JP6333609B2 - 免震装置 - Google Patents
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Description
これにより、ピットの側壁から可動基礎の側壁へ伝達される縦揺れを、積層方向を横方向とした第2積層ゴムが、縦方向へせん断変形して軽減させる。
これにより、免震装置の第2移動体の移動方向の剛性を、積層ゴムの積層方向の剛性より小さくすることができる。この結果、免震装置における、第2移動体の移動方向の揺れを軽減できる。
これにより、免震装置の縦方向の剛性を、積層ゴムの積層方向の剛性より小さくすることができる。この結果、例えば、免震装置の第2移動体で建物を支持すれば、縦方向の剛性が小さくされた積層ゴムで建物を支持することと等価なり、建物に伝達される縦揺れを軽減することができる。
これにより、免震装置の縦方向の剛性を、積層ゴムの積層方向の剛性より小さくすることができる。
また、第2移動体が大きな外力を受けても、個々の積層ゴムに加える圧縮力を分散させることができので、免震装置としての建物の支持力向上や、個々の積層ゴムの小型化が図れる。
これにより、免震装置の縦方向の剛性を、積層ゴムの積層方向の剛性より小さくすることができる。
また、第2移動体が大きな外力を受けても、個々の積層ゴムに加える圧縮力を分散させることができので、免震装置としての建物の支持力向上や、個々の積層ゴムの小型化が図れる。
このとき、第2傾斜面の縦方向への移動量より、第1傾斜面の横方向の移動量が少なくされている。即ち、移動量調整手段を、面接触する第1傾斜面及び第2傾斜面とすることで、免震装置の縦方向の剛性を、積層ゴムの積層方向の剛性より小さくすることができる。
ここに、第2移動体が移動させる第1移動体の移動量は、第1傾斜面と第2傾斜面が面接触する角度で決定される。即ち、第1傾斜面と第2傾斜面が面接触する角度を調整することで、第2移動体が移動させる第1移動体の移動量を調整することができる。
このとき、第2傾斜面のスライダーの縦方向への移動量より、第1傾斜面のレールの横方向の移動量が少なくされている。即ち、移動量調整手段を、レールと、レールに跨り摺動するスライダーとすることで、免震装置の縦方向の剛性を、積層ゴムの積層方向の剛性より小さくすることができる。
ここに、第2移動体が移動させる第1移動体の移動量は、レールと、レールに跨って摺動するスライダーの取付け角度で決定される。即ち、レールとスライダーの取付け角度を調整することで、第2移動体が移動させる第1移動体の移動量を調整することができる。また、レールとスライダーを介して第1移動体を移動させるので、移動時の摩擦力を低減させることができる。
また、第2移動体の下端部の下方に空間を確保し、第2移動体を、縦方向に移動可能とすることができる。
これにより、縦揺れと横揺れのいずれも軽減させることができる。
図1、図2を用いて、第1実施形態に係る免震装置10について説明する。
図1(A)の正面図、図1(B)の平面図に示すように、免震装置10は、建物の基礎部26に設置されて建物の柱24を支持する。なお、本明細書においては、矢印UPの方向を上方としている。
ベース体12は、鋼材や鉄筋コンクリート等で構築され、図示しないアンカーボルトで基礎部26に固定される。
ガイド部材20は、ベース体12の上を横方向へ移動可能に設けられ、積層ゴム14の方向へ移動されて、積層ゴムを圧縮力fxで圧縮する。
これにより、ガイド部材20の傾斜面20Fで、後述する伝達部材22の傾斜面22Fを支持することができる。また、伝達部材22を縦方向へ移動させれば、傾斜面22Fで傾斜面20Fが横方向へ移動され、ガイド部材20を横方向へ移動させることができる。
また、伝達部材22の底面22Dは、ベース体12の底板部14Bには達してなく、底面22Dと底板部14Bの間は空気層28とされている。この結果、伝達部材22を縦方向に移動可能とすることができる。
図2(A)示すように、傾斜面20Fを通る鉛直線をGとし、鉛直線Gと、傾斜面20Fと傾斜面22Fの接触部Qの傾斜角度をθとし、伝達部材22に、外力fzが下方向へ作用しているという条件において、傾斜角度θを変化させて鉛直固有周波数を求めた。
また、外力の伝達経路は、伝達部材22に外力fzが下方向へ作用したとき、伝達部材22は下方向へ移動する。このとき、伝達部材22の傾斜面22Fと、ガイド部材20の傾斜面20Fの接触部Qにより、ガイド部材20に横方向の圧縮力Fxが伝達される。この結果、ガイド部材20は横方向へ移動し、側面20Bが積層ゴム14を圧縮力Fxで圧縮する。
接触部Qの傾斜角度はθであるから、作用反作用の法則、力のつり合い、及び物理的形状により、下式(1)、(2)が成立する。
即ち、同じ面圧σ、内部ゴムシートの圧縮弾性率Ec、ゴムの総厚h、の積層ゴム14を用いたとき、積層ゴム14の鉛直周期は、断面積Aまたは圧縮力fxに依存しない。
この時、式(4)から、通常の積層ゴムに比べ、免震装置10の鉛直周期はα倍延長されることがわかる。ここに、αは式(6)となる。
積層ゴムは、外径が異なる積層ゴムA、B、Cの3種類について行った。ここに、積層ゴムAは外径が800mm、軸力4920kN、鉛直剛性2420、周期0.09sec、周波数11Hzの特性を備え、積層ゴムBは外径が1000mm、軸力10200kN、鉛直剛性3770、周期0.104sec、周波数9.58Hzの特性を備え、積層ゴムCは外径が1500mm、軸力23000kN、鉛直剛性8540、周期0.104sec、周波数9.6Hzの特性を備えている。
なお、傾斜tanθが0.9〜0.001の範囲は、効果を確認するために定めた範囲であり、本実施形態の権利範囲は、上記範囲に限定されることはない。傾斜tanθが1未満〜0.001の範囲であれば効果を発揮し、本実施形態の権利範囲に含まれる。
図3を用いて、第2実施形態に係る免震装置30について説明する。
図3に示すように、免震装置30は、ガイド部材32と伝達部材34の接触部Qに、レール36と、レール36に跨るスライダー38を備えたリニアモーションガイドが設けられている点において、第1実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。
また、レール36とスライダー38を介して移動させるので、摺動時の摩擦力を低減させることができる。
なお、本実施形態においては、リニアモーションガイドを例にとり説明したが、これに限定されることはなく、例えば、摺動部に金属性ベアリングを用いた、摺動部材であってもよい。
図4を用いて、第3実施形態に係る免震装置40について説明する。
図4に示すように、免震装置40は、2個の積層ゴム42A、42Bを対向配置した点において、第1実施形態と相違する。第1実施形態との相違点を中心に説明する。
伝達部材46は、ガイド部材44Aとガイド部材44Bの間に、縦方向へ移動可能に配置され、伝達部材46の傾斜面46FAが傾斜面44AFと接触部QAで面接触し、傾斜面46FBが傾斜面44BFと接触部QBで面接触している。
また、本実施形態では、2個の積層ゴム42A、42Bを例に取り説明したが、これに限定されることはなく、4個やそれ以上の積層ゴム、及びガイド部材を対向配置する構成でもよい。
図5(A)、図5(B)を用いて第4実施形態に係る免震装置50について説明する。
図5(A)に示すように、免震装置50は、3個の積層ゴム52A、52B、52Cが並列に一方向に配置された点において、第1実施形態と相違する。第1実施形態との相違点を中心に説明する。
ここに、積層ゴム52A、52B、52Cのフランジ58L、59L、60Lは、Y軸方向の長さが長くされた側壁62Lと接合され、積層ゴム52A、52B、52Cのフランジ58R、59R、60Rは、Y軸方向の長くされたガイド部材54と、それぞれ接合されている。
本構成によれば、1つの伝達部材56の縦方向の移動で、3個のガイド部材52A、52B、52Cを、同時に横方向へ移動させることができる。これにより、伝達部材56から大きな外力fzが積層ゴム52A、52B、52Cへ伝達される構成であっても、3個の積層ゴム52A、52B、52Cに分散させ、個々の積層ゴム52A、52B、52Cに加えられる圧縮力fxA、fxB、fxCを減少させることができる。この結果、免震装置50の建物の支持力向上や、個々の積層ゴムの小型化を図ることができる。
また、本実施形態では、3個の積層ゴム52A、52B、52Cを例に取り説明したが、これに限定されることはなく、2個や、4個以上の積層ゴムを並列配置してもよい。
図6(A)を用いて第5実施形態に係る複合免震装置60について説明する。
図6(A)に示すように、複合免震装置60は、第3実施形態で説明した免震装置40を有し、免震装置40のベース体12の下に、積層方向を縦方向とした積層ゴム64を備えた、横揺れ用免震装置62を有している。
本構成によれば、免震装置40の積層ゴム42A、42Bの圧縮変形により、基礎部26と建物の柱24の間に伝達される縦揺れが軽減される。また、横揺れ用免震装置62の積層ゴム64のせん断変形により、基礎部26と建物の柱24の間に伝達される横揺れが軽減される。
即ち、縦振動と横振動のいずれも、複合免震装置60で軽減させることができる。
図6(B)を用いて第6実施形態に係る複合免震装置70について説明する。
図6(B)に示すように、複合免震装置70は、第3実施形態で説明した免震装置40を有し、免震装置40の伝達部材46の上に積層方向を縦方向とした積層ゴム64を備えた横揺れ用免震装置62を有している。
本構成によれば、免震装置40の積層ゴム42A、42Bの圧縮変形により、基礎部26と建物の柱24の間に伝達される縦揺れが軽減される。また、横揺れ用免震装置62の積層ゴム64のせん断変形により、基礎部26と建物の柱24の間に伝達される横揺れが軽減される。
即ち、縦振動と横振動のいずれも、複合免震装置70で軽減させることができる。
12 ベース体
12R、12L 側壁(ベース体)
14、42、52、64 積層ゴム
20、32、44、54 ガイド部材(第1移動体)
20F 傾斜面(第1傾斜面、移動量調節手段)
22、34、46、56 伝達部材(第2移動体)
22F 傾斜面(第2傾斜面、移動量調節手段)
36 レール(移動量調節手段)
38 スライダー(移動量調節手段)
62 横揺れ用免震装置
60、70 複合免震装置
Q 接触部
G 鉛直線
fz 外力
fx 圧縮力
Claims (9)
- ベース体と、
前記ベース体に取付けられ、積層方向が横方向とされた積層ゴムと、
前記積層ゴムの積層方向へ移動可能に設けられ、前記積層ゴムと接合されると共に前記ベース体との間で前記積層ゴムを圧縮する第1移動体と、
前記第1移動体の移動方向と交差する方向へ移動可能に設けられた第2移動体と、
前記第1移動体と前記第2移動体の接触部に設けられ、前記第2移動体に作用する外力を前記第1移動体へ伝えて移動させると共に、前記第1移動体の移動量を、前記第2移動体の移動量より少なくする移動量調整手段と、
を有する免震装置。 - 前記ベース体は両端部から側壁が立設され、
前記積層ゴムは一方の前記側壁に取付けられ、
前記第2移動体は、前記第1移動体と他方の前記側壁との間を縦方向に移動可能とされている請求項1に記載の免震装置。 - 前記ベース体は両端部から側壁が立設され、
前記積層ゴムは、積層方向を横方向にして、複数個が対向配置されて前記側壁に取付けられ、
前記第1移動体は、複数個が対向配置され、複数個の前記積層ゴムの積層方向へそれぞれ移動可能とされ、
前記第2移動体は、複数の前記第1移動体の間を縦方向に移動可能とされている請求項1に記載の免震装置。 - 前記ベース体は両端部から側壁が立設され、
前記積層ゴムは、複数個が並列に配置されて前記側壁に取付けられ、
前記第1移動体は、複数個の前記積層ゴムの積層方向へ移動可能とされ、
前記第2移動体は、前記第1移動体と他方の前記側壁との間を縦方向に移動可能とされている請求項1に記載の免震装置。 - 前記移動量調整手段は、
前記第1移動体に形成された第1傾斜面と、前記第2移動体に形成され、前記第1傾斜面と面接触する第2傾斜面である請求項1〜4のいずれか1項に記載の免震装置。 - 前記移動量調整手段は、
前記第1移動体に形成された第1傾斜面に設けられたレールと、前記第2移動体に形成され、前記第1傾斜面と対面する第2傾斜面に設けられ、前記レールに跨って摺動するスライダーである請求項1〜4のいずれか1項に記載の免震装置。 - 前記第1移動体の前記第1傾斜面は、
前記積層ゴムと反対側の側面に形成され、前記積層ゴムの方向へ倒れている請求項5又は6に記載の免震装置。 - 前記第1傾斜面は、
前記第1傾斜面と、前記第1傾斜面を通る鉛直線との間の角度をθとしたとき、傾斜tanθの範囲が0.9〜0.001である請求項7に記載の免震装置。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の免震装置と、
前記免震装置の上又は前記免震装置の下に配置され、積層ゴムの積層方向を縦方向とした横揺れ用免震装置と、
を有する複合免震装置。
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