JP6349472B1 - Slider for sliding seismic isolation device and sliding seismic isolation device - Google Patents
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Abstract
【課題】所定の面圧を確保して摩擦係数の増加を抑制し、滑り免震装置による免震効果を得るとともに、スライダーに生じる曲げ応力を可及的に抑制して、滑り材の早期摩耗や摩擦係数のばらつきを抑制することのできる、滑り免震装置用のスライダーと滑り免震装置を提供すること。
【解決手段】曲率を有する摺動面を備えた上沓20Aと下沓20Bの間に配設され、曲率を有する上面1aと下面1bを備えている、鋼製の滑り免震装置用のスライダー10であって、上面1aと下面1bが凹部2a,2bを備えている。この凹部2a,2bは、座ぐり孔の形態と、貫通孔2eの形態がある。
【選択図】図4An object of the present invention is to provide a predetermined surface pressure to suppress an increase in a friction coefficient, obtain a seismic isolation effect by a sliding seismic isolation device, and suppress bending stress generated in a slider as much as possible, thereby prematurely wearing a sliding material. To provide a slider for a sliding seismic isolation device and a sliding seismic isolation device capable of suppressing variations in friction coefficient.
A slider for a steel sliding seismic isolation device, which is disposed between an upper rod 20A and a lower rod 20B having a sliding surface having a curvature, and includes an upper surface 1a and a lower surface 1b having a curvature. 10. The upper surface 1a and the lower surface 1b are provided with recesses 2a and 2b. The recesses 2a and 2b are in the form of counterbore holes and in the form of through holes 2e.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は、滑り免震装置用のスライダーと滑り免震装置に関する。 The present invention relates to a slider for a sliding seismic isolation device and a sliding seismic isolation device.
地震国であるわが国においては、ビルや橋梁、高架道路、戸建の住宅といった様々な構造物に対して、地震力に抗する技術、構造物に入る地震力を低減する技術など、様々な耐震技術、免震技術、制震技術が開発され、各種構造物に適用されている。中でも免震技術は、構造物に入る地震力そのものを低減する技術であることから、地震時の構造物の振動は効果的に低減される。この免震技術を概説すると、下部構造物である基礎と上部構造物との間に免震装置を介在させ、地震による基礎の振動の上部構造物への伝達を低減し、上部構造物の振動を低減して構造安定性を保証するものである。なお、この免震装置は、地震時のみならず、構造物に対して常時作用する交通振動の上部構造物への影響低減にも効果を発揮するものである。 In Japan, an earthquake-prone country, there are various seismic resistances for various structures such as buildings, bridges, elevated roads, and detached houses. Technology, seismic isolation technology and seismic control technology have been developed and applied to various structures. In particular, seismic isolation technology is a technology that reduces the seismic force that enters the structure itself, so that the vibration of the structure during an earthquake is effectively reduced. To outline this seismic isolation technology, an isolation device is interposed between the foundation and the upper structure, which are the lower structures, to reduce the transmission of the foundation vibration due to the earthquake to the upper structure, and to reduce the vibration of the upper structure. To ensure structural stability. In addition, this seismic isolation device is effective not only at the time of an earthquake but also in reducing the influence on the upper structure of traffic vibration that always acts on the structure.
免震装置には、鉛プラグ入り積層ゴム支承装置や高減衰積層ゴム支承装置、積層ゴム支承とダンパーを組み合わせた装置、滑り免震装置など、様々な形態の装置が存在している。その中で滑り免震装置を取り上げてその一般的な構成を説明すると、曲率を有する摺動面を備えた上沓および下沓と、上沓と下沓の間に配設されてそれぞれの沓の摺動面と接し、それぞれの沓と同一の曲率を有する上面および下面を備えたスライダーと、から構成されている。滑り免震装置は、上下球面滑りタイプの免震装置と称されたり、ダブルコンケイブ式の免震装置と称されることもある。滑り免震装置では、上沓と下沓の動作性能が、それらの間に介在するスライダーとの間の摩擦係数や、摩擦係数に載荷重量(軸力)が乗じられてなる摩擦力に支配される。 There are various types of seismic isolation devices, such as a laminated rubber bearing device with a lead plug, a high damping laminated rubber bearing device, a device combining a laminated rubber bearing and a damper, and a sliding seismic isolation device. The general structure of the seismic isolation device will be described. The upper and lower heels having a sliding surface having a curvature, and the upper and lower heels are arranged between the upper and lower heels. And a slider having an upper surface and a lower surface having the same curvature as each of the ridges. The sliding seismic isolation device is sometimes referred to as a vertical spherical sliding type seismic isolation device or a double concave type seismic isolation device. In a sliding seismic isolation device, the performance of the upper and lower armatures is governed by the friction coefficient between the slider and the friction force generated by multiplying the friction coefficient by the loaded load (axial force). The
ところで、テフロン(登録商標)を介した滑り免震装置では、テフロン(登録商標)の基準面圧が20N/mm2(20MPa)であり、そのために、構造物の高層化等に起因して載荷重量が重くなった場合には、この荷重に見合う平面寸法の滑り免震装置とするべく、滑り免震装置を大規模化せざるを得ない。そのため、積層ゴム免震装置等の異種の免震装置に比べてコスト競争力が低くなってしまい、結果として使用頻度が低くなっていた。 By the way, in the sliding seismic isolation device via Teflon (registered trademark), the reference surface pressure of Teflon (registered trademark) is 20 N / mm 2 (20 MPa). When the weight increases, the size of the sliding seismic isolation device has to be increased in order to obtain a sliding seismic isolation device having a plane size suitable for this load. For this reason, cost competitiveness is lower than that of different types of seismic isolation devices such as laminated rubber seismic isolation devices, resulting in lower usage frequency.
滑り免震装置の摩擦係数は、その面圧が小さくなるほど大きくなっていく。摩擦係数が大きくなると、滑り免震装置による免震効果が得られ難くなることから、スライダーの半径は、軸力に応じて面圧が高くなるように設計される。例えば、面圧60N/mm2(60MPa)を実現するスライダーを備えた、高性能な滑り免震装置が提案されている。具体的には、曲率を有する摺動面を備えた上沓および下沓と、上沓と下沓の間で、それぞれの沓と接して曲率を有する上面および下面を備えた柱状で鋼製のスライダーと、から構成される滑り免震装置である。スライダーの上面と下面には、PTFE繊維とPTFE繊維よりも引張強度の高い繊維とからなる二重織物層が備えられている(例えば、特許文献1参照)。 The friction coefficient of the sliding seismic isolation device increases as the surface pressure decreases. Since the seismic isolation effect by the sliding seismic isolation device becomes difficult to obtain when the friction coefficient increases, the radius of the slider is designed so that the surface pressure increases according to the axial force. For example, a high-performance sliding seismic isolation device having a slider that realizes a surface pressure of 60 N / mm 2 (60 MPa) has been proposed. Specifically, the upper and lower rods having a sliding surface having a curvature, and between the upper and lower rods, a columnar steel made of an upper surface and a lower surface having a curvature in contact with each flange. A sliding seismic isolation device composed of a slider. A double woven fabric layer composed of PTFE fibers and fibers having higher tensile strength than PTFE fibers is provided on the upper and lower surfaces of the slider (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の滑り免震装置によれば、60N/mm2程度の面圧に対抗して、高い免震性能を備えた滑り免震装置を提供することができる。ところで、軽量構造物に対して例えば特許文献1に記載の滑り免震装置を適用した場合、60N/mm2の面圧まで耐えることができるため、スライダーの面積を小さくすることが可能である。一方、スライダーがスライドしている際の当該スライダーに作用する面圧(もしくは曲げ応力)は、スライダーに作用する軸力をスライダーの面積で除してなる平均応力と、スライダーが上沓及び下沓の間でスライドした際に生じる曲げモーメントに起因する増加応力の合計値となる。スライダーの外径を小さくしていくと、スライダーの断面係数も小さくなることから、曲げモーメントに起因する増加応力は逆に大きくなり、平均応力と増加応力を合計した曲げ応力(特に、スライダーの上面及び下面における端部応力)が大きくなる。そして、曲げ応力(特に端部応力)が大きくなると、スライダーの上面及び下面に接着等されている滑り材の早期摩耗といった問題や、スライダーの面圧が一定にならないことに起因する摩擦係数のばらつきといった問題が懸念される。
According to the sliding seismic isolation device described in
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、所定の面圧を確保して摩擦係数の増加を抑制し、滑り免震装置による免震効果を得るとともに、スライダーに生じる曲げ応力を可及的に抑制して、滑り材の早期摩耗や摩擦係数のばらつきを抑制することのできる、滑り免震装置用のスライダーと滑り免震装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and ensures a predetermined surface pressure to suppress an increase in the coefficient of friction, obtains a seismic isolation effect by the sliding seismic isolation device, and allows bending stress generated in the slider to be as low as possible. An object of the present invention is to provide a slider and a sliding seismic isolation device for a sliding seismic isolation device that can suppress the initial wear of the sliding material and suppress variations in the friction coefficient.
前記目的を達成すべく、本発明による滑り免震装置用のスライダーの一態様は、曲率を有する摺動面を備えた上沓と下沓の間に配設され、曲率を有する上面と下面を備えている、鋼製の滑り免震装置用のスライダーであって、
前記上面と前記下面が凹部を備えていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of a slider for a sliding seismic isolation device according to the present invention is disposed between an upper arm and a lower arm with a sliding surface having a curvature, and has an upper surface and a lower surface having a curvature. A slider for a steel sliding seismic isolation device,
The upper surface and the lower surface include a recess.
本態様によれば、スライダーの上面及び下面がともに凹部を備えていることにより、例えばスライダーの外径を小さくすることなく、スライダーの上面及び下面の面積を所望に小さくすることができる。従って、スライダーに作用する軸力が小さい場合でも、凹部の面積を調整することにより、スライダーの上面及び下面の外径を維持しながら、スライダーの面圧を所定の面圧に調整することができる。そして、この面圧の調整に当たり、例えばスライダーの外径を小さくしなくてよいことから、スライダーの外径を小さくする場合と比べて、スライダーの断面係数の低下を抑制することができる。このスライダーの断面定数の低下抑制により、曲げモーメントに起因する増加応力を抑制でき、スライダー表面に滑り材が固定されている場合の当該滑り材の早期摩耗を抑制でき、滑り免震装置の摩擦係数のばらつきを抑制できる。また、スライダーが鋼製であることにより、60N/mm2程度の面圧に十分に対抗することができ、摩擦係数を所定の低い値に維持して優れた免震効果を発揮することができる。 According to this aspect, since both the upper surface and the lower surface of the slider are provided with the recesses, for example, the area of the upper surface and the lower surface of the slider can be reduced as desired without reducing the outer diameter of the slider. Therefore, even when the axial force acting on the slider is small, the surface pressure of the slider can be adjusted to a predetermined surface pressure while maintaining the outer diameters of the upper and lower surfaces of the slider by adjusting the area of the recess. . In adjusting the surface pressure, for example, it is not necessary to reduce the outer diameter of the slider. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the section modulus of the slider as compared with the case where the outer diameter of the slider is reduced. By suppressing the decrease in the cross-section constant of this slider, it is possible to suppress the increased stress caused by the bending moment, to suppress the early wear of the sliding material when the sliding material is fixed on the slider surface, and to the friction coefficient of the sliding seismic isolation device The variation of can be suppressed. Further, since the slider is made of steel, it can sufficiently resist the surface pressure of about 60 N / mm 2, and can exhibit an excellent seismic isolation effect while maintaining the friction coefficient at a predetermined low value. .
また、本発明による滑り免震装置用のスライダーの他の態様は、前記上面と前記下面の平面視形状が円形であり、双方の面積が同じであり、双方の備える前記凹部の面積が同じであることを特徴とする。 Further, according to another aspect of the slider for a sliding seismic isolation device according to the present invention, the upper surface and the lower surface have a circular shape in plan view, both have the same area, and both have the same recess area. It is characterized by being.
本態様によれば、スライダーの上面と下面の面積のうち、凹部の面積を除いた残りの面積をともに同じ面積に設定することができる。ここで、「双方の面積が同じ」である構成に関し、スライダーの上面及び下面は曲率を有していることから、上面や下面の面積は、平面視における面積が同じであること、言い換えれば、平面に対する投影面積が同じであることを意味している。また、凹部の平面視形状は特に限定しないが、上面および下面と同様の円形であることの他、正方形、矩形等の多角形などであってもよい。ただし、上沓及び下沓の間で、スライダーが360度方向に自在にスライドしながら、曲げモーメントによる増加応力に対してスライダーのどの端部部位も同程度に対抗できるように、平面視円形の凹部がスライダーの上面及び下面の中心に設けられているのが好ましい。 According to this aspect, the remaining area excluding the area of the recess can be set to the same area among the areas of the upper surface and the lower surface of the slider. Here, regarding the configuration in which “both areas are the same”, since the upper surface and the lower surface of the slider have curvature, the areas of the upper surface and the lower surface have the same area in plan view, in other words, This means that the projected area with respect to the plane is the same. In addition, the shape of the concave portion in plan view is not particularly limited, but may be a polygon similar to the upper surface and the lower surface, or a polygon such as a square or a rectangle. However, the slider has a circular shape in plan view so that any end part of the slider can counter the same degree against the increased stress due to the bending moment while the slider slides freely in the direction of 360 degrees between the upper and lower eyelids. It is preferable that the recess is provided at the center of the upper and lower surfaces of the slider.
また、本発明による滑り免震装置用のスライダーの他の態様において、前記凹部が座ぐり孔であることを特徴とする。 In another aspect of the slider for a sliding seismic isolation device according to the present invention, the recess is a counterbore.
本態様によれば、スライダーが上面及び下面に凹部を有しながらも、この凹部が座ぐり孔であることから、上下の座ぐり孔の間にはスライダーの中実部が存在している。従って、この中実部により、凹部によるスライダーの剛性の低下を抑制することができる。 According to this aspect, although the slider has concave portions on the upper surface and the lower surface, since the concave portion is a counterbore, a solid portion of the slider exists between the upper and lower counterbore holes. Therefore, the solid part can suppress the decrease in the rigidity of the slider due to the concave part.
また、本発明による滑り免震装置用のスライダーの他の態様において、前記凹部が、前記上面から前記下面に亘る貫通孔であることを特徴とする。 Further, in another aspect of the slider for a sliding seismic isolation device according to the present invention, the concave portion is a through hole extending from the upper surface to the lower surface.
本態様によれば、凹部が貫通孔であることにより、スライダーの形成材料を可及的に低減でき、スライダーの重量を可及的に軽量化できる。また、貫通孔はスライダーの上面から下面に亘るものであることから、上面と下面の同じ位置に凹部(貫通孔)を有することになる。既述するように、貫通孔の軸心とスライダーの軸心が同軸となるように、スライダーの中央位置に貫通孔が設けられるのが好ましい。 According to this aspect, since the concave portion is a through hole, the material for forming the slider can be reduced as much as possible, and the weight of the slider can be reduced as much as possible. Further, since the through hole extends from the upper surface to the lower surface of the slider, the through hole has a recess (through hole) at the same position on the upper surface and the lower surface. As described above, it is preferable that the through hole is provided at the center position of the slider so that the axis of the through hole and the axis of the slider are coaxial.
また、本発明による滑り免震装置用のスライダーの他の態様において、前記上面と前記下面の平面視形状と前記凹部の平面視形状がいずれも円形であり、以下の式(A)を満たすことを特徴とする。 Further, in another aspect of the slider for the slip isolation device according to the present invention, the planar view shape of the upper surface and the lower surface and the planar view shape of the recess are both circular, and satisfy the following formula (A): It is characterized by.
本態様によれば、スライダーの高さに応じて式(A)に基づいて凹部の孔径を設定することにより、曲げモーメントに起因するスライダーの端部応力を可及的に抑制することができる。既述するように、スライダーがスライドしている際にスライダーの特に端部に生じる端部応力σVは、スライダーに作用する軸力に起因して常時生じている平均応力σOと、曲げモーメントに起因する増加応力σBの合計値となる。本発明者等によれば、スライダー本体の摩耗やスライダーの上面及び下面に接着等されている滑り材の摩耗を防止するには、σV/σOを1.1に抑えることが重要であるとの知見が得られている。上式(A)は、σV/σO≦1.1を充足する式となっている。スライダーの設計としては、まず、構造物の規模や高さ制限等からスライダーの高さが設定されるのが一般的である。従って、スライダーの高さHが設定され、次にスライダーの外径D1が設定されてスライダーの寸法が設定された後、上式(A)を充足するD2を設定することにより、スライダーの摩耗を抑制しながら、所定の面圧を確保して摩擦係数の増加を抑制し、滑り免震装置による免震効果を得ることができる。
According to this aspect, the end stress of the slider caused by the bending moment can be suppressed as much as possible by setting the hole diameter of the recess based on the formula (A) according to the height of the slider. As described above, when the slider slides, the end stress σ V generated particularly at the end of the slider is the average stress σ O always generated due to the axial force acting on the slider and the bending moment. This is the total value of the increased stress σ B caused by. According to the inventors of the present invention, it is important to suppress σ V / σ O to 1.1 in order to prevent the wear of the slider body and the wear of the sliding material bonded to the upper and lower surfaces of the slider. The knowledge is obtained. The above formula (A) is a formula that satisfies σ V / σ O ≦ 1.1. As a design of the slider, first, the height of the slider is generally set based on the scale of the structure, the height restriction, and the like. Therefore, after the slider height H is set, and then the slider outer diameter D1 is set and the slider dimensions are set, the slider wear is reduced by setting D2 that satisfies the above equation (A). While suppressing, it is possible to secure a predetermined surface pressure to suppress an increase in the coefficient of friction, and to obtain the seismic isolation effect by the sliding seismic isolation device.
また、本発明による滑り免震装置用のスライダーの他の態様において、前記スライダーの前記上面と前記下面には、PTFE繊維と、該PTFE繊維よりも引張強度の高い繊維とからなる二重織物からなる滑り材が固定されており、
前記滑り材において、前記PTFE繊維が前記上沓および前記下沓の前記摺動面側に配設されていることを特徴とする。
Further, in another aspect of the slider for a sliding seismic isolation device according to the present invention, the upper surface and the lower surface of the slider are made of a double woven fabric comprising PTFE fibers and fibers having higher tensile strength than the PTFE fibers. The sliding material is fixed,
The sliding material is characterized in that the PTFE fiber is disposed on the sliding surface side of the upper and lower eyelids.
本態様によれば、スライダーの上面及び下面に二重織物からなる滑り材が固定され、滑り材においてPTFE繊維が上沓および下沓の摺動面側に配設されていることにより、60N/mm2程度の高面圧下での滑り免震装置の摺動性が良好になる。しかも、PTFE繊維を含む二重織物からなる滑り材を適用したことにより、引張強度が比較的低く、したがって荷重を受けた際の耐つぶれ性の低いPTFE繊維は加圧状態での繰り返し振動(加圧摺動力)を受けた際に潰れ易い。しかしながら、潰れたPTFE繊維は、それよりも引張強度が高く、したがって耐つぶれ性の高い繊維内に留まることにより、少なくともその一部は上沓及び下沓の摺動面に臨むことができるため、PTFE繊維の良好な摺動性を享受することができる。そしてこのことは、所望の免震性能を有する滑り免震装置の耐久性の向上に繋がる。 According to this aspect, the sliding material made of double woven fabric is fixed to the upper and lower surfaces of the slider, and the PTFE fibers are arranged on the sliding surface side of the upper and lower ridges in the sliding material, so that 60 N / The sliding performance of the sliding seismic isolation device under a high surface pressure of about mm 2 is improved. Moreover, by applying a sliding material made of a double woven fabric containing PTFE fibers, PTFE fibers having a relatively low tensile strength and therefore low crush resistance when subjected to a load are repeatedly vibrated (applied) under pressure. It tends to collapse when subjected to pressure sliding force. However, the crushed PTFE fiber has higher tensile strength than that, and therefore, by staying in the highly crushed fiber, at least a part of it can face the sliding surface of the upper heel and lower heel, Good slidability of the PTFE fiber can be enjoyed. This leads to an improvement in the durability of the sliding seismic isolation device having the desired seismic isolation performance.
また、本発明による滑り免震装置の一態様は、曲率を有する摺動面を備えた上沓及び下沓と、
曲率を有する上面と下面を備えている前記スライダーと、を有することを特徴とする。
One aspect of the sliding seismic isolation device according to the present invention is an upper arm and a lower arm with a sliding surface having a curvature,
The slider includes an upper surface having a curvature and a lower surface.
本態様によれば、滑り免震装置が本発明のスライダーを有していることにより、スライダーに作用する軸力が小さい場合でも、所定の面圧を確保して高い免震性能を発揮できるとともに、スライダーの特に端部に生じる曲げ応力(端部応力)を可及的に抑制して、スライダーの摩耗等を抑制することができる。 According to this aspect, since the sliding seismic isolation device has the slider of the present invention, even when the axial force acting on the slider is small, a predetermined surface pressure can be secured and high seismic isolation performance can be exhibited. The bending stress (end portion stress) generated particularly at the end portion of the slider can be suppressed as much as possible, and wear of the slider can be suppressed.
以上の説明から理解できるように、本発明の滑り免震装置用のスライダーと滑り免震装置によれば、所定の高い面圧に対抗して摩擦係数の増加を抑制し、優れた免震効果を得ることができる。また、スライダーに生じる曲げ応力を可及的に抑制して、スライダーの早期摩耗や滑り免震装置の摩擦係数のばらつきを抑制することができる。 As can be understood from the above description, according to the slider and the slip isolation device of the present invention, the increase in the coefficient of friction against the predetermined high surface pressure is suppressed, and the excellent isolation effect is achieved. Can be obtained. Moreover, the bending stress which arises in a slider can be suppressed as much as possible, and the early wear of a slider and the dispersion | variation in the friction coefficient of a sliding seismic isolation device can be suppressed.
以下、実施形態に係る滑り免震装置用のスライダーと滑り免震装置について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。 Hereinafter, a slider and a sliding seismic isolation device according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawings, about the substantially same component, the duplicate description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
[第1の実施形態に係るスライダー]
はじめに、図1乃至図3を用いて、第1の実施形態に係るスライダーを形成するスライダー本体の一例を説明し、図4を用いて、第1の実施形態に係るスライダーの一例を説明する。ここで、図1は、第1の実施形態に係るスライダーを形成するスライダー本体の斜視図であり、図2は、図1のII−II矢視図であって、スライダー本体の縦断面図であり、図3は、図1のIII方向の矢視図であって、スライダー本体の平面図である。また、図4は、第1の実施形態に係るスライダーの斜視図である。
[Slider according to the first embodiment]
First, an example of a slider body that forms the slider according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3, and an example of the slider according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 4. Here, FIG. 1 is a perspective view of a slider body that forms the slider according to the first embodiment, and FIG. 2 is a view taken along the line II-II in FIG. FIG. 3 is a view in the direction of the arrow III in FIG. 1 and is a plan view of the slider body. FIG. 4 is a perspective view of the slider according to the first embodiment.
図示するスライダー本体1は、滑り免震装置を形成する、曲率を有する摺動面を備えた上沓と下沓の間に配設されるスライダーの前駆体である。スライダー本体1は、曲率を有する上面1aと下面1bを備え、略円柱状を呈している。また、スライダー本体1は、溶接鋼材用圧延鋼材(SM490A、B、C、もしくはSN490B、C、もしくはS45C)等から形成され、面圧60N/mm2(60MPa)程度の耐荷強度を有している。
The slider
スライダー本体1の上面1aと下面1bには、スライダー本体1の軸心Lと同軸の凹部2aと凹部2bがそれぞれ形成されている。凹部2a、2bはともに、平面視円形で面積が等しい座ぐり孔であり、図2に示すように、双方の座ぐり孔2a,2bの間には中実部が介在している。
On the
図2,3に示すように、スライダー本体1の直径はD1であり、上下の座ぐり孔2a、2bの直径はD2である。また、スライダー本体1の高さ(凹部2a,2bがないとした場合の上面1aと下面1bの各中心点間の距離)はHである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
凹部2a、2bは、スライダー本体1の外径を小さくすることなく、上面1aと下面1bの面積を所望に小さくするために設けられる溝である。図3に示すように、上面1a全体の面積(平面への投影面積)をA1とし、凹部2aの面積(平面への投影面積)をA2とすると、凹部2aの面積を除く上面1aの有効面積(平面への投影面積)であるAは、A1−A2となる。これらの投影面積は、スライダー本体1の上面1a及び下面1bの外径D1と、凹部2a,2bの孔径D2によって設定される。従って、建物の規模等により、A1が予め設定されている場合は、A2を変化させることにより、有効面積Aを所望に調整することができる。
The
スライダー本体1は、上面1aと下面1bの双方に座ぐり孔2a、2bを有しながらも、上下の座ぐり孔2a,2bの間にスライダー本体1の中実部が存在していることから、座ぐり孔2a,2bによるスライダー本体1の剛性の低下が可及的に抑制されている。なお、座ぐり孔2a、2bの深さに関しては、深さを浅くすることにより、スライダー本体1の中実部の範囲が大きくなり、スライダー本体1の剛性が高まることから、スライダー本体1が所望の剛性を有するように座ぐり孔2a、2bの深さが設定される。
Although the
図4に示すように、スライダー本体1の上面1aと下面1bには、二重織物からなる滑り材3a,3bが装着されてスライダー10が形成される。二重織物からなる滑り材3a,3bは、PTFE繊維(polytetrafluoroethylene、ポリテトラフルオロエチレン)と、PTFE繊維よりも引張強度の高い繊維とからなる二重織物層である。上沓と下沓の間にスライダー10が配設された際に、PTFE繊維が上沓および下沓の摺動面側に配設されるようにして、スライダー本体1の上面1aと下面1bに各滑り材3a,3bが固定されている。
As shown in FIG. 4, the
「PTFE繊維よりも引張強度の高い繊維」としては、ナイロン6・6、ナイロン6、ナイロン4・6などのポリアミドやポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステルやパラアラミドなどの繊維を挙げることができる。また、メタアラミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ガラス、カーボン、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、LCP、ポリイミド、PEEKなどの繊維を挙げることができる。また、さらに、熱融着繊維や綿、ウールなどの繊維を適用してもよい。その中でも、耐薬品性、耐加水分解性に優れ、引張強度の極めて高いPPS繊維が望ましい。そこで、以下、二重織物からなる滑り材3a、3bが、PTFE繊維とPPS繊維から形成される形態を取り上げて説明する。
“Fibers with higher tensile strength than PTFE fibers” include polyamides such as nylon 6,6, nylon 6, nylon 4,6, etc., polyethylene terephthalate (PET), polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, etc. Mention may be made of fibers such as polyester and para-aramid. In addition, fibers such as meta-aramid, polyethylene, polypropylene, glass, carbon, polyphenylene sulfide (PPS), LCP, polyimide, and PEEK can be given. Furthermore, fibers such as heat-sealing fibers, cotton, and wool may be applied. Among them, PPS fibers having excellent chemical resistance and hydrolysis resistance and extremely high tensile strength are desirable. Therefore, hereinafter, a description will be given by taking up a form in which the sliding
二重織物の構成は、スライダー本体1側にPPS繊維の緯糸が配設され、これを巻き込むようにしてPPS繊維の経糸が編み込まれている。また、これらの上方(各沓側の位置)にはPTFE繊維の緯糸が配され、PTFE繊維の経糸がPTFE繊維の緯糸を巻き込むようにして編み込まれるとともに、PTFE繊維の経糸はさらに下方のPPS繊維の緯糸も巻き込むようにして編み込まれている。そして、PTFE繊維が上沓および下沓の摺動面側に配設されるようにして、二重織物からなる滑り材3a,3bがスライダー本体1の上面1aと下面1bに固定される。ここで、スライダー本体1に滑り材3a,3bを固定する方法としては、エポキシ樹脂系接着剤等による接着が適用できる。PPS繊維は、鋼製のスライダー本体1の表面との接着性がPTFE繊維に比べて格段に良好であることから、二重織物からなる滑り材3a,3bを適用して、PTFE繊維を各沓の摺動面側に配し、PPS繊維をスライダー本体1側に配した状態でスライダー本体1に固定するのが好ましい。
In the double woven fabric, weft yarns of PPS fibers are arranged on the
また、PTFE繊維は引張強度が比較的低いことから、二重織物からなる滑り材3a、3bが加圧状態での繰り返し振動(加圧摺動力)を受けた際に潰れ易い。しかしながら、潰れたPTFE繊維は、それよりも引張強度が高く、従って耐つぶれ性の高いPPS繊維内に留まることにより、少なくともその一部は上沓と下沓の摺動面に臨むことができるため、PTFE繊維の良好な摺動性を享受することができる。
Further, since the PTFE fiber has a relatively low tensile strength, the sliding
図4に示すように、滑り材3a、3bは、座ぐり孔2a、2bを覆うように、スライダー本体1の上面1aと下面1bの表面に太鼓状に接着されている。従って、スライダー本体1に対する滑り材3a、3bの接着加工に際して、加工手間がかからない。なお、加工手間はかかるが、座ぐり孔2a、2bの壁面に沿うようにして、滑り材3a、3bをスライダー本体1の上面1aと下面1bの表面に接着してもよい。
As shown in FIG. 4, the sliding
次に、図5A,5Bを用いて、スライダー本体の変形例を説明する。図5A,5Bはともに、スライダー本体の変形例の平面図である。まず、図5Aに示すスライダー本体1Aを説明すると、図示するスライダー本体1Aは、上面1aに平面視正方形の座ぐり孔2cを有している。なお、図示を省略するが、下面1bにも、座ぐり孔2cと同形状でかつ同寸法の平面視正方形の座ぐり孔を有している。
Next, a modified example of the slider body will be described with reference to FIGS. 5A and 5B. 5A and 5B are both plan views of modified examples of the slider body. First, the slider
一方、図5Bに示すスライダー本体1Bは、上面1aに平面視正六角形の座ぐり孔2dを有している。なお、図示を省略するが、下面1bにも、座ぐり孔2dと同形状でかつ同寸法の平面視正六角形の座ぐり孔を有している。このように、座ぐり孔は平面視円形に限らず、様々な形状の座ぐり孔が適用できる。ただし、有効面積の調整の容易さや、上面1aと下面1bの中心から360度方向に均等に凹部が設けられること等を勘案すると、平面視円形の座ぐり孔2a,2bが好ましい。
On the other hand, the
[第2の実施形態に係るスライダー]
次に、図6と図7を用いて、第2の実施形態に係るスライダーを形成するスライダー本体の一例を説明し、図8を用いて、第2の実施形態に係るスライダーの一例を説明する。ここで、図6は、第2の実施形態に係るスライダーを形成するスライダー本体の斜視図であり、図7は、図6のVII−VII矢視図であって、スライダー本体の縦断面図である。また、図8は、第2の実施形態に係るスライダーの斜視図である。
[Slider according to the second embodiment]
Next, an example of a slider body that forms the slider according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7, and an example of the slider according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 8. . Here, FIG. 6 is a perspective view of the slider main body forming the slider according to the second embodiment, and FIG. 7 is a view taken along arrow VII-VII in FIG. is there. FIG. 8 is a perspective view of a slider according to the second embodiment.
図示するスライダー本体1Cは、上面1aと下面1bに亘る貫通孔2eをスライダー本体1Cの軸心Lに備えている。すなわち、上面1aと下面1bの有する双方の凹部が連通した、円筒状のスライダー本体である。
The illustrated slider
図7に示すように、貫通孔2eの直径がD2となり、貫通孔2eの高さはスライダー本体1Cの高さと同じHとなる。
As shown in FIG. 7, the diameter of the through
図示するスライダー本体1Cは、上面1aから下面1bに亘って、例えば打抜き加工や穴抜き加工を実行することにより、短時間に製作できるという製作上の利点を有している。また、スライダー本体1Cが所定の剛性を有していることを前提として、スライダー本体1Cの重量が可及的に軽量となり、スライダー本体1Cを備える滑り免震装置の軽量化にも繋がる。
The illustrated
図8に示すように、スライダー本体1Cの上面1aと下面1bには、二重織物からなる滑り材3a,3bが装着されてスライダー10Aが形成される。スライダー10と同様、滑り材3a、3bは、貫通孔2eを覆うように、スライダー本体1Cの上面1aと下面1bの表面に太鼓状に接着されている。
As shown in FIG. 8,
[実施形態に係る滑り免震装置]
次に、図9と図10を用いて、実施形態に係る滑り免震装置の一例を説明する。ここで、図9は、滑り免震装置の分解斜視図であり、図10は、滑り免震装置の縦断面図である。なお、図示する滑り免震装置を構成するスライダーとして、スライダー10Aを取り上げて説明する。図示するように、滑り免震装置100は、上沓20Aと、下沓20Bと、上沓20Aと下沓20Bの間に介在するスライダー10Aとを有する。
[Slip Seismic Isolation Device According to Embodiment]
Next, an example of the sliding seismic isolation device according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. Here, FIG. 9 is an exploded perspective view of the sliding seismic isolation device, and FIG. 10 is a longitudinal sectional view of the sliding seismic isolation device. In addition, the
上沓20Aと下沓20Bはともに、平面視正方形の板材であり、スライダー本体1Cと同様に、溶接鋼材用圧延鋼材(SM490A、B、C、もしくはSN490B、C、もしくはS45C)等から形成されている。上沓20Aと下沓20Bはともに、スライダー10A側の側面に曲率を有する摺動面を有しており、この摺動面には、ステンレス製の滑り板20a,20bが固定されている。また、上沓20Aと下沓20Bでは、滑り板20a,20bの外周において、スライダー10Aの脱落を防止するためのストッパーリング20cが固定されている。
Both the
スライダー10Aの上面と下面にある滑り材3a、3bは低摩擦係数を実現でき、上沓20Aと下沓20Bの滑り板20a,20bと接触して、スライダー10Aが上沓20Aと下沓20Bの間で摺動する。滑り免震装置100は、凹部2eを備えたスライダー10Aを有していることにより、仮に滑り免震装置100に作用する鉛直荷重(軸力)が小さい場合でも、スライダー10Aの外径を小さくすることなく、上下面の有効面積を調整することができる。このことにより、所定の面圧を確保して摩擦係数の増加を抑制し、所望の免震効果を得ることができる。また、スライダー10Aの外径を小さくしないことから、スライダー10Aが作動した際にスライダー10Aに生じる曲げ応力を可及的に抑制することができ、滑り材3a、3b等の早期摩耗や滑り免震装置100の摩擦係数のばらつきを抑制することができる。なお、この曲げ応力の抑制については、後で詳説する。
The sliding
[スライダーの高さの算出方法について]
次に、図11を用いて、スライダーの高さの算出方法について説明する。図11は、スライダーの高さを算出するための模式図である。図11において、上沓20Aと下沓20Bの曲率半径をRとし、上沓20A及び下沓20Bの中心軸を通る鉛直方向の曲率半径Rと、曲率中心と端部を通る曲率半径Rと、の間の角度をθとする。また、滑り免震装置100において、スライダー10Aの高さをHとし、上沓20Aと下沓20Bの摺動面の曲率による深さをhとし、上沓20Aと下沓20Bのクリアランスを10mmとする。
[How to calculate the slider height]
Next, a method for calculating the height of the slider will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic diagram for calculating the height of the slider. In FIG. 11, the curvature radius of the
幾何学的形状より、以下の式(1)、式(2)および式(3)に基づいて、スライダー10Aの高さHは式(4)となる。
Based on the geometrical shape, the height H of the
上式(4)により、スライダー10Aの高さHを算定できる。
From the above equation (4), the height H of the
[滑り免震装置の摩擦係数の面圧依存性に関する実験とその結果]
本発明者等は、上面および下面の外径が350mmの実大のスライダーを有する滑り免震装置を用いて、振幅±200mm、速度20mm/秒で滑り免震装置を作動させ、スライダーに作用する面圧を測定する実験を行った。そして、基準面圧を60N/mm2とし、基準面圧での摩擦係数に対する測定面圧での摩擦係数の変化率を求めた。図12に、面圧ごとの摩擦係数の変化率を示す。
[Experiments and results on surface pressure dependence of friction coefficient of sliding seismic isolation devices]
The inventors of the present invention operate a sliding seismic isolation device with an amplitude of ± 200 mm and a speed of 20 mm / second using a sliding seismic isolation device having a full-scale slider with an outer diameter of 350 mm on the upper surface and the lower surface, and act on the slider. An experiment was conducted to measure the surface pressure. Then, the reference surface pressure was set to 60 N / mm 2, and the change rate of the friction coefficient at the measured surface pressure with respect to the friction coefficient at the reference surface pressure was obtained. FIG. 12 shows the rate of change of the friction coefficient for each surface pressure.
図12において、摩擦係数の変化率の式は、計測結果に基づく近似式である。図12より、面圧が小さくなるにつれて摩擦係数が増加し、30N/mm2以下の面圧では摩擦係数の増加傾向が顕著になることが分かる。一方、60N/mm2を超える面圧範囲では、摩擦係数が基準面圧の際の摩擦係数の0.8倍程度に収束することが分かる。 In FIG. 12, the equation for the rate of change of the friction coefficient is an approximate equation based on the measurement result. From FIG. 12, it can be seen that the friction coefficient increases as the surface pressure decreases, and that the increasing tendency of the friction coefficient becomes remarkable at a surface pressure of 30 N / mm 2 or less. On the other hand, in the surface pressure range exceeding 60 N / mm 2 , it can be seen that the friction coefficient converges to about 0.8 times the friction coefficient at the reference surface pressure.
[凹部の孔径を変化させた際の、スライダーの面積変化率とスライダーの断面係数変化率に関する算定結果]
本発明者等は、凹部の孔径を変化させた際の、スライダーの面積変化率とスライダーの断面係数変化率をそれぞれ算定し、双方の変化率を比較する検証を行った。以下、凹部を備えていない従来のスライダー(平面視円形で、略円柱状)の面積(平面への投影面積)をA0、断面係数をZ0として、式(5)、(6)にそれぞれ示す。また、図7に示す凹部(貫通孔)を有するスライダーの面積(平面への投影面積)をA1、断面係数をZ1として、式(7)、(8)にそれぞれ示す。なお、スライダーの直径と貫通孔の直径はそれぞれ、D1、D2である。
[Calculation results regarding the area change rate of the slider and the change rate of the section modulus of the slider when the hole diameter of the recess is changed]
The inventors calculated the area change rate of the slider and the cross-section coefficient change rate of the slider when the hole diameter of the recess was changed, and verified the comparison of the change rates of both. In the following, equations (5) and (6) are respectively expressed by assuming that the area (projection area on the plane) of a conventional slider (circular in plan view and substantially cylindrical) without a recess is A 0 and the section modulus is Z 0. Show. The area of the slider having recesses (holes) shown in FIG. 7 (projected area of the plane) A 1, the section modulus as Z 1, equation (7), respectively (8). The slider diameter and the through hole diameter are D1 and D2, respectively.
式(7)を式(5)で除してスライダーの面積変化率とし、式(8)を式(6)で除してスライダーの断面係数変化率とする。スライダーの面積変化率を以下の式(9)に示し、スライダーの断面係数変化率を以下の式(10)に示す。
The expression (7) is divided by the expression (5) to obtain the area change rate of the slider, and the expression (8) is divided by the expression (6) to obtain the slider section coefficient change rate. The area change rate of the slider is shown in the following formula (9), and the cross section coefficient change rate of the slider is shown in the following formula (10).
式(9)より、スライダーの面積変化率は、D2/D1の二乗で低下することが分かり、式(10)より、スライダーの断面係数変化率は、D2/D1の四乗で低下することが分かる。式(9)、(10)を図13に示す。
From the equation (9), it can be seen that the area change rate of the slider decreases with the square of D2 / D1, and from the equation (10), the change rate of the section modulus of the slider decreases with the square of D2 / D1. I understand. Equations (9) and (10) are shown in FIG.
図13より、凹部の孔径が大きくなり、D2/D1が増加するにつれて、スライダーの面積変化率と断面係数変化率はともに曲線的に低下するが、面積の変化率(低下率)に比べて、断面係数の変化率(低下率)が少ないことが分かる。従って、スライダーの上面および下面に凹部を設けることによってスライダーの面積を低減させるに当たり、面積の低下する割合ほど断面係数の低下する割合は少ない。ここで、スライダーの端部応力を以下に記載する。スライダーに軸力Pが作用し、スライダーに曲げモーメントM(=μPH/2)が作用するとする。軸力Pによる平均応力をσOとし、曲げモーメントによる増加応力をσB(M/Z)とした際に、端部応力σV=σO+σBとなる。上面及び下面に凹部を有するスライダーにおいて、σOとσVは上式(7)、(8)を用いて、以下の式(11)、(12)となる。 From FIG. 13, as the hole diameter of the concave portion increases and D2 / D1 increases, both the area change rate and the section modulus change rate of the slider decrease in a curved manner, but compared to the area change rate (decrease rate), It can be seen that the change rate (decrease rate) of the section modulus is small. Accordingly, in reducing the area of the slider by providing recesses on the upper and lower surfaces of the slider, the rate of decrease in the section modulus is smaller as the area is decreased. Here, the end stress of the slider is described below. It is assumed that an axial force P acts on the slider and a bending moment M (= μPH / 2) acts on the slider. When the average stress due to the axial force P is σ O and the increased stress due to the bending moment is σ B (M / Z), the end stress σ V = σ O + σ B. In a slider having concave portions on the upper surface and the lower surface, σ O and σ V are expressed by the following equations (11) and (12) using the above equations (7) and (8).
凹部の面積を調整することにより、スライダーの外径を小さくすることなく、スライダーの面積を調整することができ、スライダーの面積の低下割合に比べてスライダーの断面係数の低下割合が低いことから、スライダーが作動した際にスライダーの特に上面及び下面の端部に生じる曲げ応力(端部応力)を可及的に抑制することができる。
By adjusting the area of the recess, it is possible to adjust the area of the slider without reducing the outer diameter of the slider, and since the rate of decrease in the section modulus of the slider is lower than the rate of decrease in the area of the slider, Bending stress (edge stress) generated at the end portions of the upper surface and the lower surface of the slider when the slider is operated can be suppressed as much as possible.
[設計例]
図14と図15を用いて、本発明者等による一つの設計例を示す。この設計例では、スライダーの直径をD1、高さをHとした際に、D1/H=0.5の円筒状のスライダーを有する滑り免震装置において、スライダーの面圧を5倍にし、かつ、曲げモーメントによる応力増加が軸力による応力の10%以下となるケースを想定する。ここで、通常の軸力のみが作用する平均応力に対して、曲げモーメントが作用した際の曲げ応力、特にスライダーの端部の端部応力を平均応力の10%増以下に抑制することは、スライダー表面に装着された滑り材の早期摩耗を抑制し、さらには、滑り免震装置の摩擦係数のばらつきを抑制する観点から重要である。
[Design example]
One design example by the present inventors is shown using FIG. 14 and FIG. In this design example, when the slider diameter is D1 and the height is H, in a sliding seismic isolation device having a cylindrical slider with D1 / H = 0.5, the surface pressure of the slider is increased five times, and Assume that the stress increase due to the bending moment is 10% or less of the stress due to the axial force. Here, with respect to the average stress that only the normal axial force acts on, the bending stress when the bending moment acts, particularly the end stress at the end of the slider is suppressed to 10% or less of the average stress, This is important from the viewpoint of suppressing early wear of the sliding material mounted on the slider surface and further suppressing variation in the friction coefficient of the sliding seismic isolation device.
ここで、図14と図15はともに、横軸をスライダーの外径変化率としている。この外径変化率は、基準となる当初のスライダーの外径をD1(基準)とし、この基準となる外径に対してスライダーの外径を変化させた際の比率である。一方、縦軸をスライダーの面積変化率としている。これは、既述の通り、スライダーの外径による平面への投影面積と、この投影面積から凹部の面積を除いた有効面積の比率である。そして、グラフ中には、D2/D1=0、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.85、0.89の8ケースのグラフを示している。 Here, in both FIGS. 14 and 15, the horizontal axis represents the rate of change in the outer diameter of the slider. The outer diameter change rate is a ratio when the outer diameter of the slider is changed with respect to the reference outer diameter, where D1 (reference) is the initial outer diameter of the slider. On the other hand, the vertical axis represents the area change rate of the slider. As described above, this is the ratio of the projected area onto the plane due to the outer diameter of the slider and the effective area obtained by removing the area of the recess from the projected area. In the graph, graphs of 8 cases of D2 / D1 = 0, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.85, and 0.89 are shown.
面圧を5倍にすることは、言い換えると、スライダーの面積を当初の1.0から0.2にすることを意味する。そこで、図14には、スライダーの面積変化率が0.2である横軸に平行な閾値ラインを引き、この閾値ラインと各グラフが交わる点のスライダーの外径変化率を特定した。 In other words, increasing the surface pressure five times means that the area of the slider is changed from the initial 1.0 to 0.2. Therefore, in FIG. 14, a threshold line parallel to the horizontal axis where the area change rate of the slider is 0.2 is drawn, and the outer diameter change rate of the slider at the point where this threshold line and each graph intersect is specified.
図14には、代表の4ケースを抽出している。ケース0は、D2/D1=0のグラフを示しており、これは凹部のない従来のスライダーに対応しており、これを、面圧を5倍にする前の縦軸及び横軸の基準である1.0としている。
In FIG. 14, four representative cases are extracted.
ケース1は、D2/D1=0の従来のスライダーの面圧を5倍にした場合を示しており、スライダーの外径変化率は0.45であること、すなわち、スライダーの当初の基準となる外径に対してスライダーの外径を半分以下に小さくする必要があることを示している。
これに対して、ケース2は、D2/D1=0.8のグラフを示しており、これは凹部の直径がスライダーの外径の0.8倍である本発明のスライダーに対応している。このケースでは、スライダーの外径を基準となる外径の0.75倍とするだけで面圧5倍を達成することができる。すなわち、従来のスライダーに比べてスライダーの外径を小さくする割合を格段に低減できる。
On the other hand,
また、ケース3は、D2/D1=0.89のグラフを示しており、これは凹部の直径がスライダーの外径の0.89倍である本発明のスライダーに対応している。このケースでは、スライダーの外径を基準となる外径に維持しながら、すなわちスライダーの外径を小さくすることなく、面圧5倍を達成することができる。 Case 3 shows a graph of D2 / D1 = 0.89, which corresponds to the slider of the present invention in which the diameter of the recess is 0.89 times the outer diameter of the slider. In this case, it is possible to achieve a surface pressure of 5 times while maintaining the outer diameter of the slider as a reference outer diameter, that is, without reducing the outer diameter of the slider.
図15は、縦軸を曲げモーメントによる増力増加係数としている。この応力増加係数は、既述するσVとσOの比率である。図14の各ケース0,1,2,3をグラフ中にプロットしている。まず、ケース0を、スライダーの外径変化率を1.0(変化なし)とした際にσV/σOが1.1(σVがσOの10%増)とし、ケース1,2,3が、図14と同じ横軸の値の際のσV/σOを特定した。
In FIG. 15, the vertical axis represents the coefficient of increase in force due to the bending moment. This stress increase coefficient is the ratio of σ V and σ O described above. Each
図15より、ケース1では、外径変化率0.45の際のσV/σOは1.22程度となり、σVがσOの20%以上増加する結果を示している。
From FIG. 15,
これに対して、ケース2では、外径変化率0.75の際のσV/σOは1.08となり、σVをσOの10%増以下に抑制できることを示している。
On the other hand, in
また、ケース3では、外径変化率がない場合のσV/σOは1.06となり、σVをσOの10%増以下に抑制できることを示している。 In case 3, σ V / σ O in the absence of the outer diameter change rate is 1.06, indicating that σ V can be suppressed to 10% or less increase of σ O.
図14,15の設計例より、スライダーの上面及び下面において、スライダーの外径の0.8倍程度の孔径の凹部を設けることにより、スライダーの外径を可及的に小さくしないようにしながら、高い面圧を確保し、かつ曲げモーメントに起因する応力増加を可及的に低減できることが分かる。また、凹部の孔径をスライダーの外径の0.89倍程度にすることにより、スライダーの外径を小さくすることなく、高い面圧を確保でき、曲げモーメントに起因する応力増加をより一層低減できることが分かる。 From the design examples of FIGS. 14 and 15, by providing a recess having a hole diameter of about 0.8 times the outer diameter of the slider on the upper and lower surfaces of the slider, the outer diameter of the slider is not reduced as much as possible. It can be seen that high surface pressure can be secured and the increase in stress caused by the bending moment can be reduced as much as possible. In addition, by making the hole diameter of the recess about 0.89 times the outer diameter of the slider, high surface pressure can be secured without reducing the outer diameter of the slider, and the increase in stress caused by the bending moment can be further reduced. I understand.
[最適な凹部の孔径とスライダーの外径の比率範囲について]
本発明者等は、最適な凹部の孔径とスライダーの外径の比率範囲について検証した。ここで、スライダーの外径をD1,凹部(貫通孔)の孔径をD2、スライダーの高さをHとし、スライダーにおける軸力による平均応力をσO、曲げモーメントが作用した際のスライダーの上面及び下面の端部応力をσVとする。上記設計例で記載するように、σV/σOを1.1以下に抑制すること、すなわち、曲げモーメントによる増加応力を10%以下に抑制することは、スライダー表面に装着された滑り材の早期摩耗を抑制し、さらには、滑り免震装置の摩擦係数のばらつきを抑制する観点から重要であることに鑑み、σV/σO=1.1を閾値とした。ここで、図16は、横軸にD2/D1をとり、縦軸にσV/σOをとった。D1/Hを1.0乃至10まで変化させた際のそれぞれのグラフを記載し、各グラフがσV/σO=1.1の閾値ラインと交わるD2/D1の値を読み取った。この読み取った値をもとに、図17に示すグラフを作成した。これは、横軸にD1/Hをとり、縦軸にD2/D1をとり、図16で読み取った値をプロットし、各プロットを繋ぐ近似曲線を作成したものである。図17において、近似曲線は、以下の式(13)となる。
[About the optimal ratio of the concave hole diameter to the slider outer diameter]
The inventors of the present invention have verified the optimal ratio range between the hole diameter of the recess and the outer diameter of the slider. Here, the outer diameter of the slider is D1, the hole diameter of the recess (through hole) is D2, the height of the slider is H, the average stress due to the axial force in the slider is σ O , the upper surface of the slider when the bending moment is applied, Let σ V be the stress at the end of the lower surface. As described in the above design example, suppressing σ V / σ O to 1.1 or less, that is, suppressing an increase stress due to a bending moment to 10% or less is an effect of the sliding material mounted on the slider surface. Considering that it is important from the viewpoint of suppressing early wear and further suppressing variation in the coefficient of friction of the sliding seismic isolation device, σ V / σ O = 1.1 was set as a threshold value. Here, in FIG. 16, D2 / D1 is taken on the horizontal axis, and σ V / σ O is taken on the vertical axis. Each graph when D1 / H was changed from 1.0 to 10 was described, and the value of D2 / D1 at which each graph intersected the threshold line of σ V / σ O = 1.1 was read. Based on the read values, a graph shown in FIG. 17 was created. In this example, D1 / H is taken on the horizontal axis, D2 / D1 is taken on the vertical axis, the values read in FIG. 16 are plotted, and an approximate curve connecting the plots is created. In FIG. 17, the approximate curve is represented by the following equation (13).
図17に示すように、式(13)よりもD2/D1が大きくなる領域では、σV/σOが1.1以下となり、応力増加を十分に抑制することができる。
As shown in FIG. 17, in the region where D2 / D1 is larger than Expression (13), σ V / σ O is 1.1 or less, and the increase in stress can be sufficiently suppressed.
通常のスライダーの設計では、建物規模等に応じて、まず、スライダーの高さが設定される。従って、スライダーの外径D1を任意に設定した際に、図17を用いて、グラフの上方範囲にくるように凹部の孔径を設定することにより、滑り材の早期摩耗を抑制でき、摩擦係数のばらつきを抑制できるスライダーを備えた滑り免震装置を設計することが可能になる。 In a normal slider design, the slider height is first set according to the building size and the like. Therefore, when the outer diameter D1 of the slider is arbitrarily set, by setting the hole diameter of the recess so as to be in the upper range of the graph using FIG. It becomes possible to design a sliding seismic isolation device having a slider that can suppress variations.
なお、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 It should be noted that other embodiments in which other components are combined with the configurations described in the above embodiments may be used, and the present invention is not limited to the configurations shown here. This point can be changed without departing from the spirit of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form.
1,1A :スライダー本体
1B,1C :スライダー本体
1a :上面
1b :下面
2a、2b :凹部(座ぐり孔)
2c、2d :凹部(座ぐり孔)
2e :凹部(貫通孔)
3a、3b :滑り材(二重織物)
10、10A :スライダー
20A :上沓
20B :下沓
20a、20b :滑り板
20c :ストッパーリング
100 :滑り免震装置
1, 1A:
2c, 2d: Concave portion (counterbore hole)
2e: recessed portion (through hole)
3a, 3b: Sliding material (double woven fabric)
10, 10A:
Claims (7)
前記上面と前記下面が、平面視においてぞれぞれの中心に1つの凹部を備えており、該凹部が中空の状態で滑り免震装置を形成することを特徴とする、滑り免震装置用のスライダー。 A slider for a steel sliding seismic isolation device, which is disposed between an upper and lower armature having a sliding surface having a curvature, and has an upper surface and a lower surface having a curvature,
The top surface and the bottom surface each have a concave portion at the center in plan view, and the concave portion forms a sliding seismic isolation device in a hollow state . Slider.
前記滑り材において、前記PTFE繊維が前記上沓および前記下沓の前記摺動面側に配設されていることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の滑り免震装置用のスライダー。 On the upper surface and the lower surface of the slider, a sliding material made of a double woven fabric composed of PTFE fibers and fibers having a higher tensile strength than the PTFE fibers is fixed,
6. The sliding seismic isolation according to claim 1, wherein the PTFE fiber is disposed on the sliding surface side of the upper and lower ridges in the sliding material. Slider for equipment.
曲率を有する上面と下面を備えている、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のスライダーと、を有することを特徴とする、滑り免震装置。 An upper arm and a lower arm with a sliding surface having a curvature;
A sliding seismic isolation device comprising: a slider according to any one of claims 1 to 6, comprising an upper surface and a lower surface having a curvature.
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