JP7284684B2 - seismic isolation system - Google Patents

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本発明は、免震システムに関する。 The present invention relates to a seismic isolation system.

タービンや圧延機などの機器や建築物などの構造物の耐震性能を高める手段として、免震システムがある。地震荷重を低減したい構造物の下に、免震システムを設置することにより、地震時に、免震システムが地震のエネルギーを吸収し、構造物に作用する地震荷重を低減する。 There is a seismic isolation system as a means to improve the seismic performance of equipment such as turbines and rolling mills and structures such as buildings. By installing the seismic isolation system under the structure to reduce the seismic load, the seismic isolation system absorbs the seismic energy during an earthquake and reduces the seismic load acting on the structure.

免震システムは、構造物を支持する支持性能、地震時に地震のエネルギーを吸収する減衰性能、地震時に発生する変位に対して元の位置に戻ろうとする復元性能、を有する免震装置で構成される。 A seismic isolation system consists of seismic isolation devices that have the following functions: supporting performance for structures, damping performance for absorbing seismic energy during an earthquake, and restoration performance for returning to the original position against displacement that occurs during an earthquake. be.

代表的な免震装置としては、積層ゴム、鉛プラグ入り積層ゴム、すべり支承、転がり支承、オイルダンパ、鋼材ダンパ、コイルばねなどがあり、これらを組み合わせたものも含め、様々な免震システムが使用される。 Typical seismic isolation devices include laminated rubber, laminated rubber with lead plugs, sliding bearings, rolling bearings, oil dampers, steel dampers, and coil springs. used.

そして、特に、積層ゴムは、薄いゴムと薄い鋼板との積層構造を有し、水平方向で低剛性及び鉛直方向で高剛性の力学特性を実現し、支持性能と復元性能とを有する。更に、鉛プラグ入り積層ゴムは、積層ゴムの積層方向に鉛柱を設置し、鉛柱の塑性変形により、履歴減衰が付与される免震装置である。 In particular, the laminated rubber has a laminated structure of thin rubber and thin steel plates, and achieves mechanical properties of low rigidity in the horizontal direction and high rigidity in the vertical direction, and has supporting performance and restoring performance. Furthermore, the laminated rubber containing lead plugs is a seismic isolation device in which a lead column is installed in the lamination direction of the laminated rubber, and hysteresis damping is imparted by plastic deformation of the lead column.

また、積層ゴムとすべり支承とを組み合わせた免震システムが提案されている。 A seismic isolation system that combines laminated rubber and sliding bearings has also been proposed.

こうした本技術分野の背景技術として、特開平9-242818号公報(特許文献1)がある。特許文献1には、弾性層と剛性板層とを交互に、かつ、複数層に積層する少なくとも一つ以上の積層ゴムと、少なくとも四つ以上の転がり支承と、によって、構造物を基礎上で水平方向に移動自在に支持する免震システムであって、少なくとも四つ以上の転がり支承を構造物の底面の外周部又はその近傍に設置すると共に、少なくとも一つ以上の積層ゴムを構造物の底面の内側かつ四つ以上の転がり支承によって囲まれる空間に設置する免震システムが記載されている(要約参照)。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-242818 (Patent Document 1) is a background art of this technical field. In Patent Document 1, a structure is mounted on a foundation by at least one or more laminated rubber layers in which elastic layers and rigid plate layers are alternately laminated in multiple layers, and at least four or more rolling bearings. A seismic isolation system that is horizontally movably supported, in which at least four or more rolling bearings are installed on or near the periphery of the bottom surface of the structure, and at least one or more laminated rubber is attached to the bottom surface of the structure. A seismic isolation system is described for installation in a space enclosed by four or more rolling bearings inside a building (see abstract).

特開平9-242818号公報JP-A-9-242818

特許文献1には、積層ゴムと転がり支承とを組み合わせた免震システムが記載されている。 Patent Literature 1 describes a seismic isolation system that combines laminated rubber and rolling bearings.

一方、積層ゴム(以下、鉛プラグ入り積層ゴムを含む)に過大な地震荷重が作用した場合には、積層ゴムが大きく変形し剛性が増加するハードニングが発生する。これにより、構造物に作用する地震荷重が急激に増加する場合がある。 On the other hand, when an excessive seismic load acts on laminated rubber (hereinafter, including laminated rubber containing lead plugs), hardening occurs in which the laminated rubber greatly deforms and increases in rigidity. As a result, the seismic load acting on the structure may suddenly increase.

しかし、特許文献1には、過大な地震荷重が作用した場合の積層ゴムのハードニングの発生による構造物に作用する地震荷重が急激に増加や、この地震荷重の急激な増加への対処については記載されていない。 However, Patent Document 1 describes a sudden increase in the seismic load acting on the structure due to occurrence of hardening of the laminated rubber when an excessive seismic load acts, and measures to deal with this sudden increase in the seismic load. Not listed.

そこで、本発明は、強大な地震動が作用した場合にも優れた免震性能を発揮する免震システムを提供する。 Accordingly, the present invention provides a seismic isolation system that exhibits excellent seismic isolation performance even when a strong seismic motion acts.

上記した課題を解決するため、本発明の免震システムは、基礎と構造物との間に設置され、積層ゴムとすべり支承とを有し、構造物に作用する地震荷重を低減する免震システムである。 In order to solve the above-described problems, the seismic isolation system of the present invention is installed between a foundation and a structure, has laminated rubber and sliding bearings, and reduces the seismic load acting on the structure. is.

そのすべり支承は、平面形状が円形状を、断面形状が内側は凹形状及び外側は凸形状である摺動面を形成し、基礎に固定される摺動面形成部材と、構造物を支持し、地震時に、摺動面上を摺動し、構造物に固定される摺動部材と、を有する。 The sliding bearing forms a sliding surface with a circular planar shape and a concave inner and convex cross-sectional shape, and supports the sliding surface forming member fixed to the foundation and the structure. and a sliding member that slides on the sliding surface and is fixed to the structure during an earthquake.

本発明によれば、強大な地震動が作用する場合にも、構造物に入力する地震荷重の急激な増加を抑制することで優れた免震性能を発揮する免震システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a seismic isolation system that exhibits excellent seismic isolation performance by suppressing a rapid increase in seismic load input to a structure even when a strong seismic motion acts.

なお、上記した以外の課題、構成及び効果については、下記する実施例の説明により、明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.

本実施例に記載する免震システムを説明する立面図である。It is an elevation view explaining the seismic isolation system described in a present Example. 本実施例に記載する免震システムの多曲面すべり支承1を説明する斜視図である。1 is a perspective view explaining a multi-curved slide bearing 1 of a seismic isolation system described in this embodiment. FIG. 本実施例に記載する免震システムの多曲面すべり支承1を説明する平面図である。FIG. 2 is a plan view for explaining the multi-curved sliding bearing 1 of the seismic isolation system described in this embodiment. 本実施例に記載する免震システムの多曲面すべり支承1を説明する断面図である。1 is a cross-sectional view for explaining a multi-curved slide bearing 1 of a seismic isolation system described in this embodiment. FIG. 本実施例に記載する免震システムの(a)静止状態、(b)設計レベルの地震荷重作用時の動作状態、(c)設計超過レベルの地震荷重作用時の動作状態、を説明する断面図である。Cross-sectional view for explaining the (a) static state, (b) operating state when a design level seismic load is applied, and (c) operating state when an excessive design level seismic load is applied, of the seismic isolation system described in this embodiment. is. 本実施例に記載する免震システムの水平方向の力学特性を説明する水平荷重と水平変位との関係を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the relationship between horizontal load and horizontal displacement for explaining the horizontal dynamic characteristics of the seismic isolation system according to the present embodiment. 本実施例に記載する免震システムの平面配置を説明する説明図である。It is an explanatory view explaining plane arrangement of a seismic isolation system described in this example.

以下、本発明の実施例を、図面を使用して説明する。なお、実質的に同一又は類似の構成には、同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that substantially the same or similar configurations are denoted by the same reference numerals, and the description may be omitted if the description is redundant.

まず、本実施例に記載する免震システムの構成を説明する。 First, the configuration of the seismic isolation system described in this embodiment will be described.

図1は、本実施例に記載する免震システムを説明する立面図である。 FIG. 1 is an elevational view illustrating the seismic isolation system described in this embodiment.

本実施例に記載する免震システムは、地震時に、構造物3に作用する地震荷重を低減するものであり、多曲面すべり支承1と積層ゴム2とを有し、構造物3の下面と水平方向に設置される基礎4の上面との間(以下、この間を「免震層」と呼称する場合がある)に設置される。 The seismic isolation system described in this embodiment reduces the seismic load acting on the structure 3 during an earthquake. It is installed between the upper surface of the foundation 4 installed in the direction (this space may be hereinafter referred to as a "seismic isolation layer").

積層ゴム2は、薄いゴムと薄い鋼板との積層構造を有する。積層ゴム2は、下部が基礎4の上面に固定され、上部が構造物3の下面に固定される。なお、積層ゴム2は、積層ゴム2の積層方向に鉛柱を設置する鉛プラグ入り積層ゴムであってもよい。 The laminated rubber 2 has a laminated structure of thin rubber and thin steel plates. The laminated rubber 2 has a lower portion fixed to the upper surface of the foundation 4 and an upper portion fixed to the lower surface of the structure 3 . The laminated rubber 2 may be laminated rubber containing a lead plug in which a lead column is installed in the lamination direction of the laminated rubber 2 .

次に、本実施例に記載する免震システムの多曲面すべり支承1を説明する。 Next, the multi-curved sliding bearing 1 of the seismic isolation system described in this embodiment will be described.

図2は、本実施例に記載する免震システムの多曲面すべり支承1を説明する斜視図、図3は、本実施例に記載する免震システムの多曲面すべり支承1を説明する平面図、図4は、本実施例に記載する免震システムの多曲面すべり支承1を説明する断面図、である。 FIG. 2 is a perspective view explaining the multi-curved sliding bearing 1 of the seismic isolation system described in this embodiment, FIG. 3 is a plan view explaining the multi-curved sliding bearing 1 of the seismic isolation system described in this embodiment, FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the multi-curved sliding bearing 1 of the seismic isolation system described in this embodiment.

多曲面すべり支承1は、図3に示すとおり平面形状が円形状であり、図4に示すとおり断面形状が内側は凹形状8及び外側は凸形状9である摺動面6を形成し、基礎4に固定される摺動面形成部材10と、構造物3を支持し、地震時に、摺動面6上を摺動し、構造物3に固定される摺動部材5と、を有する。摺動面形成部材10は、凹形状8及び凸形状9を有する摺動面6と、平面に形成される底面と、を有する。そして、凹形状8と凸形状9とは接続され、一連の滑らかな面として、形成される。 The multi-curved surface sliding bearing 1 has a circular planar shape as shown in FIG. 4, and a sliding member 5 that supports the structure 3, slides on the sliding surface 6 during an earthquake, and is fixed to the structure 3. The sliding surface forming member 10 has a sliding surface 6 having a concave shape 8 and a convex shape 9, and a flat bottom surface. The concave shape 8 and the convex shape 9 are then connected to form a series of smooth surfaces.

ここで、本実施例のすべり支承の摺動面は、断面形状が単純な凹形状ではなく、凹形状8及び凸形状9を有するため、「多曲面すべり支承1」と呼称する。 Here, the sliding surface of the sliding bearing of the present embodiment is not simply concave in cross section, but has a concave shape 8 and a convex shape 9, so that it is called a "multi-curved surface sliding bearing 1".

多曲面すべり支承1は、摺動面形成部材10の底面が基礎4に固定され、摺動面6上を摺動部材5が摺動する。また、多曲面すべり支承1は、摺動部材5の一端が構造物3に固定され、摺動部材5の他端が摺動面6上を摺動する。 In the multi-curved sliding bearing 1 , the bottom surface of the sliding surface forming member 10 is fixed to the base 4 , and the sliding member 5 slides on the sliding surface 6 . Also, in the multi-surface sliding bearing 1 , one end of the sliding member 5 is fixed to the structure 3 , and the other end of the sliding member 5 slides on the sliding surface 6 .

また、多曲面すべり支承1は、摺動面形成部材10の外周部に、摺動部材5の摺動を静止する静止部材7を有する。つまり、静止部材7は、摺動部材5の変位を抑制する。 Moreover, the multi-surface sliding bearing 1 has a stationary member 7 that stops the sliding of the sliding member 5 on the outer peripheral portion of the sliding surface forming member 10 . That is, the stationary member 7 suppresses displacement of the sliding member 5 .

次に、図5を用いて本実施例に記載する免震システムの動作について説明する。 Next, the operation of the seismic isolation system described in this embodiment will be described with reference to FIG.

図5は、本実施例に記載する免震システムの(a)静止状態、(b)設計レベルの地震荷重作用時の動作状態、(c)設計超過レベルの地震荷重作用時の動作状態、を説明する断面図である。 FIG. 5 shows the seismic isolation system described in this embodiment: (a) static state, (b) operating state when design level seismic load is applied, and (c) operating state when design level seismic load is applied. It is a sectional view explaining.

図5では、1基の多曲面すべり支承1とその両側に2基の積層ゴム2とを免震層に設置した場合を示している。 FIG. 5 shows the case where one multi-curved sliding bearing 1 and two laminated rubbers 2 on both sides thereof are installed in the seismic isolation layer.

積層ゴム2は、その上部が構造物3に固定され、その下部が基礎4に固定される。
多曲面すべり支承1の摺動部材5は、構造物3に固定され、摺動面形成部材10は、基礎4に固定される。
The laminated rubber 2 has its upper portion fixed to the structure 3 and its lower portion fixed to the foundation 4 .
A sliding member 5 of the multi-curved sliding bearing 1 is fixed to the structure 3 , and a sliding surface forming member 10 is fixed to the foundation 4 .

図5(a)は、地震荷重が作用していない静止状態(初期状態)を示しており、初期状態では、多曲面すべり支承1は、摺動部材5が摺動面6の中心(円形状の中心、かつ、凹形状8の中心)に位置するよう設置される。また、積層ゴム2は、せん断変形せず、上部と下部との間で変位は発生していない。 FIG. 5(a) shows a static state (initial state) where no seismic load is acting. and the center of the concave shape 8). Moreover, the laminated rubber 2 is not shear-deformed, and no displacement occurs between the upper portion and the lower portion.

図5(b)は、設計レベルの地震荷重が作用している動作状態を示す。地震荷重が作用することにより、構造物3が紙面右側(水平方向)に変位(基礎4が紙面左側(水平方向)に変位)する。 FIG. 5(b) shows the operating state under design level seismic loads. Due to the action of the seismic load, the structure 3 is displaced to the right side (horizontal direction) of the paper surface (the foundation 4 is displaced to the left side (horizontal direction) of the paper surface).

図5(b)の状態では、多曲面すべり支承1は、摺動部材5が凹形状8の範囲で摺動する。また、この状態では、積層ゴム2は、せん断変形し、上部と下部との間で水平方向に変位が発生する。 In the state of FIG. 5(b), the slide member 5 slides within the range of the concave shape 8 in the multi-curved plain bearing 1. As shown in FIG. Also, in this state, the laminated rubber 2 undergoes shear deformation, and displacement occurs in the horizontal direction between the upper portion and the lower portion.

図5(b)の状態では摺動部材5が凹形状8の範囲で摺動しており、多曲面すべり支承1には、多曲面すべり支承1が構造物3を支持することにより発生する軸力と摺動部材5と摺動面6との間の摩擦(摺動摩擦)によって発生する抵抗力が作用することで、多曲面すべり支承1は、減衰性能を発揮する。 In the state shown in FIG. 5(b), the sliding member 5 is sliding within the range of the concave shape 8, and the multi-curved sliding bearing 1 has an axis generated by supporting the structure 3. The multi-curved plain bearing 1 exhibits damping performance due to the action of the resistance generated by the force and the friction (sliding friction) between the sliding member 5 and the sliding surface 6 .

図5(c)は、設計超過レベルの地震荷重が作用した場合の動作状態を示す。ここで、設計超過レベルとは、通常の設計で想定する地震レベルを超えた地震が作用する場合であり、こうした場合であっても、安全性の観点からは可能な限り構造物3の地震応答が低減されることが望ましい。 FIG. 5(c) shows the operating state when a seismic load exceeding the design level acts. Here, the over-design level is the case where an earthquake that exceeds the earthquake level assumed in normal design acts. should be reduced.

図5(c)の状態では図5(b)の地震荷重よりも大きな地震荷重が作用することにより、構造物3が紙面右側(水平方向)に、図5(b)よりも大きく変位(基礎4が紙面左側(水平方向)に、図5(b)よりも大きく変位)する。 In the state shown in Fig. 5(c), an earthquake load larger than that shown in Fig. 5(b) acts, causing the structure 3 to be displaced (foundation 4 is displaced to the left side (horizontal direction) of the paper surface to a greater extent than in FIG. 5(b).

図5(c)の状態では、多曲面すべり支承1は、摺動部材5が凸形状9の範囲まで摺動する。また、この状態では、積層ゴム2はせん断変形し、上部と下部との間で水平方向に、図5(b)よりも大きい変位が発生する。 In the state of FIG. 5(c), the sliding member 5 of the multi-curved plain bearing 1 slides up to the range of the convex shape 9. As shown in FIG. Moreover, in this state, the laminated rubber 2 undergoes shear deformation, and a displacement larger than that shown in FIG. 5B occurs in the horizontal direction between the upper portion and the lower portion.

次に、本実施例に記載する免震システムの水平方向の力学特性について図6を用いて説明する。 Next, the horizontal dynamic characteristics of the seismic isolation system described in this embodiment will be described with reference to FIG.

図6の左側図は、積層ゴム2の水平荷重と水平変位との関係を示し、図6の中央図は、多曲面すべり支承1の水平荷重と水平変位との関係を示し、図6の右側図は、積層ゴム2と多曲面すべり支承1との水平荷重と水平変位との関係を合計した免震システムとしての、水平荷重と水平変位との関係を示しており、それぞれの水平荷重と水平変位との関係が剛性である。 The left diagram of FIG. 6 shows the relationship between the horizontal load and horizontal displacement of the laminated rubber 2, the middle diagram of FIG. The figure shows the relationship between the horizontal load and the horizontal displacement as a seismic isolation system, which is the sum of the relationship between the horizontal load and the horizontal displacement of the laminated rubber 2 and the multi-surface sliding bearing 1. The relationship with displacement is stiffness.

図6の中に示す変位量として、D1が線形限界変位(積層ゴムの剛性は一定となる上限の変位)、D2が損傷限界変位(積層ゴムが過大変形し損傷する変位)を示す。 As displacement amounts shown in FIG. 6, D1 indicates linear limit displacement (upper limit displacement at which the rigidity of the laminated rubber is constant), and D2 indicates damage limit displacement (displacement at which the laminated rubber is excessively deformed and damaged).

また、多曲面すべり支承1は、実際には、動作時に摺動摩擦による抵抗力が発生するが、図6の中央図に示す水平荷重と水平変位の関係では、分かり易く説明するため、動作時に発生する摺動摩擦による抵抗力を除いて示す。 In addition, the multi-curved sliding bearing 1 actually generates a resistance force due to sliding friction during operation. The resistance force due to sliding friction is excluded.

さらに、図6の左側図に示す積層ゴム2の水平荷重と水平変位との関係は、簡単化のため、線形限界変位D1までの線形剛性と、線形限界変位D1から損傷限界変位D2までのハードニングが発生し剛性が増加している2つの剛性で示されるものとする。 Furthermore, the relationship between the horizontal load and the horizontal displacement of the laminated rubber 2 shown in the left diagram of FIG. Let it be shown by two stiffnesses where ning occurs and the stiffness increases.

それに対して、図6の右側図に示す本発明の免震システムの水平荷重と水平変位との関係では、線形限界変位D1を超えて、損傷限界変位D2までの範囲で、一定の剛性を有する。本実施例に示す免震システムでこのような力学特性が得られるように多曲面すべり支承1の特性が設定される。 On the other hand, in the relationship between the horizontal load and the horizontal displacement of the seismic isolation system of the present invention shown in the right side of FIG. . The characteristics of the multi-curved sliding bearing 1 are set so that the seismic isolation system shown in this embodiment can obtain such dynamic characteristics.

図6の中央図に示す多曲面すべり支承1の水平荷重と水平変位との関係では、多曲面すべり支承1は、線形限界変位D1までの範囲で正の剛性(正の傾き)を有し、線形限界変位D1を超えた範囲では、積層ゴム2の剛性の増加分を相殺するように逆向きの負の剛性(負の傾き)を有する。 In the relationship between the horizontal load and the horizontal displacement of the multi-curved plain bearing 1 shown in the central diagram of FIG. In the range exceeding the linear limit displacement D1, the laminated rubber 2 has negative rigidity (negative slope) so as to offset the increase in rigidity.

積層ゴムが構成に含まれる従来の免震システムでは、設計超過レベルの強大な地震が作用した場合には、ハードニングが発生し、構造物3に伝達される地震荷重が増大し、構造物3に作用する地震荷重が急激に増加する。それに対して、本実施例に示す免震システムでは、線形限界変位D1を超えた範囲でも剛性が変化しないため、設計超過レベルの強大な地震が作用する場合であっても、構造物3に作用する地震荷重の急激な増加を抑制することができる。 In the conventional seismic isolation system that includes laminated rubber in its configuration, when a powerful earthquake that exceeds the design level acts, hardening occurs, the seismic load transmitted to the structure 3 increases, and the structure 3 The seismic load acting on the On the other hand, in the seismic isolation system shown in this embodiment, since the rigidity does not change even in the range exceeding the linear limit displacement D1, even if a strong earthquake with a level exceeding the design acts, it will act on the structure 3 It is possible to suppress a sudden increase in the seismic load caused by the earthquake.

また、多曲面すべり支承1は、線形限界変位D1までの範囲で、摺動面6が凹形状8となっていることで正の剛性を有し、線形限界変位D1までの範囲で免震システムの剛性の一部を負担する。それによって、積層ゴム2に付与すべき剛性を小さくすることができる。 In addition, the multi-surface sliding bearing 1 has positive rigidity in the range up to the linear limit displacement D1 because the sliding surface 6 has the concave shape 8, and the seismic isolation system bears part of the stiffness of Thereby, the rigidity to be imparted to the laminated rubber 2 can be reduced.

線形限界変位D1を超えた範囲における積層ゴム2の剛性は、ハードニングを生じることで線形限界変位D1までの範囲における積層ゴム2の剛性から増大するため、上述した線形限界変位D1までの範囲で積層ゴム2に付与すべき剛性を小さくすることによって線形限界変位D1を超えた範囲の積層ゴム2の剛性の増加分を小さくすることができる。 The rigidity of the laminated rubber 2 in the range exceeding the linear limit displacement D1 increases from the rigidity of the laminated rubber 2 in the range up to the linear limit displacement D1 due to hardening. By reducing the rigidity to be imparted to the laminated rubber 2, the increase in the rigidity of the laminated rubber 2 in the range exceeding the linear limit displacement D1 can be reduced.

さらに、線形限界変位D1を超えた範囲で、積層ゴム2の剛性の増加分が小さくなることで、積層ゴム2の剛性の増加分に対応して多曲面すべり支承1の凸形状9として付与する剛性も小さくすることができ、免震システムを合理的に構成することができる。 Furthermore, in the range exceeding the linear limit displacement D1, the increased amount of rigidity of the laminated rubber 2 becomes small, so that the convex shape 9 of the multi-curved sliding bearing 1 is provided corresponding to the increased amount of rigidity of the laminated rubber 2. Rigidity can also be reduced, and the seismic isolation system can be rationally configured.

このように、本実施例によれば、積層ゴム2と多曲面すべり支承1の組み合わせとして合理的な免震システムの構成が可能であり、配置性に優れた免震システムを提供することができる。 Thus, according to the present embodiment, it is possible to construct a rational seismic isolation system as a combination of the laminated rubber 2 and the multi-surface sliding bearing 1, and it is possible to provide a seismic isolation system excellent in arrangement. .

次に、多曲面すべり支承1の水平荷重と水平変位との関係を具現化するための凹形状8及び凸形状9の設定方法を説明する。 Next, a method of setting the concave shape 8 and the convex shape 9 for embodying the relationship between the horizontal load and the horizontal displacement of the multi-curved sliding bearing 1 will be described.

多曲面すべり支承1の剛性Kは、支持する重量Wと摺動面の曲率半径Rを用いて(1)式のとおり求められる。 Rigidity K of the multi-curved sliding bearing 1 is obtained from the formula (1) using the weight W to be supported and the radius of curvature R of the sliding surface.

K=W/R・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
(1)式に基づいて、凹形状8の曲率半径Rないし凸形状9の曲率半径Rを積層ゴム2の剛性と組み合わせて、免震システムの剛性が得られるように設定する。
K=W/R (1)
Based on the formula (1), the curvature radius R of the concave shape 8 or the curvature radius R of the convex shape 9 are combined with the rigidity of the laminated rubber 2 and set so as to obtain the rigidity of the seismic isolation system.

例えば、簡単化のために1基の多曲面すべり支承1と1基の積層ゴム2で構成される免震システムを考えた場合、線形限界変位D1までの範囲における積層ゴム2の剛性をK21、線形限界変位D1を超えた範囲における積層ゴム2の剛性をK22、免震システムの剛性をK00、線形限界変位D1までの範囲における多曲面すべり支承1の剛性をK11、線形限界変位D1を超えた範囲における多曲面すべり支承1の剛性をK12(負の剛性)、とするとK11は、K00-K21で求まり、K12は、K00-K22で求まる。そして、凹形状8の曲率半径Rは、W/K11で求まり、凸形状9の曲率半径Rは、W/K12で求まる。 For example, when considering a seismic isolation system composed of one multi-curved sliding bearing 1 and one laminated rubber 2 for simplification, the stiffness of the laminated rubber 2 in the range up to the linear limit displacement D1 is K21, K22 is the rigidity of the laminated rubber 2 in the range exceeding the linear limit displacement D1, K00 is the rigidity of the seismic isolation system, K11 is the rigidity of the multi-surface sliding bearing 1 in the range up to the linear limit displacement D1, and exceeds the linear limit displacement D1. Assuming that the stiffness of the multi-surface sliding bearing 1 in the range is K12 (negative stiffness), K11 is obtained by K00-K21, and K12 is obtained by K00-K22. The radius of curvature R of the concave shape 8 is obtained by W/K11, and the radius of curvature R of the convex shape 9 is obtained by W/K12.

また、本実施例の多曲面すべり支承1は摺動面形成部材10の外周部に静止部材7を有することで、静止部材7がない場合には免震システムが損傷限界変位D2を超えて変形するような強大な地震荷重が作用する場合であっても、多曲面すべり支承1で摺動部材5が静止部材7に接触して損傷限界変位D2以上の変位が抑制されることで、積層ゴム2の損傷を抑制することができる。 In addition, since the multi-curved surface sliding bearing 1 of this embodiment has the stationary member 7 on the outer peripheral portion of the sliding surface forming member 10, the seismic isolation system deforms beyond the damage limit displacement D2 in the absence of the stationary member 7. Even if a strong earthquake load such as a 2 damage can be suppressed.

なお、構造物3の重量は免震システムを構成する多曲面すべり支承1および積層ゴム2がそれぞれ支持するため、多曲面すべり支承1ないし積層ゴム2の組み合わせの数量を変更することにより多曲面すべり支承1の1基あたりの支持重量Wを調整可能である。 Since the weight of the structure 3 is supported by the multi-curved sliding bearing 1 and the laminated rubber 2 that constitute the seismic isolation system, by changing the number of combinations of the multi-curved sliding bearing 1 and the laminated rubber 2, the multi-curved sliding A support weight W per bearing 1 can be adjusted.

本実施例では2つの剛性を有する積層ゴム2と多曲面すべり支承1とを組み合せた場合を示したが、本発明はこの組み合せに限定されるものではなく、例えば、連続的に剛性が変化する免震装置と多曲面すべり支承1とを組み合せて使用してもよい。 In this embodiment, the laminated rubber 2 having two stiffnesses and the multi-curved sliding bearing 1 are combined, but the present invention is not limited to this combination. The seismic isolation device and the poly-curved sliding bearing 1 may be used in combination.

その場合には、組み合わせる免震装置の剛性変化に応じて、摺動面6の断面形状を設定することにより、地震荷重の低減に有効な力学特性を有する免震システムを構築することができる。 In that case, by setting the cross-sectional shape of the sliding surface 6 according to the rigidity change of the combined seismic isolation device, it is possible to construct a seismic isolation system having dynamic characteristics effective in reducing the seismic load.

さらに、本実施例では、一定の剛性を有する免震システムを示したが、本発明は一定の剛性を有する免震システムに限定されるものではない。本発明によれば摺動面6の断面形状を変更することで構造物3に作用する地震荷重の低減に有効な力学特性を設定することが可能である。 Furthermore, although the present embodiment shows a seismic isolation system having constant stiffness, the present invention is not limited to a seismic isolation system having constant stiffness. According to the present invention, by changing the cross-sectional shape of the sliding surface 6, it is possible to set a dynamic characteristic effective for reducing the seismic load acting on the structure 3.

次に、本実施例の免震システムの地震後の動作について説明する。 Next, the operation of the seismic isolation system of this embodiment after an earthquake will be described.

図5(b)に示す動作状態では、積層ゴム2及び多曲面すべり支承1は、共に、正の剛性を有しており、地震後には復元力により図5(a)の初期状態に復旧可能である。 In the operating state shown in FIG. 5(b), both the laminated rubber 2 and the multi-surface sliding bearing 1 have positive rigidity, and can be restored to the initial state shown in FIG. 5(a) by restoring force after an earthquake. is.

図5(c)に示す動作状態では、積層ゴム2は正の剛性を有しており、多曲面すべり支承1は負の剛性を有している。多曲面すべり支承1が負の剛性を有しているが、免震システム全体では正の剛性を有していることから復元力が作用し、図5(a)の初期状態に復旧可能である。 In the operating state shown in FIG. 5(c), the laminated rubber 2 has positive rigidity, and the multi-surface sliding bearing 1 has negative rigidity. Although the multi-surface sliding bearing 1 has negative stiffness, the entire seismic isolation system has positive stiffness, so a restoring force acts and the system can be restored to the initial state shown in Fig. 5(a). .

次に、本実施例に記載する免震システムの平面配置を説明する。 Next, the planar layout of the seismic isolation system described in this embodiment will be described.

図7は、本実施例に記載する免震システムの平面配置である。図7では、免震層に、8基の多曲面すべり支承1と11基の積層ゴム2とを設置しており、多曲面すべり支承1が積層ゴム2の外側(免震層の外側)に設置される。 FIG. 7 is a planar layout of the seismic isolation system described in this embodiment. In FIG. 7, the seismic isolation layer is provided with 8 multi-curved sliding bearings 1 and 11 laminated rubbers 2, and the multi-curved sliding bearings 1 are placed outside the laminated rubbers 2 (outside the seismic isolation layer). Installed.

図7の配置例では、比較的に軸方向の耐力が小さい積層ゴム2が内側に配置されることで鉛直地震動や水平地震動が作用することで生じるロッキング挙動によって免震システムに軸力変動が作用する場合において、免震システムの損傷を防止することができる。 In the arrangement example of FIG. 7, the axial force fluctuation acts on the seismic isolation system due to the rocking behavior caused by the action of the vertical and horizontal seismic motions due to the lamination rubber 2 with relatively small axial proof stress placed inside. When doing so, damage to the seismic isolation system can be prevented.

なお、本実施例は、図7の平面配置に限定されるものではなく、多曲面すべり支承1や積層ゴム2の基数を変更した場合にも、外周部側に多曲面すべり支承1を配置することで、積層ゴム2に作用する軸力変動を低減することができる。 This embodiment is not limited to the planar arrangement of FIG. 7, and even when the cardinal numbers of the multi-curved sliding bearing 1 and the laminated rubber 2 are changed, the multi-curved sliding bearing 1 is arranged on the outer peripheral side. Thus, fluctuations in axial force acting on the laminated rubber 2 can be reduced.

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために、具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに限定されるものではない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments are specifically described in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.

また、ある実施例の構成の一部を、他の実施例の構成の一部に置換することもできる。あるいは、ある実施例の構成に他の実施例の構成を追加することもできる。あるいは、各実施例の構成の一部について、それを削除し、他の構成の一部を追加し、他の構成の一部と置換することもできる。 Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with part of the configuration of another embodiment. Alternatively, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Alternatively, a part of the configuration of each embodiment can be deleted, a part of another configuration can be added, and a part of another configuration can be substituted.

例えば、積層ゴム1の代わりに、弾性すべり支承、リニアガイド、コイルばねなどの免震装置を、多曲面すべり支承1と組み合わせることもできる。この場合、組み合わせる免震装置の力学特性に応じて、多曲面すべり支承1の摺動面6の断面形状を設定することで、構造物3に作用する地震荷重を低減することができる。 For example, instead of the laminated rubber 1, a seismic isolation device such as an elastic sliding bearing, a linear guide, or a coil spring can be combined with the multi-curved sliding bearing 1. In this case, the seismic load acting on the structure 3 can be reduced by setting the cross-sectional shape of the sliding surface 6 of the multi-surface sliding bearing 1 according to the dynamic characteristics of the combined seismic isolation device.

さらに、多曲面すべり支承1と積層ゴム2との組み合わせに、オイルダンパ、鋼材ダンパなどの減衰部材を追加することもできる。これにより、効果的に免震応答特性を調整することができ、優れた地震応答低減効果が発揮される。 Furthermore, a damping member such as an oil damper or a steel damper can be added to the combination of the multi-curved sliding bearing 1 and the laminated rubber 2 . As a result, the seismic isolation response characteristics can be effectively adjusted, and an excellent seismic response reduction effect can be exhibited.

1…多曲面すべり支承
2…積層ゴム
3…構造物
4…基礎
5…摺動部材
6…摺動面
7…静止部材
8…凹形状
9…凸形状
10…摺動面形成部材
Reference Signs List 1 Multi-curved sliding bearing 2 Laminated rubber 3 Structure 4 Foundation 5 Sliding member 6 Sliding surface 7 Stationary member 8 Concave shape 9 Convex shape 10 Sliding surface forming member

Claims (5)

基礎と構造物との間に設置され、積層ゴムとすべり支承とを有し、構造物に作用する地震荷重を低減する免震システムであって、
前記すべり支承は、平面形状が円形状を、断面形状が内側は凹形状及び外側は凸形状である摺動面を形成し、前記基礎に固定される摺動面形成部材と、前記構造物を支持し、地震時に、摺動面上を摺動し、前記構造物に固定される摺動部材と、を有することを特徴とする免震システム。
A seismic isolation system installed between a foundation and a structure, having laminated rubber and sliding bearings, and reducing seismic loads acting on the structure,
The sliding bearing forms a sliding surface having a circular planar shape and a cross-sectional shape that is concave on the inner side and convex on the outer side, and is fixed to the base. a sliding member that supports and slides on a sliding surface during an earthquake and is fixed to the structure.
請求項1に記載する免震システムであって、
前記すべり支承は、前記摺動面形成部材の外周部に、前記摺動部材の摺動を静止する静止部材を有することを特徴とする免震システム。
A seismic isolation system according to claim 1,
A seismic isolation system, wherein the sliding bearing has a stationary member that stops the sliding of the sliding member on an outer peripheral portion of the sliding surface forming member.
請求項1~2のいずれか一つに記載する免震システムであって、
前記凹形状の半径が、前記積層ゴムの線形限界変位と同一であり、前記凸形状の半径が、前記積層ゴムの損傷限界変位より小さいことを特徴とする免震システム。
A seismic isolation system according to any one of claims 1 and 2,
A seismic isolation system, wherein the radius of the concave shape is the same as the linear limit displacement of the laminated rubber, and the radius of the convex shape is smaller than the damage limit displacement of the laminated rubber.
請求項1~3のいずれか一つに記載する免震システムであって、
前記積層ゴムの線形限界変位を超えた範囲で、前記すべり支承は、前記積層ゴムの剛性の増加分を相殺するような剛性を有することを特徴とする免震システム。
A seismic isolation system according to any one of claims 1 to 3,
A seismic isolation system according to claim 1, wherein the sliding bearing has a rigidity that offsets an increase in rigidity of the laminated rubber in a range exceeding the linear limit displacement of the laminated rubber.
請求項1~4のいずれか一つに記載する免震システムであって、
前記すべり支承が、前記積層ゴムの外側に設置されることを特徴とする免震システム。
A seismic isolation system according to any one of claims 1 to 4,
A seismic isolation system, wherein the sliding bearing is installed outside the laminated rubber.
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