JP6895737B2 - 建築用オイルダンパーの取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、免震建物や地震用ＴＭＤに用いられる建築用オイルダンパーの取付構造に関するものである。

地震に対して建物の安全性を確保するために、建物の基礎上に積層ゴム等による免震装置を介装した免震層を形成して、地震時に基礎側から建物に伝播しようとする振動を緩和させるとともに、上記建物と基礎との間にオイルダンパー等を介装して、上記振動を積極的に減衰させる各種のパッシブ免震システムが採用されている（下記特許文献１）。

このような免震建物や地震用ＴＭＤにおいて用いられている建築用オイルダンパーとしては、地震時に生じる大きな水平変位に対応するために、通常±７００ｍｍ程度のストロークが可能になるロッド長の大きなダンパーが多く用いられている。

しかしながら、近年、南海トラフ沿いの海溝型巨大地震の震源域が見直されて、従来の想定よりも遙かに大きな揺れが生じる可能性が高いことが明らかになってきたこともあり、より大きな水平変位に対応できるストロークの大きなオイルダンパーの開発が求められている。

ところで、一般に従来の免震用オイルダンパーは、図１０に示すように、免震層２０を間に挟んでシリンダー２１およびピストンロッド２２の一方（図ではピストンロッド２２の）が基礎２３側に連結され、他方（図ではシリンダー２１）が建物２４側に取り付けられている。

そして、このオイルダンパーの軸方向の耐力は、座屈耐力が最も低くなる最伸長（ダンパーが最も伸びた）状態において最大の減衰力が生じても座屈しないように、ロッド径と躯体強度が設計されている。

ところが、図１１に示すように、地震時には、上下動によって重量のあるシリンダー２１側が上下に揺れるため、上下動による慣性力によってピストンロッド２２に大きな曲げ応力が付加され、座屈耐力が著しく低下する。

この場合に、従来は免震層２０が地面の近くに設けられることが多く、水平動に比べて上下動が比較的小さいために、上記座屈耐力の低下が問題になる場合は少なかったが、近年は、建物２４の中間部や、屋上部（ドーム屋根などを含む）に設置される場合も増えてきており、建物２４の応答により、地表面に比べて上下動が数倍に増幅されてオイルダンパーに大きな上下動が作用する可能性が高くなってきた。

特開２００６−１４４３４６号公報

この結果、オイルダンパーのストロークの長大化やオイルダンパーに生じる上下動の増加が避けられない状況にあり、オイルダンパーの座屈防止対策の重要性が非常に高まっている。

このようなオイルダンパーの座屈防止対策としては、シリンダー２１を内包するダンパー筐体の強度を高めたり、ピストンロッド２２の断面積を大きくしたりする方法があるが、実際には当該オイルダンパーにどの程度の上下動が生じるか不明な場合が多く、座屈安全性を確保するために、どの程度までダンパー筐体の強度や断面積を増加させるか決定し難いという問題点がある。

また、上下動の増加を想定してダンパー筐体の強度の向上とピストンロッド２２の断面積の増加を図った場合には、オイルダンパー全体の重量が増加して、施工性の低下やコストアップを生じてしまうという問題点もある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ストロークの長大化に対しても、全体の重量の増加を招くことなく、確実にピストンロッドの座屈を防止することができる建築用オイルダンパーの取付構造を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、シリンダーと、このシリンダー内に移動自在に設けられたピストンに一体化されて上記シリンダーからの延出するピストンロッドとを備え、上下部構造の一方に上記シリンダーが連結され、他方に上記ピストンロッドが連結された建築用オイルダンパーの取付構造であって、上記ピストンロッドが延出する上記シリンダーの端部の外方に、建物側から垂下された枠体が設けられており、上記シリンダーの上方および下方に、平常時においては上記シリンダーとの間に隙間を形成するとともに、上記シリンダーに上記隙間の寸法に対応する鉛直方向の変位が生じた際に当該シリンダーに当接して鉛直方向に支持するストッパが上記枠体に設けられていることを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記枠体は、上端部が上記建物に固定されて上記シリンダーの両側方に垂下された一対の支持杆と、上記シリンダーの上下方において上記支持杆間に横架された上部基台および下部基台とから構成されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記枠体は、上記シリンダーの軸線方向に間隔をおいて２組配置されていることを特徴とするものである。

請求項１〜４いずれかに記載の発明によれば、地震時にシリンダーに上下動が生じた場合においても、シリンダーがストッパとの隙間の寸法あるいはローラーと上下部構造との隙間の寸法だけ鉛直方向に変位すると、当該ストッパまたはローラーによって鉛直方向に支持されて、それ以上の鉛直方向の変位が生じないために、シリンダーに生じる上下方向の慣性力を低減して、ピストンロッドに生じる曲げ応力の増加を抑制することができる。これにより、ストロークが長大化した場合においても、全体の重量の増加を招くことなく、確実にピストンロッドの座屈を防止することができる。

この際に、請求項２〜４のいずれかに記載の発明によれば、ストッパまたはローラーの機能によってシリンダーの鉛直方向の過度の変位を防止することができるとともに、シリンダーがストッパに当接した状態においても、ローラーによって当該シリンダーの水平方向の移動を許容することができる。

ここで、上記ローラーとしては、球面ベアリング、テフロン(登録商標)材あるいは金属製ベアリング等の様々な水平方向の移動を許容する部材を用いることができる。

本発明の第１の実施形態を示す要部を縦断面視した正面図である。 図１のＡ−Ａ線視図である。 図２における地震時のシリンダーの挙動を示す図である。 本発明の第２の実施形態を示す要部を縦断面視した正面図である。 図４のＢ−Ｂ線視図である。 図５における地震時のシリンダーの挙動を示す図である。 本発明の第３の実施形態を示す横断面図である。 図７における地震時のシリンダーの挙動を示す図である。 本発明の第４の実施形態を示す要部を縦断面視した正面図である。 従来の免震用オイルダンパーの取付構造を示す要部を断面視した正面図である。 地震時における図１０の免震用オイルダンパーの挙動を示す図である。

（第１の実施形態）
図１〜図３は、本発明の第１の実施形態を示すもので、この免震用オイルダンパー（建築用オイルダンパー）１の取付構造においては、免震層２を間に挟んでシリンダー３の端部が建物４側に連結されるとともに、ピストンロッド５の端部が基礎６側に連結されている。そして、ピストンロッド５が延出するシリンダー３の端部の外方に、建物４側から垂下された枠体７が設けられている。

この枠体７は、上端部が建物４に固定されてシリンダー３の両側方に垂下された一対の支持杆８と、シリンダー３の上下方において支持杆８間に横架された上部基台９ａおよび下部基台９ｂとから構成されている。そして、２組の枠体７がシリンダー３の軸線方向に間隔をおいて配置され、互いの上部基台９ａの下面間および下部基台９ｂの上面間に、それぞれシリンダー３が当接した際に、その軸線と直交する方向への移動を許容するローラー（ストッパ）１０が架設されている。

ここで、シリンダー３とその上下に位置するローラー１０との間には、平常時においては隙間が形成されている。この隙間は、シリンダー３が地震時に上下動した際に、ピストンロッド５に座屈に至る曲げ応力が付加される前にシリンダー３に当接して鉛直方向に支持されることにより、それ以上の上下動を阻止する寸法に設定されている。

（第２の実施形態）
図４〜図６は、本発明の第２の実施形態を示すもので、図１〜図３に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
この免震用オイルダンパー１の取付構造においては、シリンダー３の外方に、基礎６側から立設された枠体１１が設けられている。

この枠体１１は、下端部が基礎６に固定されてシリンダー３の両側方に立設された一対の支柱１２と、シリンダー３の上下方において支柱１２間に横架された上部基台９ａおよび下部基台９ｂとから構成されたもので、同様に２組の枠体１１がシリンダー３の軸線方向に間隔をおいて配置され、互いの上部基台９ａの下面間および下部基台９ｂの上面間に、それぞれシリンダー３が当接した際に、その軸線と直交する方向への移動を許容するローラー（ストッパ）１０が架設されている。

そして、シリンダー３とその上下に位置するローラー１０との間には、第１の実施形態と同様に、平常時においては隙間が形成されている。この隙間は、シリンダー３が地震時に上下動した際に、ピストンロッド５に座屈に至る曲げ応力が付加される前にシリンダー３に当接して鉛直方向に支持されることにより、それ以上の上下動を阻止する寸法に設定されている。

上記第１および第２の実施形態に示した建築用オイルダンパーの取付構造によれば、地震時にシリンダー３に上下動が生じた場合においても、図３および図６に示すように、シリンダー３がローラー１０との隙間の寸法だけ鉛直方向に変位すると、ローラー１０によって鉛直方向に支持され、それ以上の鉛直方向の変位が生じないために、シリンダー３に生じる上下方向の慣性力を低減して、ピストンロッド５に生じる曲げ応力の増加を抑制することができる。

この結果、ストロークが長大化した場合においても、重量の増加を招くシリンダー３やピストンロッド５の強度や断面積の増加といった対策を要することなく、確実にピストンロッド５の座屈を防止することができる

加えて、ローラー１０によるストッパの機能によってシリンダー３の鉛直方向の過度の変位を防止しているために、シリンダー３がローラー１０に当接した状態においても、シリンダー３をその軸線と直交する水平方向には移動自在になるように、鉛直方向に支持することができる。

（第３の実施形態）
図７および図８は、本発明の第３の実施形態を示すもので、同様に図１〜図３に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してある。
この免震用オイルダンパー１の取付構造においては、第１の実施形態で示した枠体７の上部基台９ａの下面中央部間および下部基台９ｂの上面中央部間に、それぞれストッパ１３が固定されている。

ここで、シリンダー３とその上下に位置するストッパ１３との間には、平常時においては隙間が形成されている。この隙間は、シリンダー３が地震時に上下動した際に、ピストンロッド５に座屈に至る曲げ応力が付加される前にシリンダー３に当接して鉛直方向に支持されることにより、それ以上の上下動を阻止する寸法に設定されている。

さらに、この枠体７における上部基台９ａの下方および下部基台９ｂの上方には、方形状の支持枠１４が配置され、この支持枠１４内に複数本のローラー１５が並列的に設けられている。そして、支持枠１４と上部基台９ａおよび下部基台９ｂとの間には、ローラー１５をシリンダー３の外周に当接させるスプリング（付勢部材）１６が介装されている。これにより、シリンダー３は、常時ローラー１６によってその軸線と直交する方向に移動自在に支持されている。

上記構成からなる建築用オイルダンパーの取付構造においても、図８に示すように、地震時にシリンダー３に上下動が生じてローラー１０との隙間の寸法だけ鉛直方向に変位すると、ストッパ１３に当接して鉛直方向に支持され、それ以上の鉛直方向の変位が生じないために、第１および第２の実施形態に示したものと同様の作用効果を得ることができる。

加えて、この取付構造においては、平常時においても、ローラー１６によってシリンダー３の水平方向の振れの動きを阻害せずに、かつ鉛直方向の振動をスプリング１６の反力によって抑制することができるという効果が得られる。

（第４の実施形態）
図９は、本発明の第４の実施形態を示すもので、この免震用オイルダンパー１の取付構造においては、シリンダー３の上記端部の上部外周および下部外周に、それぞれローラー１７が設けられている。そして、これらローラー１７と建物４との間およびローラー１７と基礎６との間には、隙間が形成されている。

これらの隙間も、シリンダー３が地震時に上下動した際に、ピストンロッド５に座屈に至る曲げ応力が付加される前に建物（ストッパ）４または基礎（ストッパ）６に当接して鉛直方向に支持されることにより、それ以上の上下動を阻止する寸法に設定されている。

したがって、本実施形態の取付構造によっても、第１および第２の実施形態に示したものと同様の作用効果を得ることができる。

１ 免震用オイルダンパー（建築用オイルダンパー）
３ シリンダー
４ 建物（上部構造）
５ ピストンロッド
６ 基礎（下部構造）
１０ ローラー（ストッパ）
１３ ストッパ
１５、１７ ローラー
１６ スプリング（付勢部材）

Claims (3)

1. シリンダーと、このシリンダー内に移動自在に設けられたピストンに一体化されて上記シリンダーからの延出するピストンロッドとを備え、上下部構造の一方に上記シリンダーが連結され、他方に上記ピストンロッドが連結された建築用オイルダンパーの取付構造であって、
   上記ピストンロッドが延出する上記シリンダーの端部の外方に、建物側から垂下された枠体が設けられており、
   上記シリンダーの上方および下方に、平常時においては上記シリンダーとの間に隙間を形成するとともに、上記シリンダーに上記隙間の寸法に対応する鉛直方向の変位が生じた際に当該シリンダーに当接して鉛直方向に支持するストッパが上記枠体に設けられていることを特徴とする建築用オイルダンパーの取付構造。
2. 上記枠体は、上端部が上記建物に固定されて上記シリンダーの両側方に垂下された一対の支持杆と、上記シリンダーの上下方において上記支持杆間に横架された上部基台および下部基台とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の建築用オイルダンパーの取付構造。
3. 上記枠体は、上記シリンダーの軸線方向に間隔をおいて２組配置されていることを特徴とする請求項１に記載の建築用オイルダンパーの取付構造。
   

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