JP6624433B2 - 3D seismic isolation device - Google Patents
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Description
本発明は、水平方向および上下方向の振動を抑制する三次元免震装置に関し、特に、地震時の上下動を抑制し、上下方向の振動加速度を低減することが必要なオフィス、精密機械製作工場、コンピュータセンター等の建屋用の免震装置として好適な三次元免震装置に関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional seismic isolation device that suppresses horizontal and vertical vibrations, and in particular, offices and precision machine manufacturing plants that need to suppress vertical motion during an earthquake and reduce vertical vibration acceleration. The present invention relates to a three-dimensional seismic isolation device suitable as a seismic isolation device for buildings such as computer centers.
通常の建物は、地盤に構築された基礎の上に直接建設されるので、地震時の地盤の上下動および水平動はそのまま建物に作用する。この地震動のうち水平動に対して免震効果を発揮するものは従来技術として既に利用されており、例えば複数の免震装置の上に建物を建設することで実現できる。 Since a normal building is constructed directly on a foundation built on the ground, the vertical and horizontal movements of the ground during an earthquake directly act on the building. Among these seismic motions, those that exert a seismic isolation effect on horizontal motion are already used as conventional technology, and can be realized, for example, by constructing a building on a plurality of seismic isolation devices.
このような水平動を緩和する免震装置としては、例えば水平な金属板と水平なゴム板を交互に積層した免震部材を用いたものが知られている。 As a seismic isolation device for alleviating such horizontal movement, for example, a device using a seismic isolation member in which a horizontal metal plate and a horizontal rubber plate are alternately stacked is known.
ところで、地震動には上述のような水平動だけでなく上下動もある。
例えば、非特許文献１に示された水平方向免震装置を有する６階建て免震建物（柱ＳＲＣ造・梁Ｓ造）の地震動の実測例では、基礎面の加速度波形に比べて、１階および６階床面の加速度波形を見ると、東西および南北方向の水平地震動は免震装置によって緩和されているものの、上下方向の地震動は緩和されていないことがわかる。
Incidentally, seismic motion includes not only horizontal motion as described above but also vertical motion.
For example, in an actual measurement example of the seismic motion of a six-story seismic isolation building (column SRC structure / beam S structure) having a horizontal seismic isolation device shown in Non-Patent Document 1, compared with the acceleration waveform of the base surface, From the acceleration waveforms on the 6th floor and the floor, it can be seen that the horizontal seismic motion in the east-west and north-south directions was mitigated by the seismic isolation device, but the vertical seismic motion was not mitigated.
上下動は建物を損傷する原因となる場合も懸念されるし、特に建物内部に大型コンピュータのような精密機械を多く設置してある場合には設備機械の損傷による損失あるいはコンピュータ内に蓄積されていたデータが喪失することが懸念される。 There is a concern that vertical movement may cause damage to the building, especially if many precision machines such as large computers are installed inside the building. Data may be lost.
上下動に有効な免震装置として、例えば下記の特許文献１〜７に示すようなものが知られている。このうち特許文献４〜７は、ゴム板と鋼板を交互に積層した水平動免震ユニットと、ゴム板と鋼板を交互に同心状に積層した上下動免震ユニットを上下に連結したものである。また、上下動免震ユニットの構造に類似したものとして、弾性材料と延伸不能材料を同心状に交互に積層した積層軸受が知られている（例えば、特許文献８、９を参照）。 As a seismic isolation device effective for up-and-down movement, for example, the ones shown in Patent Documents 1 to 7 below are known. Among these, Patent Documents 4 to 7 relate a horizontal motion seismic isolation unit in which rubber plates and steel plates are alternately stacked, and a vertical motion seismic isolation unit in which rubber plates and steel plates are alternately and concentrically stacked, and are vertically connected. . Further, a laminated bearing in which an elastic material and a non-stretchable material are alternately and concentrically laminated is known as having a structure similar to the structure of the vertical motion seismic isolation unit (for example, see Patent Documents 8 and 9).
また、実際に適用された事例として非特許文献２に示すようなものが知られている。しかし、実際に適用された上下動免震装置はガススプリング機構を利用しているものの、上下動免震ユニットの転倒挙動の懸念があることがデメリットであった。また、使用するガス圧を大きくすることが困難なため、多数の免震装置を必要とすることも経済的なデメリットであった。また、ゴム製の耐圧袋を使った装置では耐圧性能を大きくするために、ゴムを鋼線補強することになり、装置の柔軟性や組み立てやすさに支障があることがデメリットであった。 Further, a case as shown in Non-Patent Document 2 is known as a case where the present invention is actually applied. However, although the actually applied seismic isolation device uses a gas spring mechanism, there is a disadvantage in that there is a concern about the overturning behavior of the seismic isolation unit. Also, since it is difficult to increase the gas pressure to be used, it is economically disadvantageous to require a large number of seismic isolation devices. Further, in the case of a device using a pressure-resistant bag made of rubber, rubber is reinforced with a steel wire in order to increase the pressure-resistant performance, which has a disadvantage in that the flexibility and ease of assembly of the device are hindered.
このため、上下動免震ユニットの転倒のおそれをなくし、設置数を減らせる三次元免震装置の開発が求められていた。 For this reason, there has been a demand for the development of a three-dimensional seismic isolation device that eliminates the risk of the vertically-isolated seismic isolation unit falling and reduces the number of installations.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、上下動免震ユニットの転倒のおそれをなくし、設置数を減らせる三次元免震装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional seismic isolation device capable of reducing the number of installations by eliminating the possibility of the vertical motion seismic isolation unit falling.
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る三次元免震装置は、水平動に対して免震効果を発揮する水平動免震ユニットと、上下動に対して免震効果を発揮する上下動免震ユニットとを上下に連結した構造を有する三次元免震装置であって、水平動免震ユニットは、平板状の剛性部材と弾性部材を上下方向に積層した構造からなり、上下動免震ユニットは、上下方向の軸線を共通の中心とする上下２つの円筒型容器からなり、上側の円筒型容器の上面には上蓋が、下側の円筒型容器の下面には下蓋が設けられており、いずれか一方の円筒型容器の内径は他方の円筒型容器の外径よりも若干大きく、一方の円筒型容器の内側に他方の円筒型容器が上下方向に相対的にスライド可能に嵌合しており、双方の円筒状側壁の間の高さの異なる位置に２つ以上のオーリングが設けられており、２つの円筒型容器により囲まれた密閉された内部空間にはガスまたはエアーが封入され、このガスまたはエアーは２つの円筒型容器の壁とオーリングによって外部に漏れないようにされており、円筒型容器が上下方向に相対的にスライドすることで、上下動免震ユニットの全体高さが変化することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a three-dimensional seismic isolation device according to the present invention includes a horizontal motion seismic isolation unit that exhibits a seismic isolation effect for horizontal motion, and a seismic isolation device for vertical motion. A three-dimensional seismic isolation device having a structure in which a vertical motion seismic isolation unit that exerts an effect is vertically connected.The horizontal motion seismic isolation unit has a structure in which a flat rigid member and an elastic member are vertically stacked. The vertical motion seismic isolation unit consists of two upper and lower cylindrical containers with the vertical axis as the common center, with an upper lid on the upper surface of the upper cylindrical container and a lower surface on the lower cylindrical container. A lower lid is provided, and the inner diameter of one of the cylindrical containers is slightly larger than the outer diameter of the other cylindrical container, and the other cylindrical container is positioned vertically inside the one cylindrical container. Slidably fits between the two cylindrical side walls Two or more O-rings are provided at different positions, and gas or air is sealed in a sealed internal space surrounded by two cylindrical containers, and the gas or air is supplied to the walls of the two cylindrical containers. And the O-ring prevents leakage to the outside, and the vertical height of the vertical seismic isolation unit changes when the cylindrical container relatively slides in the vertical direction.
また、本発明に係る他の三次元免震装置は、上述した発明において、上下動免震ユニットを構成する上下２つの円筒型容器の中に、上下動に対して免震効果を発揮する上下免震部材が設けられていることを特徴とする。 In addition, another three-dimensional seismic isolation device according to the present invention is the above-described invention, wherein the two vertical cylindrical containers forming the vertical motion seismic isolation unit have a vertical A seismic isolation member is provided.
また、本発明に係る他の三次元免震装置は、上述した発明において、円筒型容器の側方外部または側方内部の少なくとも一方に環状部材または円筒型部材が同軸状に設けられ、環状部材または円筒型部材の側壁と円筒型容器の側壁との間の高さの異なる位置に２つ以上のオーリングが設けられており、環状部材または円筒型部材の側壁と円筒型容器の側壁により囲まれた環状の密閉された空間にはガスまたはエアーが封入され、このガスまたはエアーは環状部材または円筒型部材の側壁と円筒型容器の側壁とオーリングによって外部に漏れないようにされていることを特徴とする。 Further, another three-dimensional seismic isolation device according to the present invention is the above-described invention, wherein the annular member or the cylindrical member is provided coaxially on at least one of the lateral outside and the lateral inside of the cylindrical container, Alternatively, two or more O-rings are provided at different heights between the side wall of the cylindrical member and the side wall of the cylindrical container, and are surrounded by the side wall of the annular member or the cylindrical member and the side wall of the cylindrical container. Gas or air is sealed in the closed annular closed space, and this gas or air is prevented from leaking outside by the side wall of the annular member or cylindrical member, the side wall of the cylindrical container, and the O-ring. It is characterized by.
また、本発明に係る他の三次元免震装置は、上述した発明において、密閉された空間には、ガスまたはエアーに加えて液体が封入されていることを特徴とする。 Further, another three-dimensional seismic isolation device according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, a liquid is enclosed in a sealed space in addition to gas or air.
また、本発明に係る他の三次元免震装置は、上述した発明において、２つの円筒型容器により囲まれた密閉された内部空間には、上下動を抑制するためのオイルダンパーが設けられていることを特徴とする。 Further, in another three-dimensional seismic isolation device according to the present invention, in the above-described invention, an oil damper for suppressing vertical movement is provided in a sealed internal space surrounded by two cylindrical containers. It is characterized by having.
また、本発明に係る他の三次元免震装置は、上述した発明において、オーリングと側壁とで囲まれたすき間空間は、ガスまたはエアー漏れを防ぐための液体で満たされていることを特徴とする。 Further, another three-dimensional seismic isolation device according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the gap space surrounded by the O-ring and the side wall is filled with a gas or a liquid for preventing air leakage. And
また、本発明に係る三次元免震装置の維持管理方法は、上述した三次元免震装置を維持管理する方法であって、密閉された空間のガスまたはエアー圧を常時監視し、ガスまたはエアー圧の漏れを発見した場合には、発見したガスまたはエアー漏れの不具合をただちに修復し、あるいは新規の三次元免震装置に交換することにより、常に水平動および上下動の免震効果を維持するようにしたことを特徴とする。 Further, the method for maintaining and managing the three-dimensional seismic isolation device according to the present invention is a method for maintaining and managing the three-dimensional seismic isolation device described above, wherein the gas or air pressure in the sealed space is constantly monitored, If a pressure leak is found, immediately fix the found gas or air leak, or replace it with a new 3D seismic isolation device to maintain the horizontal and vertical seismic isolation effect at all times. It is characterized by doing so.
本発明に係る三次元免震装置によれば、水平動に対して免震効果を発揮する水平動免震ユニットと、上下動に対して免震効果を発揮する上下動免震ユニットとを上下に連結した構造を有する三次元免震装置であって、水平動免震ユニットは、平板状の剛性部材と弾性部材を上下方向に積層した構造からなり、上下動免震ユニットは、上下方向の軸線を共通の中心とする上下２つの円筒型容器からなり、上側の円筒型容器の上面には上蓋が、下側の円筒型容器の下面には下蓋が設けられており、いずれか一方の円筒型容器の内径は他方の円筒型容器の外径よりも若干大きく、一方の円筒型容器の内側に他方の円筒型容器が上下方向に相対的にスライド可能に嵌合しており、双方の円筒状側壁の間の高さの異なる位置に２つ以上のオーリングが設けられており、２つの円筒型容器により囲まれた密閉された内部空間にはガスまたはエアーが封入され、このガスまたはエアーは２つの円筒型容器の壁とオーリングによって外部に漏れないようにされており、円筒型容器が上下方向に相対的にスライドすることで、上下動免震ユニットの全体高さが変化するので、上下動免震ユニットの転倒挙動に対して円筒型容器、オーリングが効果的に作用するため、上下動免震ユニットの転倒のおそれを低減することができる。また、三次元免震装置に作用する建物荷重を支持する力として、円筒型容器の内部のガス圧力による支持力を利用することで、三次元免震装置の設置数を節減することができるという効果を奏する。 According to the three-dimensional seismic isolation device of the present invention, a horizontal motion seismic isolation unit that exhibits a seismic isolation effect against horizontal motion and a vertical motion seismic isolation unit that exhibits a seismic isolation effect against vertical motion are vertically The horizontal motion seismic isolation unit has a structure in which a flat rigid member and an elastic member are vertically stacked, and the vertical motion seismic isolation unit has a structure An upper lid is provided on the upper surface of the upper cylindrical container, and a lower lid is provided on the lower surface of the lower cylindrical container. The inner diameter of the cylindrical container is slightly larger than the outer diameter of the other cylindrical container, and the other cylindrical container is fitted inside one cylindrical container so as to be relatively slidable in the vertical direction. Two or more O-rings are installed at different heights between the cylindrical side walls. Gas or air is sealed in the sealed internal space surrounded by the two cylindrical containers, and the gas or air is prevented from leaking outside by the walls and the O-ring of the two cylindrical containers. As the cylindrical container relatively slides in the vertical direction, the overall height of the vertical motion seismic isolation unit changes. Since it works effectively, the risk of the vertical motion seismic isolation unit falling can be reduced. In addition, by using the supporting force of the gas pressure inside the cylindrical vessel as the force to support the building load acting on the three-dimensional seismic isolation device, the number of installed three-dimensional seismic isolation devices can be reduced. It works.
以下に、本発明に係る三次元免震装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態では、建物基礎の上部と下部の間に三次元免震装置が設けられる場合を例にとり説明するが、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a three-dimensional seismic isolation device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiment, a case where a three-dimensional seismic isolation device is provided between an upper part and a lower part of a building foundation will be described as an example, but the present invention is not limited by this embodiment.
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１について説明する。
本実施の形態１は、高圧ガス封入方式についてのものである。
(Embodiment 1)
First, Embodiment 1 of the present invention will be described.
Embodiment 1 relates to a high-pressure gas filling system.
図１−１は、建物荷重が三次元免震装置に作用していない状態を示している。この図に示すように、本発明の実施の形態１に係る三次元免震装置１００は、水平動に対して免震効果を発揮する水平動免震ユニット１０と、上下動に対して免震効果を発揮する上下動免震ユニット１２とを上下に連結した構造を有する。水平動免震ユニット１０は下面の固定板１４を介して建物の基礎の下部１６にアンカーボルト１８で固定され、上下動免震ユニット１２は上面の固定板２０を介して基礎の上部２２にアンカーボルト１８で固定される。 FIG. 1-1 shows a state in which the building load is not acting on the three-dimensional seismic isolation device. As shown in this figure, the three-dimensional seismic isolation device 100 according to Embodiment 1 of the present invention includes a horizontal motion seismic isolation unit 10 that exhibits a seismic isolation effect against horizontal motion, and a seismic isolation device against vertical motion. It has a structure in which a vertical motion seismic isolation unit 12 that exerts an effect is vertically connected. The horizontal seismic isolation unit 10 is fixed to the lower part 16 of the foundation of the building via the lower fixing plate 14 with anchor bolts 18, and the vertical seismic isolation unit 12 is anchored to the upper part 22 of the foundation via the upper fixing plate 20. It is fixed with bolts 18.
水平動免震ユニット１０は、平板状の金属板２４（剛性部材）とゴム板２６（弾性部材）を上下方向に交互に積層した積層ゴム免震構造からなる。 The horizontal motion seismic isolation unit 10 has a laminated rubber seismic isolation structure in which a flat metal plate 24 (a rigid member) and a rubber plate 26 (an elastic member) are alternately stacked in the vertical direction.
上下動免震ユニット１２は、高圧ガス封入方式のものであり、上下方向の軸線（不図示）を共通の中心とする上下２つの円筒型容器２８、３０からなる。上側の円筒型容器２８の上面には上蓋３２が設けられており、固定板２０に固定されている。また、下側の円筒型容器３０の下面には下蓋３４が設けられており、水平動免震ユニット１０の上面に固定されている。 The up-down motion seismic isolation unit 12 is of a high-pressure gas-filled type, and is composed of two upper and lower cylindrical containers 28 and 30 having a vertical axis (not shown) as a common center. An upper lid 32 is provided on the upper surface of the upper cylindrical container 28, and is fixed to the fixing plate 20. A lower lid 34 is provided on the lower surface of the lower cylindrical container 30, and is fixed to the upper surface of the horizontal motion isolation unit 10.
下側の円筒型容器３０の内径は上側の円筒型容器２８の外径よりも若干大きく、円筒型容器３０の内側に円筒型容器２８が上下方向に相対的にスライド可能に嵌合しており、双方の円筒状側壁３６、３８の間の高さの異なる位置に２つのオーリング４０が設けられている。オーリング４０は、外側の円筒状側壁３８の内周に沿って環状に設けた凹部４２に収容固定されている。 The inner diameter of the lower cylindrical container 30 is slightly larger than the outer diameter of the upper cylindrical container 28, and the cylindrical container 28 is fitted inside the cylindrical container 30 so as to be relatively slidable in the vertical direction. Two O-rings 40 are provided at different heights between the two cylindrical side walls 36 and 38. The O-ring 40 is accommodated and fixed in a concave portion 42 provided annularly along the inner periphery of the outer cylindrical side wall 38.
２つの円筒型容器２８、３０により囲まれた密閉された内部空間４４にはガスが封入され、このガスは２つの円筒型容器２８、３０の側壁３６、３８とオーリング４０によって外部に漏れないようにされている。円筒型容器２８、３０は水平変形抑制体を兼ねる高圧ガス支持体である。円筒型容器２８、３０が上下方向に相対的にスライドすることで、上下動免震ユニット１２の全体高さが変化するようになっている。 A gas is sealed in a sealed inner space 44 surrounded by the two cylindrical containers 28 and 30, and the gas does not leak outside due to the side walls 36 and 38 and the O-ring 40 of the two cylindrical containers 28 and 30. It has been like that. The cylindrical containers 28 and 30 are high-pressure gas supports that also serve as horizontal deformation suppressors. As the cylindrical containers 28 and 30 relatively slide in the vertical direction, the overall height of the vertical motion seismic isolation unit 12 changes.
なお、図１−１の例では、小径の円筒型容器２８が大径の円筒型容器３０の上に配置されているが、上下逆に配置してもよい。また、オーリング４０が上下２つ設けられているが、これは水平方向の地震動によって円筒型容器２８、３０が傾斜変形することを防ぐ効果を期待しているためである。よって、オーリング４０は異なる高さ位置に３個でもあるいはそれ以上の数であってもよい。 In the example of FIG. 1-1, the small-diameter cylindrical container 28 is disposed on the large-diameter cylindrical container 30, but may be disposed upside down. The upper and lower two O-rings 40 are provided because it is expected to prevent the cylindrical containers 28 and 30 from being inclinedly deformed by horizontal earthquake motion. Therefore, three or more O-rings 40 may be provided at different height positions.
円筒型容器２８、３０の内部に封入するガスは空気、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガス等の不燃性ガスである。 The gas sealed in the cylindrical containers 28 and 30 is a nonflammable gas such as air, nitrogen gas, carbon dioxide gas, and argon gas.
上記構成の動作および作用について説明する。
建物の静的荷重が三次元免震装置１００に作用している常時の状態では、図１−１に示すように三次元免震装置１００のガス圧力による支持力が建物の重量とバランスした状態の高さで維持される。
The operation and operation of the above configuration will be described.
In a normal state in which the static load of the building is acting on the three-dimensional seismic isolation device 100, as shown in FIG. Maintained at a height of
地震発生時には、図１−２および図１−３に示すように、地盤の上下動に応じて上下動免震ユニット１２の高さが変化し、それに応じてガス圧が変化するガス圧バネによって上下動変形量が抑制される。 When an earthquake occurs, as shown in FIGS. 1-2 and 1-3, the height of the vertical seismic isolation unit 12 changes according to the vertical movement of the ground, and the gas pressure changes according to the gas pressure spring. The amount of vertical deformation is suppressed.
一方、図１−４に示すように地盤の水平方向の動きが生じたときに、上下動免震ユニット１２を構成する円筒型容器２８、３０は水平変位や傾斜変位を生じないので、上下動免震ユニット１２の下に存在する水平動免震ユニット１０がスムースに機能することができる。 On the other hand, when the ground moves in the horizontal direction as shown in FIG. 1-4, the cylindrical containers 28 and 30 constituting the vertical seismic isolation unit 12 do not undergo horizontal displacement or tilt displacement. The horizontal motion seismic isolation unit 10 existing below the seismic isolation unit 12 can function smoothly.
このように、本実施の形態によれば、上下動免震ユニット１２の転倒挙動に対して円筒型容器２８、３０、オーリング４０が効果的に作用するため、上下動免震ユニット１２の転倒のおそれを低減することができる。また、三次元免震装置１００に作用する建物荷重を支持する力として、円筒型容器２８、３０の内部のガス圧力による支持力を利用することで、三次元免震装置１００の設置数を節減することができる。 As described above, according to the present embodiment, since the cylindrical containers 28, 30 and the O-ring 40 effectively act on the overturning behavior of the up-down motion seismic isolation unit 12, the overturning of the up-down motion seismic isolation unit 12 is performed. Can be reduced. Further, by using the supporting force by the gas pressure inside the cylindrical containers 28 and 30 as the force for supporting the building load acting on the three-dimensional seismic isolation device 100, the number of installations of the three-dimensional seismic isolation device 100 can be reduced. can do.
なお、上記の実施の形態では、水平動免震ユニット１０の上に上下動免震ユニット１２を連結配置した場合を例にとり説明したが、上下動免震ユニット１２の上に水平動免震ユニット１０を連結配置してもよい。このようにしても本実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。 In the above-described embodiment, the case where the vertical motion seismic isolation unit 12 is connected and arranged on the horizontal motion seismic isolation unit 10 has been described as an example. 10 may be connected and arranged. Even in this case, the same operation and effect as in the present embodiment can be obtained.
（実施の形態１の変形例）
次に、本発明の実施の形態１の変形例について説明する。
図１−５に示すように、本実施の形態１の変形例の三次元免震装置１０１は、上下動免震ユニット１２Ａの円筒型容器２８の側壁３６に、ガスまたはエアーが出入可能な出入口４６と開閉装置４８（例えばボールバルブ、調圧弁など）を設けたものである。この出入口４６を使うことで、建物に三次元免震装置を設置した直後におけるガスの注入作業やその後のガスの追加注入、あるいは三次元免震装置を取り出してメンテナンスするためにガスまたはエアーを抜いて装置高さを小さくすることが可能である。さらに、出入口４６に圧力計５０を連結しておくことで、上下動免震ユニット１２Ａ内のガスまたはエアー圧を常時監視することもできる。上下動免震ユニット１２Ａ内のガスまたはエアーを圧力計５０にて管理し、開閉装置４８にてガスまたはエアー圧力を適正値に制御することが可能である。
(Modification of First Embodiment)
Next, a modification of the first embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIGS. 1 to 5, a three-dimensional seismic isolation device 101 according to a modification of the first embodiment has an entrance through which gas or air can enter and exit from the side wall 36 of the cylindrical container 28 of the vertical motion isolation unit 12A. 46 and an opening / closing device 48 (for example, a ball valve, a pressure regulating valve, etc.). By using the entrance 46, gas injection work immediately after installing the three-dimensional seismic isolation device in the building, additional injection of gas thereafter, or removal of gas or air for removal and maintenance of the three-dimensional seismic isolation device Thus, the height of the apparatus can be reduced. Further, by connecting the pressure gauge 50 to the entrance 46, the gas or air pressure in the vertical motion seismic isolation unit 12A can be constantly monitored. The gas or air in the vertical seismic isolation unit 12A can be managed by the pressure gauge 50, and the gas or air pressure can be controlled to an appropriate value by the opening / closing device 48.
本発明に係る維持管理方法では、密閉された内部空間４４のガスまたはエアー圧を常時監視し、ガスまたはエアー圧の漏れを発見した場合には、発見したガスまたはエアー漏れの不具合をただちに修復し、あるいは新規の三次元免震装置に交換することにより、常に水平動および上下動の免震効果を維持するようにする。 In the maintenance and management method according to the present invention, the gas or air pressure in the sealed internal space 44 is constantly monitored, and if a leak of the gas or air pressure is found, the found gas or air leak is immediately repaired. Or by replacing with a new three-dimensional seismic isolation device, always maintain the horizontal and vertical seismic isolation effect.
例えば、図８に示すように、本発明の三次元免震装置（図中の符号１００を符号１０１と読み替える）を配置して、常時はガスまたはエアー圧で一定高さに維持し、各上下動免震ユニット（図中の符号１２を符号１２Ａと読み替える）のガスまたはエアー圧を監視するようにする。そして、ガスまたはエアー圧の漏れを発見した場合には、ガスまたはエアー漏れによる上下動免震ユニットの不具合をただちに修復し、あるいは新規の三次元免震装置に交換する。 For example, as shown in FIG. 8, a three-dimensional seismic isolation device of the present invention (replacement of reference numeral 100 in the figure with reference numeral 101) is arranged, and is always maintained at a constant height by gas or air pressure. The gas or air pressure of the seismic isolation unit (12 in the figure is replaced with 12A) is monitored. If a leak of gas or air pressure is found, the malfunction of the vertical seismic isolation unit due to the gas or air leak is immediately repaired or replaced with a new three-dimensional seismic isolation device.
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
図２−１に示すように、本発明の実施の形態２に係る三次元免震装置２００は、上下２つの円筒型容器２８、３０からなる上下動免震ユニット１２の中に、上下動に対して免震効果を発揮する別の上下動免震ユニット５２（上下免震部材）を設けたものである。以下、上下動免震ユニット１２と上下動免震ユニット５２からなる構成を、上下動免震ユニット１２Ｂと称する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 2A, the three-dimensional seismic isolation device 200 according to Embodiment 2 of the present invention includes a vertically-moving seismic isolation unit 12 including two upper and lower cylindrical containers 28 and 30 that moves vertically. In addition, another vertical motion seismic isolation unit 52 (upper / lower seismic isolation member) that exerts a seismic isolation effect is provided. Hereinafter, a configuration including the vertical motion seismic isolation unit 12 and the vertical motion seismic isolation unit 52 is referred to as a vertical motion seismic isolation unit 12B.
上下動免震ユニット５２は、上下方向の軸線（不図示）を中心とする円筒状の金属板５４（剛性部材）とゴム板５６（弾性部材）を同心円状に交互に積層した同心円積層ゴム構造からなる。円筒状のゴム板５６の厚さは均等の厚さとなっている。 The vertical motion seismic isolation unit 52 has a concentric laminated rubber structure in which a cylindrical metal plate 54 (rigid member) and a rubber plate 56 (elastic member) are alternately and concentrically laminated around a vertical axis (not shown). Consists of The thickness of the cylindrical rubber plate 56 is uniform.
上下動免震ユニット５２の上面および下面には、それぞれ金属製の円盤状の上板５８および下板６０が設けられている。上板５８は上蓋３２に固定され、下板６０は下蓋３４に固定される。 Metal upper and lower plates 58 and 60 made of metal are provided on the upper and lower surfaces of the vertical motion isolation unit 52, respectively. The upper plate 58 is fixed to the upper lid 32, and the lower plate 60 is fixed to the lower lid 34.
上下動免震ユニット５２の同心円の中心部には、上下方向にスライド可能な上下一対の金属製の金属上下部材６２、６４（剛性上下部材）が配置されている。上側の金属上下部材６２は、上板５８から下方に向けて突き出た円柱状の心棒からなる。下側の金属上下部材６４は、下板６０から上方に向けて突き出た円筒管状のシリンダー型の部材である。この下側の金属上下部材６４は、上側の金属上下部材６２の上下の動きを妨げることなくその周囲を囲うように上側の金属上下部材６２の外側に接近配置される。 A pair of upper and lower metal upper and lower members 62 and 64 (rigid upper and lower members) slidable in the vertical direction are disposed at the center of the concentric circle of the vertical motion isolation unit 52. The upper metal upper and lower member 62 is formed of a columnar mandrel protruding downward from the upper plate 58. The lower metal upper / lower member 64 is a cylindrical tubular member that protrudes upward from the lower plate 60. The lower metal upper and lower members 64 are arranged close to the outside of the upper metal upper and lower members 62 so as to surround the upper metal upper and lower members 62 without hindering the vertical movement of the upper metal upper and lower members 62.
また、上板５８の外縁から下方に向けて円筒状の内側壁６６が配置され、下板６０の外縁から上方に向けて円筒状の外側壁６８が配置される。内側壁６６は、下側の金属上下部材６４の半径方向外側に配置される。内側壁６６と外側壁６８との間に、円筒状の金属板５４とゴム板５６とが交互に同心円状に積層配置される。 Further, a cylindrical inner wall 66 is arranged downward from the outer edge of the upper plate 58, and a cylindrical outer wall 68 is arranged upward from the outer edge of the lower plate 60. The inner wall 66 is disposed radially outside the lower metal upper and lower members 64. Between the inner wall 66 and the outer wall 68, cylindrical metal plates 54 and rubber plates 56 are alternately and concentrically stacked.
上記構成において、上下動免震ユニット１２を介して内部の上下動免震ユニット５２に水平力が作用すると、上側の金属上下部材６２と下側の金属上下部材６４の側部間が水平方向に近づき接触することで、上側の金属上下部材６２から下側の金属上下部材６４、下板６０、下蓋３４を介して水平動免震ユニット１０に水平力が確実に伝達することになる。 In the above configuration, when a horizontal force acts on the internal vertical motion seismic isolation unit 52 via the vertical motion seismic isolation unit 12, the gap between the upper metal upper and lower members 62 and the lower metal upper and lower members 64 in the horizontal direction becomes horizontal. By approaching, the horizontal force is reliably transmitted from the upper metal upper and lower members 62 to the horizontal motion isolation unit 10 via the lower metal upper and lower members 64, the lower plate 60, and the lower lid 34.
次に、上下動免震ユニット５２の動作および作用について説明する。
図２−１に示すように、建物の静的荷重が三次元免震装置２００に作用している常時の状態では、三次元免震装置２００の高さは安定している。このとき、上下動免震ユニット１２内部の上下動免震ユニット５２では円筒状のゴム板５６からなる積層ゴムのせん断変形が生じており、せん断力に見合った支持力を発揮する。
Next, the operation and action of the vertical motion isolation unit 52 will be described.
As shown in FIG. 2A, in a normal state in which a static load of a building is acting on the three-dimensional seismic isolation device 200, the height of the three-dimensional seismic isolation device 200 is stable. At this time, in the vertical motion seismic isolation unit 52 inside the vertical motion seismic isolation unit 12, shear deformation of the laminated rubber made of the cylindrical rubber plate 56 occurs, and a supporting force corresponding to the shearing force is exerted.
図２−２に示すように、地震時に地盤が上方向に変形したときには、建物はあたかも沈み込むような変形となる。上下動免震ユニット５２のゴム板５６のせん断力が増加して上下動免震ユニット５２の高さは小さくなる。一方、地盤が下方向に変形したときには、建物はあたかも浮き上がったような状態になる。上下動免震ユニット５２のゴム板５６には逆方向のせん断力が発生する。他方、図２−３に示すように、地震時に水平方向に地盤が変形したときには、上下動免震ユニット５２のゴム板５６に水平力が発生し、この水平力は上下動免震ユニット１２を介して水平動免震ユニット１０に伝達し、水平動免震ユニット１０が水平変形する。 As shown in FIG. 2-2, when the ground is deformed upward during an earthquake, the building is deformed as if it were sinking. The shearing force of the rubber plate 56 of the vertical motion isolation unit 52 increases, and the height of the vertical motion isolation unit 52 decreases. On the other hand, when the ground is deformed downward, the building is in a state of rising. A shear force in the opposite direction is generated on the rubber plate 56 of the vertical motion isolation unit 52. On the other hand, as shown in FIG. 2-3, when the ground deforms in the horizontal direction during an earthquake, a horizontal force is generated on the rubber plate 56 of the vertical motion isolation unit 52, and this horizontal force causes the vertical motion isolation unit 12 to move. Then, the vibration is transmitted to the horizontal motion seismic isolation unit 10, and the horizontal motion seismic isolation unit 10 is horizontally deformed.
このように、地震発生時には、上下動免震ユニット５２の円筒状のゴム板５６からなる積層ゴムのせん断剛性バネによって上下動変形量は抑制される。さらに、この積層ゴムが粘弾性挙動をするので、上下動を抑制できる。本実施の形態では、円筒状のゴム板５６の厚さは均等になっている。上下動に応じてせん断変形する積層ゴムは、中心側のゴム板５６の面積（周長×高さ）に比べて、半径方向外側に配置されているゴム板５６の面積が大きくなっている。したがって、各層のゴム板５６の発揮するせん断抵抗力は外側に配置されているゴム板５６の方が大きい。小規模な地震においては外側のゴム板５６に比して、中心側のゴム板５６の方が大きく変形して比較的剛性の小さい抵抗力を発揮するのに対し、大規模な地震においては外側のゴム板５６も大きく変形するので、上下の変形量が大きくなるにしたがって、せん断剛性が大きくなる。このように上下変形量の大きさに応じて、せん断剛性が変化するので、より免震効果が有効になる。 As described above, when an earthquake occurs, the amount of vertical deformation is suppressed by the shear rigidity spring of the laminated rubber formed of the cylindrical rubber plate 56 of the vertical motion seismic isolation unit 52. Further, since the laminated rubber has a viscoelastic behavior, the vertical movement can be suppressed. In the present embodiment, the thickness of the cylindrical rubber plate 56 is uniform. The area of the rubber plate 56 arranged radially outward is larger than the area of the rubber plate 56 on the center side (perimeter × height) of the laminated rubber that is sheared and deformed in accordance with the vertical movement. Therefore, the shear resistance exerted by the rubber plate 56 of each layer is greater for the rubber plate 56 disposed outside. In a small-scale earthquake, the rubber plate 56 on the center side is more deformed to exhibit relatively small resistance than the outer rubber plate 56, whereas in a large-scale earthquake, the outer rubber plate 56 has a relatively small resistance. Since the rubber plate 56 also greatly deforms, the shear rigidity increases as the amount of vertical deformation increases. As described above, the shear rigidity changes according to the magnitude of the vertical deformation, so that the seismic isolation effect becomes more effective.
また、図２−２に示すように、上下動免震ユニット５２は所定の高さまで縮小変形した時点で、内側壁６６の下端と、金属上下部材６４が固定される下板６０とが当接することによって、それ以上高さを縮小変形できないようになっている。 Further, as shown in FIG. 2-2, when the vertical motion seismic isolation unit 52 is reduced and deformed to a predetermined height, the lower end of the inner wall 66 and the lower plate 60 to which the metal vertical member 64 is fixed abut. As a result, the height cannot be further reduced and deformed.
上述したように、建物荷重が作用している常時は、図２−１に示すような状態となっている。地震発生時には、図２−２に示すように、上下動免震ユニット５２は沈み込み変形する。地震動が過大となり、上下動変位量が予め設定した一定値以上となった場合には、図２−２の状態からさらに沈み込み、内側壁６６は下限まで沈下してその下端が下板６０に当接する。当接してから後は、それ以上の沈み込みをしないようにブロックされるので、建物は一定高さ以上に沈み込むことはない。また、ゴム板５６からなる積層ゴムは限界以上のせん断変形を起こさないので、積層ゴムが破断する懸念をなくすことができる。 As described above, the state shown in FIG. 2-1 is always present when the building load is acting. When an earthquake occurs, the vertical motion seismic isolation unit 52 sinks and deforms, as shown in FIG. When the seismic motion becomes excessive and the amount of vertical displacement becomes equal to or greater than a predetermined value, the subsidence further sinks from the state shown in FIG. Abut After abutment, the building is blocked so that it does not sink further, so the building does not sink below a certain height. In addition, since the laminated rubber made of the rubber plate 56 does not cause the shear deformation exceeding the limit, the fear that the laminated rubber is broken can be eliminated.
次に、上下動免震ユニット５２を内蔵する上下動免震ユニット１２Ｂの動作および作用について説明する。 Next, the operation and action of the vertical motion seismic isolation unit 12B incorporating the vertical motion seismic isolation unit 52 will be described.
上述したように、建物荷重が作用している常時は、図２−１に示すような状態となる。地震発生時には、図２−２および図２−３に示すような状態となる。本実施の形態では、上下動免震ユニット１２Ｂのガス圧スプリングによる免震と、上下動免震ユニット５２による積層ゴムのせん断剛性バネの両者によって上下動変形量は抑制されるので、免震効果はより増強される。さらに、上下動免震ユニット５２の同心円状に積層させたゴム板５６が粘弾性挙動をするので、上下動を抑制できる。 As described above, the state shown in FIG. 2-1 is always present when the building load is acting. When an earthquake occurs, the state is as shown in FIGS. 2-2 and 2-3. In the present embodiment, the amount of vertical deformation is suppressed by both the seismic isolation of the vertical seismic isolation unit 12B by the gas pressure spring and the shear rigidity spring of the laminated rubber by the vertical seismic isolation unit 52. Is more enhanced. Further, since the rubber plates 56 of the vertical motion seismic isolation unit 52 that are stacked concentrically have viscoelastic behavior, vertical motion can be suppressed.
なお、上記の実施の形態において、上下動免震ユニット５２の代わりに別の上下免震部材を上下動免震ユニット１２に内蔵した構成とすることも可能である。 In the above embodiment, another vertical seismic isolation member may be incorporated in the vertical seismic isolation unit 12 in place of the vertical seismic isolation unit 52.
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
図３に示すように、本発明の実施の形態３に係る三次元免震装置３００は、上下動免震ユニット１２のオーリング４０と、円筒状側壁３６、３８とで囲まれたすき間空間７０を、ガスまたはエアー漏れを防ぐための液体で満たしたものである。すき間空間７０を満たす液体としては、例えば水、油、有機系液体もしくは水銀等の液体を用いることができる。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 3, the three-dimensional seismic isolation device 300 according to Embodiment 3 of the present invention includes a clearance space 70 surrounded by the O-ring 40 of the vertical motion seismic isolation unit 12 and the cylindrical side walls 36 and 38. Is filled with a gas or a liquid for preventing air leakage. As the liquid that fills the gap space 70, for example, water, oil, an organic liquid, or a liquid such as mercury can be used.
ゴムは液体に対して非常に透過性が無い材料であるが、ガスに対しては微量な透過性を有していることは、ゴムタイヤにガスを追加注入が必要なことからも明らかである。建物に設置する三次元免震装置は数年間〜数１０年間維持する必要があるので、できるだけガスが漏れない構造であることが望ましい。なお、上下動免震ユニット１２の内部に、上下動免震ユニット５２（図２−１等を参照）などの別の上下免震部材を内蔵した構成としてもよい。 Rubber is a material that is not very permeable to liquids, but has a small amount of permeability to gases, as is evident from the need to additionally inject gas into the rubber tire. Since it is necessary to maintain a three-dimensional seismic isolation device installed in a building for several years to several tens of years, it is desirable that the structure has a structure that does not leak gas as much as possible. In addition, another vertical seismic isolation member such as the vertical seismic isolation unit 52 (see FIG. 2-1 and the like) may be incorporated in the vertical seismic isolation unit 12.
上下動免震ユニット１２の内部に封入されたガスはゴム製のオーリング４０を微量ずつ透過するが、オーリング４０間のすき間空間７０を満たしている液体に出て行く際のガスの泡は非常に小さいので液体中を浮力で上昇する速度は著しく遅い。それ故、内部の高圧ガスは上下動免震ユニット１２の外部に漏出しにくく、ガスの注入作業等のメンテナンスを定期的に行う間隔を長くすることができる。 The gas sealed in the vertical seismic isolation unit 12 passes through the rubber O-rings 40 in small amounts, but the gas bubbles when exiting the liquid filling the space 70 between the O-rings 40 are Since it is very small, the speed of ascending in liquid by buoyancy is extremely slow. Therefore, the internal high-pressure gas hardly leaks to the outside of the vertical motion seismic isolation unit 12, and the interval at which maintenance such as gas injection work is periodically performed can be lengthened.
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
本実施の形態４は、縮むときとともに伸びるときに免震効果が同等になる構造についてのものである。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
The fourth embodiment relates to a structure in which the seismic isolation effect becomes equal when contracting and expanding.
図４に示すように、本発明の実施の形態４に係る三次元免震装置４００の上下動免震ユニット１２Ｃは、上記の上下２つの円筒型容器２８、３０からなる上下動免震ユニット１２の側方外部に、正面視で略Ｌ字状断面の環状部材７２および円筒型部材７４を同軸状に設けるとともに、その側壁にオーリング７６、７８を設けて円筒型容器２８、３０の外にリング状の外部空間８０を画成配置したものである。これにより、内部空間４４と外部空間８０にガス室がダブル配置される。なお、このようにする代わりに、円筒型容器２８、３０の内部をリング状に区画してガス室をダブル配置してもよい。 As shown in FIG. 4, the vertical seismic isolation unit 12 </ b> C of the three-dimensional seismic isolation device 400 according to Embodiment 4 of the present invention includes the vertical seismic isolation unit 12 including the above-described two cylindrical containers 28 and 30. An annular member 72 and a cylindrical member 74 having a substantially L-shaped cross section in a front view are provided coaxially, and O-rings 76 and 78 are provided on the side walls thereof so as to be outside the cylindrical containers 28 and 30. A ring-shaped external space 80 is defined and arranged. As a result, the gas chambers are doublely arranged in the inner space 44 and the outer space 80. Instead of this, the interior of the cylindrical containers 28 and 30 may be divided into a ring shape and the gas chambers may be arranged in a double manner.
建物の静的荷重が三次元免震装置４００に作用している常時の状態では、図４に示すように三次元免震装置４００の２つのガス室のガス圧力による支持力が建物の重量とバランスした状態の高さで維持される。 In a normal state in which the static load of the building is acting on the three-dimensional seismic isolation device 400, as shown in FIG. Maintained at a balanced height.
地震発生時には、地盤の上下動に応じて上下動免震ユニット１２Ｃの高さが変化し、それに応じてガス圧が変化するガス圧バネによって上下動変形量が抑制される。 When an earthquake occurs, the height of the vertical motion isolation unit 12C changes according to the vertical motion of the ground, and the vertical deformation amount is suppressed by a gas pressure spring whose gas pressure changes accordingly.
図５は、高圧ガスによるバネ反力の違いを説明したものである。（１）は高圧ガス室がシングルの場合、（２）はダブルの場合である。図５（１）に示すように、ガス室がシングルの場合には、バネ反力は非線形（指数関数カーブ）となり、上下動免震ユニットが広がったときに元に戻す復元力が小さくなる。一方、図５（２）に示すように、ガス室がダブルの場合には、上下動免震ユニットが狭くなったときに一方の変形特性が硬化し、広くなったときはもう一方の変形特性が硬化する。このように、ガス室がダブル配置の場合には、常にバネ反力による元に戻そうとする上下方向の復元力が大きくなり、上下動免震ユニットの変位を抑えることが可能となる。 FIG. 5 illustrates the difference in spring reaction force due to high-pressure gas. (1) shows the case where the high-pressure gas chamber is single, and (2) shows the case where it is double. As shown in FIG. 5A, when the gas chamber is single, the spring reaction force becomes non-linear (exponential function curve), and the restoring force to return to the original position when the vertical motion seismic isolation unit spreads becomes small. On the other hand, as shown in FIG. 5 (2), when the gas chamber is double, one deformation characteristic hardens when the vertical motion seismic isolation unit becomes narrow, and the other deformation characteristic when it becomes wide. Cures. As described above, when the gas chambers are arranged in a double arrangement, the vertical restoring force which always tries to return to the original position due to the spring reaction force is increased, and the displacement of the vertical motion seismic isolation unit can be suppressed.
次に、本発明の実施の形態５〜７について説明する。本実施の形態５〜７は、ガス室の剛性を調整できるガス・液体封入方式についてのものである。 Next, Embodiments 5 to 7 of the present invention will be described. Embodiments 5 to 7 relate to a gas / liquid sealing method capable of adjusting the rigidity of a gas chamber.
（実施の形態５）
まず、本発明の実施の形態５について説明する。
図６−１に示すように、本発明の実施の形態５に係る三次元免震装置５００は、ガス室がシングルの場合であり、上下動免震ユニット１２のガス室をなす内部空間４４に、ガスに加えて液体８２を封入したものである。液体８２としては、例えばオイル、水、有機系の液体、コロイド懸濁液等の粘度の大きい液体を用いることができる。液体８２を封入することで内部空間４４における液体８２の体積比率に応じてガス圧によるバネ反力係数（バネ剛性）を容易に調整することが可能となる。
(Embodiment 5)
First, a fifth embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 6-1, the three-dimensional seismic isolation device 500 according to Embodiment 5 of the present invention has a single gas chamber. , And a liquid 82 in addition to the gas. As the liquid 82, for example, a liquid having a high viscosity such as oil, water, an organic liquid, or a colloidal suspension can be used. By enclosing the liquid 82, the spring reaction force coefficient (spring rigidity) due to gas pressure can be easily adjusted according to the volume ratio of the liquid 82 in the internal space 44.
ガス室の容積の約１／２を液体８２が満たしている場合には、上下変位量に対するガス圧反力は約２倍になる。液体８２の占める体積比率を調整することで最適なガス圧バネの剛性を得られる。 When the liquid 82 fills about half of the volume of the gas chamber, the gas pressure reaction force with respect to the amount of vertical displacement becomes about twice. By adjusting the volume ratio occupied by the liquid 82, optimal rigidity of the gas pressure spring can be obtained.
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６について説明する。
図６−２に示すように、本発明の実施の形態６に係る三次元免震装置６００は、ガス室がダブルの場合であり、上下動免震ユニット１２Ｃのガス室をなす内部空間４４、外部空間８０に、ガスに加えて液体８２が封入されている。液体８２としては、例えばオイル、水、有機系の液体、コロイド懸濁液等の粘度の大きい液体を用いることができる。液体８２を封入することで内部空間４４、外部空間８０における液体８２の体積比率に応じてガス圧を容易に調整することが可能となる。
(Embodiment 6)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 6-2, the three-dimensional seismic isolation device 600 according to Embodiment 6 of the present invention is a case where the gas chamber is double, and the internal space 44 forming the gas chamber of the vertical motion seismic isolation unit 12C, A liquid 82 is enclosed in the external space 80 in addition to the gas. As the liquid 82, for example, a liquid having a high viscosity such as oil, water, an organic liquid, or a colloidal suspension can be used. By enclosing the liquid 82, the gas pressure can be easily adjusted according to the volume ratio of the liquid 82 in the internal space 44 and the external space 80.
ダブル配置したガス室の各々において容積の約１／２を液体８２が満たしている場合には、上下変位量に対するガス圧反力は約２倍になる。液体８２の占める体積比率を調整することで最適なガス圧バネの剛性を得られる。 When the liquid 82 fills about one half of the volume in each of the doublely arranged gas chambers, the gas pressure reaction force with respect to the amount of vertical displacement becomes about twice. By adjusting the volume ratio occupied by the liquid 82, optimal rigidity of the gas pressure spring can be obtained.
（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７について説明する。
図６−３に示すように、本発明の実施の形態７に係る三次元免震装置７００は、上記の実施の形態５の上下動免震ユニット１２の内部に、オイルダンパーユニット８４を内蔵した上下動免震ユニット１２Ｄを備えたものである。
(Embodiment 7)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 6C, a three-dimensional seismic isolation device 700 according to Embodiment 7 of the present invention has an oil damper unit 84 built in the vertical motion isolation unit 12 of Embodiment 5 described above. It is provided with a vertical seismic isolation unit 12D.
オイルダンパーユニット８４は、円筒型容器２８、３０の内部中心に設けられ、金属等の上側の剛性部材８６と下側の剛性部材９０からなり、狭いすき間を隔てて浮いた状態で嵌合している。より具体的には、上側の剛性部材８６の下面には下方に突出する複数の突起部８８が設けられ、この突起部８８は、下側の剛性部材９０の上面の凹部９２に嵌合している。オイルダンパーユニット８４の上側の剛性部材８６は上蓋３２に固定され、下側の剛性部材９０は下蓋３４に固定されている。オイルダンパーユニット８４は一つでもよいし、複数でもよい。 The oil damper unit 84 is provided at the center of the inside of the cylindrical containers 28 and 30 and includes an upper rigid member 86 such as a metal and a lower rigid member 90. The oil damper unit 84 is fitted in a floating state with a narrow gap therebetween. I have. More specifically, a plurality of projections 88 projecting downward are provided on the lower surface of the upper rigid member 86, and the projections 88 fit into the concave portions 92 on the upper surface of the lower rigid member 90. I have. The upper rigid member 86 of the oil damper unit 84 is fixed to the upper lid 32, and the lower rigid member 90 is fixed to the lower lid 34. One or more oil damper units 84 may be provided.
上記構成において、上下変位が生じるとオイル等の液体８２は狭いすき間を経由して流動するので、液体８２の粘度抵抗によって上下動が抑制される。最大の上下変位が生じても、常にオイルダンパーユニット８４の下半分の剛性部材９０の天端よりも高い位置に液面が存在するようにしておけば、ダンパーは繰り返し機能できる。 In the above configuration, when a vertical displacement occurs, the liquid 82 such as oil flows through a narrow gap, so that the vertical movement is suppressed by the viscosity resistance of the liquid 82. Even if the maximum vertical displacement occurs, if the liquid surface always exists at a position higher than the top end of the rigid member 90 in the lower half of the oil damper unit 84, the damper can function repeatedly.
オイルダンパーユニット８４の構造としては、例えば板状の突起部８８を櫛状に配置する一方、これと対向する位置に凹部９２を配置した構造でもよいし、円柱状の突起部８８をドット状に配置する一方、これと対向する位置に凹部９２を配置した構造としてもよい。 As a structure of the oil damper unit 84, for example, a structure in which a plate-shaped protrusion 88 is arranged in a comb shape, and a concave portion 92 is arranged in a position facing the plate-shaped protrusion 88, or a columnar protrusion 88 is formed in a dot shape On the other hand, it is also possible to adopt a structure in which the concave portion 92 is arranged at a position opposed to this.
このように、本実施の形態によれば、上下動免震ユニット１２内に上下動変位時における液体８２の流動（粘性）抵抗機能を活用したオイルダンパーユニット８４を設けることにより、地震動の上下動に対する免震効果を阻害することなく、上下動免震ユニット１２に生じる上下動変位を抑制することが可能となり、上下動免震ユニット１２の高さをより低く抑えコンパクトな装置とすることが可能となる。また、免震層に上下動方向のダンパーを別に設置することが不要もしくは低減するため、施工性や免震装置の設置に対する自由度が向上する。 As described above, according to the present embodiment, by providing the oil damper unit 84 utilizing the flow (viscosity) resistance function of the liquid 82 at the time of vertical movement displacement in the vertical movement seismic isolation unit 12, the vertical movement of the seismic The vertical motion displacement generated in the vertical motion seismic isolation unit 12 can be suppressed without impairing the seismic isolation effect of the vertical motion, and the height of the vertical motion seismic isolation unit 12 can be reduced to make a compact device. It becomes. Further, since it is not necessary or necessary to separately install a vertical damper in the seismic isolation layer, the workability and the degree of freedom for installing the seismic isolation device are improved.
（実施の形態８）
次に、本発明の実施の形態８について説明する。
図７に示すように、本実施の形態８に係る三次元免震装置８００の上下動免震ユニット１２Ｅは、円筒型容器２８、３０の内部空間４４に上記のオイルダンパー９４を内蔵したものである。
(Embodiment 8)
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 7, the vertical motion seismic isolation unit 12E of the three-dimensional seismic isolation device 800 according to the eighth embodiment has the above-described oil damper 94 built in the internal space 44 of the cylindrical containers 28 and 30. is there.
オイルダンパー９４は、オイル１１０が満たされたシリンダー９６と、ピストンロッド９８と、調圧弁１０２と、リリーフ弁１０４と、上部ハウジング１０６と、下部板１０８とを備える。 The oil damper 94 includes a cylinder 96 filled with oil 110, a piston rod 98, a pressure regulating valve 102, a relief valve 104, an upper housing 106, and a lower plate 108.
オイルダンパー９４の上部ハウジング１０６は上蓋３２に固定され、下部板１０８は下蓋３４に固定されている。オイルダンパー９４は一つでもよいし、複数でもよい。オイルダンパー９４は円筒型容器２８、３０の内部に配置する代わりに、円筒型容器２８、３０の外部かつ水平動免震ユニット１０の上部に配置してもよい。 The upper housing 106 of the oil damper 94 is fixed to the upper lid 32, and the lower plate 108 is fixed to the lower lid 34. One or more oil dampers 94 may be provided. The oil damper 94 may be disposed outside the cylindrical containers 28 and 30 and above the horizontal motion seismic isolation unit 10 instead of being disposed inside the cylindrical containers 28 and 30.
地震発生時には、地盤の上下動に応じてオイルダンパー９４と上下動免震ユニット１２Ｅの高さが変化し、上下動変形量が抑制される。 When an earthquake occurs, the heights of the oil damper 94 and the vertical motion isolation unit 12E change according to the vertical motion of the ground, and the vertical deformation is suppressed.
このように、本実施の形態によれば、上下動免震ユニット１２Ｅ内に上下動変位時におけるオイル１１０の流動（粘性）抵抗機能を活用したオイルダンパー９４を設けることにより、地震動の上下動に対する免震効果を阻害することなく、上下動免震ユニット１２Ｅに生じる上下動変位を抑制することが可能となり、上下動免震ユニット１２Ｅの高さをより低く抑えコンパクトな装置とすることが可能となる。また、免震層に上下動方向のダンパーを別に設置することが不要もしくは低減するため、施工性や免震装置の設置に対する自由度が向上する。 As described above, according to the present embodiment, by providing the oil damper 94 utilizing the flow (viscosity) resistance function of the oil 110 at the time of vertical movement displacement in the vertical movement seismic isolation unit 12E, it is possible to prevent the vertical movement of the seismic motion. It is possible to suppress the vertical displacement generated in the vertical motion seismic isolation unit 12E without hindering the seismic isolation effect, and it is possible to reduce the height of the vertical motion seismic isolation unit 12E to a compact device. Become. Further, since it is not necessary or necessary to separately install a vertical damper in the seismic isolation layer, the workability and the degree of freedom for installing the seismic isolation device are improved.
以上説明したように、本発明に係る三次元免震装置によれば、水平動に対して免震効果を発揮する水平動免震ユニットと、上下動に対して免震効果を発揮する上下動免震ユニットとを上下に連結した構造を有する三次元免震装置であって、水平動免震ユニットは、平板状の剛性部材と弾性部材を上下方向に積層した構造からなり、上下動免震ユニットは、上下方向の軸線を共通の中心とする上下２つの円筒型容器からなり、上側の円筒型容器の上面には上蓋が、下側の円筒型容器の下面には下蓋が設けられており、いずれか一方の円筒型容器の内径は他方の円筒型容器の外径よりも若干大きく、一方の円筒型容器の内側に他方の円筒型容器が上下方向に相対的にスライド可能に嵌合しており、双方の円筒状側壁の間の高さの異なる位置に２つ以上のオーリングが設けられており、２つの円筒型容器により囲まれた密閉された内部空間にはガスまたはエアーが封入され、このガスまたはエアーは２つの円筒型容器の壁とオーリングによって外部に漏れないようにされており、円筒型容器が上下方向に相対的にスライドすることで、上下動免震ユニットの全体高さが変化するので、上下動免震ユニットの転倒挙動に対して円筒型容器、オーリングが効果的に作用するため、上下動免震ユニットの転倒のおそれを低減することができる。また、三次元免震装置に作用する建物荷重を支持する力として、円筒型容器の内部のガス圧力による支持力を利用することで、三次元免震装置の設置数を節減することができる。 As described above, according to the three-dimensional seismic isolation device of the present invention, a horizontal motion seismic isolation unit that exhibits a seismic isolation effect against horizontal motion, and a vertical motion that exhibits a seismic isolation effect against vertical motion A three-dimensional seismic isolation device having a structure in which a seismic isolation unit is vertically connected to a horizontal seismic isolation unit, wherein the horizontal motion seismic isolation unit has a structure in which a flat rigid member and an elastic member are vertically stacked, and The unit is composed of two upper and lower cylindrical containers having a vertical axis as a common center, an upper lid is provided on the upper surface of the upper cylindrical container, and a lower lid is provided on the lower surface of the lower cylindrical container. The inner diameter of one of the cylindrical containers is slightly larger than the outer diameter of the other cylindrical container, and the other cylindrical container is fitted inside the one cylindrical container so as to be relatively slidable in the vertical direction. Two at different heights between the two cylindrical side walls. An upper O-ring is provided, and gas or air is sealed in a sealed internal space surrounded by the two cylindrical containers, and the gas or air is externally provided by the walls of the two cylindrical containers and the O-ring. The overall height of the vertical seismic isolation unit changes when the cylindrical container slides up and down relative to the vertical. Since the mold container and the O-ring work effectively, it is possible to reduce the risk of the top-bottom seismic isolation unit falling. In addition, the number of the three-dimensional seismic isolation devices can be reduced by using the supporting force by the gas pressure inside the cylindrical container as the force for supporting the building load acting on the three-dimensional seismic isolation device.
以上のように、本発明に係る三次元免震装置は、水平方向および上下方向の振動を抑制するのに有用であり、特に、地震時の上下動を抑制し、上下方向の振動加速度を低減することが必要なオフィス、精密機械製作工場、コンピュータセンター等の建屋用の免震装置に適している。 As described above, the three-dimensional seismic isolation device according to the present invention is useful for suppressing horizontal and vertical vibrations, and in particular, suppressing vertical motion during an earthquake and reducing vertical vibration acceleration. It is suitable for seismic isolation devices for buildings, such as offices, precision machine manufacturing factories, and computer centers, which need to be installed.
１０ 水平動免震ユニット
１２，１２Ａ〜１２Ｅ 上下動免震ユニット
１４，２０ 固定板
１６ 基礎の下部
１８ アンカーボルト
２２ 基礎の上部
２４ 金属板（平板状の剛性部材）
２６ ゴム板（平板状の弾性部材）
２８，３０ 円筒型容器
３２ 上蓋
３４ 下蓋
３６，３８ 側壁
４０ オーリング
４２ 凹部
４４ 内部空間
４６ 出入口
４８ 開閉装置
５０ 圧力計
５２ 上下動免震ユニット（上下免震部材）
５４ 金属板（円筒状の剛性部材）
５６ ゴム板（円筒状の弾性部材）
５８ 上板
６０ 下板
６２，６４ 金属上下部材（剛性上下部材）
６６ 内側壁
６８ 外側壁
７０ すき間空間
７２ 環状部材
７４ 円筒型部材
７６，７８ オーリング
８０ 外部空間
８２ 液体
８４ オイルダンパーユニット
８６，９０ 剛性部材
８８ 突起部
９２ 凹部
９４ オイルダンパー
９６ シリンダー
９８ ピストンロッド
１０２ 調圧弁
１０４ リリーフ弁
１０６ 上部ハウジング
１０８ 下部板
１１０ オイル
１００，１０１，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００ 三次元免震装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Horizontal motion seismic isolation unit 12, 12A-12E Vertical motion seismic isolation unit 14, 20 Fixing plate 16 Lower part of foundation 18 Anchor bolt 22 Upper part of foundation 24 Metal plate (flat rigid member)
26 Rubber plate (flat elastic member)
28, 30 Cylindrical container 32 Upper lid 34 Lower lid 36, 38 Side wall 40 O-ring 42 Depression 44 Internal space 46 Doorway 48 Opening / closing device 50 Pressure gauge 52 Vertical seismic isolation unit (vertical seismic isolation member)
54 metal plate (cylindrical rigid member)
56 Rubber plate (cylindrical elastic member)
58 Upper plate 60 Lower plate 62, 64 Metal upper and lower members (rigid upper and lower members)
66 inner wall 68 outer wall 70 clearance space 72 annular member 74 cylindrical member 76, 78 O-ring 80 outer space 82 liquid 84 oil damper unit 86, 90 rigid member 88 protrusion 92 concave portion 94 oil damper 96 cylinder 98 piston rod 102 adjustment Pressure valve 104 Relief valve 106 Upper housing 108 Lower plate 110 Oil 100, 101, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 Three-dimensional seismic isolation device
Claims (6)
水平動免震ユニットは、平板状の剛性部材と弾性部材を上下方向に積層した構造からなり、
上下動免震ユニットは、上下方向の軸線を共通の中心とする上下２つの円筒型容器からなり、
上側の円筒型容器の上面には上蓋が、下側の円筒型容器の下面には下蓋が設けられており、
いずれか一方の円筒型容器の内径は他方の円筒型容器の外径よりも若干大きく、一方の円筒型容器の内側に他方の円筒型容器が上下方向に相対的にスライド可能に嵌合しており、双方の円筒状側壁の間の高さの異なる位置に２つ以上のオーリングが設けられており、
２つの円筒型容器により囲まれた密閉された内部空間にはガスまたはエアーが封入され、このガスまたはエアーは２つの円筒型容器の壁とオーリングによって外部に漏れないようにされており、
円筒型容器が上下方向に相対的にスライドすることで、上下動免震ユニットの全体高さが変化するものであり、
円筒型容器の側方外部または側方内部の少なくとも一方に環状部材または円筒型部材が同軸状に設けられ、
環状部材または円筒型部材の側壁と円筒型容器の側壁との間の高さの異なる位置に２つ以上のオーリングが設けられており、
環状部材または円筒型部材の側壁と円筒型容器の側壁により囲まれた環状の密閉された空間にはガスまたはエアーが封入され、このガスまたはエアーは環状部材または円筒型部材の側壁と円筒型容器の側壁とオーリングによって外部に漏れないようにされていることを特徴とする三次元免震装置。 This is a three-dimensional seismic isolation device that has a structure in which a horizontal motion seismic isolation unit that exhibits seismic isolation effect against horizontal motion and a vertical motion seismic isolation unit that exhibits seismic isolation effect against vertical motion are connected vertically. hand,
The horizontal motion seismic isolation unit has a structure in which flat rigid members and elastic members are vertically stacked,
The vertical motion seismic isolation unit consists of two cylindrical containers with the vertical axis as the common center.
An upper lid is provided on the upper surface of the upper cylindrical container, and a lower lid is provided on the lower surface of the lower cylindrical container,
The inner diameter of one of the cylindrical containers is slightly larger than the outer diameter of the other cylindrical container, and the other cylindrical container is fitted inside the one cylindrical container so as to be relatively slidable in the vertical direction. And two or more O-rings are provided at different heights between the two cylindrical side walls,
Gas or air is sealed in the sealed internal space surrounded by the two cylindrical containers, and the gas or air is prevented from leaking outside by the walls and the O-rings of the two cylindrical containers.
The overall height of the vertical motion seismic isolation unit changes as the cylindrical container slides up and down relatively ,
An annular member or a cylindrical member is provided coaxially on at least one of the lateral outside or the lateral inside of the cylindrical container,
Two or more O-rings are provided at different heights between the side wall of the annular member or the cylindrical member and the side wall of the cylindrical container,
Gas or air is sealed in an annular sealed space surrounded by the side wall of the annular member or the cylindrical member and the side wall of the cylindrical container. A three-dimensional seismic isolation device characterized by being prevented from leaking outside by a side wall and an O-ring .
上下動免震ユニットを構成する上下２つの円筒型容器の中に、上下動に対して免震効果を発揮する上下免震部材が設けられていることを特徴とする三次元免震装置。 The three-dimensional seismic isolation device according to claim 1,
A three-dimensional seismic isolation device characterized in that a vertical seismic isolation member that exerts a seismic isolation effect against vertical movement is provided in two vertical cylindrical containers constituting a vertical motion seismic isolation unit.
密閉された空間には、ガスまたはエアーに加えて液体が封入されていることを特徴とする三次元免震装置。 The three-dimensional seismic isolation device according to claim 1 or 2 ,
A three-dimensional seismic isolation device characterized by containing liquid in addition to gas or air in a closed space.
２つの円筒型容器により囲まれた密閉された内部空間には、上下動を抑制するためのオイルダンパーが設けられていることを特徴とする三次元免震装置。 The three-dimensional seismic isolation device according to any one of claims 1 to 3 ,
A three-dimensional seismic isolation device characterized in that an oil damper for suppressing vertical movement is provided in a closed internal space surrounded by two cylindrical containers.
オーリングと側壁とで囲まれたすき間空間は、ガスまたはエアー漏れを防ぐための液体で満たされていることを特徴とする三次元免震装置。 The three-dimensional seismic isolation device according to any one of claims 1 to 4 ,
A three-dimensional seismic isolation device characterized in that a gap space surrounded by an O-ring and a side wall is filled with a gas or a liquid for preventing air leakage.
密閉された空間のガスまたはエアー圧を常時監視し、ガスまたはエアー圧の漏れを発見した場合には、発見したガスまたはエアー漏れの不具合を修復し、あるいは新規の三次元免震装置に交換することにより、常に水平動および上下動の免震効果を維持するようにしたことを特徴とする三次元免震装置の維持管理方法。 A method for maintaining and managing the three-dimensional seismic isolation device according to any one of claims 1 to 5 ,
Gas or air pressure of the enclosed space constantly monitored, in a case of finding a leakage of gas or air pressure, replace the defect discovered gas or air leaks Osamu welfare, or to a new three-dimensional seismic isolation system A method of maintaining and controlling the three-dimensional seismic isolation device, wherein the effect of horizontal and vertical motion is always maintained.
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