JP4893061B2 - Viscous vibration damping device and base-isolated building equipped with the same - Google Patents
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本発明は、免震装置で免震化された上部構造物の風等による微小振動を効果的に減衰させて強風時の制振効果が得られるようにする粘性系の振動減衰装置及びこの粘性系の振動減衰装置を具備した事務所ビル、集合住宅又は戸建住宅等の制振機能付の免震建物に関する。 The present invention relates to a viscous vibration damping device that effectively attenuates minute vibrations caused by wind or the like of a superstructure that has been seismically isolated by a seismic isolation device, and to obtain a damping effect in a strong wind, and the viscosity thereof. The present invention relates to a base-isolated building with a vibration control function such as an office building, an apartment house or a detached house equipped with a system vibration damping device.
地震を対象とした免震建物は、地震による振動に対して免震作動すると共に振動を減衰させる免震装置により基礎上に支承(支持)されている。斯かる免震建物では、元来、地震の他に小変位の交通振動や風による揺れについては考慮されないのが普通であり、例えば、ロック機構により所定の水平荷重(水平力)を越える地震が作用するまでは免震装置を不作動にし、それより大きな振動荷重が発生すると、ロック機構を解除して免震装置が作動するようにしたものが一般である。 A base-isolated building for earthquakes is supported (supported) on a foundation by a base-isolating device that performs base isolation against vibration caused by the earthquake and attenuates the vibration. In such seismic isolation buildings, it is normal that small displacement traffic vibrations and wind-induced vibrations are not considered in addition to earthquakes. For example, an earthquake exceeding a predetermined horizontal load (horizontal force) is caused by a locking mechanism. In general, the seismic isolation device is deactivated until it acts, and when a larger vibration load is generated, the lock mechanism is released and the seismic isolation device is activated.
ところで、都市に建設される高層建物では、地震の他に小変位の交通振動や風の揺れを減衰させて居住性を改良することが要求されるようになっているが、単に、ロック機構を省いて、小変位の交通振動や風による揺れをも免震装置の減衰機能により減衰させようとしても、斯かる免震装置に用いられる振動減衰装置の多くは、弾塑性ダンパー又は摩擦ダンパーであって、これらは、その特性上、小変位における振動エネルギの吸収効率が低いために、交通振動や風による揺れを効果的に早期に減衰させることが困難である。 By the way, high-rise buildings built in cities are required to improve the comfortability by attenuating small displacement traffic vibrations and wind fluctuations in addition to earthquakes. Many of the vibration damping devices used in such seismic isolation devices are elasto-plastic dampers or friction dampers, even if small displacement traffic vibrations and wind-induced vibrations are attenuated by the damping function of the seismic isolation devices. Because of their low characteristics, the vibration energy absorption efficiency at small displacements is low, so that it is difficult to effectively attenuate traffic vibration and vibration due to wind early.
一方、弾塑性ダンパー又は摩擦ダンパーに代えて、小変位における振動エネルギの吸収効率も高く、風や交通振動から大地震までの振動に対応できる粘性ダンパーを使用した振動減衰装置も提案されているが、風や交通振動から大地震までの振動をカバーするには粘性ダンパーのストロークを長大にしなければならず、それに伴い振動減衰装置も長大となって、建物にこの様な長大な振動減衰装置を介装するには問題がある。 On the other hand, instead of an elastoplastic damper or a friction damper, a vibration damping device using a viscous damper that has high vibration energy absorption efficiency at a small displacement and can cope with vibrations from wind and traffic vibrations to large earthquakes has been proposed. In order to cover vibrations from wind and traffic vibrations to large earthquakes, the stroke of the viscous damper must be lengthened, and the vibration damping device becomes long accordingly. There is a problem to intervene.
以上の問題に鑑みて、特許文献1には、粘弾性体、トリガーピン又は摩擦接合部材からなる解除機構を備えた粘性系の振動減衰装置でもって、所定の水平変位を越えない地震や風、交通振動等に起因する上部構造物の小さな振動を減衰させるようにした制振機能付の免震建物が提案されており、特許文献2には、粘性抵抗力を用いた解除機構を備えた粘性ダンパーでもって所定の水平変位を越えない地震や風、交通振動等に起因する上部構造物の小さな振動を減衰させるようにした制振機能付の免震建物が提案されているが、斯かる制振機能付の免震建物は、いずれも上記の問題点を解決し得て好ましいものであるが、水平方向の切断を用いて解除を行い、しかも、斯かる切断が生じない限り、長期に亘って安定な粘性系の振動減衰を得ることができる上に、特許文献1及び2で提案された制振機能付の免震建物と同様に上記の問題点を解決し得るものは未だ提案されていない。
In view of the above problems, Patent Document 1 discloses an earthquake or wind that does not exceed a predetermined horizontal displacement with a viscous vibration damping device including a release mechanism including a viscoelastic body, a trigger pin, or a friction joining member. There has been proposed a base-isolated building with a damping function that attenuates small vibrations of superstructures caused by traffic vibrations, etc., and
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、風等による微小振動をも効果的に早期に減衰できて強風時の制振効果を得ることができる上に、大地震が生じない限り長期に亘って斯かる効果を維持できる粘性系の振動減衰装置及びこの粘性系の振動減衰装置を具備した免震建物を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned points. The object of the present invention is to be able to effectively attenuate even a minute vibration caused by wind or the like and obtain a damping effect in a strong wind. Another object of the present invention is to provide a viscous vibration damping device capable of maintaining such effects over a long period of time as long as a large earthquake does not occur, and a seismic isolation building equipped with this viscous vibration damping device.
本発明による粘性系の振動減衰装置は、水平方向に関して相対振動される上部構造物及び下部構造物の夫々に取り付けるための上部取付部及び下部取付部と、上部取付部及び下部取付部に連結されて下部取付部に対する上部取付部の水平方向の振動を減衰させる粘性ダンパーと、下部取付部に対して上部取付部に一定以上の水平力が生じると粘性ダンパーに対する上部取付部及び下部取付部のうちの少なくとも一方の該連結を解除する解除機構とを備えており、解除機構は、上部取付部及び下部取付部のうちの一方と粘性ダンパーとを水平方向に関して連結していると共に下部取付部に対して上部取付部に一定以上の水平力が生じると切断されて上部取付部及び下部取付部のうちの一方と粘性ダンパーとの水平方向に関する該連結を解除する脆弱部を有した連結解除ピンと、この連結解除ピンの脆弱部での曲げ応力の発生を阻止する曲げ応力阻止手段とを具備している。 A viscous vibration damping device according to the present invention is connected to an upper mounting portion and a lower mounting portion, and an upper mounting portion and a lower mounting portion for mounting to an upper structure and a lower structure, respectively, which are relatively vibrated in the horizontal direction. A viscous damper that attenuates horizontal vibration of the upper mounting portion relative to the lower mounting portion, and when a certain level of horizontal force is generated in the upper mounting portion relative to the lower mounting portion, of the upper mounting portion and the lower mounting portion for the viscous damper A release mechanism that releases the connection of at least one of the upper attachment portion and the lower attachment portion, and the viscous damper is connected in the horizontal direction to the lower attachment portion. When a horizontal force exceeding a certain level is generated in the upper mounting part, the upper mounting part is disconnected and the connection between one of the upper mounting part and the lower mounting part and the viscous damper in the horizontal direction is released. And uncoupling pin having a weak portion, and a bending stress blocking means to prevent the occurrence of bending stresses in the fragile portion of the connection release pin.
本発明の振動減衰装置によれば、上部取付部及び下部取付部に連結されて下部取付部に対する上部取付部の水平方向の振動を減衰させるように粘性ダンパーがなっている上に、下部取付部に対して上部取付部に一定以上の水平力が生じると粘性ダンパーに対する上部取付部及び下部取付部のうちの少なくとも一方の該連結を解除するように解除機構がなっているために、地震による水平方向の振動に対して免震作動すると共に当該振動を減衰させる免震装置を介して上部構造物を下部構造物上で支承してなる免震建物に、上部取付部及び下部取付部の夫々を水平方向に関して相対振動される上部構造物及び下部構造物の夫々に取り付けて斯かる振動減衰装置を用いると、免震装置に加えて粘性ダンパーでもっても風等による微小振動を効果的に早期に減衰できて強風時の制振効果を得ることができ、しかも、一定以上の水平力を生じさせる地震による大きな振動に対しては上部構造物に対する振動減衰に関して免震装置のみを作動させることができるために、一定以上の水平力に起因する大きな振動に対しても作動させることができるように粘性ダンパーのストロークを長大にする必要もない結果、小型の粘性ダンパーを用いることができる上に、解除機構が連結解除ピンの脆弱部での曲げ応力の発生を阻止する曲げ応力阻止手段を具備しているために、曲げ応力の発生による連結解除ピンの脆弱部の機械的疲労を避けることができ、斯かる機械的疲労による連結解除ピンの脆弱部の意図しない破断をなくすることができ、一定以上の水平力に起因する切断、具体的には剪断が連結解除ピンの脆弱部に生じない限りにおいて、粘性ダンパーでもって風等による微小振動をも効果的に早期に減衰できて強風時の制振効果を得ることができる。 According to the vibration damping device of the present invention, the viscous damper is connected to the upper mounting portion and the lower mounting portion so as to attenuate the horizontal vibration of the upper mounting portion relative to the lower mounting portion, and the lower mounting portion. In contrast, when a horizontal force of a certain level or more is generated in the upper mounting portion, the release mechanism is configured to release the connection of at least one of the upper mounting portion and the lower mounting portion with respect to the viscous damper. The base mounting part and the base mounting part are respectively attached to the base isolation building in which the base structure is supported on the base structure via the base isolation device that performs base isolation against the vibration in the direction and attenuates the vibration. Using such a vibration damping device attached to each of the upper structure and the lower structure that are relatively vibrated in the horizontal direction can effectively reduce micro vibrations caused by wind etc. even with viscous dampers. It can be attenuated at an early stage to obtain a vibration control effect in strong winds, and only a seismic isolation device is activated for vibration attenuation to the superstructure for large vibrations caused by earthquakes that generate horizontal force above a certain level. As a result, it is not necessary to lengthen the stroke of the viscous damper so that it can be operated even with a large vibration caused by a horizontal force exceeding a certain level. As a result, a small viscous damper can be used. In addition, since the release mechanism includes a bending stress prevention means for preventing the generation of bending stress at the weak portion of the connection release pin, it is possible to avoid mechanical fatigue of the weak portion of the connection release pin due to the generation of bending stress. It is possible to eliminate unintentional breakage of the fragile portion of the release pin due to such mechanical fatigue, and cutting due to horizontal force above a certain level, specifically shearing is connected. Insofar as they do not occur in weak portions of the removal pin can have a viscous dampers can attenuate effectively early also minute vibrations due to wind or the like to obtain the damping effect of the strong wind.
本発明において、連結解除ピンは、上部取付部及び下部取付部のうちの一方に固定される一方の本体と、粘性ダンパーに固定された他方の本体と、一方及び他方の本体の間に介在された脆弱部としての括れ部を具備していてもよい。連結解除ピンは、通常、両本体と脆弱部とが一体形成されたものからなるが、脆弱部を両本体よりも機械的強度の低い材料から形成して脆弱部としてもよく、斯かる機械的強度の低い材料を括れ部に用いてもよい。 In the present invention, the connection release pin is interposed between one main body fixed to one of the upper mounting portion and the lower mounting portion, the other main body fixed to the viscous damper, and one and the other main body. Further, a constricted portion as a weak portion may be provided. The connection release pin is usually formed by integrally forming both the main body and the fragile portion. However, the fragile portion may be formed of a material having a mechanical strength lower than that of the two main bodies and may be used as the fragile portion. A material having low strength may be used for the constricted portion.
曲げ応力阻止手段は、好ましい例では、上部取付部及び下部取付部のうちの一方と粘性ダンパーとの間に介在されると共に上部取付部及び下部取付部のうちの一方と粘性ダンパーとのうちの少なくとも一方に対して水平方向に移動自在である介在部材を具備しており、斯かる介在部材は、上部取付部及び下部取付部のうちの一方と粘性ダンパーとのうちの一方に一端で水平方向に移動自在に接触するか又は上部取付部及び下部取付部のうちの一方と粘性ダンパーとのうちの他方に他端で水平方向に移動自在に接触するか又は上部取付部及び下部取付部のうちの一方と粘性ダンパーとに一端及び他端で水平方向に移動自在に接触するようになっているとよく、また、連結解除ピンの周りに配された複数個、好ましくは、少なくとも3個の支柱からなっていてもよい。 In a preferred example, the bending stress preventing means is interposed between one of the upper mounting portion and the lower mounting portion and the viscous damper, and one of the upper mounting portion and the lower mounting portion and the viscous damper. An interposition member that is movable in the horizontal direction with respect to at least one is provided, and the interposition member is horizontally disposed at one end of one of the upper mounting portion and the lower mounting portion and one of the viscous dampers. Or one of the upper mounting portion and the lower mounting portion and the other of the viscous damper movably contact with each other in the horizontal direction, or the upper mounting portion and the lower mounting portion. It is preferable that one end and the viscous damper are in contact with one end and the other end so as to be movable in the horizontal direction, and a plurality, preferably at least three support columns arranged around the connection release pin. Or It may be made to.
本発明における粘性ダンパーは、好ましくは、容器と、容器内に配されていると共に容器に固定された固定板と、固定板に対して隙間をもって配されていると共に固定板に対して水平方向に可動に配されている可動板と、固定板と可動板との間の隙間に配されていると共に容器内に収容された粘性体とを有している。 The viscous damper according to the present invention is preferably disposed in a container, a fixed plate disposed in the container and fixed to the container, a gap with respect to the fixed plate, and a horizontal direction with respect to the fixed plate. The movable plate is movably disposed, and the viscous plate is disposed in the gap between the fixed plate and the movable plate and is accommodated in the container.
地震による水平方向の振動に対して免震作動すると共に当該振動を減衰させる免震装置を介して上部構造物を下部構造物上で支承してなる本発明による免震建物は、水平方向に関して相対振動される上部構造物及び下部構造物の夫々に取り付けられた上部取付部及び下部取付部と、上部取付部及び下部取付部に連結されて下部取付部に対する上部取付部の水平方向の振動を減衰させる粘性ダンパーと、上部構造物及び下部構造物の水平方向に関する相対振動に起因して下部取付部に対して上部取付部に一定以上の水平力が生じると粘性ダンパーに対する上部取付部及び下部取付部のうちの少なくとも一方の該連結を解除する解除機構とを備えた粘性系の振動減衰装置を具備しており、解除機構は、上部取付部及び下部取付部のうちの一方と粘性ダンパーとを水平方向に関して連結していると共に上部構造物及び下部構造物の水平方向に関する相対振動に起因して下部取付部に対して上部取付部に一定以上の水平力が生じると切断されて上部取付部及び下部取付部のうちの一方と粘性ダンパーとの水平方向に関する該連結を解除する脆弱部を有した連結解除ピンと、この連結解除ピンの脆弱部での曲げ応力の発生を阻止する曲げ応力阻止手段とを具備している。 The seismic isolation building according to the present invention, in which the upper structure is supported on the lower structure via the seismic isolation device that is isolated from the horizontal vibration caused by the earthquake and attenuates the vibration, is relatively The upper mounting part and the lower mounting part attached to each of the upper structure and the lower structure to be vibrated, and the upper mounting part and the lower mounting part are connected to the lower mounting part to attenuate the horizontal vibration of the upper mounting part. The upper and lower mounting parts for the viscous damper when a horizontal force of a certain level or more is generated in the upper mounting part relative to the lower mounting part due to the relative vibration in the horizontal direction of the upper structure and the lower structure. A viscous vibration damping device including a release mechanism for releasing the connection of at least one of the upper attachment portion and the lower attachment portion. The damper is connected with respect to the horizontal direction, and the upper part is cut when a certain level of horizontal force is generated in the upper part with respect to the lower part due to relative vibration in the horizontal direction of the upper structure and the lower structure. A connection release pin having a fragile portion for releasing the connection between one of the attachment portion and the lower attachment portion and the viscous damper in the horizontal direction, and a bending stress for preventing generation of bending stress at the fragile portion of the connection release pin Blocking means.
本発明の免震建物において、免震装置としては、鋼板等からなる剛性層と振動を効果的に減衰させる高減衰ゴムなどからなる弾性層とが交互に積層された積層ゴムからなるものでもよく、また、剛性層及び弾性層が交互に積層された積層ゴムと、この積層ゴムに埋設されていると共に振動を効果的に減衰させる鉛支柱とを具備するものでもよく、更には、滑り摩擦を用いたものであっても、以上のものを適宜組み合わせたものであってよく、要は、地震による水平方向の振動に対して免震作動する(アイソレータ機能を発揮する)と共に当該振動を減衰させる(減衰機能を発揮する)ものであればよい。 In the seismic isolation building of the present invention, the seismic isolation device may be composed of a laminated rubber in which a rigid layer made of steel plate or the like and an elastic layer made of high damping rubber or the like that effectively attenuates vibration are alternately laminated. Further, it may be provided with a laminated rubber in which a rigid layer and an elastic layer are alternately laminated, and a lead strut embedded in the laminated rubber and effectively dampening vibrations, and further, sliding friction may be provided. Even if it is used, it may be a combination of the above as appropriate. In short, it is isolated from the horizontal vibration caused by the earthquake (exemplifies the isolator function) and attenuates the vibration. Any material may be used as long as it exhibits a damping function.
上部構造物は、好ましくは、事務所ビル、集合住宅又は戸建住宅であるが、特に好ましくは高層の事務所ビル又は集合住宅であるが、本発明はこれらに限定されず、その他の上部構造物であってもよい。 The superstructure is preferably an office building, an apartment house, or a detached house, but is particularly preferably a high-rise office building or an apartment house, but the present invention is not limited thereto, and other superstructures. It may be a thing.
本発明によれば、風等による微小振動をも効果的に早期に減衰できて強風時の制振効果を得ることができる上に、大地震が生じない限り長期に亘って斯かる特性を維持できる粘性系の振動減衰装置及びこの粘性系の振動減衰装置を具備した免震建物を提供することができる。 According to the present invention, even minute vibrations caused by wind and the like can be effectively attenuated early, and a vibration control effect in a strong wind can be obtained, and such characteristics can be maintained over a long period unless a large earthquake occurs. It is possible to provide a viscous vibration damping device and a seismic isolation building equipped with the viscous vibration damping device.
次に本発明及びその実施の形態を、図を参照して更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何等限定されないのである。 Next, the present invention and its embodiments will be described in more detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to these embodiments.
図1から図4において、本例の免震建物1は、地盤に杭等により固定されて設置されたコンクリート製の基礎2と、鉛支柱3入りのアイソレータ4からなる免震装置5と、免震装置5を介して基礎2上に支承された上部構造物としての事務所ビル6と、基礎2と事務所ビル6との間に配された粘性系の振動減衰装置7とを具備している。
1 to 4, the seismic isolation building 1 of this example includes a
下部構造物としての基礎2と事務所ビル6との間に介在されていると共に事務所ビル6の上下方向(鉛直方向)Vの荷重を支持する免震装置5は、地震による水平方向Hの振動に対して免震作動するアイソレータ4と、水平方向Hの振動を減衰させると共にアイソレータ4に埋設されている弾塑性体としての鉛支柱3と、アイソレータ4の上面及び下面の夫々に固着されていると共に事務所ビル6と基礎2との夫々にアンカーボルト等を介して固着された上下取付鋼板8及び9とを具備しており、アイソレータ4は、鋼板等からなる複数の剛性層10及びゴム等からなる複数の弾性層11が上下方向Vに交互に積層されている積層ゴムからなり、地震による水平方向Hの振動に対して免震作動すると共に当該振動を減衰させる斯かる免震装置5は、事務所ビル6の荷重を受けるべく、基礎2上に適当に分散されて複数個配されている。
The
免震装置5を介して基礎2に対して水平方向Hの振動に関して免震支持された高層の事務所ビル6の当該水平方向Hの振動を減衰させる振動減衰装置7は、水平方向Hに関して相対振動される基礎2及び事務所ビル6の夫々に取り付けられた下部取付部としての容器25の底壁板26及び上部取付部としての取付板66と、底壁板26及び取付板66に連結されて底壁板26に対する取付板66の水平方向Hの振動を減衰させる粘性ダンパー21と、事務所ビル6及び基礎2の水平方向Hに関する相対振動に起因して底壁板26に対して取付板66に一定以上の水平力が生じると粘性ダンパー21に対する取付板66及び底壁板26のうちの少なくとも一方、本例では取付板66の該連結を解除する解除機構22とを有している。
A
粘性ダンパー21は、上記の下部取付部としての底壁板26を介して基礎2にアンカーボルト等により固着されて連結された容器25と、容器25内に配されて容器25の底壁板26に取付機構27を介して夫々の外周縁部で固着されていると共に上下方向Vにおいて互いに隙間をもって配された複数枚の円環状の固定板28と、容器25内に配されて上下方向Vにおいて固定板28に対して隙間をもって当該固定板28間の隙間の夫々に配されていると共に固定板28に対して水平方向Hに可動に配されている複数枚の円環状の可動板29と、固定板28と可動板29との間の隙間に配されていると共に容器25内に収容された粘性体30と、各可動板29の内周縁部が取付機構31を介して鍔部32に固着されて可動板29を支持する鍔部32付の円筒体33と、円筒体33内に上下方向Vに移動自在に嵌挿された円柱部34を有すると共に円柱部34に一体に形成された取付鍔部35を有した連結部材36と、連結部材36の取付鍔部35が複数個のボルト37により下面38に固着された四角形の上基台39と、上基台39の上面40の四個の角部に複数個のボルト41により固着された四個の受台42とを具備している。
The
容器25は、基礎2にアンカーボルト等により固着された四角形の底壁板26と、底壁板26に溶接、ボルト等を介して固着された円筒状の側壁板45と、側壁板45に溶接等を介して固着された環状の鍔板46と、鍔板46に溶接、ボルト等を介して固着されていると共に連結部材36を通過させる円形の開口47を中央に有した環状の蓋板48と、底壁板26、側壁板45及び鍔板46の夫々に溶接等を介して固着された複数の補強部材49とを具備している。
The
底壁板26は、振動減衰装置7を下部構造物としての基礎2に取り付けるための下部取付部としても機能しているが、斯かる下部取付部としては、底壁板26に代えて、当該底壁板26に溶接、ボルト等を介して固着されると共に基礎2にもアンカーボルト等により固着される下部取付板であってもよい。
The
取付機構27は、上下円環状板51と、各固定板28の外周縁部間に配された円環状スペーサ板52と、各固定板28の外周縁部と共に上下円環状板51及び円環状スペーサ板52を底壁板26に固着する複数個のボルト53とを具備しており、取付機構31は、円環状板54と、各可動板29の内周縁部間に配された円環状スペーサ板55と、各可動板29の内周縁部と共に円環状板54及び円環状スペーサ板55を鍔部32に固着する複数個のボルト56とを具備している。
The
円筒体33の下面57は、底壁板26の上面58に水平方向Hに可動に接触しており、円柱部34の底面59と円筒体33の内側底面60との間には空間61が保持されており、可動板29の両面には、固定板28と可動板29との間の隙間を保持すると共に固定板28に摺動自在に接触したスペーサ(図示せず)が固着されている。斯かるスペーサは、固定板28に設けてもよい。
The
四個の受台42の夫々は、その上面に水平方向Hに平行であって平坦な滑り面からなる受面62を有している。
Each of the four
粘性ダンパー21は、固定板28に対する可動板29の水平方向Hの移動において、固定板28と可動板29との間の隙間に配された粘性体30に粘性剪断変形を生じさせることにより、可動板29の水平方向Hの移動に対して粘性剪断変形に起因する抵抗力を及ぼして可動板29の水平方向Hの振動、延いては取付板66を介して事務所ビル6の水平方向Hの振動を減衰させるようになっている。
When the
取付板66は、事務所ビル6の下面65にボルト等により固着されている。
The mounting
解除機構22は、上部取付部としての取付板66及び下部取付部としての底壁板26のうちの一方、本例では取付板66と粘性ダンパー21とを水平方向Hに関して連結していると共に事務所ビル6及び基礎2の水平方向Hに関する相対振動に起因して底壁板26に対して取付板66に一定以上の水平力が生じると切断、本例では水平方向Hに剪断されて取付板66と粘性ダンパー21との水平方向Hに関する該連結を解除する脆弱部としての括れ部67を有した連結解除ピン68と、連結解除ピン68の括れ部67への連結部材36付近を中心とするR方向の曲げモーメントの付加に起因する括れ部67での曲げ応力の発生を阻止する曲げ応力阻止手段70と、連結解除ピン68の一方の本体71を取付板66及び底壁板26のうちの一方、本例では取付板66に固定する固定手段72と、連結解除ピン68の他方の本体73を粘性ダンパー21の上基台39に固定する固定手段74とを具備している。
The
連結解除ピン68は、固定手段72を介して取付板66に固定されていると共に一端面にねじ孔75を有した円柱状の本体71と、固定手段74を介して粘性ダンパー21の上基台39に固定されていると共に一端面にねじ孔76を有した円柱状の本体73と、両本体71及び73の間に介在された脆弱部としての括れ部67とを一体的に具備している。
The
固定手段72は、複数個のボルト81により取付板66の下面82に固着されていると共に本体71がぴったりと嵌合されている凹所83を有した保持部材84と、保持部材84の中央部を貫通していると共に本体71のねじ孔75に螺合しているボルト85とを具備しており、固定手段74は、複数個のボルト86により上基台39の上面40に固着されていると共に本体73がぴったりと嵌合されている凹所88を有した保持部材89と、保持部材89の中央部を貫通していると共に本体73のねじ孔76に螺合しているボルト90とを具備しており、保持部材84の下面と保持部材89の上面とは隙間91をもって対面されており、隙間91の位置に括れ部67が配されている。
The fixing means 72 is fixed to the
曲げ応力阻止手段70は、取付板66及び底壁板26のうちの一方、本例では取付板66と粘性ダンパー21との間に介在されていると共に取付板66と粘性ダンパー21とのうちの少なくとも一方、本例では粘性ダンパー21に対して水平方向Hに移動自在である介在部材としての四個のボルト95(二個のみ図示)と、各ボルト95を保持するべく、受台42に対応して取付板66の下面82の四個の角部の夫々に複数のボルト96により固着されていると共に夫々ねじ孔97を有した四個の保持部材98とを具備している。
The bending stress blocking means 70 is interposed between the mounting
連結解除ピン68の周りに配された複数個の支柱としてのボルト95の夫々は、対応の保持部材98のねじ孔97に螺着されていると共にその膨大頭部で水平方向Hに移動自在に対応の受台42の受面62に接触している。各ボルト95の対応の保持部材98のねじ孔97への螺入量は、当該各ボルト95に螺着されたロックナット99により固定されている。斯かる螺入量、換言すれば、各ボルト95の対応の保持部材98からの突出量は、ロックナット99を緩めることにより調節することができるようになっている。
Each of the plurality of
以上の制振機能付の免震建物1では、通常時には、図1及び図2に示すように、円柱部34が水平方向Hにおいて容器25のほぼ中央部に配され、ボルト95の夫々の膨大頭部が水平方向Hにおいて対応の受台42の受面62のほぼ中央部に接触している。この状態で、強風が生じて免震装置5の弾性層11の剪断変形により基礎2に対して事務所ビル6が水平方向Hに振動される場合であって、その振動が例えば強風等による所定振幅以下であると共にその振動を生起させる水平力の大きさが一定以下である場合には、括れ部67が剪断されることなしに、事務所ビル6の水平方向Hの振動が上基台39に伝達される結果、アイソレータ4に埋設されている鉛支柱3の水平方向Hの弾塑性変形に加えて、図5に示すように、可動板29も事務所ビル6の水平方向Hの移動と共に水平方向Hに移動されて、可動板29の水平方向Hの移動により可動板29と固定板28との間の隙間の粘性体30が粘性剪断変形され、而して、鉛支柱3の水平方向Hの弾塑性変形に起因する抵抗力に加えて、粘性ダンパー21におけるこの粘性剪断変形に起因する抵抗力は、可動板29の水平方向Hの振動を減衰させ、これにより事務所ビル6の水平方向Hの振動を減衰させる。強風が収まると、免震装置5の弾性層11による原点復帰機能により免震建物1は、図1及び図2に示す状態に戻される。
In the seismic isolation building 1 with the above-described vibration damping function, the
地震が生じて免震装置5の弾性層11の剪断変形により基礎2に対して事務所ビル6が水平方向Hに振動される場合であって、その振動を生起させる水平力の大きさが一定以下である場合も上記と同様であって、鉛支柱3の水平方向Hの弾塑性変形に起因する抵抗力と粘性ダンパー21における粘性剪断変形に起因する抵抗力とで事務所ビル6の水平方向Hの振動は減衰される。
When an earthquake occurs and the
一方、地震が生じて免震装置5の弾性層11の剪断変形により基礎2に対して事務所ビル6が水平方向Hに振動される場合であって、その振動を生起させる水平力の大きさが一定以上である場合には、換言すれば、地震の加速度が大きい場合には、図6に示すように、括れ部67が水平方向Hに剪断されて取付板66と粘性ダンパー21との水平方向Hに関する該連結、換言すれば、事務所ビル6と粘性ダンパー21との水平方向Hに関する連結が解除されて基礎2に対する事務所ビル6の水平方向Hの振動の上基台39への伝達がなされない結果、可動板29はその位置に停止されて減衰動作を行わないようになる一方、事務所ビル6の水平方向Hの移動で鉛支柱3が十分に変形され、大きな水平力に基づく事務所ビル6の水平方向Hの移動が鉛支柱3の弾塑性変形でもって好ましく早期に減衰されることになる。
On the other hand, when an earthquake occurs and the
括れ部67の剪断後は、空間61の分だけ上基台39が落下する結果、受台42の夫々の受面62は、対応のボルト95の膨大頭部から離れることになる。
After the
ところで、免震建物1によれば、事務所ビル6に加わる強風又は地震に起因する水平力の大きさが一定以下である場合には、連結解除ピン68の周りに配されたボルト95の膨大頭部が水平方向Hに移動自在に対応の受台42の受面62に接触しているために、斯かる強風又は地震に起因して連結部材36付近を中心とするR方向の曲げモーメントが事務所ビル6を介して取付板66に生じても、R方向の曲げモーメントの括れ部67への付加が阻止されることなり、而して、R方向の曲げモーメントによる括れ部67での曲げ応力の発生が阻止され、斯かる応力発生による機械的疲労を避けることができ、機械的疲労による括れ部67の意図しない破断をなくすることができることになる。
By the way, according to the seismic isolation building 1, when the magnitude of the horizontal force caused by the strong wind or earthquake applied to the
即ち、地震による水平方向Hの振動に対して免震作動すると共に当該振動を減衰させる免震装置5を介して事務所ビル6を基礎2上で支承してなる免震建物1によれば、粘性ダンパー21が事務所ビル6及び基礎2に水平方向Hに関して連結されて事務所ビル6の水平方向Hの振動を減衰させるようになっており、基礎2に対して事務所ビル6に一定以上の水平力が生じると解除機構22がその括れ部67の剪断で事務所ビル6に対する粘性ダンパー21の該連結を解除するようになっているために、免震装置5に加えて粘性ダンパー21でもっても風等による微小振動を効果的に早期に減衰できて強風時の制振効果を得ることができ、しかも、一定以上の水平力を生じさせる地震による大きな振動に対しては事務所ビル6に対する振動減衰に関して免震装置5のみを作動させるようにしているために、一定以上の水平力に起因する大きな振動に対しても作動させることができるように粘性ダンパー21のストロークを長大にする必要もない結果、小型の粘性ダンパー21を用いることができる上に、剪断解除機構22が、連結解除ピン68の括れ部67への水平力の付加を許容すると共に括れ部67での剪断を許容する一方、連結解除ピン68の括れ部67へのR方向の曲げモーメントの付加に起因する括れ部67での曲げ応力の発生を阻止する曲げ応力阻止手段70を具備しているために、R方向の曲げモーメントによる連結解除ピン68の括れ部67の機械的疲労を避けることができ、斯かる機械的疲労による連結解除ピン68の括れ部67の意図しない破断をなくすることができ、一定以上の水平力に起因する水平方向Hの剪断が連結解除ピン68の括れ部67に生じない限りにおいて、粘性ダンパー21でもって風等による微小振動をも効果的に早期に減衰できて強風時の制振効果を得ることができる。
That is, according to the seismic isolation building 1 which is supported by the
免震装置としては、鉛支柱3を用いる代わりに、摩擦を用いた摩擦系の免震装置を用いてもよく、また、基礎2に対して事務所ビル6に相対的に一定以上の水平力が生じる場合に、粘性ダンパー21と取付板66を介する事務所ビル6との水平方向Hの連結を解除する代わりに、粘性ダンパー21と底壁板26を介する基礎2との水平方向Hの連結を解除するようにしてもよい。また、空間61を設けないで、括れ部67の剪断後に上基台39が落下しないようにしてもよく、更には、空間61に弾性体を配して、連結解除ピン68の括れ部67に上基台39等の荷重に基づく上下方向の引っ張り力ができるだけ付加されないようにしてもよく、これら剪断後に上基台39が落下しないようにする場合には、剪断後も受面62とボルト95との接触が確保されるように受面62の広さを十分に大きくすると共に必要に応じて受面62とボルト95との接触面にグリース等の潤滑剤を介在させるか又は例えば受面62とボルト95との間に低摩擦部材を介在させるかのいずれか少なくとも一方の手段を適用してもよいが、剪断前に括れ部67に不要な水平方向Hの剪断力が加わらないようにするためには、受面62とボルト95との接触面を多少の摩擦抵抗が生じるように粗面にしてもよい。
As the seismic isolation device, a friction type seismic isolation device using friction may be used instead of using the lead strut 3, and a horizontal force of a certain level or more relative to the
なお、括れ部67で剪断された連結解除ピン68を括れ部67で剪断されていない新たな連結解除ピン68と交換することにより、再度、解除機構22として免震建物1に用いることができる。
In addition, by replacing the
1 免震建物
2 基礎
3 鉛支柱
4 アイソレータ
5 免震装置
6 上部構造物
7 振動減衰装置
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