JP2012036981A

JP2012036981A - Damping device

Info

Publication number: JP2012036981A
Application number: JP2010178042A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Tokuyama; 純一郎徳山; Tsuyoshi Sano; 剛志佐野
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2030-08-06
Also published as: JP5640540B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a damping device whose damping force is made high by increasing relative displacement between a lower structure and an upper structure.SOLUTION: In the damping device including first and second damping devices interposed between the lower structure and the upper structure supported so as to be relatively displaced in a horizontal direction on the lower structure at an interval L from the lower structure, the first damping device has damping force to vibration of a displacement amount in the relative displacement higher than that of the second damping device, the second damping device has damping force to vibration of a displacement amount higher than the displacement amount higher than that of the first damping device, and damping force W satisfying tanθ=x/L, and W=P×sinθ acts in the second damping device when the upper structure and the lower structure are relatively displaced in the horizontal direction by a displacement amount x, the second damping device is inclined by an angle θ from the interposed state and external force P is input in the direction in which the second damping device is inclined by the angle θ.

Description

本発明は、下部構造体と上部構造体との間に介装される減衰装置に関する。 The present invention relates to a damping device interposed between a lower structure and an upper structure.

地震の振動から建物等が損傷を受けることを防止する方法として、下部構造体上部構造体との間に負の剛性装置を改装して、建物等の固有周期を延長して免震効果を向上させることが知られている（特許文献１参照）。 As a method to prevent damage to buildings due to earthquake vibration, a negative rigid device is renovated between the lower structure and the upper structure to extend the natural period of the building and improve the seismic isolation effect It is known (see Patent Document 1).

特開２００３−２８７０７９号公報JP 2003-287079 A

しかしながら、上記のように固有周期を延長すると建物自身の損傷は避けられるが、建物が共振して振幅が大きくなる。このため、例えば、キャスターが設けられたベッドや台車等が多く用いられている病院などでは、固有周期が延長されたことにより、ベッドや台車が勝手に走行し、ベッド上の患者や、医師・看護師などが危険にさらされる虞がある。また、台車上の医療機器を損傷したり、ベッドや台車が壁やキャビネットなどに衝突して病院施設が破壊される虞があり、地震後の医療活動に支障を来す虞があるという課題がある。
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、下部構造体と上部構造体との相対変位が大きくなることにより減衰力が大きくなる減衰装置を提供することを目的とする。 However, if the natural period is extended as described above, damage to the building itself can be avoided, but the building resonates and the amplitude increases. For this reason, for example, in hospitals where beds and carts equipped with casters are often used, the natural period is extended, so that the beds and carts run freely, patients on the bed, doctors Nurses may be at risk. In addition, there is a risk that the medical equipment on the carriage may be damaged, or the hospital facilities may be destroyed due to the bed or carriage colliding with a wall or cabinet, which may interfere with medical activities after the earthquake. is there.
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a damping device in which a damping force is increased by increasing a relative displacement between a lower structure and an upper structure. To do.

かかる目的を達成するために本発明の減衰構造は、下部構造体と、前記下部構造体と間隔Ｌを隔てて、当該下部構造体上に水平方向に相対変位可能に支持された上部構造体と、の間に介装された第１減衰装置及び第２減衰装置を有し、前記第１減衰装置は、前記相対変位におけるある変位量の振動に対する減衰力が前記第２減衰装置より大きく、前記第２減衰装置は、前記ある変位量より大きな変位量の振動に対する減衰力が前記第１減衰装置より大きく、前記第２減衰装置は、前記上部構造物と前記下部構造物とが水平方向に変位量ｘにて相対変位して、介装された状態から角度θ傾き、前記角度θ傾いた方向に外力Ｐが入力されたときに、次式を満たすような、
ｔａｎθ＝ｘ／Ｌ
Ｗ＝Ｐ・ｓｉｎθ
減衰力Ｗが作用することを特徴とする減衰装置である。 In order to achieve the above object, the damping structure of the present invention includes a lower structure, an upper structure supported on the lower structure so as to be relatively displaceable in the horizontal direction with a distance L from the lower structure. A first damping device and a second damping device interposed between the first damping device and the second damping device, wherein the first damping device has a damping force larger than the second damping device with respect to a certain amount of vibration in the relative displacement, The second damping device has a larger damping force than the first damping device with respect to the vibration of the displacement amount larger than the certain displacement amount, and the second damping device displaces the upper structure and the lower structure in the horizontal direction. When the external force P is input in the direction inclined by the angle θ from the interposed state and the angle θ tilted from the interposed state, the following equation is satisfied:
tan θ = x / L
W = P · sinθ
The damping device is characterized in that a damping force W acts.

このような減衰装置によれば、下部構造体と上部構造体との間隔Ｌに対して変位量ｘ水平方向に相対変位したときの第２減衰装置の傾きが、ｔａｎθ＝ｘ／Ｌで表され、この角度θにて傾いた方向に外力Ｐが入力されると、Ｗ＝Ｐ・ｓｉｎθで表される減衰力が水平方向に作用する。すなわち第２減衰装置は、変位量ｘが大きくなるにつれて減衰力Ｗが大きくなり、変位量ｘが小さな相対変位の場合には、大きな減衰力Ｗが発生しない。このため、相対変位におけるある変位量の振動に対しては第１減衰装置にて振動を減衰させ、ある変位量より大きな変位量の振動に対しては第２減衰装置にて振動を減衰させることが可能である。よって、下部構造体と上部構造体との相対変位が大きくなることにより減衰力が大きくなる減衰装置を提供することが可能である。 According to such an attenuation device, the inclination of the second attenuation device when the displacement amount x is relatively displaced in the horizontal direction with respect to the distance L between the lower structure and the upper structure is represented by tan θ = x / L. When an external force P is input in a direction inclined at this angle θ, a damping force represented by W = P · sin θ acts in the horizontal direction. That is, in the second damping device, the damping force W increases as the displacement amount x increases. When the displacement amount x is a relative displacement, the large damping force W does not occur. For this reason, the first damping device attenuates the vibration with respect to a certain amount of displacement in relative displacement, and the second damping device attenuates the vibration with respect to the vibration with a displacement larger than a certain amount of displacement. Is possible. Therefore, it is possible to provide a damping device in which the damping force increases as the relative displacement between the lower structure and the upper structure increases.

かかる減衰装置であって、前記第２減衰装置は、前記下部構造体及び前記上部構造体のいずれか一方と連結され、互いに対向する一対の第１板部材と、前記下部構造体及び前記上部構造体のいずれか他方と連結され、前記一対の第１板部材間に配置され、当該一対の第１板部材と相対変位自在に設けられた第２板部材と、前記一対の第１板部材と前記第２板部材との間に介在された摩擦板及び滑り板と、前記摩擦板と前記滑り板とを圧接する圧接力を付勢する圧接力付勢部材と、を有し、前記外力Ｐが入力されて、前記下部構造体と前記上部構造体とが水平方向に相対変位することにより、前記一対の第１板部材と前記第２板部材とが前記角度θ傾いた方向に相対変位することが望ましい。
このような減衰装置によれば、第２減衰装置は、互いに対向する一対の第１板部材間に、摩擦板と滑り板とが介在されて第２板部材が設けられ、これらを圧接する圧接力付勢部材が設けられ、下部構造体と上部構造体とが水平方向に相対変位することにより、第１板部材と第２板部材とが角度θ傾いた方向に相対変位するので、下部構造体と上部構造体との間にて相対変位が生じると、下部構造体と上部構造体との間で生じた相対変位により摩擦力を発生させて振動のエネルギーを吸収することが可能である。このとき、第２減衰装置の減衰力はＷ＝Ｐ・ｓｉｎθで作用する。このとき傾いた角度θはｔａｎθ＝ｘ／Ｌで示されるので、変位量ｘが小さな相対変位のときには、減衰力が生じ難く、相対変位による変位量ｘが大きくなると自ずと減衰力Ｗが大きくなるので、何ら制御することなく第２減衰装置を設置するだけで大きな変位量の振動を減衰する減衰装置を安価に実現することが可能である。 In this attenuation device, the second attenuation device is connected to one of the lower structure and the upper structure, and is paired with a pair of first plate members, the lower structure, and the upper structure. A second plate member connected to one of the other bodies, disposed between the pair of first plate members, and provided to be relatively displaceable with the pair of first plate members; and the pair of first plate members; A friction plate and a sliding plate interposed between the second plate member, and a pressing force biasing member that biases a pressing force that presses the friction plate and the sliding plate, and the external force P Is input, and the lower structure and the upper structure are relatively displaced in the horizontal direction, so that the pair of first plate members and the second plate member are relatively displaced in the direction inclined by the angle θ. It is desirable.
According to such a damping device, the second damping device has a friction plate and a sliding plate interposed between a pair of first plate members opposed to each other, and the second plate member is provided. Since the force biasing member is provided and the lower structure and the upper structure are relatively displaced in the horizontal direction, the first plate member and the second plate member are relatively displaced in the direction inclined by the angle θ. When relative displacement occurs between the body and the upper structure, it is possible to absorb the vibration energy by generating a frictional force due to the relative displacement generated between the lower structure and the upper structure. At this time, the damping force of the second damping device acts at W = P · sin θ. At this time, the tilted angle θ is expressed by tan θ = x / L. Therefore, when the displacement amount x is a small relative displacement, it is difficult to generate a damping force. When the displacement amount x due to the relative displacement increases, the damping force W naturally increases. It is possible to realize an attenuation device that attenuates a large amount of displacement vibration at low cost simply by installing the second attenuation device without any control.

かかる減衰装置であって、前記第１板部材は、前記下部構造体及び前記上部構造体のいずれか一方と自在継ぎ手を介して連結され、前記第２板部材は、前記下部構造体及び前記上部構造体のいずれか他方と自在継ぎ手を介して連結されていることが望ましい。
このような減衰装置によれば、第２減衰装置の、下部構造体及び上部構造体との接合部となる第１板部材と第２板部材とがいずれも自在継ぎ手にて連結されているので、第２減衰装置を、下部構造体及び上部構造体との相対変位が、水平方向におけるいずれの方向であっても振動を減衰させることが可能である。 In this damping device, the first plate member is connected to one of the lower structure and the upper structure via a universal joint, and the second plate member is connected to the lower structure and the upper structure. It is desirable to be connected to either one of the structures via a universal joint.
According to such an attenuation device, the first plate member and the second plate member, which are the joint portions of the second attenuation device and the lower structure and the upper structure, are both connected by a universal joint. The second damping device can attenuate the vibration regardless of the relative displacement between the lower structure and the upper structure in the horizontal direction.

かかる減衰装置であって、前記第１減衰装置は、オイルダンパーであることが望ましい。
相対変位による変位量が小さな振動は、下部構造体と上部構造体との相対変位の速度が速く、相対変位による変位量が大きな振動は、下部構造体と上部構造体との相対変位の速度が遅い。このため、相対変位の速度が速く変位量が小さな振動に対して、オイルダンパーを作用させることにより、より効率良く振動を減衰することが可能である。 In this damping device, it is preferable that the first damping device is an oil damper.
Vibration with a small displacement due to relative displacement has a high relative displacement speed between the lower structure and the upper structure, and vibration with a large displacement due to relative displacement has a relative displacement speed between the lower structure and the upper structure. slow. For this reason, it is possible to attenuate the vibration more efficiently by causing the oil damper to act on vibration with a high relative displacement speed and a small displacement.

かかる減衰装置であって、前記上部構造体は、積層ゴムを介して前記下部構造体に支持されていることが望ましい。
このような減衰装置によれば、下部構造体と上部構造体との間に積層ゴムが介在されているので、上部構造体が水平方向に相対移動可能に支持されるとともに、相対変位により傾斜した第２減衰装置を元の状態に復元させることが可能である。 In this damping device, it is preferable that the upper structure is supported by the lower structure via a laminated rubber.
According to such a damping device, since the laminated rubber is interposed between the lower structure and the upper structure, the upper structure is supported so as to be relatively movable in the horizontal direction, and is inclined by relative displacement. It is possible to restore the second attenuation device to the original state.

本発明によれば、下部構造体と上部構造体との相対変位が大きくなることにより減衰力が大きくなる減衰装置を提供することにある。 According to the present invention, it is an object of the present invention to provide a damping device in which the damping force is increased by increasing the relative displacement between the lower structure and the upper structure.

本発明に係る減衰装置が組み込まれた建物を示す概略図である。It is the schematic which shows the building in which the attenuation device which concerns on this invention was integrated. 摩擦ダンパーの構成を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structure of a friction damper. 第２減衰装置の一例をなす摩擦ダンパーを説明するための正面図である。It is a front view for demonstrating the friction damper which makes an example of a 2nd damping device. 鉛直方向に沿って配置された摩擦ダンパーの作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of the friction damper arrange | positioned along the perpendicular direction. 摩擦ダンパーの変位と減衰力との履歴を示す図である。It is a figure which shows the log | history of the displacement and damping force of a friction damper. オイルダンパーの変位と減衰力との履歴を示す図である。It is a figure which shows the log | history of the displacement and damping force of an oil damper.

以下、本実施形態の減衰装置の一例について図を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, an example of the attenuation device of the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明に係る減衰装置が組み込まれた建物を示す概略図である。
本発明に係る減衰装置１０は、例えば建物の上部基礎１２と下部基礎１６との間に積層ゴム１４とともに介装される第１減衰装置としてのオイルダンパー１８と、第２減衰装置としての摩擦ダンパー２０とを備えている。ここで、本建物は、上部基礎１２と上部基礎１２より上側の部位である上部構造体は、下部構造体である下部基礎１６との間に積層ゴム１４を介して水平方向に相対変位可能に支持されている免震建物である。 FIG. 1 is a schematic view showing a building in which an attenuation device according to the present invention is incorporated.
The damping device 10 according to the present invention includes, for example, an oil damper 18 as a first damping device interposed with a laminated rubber 14 between an upper foundation 12 and a lower foundation 16 of a building, and a friction damper as a second damping device. 20. Here, in this building, the upper structure 12 and the upper structure which is a part above the upper foundation 12 can be relatively displaced in the horizontal direction via the laminated rubber 14 between the lower structure 16 which is the lower structure. It is a seismically isolated building.

オイルダンパー１８は、その両端部が上部基礎１２及び下部基礎１６の対向する部位に自在継ぎ手３６にて連結され、伸縮方向がほぼ水平をなすように配置され、建物に入力される水平方向の振動エネルギーなどの外力を吸収する。ここで、積層ゴム１４とオイルダンパー１８とは上部基礎１２と下部基礎１６との間に多数備えられている。また、複数のオイルダンパー１８は２本ずつ対をなし、対をなすオイルダンパー１８は、伸縮する方向が互いに直交する方向に向けられて設置されている。 Both ends of the oil damper 18 are connected to opposing portions of the upper foundation 12 and the lower foundation 16 by a universal joint 36, and the expansion and contraction direction is arranged to be substantially horizontal, and the horizontal vibration input to the building Absorbs external forces such as energy. Here, a large number of laminated rubbers 14 and oil dampers 18 are provided between the upper foundation 12 and the lower foundation 16. The plurality of oil dampers 18 form a pair, and the paired oil dampers 18 are installed such that the directions of expansion and contraction are oriented in directions orthogonal to each other.

摩擦ダンパー２０は、その両端部が上部基礎１２及び下部基礎１６の対向する部位に自在継ぎ手３６にて連結され、伸縮する方向がほぼ鉛直をなすように配置され、建物に入力される振動エネルギーなどの外力を吸収する。摩擦ダンパー２０も積層ゴム１４及びオイルダンパー１８と同様に上部基礎１２と下部基礎１６との間に多数備えられているが、上端部と下端部とは水平方向においていずれの方向にも変位可能なので、オイルダンパー１８と異なり対をなしてはいない。 Both ends of the friction damper 20 are connected to opposing portions of the upper foundation 12 and the lower foundation 16 by a universal joint 36, and are arranged so that the extending and contracting direction is substantially vertical, and vibration energy input to the building, etc. Absorbs external force. As with the laminated rubber 14 and the oil damper 18, many friction dampers 20 are provided between the upper foundation 12 and the lower foundation 16, but the upper end and the lower end can be displaced in either direction in the horizontal direction. Unlike the oil damper 18, it is not paired.

図２は、摩擦ダンパーの構成を説明するための断面図である。
摩擦ダンパー２０は、上部基礎１２の下面に設けられた自在継ぎ手３６と連結され、図２に示すように水平方向に間隔を隔てて対向する一対の第１板部材としての外板２２と、下部基礎１６の下面に設けられた自在継ぎ手３６と連結され、第２板部材としての中板２４と、を有している。 FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the friction damper.
The friction damper 20 is connected to a universal joint 36 provided on the lower surface of the upper base 12 and, as shown in FIG. 2, a pair of outer plates 22 as a pair of first plate members facing each other at an interval in the horizontal direction, and a lower portion It is connected to a universal joint 36 provided on the lower surface of the foundation 16 and has a middle plate 24 as a second plate member.

外板２２は、下方に向かって延出された長方形状をなし、中板２４は上方に向かって延出された長方形状をなし、一対の外板２２の間に対面する状態にて中板２４が挟み込まれている。外板２２に中板２４が挟み込まれた状態で、各々に形成されたボルト挿通孔２２ａ、２４ａにボルト２６が貫通されている。貫通されたボルト２６は、一対の外板２２より外側に突出され、一方の外板２２の外側に設けられ、皿ばねが積層された圧接力付勢部材としての皿ばね積層体３０も貫通し、皿ばね積層体３０を圧縮するようにボルト２６の先端がナット２８にて締付けられている。ここで、中板２４に設けられたボルト挿通孔２４ａは、中板２４と一対の外板２２との相対変位を許容するために中板２４の長手方向に沿って形成された長孔である。 The outer plate 22 has a rectangular shape extending downward, the middle plate 24 has a rectangular shape extending upward, and faces the middle plate in a state of facing between the pair of outer plates 22. 24 is sandwiched. In a state where the intermediate plate 24 is sandwiched between the outer plates 22, the bolts 26 are passed through the bolt insertion holes 22 a and 24 a formed respectively. The penetrated bolt 26 protrudes outward from the pair of outer plates 22 and is provided on the outer side of one outer plate 22, and also penetrates the disc spring laminated body 30 as a pressing force biasing member in which disc springs are laminated. The tip of the bolt 26 is fastened with a nut 28 so as to compress the disc spring laminate 30. Here, the bolt insertion hole 24 a provided in the intermediate plate 24 is a long hole formed along the longitudinal direction of the intermediate plate 24 to allow relative displacement between the intermediate plate 24 and the pair of outer plates 22. .

長孔でなるボルト挿通孔２４ａを有する中板２４と外板２２との間には、ステンレス製の滑り板としての滑動板３２と、複合摩擦材料からなる摩擦板３４とが重ねられて配置されている。滑動板３２と摩擦板３４は、薄板状をなしている。 Between the middle plate 24 having the bolt insertion hole 24a formed of a long hole and the outer plate 22, a sliding plate 32 as a stainless steel sliding plate and a friction plate 34 made of a composite friction material are overlapped. ing. The sliding plate 32 and the friction plate 34 have a thin plate shape.

摩擦板３４には、外板２２と中板２４とが接合された初期状態にて中板２４に設けられたボルト挿通孔２４ａと重なるように長孔でなるボルト挿通孔３４ａが設けられている。 The friction plate 34 is provided with a bolt insertion hole 34a which is a long hole so as to overlap the bolt insertion hole 24a provided in the intermediate plate 24 in the initial state where the outer plate 22 and the intermediate plate 24 are joined. .

また、外板２２、及び、滑動板３２には、外板２２と中板２４とが接合された初期状態にて中板２４及び摩擦板３４のボルト挿通孔２４ａ、３４ａの中央部に対応してボルト径に相応した円形のボルト挿通孔２２ａ、３２ａが形成されている。 The outer plate 22 and the sliding plate 32 correspond to the central portions of the bolt insertion holes 24a and 34a of the intermediate plate 24 and the friction plate 34 in the initial state where the outer plate 22 and the intermediate plate 24 are joined. Thus, circular bolt insertion holes 22a and 32a corresponding to the bolt diameter are formed.

ここで、摩擦板３４には、有機系摩擦材や無機系摩擦材を使用し得る。有機系摩擦材は、熱硬化型樹脂を結合材として、アラミド繊維，ガラス繊維，ビニロン繊維，カーボンファイバー，アスベストなどの繊維材料と、カシューダスト，鉛などの摩擦調整材と、硫酸バリュームなどの充填剤とからなる複合摩擦材料で形成される。上記熱硬化型樹脂としては、フェノール樹脂，メラミン樹脂，フラン樹脂，ポリイミド樹脂，ＤＦＫ樹脂，グアナミン樹脂，エポキシ樹脂，キシレン樹脂，シリコーン樹脂，ジアリルフタレーン樹脂，不飽和ポリエステル樹脂などがある。一方、滑動板３２は上述したステンレスやチタンなどの耐食性を有する材料によって形成される。 Here, an organic friction material or an inorganic friction material can be used for the friction plate 34. Organic friction materials include thermosetting resin as a binder, fiber materials such as aramid fiber, glass fiber, vinylon fiber, carbon fiber, asbestos, friction modifiers such as cashew dust and lead, and filling with sulfite sulfate, etc. It is formed of a composite friction material comprising an agent. Examples of the thermosetting resin include phenol resin, melamine resin, furan resin, polyimide resin, DFK resin, guanamine resin, epoxy resin, xylene resin, silicone resin, diallyl phthalene resin, and unsaturated polyester resin. On the other hand, the sliding plate 32 is formed of a material having corrosion resistance such as stainless steel or titanium described above.

図３は、第２減衰装置の一例をなす摩擦ダンパーを説明するための正面図である。図４は、鉛直方向に沿って配置された摩擦ダンパーの作用を説明するための図である。 FIG. 3 is a front view for explaining a friction damper which is an example of a second damping device. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the friction damper arranged along the vertical direction.

摩擦ダンパー２０は、外板２２と中板２４とが長手方向に相対変位すると、変位エネルギーを摩擦によって消費して振動を減衰させるように構成されている。本実施形態の摩擦ダンパー２０は、図３、図４に示すように、外板２２と中板２４との長手方向が上下方向に沿うように配置されて上部基礎１２及び下部基礎１６と自在継ぎ手３６にて連結されているので、建物の上部基礎１２と下部基礎１６とが水平方向に相対変位した際には、摩擦ダンパー２０が傾斜する。このときの傾斜角度θは、上部基礎１２と下部基礎１６との間隔Ｌと相対変位の変位量ｘとにより（式１）にて表される。
ｔａｎθ＝ｘ／Ｌ（式１） When the outer plate 22 and the middle plate 24 are relatively displaced in the longitudinal direction, the friction damper 20 is configured to consume the displacement energy by friction and attenuate the vibration. As shown in FIGS. 3 and 4, the friction damper 20 of the present embodiment is arranged so that the longitudinal direction of the outer plate 22 and the middle plate 24 is along the vertical direction, and the upper foundation 12 and the lower foundation 16 and the universal joint. 36, the friction damper 20 is inclined when the upper foundation 12 and the lower foundation 16 of the building are relatively displaced in the horizontal direction. The inclination angle θ at this time is expressed by (Equation 1) by the distance L between the upper foundation 12 and the lower foundation 16 and the displacement x of the relative displacement.
tan θ = x / L (Formula 1)

そして、上部基礎１２と下部基礎１６とが変位量ｘで相対変位したときには、摩擦ダンパー２０の上部基礎１２との連結部と下部基礎１６との連結部との距離が、摩擦ダンパー２０が介在された状態、すなわち長手方向が上下方向に沿って配置されたときの上部基礎１２の連結部と下部基礎１６の連結部との距離より長くなる。上部基礎１２の連結部と下部基礎１６の連結部との距離が長くなるときに、外板２２と中板２４とが皿ばね積層体３０による圧接力を受けつつ長手方向に相対変位する。 When the upper foundation 12 and the lower foundation 16 are relatively displaced by the displacement amount x, the distance between the connecting portion of the friction damper 20 to the upper foundation 12 and the connecting portion of the lower foundation 16 is determined by the friction damper 20 being interposed. In other words, the distance between the connecting portion of the upper foundation 12 and the connecting portion of the lower foundation 16 when the longitudinal direction is arranged along the vertical direction is longer. When the distance between the connecting portion of the upper foundation 12 and the connecting portion of the lower foundation 16 is increased, the outer plate 22 and the intermediate plate 24 are relatively displaced in the longitudinal direction while receiving the pressure contact force by the disc spring laminated body 30.

外板２２と中板２４とが長手方向(傾斜方向)に変位量ｄで相対変位することにより滑動板３２と摩擦板３４との間にて、入力された軸力Ｐによる摩擦力が生じる。生じた摩擦力の水平方向成分が、減衰力Ｗｆとして作用し、建物に入力された振動エネルギーを消費する。このとき発生する減衰力Ｗｆは（式２）にて表される。
Ｗｆ＝Ｐ・ｓｉｎθ （式２） When the outer plate 22 and the intermediate plate 24 are relatively displaced in the longitudinal direction (inclination direction) by a displacement amount d, a frictional force due to the input axial force P is generated between the sliding plate 32 and the friction plate 34. The horizontal component of the generated frictional force acts as a damping force Wf and consumes vibration energy input to the building. The damping force Wf generated at this time is expressed by (Equation 2).
Wf = P · sin θ (Formula 2)

図５は、水平変形に対する摩擦ダンパーの減衰力の履歴特性を示す図である。
図５に示すように、水平方向の相対変位による変位量ｘが小さい場合には、摩擦ダンパー２０の傾斜角度θが小さいため作用する減衰力Ｗｆが小さく、水平方向の相対変位による変位量ｘが大きく摩擦ダンパー２０の傾斜角度θが大きくなると、作用する減衰力Ｗｆが大きくなるように構成されている。 FIG. 5 is a diagram showing a hysteresis characteristic of the damping force of the friction damper against horizontal deformation.
As shown in FIG. 5, when the displacement amount x due to relative displacement in the horizontal direction is small, the damping force Wf acting is small because the inclination angle θ of the friction damper 20 is small, and the displacement amount x due to relative displacement in the horizontal direction is small. When the inclination angle θ of the friction damper 20 is greatly increased, the acting damping force Wf is increased.

一方、摩擦ダンパー２０と並列に配置されているオイルダンパー１８は、上部基礎１２と下部基礎１６との水平方向における相対変位による変位量ｘが、相対変位の方向と、対をなすオイルダンパー１８の各々とがなす角度に応じて分散されて各オイルダンパー１８が変位する。すなわち、上部基礎１２と下部基礎１６との相対変位による変位量ｘは、対をなすオイルダンパー１８に分散されて変位するが、合成された変位量は、上部基礎１２と下部基礎１６との相対変位による変位量ｘとほぼ等しくなるので、上部基礎１２と下部基礎１６との相対変位による変位量ｘがそのままオイルダンパー１８に減衰力を生じさせる。 On the other hand, in the oil damper 18 arranged in parallel with the friction damper 20, the displacement amount x due to the relative displacement in the horizontal direction between the upper foundation 12 and the lower foundation 16 is equal to the direction of the relative displacement. The oil dampers 18 are displaced by being distributed according to the angle formed by each. That is, the displacement amount x due to the relative displacement between the upper foundation 12 and the lower foundation 16 is dispersed and displaced by the oil dampers 18 that make a pair, but the synthesized displacement amount is relative to the upper foundation 12 and the lower foundation 16. Since the displacement amount x is almost equal to the displacement amount x, the displacement amount x caused by the relative displacement between the upper foundation 12 and the lower foundation 16 causes the oil damper 18 to generate a damping force as it is.

このように、本実施形態の減衰装置１０は、上部基礎１２と下部基礎１６との相対変位による変位量ｘが小さいときには、摩擦ダンパー２０の傾斜角度θが小さく、生じる減衰力Ｗｆが小さいため主にオイルダンパー１８の減衰力Ｗｏにより振動が減衰される。そして、上部基礎１２と下部基礎１６との相対変位による変位量ｘが大きくなると、摩擦ダンパー２０の傾斜角度θが大きくなり、大きな相対変位による振動は主に摩擦ダンパー２０の減衰力Ｗｆにより減衰される。 As described above, the damping device 10 of the present embodiment has a main structure because when the displacement amount x due to the relative displacement between the upper foundation 12 and the lower foundation 16 is small, the inclination angle θ of the friction damper 20 is small and the damping force Wf generated is small. Further, the vibration is attenuated by the damping force Wo of the oil damper 18. When the displacement amount x due to the relative displacement between the upper foundation 12 and the lower foundation 16 increases, the inclination angle θ of the friction damper 20 increases, and vibration due to the large relative displacement is attenuated mainly by the damping force Wf of the friction damper 20. The

本実施形態の減衰装置１０によれば、下部基礎１６と上部基礎１２との相対変位による変位量ｘが小さい場合には、オイルダンパー１８の減衰力Ｗｏにより振動を減衰させ、オイルダンパー１８にて減衰される振動より大きな変位量ｘの振動は摩擦ダンパー２０の減衰力Ｗｆにより振動が減衰される。このため、相対変位による変位量ｘが小さな振動から大きな振動まで減衰させることが可能である。このとき、下部基礎１６と上部基礎１２との間隔Ｌに対して変位量ｘ水平方向に相対変位したときの摩擦ダンパー２０の傾斜角度θが、ｔａｎθ＝ｘ／Ｌで表され、この傾斜角度θにて傾いた方向に外力Ｐが入力されると、Ｗｆ＝Ｐ・ｓｉｎθで表される減衰力Ｗｆが水平方向に作用する。すなわち摩擦ダンパー２０は、相対変位による変位量ｘが大きくなるにつれて減衰力Ｗｆが大きくなり、相対変位による変位量ｘが小さい場合には、大きな減衰力Ｗｆが発生しない。このため、小さな変位量ｘの振動に対してはオイルダンパー１８にて振動を減衰させ、大きな変位量ｘの振動に対しては摩擦ダンパー２０にて振動を減衰させることが可能である。このように下部基礎１６と上部基礎１２との相対変位による変位量ｘが大きくなることにより減衰力Ｗｆが大きくなる減衰装置１０を提供することが可能である。 According to the damping device 10 of the present embodiment, when the amount of displacement x due to the relative displacement between the lower foundation 16 and the upper foundation 12 is small, the vibration is attenuated by the damping force Wo of the oil damper 18, and the oil damper 18 The vibration of the displacement amount x larger than the vibration to be damped is damped by the damping force Wf of the friction damper 20. For this reason, the displacement amount x due to relative displacement can be attenuated from a small vibration to a large vibration. At this time, the inclination angle θ of the friction damper 20 when the displacement x is relatively displaced in the horizontal direction with respect to the distance L between the lower foundation 16 and the upper foundation 12 is represented by tan θ = x / L. When an external force P is input in the direction inclined at, a damping force Wf expressed by Wf = P · sin θ acts in the horizontal direction. That is, the friction damper 20 increases the damping force Wf as the displacement amount x due to relative displacement increases, and does not generate a large damping force Wf when the displacement amount x due to relative displacement is small. For this reason, the vibration can be attenuated by the oil damper 18 with respect to the vibration of the small displacement amount x, and the vibration can be attenuated with the friction damper 20 for the vibration of the large displacement amount x. Thus, it is possible to provide the damping device 10 in which the damping force Wf is increased by increasing the displacement amount x due to the relative displacement between the lower foundation 16 and the upper foundation 12.

また、摩擦ダンパー２０は、互いに対向する一対の外板２２に、摩擦板３４と滑動板３２とが介在されて中板２４が設けられ、これらを圧接する皿ばね積層体３０が設けられ、下部基礎１６と上部基礎１２とが水平方向に相対変位することにより、外板２２と中板２４とが角度θ傾いた方向に相対変位するので、下部基礎１６と上部基礎１２との間にて相対変位が生じると、下部基礎１６と上部基礎１２との間で生じた相対変位により摩擦力を発生させて振動のエネルギーを吸収することが可能である。このとき、摩擦ダンパー２０の減衰力ＷｆはＷｆ＝Ｐ・ｓｉｎθで作用する。また、このとき傾斜角度θはｔａｎθ＝ｘ／Ｌで示されるので、相対変位による変位量ｘが小さいときには、減衰力が生じ難く、相対変位による変位量ｘが大きくなると自ずと減衰力Ｗｆが大きくなるので、何ら制御することなく摩擦ダンパー２０を設置するだけで大きな変位量ｘの振動を減衰する減衰装置１０を実現することが可能である。 The friction damper 20 has a pair of outer plates 22 opposed to each other, a friction plate 34 and a sliding plate 32 interposed therebetween, an intermediate plate 24 provided therein, and a disc spring laminated body 30 that presses these members together. Since the base 16 and the upper base 12 are relatively displaced in the horizontal direction, the outer plate 22 and the middle plate 24 are relatively displaced in the direction inclined by the angle θ. When the displacement occurs, it is possible to absorb the vibration energy by generating a frictional force by the relative displacement generated between the lower foundation 16 and the upper foundation 12. At this time, the damping force Wf of the friction damper 20 acts as Wf = P · sin θ. Further, at this time, since the inclination angle θ is represented by tan θ = x / L, when the displacement amount x due to relative displacement is small, a damping force is hardly generated, and when the displacement amount x due to relative displacement increases, the damping force Wf naturally increases. Therefore, it is possible to realize the damping device 10 that attenuates the vibration of the large displacement amount x only by installing the friction damper 20 without any control.

また、摩擦ダンパー２０の、下部基礎１６及び上部基礎１２との接合部となる外板２２と中板２４とがいずれも自在継ぎ手３６にて連結されているので、摩擦ダンパー２０を、下部基礎１６及び上部基礎１２との相対変位が、水平方向におけるいずれの方向であっても減衰させることが可能である。 Further, since the outer plate 22 and the middle plate 24 of the friction damper 20 which are joined to the lower foundation 16 and the upper foundation 12 are both connected by a universal joint 36, the friction damper 20 is connected to the lower foundation 16. The relative displacement with respect to the upper base 12 can be attenuated in any direction in the horizontal direction.

図６は、水平変形に対するオイルダンパーの減衰力の履歴特性を示す図である。
また、オイルダンパー１８の軸力Ｐｏ及び減衰力Ｗｏは、（式３）（式４）にて示される。
Ｐｏ＝ｃ・ｖ（式３）
Ｗｏ＝Ｐｏ・ｓｉｎθ （式４）
ｃ：オイルダンパーの減衰定数
ｖ：オイルダンパーの伸び速度、ｖ＝｛ｄ(θ)｝’＝ｄｄ(θ)／ｄｔ
ｄ：オイルダンパーの伸び量、ｄ＝（１／ｃｏｓθ−１）・Ｌ FIG. 6 is a diagram illustrating a hysteresis characteristic of the damping force of the oil damper against horizontal deformation.
The axial force Po and the damping force Wo of the oil damper 18 are expressed by (Equation 3) and (Equation 4).
Po = c · v (Formula 3)
Wo = Po · sin θ (Formula 4)
c: Damping constant of oil damper
v: Oil damper elongation rate, v = {d (θ)} ′ = dd (θ) / dt
d: elongation amount of the oil damper, d = (1 / cos θ−1) · L

振動のエネルギーが一定ならば、相対変位による変位量ｘが小さな振動は、下部基礎１６と上部基礎１２との相対変位の速度が速く、相対変位による変位量ｘが大きな振動は、下部基礎１６と上部基礎１２との相対変位の速度が遅い。このため、相対変位による変位量ｘが小さな振動を減衰させる減衰装置として、振動による相対変位の速度が速いときにより減衰力Ｗｏが作用し、振動による相対変位の速度が遅いときに減衰力Ｗｏが作用しにくいオイルダンパー１８を用いることにより、より効率良く振動を減衰することが可能である。 If the vibration energy is constant, vibration with a small displacement amount x due to relative displacement has a high relative displacement speed between the lower foundation 16 and the upper foundation 12, and vibration with a large displacement amount x due to relative displacement is The speed of relative displacement with the upper foundation 12 is slow. Therefore, as a damping device that attenuates vibration with a small displacement amount x due to relative displacement, the damping force Wo acts when the relative displacement speed due to vibration is fast, and the damping force Wo acts when the relative displacement speed due to vibration is slow. By using the oil damper 18 which does not act easily, vibration can be damped more efficiently.

また、下部基礎１６と上部基礎１２との間に積層ゴム１４が介在されているので、上部基礎１２が水平方向に相対移動可能に支持されるとともに、相対変位により傾斜した摩擦ダンパー２０及びオイルダンパー１８を元の状態に復元させることが可能である。 Further, since the laminated rubber 14 is interposed between the lower foundation 16 and the upper foundation 12, the upper foundation 12 is supported so as to be relatively movable in the horizontal direction, and the friction damper 20 and the oil damper inclined by the relative displacement are supported. 18 can be restored to its original state.

上記実施形態においては、相対変位による大きな変位量の振動を第２減衰装置として摩擦ダンパー２０を用いた例について説明したが、これに限るものではない。例えば、オイルダンパーを鉛直方向に沿わせて設けてもよい。オイルダンパーであっても、鉛直方向に配置することにより、下部基礎１６と上部基礎１２との相対変位に対して、水平方向に配置したオイルダンパー１８より小さい変位には小さな減衰力にて、また、大きな変位には大きな減衰力にて振動を減衰させることが可能である。 In the embodiment described above, the example in which the friction damper 20 is used as the second damping device for the vibration of a large displacement amount due to the relative displacement has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, an oil damper may be provided along the vertical direction. Even if the oil damper is arranged in the vertical direction, the relative displacement between the lower foundation 16 and the upper foundation 12 is less than the oil damper 18 arranged in the horizontal direction with a small damping force. For large displacements, it is possible to attenuate the vibration with a large damping force.

また、上記実施形態においては、相対変位による小さな変位量の振動を第１減衰装置としてオイルダンパー１８を用いた例について説明したが、これに限るものではない。例えば、摩擦ダンパーを水平方向に沿って設けてもよい。摩擦ダンパーであっても、圧接力付勢部材の圧接力を調整して水平方向に配置することにより、下部基礎１６と上部基礎１２との相対変位に対して、鉛直方向に配置した摩擦ダンパー２０より小さな変位には小さな減衰力にて、また、大きな変位には大きな減衰力にて振動を減衰させることが可能である。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which used the oil damper 18 as a 1st damping device for the vibration of the small displacement amount by a relative displacement, it does not restrict to this. For example, a friction damper may be provided along the horizontal direction. Even if it is a friction damper, the friction damper 20 arrange | positioned to the perpendicular direction with respect to the relative displacement of the lower foundation 16 and the upper foundation 12 by adjusting the press-contact force of a press-contact-force biasing member, and arrange | positioning it horizontally. It is possible to attenuate the vibration with a small damping force for a smaller displacement and with a large damping force for a large displacement.

また、上記実施形態においては、圧接力付勢部材として皿ばね積層体３０を用いた例について説明したが、これに限るものではなく、例えばコイルバネや板バネ等、圧縮されて圧接力を付勢可能な部材であれば構わない。 Moreover, in the said embodiment, although the example using the disc spring laminated body 30 was demonstrated as a press-contact force biasing member, it is not restricted to this, For example, it compresses and presses a press-contact force, such as a coil spring and a leaf | plate spring Any member can be used.

上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。 The above embodiment is for facilitating the understanding of the present invention, and is not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.

１０減衰装置、１２上部基礎、１４積層ゴム、１６下部基礎、
１８オイルダンパー、２０摩擦ダンパー、２２外板、２２ａ挿通孔、
２４中板、２４ａ挿通孔、２６ボルト、２８ナット、
３０皿ばね積層体、３２滑動板、３４摩擦板、３６自在継ぎ手 10 damping device, 12 upper foundation, 14 laminated rubber, 16 lower foundation,
18 oil damper, 20 friction damper, 22 outer plate, 22a insertion hole,
24 middle plate, 24a insertion hole, 26 bolt, 28 nut,
30 disc spring laminated body, 32 sliding plate, 34 friction plate, 36 universal joint

Claims

下部構造体と、前記下部構造体と間隔Ｌを隔てて、当該下部構造体上に水平方向に相対変位可能に支持された上部構造体と、の間に介装された第１減衰装置及び第２減衰装置を有し、
前記第１減衰装置は、前記相対変位におけるある変位量の振動に対する減衰力が前記第２減衰装置より大きく、
前記第２減衰装置は、前記ある変位量より大きな変位量の振動に対する減衰力が前記第１減衰装置より大きく、
前記第２減衰装置は、前記上部構造物と前記下部構造物とが水平方向に変位量ｘにて相対変位して、介装された状態から角度θ傾き、前記角度θ傾いた方向に外力Ｐが入力されたときに、次式を満たすような、
ｔａｎθ＝ｘ／Ｌ
Ｗ＝Ｐ・ｓｉｎθ
減衰力Ｗが作用することを特徴とする減衰装置。 A first damping device interposed between the lower structure and the upper structure supported on the lower structure so as to be relatively displaceable in the horizontal direction with a distance L from the lower structure; Have two damping devices,
The first damping device has a greater damping force with respect to a certain amount of vibration in the relative displacement than the second damping device,
The second damping device has a greater damping force than the first damping device with respect to vibrations having a displacement larger than the certain displacement.
In the second damping device, the upper structure and the lower structure are relatively displaced in the horizontal direction by a displacement amount x, the angle θ is inclined from the interposed state, and the external force P is inclined in the direction inclined by the angle θ. Such that the following equation is satisfied when
tan θ = x / L
W = P · sinθ
A damping device, wherein a damping force W acts.

請求項１に記載の減衰装置であって、
前記第２減衰装置は、前記下部構造体及び前記上部構造体のいずれか一方と連結され、互いに対向する一対の第１板部材と、
前記下部構造体及び前記上部構造体のいずれか他方と連結され、前記一対の第１板部材間に配置され、当該一対の第１板部材と相対変位自在に設けられた第２板部材と、
前記一対の第１板部材と前記第２板部材との間に介在された摩擦板及び滑り板と、
前記摩擦板と前記滑り板とを圧接する圧接力を付勢する圧接力付勢部材と、
を有し、
前記外力Ｐが入力されて、前記下部構造体と前記上部構造体とが水平方向に相対変位することにより、前記一対の第１板部材と前記第２板部材とが前記角度θ傾いた方向に相対変位することを特徴とする減衰装置。 A damping device according to claim 1,
The second attenuation device is connected to one of the lower structure and the upper structure, and a pair of first plate members facing each other;
A second plate member connected to one of the lower structure and the upper structure, disposed between the pair of first plate members, and provided to be relatively displaceable with the pair of first plate members;
A friction plate and a sliding plate interposed between the pair of first plate members and the second plate member;
A pressing force biasing member that biases a pressing force that presses the friction plate and the sliding plate;
Have
When the external force P is input and the lower structure and the upper structure are relatively displaced in the horizontal direction, the pair of first plate members and the second plate members are inclined in the direction inclined by the angle θ. A damping device characterized by relative displacement.

請求項２に記載の減衰装置であって、
前記第１板部材は、前記下部構造体及び前記上部構造体のいずれか一方と自在継ぎ手を介して連結され、
前記第２板部材は、前記下部構造体及び前記上部構造体のいずれか他方と自在継ぎ手を介して連結されていることを特徴とする減衰装置。 A damping device according to claim 2,
The first plate member is connected to one of the lower structure and the upper structure via a universal joint,
The damping device according to claim 1, wherein the second plate member is connected to one of the lower structure and the upper structure via a universal joint.

請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の減衰装置であって、
前記第１減衰装置は、オイルダンパーであることを特徴とする減衰装置。 The damping device according to any one of claims 1 to 3,
The first damping device is an oil damper.

請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の減衰装置であって、
前記上部構造体は、積層ゴムを介して前記下部構造体に支持されていることを特徴とする減衰装置。 The damping device according to any one of claims 1 to 4,
The damping device according to claim 1, wherein the upper structure is supported by the lower structure via a laminated rubber.