JPS61151377A - Earthquake-proof apparatus - Google Patents

Earthquake-proof apparatus

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JPS61151377A
JPS61151377A JP27188684A JP27188684A JPS61151377A JP S61151377 A JPS61151377 A JP S61151377A JP 27188684 A JP27188684 A JP 27188684A JP 27188684 A JP27188684 A JP 27188684A JP S61151377 A JPS61151377 A JP S61151377A
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JP
Japan
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rod
steel rod
foundation
seismic isolation
building structure
Prior art date
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Pending
Application number
JP27188684A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
宏 岡田
関 松太郎
彰 寺村
嶽 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ohbayashi Gumi Ltd
Obayashi Corp
Original Assignee
Ohbayashi Gumi Ltd
Obayashi Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Ohbayashi Gumi Ltd, Obayashi Corp filed Critical Ohbayashi Gumi Ltd
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  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は免震装置に関し、特に建築構造物全体を大地
震などから保護する免震構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a seismic isolation device, and particularly to a seismic isolation structure that protects an entire building structure from large earthquakes.

(従来技術と問題点) 従来から、例えば原子力発電所の建屋9m梁のm部など
の!llj!築構造物の免震装置として各種の提案がな
されており、その一部はすでに実用化されている。
(Prior art and problems) Conventionally, for example, the m section of a 9m beam in a nuclear power plant building! llj! Various proposals have been made as seismic isolation devices for built structures, and some of them have already been put into practical use.

この種の免8ii8としては、平板状の弾性体。This type of immunity 8ii8 is a flat elastic body.

例えばゴム板を鋼板などでサンドイッチ状に積み重ねた
f?illゴム構造が周知であるが、以下の111題が
あった。
For example, f? where rubber plates are stacked up like a sandwich with steel plates? Although the ill rubber structure is well known, there were the following 111 problems.

すなわち、入力地震加速度が、例えば0.2g以上のよ
うに大きくなると、構造物の横滑りが発生し易くなると
ともに、弾性体を主体として構成しているため、地震エ
ネルギーの吸収を示すl[I歴曲線によって囲まれた面
積も小さいという問題があった。
In other words, when the input seismic acceleration becomes large, for example 0.2 g or more, the structure is more likely to skid, and since it is mainly composed of elastic bodies, the l [I history] which indicates the absorption of seismic energy There was also a problem that the area surrounded by the curve was small.

そこで、上記問題を解消し、大きなエネルギー吸収が得
られるように、上記積層ゴムと地震力が加わった際に直
ちに塑性変形をする軟質金属、例えば鉛とを組合わせた
免m装置が提案されている。
Therefore, in order to solve the above problem and obtain a large amount of energy absorption, an isolation device has been proposed that combines the above laminated rubber with a soft metal, such as lead, that immediately deforms plastically when an earthquake force is applied. There is.

しかしながら、このような免震装置では、地震エネルギ
ーの吸収機能は増大されるものの、地震とは逆に構造物
に短周期の振動、例えば強風などが作用した際に、軟質
金属が比較的小さい外力に対しても塑性変形するために
、構造物が予期した以上にゆれるという問題がある。
However, although such seismic isolation devices increase the ability to absorb seismic energy, when short-period vibrations such as strong winds act on a structure, contrary to an earthquake, the soft metal absorbs a relatively small external force. There is also the problem that the structure sways more than expected because it undergoes plastic deformation.

この発明は、上述した問題の解決を意図してなされたも
のであって、その目的とするところは、比較的大きな地
震エネルギーの吸収能を備え、且つ構造物側に加わる外
力に対しては適当な剛性を有する免m装aを提供すると
ころにある。
This invention was made with the intention of solving the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a structure with a relatively large ability to absorb seismic energy and an appropriate resistance to external forces applied to the structure. The purpose of the present invention is to provide an insulation device with a high degree of rigidity.

(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、この発明は、建築構造物と基
礎との間に介装される免震装置において、建築構造物の
鉛直荷重を支持し水平荷重に対して弾性変形をする弾性
体と、基礎に一端を固定され建築構造物に他端が遊嵌さ
れ水平荷重に対して所定の弾性変形を経て塑性変形をす
る棒状ダンパーとで構成した。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a seismic isolation device interposed between the building structure and the foundation, which supports the vertical load of the building structure and supports the horizontal load. It consists of an elastic body that deforms elastically against horizontal loads, and a rod-shaped damper that has one end fixed to the foundation and the other end loosely fitted to the building structure and deforms plastically through a predetermined elastic deformation in response to horizontal loads.

(発明の作用) 上記構成の免震構造においては、弾性体と棒状ダンパー
との重畳された履歴曲線が得られ、地震エネルギーを大
きく吸収して、建築構造物を保護できる。
(Operation of the invention) In the seismic isolation structure configured as described above, a hysteresis curve in which the elastic body and the rod-shaped damper are superimposed is obtained, and earthquake energy can be largely absorbed and the building structure can be protected.

また、建築構造物側に加わる外力に対しては、棒状ダン
パーが適度な剛性を有しているため、構造物が大きく揺
れることを防止する。
Furthermore, since the rod-shaped damper has appropriate rigidity against external forces applied to the building structure, it prevents the structure from shaking significantly.

ざらに、棒状ダンパーは片持梁形式であって、多方向か
らの地震力に対して、方向によるエネルギー吸収力が異
なることがなく、各方向で均等な減衰力が得られる。
Roughly speaking, the rod-shaped damper is of the cantilever type, so that the energy absorption force does not differ depending on the direction against seismic force from multiple directions, and an equal damping force can be obtained in each direction.

(実 施 例) 以下、この発明の好適な実施例について添附図面を参照
にして詳細に説明する。
(Embodiments) Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図および第2図は、この発明に係る免震装置の一実
施例を示している。
FIG. 1 and FIG. 2 show an embodiment of a seismic isolation device according to the present invention.

同図に示す免震装置は、建築構造物10と基礎12との
間に介装されており、建築構造物10の鉛直荷重を支持
する弾性体14と、棒状ダンパー16とで概略構成され
ている。
The seismic isolation device shown in the figure is interposed between a building structure 10 and a foundation 12, and roughly consists of an elastic body 14 that supports the vertical load of the building structure 10, and a rod-shaped damper 16. There is.

上記弾性体74は、平板状のゴム板14aと、同じ形状
の鋼板14bとを交互に積層して、上下端にエンドプレ
ート14c、14cを取付けたものであって、水平荷重
に対する変位は、第4図に点線で示すような状態となり
、短周期波を主成分とする地震波の吸収機能を有してい
る。
The elastic body 74 is made by laminating flat rubber plates 14a and steel plates 14b of the same shape alternately, and has end plates 14c, 14c attached to the upper and lower ends. It is in the state shown by the dotted line in Figure 4, and has the ability to absorb seismic waves whose main components are short-period waves.

一方、上記棒状ダンパー16は、第2図に示すように構
成されている。
On the other hand, the rod-shaped damper 16 is constructed as shown in FIG.

棒状ダンパー16は、断面が円形の鋼棒16aと、この
鋼棒16aの下端を4通して裏面側で、これとWilI
されている下部取付プレート16bと、鋼棒16aの上
端が遊嵌される鋼棒16aの直径よりも若干大径の透孔
16Cが穿設された上部取付プレート16dとで構成さ
れており、建築構造物10および基礎12への取付けは
次のようにして行なわれる。
The rod-shaped damper 16 is made of a steel rod 16a having a circular cross section, and is connected to the steel rod 16a on the back side through the lower end of the steel rod 16a.
The upper mounting plate 16d has a through hole 16C with a diameter slightly larger than the diameter of the steel rod 16a into which the upper end of the steel rod 16a is loosely fitted. Attachment to the structure 10 and foundation 12 is performed as follows.

建築構造物10と基礎12に鋼棒16aの両端が位置す
る部分には、それぞれ凹状の切欠部18゜18が形成さ
れ、この切欠部18上を塞ぐようにして上記上、下部取
付プレート16d、16bが、構造物10と基礎12に
それぞれ埋設されたアンカーボルト20によって固定さ
れ、この結果、鋼棒16aの下端は下部取付プレート1
6tlを介して基礎12に固定され、その上端は上部取
付プレート16dを介して建築構造物10に対しては遊
嵌された状態となっている。
Concave notches 18° 18 are formed in the parts of the building structure 10 and the foundation 12 where both ends of the steel rod 16a are located, and the upper and lower mounting plates 16d are installed so as to close the notches 18, respectively. 16b is fixed by anchor bolts 20 buried in the structure 10 and the foundation 12, respectively, and as a result, the lower end of the steel rod 16a is fixed to the lower mounting plate 1.
6tl to the foundation 12, and its upper end is loosely fitted to the building structure 10 via an upper mounting plate 16d.

このように構成された棒状ダンパー16の水平荷重に対
する挙動は、第3図に示すようになる。
The behavior of the rod-shaped damper 16 configured in this way with respect to horizontal loads is as shown in FIG.

まず、上記鋼棒16aと透孔160の間隔をaとすると
、基礎12が第3因Aの矢印X方向に変位しても、鋼棒
16aと透孔16cが当接する位置、すなわち、基礎1
2がaだけ変位しなければ鋼棒16aには何ら力が加わ
らない(0−A)。
First, assuming that the distance between the steel rod 16a and the through hole 160 is a, even if the foundation 12 is displaced in the direction of the arrow X of the third factor A, the position where the steel rod 16a and the through hole 16c abut, that is, the foundation 1
Unless 2 is displaced by a, no force is applied to the steel rod 16a (0-A).

そして、鋼棒16aと透孔16cが当接した後、さらに
1!a!12が矢印X方向に動くと、鋼棒16aは弾性
変形をする(A−8>。
Then, after the steel rod 16a and the through hole 16c come into contact, an additional 1! a! 12 moves in the direction of arrow X, the steel rod 16a is elastically deformed (A-8>).

さらに基礎12の移動が続くと鋼棒16aは塑性変形し
くB−C) 、基礎12の移動方向が逆(Y方向)にな
ると鋼棒16aは、逆方向に弾性変形しくC−D)、鋼
棒16aが透孔16Cから離間すると無荷重状態となり
、この状態は基Ia12が2aだけY方向に移動するま
で維持される(D−E)。
If the movement of the foundation 12 continues, the steel rod 16a will be plastically deformed B-C), and if the direction of movement of the foundation 12 is reversed (Y direction), the steel rod 16a will be elastically deformed in the opposite direction C-D). When the rod 16a separates from the through hole 16C, it becomes a no-load state, and this state is maintained until the base Ia12 moves by 2a in the Y direction (DE).

そしてさらに、基礎12がY方向に移動すると、鋼棒1
6aは弾性変形領域(E−F)を経て塑性変形(F−G
)する。
Furthermore, when the foundation 12 moves in the Y direction, the steel rod 1
6a shows plastic deformation (F-G) through elastic deformation region (E-F).
)do.

しかる後、再び基1112の移動方向がX方向になると
、鋼棒16aは弾性変形(G−H)した後、M礎12が
2aだけ移動するまでは無荷重状態(H−I )となり
、再び弾性変形(1−J)する。
After that, when the moving direction of the base 1112 becomes the X direction again, the steel rod 16a undergoes elastic deformation (GH), and then remains in an unloaded state (H-I) until the M foundation 12 moves by 2a, and then again Elastic deformation (1-J).

以上の如き鋼棒16aの水平荷重に対する挙動をまとめ
たものが第3図(B)のグラフである。
The graph in FIG. 3(B) summarizes the behavior of the steel rod 16a with respect to horizontal loads as described above.

さて、上述の如く構成された本発明の免震装置は、弾性
体14と棒状ダンパー16が併設されているため、装置
全体としての水平荷重に対する特性は、第4図に実線で
示すように、これらの個別特性を重畳したものとなり、
地震エネルギーの吸収度合いを示す履歴曲線の面1(第
4図中点で囲まれた部分)が大きくなり、その結果基礎
12から建築構造物10に伝達する振動を大幅に低減で
きる。
Now, since the seismic isolation device of the present invention configured as described above includes the elastic body 14 and the rod-shaped damper 16, the characteristics of the device as a whole against horizontal loads are as shown by the solid line in FIG. It becomes a superposition of these individual characteristics,
Surface 1 of the hysteresis curve indicating the degree of absorption of earthquake energy (the part surrounded by the middle point in FIG. 4) becomes larger, and as a result, the vibration transmitted from the foundation 12 to the building structure 10 can be significantly reduced.

また、建築構造物10に直接作用する外力に対しても、
鋼棒16aが透孔16Cに当接した後は、鋼棒16aが
適度な剛性を有しているため、これが大きく揺れること
を防止する。
Also, against external forces that directly act on the building structure 10,
After the steel rod 16a comes into contact with the through hole 16C, since the steel rod 16a has appropriate rigidity, it is prevented from shaking significantly.

さらに、上述した棒状ダンパー16は、鋼棒16aとプ
レート16b、16dで構成され、構造が簡単且つ安価
であって、取替えも容易に行える。
Further, the rod-shaped damper 16 described above is composed of a steel rod 16a and plates 16b and 16d, and has a simple and inexpensive structure, and can be easily replaced.

さらにまた、上述のように多数回の繰返し弾・塑性変形
を受ける鋼棒16aの上端を遊嵌し、且つ鋼棒16aの
下端を下部プレート16bの裏面に溶着しているため、
固定端の疲労破壊を効果的に防止できる。
Furthermore, since the upper end of the steel rod 16a, which undergoes repeated elastic and plastic deformation many times as described above, is loosely fitted, and the lower end of the steel rod 16a is welded to the back surface of the lower plate 16b,
Fatigue fracture at the fixed end can be effectively prevented.

つまり、鋼棒16aの両端を建築構造物10と基112
にそれぞれ固定しても、本発明と同じような特性を得る
ことが可能であるが、固定することによって、鋼棒が塑
性変形するような大変形の場合に、鋼棒に固定端を引き
剥がす方向の引張軸力が生じ、疲労破壊を助長すること
になるが、これを一端部を遊嵌することで、大変形の際
にも鋼棒16aには曲げ応力のみが作用するようにして
、このような現象を防止している。
That is, both ends of the steel rod 16a are connected to the building structure 10 and the base 112.
Although it is possible to obtain properties similar to those of the present invention by fixing the ends to the ends of the steel bar, it is possible to obtain properties similar to those of the present invention. A tensile axial force is generated in the direction, which promotes fatigue failure, but by loosely fitting one end of the steel rod 16a, only bending stress acts on the steel rod 16a even in the event of large deformation. This phenomenon is prevented.

従って、鋼棒16aと透孔16cとの間隔aは、極端に
小さいと大変形の場合に固定端と同じような状態となる
ため、例えば2〜51程度が好ましい。
Therefore, if the distance a between the steel rod 16a and the through hole 16c is extremely small, the condition will be similar to that of the fixed end in the case of large deformation, so it is preferably about 2 to 51 mm, for example.

第5図は、この発明の他の実施例を示しており、以下に
その特徴点についてのみ説明する。
FIG. 5 shows another embodiment of the invention, and only its features will be described below.

すなわち、同図に示す実施例では、上記実施例の鋼棒1
6aの上端の上部取付プレート16dの透孔16Cとの
遊嵌部分に球面軸受ベアリング22を介在させている。
That is, in the embodiment shown in the figure, the steel rod 1 of the above embodiment
A spherical bearing 22 is interposed at the upper end of the upper mounting plate 16d that loosely fits into the through hole 16C.

この構成においても上記実施例と同程度の地震エネルギ
ーの吸収履歴曲線が得られるとともに、遊v1部分に球
面軸受ベアリング22が介在させられているため、第5
図(8)に示すように、基礎12が変位しても初期状態
では、ベアリング22が動いて比較的短時間は無FII
N状態となるが、その後は弾性変形する。
In this configuration as well, an earthquake energy absorption history curve comparable to that of the above embodiment can be obtained, and since the spherical bearing 22 is interposed in the idle portion v1, the fifth
As shown in Figure (8), even if the foundation 12 is displaced, in the initial state, the bearing 22 moves and there is no FII for a relatively short period of time.
It enters the N state, but after that it deforms elastically.

つまり、第3図(8)の図で説明すると、〇−Aの距離
が上記実施例よりも短縮された状態となり、弾性体14
と重畳した特性は、第4図のP+とP2およびP2とP
3を結んだような履歴曲線となり、バランスした適正な
ものとなる。
In other words, as explained with reference to the diagram in FIG.
The superimposed characteristics are P+ and P2 and P2 and P in Figure 4.
The history curve will be like connecting 3, and will be a balanced and appropriate one.

また、単に鋼棒16aと透孔16cとの間隔aを極端に
小さくした場合と異なり、球面軸受ベアリング22によ
っである程度の自由度が確保されているため、両端を固
定端とした場合のような問題もない。
Also, unlike the case where the distance a between the steel rod 16a and the through hole 16c is simply made extremely small, a certain degree of freedom is secured by the spherical bearing 22, so it is similar to the case where both ends are fixed ends. There are no problems.

なお、上記実施例では棒状ダンパー16の鋼棒16aを
1本で構成した場合を例示したが、この発明の実施はこ
れに限定されることはなく、鋼棒16aは複数本であっ
てよい。
In addition, although the case where the steel rod 16a of the rod-shaped damper 16 was comprised with one was illustrated in the said Example, implementation of this invention is not limited to this, and the steel rod 16a may be plural.

(゛発明の効果) 以上、実施例で詳細に説明したように、本発明に係る免
震装置は構造が比較的簡単であるにもかかわらず、大き
な地震エネルギー吸収機能を有する等各種優れた効果が
得られる。
(Effects of the Invention) As described above in detail in the examples, the seismic isolation device according to the present invention has various excellent effects such as having a large seismic energy absorption function despite having a relatively simple structure. is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の免震装置の一実施例を示す全体構成図
、第2図は第1図の要部拡大図、第3図は棒状ダンパー
の挙動を示す説明図(同図(A))と特性面If(同図
(B))、第4図は免震装置の特性図、第5図は他の実
施例を示す要部説明図である。 10・・・・・・建築構造物  12・・・・・・基 
礎14・・・・・・弾性体    16・・・・・・棒
状ダンパー18・・・・・・切欠1    20・・・
・・・アンカーボルト22・・・・・・球面軸受ベアリ
ング。 特許出願人       株式会社 大 林 組成 理
 人         弁理士 −色健−(Aノ (0)−A −B−C→ 呻D  ト→F−呻G→ →H−1−J− −X      −X      →X第3図 (B) 手続補正書(自利    5゜ 昭8]60年5月13日   (。 特許庁長官 志 賀  学 殿           
6、1、事件の表示                
  目〕昭和59年特許願第271886号    0
0.罵2、発明の名称               
   1(免  m  vi  Wl        
             t、:3、補正をする者 
                す(事件との関係 
 特許出願人          (S住 所 大阪府
大阪市東区京13丁目37番地   添両名 称(05
4)株式会社 大 林 組成表取締役 大 林 芳 部 4、代理人 住 所 東京都港区西新橋1丁目24番16号補正の対
象 1)明細書の「発明の詳細な説明」の欄2ン明N囚の添
附図面 補正の内容 1)明細書の発明の詳細な説明欄第8頁第7行;1ら同
頁第8行目までの「且つ鋼棒16aの・・・1面」とあ
るを[且つ応力の最大点となる鋼棒5aの下端を下部プ
レート16bの表面で溶着きことなく、該プレート16
aの裏面」と訂正ト。 i)明II書の添附図面第5図(B)を削除してlした
図面にさしかえる。 手続ネ甫正書 (自発) 第5図 (B) 昭和60年8月12日 庁長官 宇 賀 道 部 殿 1、&r件の表示 昭和59年特許願第271886号 2、発明の名称 震 装 置 正をする者 との関係  特許出願人 所 大阪府大阪市東区京橋3丁目37番地称 (054
)株式会社 大 林 組 成表取締役 大 林 芳 部 理  人 所 東京都港区西新橋1丁目24番16号正の対象 6、補正の内容 別紙のとおり 補  正  明  11   書 1、発明の名称 免  震  装  置 2、特許請求の範囲 (1)i!築構造物と基礎との間に介装される免震装置
において、該建築構造物の鉛直荷重を支持し水平荷重に
対して弾性変形をする弾性体と、該基礎に一端を固定さ
れ該建築構造物に他端がi*され水平荷重に対して所定
の弾性変形を経て塑性変形をする棒状ダンパーとからな
ることを特徴とする免震装W1゜ (2)上記棒状ダンパーの遊嵌部分に球面軸受を介在さ
せたことを特徴とする特rf請求の範囲第1項記載の免
震装置。 3、発明の詳細な説明 (産業上の利用分野) この発明は免震装置に関し、特に建築構造物全体を大地
震などから保護する免震構造に関する。 (従来技術と問題点) 従来から、例えば原子力発電所の建屋、橋梁の脚部など
の重量建築構造物の免震装ばとして各種の提案がなされ
ており、その一部はすでに実用化されている。 この種の免震装置としては、平板状の弾性体。 例えばゴム板を鋼板などでサンドイッチ状に積み重ねた
積層ゴム構造が周知であるが、以下の問題があった。 すなわち、入力jt!l震加速度が、例えば0.2g以
上のように大きくなると、構造物の横滑りが発生し易く
なるとともに、弾性体を主体として構成しているため、
地震エネルギーの吸収を示す履歴曲線によって囲まれた
面積も小さいという問題があった。 そこで、上記問題を解消し、大きなエネルギー吸収が得
られるように、上記積層ゴムと地震力が加わった際に直
ちに塑性変形をする軟質金属、例えば鉛とを組合わせた
免M装置が提案されている。 しかしながら、このような免震装置では、地震エネルギ
ーの吸収機能は増大されるものの、地震とは逆に構造物
に短周期の振動、例えば強風などが作用した際に、軟質
金属が比較的小さい外力に対しても塑性変形するために
、構造物が予期した以上にゆれるという問題がある。 この発明は、上述した問題の解決を意図してなされたも
のであって、その目的とするところは、比較的大きな地
震エネルギーの吸収能を備え、且つ構造物°側に加わる
外力に対しては適当な剛性を有する免震装置を提供する
ところにある。 (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、この発明は、建築構造物と基
礎との間に介装される免震装置において、建築構造物の
鉛直荷重を支持し水平荷重に対して弾性変形をする弾性
体と、基礎に一端を固定され建築構造物に他端が遊嵌さ
れ水平荷重に対して所定の弾性変形を経て塑性変形をす
る棒状ダンパーとで構成した。 (発明の作用) 上記構成の免震構造においては、弾性体と棒状ダンパー
との重分された履歴曲線が得られ、地震エネルギーを大
きく吸収して、建築構造物を保ηできる。 また、建築構造物側に加わる外力に対しては、棒状ダン
パーが適度な剛性を有しているため、構造物が大きく揺
れることを防止する。 さらに、棒状ダンパーは片持梁形式であって、多方向か
らの地震力に対して、方向によるエネルギー吸収力が異
なることがなく、各方向で均等な減衰力が得られる。 (実 施 例) 以下、この発明の好適な実施例について添附図面を参照
にして詳報に説明する。 第1図および第2図は、この発明に係る免R装置の一実
施例を示している。 同図に示す免震装置は、建築構造物10と基礎12との
間に介装されており、建築構造物10の鉛直荷重を支持
する弾性体14と、棒状ダンパー16とで概略構成され
ている。 上記弾性体14は、平板状のゴム板14aと、同じ形状
の鋼板14bとを交互に積層して、上下端にエンドプレ
ート14c、14cを取付けたものであって、水平荷重
に対する変位は、第4図に点線で示すような状態となり
、短周期波を主成分とする地震波の吸収機能を有してい
る。 一方、上記棒状ダンパー16は、第2図に示すように構
成されている。 棒状ダンパー16は、断面が円形の帽*16aと、この
鋼棒16aの下端を貫通して裏面側で、これと溶精され
ている下部取付プレート16bと、鋼棒16aの上端が
遊嵌される鋼棒16aの直径よりも若干大径の透孔16
cが穿設された上部取付プレート16dとで構成されて
おり、建築構造物10および基礎12への取付けは次の
ようにして行なわれる。 建築構造物10と基!112に鋼棒16aの両端が位置
する部分には、それぞれ凹状の切欠部18゜18が形成
され、この切欠部18上を塞ぐようにして上記上、下部
取付プレート16d、16bが、構造物10と基礎12
にそれぞれ埋設されたアンカーボルト20によって固定
され、この結果、鋼棒16aの下端は下部取付プレート
16bを介して基礎12に固定され、その上端は上部取
付プレート16dを介して建築構造物10に対しては遊
嵌された状態となっている。 このように構成された棒状ダンパー16の水平荷重に対
する挙動は、第3図に示すようになる。 まず、上記鋼棒16aと透孔16cの間隔をaとすると
、基礎12が第3図への矢印X方向に変位しても、鋼棒
16aと透孔18cが当接する位置、すなわち、基礎1
2がaだけ変位しなければ鋼棒16aには何ら力が加わ
らない(0−A)。 そして、鋼棒16aと透孔16cが当接した後、さらに
基礎12が矢印X方向に動くと、鋼棒16aは弾性変形
をする(A−8)。 ざらに基礎12の移動が続くと鋼棒16aは塑性変形し
くB−C)、基礎12の移動方向が逆(Y方向)になる
と鋼棒16aは、逆方向に弾性変形しくC−D)、鋼棒
16aが透孔16Cから離開すると無荷重状態となり、
この状態は基礎12が2aだけY方向に移動するまで維
持される(D−E)。 そしてさらに、基!1112がY方向に移動すると、鋼
棒16aは弾性変形gA域(E−F)を経て塑性変形(
F−G)する。 しかる後、再び基礎12の移動方向がX方向になると、
鋼棒16aは弾性変形(G−H)した後、基g212が
28だけ移動するまでは無荷重状態(H−1)となり、
再び弾性変形(1−J)する。 以上の如き鋼棒16aの水平荷重に対する挙動をまとめ
たものが第3図(B)のグラフである。 さて、上述の如く構成された本発明の免震装置は、弾性
体14と棒状ダンパー16が併設されているため、装置
全体としての水平荷重に対する特性は、第4図に実線で
示すように、これらの個別特性を1畳したものとなり、
地震エネルギーの吸収度合いを示す履歴曲線の面積(第
4図中点で囲まれた部分)が大きくなり、その結果基礎
12から建築構造物10に伝達する振動を大幅に低減で
きる。 また、建築構造物10.に直接作用する外力に対しても
、鋼棒16aが透孔160に当接した後は、鋼棒16a
が適度な剛性を有しているため、これが太きく 15i
れることを防止する。 ざらに、上述した棒状ダンパー16は、鋼棒16aとプ
レート16b、16dで構成され、構造が簡単且つ安価
であって、取替えも容易に行える。 さらにまた、上述のように多数回の繰返し弾・塑性変形
を受ける鋼棒16aの上端を遊嵌し、且つ応力の最大点
となる鋼棒16aの下端を下部プレート16bの表面で
溶着することなく、該プレート16aの裏面に溶着して
いるため、固定端の疲労破壊を効果的に防止できる。 つまり、鋼棒16aの両端を建築構造物10と基礎12
にそれぞれ固定しても、本発明と同じような特性を得る
ことが可能であるが、固定することによって、鋼棒が塑
性変形するような大変形の場合に、鋼棒に固定端を引き
剥がす方向の引張軸力が生じ、疲労破壊を助長すること
になるが、これを一端部をi液することで、大変形の際
にも鋼棒16aには曲げ応力のみが作用するようにして
、このような現象を防止している。 従って、鋼棒16aと透孔16cとの間隔aは、極端に
小さいと大変形の場合に固定端と同じような状態となる
ため、例えば2〜511程度が好ましい。 第5図は、この発明の他の実施例を示しており、以下に
その特徴点についてのみ説明する。 すなわち、同図に示す実施例では、上記実施例の鋼棒1
6aの上端の上部取付プレート16dの透孔16cとの
遊嵌部分に球面軸受ベアリング22を介在させている。 この構成においても上記実施例と同程度の地震エネルギ
ーの吸収履歴曲線が得られるとともに、MW層部分球面
軸受ベアリング22が介在させられているため、第5図
(8)に示すように、基礎12が変位しても初期状態で
は、ベアリング22が動いて比較的短時間は無荷重状態
となるが、その後は弾性変形する。 つまり、M3図(8)の図で説明すると、0−Aの距離
が上記実施例よりも短縮された状態となり、弾性体14
と重畳した特性は、第4図のPlとPlおよびPlとP
lを結んだような履歴曲線となり、バランスした適正な
ものとなる。 また、単に鋼棒16aと透孔16Cとの間隔aを極端に
小サクシた場合と異なり、球面軸受ベアリング22によ
っである程度の自由度が確保されているため、両端を固
定端とした場合のような問題もない。 なお、上記実施例では棒状ダンパー16のJll棒16
aを1本で構成した場合を例示したが、この発明の実施
はこれに限定されることはなく、鋼棒16aは複数本で
あってよい。 また、上記棒状ダンパー16は、第3図(B)に示す履
歴曲線を備えたものであり、地震エネルギーの吸収ない
しは減衰性能は、この履歴曲線によって囲まれる面積お
よび形状によって把握され、この性能は特に鋼棒16a
の性状に大きく依存している。 従って、高度の減衰性能を発揮させるためには、鋼棒1
6aには破断時塑性率が高いこと、すなわ 、ち延性に
富んだ材料であって、また歪み硬化度が小さいことが望
ましく、しかも、降伏応力が高い程実際に用いる場合に
効果的である。 これらの11点から鋼棒16aとしては、JISG41
05に規定された高耐力、高延性のクロムモリブデン鋼
が好適であって、特にその中で80M435鋼材が望ま
しい。 (発明の効果) 以上、実施例で詳細に説明したように、本発明に係る免
震装置は構造が比較的簡単であるにもかかわらず、大き
な地震エネルギー吸収機能を有する答各種優れた効果が
得られる。 4、図面の簡単な説明 第1図は本発明の免震装dの一実施例を示す全体構成図
、第2図は第1図の要部拡大図、第3図は棒状ダンパー
の挙動を示す説明図(同図(A))と特性曲線(同図(
B)) 、第4図は免震装置の特性図、第5図は他の実
施例を示す要部説明図である。
Fig. 1 is an overall configuration diagram showing one embodiment of the seismic isolation device of the present invention, Fig. 2 is an enlarged view of the main part of Fig. 1, and Fig. 3 is an explanatory diagram showing the behavior of a rod-shaped damper (the same figure (A )) and the characteristic surface If ((B) in the same figure), FIG. 4 is a characteristic diagram of the seismic isolation device, and FIG. 5 is an explanatory diagram of the main part showing another embodiment. 10... Building structures 12... Group
Foundation 14...Elastic body 16...Rod damper 18...Notch 1 20...
... Anchor bolt 22 ... Spherical bearing. Patent Applicant Obayashi Co., Ltd. Composition Attorney Patent Attorney -Sokuken-(Aノ(0)-A-B-C→ OuD →F-OuG→ →H-1-J- -X -X → X Figure 3 (B) Procedural Amendment (Jiro 5゜1988) May 13, 1960 (Mr. Manabu Shiga, Commissioner of the Patent Office)
6.1.Display of incident
1982 Patent Application No. 271886 0
0. Swearing 2, name of invention
1 (Im vi Wl
t, :3, person who makes corrections
(Relationship with the incident)
Patent applicant (S address: 37 Kyo 13-chome, Higashi-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture, 05
4) Obayashi Co., Ltd. Composition Director Yoshi Obayashi Department 4, Agent address: 1-24-16 Nishi-Shinbashi, Minato-ku, Tokyo Subject of amendment 1) Column 2 of "Detailed Description of the Invention" in the specification Contents of the amendments to the attached drawings of the Ming N prisoner 1) Detailed explanation of the invention in the specification, page 8, line 7; [and without welding the lower end of the steel rod 5a, which is the point of maximum stress, on the surface of the lower plate 16b,
"Back side of a", corrected. i) Figure 5 (B) of the attached drawing of Book II was deleted and replaced with the original drawing. Proceedings of the Proceedings (spontaneous) Figure 5 (B) August 12, 1985 Director General of the Agency Uga Michibe 1, Display of &r Patent Application No. 271886 of 1988 2, Name of Invention Vibration Device Relationship with the person making the correction Patent applicant office 3-37 Kyobashi, Higashi-ku, Osaka-shi, Osaka (054)
) Obayashi Co., Ltd. Managing Director Yoshi Obayashi 1-24-16 Nishi-Shinbashi, Minato-ku, Tokyo Correctional Subject 6, Contents of the Amendment Amended as shown in the attached sheet 1, Name of the Invention Seismic Isolation Device 2, Claim (1) i! A seismic isolation device interposed between a building structure and a foundation includes an elastic body that supports the vertical load of the building structure and deforms elastically in response to horizontal loads, and an elastic body that is fixed at one end to the foundation of the building structure. A seismic isolation system W1゜ characterized in that it consists of a rod-shaped damper whose other end is attached to the structure and which deforms plastically through a predetermined elastic deformation in response to a horizontal load.(2) In the loosely fitted part of the rod-shaped damper The seismic isolation device according to claim 1, characterized in that a spherical bearing is interposed. 3. Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) This invention relates to a seismic isolation device, and particularly to a seismic isolation structure that protects the entire building structure from large earthquakes. (Prior art and problems) Various proposals have been made for seismic isolation for heavy building structures such as nuclear power plant buildings and bridge legs, and some of them have already been put into practical use. There is. This type of seismic isolation device uses a flat elastic body. For example, a laminated rubber structure in which rubber plates are sandwiched and stacked with steel plates is well known, but it has the following problems. That is, input jt! When the seismic acceleration becomes large, for example 0.2 g or more, the structure is more likely to skid, and since it is mainly composed of elastic bodies,
Another problem was that the area surrounded by the hysteresis curve indicating the absorption of earthquake energy was also small. Therefore, in order to solve the above problem and obtain large energy absorption, an M-isolation device has been proposed which combines the above-mentioned laminated rubber with a soft metal, such as lead, which undergoes plastic deformation immediately when an earthquake force is applied. There is. However, although such seismic isolation devices increase the ability to absorb seismic energy, when short-period vibrations such as strong winds act on a structure, contrary to an earthquake, the soft metal absorbs a relatively small external force. There is also the problem that the structure sways more than expected because it undergoes plastic deformation. This invention was made with the intention of solving the above-mentioned problems, and its purpose is to have a relatively large ability to absorb earthquake energy, and to be able to withstand external forces applied to the structure side. The purpose of the present invention is to provide a seismic isolation device having appropriate rigidity. (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a seismic isolation device interposed between the building structure and the foundation, which supports the vertical load of the building structure and supports the horizontal load. It consists of an elastic body that deforms elastically against horizontal loads, and a rod-shaped damper that has one end fixed to the foundation and the other end loosely fitted to the building structure and deforms plastically through a predetermined elastic deformation in response to horizontal loads. (Operation of the Invention) In the seismic isolation structure having the above configuration, a superimposed hysteresis curve of the elastic body and the rod-shaped damper is obtained, and earthquake energy can be largely absorbed and the building structure can be maintained. Furthermore, since the rod-shaped damper has appropriate rigidity against external forces applied to the building structure, it prevents the structure from shaking significantly. Furthermore, the rod-shaped damper is of a cantilever type, so that the energy absorption power does not differ depending on the direction against seismic forces from multiple directions, and an equal damping force can be obtained in each direction. (Embodiments) Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 and FIG. 2 show an embodiment of the R-isolation device according to the present invention. The seismic isolation device shown in the figure is interposed between a building structure 10 and a foundation 12, and roughly consists of an elastic body 14 that supports the vertical load of the building structure 10, and a rod-shaped damper 16. There is. The elastic body 14 is made by laminating flat rubber plates 14a and steel plates 14b of the same shape alternately, and has end plates 14c, 14c attached to the upper and lower ends. It is in the state shown by the dotted line in Figure 4, and has the ability to absorb seismic waves whose main components are short-period waves. On the other hand, the rod-shaped damper 16 is constructed as shown in FIG. The rod-shaped damper 16 includes a cap *16a having a circular cross section, a lower mounting plate 16b that passes through the lower end of the steel rod 16a and is welded to it on the back side, and the upper end of the steel rod 16a is loosely fitted. The through hole 16 has a diameter slightly larger than that of the steel rod 16a.
The upper mounting plate 16d has a perforated hole c, and is attached to the building structure 10 and the foundation 12 as follows. 10 architectural structures and foundations! Concave notches 18° 18 are formed in the portions of the steel rod 16a where both ends of the steel rod 16a are located, and the upper and lower mounting plates 16d and 16b are attached to the structure 10 so as to close the notches 18. and basic 12
As a result, the lower end of the steel rod 16a is fixed to the foundation 12 via the lower mounting plate 16b, and the upper end thereof is fixed to the building structure 10 via the upper mounting plate 16d. It is in a loosely fitted state. The behavior of the rod-shaped damper 16 constructed in this way with respect to horizontal loads is as shown in FIG. First, assuming that the distance between the steel rod 16a and the through hole 16c is a, even if the foundation 12 is displaced in the direction of the arrow X in FIG.
Unless 2 is displaced by a, no force is applied to the steel rod 16a (0-A). After the steel rod 16a and the through hole 16c come into contact with each other, when the foundation 12 further moves in the direction of arrow X, the steel rod 16a undergoes elastic deformation (A-8). If the foundation 12 continues to move roughly, the steel rod 16a will be plastically deformed B-C), and if the direction of movement of the foundation 12 is reversed (Y direction), the steel rod 16a will be elastically deformed in the opposite direction C-D). When the steel rod 16a separates from the through hole 16C, it becomes a no-load state,
This state is maintained until the foundation 12 moves by 2a in the Y direction (DE). And furthermore, base! 1112 moves in the Y direction, the steel rod 16a undergoes elastic deformation gA region (E-F) and plastic deformation (
F-G). After that, when the movement direction of the foundation 12 becomes the X direction again,
After the steel rod 16a is elastically deformed (GH), it remains in an unloaded state (H-1) until the base g212 moves by 28,
Elastic deformation occurs again (1-J). The graph in FIG. 3(B) summarizes the behavior of the steel rod 16a with respect to horizontal loads as described above. Now, since the seismic isolation device of the present invention configured as described above includes the elastic body 14 and the rod-shaped damper 16, the characteristics of the device as a whole against horizontal loads are as shown by the solid line in FIG. These individual characteristics are combined into one tatami mat,
The area of the hysteresis curve indicating the degree of absorption of earthquake energy (the part surrounded by the middle point in FIG. 4) becomes larger, and as a result, the vibration transmitted from the foundation 12 to the building structure 10 can be significantly reduced. Also, architectural structures 10. After the steel rod 16a contacts the through hole 160, the steel rod 16a
15i is thick because it has moderate rigidity.
Prevent from being exposed. In general, the rod-shaped damper 16 described above is composed of a steel rod 16a and plates 16b and 16d, and has a simple and inexpensive structure, and can be easily replaced. Furthermore, the upper end of the steel rod 16a, which undergoes repeated elastic and plastic deformation many times as described above, is loosely fitted, and the lower end of the steel rod 16a, which is the point of maximum stress, is not welded to the surface of the lower plate 16b. , is welded to the back surface of the plate 16a, so that fatigue failure of the fixed end can be effectively prevented. In other words, both ends of the steel rod 16a are connected to the building structure 10 and the foundation 12.
Although it is possible to obtain properties similar to those of the present invention by fixing the ends to the ends of the steel bar, it is possible to obtain properties similar to those of the present invention. A tensile axial force is generated in the direction, which promotes fatigue failure, but by applying i-liquid to one end, only bending stress acts on the steel rod 16a even in the event of large deformation. This phenomenon is prevented. Therefore, if the distance a between the steel rod 16a and the through hole 16c is extremely small, the condition will be similar to that of the fixed end in the case of large deformation, so it is preferably about 2 to 511 degrees, for example. FIG. 5 shows another embodiment of the invention, and only its features will be described below. That is, in the embodiment shown in the figure, the steel rod 1 of the above embodiment
A spherical bearing 22 is interposed in a loosely fitting portion of the upper mounting plate 16d at the upper end of the upper mounting plate 6a with the through hole 16c. In this configuration as well, an earthquake energy absorption history curve comparable to that of the above embodiment can be obtained, and since the MW layer partial spherical bearing 22 is interposed, the foundation 12 Even if the bearing 22 is displaced, in the initial state, the bearing 22 moves and becomes unloaded for a relatively short period of time, but then it deforms elastically. In other words, to explain with reference to FIG. M3 (8), the distance 0-A is shortened compared to the above embodiment, and the elastic body
The characteristics superimposed on Pl and Pl and Pl and P in Fig. 4 are
It becomes a history curve that connects l, and becomes a balanced and appropriate one. Also, unlike the case where the distance a between the steel rod 16a and the through hole 16C is simply made extremely small, since a certain degree of freedom is secured by the spherical bearing 22, it is possible to There are no such problems. In addition, in the above embodiment, the Jll rod 16 of the rod-shaped damper 16
Although the case where the steel rod 16a is constituted by one rod is illustrated, the implementation of the present invention is not limited to this, and the number of steel rods 16a may be plural. Further, the rod-shaped damper 16 is equipped with a history curve shown in FIG. Especially the steel rod 16a
depends largely on the properties of Therefore, in order to exhibit a high level of damping performance, it is necessary to
For 6a, it is desirable that the material has a high plasticity at break, that is, it is a material with high ductility and a low degree of strain hardening, and the higher the yield stress, the more effective it is in actual use. . From these 11 points, the steel bar 16a is JISG41
Chromium molybdenum steel with high yield strength and high ductility specified in 05 is suitable, and 80M435 steel is particularly desirable. (Effects of the Invention) As described above in detail in the examples, although the seismic isolation device according to the present invention has a relatively simple structure, it has various excellent effects that have a large earthquake energy absorption function. can get. 4. Brief explanation of the drawings Fig. 1 is an overall configuration diagram showing one embodiment of the seismic isolation system d of the present invention, Fig. 2 is an enlarged view of the main part of Fig. 1, and Fig. 3 shows the behavior of the rod-shaped damper. The explanatory diagram shown ((A) in the same figure) and the characteristic curve (((A) in the same figure)
B)), FIG. 4 is a characteristic diagram of the seismic isolation device, and FIG. 5 is an explanatory diagram of main parts showing another embodiment.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)建築構造物と基礎との間に介装される免震装置に
おいて、該建築構造物の鉛直荷重を支持し水平荷重に対
して弾性変形をする弾性体と、該基礎に一端を固定され
該建築構造物に他端が遊嵌され水平荷重に対して所定の
弾性変形を経て塑性変形をする棒状ダンパーとからなる
ことを特徴とする免震装置。
(1) A seismic isolation device interposed between a building structure and a foundation includes an elastic body that supports the vertical load of the building structure and deforms elastically in response to horizontal loads, and one end fixed to the foundation. 1. A seismic isolation device comprising a rod-shaped damper whose other end is loosely fitted into the building structure and undergoes a predetermined elastic deformation and plastic deformation in response to a horizontal load.
(2)上記棒状ダンパーの遊嵌部分に球面軸受を介在さ
せたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の免震
装置。
(2) The seismic isolation device according to claim 1, characterized in that a spherical bearing is interposed in the loosely fitted portion of the rod-shaped damper.
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