JP7438864B2 - Damper device and seismic isolation structure equipped with the same - Google Patents
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Description
本発明は、ダンパー装置および免震構造物に関するものである。 The present invention relates to a damper device and a seismic isolation structure.
従来、免震建物は積層ゴム等の免震装置を使って建物の固有周期を伸ばすことにより、地震入力の低減を図る構造として知られている。応答加速度を大きく低減でき、地震時の家具の転倒抑制などにも有効である。 Conventionally, seismic isolation buildings are known as structures that aim to reduce earthquake input by extending the natural period of the building using seismic isolation devices such as laminated rubber. It can greatly reduce response acceleration and is effective in preventing furniture from falling during an earthquake.
しかし、近年、大きな地震波形が観測されることが多く、免震建物の変位が設計想定値よりも大きくなって擁壁に衝突するという懸念が提起されている。さらに、最近は長周期長時間地震動への対策も必要とされてきており、周期を伸ばすだけではなく、さらなる変位抑制を図ることが重要となってきている。 However, in recent years, large seismic waveforms have been frequently observed, and concerns have been raised that the displacement of seismically isolated buildings could become larger than the design assumption and cause them to collide with retaining walls. Furthermore, there has recently been a need for countermeasures against long-period, long-duration earthquake motions, and it has become important not only to lengthen the period, but also to further suppress displacement.
変位抑制に着目すれば、減衰性能を向上させることが有効である。免震装置そのものの減衰性能を向上させる取り組みとしては、例えば装置内部に鉛入り積層ゴムなどのエネルギー吸収部材を配置する方法などがある。しかし、エネルギー吸収に伴い発生する熱が問題となる可能性がある。さらなる減衰性能向上には、免震装置とは別に減衰装置を設置することが考えられる。 If we focus on displacement suppression, it is effective to improve damping performance. Efforts to improve the damping performance of the seismic isolation device itself include, for example, arranging energy absorbing members such as lead-filled laminated rubber inside the device. However, the heat generated by energy absorption can be a problem. To further improve damping performance, it is possible to install a damping device separately from the seismic isolation device.
このような問題を解決する従来の装置として、例えば図4に示すような筒状のダンパーが知られている(例えば、特許文献1を参照)。この図に示すように、ダンパーは、オイルなどの粘性体1が封入された筒状の容器2と、容器2内に移動可能に配置されたピストン3と、ピストン3内部の流路4に配置された減衰弁5と、ピストン3を作動させるピストンロッド6を含んで構成される。ピストンロッド6が軸方向に動作する際に粘性体1が狭い流路4を通過することで発生する抵抗力によって減衰力を発揮する。
As a conventional device for solving such problems, a cylindrical damper as shown in FIG. 4 is known, for example (see, for example, Patent Document 1). As shown in this figure, the damper includes a
しかし、上記の従来の筒状のダンパーの場合、ピストンロッドの軸方向の変位に対して減衰力を発揮するため、免震建物のように、水平の任意方向に数十cmもの変形が発生する場所に設置する際は、軸方向と直交する軸直交方向の水平変位に対する対策が必要である。このため、このような対策をせずとも、水平の任意方向の変位に対応可能なダンパーが求められていた。 However, in the case of the conventional cylindrical damper mentioned above, since it exerts a damping force against the displacement of the piston rod in the axial direction, deformation of several tens of centimeters can occur in any horizontal direction, such as in seismically isolated buildings. When installing in a location, it is necessary to take measures against horizontal displacement in the direction orthogonal to the axis. Therefore, there has been a need for a damper that can accommodate displacement in any horizontal direction without taking such measures.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、水平の任意方向の変位に有効に対応できるダンパー装置およびこれを備えた免震構造物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 damper device that can effectively cope with displacement in any horizontal direction, and a seismic isolation structure equipped with the damper device.
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るダンパー装置は、軸体の外周に周方向に間隔をあけて複数配置されるとともに作動流体が内部に封入された可撓性の袋体と、前記袋体間を連通するとともに前記作動流体に通過抵抗を与える流体通路と、前記袋体の外方向への移動を規制するために前記袋体の外側に配置された規制体とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objects, a damper device according to the present invention is provided with a plurality of flexible damper devices arranged at intervals in the circumferential direction on the outer periphery of a shaft body, and with a working fluid sealed inside. a fluid passage communicating between the bags and providing passage resistance to the working fluid; and a regulating body disposed outside the bag to restrict outward movement of the bag. It is characterized by comprising:
また、本発明に係る他のダンパー装置は、上述した発明において、前記袋体は、前記軸体に固定された内側治具と、前記規制体に固定された外側治具の間に設置され、前記内側治具および前記外側治具は、前記袋体の形状を規制するものであることを特徴とする。 Further, in another damper device according to the present invention, in the above-described invention, the bag body is installed between an inner jig fixed to the shaft body and an outer jig fixed to the regulating body, The inner jig and the outer jig are characterized in that they regulate the shape of the bag.
また、本発明に係る他のダンパー装置は、上述した発明において、前記軸体は、上部躯体から下側に向けて突出するとともに下部躯体の上面に対して滑動可能に当接するシアキーであることを特徴とする。 Further, in another damper device according to the present invention, in the above-described invention, the shaft body is a shear key that protrudes downward from the upper body and slidably abuts against the upper surface of the lower body. Features.
また、本発明に係る免震構造物は、上述したダンパー装置を備えることを特徴とする。 Furthermore, a seismic isolation structure according to the present invention is characterized by including the above-mentioned damper device.
本発明に係るダンパー装置によれば、軸体の外周に周方向に間隔をあけて複数配置されるとともに作動流体が内部に封入された可撓性の袋体と、前記袋体間を連通するとともに前記作動流体に通過抵抗を与える流体通路と、前記袋体の外方向への移動を規制するために前記袋体の外側に配置された規制体とを備えるので、軸体が水平方向に変位すると周囲の袋体に圧力が作用して内部の作動流体が流体通路を通過する。その際の通過抵抗により軸体に減衰力が作用するため、任意の水平方向変位に有効に対応することができるという効果を奏する。 According to the damper device according to the present invention, a plurality of flexible bags are arranged at intervals in the circumferential direction on the outer periphery of the shaft body, and the flexible bags each having a working fluid sealed therein communicate with each other. and a fluid passage that provides passage resistance to the working fluid, and a regulating body disposed outside the bag body to restrict outward movement of the bag body, so that the shaft body is displaced in the horizontal direction. Then, pressure is applied to the surrounding bag body, causing the internal working fluid to pass through the fluid passage. Since a damping force acts on the shaft due to the passage resistance at that time, it is possible to effectively cope with any horizontal displacement.
また、本発明に係る他のダンパー装置によれば、前記袋体は、前記軸体に固定された内側治具と、前記規制体に固定された外側治具の間に設置され、前記内側治具および前記外側治具は、前記袋体の形状を規制するものであるので、袋体の形状を拘束することができるという効果を奏する。 Further, according to another damper device according to the present invention, the bag body is installed between an inner jig fixed to the shaft body and an outer jig fixed to the regulating body, and the bag body is installed between an inner jig fixed to the shaft body and an outer jig fixed to the regulating body. Since the tool and the outer jig are for regulating the shape of the bag, the shape of the bag can be restricted.
また、本発明に係る他のダンパー装置によれば、前記軸体は、上部躯体から下側に向けて突出するとともに下部躯体の上面に対して滑動可能に当接するシアキーであるので、上部躯体から下部躯体に軸力を伝達しつつ、水平の任意方向の変位に有効に対応することができるという効果を奏する。 Further, according to another damper device according to the present invention, the shaft body is a shear key that projects downward from the upper body and slidably abuts against the upper surface of the lower body, so that This has the effect of being able to effectively respond to displacement in any horizontal direction while transmitting axial force to the lower frame.
また、本発明に係る免震構造物によれば、上述したダンパー装置を備えるので、水平の任意方向の変位に有効に対応することができるという効果を奏する。 Moreover, according to the seismic isolation structure according to the present invention, since the above-described damper device is provided, it is possible to effectively cope with displacement in any horizontal direction.
以下に、本発明に係るダンパー装置およびこれを備えた免震構造物の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、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。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a damper device and a seismic isolation structure including the same according to the present invention will be described in detail below based on the drawings. Note that the present invention is not limited to this embodiment.
図1に示すように、本発明の実施の形態に係るダンパー装置10は、上層の柱12(上部躯体)に固定されたシアキー14(軸体)と、シアキー14の外周に配置されるチューブ16(袋体)と、チューブ16間を繋ぐ管路18と、下層の梁20(下部躯体)に固定された規制体22とを備える。
As shown in FIG. 1, a
シアキー14は、上層の柱12の下面から鉛直下方に突出した円柱状の部材である。シアキー14の下面は、下層の躯体20Aの上面に固定された滑り板24に当接している。したがって、シアキー14は、上層の柱12から下層の躯体20Aに軸力を伝達しつつ、滑り板24に沿って水平方向に滑動可能である。このように、シアキー14は、上部の軸力を支持する滑り支承を構成する。なお、シアキー14の下面はこのような配置に限るものではなく、隙間を設けて下層の躯体20Aから浮かせて配置して、シアキーに軸力を負担させないようにしてもよい。
The
チューブ16は、ゴム製の袋体であり、シアキー14の周方向に等間隔に4つ設けられている。チューブ16の内部には粘性体F(作動流体)が封入されている。各チューブ16は、内側治具26と外側治具28の間に設置されており、これらによって変形前後の形状が規制されている。内側治具26および外側治具28は、平面視で円環状の治具である。外側治具28は、規制体22の内周側に固定され、側断面視でU字型の形状をしており、チューブ16を抱え込むための凹状部を内周側に有する。内側治具26は、シアキー14の外周面に固定され、外側治具28の方向にチューブ16が押されたときに効率よくチューブ16内の粘性体Fを押さえられるように外側治具28と同じくU字型の形状の凸状部を外周側に有する。なお、図の例では、4つのチューブ16を周方向等間隔に配置しているが、本発明はこれに限るものではなく、任意の個数のチューブ16をシアキー14の外周側に配置してもよい。
The
管路18は、周方向に隣り合うチューブ16間に設けられる細い流体通路である。この管路18を介して各チューブ16の内部は互いに連通している。各管路18の内部には、粘性体Fに通過抵抗を与えるためのバルブ30が設けられている。バルブ30の開度は適宜設定可能である。
The
規制体22は、チューブ16の外方向への移動を規制するためのものであり、外側治具28の外側の下層の梁20上に配置される。この規制体22は、ボルト32で梁20上に固定された水平プレート34と、水平プレート34の上面から突出する直角三角状の鉛直プレート36からなる。鉛直プレート36は、梁20の延在方向に延びており、チューブ16に近い側に配置された鉛直辺に外側治具28が固定される。規制体22は下層の梁20に固定されるので、規制体22とシアキー14は水平方向(軸線Zの方向と直交する方向)に相対移動可能である。
The regulating
上記構成の動作および作用について説明する。
図2は、地震時に上層の柱12が水平方向に変位した場合の例である。この図に示すように、地震時に柱12とともにシアキー14が水平移動すると、各チューブ16は、内側治具26と外側治具28の形状に拘束された形に変形する。この変形によってチューブ16に圧力がかかり、圧縮されたチューブ16の内部の粘性体Fは管路18のバルブ30を通って隣のチューブ16の内部に移動する。一方、隣のチューブ16でも圧力が増加するため、さらに隣のチューブ16の内部に粘性体Fが移動し、圧縮側とは反対側のチューブ16が膨らむこととなる。粘性体Fが管路18のバルブ30を通過する際に減衰力が発生するので、シアキー14の任意方向の水平変位に有効に対応することができる。このため、任意方向の地震に対し減衰性能が向上し、応答加速度および応答変位を低減することができる。
The operation and effect of the above configuration will be explained.
FIG. 2 shows an example where the
図3は、本実施の形態の免震構造物の一例である。この図に示すように、本実施の形態の免震構造物100は、免震層38に上記のダンパー装置10と、積層ゴムからなる免震装置40とを備えた免震建物である。ダンパー装置10は、作動時に建物に捻れが発生しないように免震層38の左右、前後対称に配置されている。この免震構造物100は、免震層38に配置される免震装置40の一部をダンパー装置10に置換して構築することができる。この免震構造物100によれば、上記のダンパー装置10を備えるので、任意方向の地震に対し減衰性能を発揮することができる。
FIG. 3 is an example of the base isolation structure of this embodiment. As shown in this figure, the
以上説明したように、本発明に係るダンパー装置によれば、軸体の外周に周方向に間隔をあけて複数配置されるとともに作動流体が内部に封入された可撓性の袋体と、前記袋体間を連通するとともに前記作動流体に通過抵抗を与える流体通路と、前記袋体の外方向への移動を規制するために前記袋体の外側に配置された規制体とを備えるので、軸体が水平方向に変位すると周囲の袋体に圧力が作用して内部の作動流体が流体通路を通過する。その際の通過抵抗により軸体に減衰力が作用するため、任意の水平方向変位に有効に対応することができる。 As explained above, according to the damper device according to the present invention, a plurality of flexible bags are arranged at intervals in the circumferential direction on the outer periphery of the shaft body, and a working fluid is sealed inside the flexible bags; The shaft is provided with a fluid passage that communicates between the bags and provides passage resistance to the working fluid, and a regulating body disposed outside the bag to restrict outward movement of the bag. When the body is displaced in the horizontal direction, pressure is applied to the surrounding bag body, causing the internal working fluid to pass through the fluid passage. Since a damping force acts on the shaft due to the passage resistance at that time, it is possible to effectively cope with any horizontal displacement.
また、本発明に係る他のダンパー装置によれば、前記袋体は、前記軸体に固定された内側治具と、前記規制体に固定された外側治具の間に設置され、前記内側治具および前記外側治具は、前記袋体の形状を規制するものであるので、袋体の形状を拘束することができる。 Further, according to another damper device according to the present invention, the bag body is installed between an inner jig fixed to the shaft body and an outer jig fixed to the regulating body, and the bag body is installed between an inner jig fixed to the shaft body and an outer jig fixed to the regulating body. Since the tool and the outer jig are for regulating the shape of the bag, the shape of the bag can be restricted.
また、本発明に係る他のダンパー装置によれば、前記軸体は、上部躯体から下側に向けて突出するとともに下部躯体の上面に対して滑動可能に当接するシアキーであるので、上部躯体から下部躯体に軸力を伝達しつつ、水平の任意方向の変位に有効に対応することができる。 Further, according to another damper device according to the present invention, the shaft body is a shear key that projects downward from the upper body and slidably abuts against the upper surface of the lower body, so that It is possible to effectively respond to displacement in any horizontal direction while transmitting axial force to the lower frame.
また、本発明に係る免震構造物によれば、上述したダンパー装置を備えるので、水平の任意方向の変位に有効に対応することができる。 Moreover, according to the seismic isolation structure according to the present invention, since the above-described damper device is provided, it is possible to effectively cope with displacement in any horizontal direction.
以上のように、本発明に係るダンパー装置およびこれを備えた免震構造物は、地震に対する応答加速度の低減効果を損なわずに応答変位を抑制する免震構造に有用であり、特に、任意の水平方向変位に対応するのに適している。 As described above, the damper device according to the present invention and the seismic isolation structure equipped with the same are useful for seismic isolation structures that suppress response displacement without impairing the effect of reducing response acceleration to earthquakes, and are particularly useful for arbitrary Suitable for accommodating horizontal displacement.
10 ダンパー装置
12 柱(上部躯体)
14 シアキー(軸体)
16 チューブ(袋体)
18 管路(流体通路)
20 梁(下部躯体)
20A 躯体
22 規制体
24 滑り板
26 内側治具
28 外側治具
30 バルブ
32 ボルト
34 水平プレート
36 鉛直プレート
38 免震層
40 免震装置
100 免震構造物
F 粘性体(作動流体)
10
14 Sea key (shaft body)
16 Tube (bag body)
18 Piping (fluid passage)
20 Beam (lower frame)
Claims (3)
前記袋体は、前記軸体の外周面に固定された内側治具と、前記規制体の内周側に固定された外側治具の間に設置され、
前記内側治具および前記外側治具は、前記袋体の形状を規制するものであり、前記外側治具は、側断面視でU字型の形状をしており、前記袋体を抱え込むための凹状部を内周側に有し、前記内側治具は、側断面視でU字型の形状の凸状部を外周側に有することを特徴とするダンパー装置。 A plurality of flexible bags arranged at intervals in the circumferential direction on the outer periphery of the shaft body and in which a working fluid is sealed; and a fluid that communicates between the bags and provides passage resistance to the working fluid. comprising a passageway and a regulating body disposed outside the bag body for regulating outward movement of the bag body ,
The bag body is installed between an inner jig fixed to the outer peripheral surface of the shaft body and an outer jig fixed to the inner circumferential side of the regulating body,
The inner jig and the outer jig are for regulating the shape of the bag, and the outer jig has a U-shape in a side cross-sectional view, and is used to hold the bag. A damper device having a concave portion on the inner peripheral side, and the inner jig having a U-shaped convex portion on the outer peripheral side in a side cross-sectional view .
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