JP2005042822A - Cylindrical liquid damper for base isolator and base isolator using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、免震装置用シリンダ型液体ダンパ及びそのダンパを用いた免震装置に関するものである。 The present invention relates to a cylinder type liquid damper for a seismic isolation device and a seismic isolation device using the damper.
日本免震構造協会誌「ＭＥＮＳＩＮ」ＮＯ．３０ ２０００／１１（非特許文献１）には、転がり支承（図示の例では１０基のボールベアリング支承）と建物のコーナー部のオイルダンパ（図示の例では８本）を備える戸建住宅用免震装置が開示されている。この免震装置では、１０基の転がり支承が大径ボールと小径ボールを組合せたベアリング部分を上部構造物（本図の場合住宅を乗せる鉄骨床梁）に取付け、このベアリング部分の大径ボールを支える受皿を基礎に取付けて上部の重量を支える。また、この転がり支承の摩擦係数が低いため変位抑制用にオイルダンパが８本取付けられている。このオイルダンパは、片側のシリンダヘッド側を鉄骨床梁にロッド側を基礎にそれぞれ水平方向に回転可能なように取付けられている。地震が発生すると上部構造物は転がり軸受けを介して基礎と相対運動する。 Journal of Japan Seismic Isolation Structure “MENSIN” NO. 30 2000/11 (Non-Patent Document 1) includes a rolling bearing (10 ball bearing bearings in the illustrated example) and oil dampers (8 in the illustrated example) for building corners. A seismic device is disclosed. In this seismic isolation device, 10 rolling bearings are mounted on a superstructure (in this case, a steel floor beam on which a house is placed) by combining a large-diameter ball and a small-diameter ball. A support tray is attached to the foundation to support the weight of the upper part. In addition, since the rolling bearing has a low coefficient of friction, eight oil dampers are attached to suppress displacement. This oil damper is attached so that one side of the cylinder head can be rotated in a horizontal direction on the basis of a steel floor beam and on the rod side. When an earthquake occurs, the superstructure moves relative to the foundation via rolling bearings.
上記オイルダンパは、非特許文献１の図面より見ると、一般的なシリンダ型ダンパであって、シリンダ内のピストンに絞り（オリフィス）を設けて減衰力を発生するタイプのものが使用されていると見られ、この減衰力によって変位を抑制していると見られる。また、非特許文献１の図面によれば、上記オイルダンパは、その８本が４本ずつを同方向にして直交するように配設されている。 The oil damper is a general cylinder type damper as seen from the drawing of Non-Patent Document 1, and a type that generates a damping force by providing a throttle (orifice) on a piston in the cylinder is used. It seems that the displacement is suppressed by this damping force. Further, according to the drawing of Non-Patent Document 1, the eight oil dampers are arranged so that eight of them are orthogonal with four of them in the same direction.
非特許文献１に例示の免震装置では、オイルダンパの減衰力は、地震による変位の大小に依存せず、通常の液圧ダンパのように速度にのみ依存している。この場合、国の告示で定められた通常の巨大地震に合せて免震効果があるようにオイルダンパの減衰力を調整すると、この想定した地震以上の地震が発生した場合には設計変位を越えてしまうか、別に設けたストッパ（非特許文献１では例示されていない）に衝突し過大な衝撃力を発生することになる。また、オイルダンパの減衰力を強くし過ぎると、逆に通常の巨大地震では免震効果が発揮できなくなる。 In the seismic isolation device illustrated in Non-Patent Document 1, the damping force of the oil damper does not depend on the magnitude of the displacement due to the earthquake, but depends only on the speed as in a normal hydraulic damper. In this case, if the damping force of the oil damper is adjusted so as to have a seismic isolation effect in accordance with the normal large earthquake stipulated by the national notice, the design displacement will be exceeded if an earthquake greater than this assumed earthquake occurs. Otherwise, it collides with a stopper (not illustrated in Non-Patent Document 1) provided separately, and an excessive impact force is generated. On the other hand, if the damping force of the oil damper is too strong, the seismic isolation effect cannot be exhibited in a normal giant earthquake.
また、特開平９−２２１８６６号公報（特許文献１）には、上記のような戸建住宅ではなく、より軽量な計算機等の機器を地震時に保護する目的の免震装置に係わる発明の提案がなされている。この提案の免震装置では、床梁鉄骨の上に固定された免震床（上部構造物）と基盤との間に、複数の転がり支承を配置して重量を受け、また中央部に４本のオイルダンパを直交するように配置して地震による変位を抑制し、更にバネを備える緩衝部を複数個所配置してバネにより復元力を与えている。また、過大変位時の緩衝装置としてストッパと緩衝体とを備える制震部が複数個所配置されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 9-221866 (Patent Document 1) proposes an invention related to a seismic isolation device for the purpose of protecting a lighter computer or the like in the event of an earthquake rather than a detached house as described above. Has been made. In this proposed seismic isolation device, a plurality of rolling bearings are placed between the base and the base isolation floor (superstructure) fixed on the floor beam steel frame, and four in the center. The oil dampers are arranged so as to be perpendicular to each other to suppress the displacement due to the earthquake, and a plurality of buffer parts provided with springs are arranged at a plurality of positions to give a restoring force by the springs. In addition, a plurality of vibration control portions including stoppers and shock absorbers are disposed as shock absorbers for excessive displacement.
上記免震装置では、通常の地震では上部構造物（床梁鉄骨）は転がり支承で支えられながら相対運動し、その変位を抑制するためにオイルダンパで減衰力を与える事になる。また、バネは復元力を与えており地震の振動がおさまると上記構造物を元の位置に戻す働きを持っている。更に、想定以上の地震が発生すると、過大変位用のストッパが緩衝体に衝突して緩衝体によって衝撃が緩和される。 In the above-mentioned seismic isolation device, in an ordinary earthquake, the upper structure (floor beam steel frame) moves relative to each other while being supported by a rolling bearing, and a damping force is applied by an oil damper to suppress the displacement. In addition, the spring gives a restoring force, and has the function of returning the structure to its original position when the vibration of the earthquake subsides. Furthermore, when an earthquake more than expected occurs, the stopper for excessive displacement collides with the shock absorber, and the shock is alleviated by the shock absorber.
ところが、上記過大変位時のストッパは、全方向でストッパ機能を働かせる必要があるため多数（例示では前後左右の４個）を必要とすること、また緩衝体としてゴムが例示されているが、ゴムでもバネに近い性状を示す場合には地震によっては、その反発力で衝撃が緩和されないことがある。また、戸建住宅のような重量のある上部構造物のような場合にはストッパなど緩衝装置が大きくなり高価になる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなしたものであって、その目的は、通常予測される地震に対しては十分な免震効果を得、極稀に発生する巨大地震に対しても構造物に対する大きな損傷を与えず過大変位を抑制し、且つストッパの機能を兼ねることのできる、免震装置用シリンダ型液体ダンパを提供するものである。また、他の目的は、地震は変位の方向が規定できないため全方位にわたって過大変位を抑制し得る、前記シリンダ型液体ダンパを用いた免震装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to obtain a sufficient seismic isolation effect for a normally predicted earthquake and to structure a rare earthquake that occurs extremely rarely. It is an object of the present invention to provide a cylinder type liquid damper for a seismic isolation device capable of suppressing an excessive displacement without giving a large damage to an object and also serving as a stopper. Another object of the present invention is to provide a seismic isolation device using the cylinder type liquid damper that can suppress an excessive displacement in all directions because the direction of displacement of an earthquake cannot be defined.
本発明（請求項１）に係る免震装置用シリンダ型液体ダンパは、液体の粘性抵抗を利用した免震装置用シリンダ型液体ダンパにおいて、シリンダの外側に設けられピストンの両側に連通する連通管部と、この連通管部内に設けられた第１の絞りと、ピストンロッドのストロークエンドの所定範囲で作用するシリンダに内蔵された第２の絞りとを備え、この第２の絞り径が前記第１の絞り径よりも小径に形成されてなるものである。 The cylinder-type liquid damper for a seismic isolation device according to the present invention (Claim 1) is a cylinder-type liquid damper for a seismic isolation device that uses the viscous resistance of liquid, and is a communication pipe that is provided outside the cylinder and communicates with both sides of the piston. , A first throttle provided in the communication pipe part, and a second throttle built in a cylinder that operates in a predetermined range at the stroke end of the piston rod, the second throttle diameter being the first throttle diameter. The aperture diameter is smaller than the aperture diameter of 1.
本発明（請求項２）に係る免震装置用シリンダ型液体ダンパを用いた免震装置は、上記請求項１に記載の免震装置用シリンダ型液体ダンパを上部構造物と基礎の間に４方向以上に且つ全方位で均等角度をなすように配設し且つ当該上部構造物と基礎とに取り付けて全方向ダンパを構成するとともに、それら各液体ダンパのダンパ軸心が略１点で交差するように配設されてなるものである。 A seismic isolation device using a cylinder type liquid damper for a seismic isolation device according to the present invention (Claim 2) is provided with a cylinder type liquid damper for a seismic isolation device according to claim 1 between the upper structure and the foundation. An omnidirectional damper is formed by being arranged at equal angles in all directions and in all directions, and is attached to the superstructure and the foundation, and the damper axes of these liquid dampers intersect at substantially one point. It is arranged like this.
本発明（請求項３）に係る免震装置用シリンダ型液体ダンパを用いた免震装置は、請求項１に記載の免震装置用シリンダ型液体ダンパと支承を備えてなる免震装置であって、支承が方形の可動範囲を有し、前記上部構造物と基礎とに取り付けられ且つ支承の可動範囲の方形における直交するいずれか２辺と各々平行な位置関係となるように前記上部構造物と基礎の間に配設される２つの前記液体ダンパを少なくとも有する全方向ダンパが配設されてなるものである。 A seismic isolation device using a cylinder type liquid damper for a seismic isolation device according to the present invention (Claim 3) is a seismic isolation device comprising the cylinder type liquid damper for a seismic isolation device according to claim 1 and a support. The upper structure has a rectangular movable range, is attached to the upper structure and the foundation, and is in a positional relationship parallel to any two orthogonal sides of the square of the movable range of the bearing. And an omnidirectional damper having at least two liquid dampers disposed between the base and the foundation.
本発明（請求項４）に係る免震装置用シリンダ型液体ダンパを用いた免震装置は、上記請求項２又は３に記載の免震装置用シリンダ型液体ダンパと支承を備える免震装置において、支承の可動範囲を、前記全方向ダンパの許容するストローク範囲より大きく構成することによって、前記液体ダンパ自体を、より大きな変位に対するストッパとして兼用させるものである。 A seismic isolation device using a cylinder type liquid damper for a seismic isolation device according to the present invention (Claim 4) is the seismic isolation device comprising the cylinder type liquid damper for a seismic isolation device according to claim 2 or 3 and a support. By configuring the support movable range to be larger than the stroke range allowed by the omnidirectional damper, the liquid damper itself can be used as a stopper against a larger displacement.
本発明に係る免震装置用シリンダ型液体ダンパによれば、通常予測される地震に対しては第１の絞りによって減衰することができ、十分な免震効果が得られる。一方、極く稀に発生する巨大地震に対しては第２の絞りによって過大変位が抑制され、更には第２の絞りがストッパ的に作用するため構造物に対する大きな損傷を防ぐことができる。 According to the cylinder type liquid damper for a seismic isolation device according to the present invention, a normally predicted earthquake can be attenuated by the first diaphragm, and a sufficient seismic isolation effect can be obtained. On the other hand, for a huge earthquake that occurs very rarely, excessive displacement is suppressed by the second diaphragm, and further, the second diaphragm acts like a stopper, so that large damage to the structure can be prevented.
本発明に係る免震装置用シリンダ型液体ダンパを用いた免震装置によれば、地震により上記構造物が基礎に対し全方位のどの方向から揺れを生じ変位を起こしても、前記液体ダンパの第１及び第２の絞りの作用によってその変位に対応することができる。特に、全方位にわたって過大変位が生じても、第２の絞りの作用によってその過大な変位を抑制できる。 According to the seismic isolation device using the cylinder type liquid damper for a seismic isolation device according to the present invention, no matter which direction the oscillating structure causes the swaying and displacement of the structure, the liquid damper The displacement can be accommodated by the action of the first and second diaphragms. In particular, even if an excessive displacement occurs in all directions, the excessive displacement can be suppressed by the action of the second diaphragm.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る免震装置用シリンダ型液体ダンパの平面断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan sectional view of a cylinder type liquid damper for a seismic isolation device according to the present invention.
免震装置用シリンダ型液体ダンパ（以下ダンパと称す）１は、ダンパ本体２、このダンパ本体２に進退可能に保持されたピストンロッド３、及びダンパ本体２の外側に設けられた連通管部４とを備えて構成されている。ダンパ本体２は、シリンダチューブ５、ヘッド６とロッドカバー７からなり、タイロッド（図示せず）で通常の油圧シリンダと同様に締付けられ一体となっている。 A cylinder type liquid damper (hereinafter referred to as “damper”) 1 for a seismic isolation device includes a damper main body 2, a piston rod 3 held so as to be able to advance and retreat in the damper main body 2, and a communication pipe portion 4 provided outside the damper main body 2. And is configured. The damper main body 2 includes a cylinder tube 5, a head 6 and a rod cover 7, and is tightened and integrated with a tie rod (not shown) in the same manner as a normal hydraulic cylinder.
ヘッド６には、その中心部にピストンロッド３の後端部に設けられたクッション部２１が嵌め入る穴８が設けられ、その穴８の底部に交差させて液体流入口９及びこの液体流入口９とシリンダチューブ５側の面との間に設けられた第２の絞り１０が設けられている。また、ヘッド６の外側にはブラケット１１が取付けられている。 The head 6 is provided with a hole 8 into the center of which the cushion portion 21 provided at the rear end of the piston rod 3 is fitted. The liquid inlet 9 and the liquid inlet 9 intersect with the bottom of the hole 8. A second throttle 10 is provided between 9 and the surface on the cylinder tube 5 side. A bracket 11 is attached to the outside of the head 6.
ロッドカバー７には、その中心部にピストンロッド３を挿通する貫通孔１２が設けられ、その貫通孔１２に交差させて液体流入口１３及びこの液体流入口１３とシリンダチューブ５側の面との間に設けられた第２の絞り１４が設けられている。また、ロッドカバー７の外側には、ロッドブッシュ１５がブッシュ押え１６によってロッドカバー７に取付けられている。また、ロッドブッシュ１５にはスクレーパー１７とパッキン１８が嵌め込まれ、内部よりの液体（通常オイル）をシールするとともに外部よりの異物の侵入を防いでいる。 The rod cover 7 is provided with a through-hole 12 through which the piston rod 3 is inserted at the center thereof, and intersects the through-hole 12 so that the liquid inlet 13 and the liquid inlet 13 and the surface on the cylinder tube 5 side are formed. A second diaphragm 14 provided between them is provided. A rod bush 15 is attached to the rod cover 7 by a bush presser 16 outside the rod cover 7. In addition, a scraper 17 and a packing 18 are fitted into the rod bush 15 to seal liquid (usually oil) from the inside and prevent foreign matter from entering from the outside.
ピストンロッド３は、先端側には上部構造体３２に連結する連結部（図示せず）が設けられ、後端側にはピストン１９がねじ込まれて設けられている。ピストン１９の前面側のピストンロッド３にはクッションリング２０が固定されており、またピストン１９の後端面には上記ヘッド６の穴８と嵌まり込むクッション部２１が設けられている。また、ピストン１９の外周部には流体をシールするパッキン２２が付いている。 The piston rod 3 is provided with a connecting portion (not shown) connected to the upper structure 32 on the front end side, and is provided with a piston 19 screwed on the rear end side. A cushion ring 20 is fixed to the piston rod 3 on the front side of the piston 19, and a cushion portion 21 that fits into the hole 8 of the head 6 is provided on the rear end surface of the piston 19. Further, a packing 22 for sealing fluid is attached to the outer peripheral portion of the piston 19.
連通管部４は、バルブブロック２３と連通管２４を備えて構成され、バルブブロック２３を前記ヘッド６の液体流入口９とロッドカバー７の液体流入口１３にそれぞれボルト（図示せず）で取付けられている。バルブブロック２３には第１の絞り２５と弁座２６、バルブ２７、バネ２８からなるチェック弁２９が組込まれている。バルブブロック２３の出口にはコネクタ３０があり、前記連通管２４が接続されている。また、キャップ３１は液体のシール用の蓋である。 The communication pipe portion 4 includes a valve block 23 and a communication pipe 24. The valve block 23 is attached to the liquid inlet 9 of the head 6 and the liquid inlet 13 of the rod cover 7 with bolts (not shown). It has been. A check valve 29 including a first throttle 25, a valve seat 26, a valve 27, and a spring 28 is incorporated in the valve block 23. A connector 30 is provided at the outlet of the valve block 23, and the communication pipe 24 is connected thereto. The cap 31 is a lid for sealing liquid.
上記構成の液体ダンパ１は、図２に示すように上部構造物３２と基礎３３との間に例えば転がり支承３４と一緒に設けて使用される。このように設けて使用した場合の液体ダンパ１の作動について説明する。なお、符号３５は、液体ダンパ１を上部構造物３２と基礎３３のそれぞれに取付けるためのブラケットを示す。 As shown in FIG. 2, the liquid damper 1 having the above configuration is used by being provided, for example, together with a rolling support 34 between the upper structure 32 and the foundation 33. The operation of the liquid damper 1 when used in this way will be described. Reference numeral 35 denotes a bracket for attaching the liquid damper 1 to each of the upper structure 32 and the foundation 33.
地震が発生すると、上部構造物３２と基礎３３との間で相対運動が起こり、液体ダンパ１を伸縮（液体ダンパ１は上部構造物３２と基礎３３が当初の位置（図２の状態）にある時伸縮方向に同一量だけストロークできるように位置決めされている）する変位が比較的少ない場合には、液体ダンパ１の減衰力は第１の絞り２５によって決定される。液体ダンパ１が伸長（図１、２の左方向に移動）する時にはピストンロッド側の圧力が液体の粘性によって上昇し、減衰力をピストンロッド側の第１の絞り２５で発生させ、液体ダンパ１が収縮（図１、２の右方向に移動）する時にはヘッド側の圧力が上昇し、減衰力をヘッド側の第１の絞り２５で発生させる。なお、本例では、第１の絞り２５がピストンロッド側とヘッド側の２箇所に設けているので、その内径を個別にきめることができ、押し側、引き側の減衰力を合わせることができる。 When an earthquake occurs, relative motion occurs between the upper structure 32 and the foundation 33, and the liquid damper 1 expands and contracts (the liquid damper 1 has the upper structure 32 and the foundation 33 in their original positions (state shown in FIG. 2). When the displacement (positioned so as to be able to stroke the same amount in the telescopic direction) is relatively small, the damping force of the liquid damper 1 is determined by the first diaphragm 25. When the liquid damper 1 extends (moves in the left direction in FIGS. 1 and 2), the pressure on the piston rod side increases due to the viscosity of the liquid, and a damping force is generated by the first throttle 25 on the piston rod side. 1 contracts (moves in the right direction in FIGS. 1 and 2), the pressure on the head side increases, and a damping force is generated by the first diaphragm 25 on the head side. In this example, since the first diaphragm 25 is provided at two locations on the piston rod side and the head side, the inner diameter can be determined individually, and the pushing side and pull side damping forces can be combined. .
次に、チェック弁２９の構造と作動について説明する。チェック弁２９はバルブブロック２３にねじ込んで固定した弁座２６と、弁座２６にガイドされ弁座２６にバネ２８で押付けられてシールするバルブ２７と、バネ２８とからなる。連通管２４から流体が供給されるとバルブ２７はバネ力に打ち勝ってスライドしバルブ２７は開放する。一方シリンダ側から液体が供給されるとバルブ２７は弁座２６にバネ力とその液体の圧力で押付けられた状態になるのでバルブ２７は閉止した状態となり、液体は第１の絞り２５側からのみ連通管２４に供給される。 Next, the structure and operation of the check valve 29 will be described. The check valve 29 includes a valve seat 26 screwed and fixed to the valve block 23, a valve 27 guided by the valve seat 26 and pressed against the valve seat 26 by a spring 28, and a spring 28. When fluid is supplied from the communication pipe 24, the valve 27 overcomes the spring force and slides to open the valve 27. On the other hand, when the liquid is supplied from the cylinder side, the valve 27 is pressed against the valve seat 26 by the spring force and the pressure of the liquid, so that the valve 27 is closed, and the liquid is only supplied from the first throttle 25 side. It is supplied to the communication pipe 24.
次に、第２の絞り１０、１４の作動を説明する。地震による変位が大きくなると、ピストンロッド３が一定距離以上伸長すると、クッションリング２０がピストンロッド３とロッドカバー７の間の隙間３６に挿入されて来る。挿入される前には内部の液体は隙間３６と第２の絞り１４及びロッドカバー７の液体流入口１３を経て連通管部４に供給され、ロッド側のシリンダ２内の液体圧力は第１の絞り２５とピストンロッド３の速度によって決定されていたが、挿入されると内部の液体は第２の絞り１４からのみ液体流入口１３を経て連通管部４に供給されるため、液体の流入量が急激に減少し、変位を抑制することになる。なお、クッションリング２０の外径と嵌合するロッドカバー７の隙間３６を小さく設計し、更に第２の絞り１４の絞り径を第１の絞り２５の絞り径より小さくすることにより、前述のシリンダ２内の液体圧力は同一速度でも発生圧力を高くすることができる。また、ピストンロッド３が反ロッド側に動いた場合（液体ダンパ１が収縮した場合）も、ある距離以上に縮んだ時にはピストン１９のクッション部２１がヘッド６の穴８に嵌まり込み同様に液体は第２の絞り１０から排出され発生圧力を高くすることになる。 Next, the operation of the second diaphragms 10 and 14 will be described. When the displacement due to the earthquake increases, the cushion ring 20 is inserted into the gap 36 between the piston rod 3 and the rod cover 7 when the piston rod 3 extends for a certain distance or more. Before being inserted, the liquid inside is supplied to the communication pipe portion 4 through the gap 36, the second throttle 14 and the liquid inlet 13 of the rod cover 7, and the liquid pressure in the cylinder 2 on the rod side is the first pressure. Although it was determined by the speeds of the throttle 25 and the piston rod 3, since the liquid inside is supplied only from the second throttle 14 to the communication pipe portion 4 through the liquid inlet 13 when inserted, the amount of inflow of liquid Decreases rapidly and suppresses displacement. In addition, the gap 36 of the rod cover 7 fitted to the outer diameter of the cushion ring 20 is designed to be small, and the throttle diameter of the second throttle 14 is made smaller than the throttle diameter of the first throttle 25, so that the cylinder described above can be obtained. The liquid pressure in 2 can increase the generated pressure even at the same speed. In addition, when the piston rod 3 moves to the opposite rod side (when the liquid damper 1 contracts), the cushion portion 21 of the piston 19 fits into the hole 8 of the head 6 when the piston rod 3 contracts more than a certain distance. Is discharged from the second throttle 10 to increase the generated pressure.
上述のクッションリング２０の長さとクッション部２１の長さを同じにして隙間３６、穴８に嵌まり込ませ、地震の変位が一定以上になった場合の液体ダンパ１の減衰力を大幅に向上させることにより、変位抑制効果を飛躍的に増大させることが可能となる。また、万一変位がそれ以上大きくなった時で、ピストン１９の面がロッドカバー７の面又はヘッド６の面と衝突するような場合でもその衝撃を緩和することができる。 The length of the cushion ring 20 and the length of the cushion portion 21 are the same, and the cushion ring 21 is fitted into the gap 36 and the hole 8, so that the damping force of the liquid damper 1 is greatly improved when the displacement of the earthquake exceeds a certain level. By doing so, it becomes possible to dramatically increase the displacement suppression effect. Moreover, even if the displacement of the piston 19 collides with the surface of the rod cover 7 or the surface of the head 6 when the displacement is further increased, the impact can be reduced.
なお、上記の形態では、連通管部４に第１の絞り２５とチェック弁２９をそれぞれ２つずつ設けた例を説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、例えば図３に示すように、ヘッド６の液体流入口９とロッドカバー７の液体流入口１３との間に、第１の絞り２５のみを１つ設けた連通管２４を設けるようにしてもよく、このように構成しても同様の作用効果が享受できる。 In the above embodiment, an example in which two first throttles 25 and two check valves 29 are provided in the communication pipe portion 4 has been described. However, the present invention is not limited to this example. For example, FIG. As shown in FIG. 6, a communication pipe 24 having only one first throttle 25 may be provided between the liquid inlet 9 of the head 6 and the liquid inlet 13 of the rod cover 7. Even if it comprises, it can enjoy the same effect.
次に、上述の液体ダンパ１を使用した免震装置について説明する。地震は震源の位置、家の方向からその変位の方向は特定できず、免震装置は全方位にわたって同一の性能を有することが必要である。従来技術のように複数の液体ダンパ１を直交方向に配置した場合には、その４５°方向に地震による変位が起こった場合には液体ダンパ１はその約１／√２しかストロークしないことになり、上述した液体ダンパ１の第２の絞り１０、１４が効き始める位置が異なり、支承３４の可動範囲が円状の場合効果が地震の向きにより大幅に異なることになる。 Next, a seismic isolation device using the above liquid damper 1 will be described. The direction of the displacement of an earthquake cannot be specified from the position of the epicenter and the direction of the house, and the seismic isolation device needs to have the same performance in all directions. When a plurality of liquid dampers 1 are arranged in the orthogonal direction as in the prior art, when a displacement occurs due to an earthquake in the 45 ° direction, the liquid damper 1 will only stroke about 1 / √2. When the above-described second diaphragms 10 and 14 of the liquid damper 1 start to be effective, and the movable range of the support 34 is circular, the effect varies greatly depending on the direction of the earthquake.
図４は、本発明に係るシリンダ型液体ダンパを用いた免震装置の透視平面図（上部構造物を省略し上方より基礎上を見た図）である。本例の免震装置は、図示省略する上部構造物３２と基礎３３との間に、周辺部と内部とに計１２個の転がり支承３４を配設するとともに、上述した液体ダンパ１（１ａ〜１ｄ）を４箇所に配設して構成したものである。 FIG. 4 is a perspective plan view of the seismic isolation device using the cylinder-type liquid damper according to the present invention (viewed from above with the upper structure omitted). In the seismic isolation device of this example, a total of twelve rolling bearings 34 are disposed between an upper structure 32 and a foundation 33 (not shown) in the periphery and inside, and the liquid damper 1 (1a to 1a) described above. 1d) is arranged at four locations.
４箇所の液体ダンパ１ａ〜１ｄは、液体ダンパ１ａと１ｂが、また１ｃと１ｄがそれぞれ直交し、更に液体ダンパ１ａ、１ｂと１ｃ、１ｄとがそれぞれ方向が４５°ずれて均等角度に配設されている。また、４本の液体ダンパ１ａ〜１ｄは、ダンパ反力による上部構造物３２への回転力を最小にするため、そのダンパ軸心が略１点（図心Ａ）で交差するように配設されている。 The four liquid dampers 1a to 1d have liquid dampers 1a and 1b, 1c and 1d orthogonal to each other, and the liquid dampers 1a, 1b, 1c, and 1d are disposed at an equal angle with their directions shifted by 45 °. Has been. Further, the four liquid dampers 1a to 1d are arranged so that their damper axes intersect at approximately one point (centroid A) in order to minimize the rotational force on the upper structure 32 due to the damper reaction force. Has been.
上記構成の免震装置では、上部構造物３２が左右（図に向かって左右方向）に相対運動すると、液体ダンパ１ａの第２の絞り１０、１４が免震効果を発揮し、上下に相対運動すると、液体ダンパ１ｂの第２の絞り１０、１４が免震効果を発揮することになる。またそれに対して４５°方向に相対運動すると、液体ダンパ１ｃ又は１ｄの第２の絞り１０、１４が効果を発揮することになる。 In the seismic isolation device having the above configuration, when the upper structure 32 moves relative to the left and right (left and right as viewed in the figure), the second diaphragms 10 and 14 of the liquid damper 1a exhibit the seismic isolation effect and move up and down relative. Then, the second diaphragms 10 and 14 of the liquid damper 1b exhibit a seismic isolation effect. When the relative movement is performed in the direction of 45 °, the second diaphragms 10 and 14 of the liquid damper 1c or 1d are effective.
次に、上部構造物３２が左右方向に対して右上へ２２．５°の方向に相対運動した場合、液体ダンパ１ａと１ｃの第２の絞り１０，１４が効果を発揮する。その動作について液体ダンパ１ａを例に説明する。なお、通常の戸建住宅では上部構造物３２の相対変位は敷地の制限があり３００ｍｍ程度の限界ストロークで設計されることが多いので、以下の説明を理解し易くするため、液体ダンパのストロークを±３００ｍｍとし、通常状態での液体ダンパのピン間距離Ｌを１３００ｍｍとして説明する。 Next, when the upper structure 32 moves relative to the right and left direction in the direction of 22.5 ° to the upper right, the second diaphragms 10 and 14 of the liquid dampers 1a and 1c are effective. The operation will be described taking the liquid damper 1a as an example. In a typical detached house, the relative displacement of the upper structure 32 is often designed with a limit stroke of about 300 mm due to site restrictions. In order to make the following explanation easy to understand, the stroke of the liquid damper is used. In the description, it is assumed that the distance L between pins of the liquid damper is 1300 mm in a normal state.
上部構造物３２が右上へ２２．５°の方向に相対運動して±３００ｍｍ変位したとすると、液体ダンパ１ａは伸長側に２８１ｍｍ、収縮側に２７１ｍｍストロークすることとなる。一方、液体ダンパ１ａは、上述の構造の場合、通常両端５０ｍｍ程度に第２の絞り１０、１４を設けることになるので、液体ダンパ１ａが２５０ｍｍを超えてストロークすると効果が発揮されることになる。従って、液体ダンパ１ａは上部構造物３２が３００ｍｍを変位する前に効果を発揮することになる。 If the upper structure 32 is displaced relative to the upper right in the direction of 22.5 ° and displaced by ± 300 mm, the liquid damper 1a will stroke 281 mm on the expansion side and 271 mm on the contraction side. On the other hand, in the case of the above-described structure, the liquid damper 1a is normally provided with the second diaphragms 10 and 14 at about 50 mm at both ends. Therefore, the effect is exhibited when the liquid damper 1a strokes beyond 250 mm. . Therefore, the liquid damper 1a is effective before the upper structure 32 is displaced by 300 mm.
次に、転がり支承が方形の可動範囲を有し、その直交する辺に平行に直交させて液体ダンパ１が配設された場合の免震装置の作動について図５〜図７を参照して説明する。図５は、方形の可動範囲を有する転がり支承の正面断面図、図６は、図５の上部免震皿を除いて示す平面図、図７は、円形の可動範囲を有する転がり支承の上部免震皿を除いて示す平面図である。 Next, the operation of the seismic isolation device will be described with reference to FIGS. 5 to 7 when the rolling bearing has a rectangular movable range and the liquid damper 1 is disposed in parallel with the orthogonal sides. To do. 5 is a front sectional view of a rolling bearing having a rectangular movable range, FIG. 6 is a plan view excluding the upper seismic isolation plate of FIG. 5, and FIG. 7 is an upper portion of the rolling bearing having a circular movable range. It is a top view shown except a shake dish.
本例では、図５、図６に示すように、製作の容易さのため転がり支承３７は、正方形の可動範囲（図６の一点鎖線Ｂで示す範囲）を有し、平面的には方形の上下免震皿３８、３９と鋼球４０とからなり、上下免震皿３８、３９は中央に向けて地震後の復元のためにすり鉢勾配を設けている。また、上下免震皿３８、３９の周りには鋼球４０の落下防止と装置運搬のためストッパ４１がボルト４２によって取付けられている。更に上部免震皿３８は上部構造物３２に、下部免震皿３９は基礎３３にそれぞれボルト４３で取付けられている。また、上部構造物３２と基礎３３の間には上述した液体ダンパ１（図示せず）が、転がり支承３７の直交する辺と平行に直交させて２本配設されている。 In this example, as shown in FIGS. 5 and 6, the rolling support 37 has a square movable range (a range indicated by a one-dot chain line B in FIG. 6) for ease of manufacture, and is square in plan view. The upper and lower base isolation plates 38 and 39 are composed of upper and lower base isolation plates 38 and 39, and the upper and lower base isolation plates 38 and 39 are provided with a mortar slope toward the center for restoration after the earthquake. A stopper 41 is mounted around the upper and lower base isolation plates 38 and 39 by bolts 42 to prevent the steel ball 40 from falling and to transport the device. Further, the upper base plate 38 is attached to the upper structure 32 and the lower base plate 39 is attached to the foundation 33 with bolts 43, respectively. Further, two liquid dampers 1 (not shown) described above are disposed between the upper structure 32 and the foundation 33 so as to be orthogonal to the orthogonal sides of the rolling support 37.
上記構成において、地震が発生すると、上下免震皿３８、３９は鋼球４０を介して相対運動する。例えば図５のように上部構造物３２が基礎３３に対して図５のように２Ｓの距離を相対運動すると鋼球４０は回転し、Ｓだけ移動することとなる。 In the above configuration, when an earthquake occurs, the upper and lower base isolation plates 38 and 39 move relative to each other via the steel balls 40. For example, when the upper structure 32 moves relative to the base 33 by a distance of 2S as shown in FIG. 5 as shown in FIG. 5, the steel ball 40 rotates and moves by S.
ここで、直交する２本の液体ダンパ１が、上述のようにダンパのストロークを±３００ｍｍとし、ダンパの免震前のピン間を１３００ｍｍとした場合に、４５°方向に上部構造物３２が相対運動した時、液体ダンパ１のフルストローク時の転がり支承３７の移動距離２Ｓは液体ダンパ１の伸長方向に３９０．２ｍｍ、収縮方向に４０９．２ｍｍストロークすることになる。一方、転がり支承３７は液体ダンパ１と同一方向の変位を３００ｍｍとすると、その４５°方向の距離はその√２倍となる（４２４ｍｍ）。従って、この正方形の転がり支承３７の場合は正方形の大きさを変えることなく、図６に示す通り４５°方向の復元勾配部の長さをＳ１まで増加するだけで可動範囲を増大させることができる。 Here, when the two orthogonal liquid dampers 1 have a damper stroke of ± 300 mm as described above, and the distance between the pins of the damper before isolation is 1300 mm, the upper structure 32 is relative to the 45 ° direction. When moved, the moving distance 2S of the rolling support 37 during the full stroke of the liquid damper 1 is 390.2 mm in the extending direction of the liquid damper 1 and 409.2 mm in the contracting direction. On the other hand, if the displacement of the rolling bearing 37 in the same direction as the liquid damper 1 is 300 mm, the distance in the 45 ° direction is double that of √ (424 mm). Therefore, in the case of this square rolling support 37, the movable range can be increased by increasing the length of the restoring gradient portion in the 45 ° direction to S1 as shown in FIG. 6 without changing the size of the square. .
このように転がり支承３７の可動範囲を液体ダンパ１の向きを斜め方向に増大させることにより、全ストロークで液体ダンパ１による減衰力を作用し得る効果があり、また全方位で第２の絞り１０、１４が作用し得るようになり、ストロークエンド付近におけるクッション効果があるものにできるとともに、液体ダンパ１をストッパとして利用できる。なおこの場合、転がり支承３７の取付ボルト４３は鋼球４０と干渉しないように支承面に座ぐり加工をして上面（頭部）を支承表面より埋め込む必要がある。 By increasing the movable range of the rolling bearing 37 in this way, the direction of the liquid damper 1 is increased in an oblique direction, so that the damping force by the liquid damper 1 can be exerted over the entire stroke, and the second diaphragm 10 can be applied in all directions. , 14 can act, and can have a cushioning effect near the stroke end, and the liquid damper 1 can be used as a stopper. In this case, the mounting bolt 43 of the rolling bearing 37 needs to be counterbored on the bearing surface so as not to interfere with the steel ball 40 and the upper surface (head) needs to be embedded from the bearing surface.
次に、図７は、方形の転がり支承の場合で可動範囲が円形の場合の例で、このような構成の転がり支承４４の場合には液体ダンパ１を直交方向とその４５°方向の合計４本を配設することが好ましい。このように液体ダンパ１と転がり支承４４を配設した場合には、地震で２２．５°方向と６７．５°方向に変位すると液体ダンパ１のストロークに最大の余裕ができることになる。この場合、液体ダンパ１が上述と同様に±３００ｍｍストロークすると、支承はダンパの伸長側に３１９．６ｍｍ、収縮側に３３３．５ｍｍストロークするのでこれ以上の可動範囲を設けることにより、全ストロークで液体ダンパ１による減衰力を作用し得る効果があり、また全方位で第２の絞り１０、１４が作用し得るようになり、ストロークエンド付近におけるクッション効果があるようにできるとともに、液体ダンパ１をストッパとして利用できるようになる。この図７の例ではＳ＝３００ｍｍより大きいＳ１の可動範囲を設けている。 Next, FIG. 7 shows an example in which the movable range is circular in the case of a square rolling bearing. In the case of the rolling bearing 44 having such a configuration, the liquid damper 1 is set to a total of 4 in the orthogonal direction and its 45 ° direction. It is preferable to arrange a book. Thus, when the liquid damper 1 and the rolling support 44 are disposed, the stroke of the liquid damper 1 can have the maximum margin when it is displaced in the 22.5 ° direction and the 67.5 ° direction due to an earthquake. In this case, when the liquid damper 1 is stroked by ± 300 mm as described above, the support is stroked 319.6 mm on the extension side of the damper and 333.5 mm on the contraction side. There is an effect that the damping force by the damper 1 can act, and the second throttles 10 and 14 can act in all directions, so that a cushioning effect can be obtained near the stroke end, and the liquid damper 1 can be stopped. Will be available as In the example of FIG. 7, a movable range of S1 larger than S = 300 mm is provided.
１：免震装置用シリンダ型液体ダンパ ２：ダンパ本体
３：ピストンロッド ４：連通管部 ５：シリンダチューブ
６：ヘッド ７：ロッドカバー ８：穴
９：液体流入口 １０、１４：第２の絞り １１：ブラケット
１２：貫通孔 １３：液体流入口 １５：ロッドブッシュ
１６：ブッシュ押え １７：スクレーパー １８：パッキン
１９：ピストン ２０：クッションリング ２１：クッション部
２２：パッキン ２３：バルブブロック ２４：連通管
２５：第１の絞り ２６：弁座 ２７：バルブ
２８：バネ ２９：チェック弁 ３０：コネクタ
３１：キャップ ３２：上部構造物 ３３：基礎
３４：転がり支承 ３５：ブラケット ３６隙間
１ａ〜１ｄ：液体ダンパ ３７：転がり支承 ３８：上免震皿
３９：下免震皿 ４０：鋼球 ４１：ストッパ
４２、４３：ボルト ４４：転がり支承
1: Cylinder type liquid damper for seismic isolation device 2: Damper body 3: Piston rod 4: Communication pipe part 5: Cylinder tube 6: Head 7: Rod cover 8: Hole 9: Liquid inlet 10, 14: Second throttle 11: Bracket 12: Through hole 13: Liquid inlet 15: Rod bush 16: Bush presser 17: Scraper 18: Packing 19: Piston 20: Cushion ring 21: Cushion part 22: Packing 23: Valve block 24: Communication pipe 25: First throttle 26: Valve seat 27: Valve 28: Spring 29: Check valve 30: Connector 31: Cap 32: Superstructure 33: Foundation 34: Rolling support 35: Bracket 36 Clearances 1a to 1d: Liquid damper 37: Rolling Bearing 38: Upper base isolation plate 39: Lower base isolation plate 40: Steel ball 41: Stopper 42, 43: Bolt 44: Rolling support
Claims (4)
4. The seismic isolation device comprising a cylinder type liquid damper for a seismic isolation device and a support according to claim 2 or 3, wherein the movable range of the support is configured to be larger than a stroke range allowed by the omnidirectional damper. A seismic isolation device using a cylinder type liquid damper for a seismic isolation device, which is used as a stopper against a larger displacement.
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