008】
従って、この構成によれば引抜き防止装置を構成する皿ばねに対し、当該皿ばねの上下方向変位量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域の範囲内で引抜き力に抵抗するプレストレスを付加したので、引抜き力の発生により基礎部と免振対象物との間の間隔が変化する場合にも、略一定のプレストレスによってこれに抵抗することができる。従って、免振装置に引抜き力が作用する場合はもちろんのこと、免振装置に温度伸縮、クリープが発生した場合や、風や地震による免振装置の水平変形に起因して皿ばねが圧縮された場合であっても、基礎部と免振対象物との間に導入したプレストレスを一定に維持することができる。また、上述したように、地震時などにおいて当該皿ばねに相当の圧縮力が作用しても、該皿ばねは上記荷重一定領域の範囲内で圧縮されるのでその復原力の変動も押さえることができ、免振対象物の水平移動を拘束、延いては免振装置の挙動を拘束することがなく、免振装置の本来の免振機能が低下されるのを抑えることができる。また、免振装置に作用する引抜き力を皿ばねに加えたプレストレスで抵抗できるため、引抜き防止装置は基本的に皿ばねを備えておれば良く、その構成を著しく簡略化することができる。
【0009】
また、本発明の免振構造は、基礎部に免振装置を介して免振対象物が支持されるとともに、基礎部と免振対象物との間に、免振装置に作用する引抜き力に抵抗する引抜き防止装置が設けられた免振構造において、上記引抜き防止装置を、基礎部と免振対象物との間の上下変位が入力される連結部材と、この連結部材と基礎部または免振対象物との間の変位伝達経路に介装される皿ばねとを備えて構成し、この皿ばねの伸縮量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域内で、基礎部と免振対象物との間に引抜き力に抵抗するプレストレスを付加したことを特徴とする。
【0010】
従って、この構成によれば引抜き力が免振装置に作用した場合に、基礎部と免振対象物との間に生ずる変位量は連結部材を介して皿ばねに入力され、この皿ばねに導入したプレストレスによって引抜き力に抵抗することができる。このとき、皿ばねのばね特性は伸縮量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域に設定されており、この荷重一定領域内で基礎部と免振対象物との間に上記引抜き力に抵抗するプレストレスを導入するようにしたので、引抜き力の発生により基礎部と免振対象物との間の間隔が変化する場合にも、略一定のプレストレスによってこれに抵抗できる。そして、免振装置に引抜き力が作用する場合はもちろんのこと、免振装置に温度伸縮、クリープが発生した場合や、免振装置の水平変形に起因して皿ばねが圧縮された場合であってもプレストレスを一定に維持することができる。また、地震時などにおいて当該皿ばねに相当の圧縮力が作用しても、該皿ばねの復原力の変動も押さえることができ、従って免振装置の挙動を拘束することがなく、免振装置の本来の免振機能が低下されるのを抑えることができる。
【0011】
また、連結部材と基礎部との間および連結部材と免振対象物との間の少なくともいずれか一方に、引抜き力を伝達しつつ屈曲自在な節部材を設けることが望ましい。
【0012】
従って、この構成によれば地震による水平変形が入力された場合も、連結部材は節部分から容易に傾斜して水平変形に追従できるため、無理な曲げ力が連結部材や皿ばねに作用するのを防止して皿ばねのばね特性が変化されるのを避け、延いては、免振装置による免振性能が低下されるのを防止できる。
【0013】
更に、連結部材を、PC鋼棒やPC鋼線等の高張力鋼で形成することが望ましい。
【0014】
従って、この構成によれば想定を越える外力によって免振装置が引張り限界に達した場合にあっても、PC鋼棒やPC鋼線等の高張力鋼が引張り余力を負担して免振装置の破壊を防止するため、フェイルセーフ機能を確保することができる。
【0015】
更にまた、皿ばねを、基礎部または免振対象物の受圧面に着座させて配置し、この着座部に滑り機構を介在して摩擦ダンパーを構成することが望ましい。
【0016】
従って、この構成によれば地震による水平変位力が入力された場合に、皿ばねと受圧面とが滑り機構を介して相対移動する。このとき、相対移動面に皿ばねの付勢力が作用して摩擦力が発生し、これを振動減衰力として作用させることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図1〜図5は本発明の免振構造の一実施形態を示し、図1は免振構造の要部拡大断面図、図2は免振構造に用いられるばね部材の支持部分の正面図、図3は同支持部分の平面図、図4は皿ばねのばね特性を示すグラフ、図5は免振装置が上下方向変形、並びに水平方向変形した状態を示す説明図である。
【0018】
本発明の基本的な免振構造は、基礎部10に免振装置14を介して免振対象物12が支持されるとともに、基礎部10と免振対象物12との間に、免振装置14に作用する引抜き力に抵抗する引抜き防止装置22が設けられるようになっており、引抜き防止装置22を、上下方向変位量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域を備えた皿ばね26を用いて構成し、この皿ばね26の荷重一定領域内で基礎部10と免振対象物12との間に引抜き力に抵抗するプレストレスを付加する。
【0019】
また、上記引抜き防止装置22を、基礎部10と免振対象物12との間の上下変位が入力される連結部材24と、この連結部材24と基礎部10または免振対象物12との間の変位伝達経路に介装される皿ばね26とを備えて構成し、この皿ばね26の伸縮量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域R内で、基礎部10と免振対象物12との間に引抜き力に抵抗するプレストレスを付加してある。
【0020】
このとき、連結部材24と基礎部10との間および連結部材24と免振対象物12との間に、引抜き力を伝達しつつ屈曲自在な節部材28,28aを設けることが望ましく、また、上記連結部材24を、PC鋼棒またはPC鋼線で形成することが望ましい。
【0021】
即ち、本実施形態の免振構造は図1に示すように、中,高層ビルとして構築される建築物に適用する場合に例をとって示し、基礎部10と免振対象物としての建築物12との間に免振装置としての積層ゴム14が配置され、この積層ゴム14を介して建築物12は基礎部10に免振支持される。
【0022】
基礎部10は地盤の掘削部分にコンクリートを打設してRC造として構成され、これの上面には積層ゴム14の取付け台16が突設されている。また、建築物12はこれの下端に設けられる大梁が鉄骨梁18によって形成され、この鉄骨梁18が積層ゴム14上に支持される。この鉄骨梁18はH型鋼で形成され、その下方フランジ18a下面に積層ゴム14の支持台20が垂設されている。一方、積層ゴム14は一般に知られるように、ゴム層と鋼板とが交互に積層される本体部分14aの上,下両端に取付板14b,14cが固着されることにより構成され、上方の取付板14bが支持台20に固定されるとともに、下方の取付板14が取付け台16に固定される。
【0023】
基礎部10と鉄骨梁18との間には、積層ゴム14の近傍に引抜き防止装置22が設けられる。この引抜き防止装置22は図中簡略的に1つのみを示すが、実際には積層ゴム14を中心として鉄骨梁18の延設方向に対称に配置することが望ましい。例えば、積層ゴム14が鉄骨梁18の直線部分に配置される場合は、この積層ゴム14を挟んで鉄骨梁18の延設方向に2つの引抜き防止装置22が設けられるとともに、鉄骨梁18が十字状に組み合わされてその交差部分に積層ゴム14が配置される場合は、十字状の鉄骨梁18に沿って4つの引抜き防止装置22が点対称に設けられることになる。
【0024】
引抜き防止装置22は、連結部材24と皿ばね26とを備えており、連結部材24は、鉛直方向を指向して基礎部10と鉄骨梁18との間に配置され、基礎部10と建築物12との間の上下変位が入力される。一方、皿ばね26は連結部材24の上端部と鉄骨梁18の下方フランジ18aとの間に配置され、皿ばね26の付勢力が連結部材24に引張り荷重として入力される。
【0025】
連結部材24はPC鋼棒またはPC鋼線によって形成され、これの上,下両端部はそれぞれ節部材としての球座部28,28aを介して基礎部10および鉄骨梁18に取り付けられる。下方の球座部28aはアンカーボルト30を介して基礎部10に埋設固定される固定台32に下向きに取り付けられるとともに、上方の球座部28は、鉄骨梁18の下方フランジ18aの上面に設けられて上記皿ばね26の上端に接続される支持台33に上向きに取り付けられる。このとき、連結部材24はその上端部が下方フランジ18aに形成される開口部(または切欠部)18bから上方に貫通されている。
【0026】
上,下方の球座部28,28aは、同一構成のものをそれぞれ上下逆として使用するようになっており、この球座部28,28aは図2,図3に示すように、回転部34と球座台36とを備えて構成される。回転部34は、球状の凸部34aの中央部に挿通穴34bが形成され、この挿通穴34bに連結部材24の端部を挿通してナット38により固定するようになっている。
【0027】
一方、球座台36は、回転部34の球状凸部34aを受容する球状凹部36aの中央部に大径の開口部36bが形成され、この球状凹部36aに球状凸部34aを摺動自在に嵌合するとともに、開口部36bに連結部材24が貫通される。球座台36の周縁部には複数の取付穴36cが形成され、これら取付穴36cに挿通したボルト40を介して固定台32および支持台33に固定される。
【0028】
皿ばね26は複数の皿ばね単体を複数積層して構成され、下方フランジ18aの開口部18bの両側に1対配置される。各皿ばね26は上端に支持台33が載置された状態で、下端が下方フランジ18a上面に載置され、連結部材24に作用する引張力(引抜き力)が皿ばね26に入力される。皿ばね26にはプレストレスが導入されるようになっていて、このプレストレスは球座部28,28aのナット38の締付け加減で調整される。
【0029】
皿ばね26は、図4に示すように初期の弾性勾配は大きくて2次勾配が小さな非線形となる復元力を有するばね特性として設定され、自然長(変位δ=0)から荷重(P)が作用する初期段階では急激に立ち上がって一定の変位(δ)量に対して荷重(P)の変化幅が大きくなるが、相当の変位領域Rでは荷重(P)の傾斜が緩やかとなる。つまり、この傾斜が緩やかな領域Rでは、一定の変位(δ)量に対する荷重(P)の変化幅(ΔP)が小さくなり、この領域Rが荷重一定領域として用いられることになる。
【0030】
そして、皿ばね26は球座部28,28aのナット38の締付け調整により荷重一定領域R内に設定され、このときの荷重が連結部材24にプレストレスとして作用する。従って、連結部材24が配置される基礎部10と建築物12(鉄骨梁18)との間には、皿ばね26の荷重一定領域R内のプレストレスが付加される。ところで、皿ばね26は、皿ばね単体の表側と裏側とを交互に積層した場合を図示したが、これに限ることなく片側のみが重合するように積層しても良く、また、表側と裏側とを複数枚づつ重合したものを交互に積層してもよく、それぞれの積層の態様によってばね定数を変化できることにより、最適なばね定数の選択が可能となる。
【0031】
以上の構成により本実施形態の免振構造にあっては、建築物12に引抜き力が作用して、基礎部10と鉄骨梁18との間の上下間隔が広がろうとした場合に、引抜き防止装置22の連結部材24がこれに抵抗して建築物12の浮き上がりを阻止する。この引抜き防止装置22は、これら連結部材24および皿ばね26に導入したプレストレスで引抜き力に抵抗できることから、その構成を著しく簡略化することができる。
【0032】
そして特にこの引抜き防止装置22では、皿ばね26に対して、上下方向変位量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域Rの範囲で引抜き力に抵抗するプレストレスを付加するようにしたので、図5(a)に示すように積層ゴム14に、温度による伸縮ΔLTやクリープΔLCが発生した場合にあっても、導入したプレストレスに変動が生じることはなく、引抜き力に対して当初設定したプレストレスで適切に抵抗させることができる。同様に、同図(b)に示すように地震によって皿ばね26に相当の圧縮変形を生じさせる変位ΔLHが生じた場合であってもプレストレスの変動を押さえることができ、適切に引抜き力に抵抗させることができる。
【0033】
また、地震時などにおいて積層ゴム14が水平方向に変形するとともに当該皿ばね26が相当圧縮されても、皿ばね26は上記荷重一定領域Rの範囲内で圧縮されるのでその復原力の変動も小さく、建築物12の水平移動を拘束、延いては積層ゴム14の挙動を拘束することがなく、積層ゴム14の本来の免振機能が低下されるのを抑えることができる。
【0034】
ここで、地震により水平変形する場合に引抜き防止装置22の皿ばね26は、上述したように水平変形量ΔLHに起因して圧縮されるが、この際の傾斜は図2に示したように球座部28,28aによって容易に許容される。即ち、球座部28,28aは傾斜力が連結部材24を介して入力されると、回転部34は球状凸部34aと球状凹部36aとの摺動を伴って、同図中破線に示すように球状台36に対して滑らかに回転する。このため、水平変形時に皿ばね26は曲げ変形することなく伸縮し、本来のばね特性を発揮して積層ゴム14の免振性能に影響を与えるのを防止することができる。
【0035】
ところで、本実施形態では連結部材24を、PC鋼棒やPC鋼線等の高張力鋼で形成したので、想定を越える外力によって積層ゴム14が引張り限界に達した場合にあっても、連結部材24を構成する高張力鋼が引張り余力を負担して積層ゴム14の破壊を防止することができるため、フェイルセーフ機能を確保することができる。
【0036】
また、上記実施形態では皿ばね26を鉄骨梁18の下方フランジ18aに直接に当接させた場合を示したが、図6に示すように皿ばね26と下方フランジ18aとの間に滑り機構50を介在させて、摩擦ダンパーを構成することもできる。即ち、滑り機構50は、皿ばね26の下端に取り付けられる摩擦材52と、皿ばね26の受圧面となる下方フランジ18aの上面に取り付けられる滑り材54とで構成され、摩擦材52が滑り材54上に滑動自在に載置される。
【0037】
従って、この構成によれば地震による水平変位力が入力された場合に、皿ばね26と下方フランジ18aとが滑り機構50を介して相対移動することが可能となる。このとき、滑り機構50の相対移動面、つまり、摩擦材52と滑り材54との間に皿ばね26の付勢力が作用して摩擦力が発生し、この滑り機構50が摩擦ダンパーとして機能する。従って、この滑り機構50に発生する摩擦力を振動減衰力とすることができる。
【0038】
また、摩擦ダンパーとして機能する滑り機構50は、荷重一定領域Rに設定された皿ばね26の付勢力が作用しているため、引抜き力が作用する場合にも常時一定した押圧力を保証でき、摩擦力を一定として安定した振動減衰力を得ることができる。
【0039】
図7は他の実施形態を示す免振構造の要部拡大断面図で、上記実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【0040】
この実施形態の引抜き防止装置22は、PC鋼棒で形成される連結部材24の中間部分に皿ばね26を介在させて、基礎部10と建築物12との間にプレストレスを付加するようになっている。即ち、この実施形態では、皿ばね26の付勢力をシリンダ形式をもって連結部材24に与えるようになっており、連結部材24を上下に分割した上方部材24aにケーシング60を取り付ける一方、このケーシング60内に下方部材24bを相対移動自在に挿入し、この下方部材24bの先端部に取付けた受け板62とケーシング60の底部60aとの間に皿ばね26を挟み込むようになっている。そして、下方部材24bの途中に設けたターンバックル64を締付け調整することにより、受け板62と底部60aとの間の距離を変化させて、皿ばね26に対し荷重一定領域R内のプレストレスを導入するようになっている。
【0041】
ところで、この実施形態では建築物12の下端に設けられる大梁がRC梁66で構成されるようになっており、上方部材24a上端部のジョイント68はアンカーボルト70を介してRC梁66に固定される。一方、下方部材24b下端部のジョイント72はアンカーボルト74を介して基礎部10に固定される。また、ジョイント68,72は上記実施形態の球座部28,28aに代えることもできる。
【0042】
そして、この実施形態にあっては、ターンバックル64の締付け調整によって荷重一定領域Rに設定される皿ばね26には、上,下方部材24a,24bを介して基礎部10と建築物12との間での引抜き力に抵抗するプレストレスが導入される。そしてこのような実施形態にあっても、上記実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【0043】
ところで、本発明の免振構造を前記各実施形態によって詳述したが、本免振構造は、特に塔状比(アスペクト比)の高い高層建築物や、平面計画上の制約があって耐震要素の設置位置が限られた建物、および風振動受ける橋梁等に対して好ましく適用できる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項1に示す免振構造にあっては、引抜き防止装置を構成する皿ばねに対し、当該皿ばねの上下方向変位量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域の範囲内で引抜き力に抵抗するプレストレスを付加したので、引抜き力の発生により基礎部と免振対象物との間の間隔が変化する場合にも、略一定のプレストレスによってこれに抵抗することができる。従って、免振装置に引抜き力が作用する場合はもちろんのこと、免振装置に温度伸縮、クリープが発生した場合や、風や地震による免振装置の水平変形に起因して皿ばねが圧縮された場合であっても、基礎部と免振対象物との間に導入したプレストレスを一定に維持することができる。また、上述したように、地震時などにおいて当該皿ばねに相当の圧縮力が作用しても、該皿ばねは上記荷重一定領域の範囲内で圧縮されるのでその復原力の変動も押さえることができ、免振対象物の水平移動を拘束、延いては免振装置の挙動を拘束することがなく、免振装置の本来の免振機能が低下されるのを抑えることができる。また、免振装置に作用する引抜き力を皿ばねに加えたプレストレスで抵抗できるため、引抜き防止装置は基本的に皿ばねを備えておれば良く、その構成を著しく簡略化することができる。
【0045】
また、本発明の請求項2に示す免振構造にあっては、引抜き力が免振装置に作用した場合に、基礎部と免振対象物との間に生ずる変位量は連結部材を介して皿ばねに入力され、この皿ばねに導入したプレストレスによって引抜き力に抵抗することができる。このとき、皿ばねのばね特性は伸縮量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域に設定されており、この荷重一定領域内で基礎部と免振対象物との間に上記引抜き力に抵抗するプレストレスを導入するようにしたので、引抜き力の発生により基礎部と免振対象物との間の間隔が変化する場合にも、略一定のプレストレスによってこれに抵抗できる。そして、免振装置に引抜き力が作用する場合はもちろんのこと、免振装置に温度伸縮、クリープが発生した場合や、免振装置の水平変形に起因して皿ばねが圧縮された場合であってもプレストレスを一定に維持することができる。また、地震時などにおいて当該皿ばねに相当の圧縮力が作用しても、該皿ばねの復原力の変動も押さえることができ、従って免振装置の挙動を拘束することがなく、免振装置の本来の免振機能が低下されるのを抑えることができる。
【0046】
また、本発明の請求項3に示す免振構造にあっては、地震による水平変形が入力された場合も、連結部材は節部分から容易に傾斜して水平変形に追従できるため、無理な曲げ力が連結部材や皿ばねに作用するのを防止して皿ばねのばね特性が変化されるのを避け、延いては、免振装置による免振性能が低下されるのを防止できる。
【0047】
更に、本発明の請求項4に示す免振構造にあっては、想定を越える外力によって免振装置が引張り限界に達した場合にあっても、PC鋼棒やPC鋼線等の高張力鋼が引張り余力を負担して免振装置の破壊を防止するため、フェイルセーフ機能を確保することができる。
【0048】
更にまた、本発明の請求項5に示す免振構造にあっては、地震による水平変位力が入力された場合に、皿ばねと受圧面とが滑り機構を介して相対移動する。このとき、相対移動面に皿ばねの付勢力が作用して摩擦力が発生し、これを振動減衰力として作用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す免振構造の要部拡大断面図である。
【図2】本発明の一実施形態を示す免振構造に用いられるばね部材の支持部分の正面図である。
【図3】本発明の一実施形態を示す免振構造に用いられるばね部材の支持部分の平面図である。
【図4】本発明の一実施形態を示す免振構造に用いられる皿ばねのばね特性を示すグラフである。
【図5】本発明に用いられる免振装置が上下方向もしくは水平方向に変形した状態を示す説明図である。
【図6】本発明の他の実施形態を示す皿ばねの支持部分を示す要部拡大断面図である。
【図7】本発明の他の実施形態を示す免振構造の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
10 基礎部
12 建築物(免振対象物)
14 積層ゴム(免振装置)
22 引抜き防止装置
24 連結部材
26 皿ばね
28,28a 球座部(節部材)
50 滑り機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration isolation structure configured to perform vibration isolation on a vibration isolation object provided on a base portion via a vibration isolation device disposed between them.
[0002]
[Prior art]
In general, a base-isolated building constructed as a middle or high-rise building has an isolation device interposed between the foundation and the building. As this vibration isolator, laminated rubber is generally used, but there are also a sliding bearing and a rolling bearing that smooth the horizontal movement of the building. By the way, when a rocking motion occurs in a base-isolated building, a pulling force is generated in the vibration isolator, but the conventional vibration isolator has no way of resisting such a pulling force, and the original vibration isolating effect. You will not be able to get.
[0003]
Therefore, in recent years, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-280729, there is provided a vibration isolating structure in which an anti-extraction device (tensile force compatible device) that resists an extraction force is provided between the foundation and the building. Proposed. In this pull-out prevention device, a lower guide rail and an upper guide rail that are arranged to face each other at a right angle are fixed to a foundation portion and a building side, and a pull-out restraining portion is provided between the lower guide rail and the upper guide rail. It is designed to be provided. This pull-out restraining part is movably connected along both guide rails to allow horizontal displacement in all directions of the building and to prevent the two guide rails from being separated from each other. It comes to stop.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional vibration isolating structure, the pull-out preventing device provided with the pull-out restraining portion resists the pulling force acting on the building, and the original vibration-isolating function of the vibration-isolating device such as laminated rubber is effective. It can be demonstrated to. However, in this pull-out prevention device, the upper and lower guide rails are provided to horizontally displace the pull-out restraining portion, so that the configuration is remarkably complicated and the construction cost increases. Will be.
[0005]
By the way, in order to resist the pulling force, it is only necessary to introduce a prestress to the spring member by interposing a spring member between the foundation and the building. PC steel bars and PC steel wires to be used will be used. However, when pre-stress is applied using these PC steel bars and PC steel wires, spring members are caused by expansion and contraction due to temperature changes of laminated rubber, height change due to creep, and horizontal deformation of the vibration isolator due to wind and earthquake. If the prestress load that has been set changes due to the elongation of the material, it is difficult not only to maintain the prestress at a constant level, but also when the spring member is considerably pulled and its restoring force becomes too great during an earthquake, etc. However, there is a problem that the horizontal movement of the building is restricted, and thus the behavior of the vibration isolator is restricted, and the function cannot be sufficiently extracted.
[0006]
Therefore, the present invention has been made in view of such conventional problems, and the load fluctuation is small with respect to the amount of expansion / contraction displacement of the disc spring that applies prestress between the base portion and the object to be isolated. The pull-out resistance force is made constant by using a load with a constant load area, thereby simplifying the structure of the pull-out prevention device and preventing the pull-out prevention device from affecting the behavior of the vibration isolator. The purpose is to provide an isolation structure.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the vibration isolation structure of the present invention supports the vibration isolation object on the base portion via the vibration isolation device, and the vibration isolation device between the base portion and the vibration isolation object. In the vibration isolating structure provided with a pull-out prevention device that resists the pulling force that acts, the pull-out prevention device is configured by using a disc spring having a constant load region that has a small load variation with respect to the amount of vertical displacement. A prestress that resists the pulling force is applied between the base portion and the object to be isolated within a constant load region of the spring.
[0008]
Therefore, according to this configuration, since the prestress that resists the pulling force is added to the disc spring constituting the pull-out prevention device within the range of the load constant region in which the load variation with respect to the vertical displacement amount of the disc spring is small, Even when the distance between the base portion and the object to be isolated changes due to the generation of the pulling force, it can be resisted by a substantially constant prestress. Therefore, not only when the pulling-out force acts on the vibration isolator, but also when the temperature is expanded or contracted or creep occurs in the vibration isolator, or the disc spring is compressed due to horizontal deformation of the vibration isolator due to wind or earthquake. Even if it is a case, the prestress introduced between the base part and the isolation object can be maintained constant. In addition, as described above, even if a considerable compressive force is applied to the disc spring during an earthquake or the like, the disc spring is compressed within the range of the constant load region, so that fluctuations in the restoring force can be suppressed. It is possible to restrict the horizontal movement of the object to be isolated, and thus not to restrict the behavior of the vibration isolator, and to suppress the deterioration of the original vibration isolating function of the vibration isolator. Further, since the pulling force acting on the vibration isolator can be resisted by the prestress applied to the disc spring, the pull-out preventing device basically has to be provided with the disc spring, and the configuration can be remarkably simplified.
[0009]
Further, the vibration isolation structure of the present invention supports the vibration isolation object on the base portion via the vibration isolation device, and has a pulling force acting on the vibration isolation device between the base portion and the vibration isolation object. In the vibration isolating structure provided with a resisting pull-out preventing device, the pull-out preventing device includes a connecting member to which a vertical displacement between the base portion and the vibration isolating object is input, and the connecting member and the base portion or the vibration isolating device. A disc spring interposed in the displacement transmission path between the object and the object between the foundation and the vibration isolation object within a constant load range where the load fluctuation with respect to the amount of expansion and contraction of the disc spring is small. It is characterized by adding a pre-stress that resists pulling force.
[0010]
Therefore, according to this configuration, when a pulling force acts on the vibration isolator, the amount of displacement generated between the base portion and the object to be vibration-isolated is input to the disc spring via the connecting member, and is introduced into the disc spring. The prestress can resist the pulling force. At this time, the spring characteristics of the disc spring are set to a constant load region where the load fluctuation with respect to the expansion / contraction amount is small, and the prestress that resists the pulling force between the base portion and the vibration isolation object within the constant load region. Therefore, even when the distance between the base portion and the object to be isolated changes due to the generation of the pulling force, it can be resisted by a substantially constant prestress. Of course, when the pulling force is applied to the vibration isolator, temperature expansion or contraction or creep occurs in the vibration isolator, or when the disc spring is compressed due to horizontal deformation of the vibration isolator. But prestress can be kept constant. Further, even if a considerable compressive force is applied to the disc spring during an earthquake or the like, the fluctuation of the restoring force of the disc spring can be suppressed, and therefore the behavior of the isolator is not restricted. It is possible to suppress the deterioration of the original vibration isolation function.
[0011]
In addition, it is desirable to provide a bendable node member that transmits the pulling force between at least one of the connection member and the base portion and between the connection member and the object to be isolated.
[0012]
Therefore, according to this configuration, even when horizontal deformation due to an earthquake is input, the connecting member can easily tilt from the node portion and follow the horizontal deformation, so that an excessive bending force acts on the connecting member and the disc spring. It is possible to prevent the spring characteristics of the disc spring from being changed and to prevent the vibration isolation performance of the vibration isolation device from being deteriorated.
[0013]
Furthermore, it is desirable that the connecting member is made of high-tensile steel such as a PC steel rod or PC steel wire.
[0014]
Therefore, according to this configuration, even when the vibration isolator reaches the tension limit due to an external force exceeding the assumption, high tensile steel such as a PC steel rod or PC steel wire bears the extra tensile force and the vibration isolator In order to prevent destruction, a fail safe function can be secured.
[0015]
Furthermore, it is desirable that the disc spring is disposed while being seated on the pressure receiving surface of the base portion or the object to be isolated, and a friction damper is configured by interposing a sliding mechanism on the seating portion.
[0016]
Therefore, according to this configuration, when a horizontal displacement force due to an earthquake is input, the disc spring and the pressure receiving surface move relative to each other via the sliding mechanism. At this time, the urging force of the disc spring acts on the relative moving surface to generate a frictional force, which can act as a vibration damping force.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 to 5 show an embodiment of the vibration isolation structure of the present invention, FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the vibration isolation structure, FIG. 2 is a front view of a support portion of a spring member used in the vibration isolation structure, FIG. 3 is a plan view of the support portion, FIG. 4 is a graph showing the spring characteristics of the disc spring, and FIG. 5 is an explanatory view showing a state where the vibration isolator is deformed in the vertical direction and in the horizontal direction.
[0018]
In the basic vibration isolation structure of the present invention, the
[0019]
Further, the pull-out preventing
[0020]
At this time, it is desirable to provide
[0021]
That is, as shown in FIG. 1, the vibration isolation structure of the present embodiment is shown as an example when applied to a building constructed as a middle or high-rise building. A
[0022]
The
[0023]
A pull-
[0024]
The pull-
[0025]
The connecting
[0026]
The upper and
[0027]
On the other hand, the
[0028]
The disc springs 26 are configured by laminating a plurality of disc springs, and one pair is arranged on both sides of the
[0029]
As shown in FIG. 4, the
[0030]
The
[0031]
With the above-described structure, in the vibration isolating structure of the present embodiment, when a pulling force acts on the
[0032]
In this pull-
[0033]
Further, even if the
[0034]
Here, in the case of horizontal deformation due to an earthquake, the
[0035]
By the way, in this embodiment, since the
[0036]
Moreover, although the case where the
[0037]
Therefore, according to this configuration, the
[0038]
Further, the sliding
[0039]
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a vibration isolation structure showing another embodiment, and the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.
[0040]
The pull-
[0041]
By the way, in this embodiment, the large beam provided at the lower end of the
[0042]
In this embodiment, the
[0043]
By the way, although the isolation structure of this invention was explained in full detail by said each embodiment, this isolation structure is a high-rise building with a high tower-like ratio (aspect ratio) especially, and there are restrictions on a plan plan. Can be preferably applied to buildings with limited installation positions and bridges subjected to wind vibration.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, in the vibration isolation structure shown in claim 1 of the present invention, the range of the constant load region in which the load fluctuation with respect to the vertical displacement amount of the disc spring is small with respect to the disc spring constituting the pull-out prevention device. Since a prestress that resists the pulling force is added, even when the distance between the foundation and the object to be isolated changes due to the generation of the pulling force, it can resist this by a substantially constant prestress. it can. Therefore, not only when the pulling-out force acts on the vibration isolator, but also when the temperature is expanded or contracted or creep occurs in the vibration isolator, or the disc spring is compressed due to horizontal deformation of the vibration isolator due to wind or earthquake. Even if it is a case, the prestress introduced between the base part and the isolation object can be maintained constant. In addition, as described above, even if a considerable compressive force is applied to the disc spring during an earthquake or the like, the disc spring is compressed within the range of the constant load region, so that fluctuations in the restoring force can be suppressed. It is possible to restrict the horizontal movement of the object to be isolated, and thus not to restrict the behavior of the vibration isolator, and to suppress the deterioration of the original vibration isolating function of the vibration isolator. Further, since the pulling force acting on the vibration isolator can be resisted by the prestress applied to the disc spring, the pull-out preventing device basically has to be provided with the disc spring, and the configuration can be remarkably simplified.
[0045]
Further, in the vibration isolating structure according to
[0046]
Further, in the vibration isolating structure described in claim 3 of the present invention, even when horizontal deformation due to an earthquake is input, the connecting member can easily be inclined from the node portion and follow the horizontal deformation, so It is possible to prevent the force from acting on the connecting member and the disc spring to avoid changing the spring characteristics of the disc spring, and to prevent the vibration isolation performance of the vibration isolator from being lowered.
[0047]
Furthermore, in the vibration isolating structure shown in claim 4 of the present invention, even when the vibration isolator reaches the tension limit due to an external force exceeding the assumption, a high strength steel such as a PC steel bar or a PC steel wire. However, since the load of the tension is prevented and the vibration isolator is prevented from being destroyed, the fail-safe function can be ensured.
[0048]
Furthermore, in the vibration isolating structure shown in claim 5 of the present invention, when a horizontal displacement force due to an earthquake is input, the disc spring and the pressure receiving surface relatively move via the sliding mechanism. At this time, the urging force of the disc spring acts on the relative moving surface to generate a frictional force, which can act as a vibration damping force.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a vibration isolation structure showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of a support portion of a spring member used in the vibration isolation structure showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of a support portion of a spring member used in the vibration isolation structure showing an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the spring characteristics of a disc spring used in the vibration isolation structure showing an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing a state where the vibration isolator used in the present invention is deformed in the vertical direction or in the horizontal direction.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a support portion of a disc spring showing another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a vibration isolation structure showing another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10
14 Laminated rubber (isolation device)
22 Pull-
50 Sliding mechanism
Claims (5)
上記引抜き防止装置を、上下方向変位量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域を備えた皿ばねを用いて構成し、この皿ばねの荷重一定領域内で基礎部と免振対象物との間に引抜き力に抵抗するプレストレスを付加したことを特徴とする免振構造。The base is supported by an isolation device via an isolation device, and an anti-extraction device is provided between the foundation and the isolation object to prevent extraction force acting on the isolation device. In the vibration structure,
The pull-out prevention device is configured by using a disc spring having a constant load region in which the load variation with respect to the vertical displacement is small, and the pull-out device is pulled between the foundation portion and the isolation object within the constant load region of the disc spring. A vibration isolation structure characterized by the addition of prestress that resists force.
上記引抜き防止装置を、基礎部と免振対象物との間の上下変位が入力される連結部材と、この連結部材と基礎部または免振対象物との間の変位伝達経路に介装される皿ばねとを備えて構成し、この皿ばねの伸縮量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域内で、基礎部と免振対象物との間に引抜き力に抵抗するプレストレスを付加したことを特徴とする免振構造。The base is supported by an isolation device via an isolation device, and an anti-extraction device is provided between the foundation and the isolation object to prevent extraction force acting on the isolation device. In the vibration structure,
The pull-out prevention device is interposed in a connecting member to which a vertical displacement between the base portion and the vibration isolation object is input, and a displacement transmission path between the connection member and the base portion or the vibration isolation object. It is configured with a disc spring, and a prestress that resists the pulling force is added between the foundation and the object to be isolated within a constant load region where the load fluctuation relative to the amount of expansion and contraction of the disc spring is small. A vibration isolation structure.
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