JP4250539B2 - Seismic isolation device - Google Patents
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Description
本発明は、構造体の鉛直方向および水平方向への振動を免震する免震装置に関する。 The present invention relates to a seismic isolation device for isolating vibrations in a vertical direction and a horizontal direction of a structure.
従来、建築物などの構造体の地震などによる倒壊を防止するために、構造体に免震装置を備えた構造が知られている。これらの免震装置としては、例えば、ゴムシートと鋼板とを交互に重ねて接着した積層ゴムや、ダンパーなどを用いた装置がある。積層ゴムは、建築物と建築物の土台との間に設けられる。この積層ゴムは、水平方向への振動が加わったとき、撓むことによって土台の振動を建築物に直接伝達しないようにする。また、ダンパーは、一方向からの振動を吸収して弱めることができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a structure including a seismic isolation device in a structure is known in order to prevent collapse of a structure such as a building due to an earthquake. As these seismic isolation devices, for example, there are devices using laminated rubber in which rubber sheets and steel plates are alternately stacked and bonded, or a damper. Laminated rubber is provided between the building and the foundation of the building. This laminated rubber prevents the vibration of the foundation from being directly transmitted to the building by bending when vibration in the horizontal direction is applied. Further, the damper can absorb and weaken vibration from one direction.
また、これらのダンパーや積層ゴムなどを組み合わせて、鉛直方向および水平方向への振動を免震できる装置がある(例えば特許文献1)。特許文献1には、構造物と基礎地盤との間に、長尺の弾性コイルをさらに螺旋状に巻回した巻ばね体を、横倒し状態にして合成ゴムの内部に埋設成形した弾性支持体を配設し、さらに、この弾性支持体の周囲に構造体と基礎地盤とを連結したコイルばねを設けた免震装置が示されている。特許文献1に記載の免震装置では、地震時の振動エネルギが加わると、弾性支持体が変形して振動エネルギを吸収する。そして、この免震装置は、合成ゴム内部に埋設された巻ばね体と合成ゴムとの間の摩擦を利用して、振動エネルギを分散し、地震の振動を減衰させている。
In addition, there is a device that can isolate vibrations in the vertical direction and the horizontal direction by combining these dampers and laminated rubber (for example, Patent Document 1).
しかしながら、積層ゴムのみを用いた免震装置では、鉛直方向の荷重に対しては、合成ゴムが縮もうとするのを鋼板が拘束するため鉛直変形を抑えることができるが、水平方向に対する荷重に対しては、非常に柔らかく、大きく変形するため建物と地盤とのズレが大きくなりすぎて積層ゴムおよび免震装置が破損する虞がある。従って、別途水平方向への荷重に対するダンパーなどの弾性部材を設ける必要がある。 However, in the seismic isolation device using only laminated rubber, the vertical deformation can be suppressed for the load in the vertical direction because the steel plate restrains the synthetic rubber from shrinking. On the other hand, since it is very soft and greatly deforms, there is a possibility that the gap between the building and the ground becomes too large and the laminated rubber and the seismic isolation device are damaged. Therefore, it is necessary to separately provide an elastic member such as a damper for a load in the horizontal direction.
また、ダンパーのみを用いた免震装置では、一方向からの振動に対しては、振動エネルギを吸収して減衰させることができるが、他方向からの振動に対しては、振動エネルギを吸収することができない。従って、多方向からの振動エネルギを吸収するためには、設置するダンパーの数が増加させる必要があり、コストが高くなる。 In addition, in a seismic isolation device using only a damper, vibration energy can be absorbed and attenuated with respect to vibration from one direction, but vibration energy is absorbed with respect to vibration from another direction. I can't. Therefore, in order to absorb vibration energy from multiple directions, it is necessary to increase the number of dampers to be installed, which increases the cost.
さらに、特許文献1のような弾性支持体を用いた場合、巻ばね体を成形する作業、および巻ばね体を合成ゴムに埋設させる作業が煩雑であり、さらに、この弾性支持体の他に鉛直方向への荷重を支えるコイルばねが別途必要となるため、部品点数が多くなり、コストも高くなる。
Further, when an elastic support as in
本発明は、水平方向および鉛直方向の荷重を容易に緩衝できる免震装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the seismic isolation apparatus which can buffer the load of a horizontal direction and a perpendicular direction easily.
本発明の免震装置は、上下に並んで配置される第1構造体と第2構造体との間に設けられ、鉛直方向および水平方向への振動を免震する免震装置であって、前記第1構造体の前記第2構造体と対向する面には、端部が第2構造体に向かって突出する第1突出部を有する第1プレートが設けられ、前記第2構造体の前記第1構造体と対向する面には、端部が第1構造体に向かって突出する第2突出部を有する第2プレートが設けられ、前記第1プレートおよび前記第2プレートとの間に、略水平方向に軸心が伸びるコイルばねが設けられ、前記コイルばねは、一端部が前記第1構造体の前記第1突出部に係止され、他端部が前記第2構造体の前記第2突出部に係止されていることを特徴とする。 The seismic isolation device of the present invention is a seismic isolation device that is provided between the first structure and the second structure arranged side by side, and that is isolated from vibrations in the vertical and horizontal directions, A surface of the first structure facing the second structure is provided with a first plate having a first projecting portion with an end projecting toward the second structure, and the first structure has the first plate. A second plate having a second projecting portion with an end projecting toward the first structure is provided on the surface facing the first structure, and between the first plate and the second plate , provided substantially horizontal to the coil spring axis extends, said coil spring is engaged with the first protruding portion of the one end portion first structure, the other end of the second structure the 2 It is latched by the protrusion part .
この発明によれば、免震装置は、第1構造体と第2構造体との間に軸心が水平方向に伸びるコイルばねを備えている。そして、このコイルばねの一端部が第1構造体に係止され、他端部を第2構造体に係止されている。これにより、この免震装置に鉛直方向の力が加わったときには、コイルばねの環状部が略楕円状に撓むことで、鉛直方向の力を受けて吸収できる。また、コイルばねの一端部が第1構造体に係止され、他端部が第2構造体に係止されているので、水平方向への力が加わった際には、コイルばねは軸心方向に伸縮して水平方向の力を受けて吸収できる。従って、容易に鉛直方向および水平方向からの両方の荷重に対応して力を吸収でき、地震などのように鉛直方向および水平方向の双方向から大きな振動エネルギが加わった場合でも、これらの振動エネルギを吸収して建築物への振動の伝達を抑制できる。また、従来の免震装置に比べて構造が簡単であり、部品点数も低減できる。さらに、このコイルばねを交換するだけでメンテナンスが容易に実施可能である。 According to this invention, the seismic isolation device includes the coil spring whose axial center extends in the horizontal direction between the first structure and the second structure. One end of the coil spring is locked to the first structure, and the other end is locked to the second structure. Thereby, when a force in the vertical direction is applied to the seismic isolation device, the annular portion of the coil spring is bent into a substantially elliptical shape, so that it can receive and absorb the force in the vertical direction. In addition, since one end of the coil spring is locked to the first structure and the other end is locked to the second structure, when a force in the horizontal direction is applied, the coil spring is axially centered. Can absorb and absorb horizontal force by expanding and contracting in the direction. Therefore, force can be easily absorbed in response to both vertical and horizontal loads, and even when large vibration energy is applied from both the vertical and horizontal directions, such as earthquakes, these vibration energies are applied. Can be absorbed to suppress the transmission of vibration to the building. In addition, the structure is simpler than the conventional seismic isolation device, and the number of parts can be reduced. Furthermore, maintenance can be easily performed by simply replacing the coil spring.
また、本発明では、上述したように、前記第1構造体の前記第2構造体と対向する面には、端部が第2構造体に向かって突出する第1突出部を有する第1プレートが設けられ、前記第2構造体の前記第1構造体と対向する面には、端部が第1構造体に向かって突出する第2突出部を有する第2プレートが設けられ、前記コイルばねは、前記第1プレートと第2プレートとに挟持されて、コイルばねの両端部がそれぞれ第1突出部と第2突出部とに係止されていることを特徴とする。ここで、第1および第2プレートの端部の突出部は、コイルばねの軸心方向と略直交する位置に設けられていることが好ましい。 In the present invention, as described above, the first plate having the first projecting portion whose end projects toward the second structure on the surface of the first structure facing the second structure. A second plate having a second projecting portion with an end projecting toward the first structure is provided on a surface of the second structure facing the first structure, and the coil spring Is sandwiched between the first plate and the second plate, and both end portions of the coil spring are locked to the first projecting portion and the second projecting portion , respectively . Here, it is preferable that the protrusion part of the edge part of the 1st and 2nd plate is provided in the position substantially orthogonal to the axial direction of a coil spring.
この発明によれば、第1および第2プレートは、コイルばねの軸心方向と略直交する端部に突出部を有している。これにより、この突出部にコイルばねの端部を係止して、このコイルばねを容易に挟持できる。従って、複雑な構造が不要で、コイルばねの設置が容易に行える。また、この第1および第2プレートを通じてコイルばね全体に加重が分散されるので、コイルばねの一点に荷重が集中して、破損されるのを防止できる。 According to this invention, the 1st and 2nd plate has a protrusion part in the edge part substantially orthogonal to the axial center direction of a coil spring. Thereby, the edge part of a coil spring is latched to this protrusion part, and this coil spring can be clamped easily. Therefore, a complicated structure is not required and the coil spring can be easily installed. Further, since the load is distributed throughout the coil spring through the first and second plates, it is possible to prevent the load from being concentrated on one point of the coil spring and being damaged.
また、本発明では、前記コイルばねは、1本の線材からコイル径の異なる複数の螺旋部を連続して形成することが好ましい。
このとき、本発明では、前記コイルばねの前記螺旋部は、コイル径が大きい複数の大径螺旋部と、これらの大径螺旋部よりもコイル径が小さい複数の小径螺旋部と、を有することが好ましい。
Moreover, in this invention, it is preferable that the said coil spring forms continuously the several helical part from which a coil diameter differs from one wire.
At this time, in the present invention, the spiral portion of the coil spring has a plurality of large-diameter spiral portions having a large coil diameter and a plurality of small-diameter spiral portions having a coil diameter smaller than those large-diameter spiral portions. Is preferred.
この発明によれば、コイル径が異なる複数の螺旋部、例えばコイル径の大きい大径螺旋部とコイル径の小さい小径螺旋部が連続して形成されている。これにより、鉛直方向の荷重に対して、所定の大きさの荷重までは、大径螺旋部が第1構造体と第2構造体との間に挟持されて鉛直方向の荷重を受けることができ、それ以上の荷重になると、大径螺旋部が撓んで、大径螺旋部および小径螺旋部の双方が第1構造体および第2構造体に挟持され、大径螺旋部および小径螺旋部の双方で鉛直方向の荷重を受けることができる。従って、大きな荷重が加わったとしても、コイルばねが破損せず、コイル径の小さい螺旋部で鉛直方向の力を受けることができる。また、この時、コイル径が小さい螺旋部は、鉛直方向の荷重に対して撓みにくく、耐久力が大きくなるため、より大きな荷重を吸収することができる。
また、本発明では、前記コイルばねは、上記に限られず、前記第1プレートおよび第2プレートの間で複数設けられるとともに、これらの複数のコイルばねは、それぞれ異なるコイル径に形成される構成としてもよい。
According to this invention, a plurality of spiral portions having different coil diameters, for example, a large-diameter spiral portion having a large coil diameter and a small-diameter spiral portion having a small coil diameter are formed continuously. Accordingly, the large-diameter spiral portion can be sandwiched between the first structure and the second structure and can receive the load in the vertical direction up to a predetermined load with respect to the load in the vertical direction. When the load exceeds that, the large-diameter spiral portion bends and both the large-diameter spiral portion and the small-diameter spiral portion are sandwiched between the first structure and the second structure, and both the large-diameter spiral portion and the small-diameter spiral portion. Can receive a vertical load. Therefore, even if a large load is applied, the coil spring is not damaged, and a vertical force can be received by the spiral portion having a small coil diameter. At this time, the spiral portion having a small coil diameter is difficult to bend with respect to a load in the vertical direction, and the durability is increased, so that a larger load can be absorbed.
In the present invention, the coil spring is not limited to the above, and a plurality of the coil springs are provided between the first plate and the second plate, and the plurality of coil springs are formed to have different coil diameters. Also good.
さらに、この時、前記コイルばねは、コイル径の異なる複数の螺旋部を交互に配列させて形成されることが好ましい。 Further, at this time, the coil spring is preferably formed by alternately arranging a plurality of spiral portions having different coil diameters.
この発明によれば、コイル径の異なる複数の螺旋部は、交互に配列して形成されているので、例えば、コイルばねの一部によって大径螺旋部と小径螺旋部とが配列する割合が異なることがなく、コイルばねの全体において、均等割合で大径螺旋部と小径螺旋部とが配列している。これにより、コイルばねは鉛直方向にかかる荷重を均一に分散することができる。また、過度の荷重が加わった場合においても、小径螺旋部が均一割合で配列しているので荷重を均一に分散して吸収できる。 According to the present invention, since the plurality of spiral portions having different coil diameters are alternately arranged, for example, the ratio of arranging the large-diameter spiral portion and the small-diameter spiral portion differs depending on a part of the coil spring. In the whole coil spring, the large-diameter spiral portion and the small-diameter spiral portion are arranged at an equal ratio. Thereby, the coil spring can disperse | distribute the load applied to a perpendicular direction uniformly. Even when an excessive load is applied, the small-diameter spiral portions are arranged at a uniform ratio, so that the load can be uniformly dispersed and absorbed.
また、本発明では、複数の前記コイルばねを軸心が交差するように配置することが好ましい。
1つのコイルばねのみを用いた場合、水平方向の荷重に対して、コイルばねの軸心方向からの荷重は、このコイルばねの伸縮により受けることができるが、軸心方向と略直交する方向からの荷重には比較的弱くなる。これに対して、この発明では、複数のコイルばねを軸心が互いに交差するように配列されている。これにより、1つのコイルばねの軸心と略直交する方向から荷重が加わった場合でも、このコイルばねと軸心が交差する他のコイルばねによりこれらの水平方向からの荷重を受けて吸収できる。従って、コイルばねを複数、軸心が交差するように配置することで、鉛直方向からの荷重、水平方向のあらゆる方向からの荷重に対応することができる。
Moreover, in this invention, it is preferable to arrange | position the said some coil spring so that an axial center may cross | intersect.
When only one coil spring is used, a load from the axial direction of the coil spring can be received by expansion and contraction of the coil spring with respect to a horizontal load, but from a direction substantially orthogonal to the axial direction. The load becomes relatively weak. On the other hand, in this invention, the plurality of coil springs are arranged so that the axes intersect each other. Thus, even when a load is applied from a direction substantially orthogonal to the axis of one coil spring, the load from the horizontal direction can be received and absorbed by another coil spring intersecting the axis of the coil spring. Therefore, by arranging a plurality of coil springs so that their axes intersect, it is possible to handle loads from the vertical direction and loads from all horizontal directions.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔第1の実施の形態〕
図1〜図3は第1の実施の形態の免震装置が示されている。図1は、第1の実施の形態の免震装置が施される建築物の縦断面図である。図2は、図1における免震装置の横断面図である。図3(A)は、この免震装置をコイルばねの軸心に沿って切ったときの縦断面図である。図3(B)は、免震装置のコイルばねを軸心方向から見た時の正面図である。
[First Embodiment]
1 to 3 show a seismic isolation device according to a first embodiment. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a building to which the seismic isolation device according to the first embodiment is applied. FIG. 2 is a cross-sectional view of the seismic isolation device in FIG. FIG. 3A is a longitudinal sectional view of the seismic isolation device when cut along the axis of the coil spring. FIG. 3B is a front view when the coil spring of the seismic isolation device is viewed from the axial direction.
〔免震装置の構成〕
図1、図2、図3において、建築物10は、第1構造体としての基礎地盤11と、第2構造体としての床基盤材12とを備え、基礎地盤11と床基盤材12との間には、免震装置100が設けられている。なお、ここでは、第1構造体として基礎地盤11を、第2構造体として床基盤材12を例示したが、これに限らない。例えば、第1構造体として建築物の1階天井部で、第2構造体として建築物の2階床基盤部であってもよい。また、このような免震装置100が取り付けられる建築物としては、家屋やビルなどの建築物の他、橋や高架など、あらゆる建築物に適用できる。
[Configuration of seismic isolation device]
1, 2, and 3, a
基礎地盤11は、地面に直接建築されている。従って、この基礎地盤11は、地震等による揺れが直接伝えられる。床基盤材12は、基礎地盤11の上方に所定の間隔の空間15を挟んで設けられている。床基盤材12の上部には補強部13が設けられ、補強部13の上部には柱部材14が設けられている。そして、免震装置100は、この柱部材14および補強部13の下方で、基礎地盤11と床基盤材12との間に設けられ、床基盤材12より上方に建てられる建造物の荷重を支えている。
The foundation ground 11 is built directly on the ground. Therefore, the foundation ground 11 is directly transmitted with shaking due to an earthquake or the like. The
免震装置100は、複数の免震部材110によって構成され、この免震部材110は、第1プレート111と、第2プレート112と、コイルばね120と、で構成されている。
The
第1プレート111は、基礎地盤11に取り付けられている。この第1プレート111は、例えば鋼板などの強度の高い素材で形成されている。また、第1プレート111は、長手方向を有する略矩形状に形成されている。そして、第1プレート111の長手方向の両端部、すなわち第1プレート111の両短辺には、床基盤材12に向かって突出する突出部としての突出部111Aが形成されている。また、第1プレート111の長手方向と平行となる両長辺には、この第1プレート111から立ち上がる抜け止め部111Bが形成されていて、コイルばね120の第1プレート111からの抜け落ちを防止している(図2参照)。なお、ここでは、抜け止め部111Bが第1プレート111の両長辺から立ち上がって形成されている構成を例示したが、これに限定されず、例えば抜け止め部111Bは、第1プレート111の両長辺に沿って形成される溝部であってもよい。
The
第2プレート112は、床基盤材12に取り付けられている。第2プレート112も、第1プレート111と同様に、鋼板などの強度の高い素材で形成されている。また、第2プレート112は、長手方向を有する略矩形状に形成されていて、長手方向の両端部、すなわち第2プレート112の両短辺には、基礎地盤11に向かって突出する突出部としての突出部112Aが形成されている。また、第1プレート111と同様に両長辺には、抜け止め部112Bが形成されている(図2参照)。
The
コイルばね120は、鋼鉄やステンレスなど剛性が強い素材を螺旋状に巻回して形成される。図4は、コイルばね120の巻数、線径、コイル径を変化させたときのコイルばね120の最大荷重の一例を表形式で示した図である。
The
図4において、例えば、コイルばね120の巻数を増加させると、コイルばね120の軸心方向からの荷重に対する強度が高くなり、より大きな荷重に耐えることができる。一方、巻数を少なくすると、荷重に対する強度は弱くなるが、振動に対する免震作用が大きくなるため、地震などの振動の建築物10への伝達を抑えることができる。また、コイルばね120の線径を大きくしたり、コイル径を小さくしたりすると、鉛直方向の荷重に対する強度が強くなる。一方、コイルばね120の線径を小さくしたり、コイル径を大きくしたりすると、鉛直方向の荷重に対する強度が弱まるが、免震作用が大きくなり、地震などの振動の建築物10への伝達を抑えることができる。このように、コイルばね120は、建築物10の大きさや重量などを考慮したうえで、巻数や、線径、コイル径を決定することが好ましい。また、図2に示すように、コイルばね120のコイル径は、第1プレート111および第2プレート112の短辺の長さ寸法よりも小さく設定されている。これにより、コイルばね120は、第1プレート111および第2プレート112の抜け止め部111B,112Bの間で、コイルばね120の軸心方向と略直交する方向に摺動可能となっている。
In FIG. 4, for example, when the number of turns of the
そして、このコイルばね120は、先端部が第1プレート111および第2プレート112の突出部111A,112Aに係止された状態で、第1プレート111と第2プレート112との間に挟持される。
The
このような免震部材110は、図2に示すように、互いにコイルばね120の軸心が略直交するように配置される。なお、ここでは、免震部材110が互いに略直交するように配置すると例示したが、これに限らない。すなわち、これらの免震部材110は、互いに交差する方向に配置されていればよい。また、図2では、柱部材14が立設される一部についての免震装置100を示したが、他の柱部材14が立設される位置や、柱部材14が立設されない位置に免震部材110を配置して免震装置100を設けてもよい。
As shown in FIG. 2, the
〔免震装置の動作〕
次に、このような免震装置100が鉛直方向および水平方向から荷重を受けた場合の免震装置100の動作を説明する。
[Operation of the seismic isolation device]
Next, operation | movement of the
免震装置100は、地震の地震エネルギなどを受けることにより所定の方向から荷重を受ける。また、建築物10自身の自重により、鉛直方向の荷重を受ける。図2、図3に示される矢印P1,P2,P3,P4,P5,P6は、免震部材110が受ける荷重である。
The
荷重P1は、免震部材110が鉛直上側から鉛直下側に向かって受ける荷重であり、荷重P2は鉛直下側から鉛直上側に向かって受ける荷重である。荷重P1は、主に建築物10の自重により常に加わる荷重である。一方荷重P2は、地震などによる縦揺れにより加わる荷重である。このような荷重P1,P2が加わると、免震部材110のコイルばね120は上下方向に撓むことによって荷重を受け止める。そして、地震などにより過度の荷重P2が加わった場合、コイルばね120は、上下に撓んで伸縮し、建築物10への地震の振動の伝達を抑える。
The load P1 is a load that the
荷重P3は、コイルばね120の軸心方向への荷重である。地震により荷重P3を受けた場合、免震部材110は、コイルばね120を軸心方向に伸縮させて荷重P3を受け、建築物10への振動の伝達を抑える。
The load P3 is a load in the axial direction of the
図2に示される荷重P4,P5,P6は、地震などにより、それぞれ任意の方向から加えられる荷重である。地震により荷重P4,P5を受けた場合、一方の免震部材110は、コイルばね120を軸心方向に伸縮させることでその荷重P4,P5を受けることができる。他方の免震部材110は、軸心方向とは略直交する方向から荷重P4,P5を受ける。この場合、第1プレート111および第2プレート112は、コイルばね120のコイル径よりも大きく形成されているため、他方のコイルばね120は、軸心と直交する方向に、一方の軸心方向への伸縮寸法分だけ撓み、荷重P4,P5からの影響を受けない。
Loads P4, P5, and P6 shown in FIG. 2 are loads applied from arbitrary directions due to an earthquake or the like. When receiving the loads P4 and P5 due to the earthquake, the one
また、荷重P6のように軸心方向にたいして斜め方向に掛かる力に対しては、この荷重P6をそれぞれのコイルばね120の軸心方向と軸心と直交する方向とに分解し、軸心方向と同じ向きとなる荷重をコイルばね120の伸縮で受ける。そして、軸心と直交する方向への荷重は、他方の免震部材110のコイルばね120の伸縮で受ける。
Further, for a force applied in an oblique direction with respect to the axial direction like the load P6, the load P6 is decomposed into the axial direction of each
このようにして、免震装置100は、鉛直方向および水平方向のあらゆる方向からの荷重を受けることができる。
In this way, the
〔第1の実施の形態の効果〕
以上のような免震装置100を用いると、次のような効果が得られる。
(1)免震装置100は、基礎地盤11と床基盤材12との間に軸心が水平方向に伸びるコイルばね120を備えている。そして、このコイルばね120の両端部が基礎地盤11に取り付けられた第1プレートの突出部111Aおよび床基盤材12に取り付けられた第2プレート112の突出部112Aに係止されている。これにより、この免震装置100に鉛直方向の力が加わったときには、コイルばね120の環状部が上下方向に撓むことで、鉛直方向の力を受けて吸収できる。また、水平方向への力が加わった際には、コイルばね120は軸心方向に伸縮して水平方向の力を受けて吸収できる。従って、容易に鉛直方向および水平方向からの荷重に対応してその荷重を吸収することができるので、地震などのように鉛直方向および水平方向の双方向から大きな振動エネルギが加わった場合でも、これらの振動エネルギを吸収して、建築物10への振動の伝達を抑制できる。また、従来の免震装置に比べて、構成が簡単であり、部品点数も減少できる。さらに、コイルばねの交換のみで容易にメンテナンス作業が実施できる。
[Effect of the first embodiment]
When the
(1) The
(2)第1プレート111および第2プレート112は、コイルばね120の軸心方向と略直交する端部に突出部111A,112Aを有している。これにより、この突出部111A,112Aにコイルばね120の端部を係止して、このコイルばね120を容易に挟持できる。従って、複雑な構造が不要で、コイルばね120の設置が容易に行える。また、この第1プレート111および第2プレート112を通じてコイルばね全体に荷重が分散されるので、コイルばね120の一点に荷重が集中し、コイルばね120が破損されるのを防止できる。
(2) The
(3)2つのコイルばね120を軸心が互いに略直交するように配列している。これにより、一方のコイルばね120の軸心と略直交する方向から荷重が加わった場合でも、このコイルばね120と軸心が交差する他方のコイルばね120によりこれらの水平方向からの荷重を受けて吸収できる。従って、2つのコイルばね120を、軸心が交差するように配置することで、水平方向のあらゆる方向からの荷重に対応してこれらの荷重を容易に吸収することができる。
(3) The two
(4)コイルばね120のコイル径は、第1プレート111および第2プレート112の短辺の長さ寸法より小さく設定され、また、第1プレート111および第2プレート112の両長辺には抜け止め部111B,112Bが形成されている。これにより、免震部材110にコイルばね120の軸心と略直交する荷重が加わったとしても、コイルばね120は軸心と略直交する方向に移動して逃げることができる。従って、コイルばね120の軸心と略直交する荷重が加わったとしても、コイルばね120の破損を防止することができる。また、このようなコイルばね120の軸心に直交する荷重は、コイルばね120の軸心方向が略直交するように設けられたもう一方のコイルばね120で受けることができるので、建築物10への振動の伝達を抑制することができる。
(4) The coil diameter of the
(5)コイルばね120は、剛性の強い素材を複数回螺旋状に巻回して形成されているので、例えばそのうち1箇所が破断したとしても、破断した箇所の1巻分の応力は落ちるが、破断していない箇所の荷重に対する応力は維持できる。従って、地震などにより過度の荷重が加わり、コイルばね120の1箇所が破断しても十分に免震機能を維持することができる。
(5) Since the
〔第2の実施の形態〕
次に本発明の第2の実施の形態について図4、図5を参照して説明する。図5(A)は、第2の実施の形態の免震部材110を軸心に沿って切った時の縦断面の概略図である。図5(B)は、この免震部材110を軸心方向から見たときの正面図である。図6は、このコイルばねの鉛直方向からの荷重に対する撓みを示したグラフである。第2の実施の形態は、第1の実施の形態のコイルばね120の形状を変形させたものであり、従って、第一実施形態と同一の構成要件については同符号で示し、説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5A is a schematic diagram of a longitudinal section when the
〔免震装置の構成〕
図5において、第2の実施の形態の免震部材110Bでは、コイルばね130が、一本の線材から形成され、コイル径が大きい大径螺旋部130Aとコイル径が小さい小径螺旋部130Bとが交互にかつ連続して形成されている。このコイルばね130の素材としては、第1の実施の形態のコイルばね120と同様に、鋼棒など強度や耐久力が強いものが選択される。そして、このコイルばね130は、両端部が第1プレート111および第2プレート112の突出部111A,112Aに係止された状態で、第1プレート111と第2プレート112との間に挟持される。この時、コイルばね130の大径螺旋部130Aは、第1プレート111と第2プレート112とに当接して、鉛直方向の荷重を受ける。一方、小径螺旋部130Bは、大径螺旋部130Aよりもコイル径が小さいため、第2プレート112と接していない。
[Configuration of seismic isolation device]
In FIG. 5, in the
〔免震装置の動作〕
このような免震部材110に、鉛直方向の荷重が加わった場合、コイルばね130の大径螺旋部130Aは、上下方向に撓み、荷重を吸収する。また、地震などにより過度の荷重を受け、大径螺旋部130Aがさらに大きく撓むと、大径螺旋部130Aよりもコイル径が小さい小径螺旋部130Bが第1プレート111および第2プレート112に当接する。小径螺旋部130Bは、大径螺旋部130Aよりもコイル径が小さいため、図4に示したように、鉛直方向の荷重に対して、より大きな強度を持っている。従って、大径螺旋部130Aと、強度のつよい小径螺旋部130Bとで鉛直方向の荷重を受けることができる。このため、このようなコイルばね130を用いることで、図6に示すように、所定の大きさの荷重までは、大径螺旋部130Aの強度と耐久力で建築物10の自重を支えることができ、地震などによってこの所定の大きさの荷重を越えて大径螺旋部130Aの撓みが大きくなった場合、すなわち、図6中においてコイルばね130に荷重P7が加わり、大径螺旋部130Aの撓みが撓みδ7に達した場合、大径螺旋部130Aと小径螺旋部130Bとの双方により、さらに大きな強度と耐久力で鉛直方向の荷重を受けることができる。
[Operation of the seismic isolation device]
When a vertical load is applied to such a
〔第2の実施の形態の免震装置の効果〕
第2の実施の形態の免震装置では、第1の実施の形態の効果(1)から(5)に加えて次の効果が得られる。
(6)コイルばね130は、コイル径が大きい大径螺旋部130Aとコイル径が小さい小径螺旋部130Bとを連続させて形成されている。これにより、鉛直方向の荷重に対して、所定の大きさの荷重までは、大径螺旋部130Aが基礎地盤11と床基盤材12との間に挟持されて鉛直方向の荷重を受けることができ、それ以上の荷重になると、大径螺旋部130Aが撓んで、大径螺旋部130Aおよび小径螺旋部130Bの双方が基礎地盤11および床基盤材12に挟持され、大径螺旋部130Aおよび小径螺旋部130Bの双方で鉛直方向の荷重を受けることができる。従って、大きな荷重が加わったとしても、コイル径が小さい小径螺旋部130Bは、鉛直方向の荷重に対して撓みにくく、耐久力が大きいため、より大きな荷重を吸収することができる。
[Effect of the seismic isolation device of the second embodiment]
In the seismic isolation device of the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (5) of the first embodiment.
(6) The
(7)大径螺旋部130Aと小径螺旋部130Bとは、交互に配列して形成されているので、これにより、コイルばね130の全体において、均等割合で大径螺旋部130Aと小径螺旋部130Bとが配列している。従って、コイルばね130は鉛直方向にかかる荷重を均一に分散することができる。また、過度の荷重が加わった場合においても、小径螺旋部130Bが均一割合で配列しているので大きな荷重を均一に分散して吸収できる。
(7) Since the large-
〔実施の形態の変形例〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
[Modification of Embodiment]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
例えば、前記第1および第2の実施の形態では、免震装置100は、基礎地盤11および床基盤材12の間に設けられているが、これに限らない。例えば、前述したように、1階天井と2階床基盤との間に設けられていてもよい。また、設置する建築物としても、前述したように、家屋やビル、橋や高架などあらゆる建築物を対象とすることができる。
For example, in the first and second embodiments, the
また、第1および第2の実施の形態では、免震装置100は、柱部材14の下方に2個の免震部材110を設けることで構成されているが、これに限らない。例えば、免震装置100は、柱部材14が上方にない位置に設置されていてもよい。また、免震部材110の数も2つに限定されず、さらに多くの免震部材110を設置する構成としてもよい。このように、柱部材14が設置されない箇所にも免震部材110を配置したり、免震部材110の数を増やしたりすることで、さらに大きな荷重に耐えることができるようになり、免震作用も向上する。
Moreover, in the 1st and 2nd embodiment, although the
また、第1および第2の実施の形態において、複数のコイルばね120,130を軸心が交差するように配置するとしたが、これに限らない。例えば、コイルばね120,130が1つだけ設置されているものであってもよく、またコイルばね120,130の軸心が互いに平行となるように設置してもよい。ただし、この場合、軸心に略直交する向きの荷重に対して、弱くなる虞があるため、積層ゴムなどのその他の免震装置と組み合わせたり、建築物10がコイルばね120,130の軸心方向にしか揺れない構造にしたりする必要がある。
In the first and second embodiments, the plurality of
また、第2の実施の形態において、コイルばね130は、大径螺旋部130Aと小径螺旋部130Bとを交互に配列するとしたが、これに限らない。例えば、コイルばね130の一端側に大径螺旋部130Aが偏って配置され、他端側に小径螺旋部130Bが偏って配置されているものであってもよい。この場合、このようなコイルばねを複数個平行に、かつ、大径螺旋部130A,130Bが配置される向きを交互に変えることで鉛直方向の荷重を全体に分散させることができる。
In the second embodiment, the
また、第1および第2の実施の形態において、コイルばね120,130は、第1プレート111および第2プレートに挟持されて配置されているが、これに限らない。例えば、コイルばね120,130は、軸心が水平方向に伸びるように形成されているので、設置箇所に凹凸があっても大きな影響を受けることがないため、コイルばね120,130が直接基礎地盤11および床基盤材12に挟持されて配置されているものであってもよい。このような構成では、部品点数を低減でき、免震装置の設置にかかる費用を抑えることができる。
In the first and second embodiments, the coil springs 120 and 130 are sandwiched between the
また、第2の実施の形態において、コイルばね130は、大径螺旋部130Aと小径螺旋部130Bとが連続して形成されて構成されるとしたが、これに限らない。例えば、大径螺旋部と、小径螺旋部と、大径螺旋部よりもコイル径が小さく小径螺旋部よりもコイル径が大きい中径螺旋部とを連続して形成して構成されるコイルばねであってもよい。このように、複数のコイル径の螺旋部を連続して形成することで、荷重に対するコイルばねの応力をより詳細に設定することができ、優れた免震効果を得ることができる。
In the second embodiment, the
さらに、第2の実施の形態において、コイルばね130は、大径螺旋部130Aと小径螺旋部130Bとを連続して形成して構成されるとしたが、連続して形成されていないものであってもよい。例えば、コイル径の大きいコイルばねとコイル径の小さいコイルばねとを別途用意して、コイル径の大きいコイルばねの内周部に、コイル径の小さいコイルばねを挿入する構成としてもよい。この場合、コイル径の大きいコイルばね、およびコイル径の小さいコイルばねのそれぞれのコイル巻数が多くなるため、強度や耐久性を強くできる。
Furthermore, in the second embodiment, the
本発明は、家屋やビルなどの建築物に利用できる他、橋や高架などの土木建築にも利用することができる。 The present invention can be used not only for buildings such as houses and buildings but also for civil engineering buildings such as bridges and overpasses.
11…第1構造体としての基礎地盤、12…第2構造体としての床基盤材、100…免震装置、111…第1プレート、112…第2プレート、111A,112A…突出部、120,130コイルばね、130A,130B…螺旋部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1構造体の前記第2構造体と対向する面には、端部が前記第2構造体に向かって突出する第1突出部を有する第1プレートが設けられ、
前記第2構造体の前記第1構造体と対向する面には、端部が前記第1構造体に向かって突出する第2突出部を有する第2プレートが設けられ、
前記第1プレートおよび前記第2プレートとの間に、略水平方向に軸心が伸びるコイルばねが設けられ、
前記コイルばねは、一端部が前記第1構造体の前記第1突出部に係止され、他端部が前記第2構造体の前記第2突出部に係止されている
ことを特徴とした免震装置。 A seismic isolation device that is provided between the first structure and the second structure that are arranged side by side to isolate vibrations in the vertical and horizontal directions,
A surface of the first structure facing the second structure is provided with a first plate having a first projecting portion with an end projecting toward the second structure,
A second plate having a second projecting portion with an end projecting toward the first structure is provided on a surface of the second structure facing the first structure,
A coil spring having an axial center extending in a substantially horizontal direction is provided between the first plate and the second plate ,
The coil spring is engaged with the first protruding portion of the one end portion the first structure, the other end portion is characterized by being engaged with the second protruding portion of the second structure Seismic isolation device.
前記コイルばねは、1本の線材からコイル径の異なる複数の螺旋部を連続して形成する
ことを特徴とした免震装置。 The seismic isolation device according to claim 1 ,
The said coil spring forms continuously the several helical part from which a coil diameter differs from one wire rod. The seismic isolation apparatus characterized by the above-mentioned.
前記コイルばねの前記螺旋部は、コイル径が大きい複数の大径螺旋部と、これらの大径螺旋部よりもコイル径が小さい複数の小径螺旋部と、を有するThe spiral portion of the coil spring includes a plurality of large-diameter spiral portions having a large coil diameter, and a plurality of small-diameter spiral portions having a coil diameter smaller than those of the large-diameter spiral portions.
ことを特徴とした免震装置。This is a seismic isolation device.
前記コイルばねは、コイル径の異なる複数の螺旋部を交互に配列させて形成される
ことを特徴とした免震装置。 In the seismic isolation device according to claim 2 or claim 3 ,
The coil spring is formed by alternately arranging a plurality of spiral portions having different coil diameters.
前記コイルばねは、前記第1プレートおよび第2プレートの間で複数設けられるとともに、これらの複数のコイルばねは、それぞれ異なるコイル径に形成されるA plurality of the coil springs are provided between the first plate and the second plate, and the plurality of coil springs are formed to have different coil diameters.
ことを特徴とした免震装置。 This is a seismic isolation device.
複数の前記コイルばねを軸心が交差するように配置する
ことを特徴とした免震装置。 In the seismic isolation apparatus according to any one of claims 1 to 5,
A seismic isolation device, characterized in that a plurality of the coil springs are arranged such that their axis intersects.
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