JP2009024766A - 上下免震機構 - Google Patents
上下免震機構 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009024766A JP2009024766A JP2007188097A JP2007188097A JP2009024766A JP 2009024766 A JP2009024766 A JP 2009024766A JP 2007188097 A JP2007188097 A JP 2007188097A JP 2007188097 A JP2007188097 A JP 2007188097A JP 2009024766 A JP2009024766 A JP 2009024766A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- movable members
- vertical
- seismic isolation
- horizontal
- linear motion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
【解決手段】上部および下部がそれぞれ水平に対して逆方向に同角度ずつ傾斜して略楔状に形成された可動部材3を少なくとも1対用いて、それらの一端どうしを対向させて対称配置し、それら可動部材の上部および下部を少なくとも2組4台の直動機構4を介して上部構造体1および下部構造体2に対してそれぞれ水平方向に変位自在に支持する。双方の可動部材の間に、それらが離接するように互いに逆方向に水平変位した際に作動するバネ要素5と減衰要素6とを並列に設置する。可動部材の間に慣性質量ダンパー6bを設置する。この上下免震機構全体を滑り支承や水平免震機構により水平方向に変位可能に設置する。
【選択図】図1
Description
そのため、上下動に効果的な免震構造として空気バネや皿バネを用いる上下免震装置が考えられており、特許文献1には皿バネによる上下免震装置と水平免震装置とを併用した3次元免震装置についての開示がある。
また、いずれにしても上下動の変位振幅は水平動に比較すると桁違いに小さいのであるが、微小振幅で大きな負担力をもつような有効なダンパー(減衰装置)は実用化されていないことから、微小な上下動に対してダンパーを効果的に作動させてエネルギーを有効に吸収するためには鉛直剛性を小さくして上下動の変位振幅を大きくする必要がある。しかし、過度に鉛直剛性を小さくすると「ふかふかバネ」の状態となって常時の使い勝手や居住性が大きく損なわれ、好ましくない。
上記事情に鑑み、本発明は上記のような性能を備える有効適切な上下免震機構を提供することを目的とする。
特に、減衰要素として慣性質量ダンパーを使用すれば、慣性質量効果による優れた減衰性能が得られ、また振動遮断機構としても機能するものとなる。
さらに、滑り支承や転がり支承、水平免震機構との組み合わせにより全体として3次元免震機構を構成することもできる。
上記の傾斜角θは、たとえばtanθ=1/5〜1/30程度の範囲で設定すれば良い。なお、傾斜角θをそのような小さい範囲に設定する場合にはtanθ≒θであるから、以下の説明ではtanθと記すべき場合にも単にθと記す。
また、下部構造体2の上面には滑り支承として機能する滑り面8が設けられてそこには下部取付ブロック9が水平方向に滑動可能に配置され、その下部取付ブロック9の上面両側も上記の傾斜角θに合致して互いに逆方向に傾斜する傾斜面とされ、それら傾斜面にそれぞれ直動機構4が上向きに固定されている。
直動機構4は、いずれも直線状のレール4aに沿って可動体4bを直線的に滑らかに往復移動させる構成のものであり、各可動体4bに可動部材3の上下のフランジがそれぞれ連結固定されている。
そして、双方の可動部材3の間にはバネ要素5と減衰要素6とが並列に設置されている。本実施形態ではバネ要素5としてたとえばコイルバネが使用され、減衰要素6としてはたとえばオイルダンパー6aと慣性質量ダンパー6bとが併用されている。慣性質量ダンパー6bとしては、たとえばボールネジの軸方向変位をフライホイールの回転運動に転換してその慣性質量を制動力として利用する回転慣性質量ダンパーが好適に採用可能である。
つまり、上部構造体1が下部構造体2に対して相対的に上昇した際には双方の可動部材4どうしが引き寄せられるようにそれぞれ内側に変位してそれらの間隔は狭まり、逆に上部構造体が相対的に降下した際には可動部材3どうしが引き離されるようにそれぞれ外側に変位してそれらの間隔が拡がることになり、それに伴って可動部材3間に設置されているバネ要素5と減衰要素6としてのオイルダンパー6a、慣性質量ダンパー6bが同時に作動するようになっている。
本実施形態の上下免震機構は上部構造体1の鉛直荷重を直動機構4および可動部材3により支持しつつ、任意の鉛直剛性を付与できる。直動機構4は可動体4bをレール4aに沿って往復直線移動させるだけの簡単な構成であり、そのような直動機構4としては圧縮耐力(軸力)が6000tonfにも及ぶ汎用品が市販されているので、そのような汎用製品を使用することで安価に製作できるし通常の柱軸力には充分である。
その場合、直動機構4の傾斜角θ、軸力Nとすると、可動部材3間のバネ要素5に作用する軸力Pは、減衰要素6を無視すると
P=N・tanθ
となる。また、支承部の鉛直剛性Kvとすると、可動部材3間のバネ剛性kは
k=Kv・tan2θ
となり、したがって可動部材3間に負担力Pで剛性kなるバネ要素を設置すれば良く、高軸力にも容易に対応でき、鉛直剛性を自由に調整することができる。
c=Cv・tan2θ
ψ=Ms・tan2θ
となり、支承部の鉛直方向バネ、減衰、慣性質量のいずれも可動部材3間に設置した値の1/tan2θ倍に拡大されることになる(上述したように傾斜角θ=1/10ならば、1/tan2θ=100であるから100倍に拡大される)。
これは、小さな容量のダンパーを可動部材3間に設置するだけで、桁違いに大きな容量のダンパーを鉛直方向に設置したことと同じ効果を発揮することになり、ダンパーコストを充分に軽減することができる。
なお、ダンパー変位量は1/tanθ倍に拡大されるが、上下振幅はmm単位で微小であるから問題にはならない。寧ろ変位を拡大することでダンパーの微小変位時の立ち上がり特性が改善され、鉛直方向の微小振幅から大きな減衰を付与できる。
また、可動部材3間に設置するバネ要素5と減衰要素6はいずれも水平方向に伸縮するだけで他の方向への変位や回転を生じることはないので、可動部材3に対しては水平方向にガタつくことのないように単に固定状態で接合すれば良く、クレビスやボールジョイント等の複雑な接合手段は不要であるから、そこでの変形ロスや伝達ロスを無視できるしコスト的にも有利である。
また、直動機構4の摩擦抵抗は充分に小さくできるので微小地震から大地震まで効果的な上下免震性能を発揮できるし、全体の機構が単純でバネ剛性によって揺れが納まると自ずと原位置に復元するので残留変形も生じない。
すなわち、慣性質量ダンパー6bがたとえばボールネジの軸方向変位をフライホイールの回転運動に転換してその慣性質量を制動力として利用するものである場合、フライホイールが生じる回転慣性質量ψは実際の質量に比べて桁違いに大きくなるが、これを本実施形態の上下免震機構に組み込むことにより鉛直方向の慣性質量Msはさらに拡大され、実際の質量の数千倍以上の慣性質量効果を発揮させることができ、その場合の遮断振動数fは次式となる。
図2から、慣性質量を加えることで遮断振動数f(本解析例では加振振動数比=1.4)近傍の応答倍率が極めて小さくなることが分かる。すなわち、この振動数では(a)に示すように地震動で下部構造体2(基礎)から加振されても、上部構造体1は殆ど応答しないことを意味する。したがって、上部構造体1において振動が問題となる機器や構造体(床や梁などの躯体)の固有振動数を遮断振動数fと同調させれば、この振動数での振幅を大幅に抑制することができる。また(b)に示すように上部構造体1からの加振入力に対する下部構造体2の反力も伝達関数(応答倍率)が同じなので、機器振動数に同調させればその反力を大幅に低減させることができる。
また、減衰要素6としてはオイルダンパー6aに限らず各種のダンパーを採用可能であり、たとえば図3に示すような粘弾性ダンパー6cも好適に採用可能である。
これは、一方(図示例では右側)の可動部材3のウェブに鋼板10aの一端をフィラープレート11aを介して固定してその他端側を自由端とし、また他方(同、左側)の可動部材3のウェブには鋼板10bの一端を同じくフィラープレート11bを介して固定して他端側を自由端として、可動部材3の逆方向の水平変位によりそれら双方の鋼板10a、10bどうしも同様に面内において相対変位可能とし、それら鋼板10a、10bどうしの間に粘弾性体12を接着状態で挟み込んだ構成のものであり、可動部材3間の相対変位により粘弾性体12が剪断変形して優れた減衰効果を発揮するものである。
なお、そのような粘弾性ダンパー6cを使用する場合、施工時点では可動部材3間にバネ要素5のみを設置して粘弾性ダンパー6cは設置せずにおき、全体が完成した時点で粘弾性ダンパー6cを組み付けるようにすると、粘弾性ダンパー6cに常時の剪断変形を与えないようにできる。
さらに、滑り支承や転がり支承に代えて、本発明の上下免震機構を積層ゴム等の水平免震装置と組み合わせてその水平免震装置の上部または下部に本発明の上下免震機構を一体に組み付ける構成とすることによっても、同様に3次元免震機構を構成することができる。
2 下部構造体
3 可動部材
4 直動機構
4a レール
4b 可動体
5 バネ要素
6 減衰要素
6a オイルダンパー
6b 慣性質量ダンパー
6c 粘弾性ダンパー
7 上部取付ブロック
8 滑り面(滑り支承)
9 下部取付ブロック
10a、10b 鋼板
11a、11b フィラープレート
21 粘弾性体
Claims (3)
- 上部構造体と下部構造体との間に設置されてそれらの間の上下方向の相対振動に対する免震効果を得る上下免震機構であって、
上部および下部がそれぞれ水平に対して逆方向に同角度ずつ傾斜して略楔状に形成された可動部材を少なくとも1対用いて、双方の可動部材の一端どうしを対向させた状態で対称配置し、
それら可動部材の上部および下部を、直線状のレールに沿って可動体を直線的に往復移動させる構成の少なくとも2組4台の直動機構を介して上部構造体および下部構造体に対してそれぞれ水平方向に変位自在に支持することにより、上部構造体と下部構造体との間に上下方向の相対変位が生じた際に双方の可動部材を直動機構により案内して互いに離接するように逆向きの水平方向に変位可能とし、
双方の可動部材の間にそれらが離接するように水平変位した際に作動するバネ要素と減衰要素とを並列に設置してなることを特徴とする上下免震機構。 - 請求項1記載の上下免震機構であって、
双方の可動部材の間に減衰要素としての慣性質量ダンパーを設置してなることを特徴とする上下免震機構。 - 請求項1または2記載の上下免震機構であって、
可動部材の上部を支持する直動機構と上部構造体との間、または可動部材の下部を支持する直動機構と下部構造体との間に、可動部材とともに直動機構を水平方向に変位可能に支持する水平支承や水平免震機構を設置してなることを特徴とする上下免震機構。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007188097A JP4822132B2 (ja) | 2007-07-19 | 2007-07-19 | 上下免震機構 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007188097A JP4822132B2 (ja) | 2007-07-19 | 2007-07-19 | 上下免震機構 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009024766A true JP2009024766A (ja) | 2009-02-05 |
JP4822132B2 JP4822132B2 (ja) | 2011-11-24 |
Family
ID=40396757
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007188097A Active JP4822132B2 (ja) | 2007-07-19 | 2007-07-19 | 上下免震機構 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4822132B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012241847A (ja) * | 2011-05-23 | 2012-12-10 | Taisei Corp | 複合制震ダンパー |
JP2012241848A (ja) * | 2011-05-23 | 2012-12-10 | Taisei Corp | 複合制震ダンパー |
JP2014211239A (ja) * | 2014-08-06 | 2014-11-13 | 大成建設株式会社 | 複合制震ダンパー |
JP2021179116A (ja) * | 2020-05-13 | 2021-11-18 | 有限会社沖田工業技術開発 | 免震装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2234988A (en) * | 1939-05-29 | 1941-03-18 | Cardwell Westinghouse Co | Friction spring unit |
US2306392A (en) * | 1938-12-15 | 1942-12-29 | American Steel Foundries | Friction absorbing device |
JPS5790443A (en) * | 1980-10-10 | 1982-06-05 | Bisoka Sukora Dopurabi A Supoy | Load supporting and vibration damping device |
JPH03130934U (ja) * | 1990-04-18 | 1991-12-27 | ||
JP2003097642A (ja) * | 2001-09-25 | 2003-04-03 | Kajima Corp | 上下免震装置 |
-
2007
- 2007-07-19 JP JP2007188097A patent/JP4822132B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2306392A (en) * | 1938-12-15 | 1942-12-29 | American Steel Foundries | Friction absorbing device |
US2234988A (en) * | 1939-05-29 | 1941-03-18 | Cardwell Westinghouse Co | Friction spring unit |
JPS5790443A (en) * | 1980-10-10 | 1982-06-05 | Bisoka Sukora Dopurabi A Supoy | Load supporting and vibration damping device |
JPH03130934U (ja) * | 1990-04-18 | 1991-12-27 | ||
JP2003097642A (ja) * | 2001-09-25 | 2003-04-03 | Kajima Corp | 上下免震装置 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012241847A (ja) * | 2011-05-23 | 2012-12-10 | Taisei Corp | 複合制震ダンパー |
JP2012241848A (ja) * | 2011-05-23 | 2012-12-10 | Taisei Corp | 複合制震ダンパー |
JP2014211239A (ja) * | 2014-08-06 | 2014-11-13 | 大成建設株式会社 | 複合制震ダンパー |
JP2021179116A (ja) * | 2020-05-13 | 2021-11-18 | 有限会社沖田工業技術開発 | 免震装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4822132B2 (ja) | 2011-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5181269B2 (ja) | 上下免震機構 | |
KR101548479B1 (ko) | 스프링 복원형 마찰 면진장치 | |
JP4822132B2 (ja) | 上下免震機構 | |
JP2005061211A (ja) | 免振装置 | |
JP2012042016A (ja) | 3次元免震装置 | |
JP7376698B2 (ja) | 二重摩擦振り子の三次元防振サポート | |
JP3736052B2 (ja) | 免振装置 | |
JP2007247278A (ja) | 制震ダンパー | |
JP4822133B2 (ja) | 変位拡大機構および制振ダンパーならびに免震機構 | |
JP4761347B2 (ja) | 建物の制振システム。 | |
JP2017145839A (ja) | 免震機構 | |
JPH02107843A (ja) | 三次元免震装置 | |
JP2016094989A (ja) | 振動吸収装置及び建物 | |
JP7222219B2 (ja) | 上下振動減衰装置、及び、上下振動減衰構造 | |
JP6726381B2 (ja) | 回転マスダンパの設置構造 | |
JP6274172B2 (ja) | 免震テーブル装置 | |
KR101479282B1 (ko) | 연직 방향 진동 저감 장치 | |
JP2006291670A (ja) | 免震装置 | |
JP2016205413A (ja) | 免震構造 | |
JP5713962B2 (ja) | 制振装置 | |
JP3707307B2 (ja) | 摩擦ダンパー | |
JP2016056875A (ja) | 制振機能付き免震構造物 | |
JP5252227B2 (ja) | 免震システム | |
JP2007177864A (ja) | 免震システム用減衰装置 | |
JP2005249210A (ja) | 減衰装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091225 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110225 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110809 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110825 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4822132 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140916 Year of fee payment: 3 |