JP2002188688A - Three-dimensional base-isolation device - Google Patents

Three-dimensional base-isolation device

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JP2002188688A
JP2002188688A JP2000389012A JP2000389012A JP2002188688A JP 2002188688 A JP2002188688 A JP 2002188688A JP 2000389012 A JP2000389012 A JP 2000389012A JP 2000389012 A JP2000389012 A JP 2000389012A JP 2002188688 A JP2002188688 A JP 2002188688A
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JP
Japan
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seismic isolation
vertical
isolation means
air spring
horizontal
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Application number
JP2000389012A
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Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Sakurai
衛 櫻井
Junji Suhara
淳二 須原
Kazuya Ota
和也 太田
Yasuo Okada
康男 岡田
Kazuo Tamura
和夫 田村
Masaaki Saruta
正明 猿田
Masaru Kikuchi
優 菊地
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.)
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Original Assignee
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Publication date
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  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional base-isolation device capable of attenuating horizontal and vertical impacts of vibration applied to a building, and applicable to the building possessing a relatively long natural cycle of about 1-2 seconds. SOLUTION: A vertical base-isolation means 5 and a horizontal base-isolation means 6 are connected in series. An air spring 5a is used as the vertical base- isolation means 5, and a laminated rubber 6a is used as the horizontal base- isolation means 6. The air spring 5a interposes a rubber made diaphragm 15 in a roll-seal type between an air chamber 16 formed on a bottom base plate 2 and a moving cylinder 11 disposed thereabove vertically movably, and connects a pressure unit 17 to the air chamber.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は建屋の免震用として
使用される3次元免震装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional seismic isolation device used for building seismic isolation.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、従来の免震建物として、
積層ゴムを利用したもの、ダンパーを利用したもの、あ
るいはスロッシングタンクを利用したもの等種々知られ
ているが、いずれも建屋の主に水平方向の衝撃を緩和す
るもの、あるいは垂直歩行の衝撃を緩和するものであっ
て、水平方向と垂直方向の双方の衝撃をそれぞれ同時に
緩和する構造のものは未だ開発されていないのが実情で
ある。
2. Description of the Related Art As is well known, as a conventional seismic isolation building,
Various types are known, such as those that use laminated rubber, those that use dampers, and those that use sloshing tanks, all of which reduce shocks mainly in the horizontal direction of buildings or shocks in vertical walking. In fact, there has not yet been developed a structure that simultaneously absorbs both horizontal and vertical shocks.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】また、建屋の垂直方向
の衝撃を緩和する免震装置として、例えば、厚肉積層ゴ
ムを利用したもの、金属製のコイルばねを利用したも
の、空気ばねを利用したもの、皿ばねを利用したもの、
さらには積層ゴムを傾斜状態に配置したもの等が提案さ
れている。
As a seismic isolation device for mitigating the impact in the vertical direction of a building, for example, a device using a thick laminated rubber, a device using a metal coil spring, or an air spring is used. , Those using disc springs,
Further, a device in which a laminated rubber is arranged in an inclined state has been proposed.

【0004】これら従来の免震装置は、軽量で小規模な
施設や0.3秒程度の比較的短い垂直方向の固有周期を
もつ建屋へは適用可能であるが、原子炉建屋のような重
量構造物であって、免震装置1基あたり500t〜10
00t程度の大きな支持荷重がかかり、かつ、1〜2秒
程度の比較的長い固有周期を持つ建屋への適用は、技術
的にもまた経済的にも困難であった。
[0004] These conventional seismic isolation devices are applicable to light-weight, small-scale facilities and buildings having a relatively short vertical natural period of about 0.3 seconds, but have a heavy weight such as a reactor building. 500t-10 per seismic isolation device
It has been technically and economically difficult to apply to a building that has a large supporting load of about 00 t and has a relatively long natural period of about 1 to 2 seconds.

【0005】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、建屋の水平・垂直両方向
の衝撃を緩和でき、かつ、1〜2秒程度の比較的長い固
有周期をもつ建屋へも適用可能であり、さらには、大き
い支持荷重がかかる場合でも充分に適用可能な3次元免
震装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to reduce shocks in both the horizontal and vertical directions of a building and to provide a relatively long natural period of about 1 to 2 seconds. It is another object of the present invention to provide a three-dimensional seismic isolation device that can be applied to a building having the same, and can be sufficiently applied even when a large supporting load is applied.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
請求項1にかかる発明では、垂直免震手段と水平免震手
段とを直列に連結したことを特徴としている。この場
合、垂直免震手段と水平免震手段の双方の要素を合わせ
持つので、建屋に振動が作用する場合に垂直・水平両方
向の衝撃を緩和できる。
According to a first aspect of the present invention, a vertical seismic isolation unit and a horizontal seismic isolation unit are connected in series. In this case, since both elements of the vertical seismic isolation means and the horizontal seismic isolation means are combined, the impact in both the vertical and horizontal directions can be reduced when the building is subjected to vibration.

【0007】請求項2にかかる発明では、前記垂直免震
手段として空気ばねを用い、前記水平免震手段として積
層ゴムを用いたことを特徴としている。この場合、垂直
免震手段として空気ばねを用いているため、大きい支持
荷重に対応できるとともに長周期化も十分対応可能であ
る。また、水平免震手段と垂直免震手段とをそれぞれ別
々に設けているため、いずれかがメンテナンスが必要に
なったときでもそれらの作業を個々に行えるため、メン
テナンス作業が容易になる。
The invention according to claim 2 is characterized in that an air spring is used as the vertical seismic isolation means and a laminated rubber is used as the horizontal seismic isolation means. In this case, since the air spring is used as the vertical seismic isolation means, it is possible to cope with a large supporting load and to sufficiently cope with a long period. Further, since the horizontal seismic isolation means and the vertical seismic isolation means are separately provided, even when one of them requires maintenance, the work can be performed individually, so that the maintenance work becomes easy.

【0008】請求項3にかかる発明では、前記垂直免震
手段として、下部基礎版に形成した空気室とその上方に
昇降自在に配置された作動筒との間にゴム製のダイアフ
ラムを介装した構成の空気ばねを用いたことを特徴とし
ている。この場合、垂直免震手段の構成要素が安価であ
るため、製造コストを下げることができる。また、作動
筒の外側面とそれに対向する空気室上部の内側面との間
に生じる摩擦力を利用することで、垂直方向の振動の減
衰性能を高めることもできる。
In the invention according to claim 3, as the vertical seismic isolation means, a rubber diaphragm is interposed between an air chamber formed in the lower base plate and an operating cylinder disposed above and below the air chamber. It is characterized by using an air spring having a configuration. In this case, since the components of the vertical seismic isolation means are inexpensive, the manufacturing cost can be reduced. Further, by utilizing the frictional force generated between the outer side surface of the working cylinder and the inner side surface of the upper part of the air chamber opposed thereto, the damping performance of the vertical vibration can be enhanced.

【0009】請求項4にかかる発明では、前記空気室の
底部と作動筒との間に粘性ダンパを介装したことを特徴
としている。
The invention according to claim 4 is characterized in that a viscous damper is interposed between the bottom of the air chamber and the working cylinder.

【0010】この場合、空気室の底部と作動筒との間に
粘性ダンパを介装することにより、垂直方向の振動の減
衰性能をより一層高めることができる。
In this case, by interposing a viscous damper between the bottom of the air chamber and the working cylinder, the vertical vibration damping performance can be further enhanced.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態を説明する。図1は本発明のかかる3次元免震装
置が組み付けられた建屋の要部断面を示している。ここ
で、上記3次元免震装置が組み付けられる建屋は、例え
ば、原子炉建屋のように重量構造物であってしかも1〜
2秒程度の比較的長い固有周期を持つものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross section of a main part of a building to which such a three-dimensional seismic isolation device of the present invention is assembled. Here, the building to which the above-mentioned three-dimensional seismic isolation device is assembled is, for example, a heavy structure like a reactor building,
It has a relatively long natural period of about 2 seconds.

【0012】この図から分かるように、本発明のかかる
3次元免震装置1は、下部基礎版2と上部基礎版3との
間に介装されている。3次元免震装置1は、空気ばね5
aからなる垂直免震手段5と、積層ゴム6aからなる水
平免震手段6とを直列に連結したものである。つまり、
下側に垂直免震手段5を配置し、上側に水平免震手段6
を配置しており、それら手段5、6をそれぞれ独立に長
周期化することにより、比較的長い固有周期をもつ建屋
へも適用可能となっている。
As can be seen from this figure, the three-dimensional seismic isolation device 1 according to the present invention is interposed between a lower base plate 2 and an upper base plate 3. The three-dimensional seismic isolation device 1 includes an air spring 5
The vertical seismic isolation means 5 made of a and the horizontal seismic isolation means 6 made of a laminated rubber 6a are connected in series. That is,
Vertical seismic isolation means 5 is arranged on the lower side, and horizontal seismic isolation means 6 is arranged on the upper side.
The means 5 and 6 are independently made to have a long period, so that it can be applied to a building having a relatively long natural period.

【0013】前記空気ばね5aの具体的構造について説
明すると、図1に示すように下部基礎版2には断面円状
の凹部10が形成され、この凹部10の上方には作動筒
11が上下動可能に配置されている。作動筒11は、下
部にスカート部12aを有する有底円筒状の鋼製枠12
の内部にコンクリート13が充填されて構成されるもの
である。
The specific structure of the air spring 5a will be described. As shown in FIG. 1, a concave portion 10 having a circular cross section is formed in the lower base plate 2, and an operating cylinder 11 is vertically moved above the concave portion 10. It is arranged as possible. The operating cylinder 11 has a bottomed cylindrical steel frame 12 having a skirt portion 12a at the bottom.
Is filled with concrete 13.

【0014】前記凹部10の内周面であって、作動筒1
1の外側面と対向する箇所には、鋼製の円筒体14が上
フランジ部14aをボルト止めされることにより固定さ
れている。この鋼製の円筒体14と前記作動筒11のス
カート部12aとの間には、例えば天然ゴム製のリング
状に形成されたダイアフラム15が、その内周端と外周
端を下方に折り返されて、それら内外周端を、前記円筒
体14の内周面と前記作動筒のスカート部12aの外周
面にそれぞれ気密に接合され、これにより、大変形に追
従可能な、いわゆるローリングシールが構成されてい
る。
The operating cylinder 1 is located on the inner peripheral surface of the recess 10.
A steel cylindrical body 14 is fixed to a portion facing the outer surface of the first member 1 by bolting the upper flange portion 14a. Between the steel cylinder 14 and the skirt portion 12a of the working cylinder 11, a diaphragm 15 formed, for example, in the shape of a ring made of natural rubber has its inner peripheral end and outer peripheral end folded downward. The inner and outer peripheral ends thereof are hermetically joined to the inner peripheral surface of the cylindrical body 14 and the outer peripheral surface of the skirt portion 12a of the working cylinder, respectively, thereby forming a so-called rolling seal capable of following large deformation. I have.

【0015】このローリングシールによって、作動筒1
1の上下動を許容しながらも、前記凹部10の内周面、
作動筒11の下面及びダイアフラム15によって形成さ
れる空気室16が気密状態に保たれる。空気室16に
は、下部基礎版2に形成された連通路17aを介して、
エアポンプ、アキュムレータ、圧力制御弁等からなる圧
力ユニット17が接続され、この圧力ユニット17によ
って空気室16内のエアー圧力は一定に保たれるように
なっている。
The working cylinder 1 is provided by the rolling seal.
1 while allowing the up and down movement of the inner surface of the recess 10;
The air chamber 16 formed by the lower surface of the working cylinder 11 and the diaphragm 15 is kept airtight. In the air chamber 16, via a communication passage 17 a formed in the lower base plate 2,
A pressure unit 17 including an air pump, an accumulator, a pressure control valve and the like is connected, and the pressure unit 17 keeps the air pressure in the air chamber 16 constant.

【0016】前記鋼製の円筒体14の上端部には内方へ
突出するリング状の突出部が形成され、このリング状の
突出部と前記作動筒11との間には摩擦ダンパー18が
介装されている。この摩擦ダンパー18の摺動摩擦抵抗
によって、当該垂直免震手段5では、所定の減衰力を得
ている。そして、この減衰力だけでは足りない場合等必
要に応じて、図1中2点鎖線で示すように、前記空気室
16の底部と作動筒11との間に粘性ダンパ19が介装
される。前記作動筒11の上面と、上部基礎版3の下面
に取り付けられた連結部材20との間には、前記積層ゴ
ム6aが介装されている。
A ring-shaped protrusion is formed at the upper end of the steel cylindrical body 14 so as to protrude inward. A friction damper 18 is interposed between the ring-shaped protrusion and the working cylinder 11. Is equipped. A predetermined damping force is obtained in the vertical seismic isolation means 5 by the sliding friction resistance of the friction damper 18. A viscous damper 19 is interposed between the bottom of the air chamber 16 and the working cylinder 11 as required by a two-dot chain line in FIG. The laminated rubber 6a is interposed between the upper surface of the working cylinder 11 and the connecting member 20 attached to the lower surface of the upper base plate 3.

【0017】上記構成の3次元免震装置によれば、地震
等が発生した場合、地震波の垂直成分は空気ばね5aか
らなる垂直免震手段5によって、また、地震波の水平成
分は、積層ゴム6aからなる水平免震手段6によってそ
れぞれ吸収される。つまり、地震によって下部基礎版2
が振動した場合、その垂直方向成分は、作動筒11が図
2に示すように、下部基礎版2に対して相対的に上下動
することによって吸収され、これにより該垂直方向成分
の衝撃は緩和される。また、下部基礎版2が振動した場
合の水平方向成分は、連結部材20と作動筒11との間
に介装された積層ゴム6aが適宜変形することによって
吸収され、これにより該水平方向成分の衝撃は緩和され
る。
According to the three-dimensional seismic isolation device having the above structure, when an earthquake or the like occurs, the vertical component of the seismic wave is generated by the vertical seismic isolation means 5 comprising an air spring 5a, and the horizontal component of the seismic wave is generated by the laminated rubber 6a. , Respectively. In other words, the lower foundation version 2
Is vibrated, its vertical component is absorbed by the operating cylinder 11 moving up and down relative to the lower base slab 2 as shown in FIG. 2, thereby reducing the impact of the vertical component. Is done. In addition, the horizontal component when the lower base plate 2 vibrates is absorbed by appropriately deforming the laminated rubber 6a interposed between the connecting member 20 and the operating cylinder 11, whereby the horizontal component of the horizontal component is The impact is reduced.

【0018】ここで、垂直免震手段5として空気ばね5
aを用いているため、比較的大きい支持荷重に対応でき
るとともに長周期化も十分対応可能となる。なお、長周
期化への具体的な設計法については、後に詳しく説明す
る。また、垂直免震手段5と水平免震手段6とをそれぞ
れ別々に設けているため、言い換えれば、作動筒11と
積層ゴム6aとが分解可能なユニットとなっているた
め、メンテナンスが必要になったときでもそれらの作業
を個々に行えるため、メンテナンス作業が容易になる。
また、初期の当該3次元免震装置1の組立作業も容易に
なる。
Here, an air spring 5 is used as the vertical seismic isolation means 5.
Since a is used, it is possible to cope with a relatively large supporting load and to sufficiently cope with a long period. A specific design method for increasing the period will be described later in detail. In addition, since the vertical seismic isolation means 5 and the horizontal seismic isolation means 6 are separately provided, in other words, since the operating cylinder 11 and the laminated rubber 6a are disassembled units, maintenance is required. Since such operations can be performed individually even at the time of maintenance, maintenance work becomes easy.
In addition, the initial assembling work of the three-dimensional seismic isolation device 1 is also facilitated.

【0019】また、垂直免震手段5として、下部基礎版
2に形成した空気室16とその上方に昇降自在に配置さ
れた作動筒11との間にゴム製のダイアフラム15を介
装した構成の空気ばね5aを用いており、このように垂
直免震手段5の構成要素が安価であるため、製造コスト
を下げることができる。また、作動筒11の外側面とそ
れに対向する空気室16上部の内側面との間に介装した
摩擦ダンパー18によって、垂直方向の振動の減衰性能
を高めることもできる。
Further, as the vertical seismic isolation means 5, a rubber diaphragm 15 is interposed between an air chamber 16 formed in the lower base plate 2 and the operating cylinder 11 disposed above and below the air chamber 16. Since the air spring 5a is used and the components of the vertical seismic isolation means 5 are inexpensive in this way, the manufacturing cost can be reduced. Further, the vibration damping performance in the vertical direction can be enhanced by the friction damper 18 interposed between the outer surface of the operating cylinder 11 and the inner surface of the upper part of the air chamber 16 opposed thereto.

【0020】次に、上記垂直免震手段5として用いられ
る空気ばね5aの具体的な設計法について説明する。ゴ
ム膜を利用した空気ばねは、一般的に図3(a)、
(b)に示すように、ベローズ型とダイアフラム型に分
類できる。このうち、ダイアフラム型の空気ばねはゴム
のダイアフラムの内外周端を金属部分で固定したもので
あるが、ここで用いている空気ばね5aは、ストローク
を大きくとれるように、ダイアフラム15の形状に工夫
を凝らしている。つまり、図3(c)にも示すように、
ダイアフラムの内外周端を下方に折り返して、それら端
部をそれぞれ対応する周面に気密に接合してなる、精密
機械分野でのエアーシリンダ等で実績のあるローリング
シール型を採用している。ローリングシール型の空気ば
ねの設計法に基づき、本発明にかかる3次元免震装置1
の垂直免震手段の空気ばね5aの具体的な設計法につい
て、以下に説明する。
Next, a specific design method of the air spring 5a used as the vertical seismic isolation means 5 will be described. An air spring using a rubber film is generally shown in FIG.
As shown in (b), it can be classified into bellows type and diaphragm type. Among them, the diaphragm type air spring is one in which the inner and outer peripheral ends of a rubber diaphragm are fixed by metal parts. The air spring 5a used here is devised in the shape of the diaphragm 15 so that a large stroke can be obtained. Elaborate. That is, as shown in FIG.
A rolling seal type, which has been proven in air cylinders and the like in the field of precision machinery, is used in which the inner and outer peripheral ends of the diaphragm are folded down and their ends are hermetically joined to the corresponding peripheral surfaces. Three-dimensional seismic isolation device 1 according to the present invention based on a design method of a rolling seal type air spring
A specific design method of the air spring 5a of the vertical seismic isolation means will be described below.

【0021】<支持荷重>空気ばね5aが支持する荷重
W(空気ばねに作用する圧縮力に相当する)は、空気ば
ね内圧をP、有効面積をAeとするとき、
<Supporting Load> The load W (corresponding to the compressive force acting on the air spring) supported by the air spring 5a is expressed as follows, where P is the internal pressure of the air spring, and Ae is the effective area.

【数1】 で表される。ここで、有効面積とは空気圧が力として有
効に作用する面積であり、ベローズ型等では図3(a)
に示すようにゴム膜が水平面と接する部分の面積、円周
状のダイアフラム型の場合はダイアフラムの中心部分の
囲む面積である。
(Equation 1) It is represented by Here, the effective area is an area where the air pressure effectively acts as a force, and in the case of a bellows type or the like, FIG.
As shown in the figure, the area is the area where the rubber film contacts the horizontal plane, and in the case of a circumferential diaphragm type, it is the area surrounding the center of the diaphragm.

【0022】<空気ばね定数>ばね定数Kvは、ばね反
力の伸縮量に対する変化率で表される。つまり、ばね全
体の高さをH(図1参照)とするとき、(1)式より
<Air Spring Constant> The spring constant Kv is represented by the rate of change of the spring reaction force with respect to the amount of expansion and contraction. That is, when the height of the entire spring is H (see FIG. 1), from the equation (1),

【数2】 となる。ここで、(2)式の第2項は有効面積の高さに
よる変化率であるが、本発明の免震装置の垂直免震手段
5で用いられるローリングシール型の空気ばねの場合
は、図4のように、有効面積Aeの変化は無視できるの
で、0としてよい。
(Equation 2) Becomes Here, the second term of the equation (2) is the rate of change depending on the height of the effective area. In the case of a rolling seal type air spring used in the vertical seismic isolation means 5 of the seismic isolation device of the present invention, FIG. As in 4, since the change in the effective area Ae can be ignored, it may be set to 0.

【0023】したがって、ばね定数Kvはばね高さHに
対する内圧の変化率と考えてよい。断熱変化の場合の気
体の状態方程式は、ポリトロープ指数をγとすると、
(3)式となる。
Therefore, the spring constant Kv may be considered as the rate of change of the internal pressure with respect to the spring height H. The equation of state of the gas in the case of adiabatic change is as follows, where the polytropic index is γ.
Equation (3) is obtained.

【数3】 したがって、図5に示すように、シリンダ部分の面積を
A(一定)、大気圧をP0、基準位置(静止時)の高さ
をH1、内圧をP1、体積をV1、高さHの時の内圧を
P、体積をVとすると、下式が成立する。
(Equation 3) Therefore, as shown in FIG. 5, the area of the cylinder portion is A (constant), the atmospheric pressure is P 0 , the height of the reference position (at rest) is H 1 , the internal pressure is P 1 , the volume is V 1 , and the height is V 1 . Assuming that the internal pressure at the time of H is P and the volume is V, the following equation is established.

【数4】 (Equation 4)

【0024】よって、圧縮側への変形を正とした場合の
ばね定数は(4)、(5)式を(2)式に代入し、
(6)式となる。
Therefore, when the deformation to the compression side is positive, the spring constant is obtained by substituting equations (4) and (5) into equation (2).
Equation (6) is obtained.

【数5】 したがって、基準位置でのばね定数は(7)式で表され
る。
(Equation 5) Therefore, the spring constant at the reference position is expressed by equation (7).

【数6】 また、基準位置から圧縮方向にx変形したときのばね定
数は、(6)式より、
(Equation 6) Further, the spring constant when x-deformation is performed in the compression direction from the reference position is given by the following equation (6).

【数7】 であり、圧縮側に変化が進むほどばね定数が大きくなる
ことが分かる。
(Equation 7) It can be seen that the spring constant increases as the change proceeds to the compression side.

【0025】<空気ばねの形状>以下のパラメータを設
定し、空気ばねの円筒形とした場合の形状について概略
検討を行った。 ・ 上下方向固有周期: 1秒、2秒 ・ 3次元免震装置1基あたりの通常時の支持荷重:
500t、750t、1000t ・ P1(通常時の内圧)= 8kg/cm2、 16kg
/cm2
<Shape of Air Spring> The following parameters were set, and the shape of the air spring in the case of a cylindrical shape was roughly examined. -Natural period in the vertical direction: 1 second, 2 seconds-Support load at normal time per one 3D seismic isolation device:
500t, 750t, 1000t · P 1 ( internal pressure of normal) = 8kg / cm 2, 16kg
/ Cm 2

【0026】なお、算定に際しては、 γ(ポリトロープ指数)=1.3 D(実直径)=De(有効直径)+0.2(m) とした。In the calculation, γ (polytropic index) = 1.3 D (actual diameter) = De (effective diameter) +0.2 (m).

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【0027】<ばねの復元力特性>上下方向の固有周期
2秒、支持荷重750t、P1(内圧)16kg/cm2
の場合について、復元力特性を算定し、図6にその結果
を表した。ただし、この図では、常時荷重時を原点と
し、上下変位は圧縮側を正とした。この図から明らかな
ように、100t程度の圧縮荷重が加わった場合には、
略0.12cm程度縮み、また100t程度の引張荷重
が加わった場合には、約0.15cm程度延びることが
分かった。
<Spring Restoring Force Characteristics> A vertical natural period of 2 seconds, a supporting load of 750 t, P 1 (internal pressure) of 16 kg / cm 2
For the case (1), the restoring force characteristics were calculated, and the results are shown in FIG. However, in this figure, the origin is always at the time of load, and the vertical displacement is positive on the compression side. As is apparent from this figure, when a compression load of about 100 t is applied,
It was found that the film contracted by about 0.12 cm and extended by about 0.15 cm when a tensile load of about 100 t was applied.

【0028】なお、前記した発明の実施の形態はあくま
で本願発明の例示であり、必要に応じ発明の要旨を逸脱
しない範囲で適宜設計変更可能である。例えば、上記し
た発明の実施の形態では、3次元免震装置1の上側に水
平免震手段6、下側に垂直免震手段5をそれぞれ配置す
る構成としたが、これに限られることなく、これとは逆
に、下側に水平免震手段6を配置し、上側に垂直免震手
段5を配置する構成にしてもよい。
The above-described embodiment is merely an example of the present invention, and the design can be changed as needed without departing from the scope of the invention. For example, in the embodiment of the present invention described above, the horizontal seismic isolation means 6 is arranged above the three-dimensional seismic isolation device 1 and the vertical seismic isolation means 5 is arranged below the three-dimensional seismic isolation device 1. However, the present invention is not limited to this. Conversely, the horizontal seismic isolation means 6 may be arranged on the lower side, and the vertical seismic isolation means 5 may be arranged on the upper side.

【0029】[0029]

【発明の効果】請求項1にかかる発明によれば、垂直免
震手段と水平免震手段とを直列に連結したから、垂直免
震手段と水平免震手段の双方の要素を合わせ持つことと
なり、建屋に振動が作用する際に垂直・水平両方向の衝
撃を緩和できる。
According to the first aspect of the present invention, since the vertical seismic isolation means and the horizontal seismic isolation means are connected in series, both elements of the vertical seismic isolation means and the horizontal seismic isolation means are combined. In addition, when a vibration is applied to the building, the shock in both vertical and horizontal directions can be reduced.

【0030】請求項2にかかる発明によれば、垂直免震
手段として空気ばねを用いているため、大きい支持荷重
に対応できるとともに長周期化も十分対応可能である。
また、水平免震手段と垂直免震手段とをそれぞれ別々に
設けているため、いずれかがメンテナンスが必要になっ
たときでもそれらの作業を個々に行えるため、メンテナ
ンス作業が容易になる。
According to the second aspect of the present invention, since an air spring is used as the vertical seismic isolation means, it is possible to cope with a large supporting load and to sufficiently cope with a long period.
Further, since the horizontal seismic isolation means and the vertical seismic isolation means are separately provided, even when one of them requires maintenance, the work can be performed individually, so that the maintenance work becomes easy.

【0031】請求項3にかかる発明によれば、垂直免震
手段として、下部基礎版に形成した空気室とその上方に
昇降自在に配置された作動筒との間にゴム製のダイアフ
ラムを介装した構成の空気ばねを用いており、垂直免震
手段の構成要素が安価であるため、製造コストを下げる
ことができる。また、作動筒の外側面とそれに対向する
空気室上部の内側面との間に生じる摩擦力を利用するこ
とで、垂直方向の振動の減衰性能を高めることもでき
る。また、ダイアフラムに、内外周端を折り返してなる
いわゆるローリングシール式のものを利用すれば、大変
形に追従可能であるというメリットの他、変形時に有効
面積の変化がないため、設計が容易になる。
According to the third aspect of the present invention, as a vertical seismic isolation means, a rubber diaphragm is interposed between an air chamber formed in the lower base plate and an operating cylinder disposed above and below the air chamber. Since the air spring having the above configuration is used, and the components of the vertical seismic isolation means are inexpensive, the manufacturing cost can be reduced. Further, by utilizing the frictional force generated between the outer side surface of the working cylinder and the inner side surface of the upper part of the air chamber opposed thereto, the damping performance of the vertical vibration can be enhanced. Also, if a so-called rolling seal type in which the inner and outer peripheral ends are folded is used for the diaphragm, in addition to the merit of being able to follow a large deformation, there is no change in the effective area at the time of deformation, so the design becomes easy. .

【0032】請求項4にかかる発明によれば、空気室の
底部と作動筒との間に粘性ダンパを介装したから、垂直
方向の振動の減衰性能をより一層高めることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, since the viscous damper is interposed between the bottom of the air chamber and the working cylinder, the vertical vibration damping performance can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明にかかる3次元免震装置の実施の形態
を示す正面図である。
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a three-dimensional seismic isolation device according to the present invention.

【図2】 同3次元免震装置の作用を説明する要部拡大
図である。
FIG. 2 is an enlarged view of a main part for explaining the operation of the three-dimensional seismic isolation device.

【図3】 同3次元免震装置の空気ばねの設計法を説明
するために示すもので、空気ばねの例を示す概略図であ
る。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of an air spring for explaining a method of designing an air spring of the three-dimensional seismic isolation device.

【図4】 同3次元免震装置の空気ばねの設計法を説明
するために示すもので、空気ばねの有効面積の変化を示
す図である。
FIG. 4 is a view for explaining a design method of an air spring of the three-dimensional seismic isolation device, and is a view showing a change in an effective area of the air spring.

【図5】 同3次元免震装置の空気ばねの設計法を説明
するために示すもので、空気ばねの体積変化を示す図で
ある。
FIG. 5 is a view for explaining a method of designing an air spring of the three-dimensional seismic isolation device, and is a view showing a change in volume of the air spring.

【図6】 同3次元免震装置の空気ばねの設計法を説明
するために示すもので、空気ばねの復元力特性を示す図
である。
FIG. 6 is a view for explaining a design method of the air spring of the three-dimensional seismic isolation device, and is a view showing a restoring force characteristic of the air spring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 3次元免震装置 2 下部基礎版 3 上部基礎版 5a 空気ばね 5 垂直免震装置 6a 積層ゴム 6 水平免震装置 11 作動筒 12 鋼製枠 13 コンクリート 14 鋼製の円筒体 15 ダイアフラム 16 空気室 17 圧力ユニット 18 摩擦ダンパー 19 粘性ダンパー 20 連結部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3D seismic isolation device 2 Lower base plate 3 Upper base plate 5a Air spring 5 Vertical seismic isolation device 6a Laminated rubber 6 Horizontal seismic isolation device 11 Working cylinder 12 Steel frame 13 Concrete 14 Steel cylindrical body 15 Diaphragm 16 Air chamber 17 pressure unit 18 friction damper 19 viscous damper 20 connecting member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 和也 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 岡田 康男 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 田村 和夫 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 猿田 正明 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 菊地 優 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 Fターム(参考) 3J048 AA02 BA08 BE02 BE04 DA01 EA38  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kazuya Ota 1-3-2 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shimizu Corporation (72) Inventor Yasuo Okada 1-3-2 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shimizu Construction Co., Ltd. (72) Inventor Kazuo Tamura 1-3-2 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shimizu Corporation (72) Inventor Masaaki Saruta 1-2-3 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shimizu Corporation (72) Inventor Yu Kikuchi 1-3-2 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shimizu Corporation F-term (reference) 3J048 AA02 BA08 BE02 BE04 DA01 EA38

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 垂直免震手段と水平免震手段とを直列に
連結したことを特徴とする3次元免震装置。
1. A three-dimensional seismic isolation device wherein vertical seismic isolation means and horizontal seismic isolation means are connected in series.
【請求項2】 前記垂直免震手段として空気ばねを用
い、前記水平免震手段として積層ゴムを用いたことを特
徴とする請求項1記載の3次元免震装置。
2. The three-dimensional seismic isolation device according to claim 1, wherein an air spring is used as said vertical seismic isolation means, and a laminated rubber is used as said horizontal seismic isolation means.
【請求項3】 前記垂直免震手段として、下部基礎版に
形成した空気室とその上方に昇降自在に配置された作動
筒との間にゴム製のダイアフラムを介装した構成の空気
ばねを用いたことを特徴とする請求項2記載の3次元免
震装置。
3. An air spring having a structure in which a rubber diaphragm is interposed between an air chamber formed in a lower base plate and an operating cylinder disposed above and below the air chamber formed in the lower base plate as the vertical seismic isolation means. The three-dimensional seismic isolation device according to claim 2, wherein:
【請求項4】 前記空気室の底部と作動筒との間に粘性
ダンパを介装したことを特徴とする請求項3記載の3次
元免震装置。
4. The three-dimensional seismic isolation device according to claim 3, wherein a viscous damper is interposed between the bottom of the air chamber and the working cylinder.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011038617A (en) * 2009-08-17 2011-02-24 Shimizu Corp Pantograph type base isolation system
CN108517767A (en) * 2018-03-29 2018-09-11 庄银灿 A kind of bridge vibration absorber for municipal science of bridge building
CN108643672A (en) * 2018-06-04 2018-10-12 华北理工大学 Three-dimensional shock damping and insulation device and construction method of installation
JP7134773B2 (en) 2018-08-03 2022-09-12 三菱重工機械システム株式会社 Vibration damping device and modification method of vibration damping device

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