JP4316332B2 - 免震システムにおけるダンパーのジョイント構造 - Google Patents

Description

本発明は、免震システムにおける免震関連部品のジョイント構造に関する。

建物の免震システムにおいて、免震支承部が、例えば転がり支承などからなって、免震時に上部構造部を上下に変位させるようなものからなる場合に、水平方向に伸縮する免震関連部品、例えば減衰用のダンパーは、上部構造部の上下変位動作に追従できなければならず、そのため、上部構造部と下部構造部とにいかなるジョイント機構を用いてジョイントするかが非常に重要な問題であるが、その場合に用いるジョイント手段として最も一般的なのは、いわゆるユニバーサルジョイントである。

しかしながら、ユニバーサルジョイントは、構造が複雑でジョイント部への組込みが厄介であり、また、非常に高価であるという問題がある。

本発明は、上記のような問題点に鑑み、免震関連部品を免震時の上部構造部の上下変位動作に追従できるように上部構造部及び／又は下部構造部にジョイントすることができ、しかも、それを、簡素な構造で、組込みが容易、しかも低コストで実現することができる、免震システムにおける免震関連部品のジョイント構造を提供することを課題とする。

上記の課題は、上部構造部が下部構造部に免震支承部を介して支承され、該免震支承部は免震時に上部構造部を上下に変位させるものからなり、かつ、上部構造部と下部構造部とにそれぞれジョイントされて水平方向に伸縮する免震関連部品が備えられた免震システムにおいて、上部構造部と前記免震関連部品、及び／又は、下部構造部と前記免震関連部品とをジョイントするジョイント構造であって、
ジョイント用のピンが上下方向に向けられ、その上下の端部が免震関連関連部品と構造部のいずれか一方に保持され、
もう一方に、前記ピンを通す孔を備えた水平プレート部が備えられ、該水平プレート部の孔に前記ピンが通され、
水平プレート部をピンの上下保持部間の中間位置に保持する支承手段が備えられ、
水平プレート部の孔は、支承手段による支承状態において、ピン軸が水平プレート部に対して相対的に傾くことのできる孔に設計されていることを特徴とする、免震システムにおける免震関連部品のジョイント構造によって解決される。

このジョイント構造では、ピンによって免震関連部品と構造部とがジョイントされる。しかも、このピンは、上下方向に向けられて水平プレート部の孔に通され、該孔は、ピン軸が水平プレート部に対して相対的に傾くことのできる孔に形成されているので、免震時の上部構造部の上下変位動作によって免震関連部品が上下方向に傾こうとすると、水平プレート部の孔がその動きを許容し、免震関連部品は免震時の上部構造部の上下変位動作に追従して上下方向に傾くことができる。こうして、免震関連部品を免震時の上部構造部の上下変位動作に追従するように構造部にジョイントすることができる。

しかも、水平プレート部をピンの上下保持部間の中間位置に保持する支承手段が備えられているので、免震関連部品が上下方向に傾いていく途中や傾いた状態から戻る途中で、水平プレートが上下の保持部と干渉せず、そのため、免震関連部品を上下方向にスムーズに傾かせることができて、免震時の上部構造部の上下変位動作に対する免震関連部品の追従性をなめらかなものにすることができる。

そして、免震関連部品と構造部のいずれか一方に上下のピン保持部を備えさせ、もう一方に水平プレート部を備えさせ、これらをピンでジョイントし、水平プレート部を支承手段でピンの上下保持部間の中間位置に保持するようにしただけのものであるから、構造が簡素で、ジョイント部の組込みが容易であり、低コストを実現することができる。

上記のジョイント構造において、水平プレート部の孔のサイズがピンの断面サイズよりも大きく設定され、そのクリアランスでピン軸が水平プレート部に対して相対的に傾くことができるようになされている場合は、水平プレート部に形成する孔のサイズをピンの断面サイズとの関係で決めるだけの簡素な構造で上記のようなジョイント構造を実現することができる。

その場合に、水平プレート部の孔の内周部とピンの外周部との間に緩衝材が入れられているとよい。この場合は、孔の内周部とピンの外周部との間のクリアランスによる水平方向におけるガタツキを緩衝材によってやわらげ、あるいは、なくすことができ、免震関連部品の動きをスムーズなものにすることができる。

その場合に、免震関連部品が摩擦ダンパーであるときは、摩擦ダンパーの初期剛性を低くすることができて、減衰動作をスムーズに開始することができる。

また、前記水平プレート部の孔の両開口部のサイズが孔内中間部のサイズよりも大きく設計されることで、ピン軸が水平プレート部に対して相対的に傾くことができるようになされているのもよい。この場合は、水平プレート部に対するピンの相対的な傾きを必要範囲で許容しながら、水平プレート部とピンとの間のクリアランスを小さくする、ないしは、なくすことができて、水平プレート部とピンとの間のガタツキを小さくする、ないしは、なくすことができる。

前記支承手段が、ピンに外装された筒状体からなり、該筒状体が、上保持部と水平プレート部との間、又は、下保持部と水平プレート部との間に備えられているとよい。この場合は、支承手段の組込みをピン外周部への筒状体の組込みによって行うことができ、支承手段の構造簡素化を実現することができると共に、ジョイント部への支承手段の組込みも容易に行うことができる。

本発明は、以上のとおりのものであるから、免震関連部品を免震時の上部構造部の上下変位動作に追従できるように上部構造部及び／又は下部構造部にジョイントすることができ、しかも、それを、簡素な構造で、組込みが容易、しかも低コストで実現することができる。

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図４に示す実施形態において、１は建物の下部構造部としての基礎、２は建物の上部構造部、３は免震支承部、４は免震関連部品としてのパンタグラフ式の摩擦ダンパーである。

免震支承部３は、図３（イ）に示すように、基礎１側に固定された下皿３ｂと上部構造部２側に固定された上皿３ａとこれら上下の皿３ａ，３ｂ間に介設された球体３ｃとを備え、上皿３ａの下面と下皿３ｂの上面のそれぞれに球面状の凹所３ｄ，３ｅが備えられ、これら凹所３ｄ，３ｅ内に球体３ｃが設置されたもので、図１（イ）に示すように、免震時に上下の皿３ａ，３ｂが水平方向に相対変位をすると、上部構造部２が上下に変位する。

パンタグラフ式摩擦ダンパー４は、上記の免震支承部との組合せにおいて同じ建物に備えられるものであり、アーム４ａ…が四角形状に組まれ、各関節部４ｂ…がボルト締めされ、伸縮する際の各関節部４ｂ…の締付けによる摩擦力で免震時の水平方向の揺れを減衰するようになされたものである。このパンタグラフ式摩擦ダンパー４は、図３（ロ）（ハ）に示すように、水平方向に向けられ、その一方の端部関節部が基礎１にジョイントされると共に、対角に位置するもう一方の端部関節部が上部構造部２にジョイントされ、免震時に、図３（ロ）に仮想線で示すように伸縮することで水平方向の揺れを各関節部４ｂ…における摩擦力で減衰するようになされている。そして、パンタグラフ式摩擦ダンパー４は、免震支承部３との関係で、図１（イ）に示すように、免震支承部３の上下の皿３ａ，３ｂが水平方向に相対変位をして上部構造部２が上下に変位をすると、それに追従して、図１（ハ）に示すように上下方向に傾斜をするようになされている。

このような追従の動きをパンタグラフ式摩擦ダンパー４に行わせるため、該パンタグラフ式摩擦ダンパー４は、上部構造部２に対し、次のような構造でジョイントされている。

即ち、図４（イ）に示すように、パンタグラフ式摩擦ダンパー４の端部には、ピン保持部としての上下の水平な保持プレート部５，６が上下方向に間隔をおくようにして備えられ、上下方向に向けられたボルト型をしたジョイント用のピン７の上下の端部が該保持プレート部５，６に保持されている。具体的には、ピン用のボルト７を上下の保持プレート部５，６に貫通し、ボルト７の頭部７ａを上保持プレート部５の上面に支承させ、下保持プレート部６の下方に突出するボルト７の先端部にボルト抜止め用のナット７ｂを螺合した保持構造に構成されている。

また、上部構造部２の側には、上記のピン７を通す孔９を備えた水平プレート部８が取り付けられ、該水平プレート部８は、その孔９にピン７が通されて、上下の保持プレート部５，６間に備えられている。

更に、図４（イ）（ロ）に示すように、ダンパー４の側の上保持プレート部５と、上部構造部２側の水平プレート部８との間に、支承手段としての筒状体１０がピン７に外装されるようにして備えられ、この筒状体１０で、水平プレート部８が上下の保持プレート部５，６間の中間位置に保持されている。なお、１１は座金である。

そして、図４（ロ）に示すように、水平プレート部８の孔９のサイズはピン７の断面サイズよりも大きく設定され、そのクリアランスでピン軸が水平プレート部８に対して相対的に傾くことができるようになされている。また、水平プレート部８の孔９の内周部とピン７の外周部との間に緩衝材１２が環状に入れられている。なお、緩衝材１２はゴム状弾性材であってもよいし、粘弾性材であってもよいし、粘性材であってもよい。

このようなジョイント構造でパンタグラフ式摩擦ダンパー４と上部構造部２とはジョイントされており、また、このパンタグラフ式摩擦ダンパー４と基礎１についても、図３（ハ）に示すように、これと同様のジョイント構造によってジョイントされている。

上記のジョイント構造では、ピン７が上下方向に向けられて水平プレート部８の孔９に通され、この孔９は、ピン７の断面サイズよりも大きなサイズに設定されているので、図２（イ）（ロ）に示すように、免震時の上部構造部２の上下変位動作によってパンタグラフ式摩擦ダンパー４が上下方向に傾こうとすると、水平プレート部８の孔９との間のクリアランスによってその動きが許容され、パンタグラフ式摩擦ダンパー４は免震時の上部構造部２の上下変位動作に追従して上下方向に傾くことができ、パンタグラフ式摩擦ダンパー４を免震時の上部構造部２の上下変位動作に追従するように上部構造部２にジョイントすることができる。

しかも、水平プレート部８を筒状体１０でピン７の上下保持プレート部５，６間の中間位置に保持するようにしているので、パンタグラフ式摩擦ダンパー４が上下方向に傾いていく途中や傾いた状態から戻る途中で、水平プレート部８が上下の保持プレート部５，６と干渉せず、かつ、力が必ず減衰材４の中心高さ部分に加わり、偏心することなく、力を減衰材４に伝えることができ、そのため、パンタグラフ式摩擦ダンパー４を上下方向にスムーズに傾かせることができて、免震時の上部構造部２の上下変位動作に対するパンタグラフ式摩擦ダンパー４の追従性をなめらかなものにすることができ、しかも、それを筒状体１０の組込みだけで実現することができる。

そして、パンタグラフ式摩擦ダンパー４にピン保持用の上下の保持プレート部５，６を備えさせ、上部構造部２の側に水平プレート部８を備えさせ、これらをピン７でジョイントし、水平プレート部８を筒状体１０で上下保持プレート部５，６間の中間位置に保持するようにしただけのものであるから、構造が簡素で、ジョイント部の組込みが容易であり、低コストを実現することができる。

しかも、本実施形態では、水平プレート部８の孔９の内周部とピン７の外周部との間にクリアランスを利用して緩衝材１２が入れられているので、孔９の内周部とピン７の外周部との間のクリアランスによる水平方向におけるガタツキを緩衝材１２によってやわらげ、あるいは、なくすことができ、パンタグラフ式摩擦ダンパー４の減衰のための動きをスムーズなものにすることができる。

特に本実施形態では、免震関連部品が摩擦ダンパー４からなっているので、摩擦ダンパー４の初期剛性を低くすることができて、減衰動作をスムーズに開始することができる。

図５（イ）（ロ）には、水平プレート部８の形成する孔９の他の例を示している。図５（イ）に示す例は、孔９が、縦断面において、曲線による鼓形状をしていることで、孔９の両開口部９ａ，９ａのサイズが孔９内の中間部のサイズよりも大きく設計されているものである。また、図５（ロ）に示す例は、孔９の両開口部９ａ，９ａが面取りにより拡げられることで、孔９の両開口部９ａ，９ａのサイズが孔９内の中間部のサイズよりも大きく設計されているものである。いずれの場合も、水平プレート部８に対するピン７の相対的な傾きを必要範囲で許容しながら、水平プレート部８とピン７との間のクリアランスを小さくする、ないしは、なくすことができて、水平プレート部８とピン７との間のガタツキを小さくする、ないしは、なくすことができる。この場合に、孔９の内周部とピン７の外周部との間に緩衝材を入れておくようにするのもよいし、緩衝材を省略するようにしてもよい。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、パンタグラフ式摩擦ダンパー４と上部構造部２とのジョイント、及び、同ダンパー４と基礎１とのジョイントのいずれにも、同じジョイント構造を採用した場合を示しているが、いずれか一方を他のジョイント構造、例えばユニバーサルジョイントを用いたジョイント構造にしてもよい。

また、上記の実施形態では、パンタグラフ式摩擦ダンパー４の側に上下の保持プレート部５，６を備えさせ、構造部１，２の側に水平プレート部８を備えさせた場合を示したが、構造部１，２の側に上下の保持プレート部５，６を備えさせ、パンタグラフ式摩擦ダンパー４の側に水平プレート部８を備えさせるようにしてもよい。その場合には、筒状体は、下保持プレート部と水平プレート部との間に入れられることになる。また、図１〜図４に示す実施形態では、水平プレート部８とピン７との間の間に緩衝材１２を入れた場合を示しているが、省略されてもよい。

また、上記の実施形態では、摩擦ダンパーとして、パンタグラフ式の摩擦ダンパーを採用した場合を示しているが、その他の摩擦ダンパーであってもよいし、摩擦によらない例えばシリンダー形などの各種ダンパーであっもてよいし、また、免震関連部品はダンパーに限らず、その他、例えばシリンダー式の風揺れ固定装置などであってもよいし、要は、免震時に上部構造部を上下に変位させる免震支承部との関係で、上部構造部の上下変位に追従して上下方向に傾くような各種免震関連部品であればよい。

更に、上記の実施形態では、上記の実施形態では、免震支承部３が転がり支承によるものからなる場合を示しているが、その他の支承によるものであってもよく、要は、免震時に上部構造部を上下に変位させるものからなっていればよい。

実施形態をジョイント構造の作動状態を示すもので、図（イ）は免震支承部の断面正面図、図（ロ）はパンタグラフ式摩擦ダンパーの平面図、図（ハ）は同ダンパーの正面図である。 図（イ）は図１（ハ）のＡ部拡大図、図（ロ）は図（イ）の示す部分の同縦断面図である。 実施形態のジョイント構造の構成を示すもので、図（イ）は免震支承部の断面正面図、図（ロ）はパンタグラフ式摩擦ダンパーの平面図、図（ハ）は同ダンパーの正面図である。 図（イ）は図３（ハ）のＢ部拡大図、図（ロ）は図（イ）に示す部分の縦断面図である。 図（イ）及び図（ロ）はそれぞれ、水平プレート部に設ける孔の他の例を示す縦断面図である。

符号の説明

１…基礎（下部構造部）
２…上部構造部
３…免震支承部
４…パンタグラフ式摩擦ダンパー（摩擦ダンパー、免震関連部品）
５，６…保持プレート部（ピン保持部）
７…ピン
８…水平プレート部
９…孔
９ａ，９ａ…両開口部
１０…筒状体（支承手段）
１２…緩衝材

Claims (3)

1. 上部構造部が下部構造部に免震支承部を介して支承され、該免震支承部は免震時に上部構造部を上下に変位させるものからなり、かつ、上部構造部と下部構造部とにそれぞれジョイントされて免震時に水平方向に伸縮して揺れを減衰するダンパーが備えられた免震システムにおいて、前記ダンパーと上下の各構造部とをジョイントするジョイント構造であって、
   前記ダンパーと構造部のいずれか一方の側にピン保持用の水平な上下のプレート部が上下方向に間隔をおくようにして備えられると共に、もう一方の側に水平プレート部が設けられ、該水平プレート部は前記ピン保持用の上下のプレート部間に配置され、ダンパーと構造部とは、これらプレート部に上下方向を向いて貫通状態に配置されると共に上下のピン保持用の水平プレート部に保持されたピンによってジョイントされ、
   前記上下のピン保持用水平プレート部間の水平プレート部は、前記ピンに外装された筒状体によって、上下のピン保持用水平プレート部の両方から離間して、これら上下の水平プレート部間の中央部に保持されており、
   前記上下のピン保持用水平プレート部間の水平プレート部の孔は、ピン軸が該水平プレート部に対して相対的に傾くことのできる孔に設計されていることを特徴とする、免震システムにおけるダンパーのジョイント構造。
2. 前記上下のピン保持用水平プレート部間の水平プレート部の孔のサイズがピンの断面サイズよりも大きく設定され、そのクリアランスでピン軸が該水平プレート部に対して相対的に傾くことができるようになされており、かつ、前記水平プレート部の孔の内周部とピンの外周部との間に緩衝材が入れられている請求項１に記載の、免震システムにおけるダンパーのジョイント構造。
3. 前記上下のピン保持用水平プレート部間の水平プレート部の孔の両開口部のサイズが孔内中間部のサイズよりも大きく設計されることで、ピン軸が該水平プレート部に対して相対的に傾くことができるようになされている請求項１に記載の、免震システムにおけるダンパーのジョイント構造。

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