JP4697772B2

JP4697772B2 - Horizontal seismic isolation device

Info

Publication number: JP4697772B2
Application number: JP2004359401A
Authority: JP
Inventors: 政茂川久保; 達彦今岡
Original assignee: Tokyu Construction Co Ltd
Current assignee: Tokyu Construction Co Ltd
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2024-12-13
Also published as: JP2006169719A

Description

本発明は、構造物、特には、戸建住宅等の軽量な建物を地震等の横揺れから保護する水平免震装置に関する。 The present invention relates to a horizontal seismic isolation device that protects a structure, in particular, a lightweight building such as a detached house from rolls such as an earthquake.

構造物を免震するにあたって、構造物の振動の固有周期を長くすることが有効である。これは、構造物の固有周期を長くすることによって、地震の揺れに対し構造物の振動が追従しなくなるためである。
ここで、構造物の固有周期Ｔは、構造物の質量をＭ、構造物の剛性をＫとすると下記式（１）によって表される。

したがって、（１）式からわかるように、構造物の固有周期を長くするには、構造物の質量Ｍを大きくするか、又は構造物の剛性Ｋを小さくすることが必要である。 In isolating a structure, it is effective to increase the natural period of vibration of the structure. This is because by increasing the natural period of the structure, the vibration of the structure does not follow the shaking of the earthquake.
Here, the natural period T of the structure is expressed by the following formula (1), where M is the mass of the structure and K is the rigidity of the structure.

Therefore, as can be seen from the equation (1), in order to increase the natural period of the structure, it is necessary to increase the mass M of the structure or decrease the rigidity K of the structure.

特許文献１には、免震対象構造物の地震の縦揺れによる上下振動を長周期化させることを目的とし、免震対象構造物の上下動に連動することで上下振動に関与する慣性質量を増加させる質量付加機構を設け、上下振動に関与する見かけ上の質量を増加させる上下免震装置に関する発明が開示されている。このように、特許文献１に記載の発明は、構造物の上下振動のみを対象とする免震装置である。
構造物が水平方向の振動を受けた場合には、免震装置が左右に振られるため座屈という大きな問題があるが、特許文献１においては、座屈については言及していない。 Patent Document 1 aims to lengthen the vertical vibration caused by the vertical vibration of the seismic isolation target structure, and the inertial mass involved in the vertical vibration by interlocking with the vertical motion of the seismic isolation target structure. An invention relating to a vertical seismic isolation device is disclosed in which a mass adding mechanism for increasing is provided to increase an apparent mass involved in vertical vibration. Thus, the invention described in Patent Document 1 is a seismic isolation device that targets only vertical vibration of a structure.
When the structure is subjected to horizontal vibration, the seismic isolation device is swung left and right, which causes a major problem of buckling. However, Patent Document 1 does not mention buckling.

水平方向の振動に対する免震装置としては、一般的に、平板状のゴム板と金属板とを交互に積層し一体化させた積層ゴムが使用されている。この積層ゴムはビル等の大型重量建物を免震するために使用されるのが一般的である。これは、免震対象物が大型重量建物の場合には、（１）式からわかるように建物の固有周期を十分長く設定しても、建物の重量が重いため、積層ゴムの剛性は高いものとなり、積層ゴムの形状を、横方向の寸法が長い、すなわち座屈し難い扁平な形状とすることが可能となるためである。
これに対して、戸建住宅のような軽量建物に積層ゴムを使用する場合において、建物の固有周囲を長くするためには、建物重量が軽いために剛性を低くする必要があり、積層ゴムの形状は、横方向の寸法が短い、すなわち縦に長い形状となる。したがって、このような剛性の低い細長い積層ゴムを使用する場合、免震対象物が水平方向の強い振動を受けたときには、積層ゴムが座屈するおそれがある。 As a seismic isolation device for horizontal vibration, a laminated rubber in which flat rubber plates and metal plates are alternately laminated and integrated is generally used. This laminated rubber is generally used for seismic isolation of large heavy buildings such as buildings. This is because when the seismic isolation object is a large heavy building, the rigidity of the laminated rubber is high because the building weight is heavy even if the natural period of the building is set sufficiently long as can be seen from equation (1). This is because the shape of the laminated rubber can be a flat shape having a long lateral dimension, that is, not easily buckled.
On the other hand, when using laminated rubber for lightweight buildings such as detached houses, in order to lengthen the specific perimeter of the building, it is necessary to reduce rigidity because the building weight is light. The shape has a short horizontal dimension, that is, a vertically long shape. Therefore, when using such an elongated laminated rubber having low rigidity, the laminated rubber may buckle when the seismic isolation object is subjected to strong horizontal vibration.

そこで、軽量建物に積層ゴムを使用する場合の対策として、免震対象物の荷重を支持する部分には滑り支承を使用し、積層ゴムは周期調整のため、すなわち復元ゴムとして使用するシステム等が開発されてきた（例えば、特許文献２，３）。しかし、このような免震装置は複雑であり、戸建住宅のような軽量建物を対象とする免震装置としては、製造コストは高価なものとなっている。 Therefore, as a countermeasure when using laminated rubber for lightweight buildings, a sliding bearing is used for the part that supports the load of the seismic isolation object, and the laminated rubber is used for cycle adjustment, that is, a system that is used as restoration rubber, etc. It has been developed (for example, Patent Documents 2 and 3). However, such a seismic isolation device is complicated, and manufacturing cost is expensive as a seismic isolation device for a light-weight building such as a detached house.

特開２００４−４４７４８JP-A-2004-44748 特開２００３−３０１６２５JP2003-301625A 特開平１１−２１０８２３JP-A-11-210823

このように、積層ゴムは大型重量建物の免震に使用する場合には効果があるのに対して、軽量建物の免震に使用する場合には、免震対象物を長周期にさせるために積層ゴムの剛性を低くする必要があり、その場合、積層ゴムの座屈や装置全体の製造コストの問題がある。
本発明は、以上の従来技術における問題点に鑑み、戸建住宅等の軽量建物における水平方向の振動に対して建物の固有周期を長くすることができるとともに座屈にも強く、かつ製造コストが安価な免震装置を提供することを目的とする。 In this way, laminated rubber is effective when used for seismic isolation of large heavy buildings, whereas when used for seismic isolation of lightweight buildings, it is necessary to make the seismic isolation target longer. It is necessary to reduce the rigidity of the laminated rubber. In this case, there are problems of buckling of the laminated rubber and manufacturing cost of the entire apparatus.
In view of the above-described problems in the prior art, the present invention can increase the natural period of a building against horizontal vibrations in a light building such as a detached house and is also resistant to buckling and has a low manufacturing cost. The purpose is to provide an inexpensive seismic isolation device.

本発明に係る水平免震装置は、免震対象物と支持構造物との間に配置された積層ゴムと、前記免震対象物が受ける振動を慣性質量に変換し、免震対象物の運動に対して慣性質量を付加する二以上の質量付加機構とを有し、前記質量付加機構は、前記免震対象物が受ける振動に連動し水平方向に移動可能な水平移動部と、水平方向に延在する棒状部材とを有し、前記水平移動部は前記棒状部材に係合され、前記二以上の質量付加機構におけるそれぞれの前記棒状部材はそれぞれの軸が平行となるように配置され、前記二以上の質量付加機構におけるそれぞれの前記水平移動部は接続部材を介して連結され、前記接続部材には鉛直方向に貫通孔が設けられ、前記免震対象物に連結された固定部が前記貫通孔を挿通して配置されることを特徴とする。
このように、水平移動部は免震対象物に連動して水平方向に移動し、かつ棒状部材は水平方向に延在しているため、水平移動部は、棒状部材の軸方向に沿って移動することなる。これにより、棒状部材が自転し、その自転による回転加速度によって慣性質量が発生する。
つまり、本発明に係る水平免震装置は、免震対象物が水平方向の振動を受けた場合に、その振動を慣性質量に変換し、その慣性質量は、免震装置の鉛直方向の運動に対してではなく、免震対象物の水平方向の運動に対してのみ付加される機能を有するものである。
したがって、本発明によれば、座屈のおそれがない剛性の高い積層ゴムを使用した場合でも、免震対象物の固有周期を十分長くすることが可能となる。
しかも、本発明に係る水平免震装置は、前記質量付加機構を二以上有し、前記質量付加機構におけるそれぞれの前記棒状部材はそれぞれの軸が平行となるように配置され、前記質量付加機構におけるそれぞれの前記水平移動部は接続部材を介して連結され、前記接続部材には鉛直方向に貫通孔が設けられ、前記免震対象物に連結された固定部が前記貫通孔を挿通して配置して、免震対象物が受ける不規則な方向の水平振動の全てを水平二方向（ｘｙ方向）に分解することができ、水平全方向の振動を前記棒状部材の回転運動に変換することが可能となる。 The horizontal seismic isolation device according to the present invention converts the vibration received by the seismic isolation object and the laminated rubber disposed between the seismic isolation object and the support structure into inertial mass, and the motion of the seismic isolation object Two or more mass addition mechanisms for adding inertial mass to the horizontal movement unit, which is movable in the horizontal direction in conjunction with the vibration received by the seismic isolation object, and in the horizontal direction. Extending horizontally, the horizontal movement portion is engaged with the rod-shaped member, and each of the rod-shaped members in the two or more mass addition mechanisms is arranged so that the respective axes are parallel, Each of the horizontal moving parts in the two or more mass addition mechanisms is connected via a connecting member, the connecting member is provided with a through hole in the vertical direction, and the fixed part connected to the seismic isolation object passes through the through member. characterized Rukoto disposed through the hole
In this way, the horizontal moving portion moves in the horizontal direction in conjunction with the seismic isolation object, and the rod-shaped member extends in the horizontal direction, so the horizontal moving portion moves along the axial direction of the rod-shaped member. Will be. As a result, the rod-shaped member rotates, and inertial mass is generated by the rotational acceleration caused by the rotation.
That is, the horizontal seismic isolation device according to the present invention converts the vibration into an inertial mass when the seismic isolation object receives a horizontal vibration, and the inertial mass is converted into the vertical motion of the seismic isolation device. In contrast, it has a function added only to the horizontal movement of the seismic isolation object.
Therefore, according to the present invention, it is possible to sufficiently lengthen the natural period of the seismic isolation object even when a highly rigid laminated rubber that does not cause buckling is used.
Moreover, the horizontal seismic isolation device according to the present invention has two or more mass addition mechanisms, and the rod-shaped members in the mass addition mechanism are arranged so that the respective axes are parallel to each other. Each of the horizontal moving parts is connected via a connecting member, the connecting member is provided with a through hole in the vertical direction, and a fixed part connected to the seismic isolation object is inserted through the through hole. Therefore, it is possible to decompose all the horizontal vibrations in irregular directions received by the seismic isolation object into two horizontal directions (xy directions), and to convert the vibrations in all horizontal directions into the rotational motion of the rod-shaped member. It becomes.

また、本発明に係る水平免震装置は、前記積層ゴムはゴム板と金属板とを交互に積層し一体化させてなり、ゴム板の直径をＤ、ゴム板の総厚さをｔとした場合にＤ／ｔ≧５に設定されてなることを特徴とする。ここで、ゴム板の総厚さｔとは、内部金属板を除いたゴム板のみの総厚さである。
積層ゴムの形状は、Ｄ／ｔの値が大きければ扁平な形状となり、Ｄ／ｔの値が小さければ細長い形状となる。一般的に、Ｄ／ｔの値が５以上の場合には、積層ゴムの座屈の問題はなく、積層ゴムの座屈の検討を要しない。
したがって、本発明に使用される積層ゴムは、座屈のおそれのないものである。 Also, in the horizontal seismic isolation device according to the present invention, the laminated rubber is formed by alternately laminating and integrating rubber plates and metal plates, the diameter of the rubber plate being D, and the total thickness of the rubber plate being t. In this case, D / t ≧ 5 is set. Here, the total thickness t of the rubber plate is the total thickness of only the rubber plate excluding the internal metal plate.
The laminated rubber has a flat shape when the value of D / t is large, and becomes an elongated shape when the value of D / t is small. In general, when the value of D / t is 5 or more, there is no problem of buckling of the laminated rubber, and it is not necessary to examine the buckling of the laminated rubber.
Therefore, the laminated rubber used in the present invention has no risk of buckling.

また、本発明に係る水平免震装置は、前記積層ゴムの剛性は前記免震対象物が水平方向の振動を受けた場合に前記積層ゴムが座屈しないために必要となる座屈限界剛性値以上であることを特徴とする。座屈限界剛性値とは、積層ゴムが水平方向の振動を受けた場合に座屈しないための最低の剛性値であり以下のように求めることができる。
免震対象物の目標固有周期をＴ、積層ゴムのせん断弾性係数をＧ、積層ゴムの面圧をσd、二次形状係数をＳ、重力加速度をｇとした場合に、積層ゴムの支持重量Ｗは以下の（イ）式によって算出され、積層ゴムの前記座屈限界剛性値Ｋminは（イ）式にてＳ＝５として算出された積層ゴムの前記支持重量Ｗを用いて、以下の（ロ）式によって設定される。
なお、積層ゴムのせん断弾性係数Ｇ、及び積層ゴムの面圧σdは、使用するゴムの材料によって決まる値である。

このように本発明は、座屈のおそれのない剛性の高い積層ゴムを用いることを特徴とする。そして、免震対象物の固有周期は、免震対象物が受ける水平方向の振動を慣性質量に変換し、免震対象物の水平方向の運動に対して慣性質量を付加させる機能を有する質量付加機構を用いることによって調整するものである。
したがって、本発明は、免震対象物が水平方向の振動を受けた場合に、座屈に強く、かつ免震対象物の固有周期が長いという優れた効果を奏する。 Further, in the horizontal seismic isolation device according to the present invention, the rigidity of the laminated rubber is a buckling limit rigidity value necessary for the laminated rubber not to buckle when the seismic isolation object receives a vibration in the horizontal direction. It is the above. The buckling limit stiffness value is a minimum stiffness value for preventing buckling when the laminated rubber is subjected to horizontal vibration, and can be obtained as follows.
When the target natural period of the seismic isolation object is T, the shear modulus of the laminated rubber is G, the surface pressure of the laminated rubber is σd, the secondary shape factor is S, and the gravitational acceleration is g, the support weight W of the laminated rubber Is calculated by the following equation (a), and the buckling limit stiffness value Kmin of the laminated rubber is calculated by using the support weight W of the laminated rubber calculated as S = 5 in the equation (a). ) Expression.
The shear elastic modulus G of the laminated rubber and the surface pressure σd of the laminated rubber are values determined by the rubber material used.

As described above, the present invention is characterized by using a laminated rubber having high rigidity that does not cause buckling. The natural period of the seismic isolation object is a mass addition function that converts the horizontal vibration received by the seismic isolation object into inertial mass and adds inertial mass to the horizontal motion of the seismic isolation object. It is adjusted by using a mechanism.
Therefore, when the seismic isolation object is subjected to horizontal vibration, the present invention has an excellent effect of being resistant to buckling and having a long natural period of the seismic isolation object.

また、本発明に係る水平免震装置は、前記免震対象物が戸建住宅であることを特徴とし、さらには、前記戸建住宅が鉄筋コンクリート造、軽量鉄骨造、又は木造であることを特徴とする。
ここで、本発明における戸建住宅とは、集合住宅ではなく、１戸ごとに独立して建てられた住宅と定義され、具体的には、投影床面積が２００ｍ^２程度以下であり、３階建て以下の住宅をいう。
このように、本発明は、免震対象物が鉄筋コンクリート造、軽量鉄骨造、又は木造の戸建住宅、つまり軽量建物であり、その軽量建物に対して座屈を防止する剛性の高い積層ゴムを使用するものである。つまり本発明は、軽量建物の免震において、従来は固有周期を長くすることができないという理由から使用できなかった剛性の高い積層ゴムを敢えて使用することによって座屈を防止することを特徴とするものである。そして、軽量建物の固有周期は、免震対象物が受ける水平方向の振動を慣性質量に変換する質量付加機構を用いることによって調整する。
免震対象物が戸建住宅でない場合、つまり投影床面積が２００ｍ^２を越える建物や、３階建てを越える建物の場合を考えてみると、建物の重量が重いため、剛性の高い積層ゴムを使用した場合でも、質量付加機構を用いなくとも建物の固有周囲は十分長いものとなる。かつ剛性の高い積層ゴムを使用しているため座屈のおそれもない。以上のように、本発明は、免震対象物が軽量建物の場合に特に優れた効果を奏するものである。 The horizontal seismic isolation device according to the present invention is characterized in that the seismic isolation object is a detached house, and further, the detached house is a reinforced concrete structure, a lightweight steel structure, or a wooden structure. And
Here, the detached house in the present invention is not a collective house but is defined as a house built independently for each house. Specifically, the projected floor area is about 200 m ² or less, and the third floor. It refers to a house that is less than a building.
Thus, the present invention is a detached house whose seismic isolation object is a reinforced concrete structure, a lightweight steel structure, or a wooden structure, that is, a lightweight building, and a highly rigid laminated rubber that prevents buckling of the lightweight building. It is what you use. In other words, the present invention is characterized in that buckling is prevented by using a highly rigid laminated rubber that could not be used for seismic isolation of a lightweight building because the natural period cannot be increased conventionally. Is. And the natural period of a lightweight building is adjusted by using the mass addition mechanism which converts the horizontal vibration which a seismic isolation object receives into inertial mass.
If the seismic isolation object is not a detached house, that is, a building with a projected floor area of over 200 m ² or a building of over 3 stories, the building is heavy. Even if it is used, the natural perimeter of the building is sufficiently long without using a mass adding mechanism. In addition, there is no risk of buckling because of the use of a highly rigid laminated rubber. As described above, the present invention has a particularly excellent effect when the seismic isolation object is a lightweight building.

また、本発明に係る水平免震装置は、前記棒状部材に所定の質量を有する質量体が設けられ、前記質量体の回転加速度によって免震対象物の運動に対して慣性質量が付加されることを特徴とする。
本発明によれば、棒状部材の自転による回転加速度だけではなく、質量体の回転加速度によっても慣性質量を発生させることができるため、質量体の質量を任意に設定することにより免震対象物の固有周期を調整することが可能となる。 Further, in the horizontal seismic isolation device according to the present invention, a mass body having a predetermined mass is provided on the rod-like member, and inertial mass is added to the motion of the seismic isolation object by the rotational acceleration of the mass body. It is characterized by.
According to the present invention, the inertial mass can be generated not only by the rotational acceleration due to the rotation of the rod-shaped member but also by the rotational acceleration of the mass body. Therefore, by arbitrarily setting the mass of the mass body, The natural period can be adjusted.

また、本発明に係る水平免震装置は、前記棒状部材はボールねじであり、前記水平移動部がボールねじナットを介して前記ボールねじに係合されてなることを特徴とする。
本発明によれば、免震装置が水平方向の振動を受けた場合は、水平移動部は免震対象物に固定された固定部に伴って水平運動し、その水平運動がボールねじナットを介してボールねじの回転運動に変換され慣性質量が発生する。 In the horizontal seismic isolation device according to the present invention, the rod-shaped member is a ball screw, and the horizontal moving portion is engaged with the ball screw via a ball screw nut.
According to the present invention, when the seismic isolation device receives horizontal vibrations, the horizontal moving part moves horizontally along with the fixed part fixed to the seismic isolation object, and the horizontal movement is performed via the ball screw nut. This is converted into the rotational motion of the ball screw, generating inertial mass.

また、本発明に係る免震装置は、前記ボールねじを支持する軸受と、水平方向に延在して配置されたレールとを有し、前記軸受が前記レールにガイドされることを特徴とする。
係る構成を備えることによって、水平移動部はボールねじに沿って移動するとともに、ボールねじを支持する軸受はレール上を移動することが可能となる。
したがって、本発明によれば、免震対象物が不規則な方向の水平振動を受けた場合に、その水平振動のうちボールねじの軸と平行な方向の成分は、ボールねじの回転運動に変換することができ、ボールねじの軸と垂直な方向の成分は、軸受がレール上を移動することによって吸収される。
なお、二の本水平免震装置を備えるように構成し、それぞれのボールねじをそれぞれの軸が垂直に交差するように配置し、かつそれぞれの水平移動部を相互に接続して配置すれば、免震対象物が受ける不規則な方向の水平振動の全てを水平二方向（ｘｙ方向）に分解することができ、水平全方向の振動をボールねじの回転運動に変換することが可能となる。 The seismic isolation device according to the present invention includes a bearing that supports the ball screw, and a rail that extends in a horizontal direction, and the bearing is guided by the rail. .
By providing such a configuration, the horizontal moving part moves along the ball screw, and the bearing supporting the ball screw can move on the rail.
Therefore, according to the present invention, when the seismic isolation object is subjected to horizontal vibration in an irregular direction, the component of the horizontal vibration in the direction parallel to the axis of the ball screw is converted into the rotational motion of the ball screw. The component in the direction perpendicular to the ball screw axis is absorbed by the bearing moving on the rail.
In addition, if it is configured to include two horizontal seismic isolation devices, each ball screw is arranged so that each axis intersects perpendicularly, and each horizontal moving part is connected to each other, All the horizontal vibrations in irregular directions received by the seismic isolation object can be decomposed into two horizontal directions (xy directions), and the vibrations in all horizontal directions can be converted into the rotational motion of the ball screw.

本発明は、免震対象物が軽量建物である場合において、従来は軽量建物には固有周期を長くすることができないという理由から使用できなかった剛性の高い積層ゴムを敢えて使用することを特徴とする。そして、軽量建物の固有周期は、質量付加機構の作用によって免震対象物が受ける水平方向の振動を慣性質量に変換し、免震対象物の水平方向の運動に対して慣性質量を付加させることによって調整するものである。
したがって、本発明によれば、免震対象物が戸建住宅のような軽量建物の場合でも、座屈を防止することができ、かつ建物の固有周期を長くすることができる。 The present invention is characterized in that when the seismic isolation object is a lightweight building, a high-strength laminated rubber that has not been conventionally used for a lightweight building because the natural period cannot be increased is used. To do. And the natural period of the light building is to convert the horizontal vibration that the seismic isolation object receives by the action of the mass addition mechanism into inertial mass, and add inertial mass to the horizontal motion of the seismic isolation object. It is to adjust by.
Therefore, according to the present invention, even when the seismic isolation object is a lightweight building such as a detached house, buckling can be prevented and the natural period of the building can be lengthened.

以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１を参照して本発明の水平免震装置の基本構成を示す水平免震装置１００について説明する。
図１（ａ）は、免震対象物１及び水平免震装置１００の全体の模式図であり、図１（ｂ）は、免震対象物１と支持構造物２との間の拡大図であり、本発明の水平免震装置の基本構成を示す水平免震装置１００の概念図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
With reference to FIG. 1, the horizontal seismic isolation apparatus 100 which shows the basic composition of the horizontal seismic isolation apparatus of this invention is demonstrated .
FIG. 1A is a schematic diagram of the entire seismic isolation object 1 and the horizontal seismic isolation device 100, and FIG. 1B is an enlarged view between the seismic isolation object 1 and the support structure 2. FIG. 2 is a conceptual diagram of a horizontal seismic isolation device 100 showing a basic configuration of the horizontal seismic isolation device of the present invention.

水平免震装置１００は、免震対象物が受ける水平方向の振動を免震する装置であり、戸建住宅のような軽量建物である免震対象物１と設置基礎である支持構造物２との間に配置された積層ゴム３と、質量付加機構４とを有する。
積層ゴム３は、平板状のゴム板と金属板とを交互に積層し一体化させたものであり、通常は大型重量建物に使用される剛性の高いものであり、免震対象物１と支持構造物２との間に配置され免震対象物１が受ける水平方向の振動を免震するものである。
質量付加機構４は、免震対象物１が受ける水平方向の振動を慣性質量に変換し、免震対象物１の運動に対して慣性質量を付加する機能を有するものである。
質量付加機構４は、免震対象物が受ける振動に連動し水平方向に移動可能な水平移動部６と、水平方向に延在する棒状部材としてのボールねじ７と、ボールねじ７と螺合するボールねじナット（図示せず）とを有する。
水平移動部６は、一端は免震対象物１に連結されるとともに、他端はボールねじナットを介してボールねじ７に係合されている。水平移動部６は、免震対象物の重心部に取付けるのが望ましい。
なお、ボールねじ７は、軸受８（ボールベアリング）によって支持されている。 The horizontal seismic isolation device 100 is a device for isolating the horizontal vibration received by the seismic isolation object, and the seismic isolation object 1 that is a light-weight building such as a detached house and the support structure 2 that is an installation base. The laminated rubber 3 and the mass adding mechanism 4 are disposed between the two.
Laminated rubber 3 is a structure in which flat rubber plates and metal plates are alternately laminated and integrated, and is usually highly rigid for use in large heavy buildings. It is arranged between the structure 2 and segregates the horizontal vibration received by the seismic isolation object 1.
The mass addition mechanism 4 has a function of converting horizontal vibration received by the seismic isolation object 1 into inertial mass and adding inertial mass to the motion of the seismic isolation object 1.
The mass addition mechanism 4 is engaged with the horizontal movement unit 6 that can move in the horizontal direction in conjunction with the vibration received by the seismic isolation object, the ball screw 7 that extends in the horizontal direction, and the ball screw 7. A ball screw nut (not shown).
The horizontal moving part 6 has one end connected to the seismic isolation object 1 and the other end engaged with a ball screw 7 via a ball screw nut. The horizontal moving part 6 is preferably attached to the center of gravity of the seismic isolation object.
The ball screw 7 is supported by a bearing 8 (ball bearing).

質量付加機構４が上記の構成を有することによって、免震対象物１が水平方向の振動を受けた場合には、それに連動して水平移動部６が水平運動し、その水平運動がボールねじナットを介してボールねじ７の自転運動に変換される。このボールねじ７の自転による回転加速度によって慣性質量が発生し、免震対象物１の運動に対して慣性質量が付加される。
このように水平免震装置１００は、免震対象物１が水平方向の振動を受けた場合に、免震装置１の鉛直方向の運動に対してではなく、免震対象物１の水平方向の運動に対してのみ慣性質量を付加する機能を有するものである。
免震対象物１が鉛直方向の振動を受けた場合には、水平移動部６は、鉛直方向は免震対象物１とボールねじ７によって拘束されているため運動することはない。したがって、ボールねじ７も自転することがなく慣性質量が発生することはない。
従来、積層ゴムの剛性設計は、積層ゴムの上下方向及び水平方向の双方のひずみを考慮することによって行っていた。しかし、本発明の水平免震装置は、免震対象物が軽量建物であり、かつ本発明の水平免震装置の基本構成における質量付加機構は、鉛直方向には慣性質量が付加されない構造を有する。そのため、本発明の水平免震装置の基本構成における積層ゴムは上下方向のひずみ量が少ない分、水平方向のひずみ量を多くとることができ、破断に対しても有利である。 When the mass addition mechanism 4 has the above-described configuration, when the seismic isolation object 1 receives horizontal vibration, the horizontal movement unit 6 moves horizontally in conjunction with the vibration, and the horizontal movement is a ball screw nut. Is converted into the rotational motion of the ball screw 7. The inertial mass is generated by the rotational acceleration caused by the rotation of the ball screw 7, and the inertial mass is added to the motion of the seismic isolation object 1.
Thus, when the seismic isolation object 1 receives horizontal vibration, the horizontal seismic isolation apparatus 100 does not respond to the vertical motion of the seismic isolation apparatus 1 but the horizontal direction of the seismic isolation object 1. It has the function of adding inertial mass only to motion.
When the seismic isolation object 1 receives vertical vibration, the horizontal movement unit 6 does not move because the vertical direction is constrained by the seismic isolation object 1 and the ball screw 7. Therefore, the ball screw 7 does not rotate and no inertial mass is generated.
Conventionally, the rigidity design of laminated rubber has been performed by taking into account both the vertical and horizontal strains of the laminated rubber. However, in the horizontal seismic isolation device of the present invention, the seismic isolation object is a lightweight building, and the mass addition mechanism in the basic configuration of the horizontal seismic isolation device of the present invention has a structure in which inertial mass is not added in the vertical direction. . Therefore, the laminated rubber in the basic configuration of the horizontal seismic isolation device of the present invention can take a large amount of strain in the horizontal direction because the amount of strain in the vertical direction is small, and is advantageous for breaking.

ボールねじ７の材料は、より大きな慣性質量を得るために、比重の大きな材料を用いるのが効果的である。
また、さらに大きな慣性質量を得るためには、ボールねじ７に所定の質量を有する円盤等の質量体５を設けるのが効果的である。質量体５を円盤にする場合には、円盤の直径や厚さを任意に設定することによって、自由に慣性質量を調整することができ、それによって免震対象物１の固有周期を目標の周期に調整することが可能となる。 In order to obtain a larger inertial mass, it is effective to use a material having a large specific gravity as the material of the ball screw 7.
In order to obtain a larger inertial mass, it is effective to provide the ball screw 7 with a mass body 5 such as a disk having a predetermined mass. When the mass body 5 is a disk, the inertial mass can be freely adjusted by arbitrarily setting the diameter and thickness of the disk, and thereby the natural period of the seismic isolation object 1 is set as the target period. It becomes possible to adjust to.

水平免震装置１００において、免震対象物１は戸建住宅のような軽量建物であり、かつ積層ゴム３は、水平方向の振動による座屈防止対策として高い剛性を有するものであり、通常では軽量建物には固有周期を長くすることができないという理由から使用できないものである。
このように、免震対象物１の質量と積層ゴムの剛性にのみ着目すれば、免震対象物１の固有周期は、（１）式からも明らかなように短くなってしまう。しかし、免震装置１００は、質量付加機構４を有しており、質量付加機構４の作用によって、免震対象物１の運動に対して慣性質量を付加することができ、軽量建物の固有周期を長くすることが可能となる。
つまり、水平免震装置１００によれば、免震対象物が戸建住宅のような軽量建物の場合でも、座屈を防止することができ、かつ建物の固有周期を長くすることができる。
また、従来は、軽量建物には、固有周期を長くするため剛性の低い積層ゴムを用いていたため、軽量建物が強風を受けた場合には、建物が揺れることもあった。しかし、水平免震装置１００によれば、積層ゴムは剛性が高いため、強風に対しても強いという利点がある。さらに、水平免震装置１００に使用する積層ゴム３は、従来大型重量建物の免震に使用されてきたものをそのまま適用することができ、特に本発明の免震装置のために特注する必要がなく、免震装置全体を安価に製造することが可能となる。 In the horizontal seismic isolation device 100, the seismic isolation object 1 is a lightweight building such as a detached house, and the laminated rubber 3 has high rigidity as a countermeasure against buckling due to horizontal vibration. Lightweight buildings cannot be used because the natural period cannot be increased.
Thus, if attention is paid only to the mass of the seismic isolation object 1 and the rigidity of the laminated rubber, the natural period of the seismic isolation object 1 is shortened as apparent from the equation (1). However, the seismic isolation device 100 has the mass addition mechanism 4, and can add inertial mass to the motion of the seismic isolation object 1 by the action of the mass addition mechanism 4, and the natural period of the lightweight building Can be lengthened.
That is, according to the horizontal seismic isolation device 100, buckling can be prevented and the natural period of the building can be lengthened even when the seismic isolation object is a lightweight building such as a detached house.
Conventionally, since a lightweight building uses a laminated rubber having low rigidity in order to increase the natural period, the building may sway when the lightweight building is subjected to a strong wind. However, according to the horizontal seismic isolation device 100, since the laminated rubber has high rigidity, there is an advantage that it is strong against strong winds. Further, as the laminated rubber 3 used for the horizontal seismic isolation device 100, those conventionally used for seismic isolation of large heavy buildings can be applied as they are, and it is necessary to make a special order for the seismic isolation device of the present invention. Therefore, the entire seismic isolation device can be manufactured at low cost.

次に、本発明の水平免震装置の基本構成における座屈限界剛性値について説明する。
積層ゴムの面圧をσd、積層ゴムのゴム板の直径をＤとした場合の積層ゴムの支持重量Ｗは以下の（２）式で表される。

積層ゴムのゴム板の総厚さ（内部金属板を除いた厚さ）をＨｒとすると、積層ゴムのゴム板の直径Ｄは、後述する二次形状係数Ｓを用いてＤ＝ＳＨｒと表されるので、（２）式は以下の（３）式で表される。

また、免震対象物の目標固有周期をＴ、積層ゴムのせん断弾性係数をＧ、重力加速度をｇとすると、Ｈｒは以下の式で表される。

したがって、（３）式は以下の（４）式にて表すことができる。

（４）式からわかるように、積層ゴムのゴム材料を決定することによって、積層ゴムの面圧σd及び積層ゴムのせん断弾性係数Ｇが決定され、かつ目標固有周期Ｔと二次形状係数Ｓとを任意に決定することによって、積層ゴムの支持重量Ｗが算出される。
そして、積層ゴムの剛性Ｋは、（１）式を変形することによって得られる以下の（５）式によって算出される。

Next, the buckling limit rigidity value in the basic configuration of the horizontal seismic isolation device of the present invention will be described.
The support weight W of the laminated rubber when the surface pressure of the laminated rubber is σd and the diameter of the rubber plate of the laminated rubber is D is expressed by the following equation (2).

When the total thickness of the rubber plate of the laminated rubber (thickness excluding the internal metal plate) is Hr, the diameter D of the rubber plate of the laminated rubber is expressed as D = SHr using a secondary shape factor S described later. Therefore, the expression (2) is expressed by the following expression (3).

Further, when the target natural period of the seismic isolation object is T, the shear elastic modulus of the laminated rubber is G, and the gravitational acceleration is g, Hr is expressed by the following equation.

Therefore, the expression (3) can be expressed by the following expression (4).

As can be seen from the equation (4), by determining the rubber material of the laminated rubber, the surface pressure σd of the laminated rubber and the shear elastic modulus G of the laminated rubber are determined, and the target natural period T, the secondary shape factor S, Is arbitrarily determined to calculate the support weight W of the laminated rubber.
The rigidity K of the laminated rubber is calculated by the following equation (5) obtained by modifying equation (1).

上述した二次形状係数Ｓとは、積層ゴムの形状を決定する上で重要な因子であり、Ｓ＝Ｄ／Ｈｒとして表される。したがって、この式からわかるように、積層ゴムの形状は、二次形状係数Ｓが大きければ扁平な形状となり、二次形状係数Ｓが小さければ細長い形状となる。一般的に、この二次形状係数Ｓが5以上の場合には、積層ゴムの座屈の問題はなく、積層ゴムの座屈の検討を要しないとされている。
したがって、（４）式においてＳ＝5として算出された積層ゴムの支持荷重Ｗを用いて、（５）式によって算出される剛性Ｋは、座屈限界剛性値と定義することができる。 The secondary shape factor S described above is an important factor in determining the shape of the laminated rubber, and is expressed as S = D / Hr. Therefore, as can be seen from this equation, the laminated rubber has a flat shape when the secondary shape factor S is large, and an elongated shape when the secondary shape factor S is small. In general, when the secondary shape factor S is 5 or more, there is no problem of buckling of the laminated rubber, and it is said that it is not necessary to examine the buckling of the laminated rubber.
Therefore, the stiffness K calculated by the equation (5) using the support load W of the laminated rubber calculated as S = 5 in the equation (4) can be defined as a buckling limit stiffness value.

以下に具体的な数値とグラフを用いて、座屈限界剛性値について説明する。
図２のグラフは、（１）式に基づくものであり、免震対象物の目標固有周期を2秒とした場合の積層ゴムの支持重量と剛性との関係を表したものである。なお、本グラフは、積層ゴム１個当たりの値を表すものである。
積層ゴムのせん断弾性係数Ｇが0.29N/mm²、積層ゴムの面圧σdが10 N/mm²である積層ゴムを使用した場合について考える。このとき、二次形状係数Ｓを5、免震対象物の目標固有周期Ｔを2秒とすると、積層ゴムの支持重量Ｗは、（４）式から165kNと算出される。また、積層ゴムの剛性Ｋは、（５）式から163kN/mと算出される。 The buckling limit stiffness value will be described below using specific numerical values and graphs.
The graph of FIG. 2 is based on the equation (1) and represents the relationship between the support weight and rigidity of the laminated rubber when the target natural period of the seismic isolation object is 2 seconds. In addition, this graph represents the value per laminated rubber.
Consider the case where the shear modulus G of the laminated rubber using laminated rubber 0.29 N / mm ^2, the surface pressure σd the laminated rubber is 10 N / mm ^2. At this time, if the secondary shape factor S is 5 and the target natural period T of the seismic isolation object is 2 seconds, the support weight W of the laminated rubber is calculated as 165 kN from the equation (4). The rigidity K of the laminated rubber is calculated as 163 kN / m from the equation (5).

ここで、免震対象物の重量が165kN以上である免震対象物を免震する場合を考えると、免震対象物の固有周期を2秒に調整するためには、積層ゴムの剛性を163kN/mよりも高くする必要がある。つまり積層ゴムの形状は、二次形状係数Ｓ≧5である横に長い扁平な形状となり、座屈のおそれがない。したがって、剛性値が163kN/m以上の積層ゴムを使用する場合には、積層ゴムのみで免震対象物の重量支持及び固有周期の調整の双方の機能を果たすことが可能となる。
これに対して、免震対象物の重量が165kN未満である免震対象物を免震する場合を考えると、免震対象物の固有周期を2秒に調整するためには、積層ゴムの剛性を163kN/mよりも低くする必要がある。つまり積層ゴムの形状は二次形状係数Ｓ＜5の細長い形状となり、座屈を生じるおそれがある。したがって、剛性値が163kN/m未満の積層ゴムを使用する場合には、従来は、積層ゴムの座屈防止としてすべり支承を使用することによって免震対象物の重量を支持し、積層ゴムは復元ゴムとして免震対象物の固有周期の調整のために使用されていた。 Here, considering the case of seismic isolation of a base isolation object whose weight is 165 kN or more, in order to adjust the natural period of the base isolation target to 2 seconds, the rigidity of the laminated rubber is 163 kN. Must be higher than / m. That is, the shape of the laminated rubber is a horizontally long flat shape with a secondary shape factor S ≧ 5, and there is no risk of buckling. Therefore, when a laminated rubber having a stiffness value of 163 kN / m or more is used, it is possible to perform both functions of supporting the weight of the seismic isolation object and adjusting the natural period only with the laminated rubber.
On the other hand, considering the case of seismic isolation of a base isolation object whose weight is less than 165kN, in order to adjust the natural period of the base isolation target to 2 seconds, the rigidity of the laminated rubber Needs to be lower than 163 kN / m. That is, the laminated rubber has an elongated shape with a secondary shape factor S <5, which may cause buckling. Therefore, when using laminated rubber with a stiffness value of less than 163 kN / m, conventionally, the weight of the seismic isolation object is supported by using a sliding bearing to prevent buckling of the laminated rubber, and the laminated rubber is restored. It was used as rubber to adjust the natural period of seismic isolation objects.

以上のことから、二次形状係数Ｓを5として算出された積層ゴムの剛性値163kN/mは、免震対象物の固有周期が2秒の場合における積層ゴムの座屈限界剛性値といえる。
本発明の水平免震装置の基本構成では、積層ゴム１個当たりの支持重量が165kN未満の場合において、免震対象物の目標固有周期2秒が達成できない座屈限界剛性値以上（剛性値：163kN/m以上）の積層ゴム、つまり二次形状係数Ｓ≧5の積層ゴムを敢えて使用することによって、座屈に対して安定とするものである。本発明が対象とする積層ゴムの領域をグラフ中の領域で表すと、ｘ＜165かつｙ＞163の領域である。このように、本発明で使用される積層ゴムは、本来であれば、目標固有周期2秒を達成できないものであるが、質量付加機構を有することによって固有周期を調整することが可能となる。
したがって、本発明に係る水平免震装置によれば、従来のようにすべり支承を用いなくとも、座屈を防止できると共に、目標固有周期を達成することが可能となる。 From the above, the stiffness value 163 kN / m of the laminated rubber calculated with the secondary shape factor S being 5 can be said to be the buckling limit stiffness value of the laminated rubber when the natural period of the seismic isolation object is 2 seconds.
In the basic structure of the horizontal seismic isolation device of the present invention, when the support weight per laminated rubber is less than 165 kN, the target natural period of the seismic isolation object is not more than the buckling limit stiffness value that cannot be achieved (stiffness value: 163 kN / m or more), that is, a laminated rubber having a secondary shape factor S ≧ 5, is used to stabilize against buckling. When the region of the laminated rubber targeted by the present invention is represented by the region in the graph, the region is x <165 and y> 163. As described above, the laminated rubber used in the present invention cannot originally achieve the target natural period of 2 seconds, but the natural period can be adjusted by having the mass addition mechanism.
Therefore, according to the horizontal seismic isolation device according to the present invention, buckling can be prevented and a target natural period can be achieved without using a sliding bearing as in the prior art.

本発明に係る水平免震装置は、質量付加機構を有しており、免震対象物が水平方向の振動を受けた場合には、その振動を質量付加機構の作用によって、円盤等の回転運動に変換することができる。そして、円盤等の回転加速度によって慣性質量が発生し、免震対象物の運動に対して慣性質量が付加され、免震対象物の固有周期を長くすることが可能となる。
この本発明の原理を以下に数式を用いて説明する。
免震対象物の水平方向の変位：ｘ
免震対象物の質量：Ｍ
積層ゴムのばね定数：Ｋ
円盤の質量：Ｍａ
円盤の半径：Ｒ
ボールねじのリード：Ｌ
とすると、
円盤の回転慣性Ｊｄ＝1/2×Ｍａ×Ｒ^２
免震対象物がｘ変位したときの円盤の回転角 α＝2π×ｘ／Ｌ
であり、減衰が無いとした場合の運動エネルギーは、

であり、歪エネルギーは、

と表すことができる。
したがって、Ｖ＝Ｕとして固有円振動数を求めると

となる。
式（６）及び周期と角速度の関係式であるＴ＝２π／ωより

となる。 The horizontal seismic isolation device according to the present invention has a mass addition mechanism, and when the seismic isolation object receives horizontal vibration, the vibration is caused to rotate by the action of the mass addition mechanism. Can be converted to Then, inertial mass is generated by the rotational acceleration of a disk or the like, and inertial mass is added to the motion of the seismic isolation object, so that the natural period of the seismic isolation object can be lengthened.
The principle of the present invention will be described below using mathematical expressions.
Horizontal displacement of seismic isolation object: x
Mass of seismic isolation object: M
Spring constant of laminated rubber: K
Disc mass: Ma
Disk radius: R
Ball screw lead: L
Then,
Rotational inertia of the disc Jd = 1/2 × Ma × R ²
Rotation angle of the disk when the seismic isolation object is displaced by x α = 2π × x / L
The kinetic energy when there is no attenuation is

And the strain energy is

It can be expressed as.
Therefore, when the natural circular frequency is obtained with V = U,

It becomes.
From Equation (6) and T = 2π / ω, which is a relational expression between the period and the angular velocity.

It becomes.

（７）式からわかるように、質量付加機構による付加質量は、２Ｍａ（πＲ／Ｌ）^２であり、すなわち、付加質量は、円盤の質量の２（πＲ／Ｌ）^２倍だけ重い質量であることがわかる。
例えば、円盤が半径２０ｃｍ、厚さ１ｃｍの鋼製とすると、円盤の質量は約１０ｋｇであり、また、ボールねじのリードを２ｃｍとすると円盤の回転による付加質量Ｍｅは、
Ｍｅ＝２Ｍａ（πＲ／Ｌ）^２＝2×10.0×（π×20／2）²＝19739ｋｇとなり、
１０ｋｇの円盤の回転慣性によって約２０ｔの慣性質量を得ることができる。
このように、円盤の質量とボールねじのリードを任意に決定することによって、必要な慣性質量を得ることができる。 As can be seen from the equation (7), the added mass by the mass adding mechanism is 2Ma (πR / L) ² , that is, the added mass is a mass that is 2 (πR / L) ² times heavier than the disc mass. I understand that.
For example, if the disc is made of steel with a radius of 20 cm and a thickness of 1 cm, the mass of the disc is about 10 kg, and if the lead of the ball screw is 2 cm, the additional mass Me due to the rotation of the disc is:
Me = 2Ma (πR / L) ² = 2 × 10.0 × (π × 20/2) ² = 19739 kg,
An inertial mass of about 20 t can be obtained by the rotational inertia of a 10 kg disk.
Thus, the required inertial mass can be obtained by arbitrarily determining the mass of the disk and the lead of the ball screw.

したがって、軽量建物における水平方向の振動を免震する場合において、座屈に強い剛性の高い積層ゴムを使用した場合でも、付加する慣性質量を任意に決定することができるため、軽量建物の固有周期を長くすることが可能となる。
このように、質量付加機構を用いることによって、軽量建物に対しても、座屈に強い剛性の高い積層ゴムを使用することが可能となる。 Therefore, when isolating the horizontal vibrations in lightweight buildings, the inertial mass to be added can be determined arbitrarily even when using highly rigid laminated rubber that resists buckling. Can be lengthened.
In this way, by using the mass addition mechanism, it is possible to use a highly rigid laminated rubber that is resistant to buckling even for lightweight buildings.

以下に免震対象物が受ける水平方向の振動を慣性質量に変換する本発明の実施の形態の水平免震装置の具体的な機構について説明する。
図３を参照して本発明に係る実施の形態である水平免震装置２００、２０１について説明する。図３（ａ）は水平免震装置２００の平面図であり、図３（ｂ）は水平免震装置２０１の平面図である。 Hereinafter, a specific mechanism of the horizontal seismic isolation device according to the embodiment of the present invention that converts horizontal vibration received by the seismic isolation object into inertial mass will be described.
With reference to FIG. 3, the horizontal seismic isolation devices 200 and 201 which are embodiment which concerns on this invention are demonstrated. FIG. 3A is a plan view of the horizontal seismic isolation device 200, and FIG. 3B is a plan view of the horizontal seismic isolation device 201.

まず、水平免震装置２００について説明する。
水平免震装置２００は、免震対象物が受ける水平方向の振動を免震する装置であり、二の質量付加機構である一対の質量付加機構２１ａ，２１ｂと、質量付加機構２１ａ，２１ｂにおける水平移動部６ａ，６ｂを連結する接続部材２２と、積層ゴム（図示せず）とを有する。
質量付加機構２１ａ，２１ｂは、免震対象物（図示せず）が受ける水平振動を慣性質量に変換し、免震対象物の運動に対して慣性質量を付加する機能を有するものであり、本発明の水平免震装置の基本構成における質量付加機構４と同様の構成を有するものである。なお、本発明の水平免震装置の基本構成と同一部は、同一の符号を付して説明する。
積層ゴムは、本発明の水平免震装置の基本構成の水平免震装置１００における積層ゴム３と同様のものであり、また、配置する個数や場所には特に制限はなく、どのように配置してもよい。 First, the horizontal seismic isolation device 200 will be described.
The horizontal seismic isolation device 200 is a device for isolating the horizontal vibration received by the seismic isolation object. It has the connection member 22 which connects the moving parts 6a and 6b, and laminated rubber (not shown).
The mass addition mechanisms 21a and 21b have a function of converting horizontal vibration received by the seismic isolation object (not shown) into inertial mass and adding inertial mass to the motion of the seismic isolation object. It has the same configuration as the mass addition mechanism 4 in the basic configuration of the horizontal seismic isolation device of the invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the same part as the basic composition of the horizontal seismic isolation apparatus of this invention .
The laminated rubber is the same as the laminated rubber 3 in the horizontal seismic isolation device 100 of the basic configuration of the horizontal seismic isolation device of the present invention, and there is no particular limitation on the number and location of arrangement, and how it is arranged. May be.

水平免震装置２００は、それぞれのボールねじ７のそれぞれの軸が平行となるように配置され、かつ、それぞれの水平移動部６は、接続部材２２を介して連結されている。接続部材２２には鉛直方向に貫通孔２３が設けられている。
また、免震対象物には、免震対象物とともに振動する固定部２４が連結され、固定部２４は貫通孔２３を挿通するように配置されている。なお、固定部２４は、免震対象物の重心部に取付けるのが望ましい。 The horizontal seismic isolation device 200 is arranged so that the respective axes of the respective ball screws 7 are parallel to each other, and the respective horizontal moving parts 6 are connected via connection members 22. The connecting member 22 is provided with a through hole 23 in the vertical direction.
In addition, a fixed part 24 that vibrates with the seismic isolation object is connected to the seismic isolation object, and the fixing part 24 is disposed so as to pass through the through hole 23. In addition, it is desirable to attach the fixing | fixed part 24 to the gravity center part of a seismic isolation object.

以下に、免震対象物が水平方向の振動を受けた場合の水平免震装置２００の動作について説明する。
免震対象物が例えば図３（ａ）の座標軸において、水平ｘ軸方向の振動を受けた場合、免震対象物に連結された固定部２４は、接続部材２２を伴って水平ｘ軸方向に振動する。つまり、接続部材２２は、水平移動部６ａ，６ｂとともに免震対象物が受ける振動に連動して水平ｘ軸方向に水平運動を行う。
この水平移動部６ａ，６ｂの水平運動がボールねじナットを介してボールねじ７の回転運動に変換され、ボールねじ７の両端に設けられた円盤５が回転する。
したがって、水平免震装置２００によれば、円盤５の回転加速度によって免震対象物の運動に対して慣性質量を付加することが可能となる。
なお、水平免震装置２００は、例として一対の質量付加機構を２１ａ，２１ｂを有するものを示したが、質量付加機構を三以上有し、それぞれのボールねじを軸が平行となるように配置し、かつそれぞれの水平移動部を連結して配置することも可能である。この場合、質量付加機構は、接続部を介して対象に同数ずつ設けるのが望ましい。 Below, operation | movement of the horizontal seismic isolation apparatus 200 when a seismic isolation object receives the vibration of a horizontal direction is demonstrated.
For example, when the seismic isolation object receives vibration in the horizontal x-axis direction on the coordinate axis of FIG. 3A, the fixed portion 24 connected to the seismic isolation object is connected in the horizontal x-axis direction with the connecting member 22. Vibrate. That is, the connecting member 22 performs horizontal movement in the horizontal x-axis direction in conjunction with the vibration received by the seismic isolation object together with the horizontal moving parts 6a and 6b.
The horizontal movement of the horizontal moving parts 6a and 6b is converted into the rotational movement of the ball screw 7 via the ball screw nut, and the disks 5 provided at both ends of the ball screw 7 rotate.
Therefore, according to the horizontal seismic isolation device 200, it is possible to add inertial mass to the motion of the seismic isolation object by the rotational acceleration of the disk 5.
The horizontal seismic isolation device 200 is shown as having a pair of mass adding mechanisms 21a and 21b as an example, but has three or more mass adding mechanisms and the ball screws are arranged so that their axes are parallel to each other. And it is also possible to connect and arrange the horizontal moving parts. In this case, it is desirable that the same number of mass addition mechanisms be provided on the target via the connection portion.

次に、水平免震装置２０１について説明する。
水平免震装置２０１は、図３（ｂ）に示すように水平免震装置２００を垂直な位置関係で二組有し、免震対象物が受ける不規則な方向の水平振動をｘ軸方向とｙ軸方向に分解して全て慣性質量に変換する機能を持つものであり、水平振動をｘ軸方向に分解する水平免震装置２００ｘと、水平振動をｙ軸方向に分解する水平免震装置２００ｙとを有する。
水平免震装置２０１は、それぞれの水平免震装置２００ｘ，２００ｙのそれぞれの接続部材２２ｘ，２２ｙが垂直に交差するように配置され、かつ固定部２４が双方の接続部材２２ｘ，２２ｙの貫通孔２３ｘ，２３ｙを挿通して配置される。また、それぞれの貫通孔２３ｘ，２３ｙは、接続部材２２ｘ，２２ｙの延在方向に沿って形成されている。
つまり、固定部２４は、水平ｘ軸方向では、接続部材２２ｙの貫通孔２３ｙ内にて水平移動可能であり、また、水平ｙ軸方向では、接続部材２２ｘの貫通孔２３ｘ内にて水平移動可能となっている。 Next, the horizontal seismic isolation device 201 will be described.
As shown in FIG. 3B, the horizontal seismic isolation device 201 has two sets of horizontal seismic isolation devices 200 in a vertical positional relationship, and the horizontal vibration in an irregular direction received by the seismic isolation object is defined as the x-axis direction. A horizontal seismic isolation device 200x that decomposes horizontal vibrations in the x-axis direction and a horizontal seismic isolation device 200y that decomposes horizontal vibrations in the y-axis direction. And have.
The horizontal seismic isolation device 201 is arranged so that the connection members 22x and 22y of the horizontal seismic isolation devices 200x and 200y intersect each other vertically, and the fixing portion 24 is a through hole 23x of both connection members 22x and 22y. , 23y. The through holes 23x and 23y are formed along the extending direction of the connection members 22x and 22y.
That is, the fixed portion 24 can move horizontally in the through hole 23y of the connection member 22y in the horizontal x-axis direction, and can move horizontally in the through hole 23x of the connection member 22x in the horizontal y-axis direction. It has become.

以下に、免震対象物が水平方向の振動を受けた場合の水平免震装置２０１の動作について説明する。
免震対象物が不規則な方向の水平振動を受けた場合、その水平振動は、水平免震装置２００ｘと水平免震装置２００ｙとによってｘ軸方向とｙ軸方向の成分に分解される。
まず、ｘ軸方向の成分は、固定部２４が水平免震装置２００ｘにおける接続部材２２ｘを伴って接続部材２２ｙの貫通孔２３ｙ内を水平移動することによって分解される。
この接続部材２２ｘのｘ軸方向の水平移動に伴って水平移動部６ｘもｘ軸方向に水平運動し、この水平運動がボールねじナットを介して一対のボールねじ７ｘの回転運動に変換され、ボールねじ７ｘの回転によってボールねじ７ｘの両端に設けられた円盤５ｘが回転する。
また、ｙ軸方向の成分は、固定部２４が水平免震装置２００ｙにおける接続部材２２ｙを伴って接続部材２２ｘの貫通孔２３ｘ内を水平移動することによって分解される。
このように、水平免震装置２０１によれば、免震対象物が受ける不規則な方向の水平振動の全てを水平二方向（ｘｙ方向）に分解することができ、水平全方向の振動をボールねじの回転運動に変換することが可能となる。 Below, operation | movement of the horizontal seismic isolation apparatus 201 when a seismic isolation object receives the vibration of a horizontal direction is demonstrated.
When the seismic isolation object is subjected to horizontal vibration in an irregular direction, the horizontal vibration is decomposed into components in the x-axis direction and the y-axis direction by the horizontal seismic isolation device 200x and the horizontal seismic isolation device 200y.
First, the component in the x-axis direction is decomposed when the fixed portion 24 moves horizontally in the through hole 23y of the connection member 22y with the connection member 22x in the horizontal seismic isolation device 200x.
Along with the horizontal movement of the connecting member 22x in the x-axis direction, the horizontal moving portion 6x also moves horizontally in the x-axis direction, and this horizontal movement is converted into a rotational movement of a pair of ball screws 7x via a ball screw nut. The disks 5x provided at both ends of the ball screw 7x are rotated by the rotation of the screw 7x.
In addition, the component in the y-axis direction is decomposed when the fixed portion 24 moves horizontally in the through hole 23x of the connection member 22x with the connection member 22y in the horizontal seismic isolation device 200y.
Thus, according to the horizontal seismic isolation device 201, all of the irregular horizontal vibrations received by the seismic isolation object can be decomposed into two horizontal directions (xy directions), and the vibrations in all horizontal directions are It can be converted into a rotational motion of the screw.

以上のように、免震対象物が水平のどの方向から振動を受けても、免震対象物の振動に連動して水平移動部６ｘ，６ｙは、それぞれボールねじナットを介してボールねじ７ｘ，７ｙに沿って自由自在に移動し、それによってボールねじ７ｘ，７ｙが回転し、さらには円盤５ｘ，５ｙが回転する。
したがって、水平免震装置２０１によれば、水平全方向の振動を水平免震装置２００ｘと水平免震装置２００ｙとによって円盤の回転運動に変換することができ、そして、その円盤の回転加速度によって免震対象物の運動に対して慣性質量を付加することが可能となる。
なお、水平免震装置２０１は、二組の水平免震装置をそれぞれの接続部材が垂直に交差するように重ねた位置に配置したが、独立した二の固定部２４を免震対象物の任意の位置に設け、それぞれの接続部材が交差しない態様で重ならないように別々に配置することも可能である。 As described above, regardless of the horizontal direction of the seismic isolation object, the horizontal moving parts 6x and 6y are linked to the ball screw 7x, The ball screws 7x and 7y are rotated along the 7y freely, and the disks 5x and 5y are further rotated.
Therefore, according to the horizontal seismic isolation device 201, the vibrations in all horizontal directions can be converted into the rotational movement of the disk by the horizontal seismic isolation device 200x and the horizontal seismic isolation device 200y, and the vibration is accelerated by the rotational acceleration of the disk. An inertial mass can be added to the motion of the seismic object.
The horizontal seismic isolation device 201 is arranged in a position where two sets of horizontal seismic isolation devices are overlapped so that the respective connecting members intersect perpendicularly. It is also possible to arrange them separately so that the connecting members do not overlap in a manner that they do not intersect.

図４を参照して本発明の他の実施の形態である水平免震装置３００、３０１について説明する。図４（ａ）は水平免震装置３００の平面図であり、図４（ｂ）は水平免震装置３０１の平面図である。
まず、水平免震装置３００について説明する。
水平免震装置３００は、免震対象物が受ける水平方向の振動を免震する装置であり、質量付加機構４と、積層ゴム（図示せず）とを有する。
質量付加機構４は、免震対象物（図示せず）が受ける水平振動を慣性質量に変換し、免震対象物の運動に対して慣性質量を付加する機能を有するものであり、本発明の水平免震装置の基本構成における質量付加機構４と同様の構成を有するものである。なお、本発明の水平免震装置の基本構成と同一部は、同一の符号を付して説明する。
積層ゴムは、本発明の水平免震装置の基本構成の水平免震装置１００における積層ゴム３と同様のものであり、また、配置する個数や場所には特に制限はなく、どのように配置してもよい。 With reference to FIG. 4, the horizontal seismic isolation devices 300 and 301 which are other embodiment of this invention are demonstrated. FIG. 4A is a plan view of the horizontal seismic isolation device 300, and FIG. 4B is a plan view of the horizontal seismic isolation device 301.
First, the horizontal seismic isolation device 300 will be described.
The horizontal seismic isolation device 300 is a device for isolating the horizontal vibration received by the seismic isolation object, and includes the mass addition mechanism 4 and laminated rubber (not shown).
The mass addition mechanism 4 has a function of converting horizontal vibration received by the seismic isolation object (not shown) into inertial mass and adding inertial mass to the motion of the seismic isolation object. It has the same configuration as the mass addition mechanism 4 in the basic configuration of the horizontal seismic isolation device . In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the same part as the basic composition of the horizontal seismic isolation apparatus of this invention.
The laminated rubber is the same as the laminated rubber 3 in the horizontal seismic isolation device 100 of the basic configuration of the horizontal seismic isolation device of the present invention, and there is no particular limitation on the number and location of arrangement, and how it is arranged. May be.

水平免震装置３００と水平免震装置１００との相違点は、水平免震装置３００はボールねじ７の軸と水平垂直方向に延在するレール３１を備える点である。
レール３１は、ボールねじ７を支持する軸受３２（ボールベアリング）をガイドするものである。つまり、軸受３２は、レール３１上を移動可能なスライダーとして構成されている。 The difference between the horizontal seismic isolation device 300 and the horizontal seismic isolation device 100 is that the horizontal seismic isolation device 300 includes a rail 31 extending in the horizontal and vertical direction with the axis of the ball screw 7.
The rail 31 guides a bearing 32 (ball bearing) that supports the ball screw 7. That is, the bearing 32 is configured as a slider that can move on the rail 31.

以下に、免震対象物が水平方向の振動を受けた場合の水平免震装置３００の動作について説明する。
免震対象物が不規則な方向の水平振動を受けた場合、免震対象物に連結された水平移動部６はボールねじ７に沿ってｘ軸方向に移動するとともに、ボールねじ７を支持する軸受３２はレール３１上をｙ軸方向に移動する。つまり、免震対象物が受ける不規則な方向の水平振動は、図４（ａ）の座標軸を例にとると、ｘ軸方向では水平移動部６の水平運動によってボールねじ７の回転運動に変換され、ｙ軸方向では軸受３２がレール３１上を移動することによって吸収される。
つまり、水平免震装置３００においては、免震対象物が受ける不規則な方向の水平振動のうちｘ軸方向に分解された振動のみが、ボールねじ７の回転及びそれに伴う円盤５の回転加速度によって慣性質量に変換され、免震対象物の運動に対して慣性質量を付加することが可能となる。 Below, operation | movement of the horizontal seismic isolation apparatus 300 when a seismic isolation object receives the vibration of a horizontal direction is demonstrated.
When the seismic isolation object receives horizontal vibrations in an irregular direction, the horizontal moving unit 6 connected to the seismic isolation object moves in the x-axis direction along the ball screw 7 and supports the ball screw 7. The bearing 32 moves on the rail 31 in the y-axis direction. That is, the horizontal vibration in the irregular direction received by the seismic isolation object is converted into the rotational motion of the ball screw 7 by the horizontal motion of the horizontal moving portion 6 in the x-axis direction, taking the coordinate axis in FIG. 4A as an example. In the y-axis direction, the bearing 32 is absorbed by moving on the rail 31.
In other words, in the horizontal seismic isolation device 300, only the vibrations decomposed in the x-axis direction among the irregular horizontal vibrations received by the seismic isolation object are caused by the rotation of the ball screw 7 and the accompanying rotational acceleration of the disk 5. It is converted into inertial mass, and inertial mass can be added to the motion of the seismic isolation object.

次に、水平免震装置３０１について説明する。
水平免震装置３０１は、図４（ｂ）に示すように水平免震装置３００を垂直な位置関係で二組有し、免震対象物が受ける不規則な方向の水平振動をｘ軸方向とｙ軸方向に分解して全て慣性質量に変換する機能を持つものであり、水平振動をｘ軸方向に分解する水平免震装置３００ｘと、水平振動をｙ軸方向に分解する水平免震装置３００ｙとを有する。
水平免震装置３０１は、それぞれのボールねじ７ｘ，７ｙのそれぞれの軸が垂直に交差するように配置される。また、水平免震装置３００ｘにおける水平移動部６ｘは、免震対象物に連結され、水平免震装置３００ｙにおける水平移動部６ｙは、水平移動部６ｘの下部に接続される。 Next, the horizontal seismic isolation device 301 will be described.
As shown in FIG. 4B, the horizontal seismic isolation device 301 has two sets of horizontal seismic isolation devices 300 in a vertical positional relationship, and the horizontal vibration in an irregular direction received by the seismic isolation object is defined as the x-axis direction. The horizontal seismic isolation device 300x that decomposes the horizontal vibration in the x-axis direction and the horizontal seismic isolation device 300y that decomposes the horizontal vibration in the y-axis direction. And have.
The horizontal seismic isolation device 301 is disposed so that the axes of the ball screws 7x and 7y intersect each other vertically. Moreover, the horizontal movement part 6x in the horizontal seismic isolation apparatus 300x is connected with a seismic isolation object, and the horizontal movement part 6y in the horizontal seismic isolation apparatus 300y is connected to the lower part of the horizontal movement part 6x.

以下に、免震対象物が水平方向の振動を受けた場合の水平免震装置３０１の動作について説明する。
免震対象物が不規則な方向の水平振動を受けた場合、その水平振動は、水平免震装置３００ｘと水平免震装置３００ｙとによってｘ軸方向とｙ軸方向の成分に分解される。
まず、ｘ軸方向の成分は、水平免震装置３００ｘにおける水平移動部６ｘがボールねじ７ｘに沿って水平運動することによって分解される。このとき、水平免震装置３００ｙにおける水平移動部６ｙは、ボールねじ７ｙを支持する軸受３２ｙがレール３１ｙ上を移動することによって、水平移動部６ｘとともに移動する。このように、水平移動部６ｘがｘ軸方向に水平運動し、この水平運動がボールねじナットを介してボールねじ７ｘの回転運動に変換され、ボールねじ７ｘの回転によってボールねじ７ｘの両端に設けられた円盤５ｘが回転する。
また、ｙ軸方向の成分は、水平免震装置３００ｙにおける水平移動部６ｙがボールねじ７ｙに沿って水平運動することによって分解される。このとき、水平免震装置３００ｘにおける水平移動部６ｘは、ボールねじ７ｘを支持する軸受３２ｘがレール３１ｘ上を移動することによって、水平移動部６ｙとともに移動する。
このように、水平免震装置３０１によれば、免震対象物が受ける不規則な方向の水平振動の全てを水平二方向（ｘｙ方向）に分解することができ、水平全方向の振動をボールねじの回転運動に変換することが可能となる。 Below, operation | movement of the horizontal seismic isolation apparatus 301 when a seismic isolation object receives the vibration of a horizontal direction is demonstrated.
When the seismic isolation object receives horizontal vibration in an irregular direction, the horizontal vibration is decomposed into components in the x-axis direction and the y-axis direction by the horizontal seismic isolation device 300x and the horizontal seismic isolation device 300y.
First, the component in the x-axis direction is decomposed by the horizontal movement unit 6x in the horizontal seismic isolation device 300x moving horizontally along the ball screw 7x. At this time, the horizontal moving part 6y in the horizontal seismic isolation device 300y moves together with the horizontal moving part 6x as the bearing 32y supporting the ball screw 7y moves on the rail 31y. In this way, the horizontal moving part 6x moves horizontally in the x-axis direction, and this horizontal movement is converted into the rotational movement of the ball screw 7x via the ball screw nut, and is provided at both ends of the ball screw 7x by the rotation of the ball screw 7x. The produced disk 5x rotates.
The y-axis direction component is decomposed when the horizontal moving part 6y in the horizontal seismic isolation device 300y moves horizontally along the ball screw 7y. At this time, the horizontal moving part 6x in the horizontal seismic isolation device 300x moves together with the horizontal moving part 6y by the bearing 32x supporting the ball screw 7x moving on the rail 31x.
Thus, according to the horizontal seismic isolation device 301, all of the irregular horizontal vibrations received by the seismic isolation object can be decomposed into two horizontal directions (xy directions), and vibrations in all horizontal directions can be It can be converted into a rotational motion of the screw.

以上のように、免震対象物が水平のどの方向から振動を受けても、免震対象物の振動に連動して水平移動部６ｘ，６ｙは、それぞれボールねじナットを介してボールねじ７ｘ，７ｙに沿って自由自在に移動し、それによってボールねじ７ｘ，７ｙが回転し、さらには円盤５ｘ，５ｙが回転する。
したがって、水平免震装置３０１によれば、水平全方向の振動を水平免震装置３００ｘと水平免震装置３００ｙとによって円盤の回転運動に変換することができ、そして、その円盤の回転加速度によって免震対象物の運動に対して慣性質量を付加することが可能となる。
なお、水平免震装置３０１は、二組の水平免震装置をそれぞれのボールねじの軸が垂直に交差するように重ねた位置に配置し、かつそれぞれの水平移動部を相互に接続したが、それぞれのボールねじの軸が交差しない態様、つまりそれぞれの水平移動部を接続せずそれぞれの水平免震装置が重ならないように別々に配置することも可能である。 As described above, regardless of the horizontal direction of the seismic isolation object, the horizontal moving parts 6x and 6y are linked to the ball screw 7x, The ball screws 7x and 7y are rotated along the 7y freely, and the disks 5x and 5y are further rotated.
Therefore, according to the horizontal seismic isolation device 301, the vibrations in all horizontal directions can be converted into the rotational motion of the disk by the horizontal seismic isolation device 300x and the horizontal seismic isolation device 300y, and the vibration is accelerated by the rotational acceleration of the disk. An inertial mass can be added to the motion of the seismic object.
The horizontal seismic isolation device 301 is arranged in a position where two sets of horizontal seismic isolation devices are overlapped so that the axes of the respective ball screws intersect perpendicularly, and the respective horizontal moving parts are connected to each other. It is also possible to arrange them separately so that the axes of the ball screws do not intersect, that is, the horizontal moving parts are not connected and the horizontal seismic isolation devices do not overlap.

以下に本発明に係る水平免震装置の実施例を示す。
図５は、固有周期２秒の場合における積層ゴム１個当たりの支持重量と剛性との関係を表したグラフに、本実施例のデータをプロットしたものである。
免震対象物を鉄骨地上２階建ての戸建住宅とし、その戸建住宅が水平方向の振動を受けた場合の実験を行った。モデル１は、本発明の水平免震装置の基本構成における水平免震装置１００と同様の装置であり、積層ゴムと質量付加機構とを有する水平免震装置である。また、モデル２は、従来の免震装置であるすべり支承と積層ゴム（復元ゴム）とからなる免震装置である。
本実験の条件、及びその結果を表１に示す。 Examples of the horizontal seismic isolation device according to the present invention are shown below.
FIG. 5 is a graph in which the data of this example is plotted on a graph showing the relationship between the support weight per one laminated rubber and the rigidity when the natural period is 2 seconds.
The seismic isolation object was a two-storied single-family house, and an experiment was conducted when the detached house was subjected to horizontal vibration. Model 1 is a device similar to the horizontal seismic isolation device 100 in the basic configuration of the horizontal seismic isolation device of the present invention, and is a horizontal seismic isolation device having a laminated rubber and a mass addition mechanism. Model 2 is a conventional seismic isolation device that includes a sliding bearing and laminated rubber (restored rubber).
Table 1 shows the conditions and results of this experiment.

表１に示すように、モデル１及びモデル２の免震対象物である戸建住宅の重量を同一とし、それぞれの戸建住宅に同一の地震波を入力し、両モデルとも戸建住宅の固有周期が２秒となるように調整した。なお、積層ゴムの個数は４個とした。
また、座屈限界剛性値は、二次形状係数Ｓが５、建物の目標固有周期を２秒として、本発明の水平免震装置の基本構成にて示した同様の方法によって算出した値である。 As shown in Table 1, the weights of detached houses, which are the seismic isolation objects of Model 1 and Model 2, are the same, and the same seismic wave is input to each detached house. Was adjusted to 2 seconds. The number of laminated rubbers was four.
Further, the buckling limit stiffness value is a value calculated by the same method as shown in the basic configuration of the horizontal seismic isolation device of the present invention, where the secondary shape factor S is 5 and the target natural period of the building is 2 seconds. .

まず、モデル２においては、免震対象物が戸建住宅の軽量建物であるため、建物の固有周期を２秒とするには、１個当たりの積層ゴムの剛性値を64.5 kN/mと低く設定する必要があり、そのため、積層ゴムの形状は縦に細長いものとなる。この剛性値は、座屈限界剛性値163kN/mよりも小さい値であるため、モデル２においては、水平方向の強い振動を受けた場合には、積層ゴムが座屈するおそれがある。したがって、モデル２では、すべり支承で建物の重量を支持し、積層ゴムは周期調整のため、つまり復元力を得るためのものとなっている。 First, in model 2, the seismic isolation object is a light-weight building with a detached house. Therefore, if the natural period of the building is 2 seconds, the rigidity value of laminated rubber per piece is as low as 64.5 kN / m. Therefore, the shape of the laminated rubber is elongated in the vertical direction. Since this stiffness value is smaller than the buckling limit stiffness value of 163 kN / m, in model 2, the laminated rubber may buckle when subjected to strong horizontal vibration. Therefore, in the model 2, the weight of the building is supported by the sliding support, and the laminated rubber is for adjusting the period, that is, for obtaining the restoring force.

これに対して、モデル１においては、１個当たりの積層ゴムの剛性値を座屈限界剛性値以上の590 kN/mに設定したため、積層ゴムの形状は扁平なものとなり、水平方向の強い振動を受けた場合でも積層ゴムは座屈することはない。
さらに、モデル１においては、戸建住宅が受けた水平方向の振動を、質量30 kgの円盤とリード2mmのボールねじとを有する質量付加機構を用いて580 kNの慣性重量に変換し、戸建住宅の重量255 kNにその慣性重量を付加し、戸建住宅の振動に関与する全体の重量を835 kNに増加させた。このように、モデル１では、質量付加機構を用いて実際の質量を増やすことなく水平方向にのみ慣性重量を発生させることによって、戸建住宅の固有周期を２秒に調整した。
以上のように、モデル１の水平免震装置は、戸建住宅のような軽量建物が水平方向の振動を受けた場合でも、積層ゴムの座屈を防止することでき、かつ軽量建物の固有周期を長くすることが可能な優れた水平免震装置であるといえる。 On the other hand, in model 1, since the rigidity value of each laminated rubber was set to 590 kN / m, which is higher than the buckling limit rigidity value, the shape of the laminated rubber is flat and strong horizontal vibration The laminated rubber will not buckle even if it receives.
Furthermore, in model 1, the horizontal vibration received by the detached house is converted into an inertial weight of 580 kN using a mass addition mechanism having a disk with a mass of 30 kg and a ball screw with a lead of 2 mm. The inertia weight was added to the house weight of 255 kN, and the total weight involved in the vibration of the detached house was increased to 835 kN. Thus, in the model 1, the natural period of the detached house was adjusted to 2 seconds by generating the inertia weight only in the horizontal direction without increasing the actual mass by using the mass addition mechanism.
As described above, the horizontal seismic isolation device of model 1 can prevent buckling of laminated rubber even when a lightweight building such as a detached house is subjected to horizontal vibration, and the natural period of the lightweight building. It can be said that it is an excellent horizontal seismic isolation device that can lengthen the

本発明は、住宅等の構造物が水平方向の振動を受けた場合の免震装置として利用することができる。 The present invention can be used as a seismic isolation device when a structure such as a house is subjected to horizontal vibration.

（ａ）免震対象物及び水平免震装置１００全体の模式図である。（ｂ）本発明に係る本発明の水平免震装置の基本構成である水平免震装置１００の概念図である。(A) It is a schematic diagram of the seismic isolation object and the horizontal seismic isolation apparatus 100 whole. (B) It is a conceptual diagram of the horizontal seismic isolation apparatus 100 which is a basic composition of the horizontal seismic isolation apparatus of this invention which concerns on this invention. 積層ゴムの支持重量と剛性との関係を表したグラフである。It is a graph showing the relationship between the support weight and rigidity of laminated rubber. （ａ）本発明の実施の形態の水平免震装置２００の平面図である。（ｂ）本発明の実施の形態の水平免震装置２０１の平面図である。(A) It is a top view of the horizontal seismic isolation apparatus 200 of embodiment of this invention. (B) It is a top view of the horizontal seismic isolation apparatus 201 of embodiment of this invention. （ａ）本発明の他の実施の形態の水平免震装置３００の平面図である。（ｂ）本発明の他の実施の形態の水平免震装置３０１の平面図である。(A) It is a top view of the horizontal seismic isolation apparatus 300 of other embodiment of this invention. (B) It is a top view of the horizontal seismic isolation apparatus 301 of other embodiment of this invention. 本発明の実施例におけるデータを表したグラフである。It is the graph showing the data in the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１００，２００，２０１，３００，３０１・・・水平免震装置、１・・・免震対象物、２・・・支持構造物，３・・・積層ゴム、４，２１ａ，２１ｂ・・・質量付加機構、５，５ｘ，５ｙ・・・円盤、６，６ｘ，６ｙ・・・水平移動部、７，７ｘ，７ｙ・・・ボールねじ、８，３２，３２ｘ，３２ｙ・・・軸受、２２・・・接続部材，２３，２３ｘ，２３ｙ・・・貫通孔、２４・・・固定部、３１，３１ｘ，３１ｙ・・・レール 100, 200, 201, 300, 301 ... horizontal seismic isolation device, 1 ... seismic isolation object, 2 ... support structure, 3 ... laminated rubber, 4, 21a, 21b ... mass Additional mechanism, 5, 5x, 5y ... disk, 6, 6x, 6y ... horizontal moving part, 7, 7x, 7y ... ball screw, 8, 32, 32x, 32y ... bearing, 22. ..Connection members, 23, 23x, 23y ... through holes, 24 ... fixed portions, 31, 31x, 31y ... rails

Claims

免震対象物と支持構造物との間に配置された積層ゴムと、
前記免震対象物が受ける振動を慣性質量に変換し、免震対象物の運動に対して慣性質量を付加する二以上の質量付加機構とを有し、
前記質量付加機構は、前記免震対象物が受ける振動に連動し水平方向に移動可能な水平移動部と、水平方向に延在する棒状部材とを有し、
前記水平移動部は前記棒状部材に係合され、前記二以上の質量付加機構におけるそれぞれの前記棒状部材はそれぞれの軸が平行となるように配置され、前記二以上の質量付加機構におけるそれぞれの前記水平移動部は接続部材を介して連結され、前記接続部材には鉛直方向に貫通孔が設けられ、前記免震対象物に連結された固定部が前記貫通孔を挿通して配置されることを特徴とする水平免震装置。

A laminated rubber disposed between the seismic isolation object and the support structure;
Two or more mass addition mechanisms for converting vibrations received by the seismic isolation object into inertial mass and adding inertial mass to the motion of the seismic isolation object,
The mass addition mechanism has a horizontal movement part that is movable in the horizontal direction in conjunction with vibration received by the seismic isolation object, and a bar-like member that extends in the horizontal direction,
The horizontal moving part is engaged with the rod-shaped member, and the rod-shaped members in the two or more mass addition mechanisms are arranged so that their axes are parallel to each other. the horizontal moving unit are connected via a connecting member, the vertical direction in the through-hole is provided in the connecting member, the Rukoto fixing portion connected to the seismic isolation object disposed through the through hole A featured horizontal seismic isolation device.

前記免震対象物の水平方向の運動に対してのみ慣性質量を付加する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の水平免震装置。 The horizontal seismic isolation device according to claim 1, having a function of adding an inertial mass only to a horizontal motion of the seismic isolation object.

前記積層ゴムはゴム板と金属板とを交互に積層し一体化させてなり、
ゴム板の直径をＤ、ゴム板の総厚さをｔとした場合にＤ／ｔ≧５に設定されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水平免震装置。 The laminated rubber is formed by alternately laminating and integrating rubber plates and metal plates,
3. The horizontal seismic isolation device according to claim 1, wherein D / t ≧ 5 when the diameter of the rubber plate is D and the total thickness of the rubber plate is t. 4.

前記積層ゴムの剛性は、前記免震対象物が水平方向の振動を受けた場合に前記積層ゴムが座屈しないために必要となる座屈限界剛性値以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の水平免震装置。 The rigidity of the laminated rubber is equal to or greater than a buckling limit rigidity value required for preventing the laminated rubber from buckling when the seismic isolation object receives horizontal vibration. The horizontal seismic isolation device according to any one of claims 3 to 4.

免震対象物の目標固有周期をＴ、積層ゴムのせん断弾性係数をＧ、積層ゴムの面圧をσd、二次形状係数をＳ、重力加速度をｇとした場合に、積層ゴムの支持重量Ｗは以下の（イ）式によって算出され、
積層ゴムの前記座屈限界剛性値Ｋminは（イ）式にてＳ＝５として算出された積層ゴムの前記支持重量Ｗを用いて、以下の（ロ）式によって設定されることを特徴とする請求項４に記載の水平免震装置。

When the target natural period of the seismic isolation object is T, the shear modulus of the laminated rubber is G, the surface pressure of the laminated rubber is σd, the secondary shape factor is S, and the gravitational acceleration is g, the support weight W of the laminated rubber Is calculated by the following equation (a):
The buckling limit rigidity value Kmin of the laminated rubber is set by the following equation (b) using the support weight W of the laminated rubber calculated as S = 5 in the equation (a). The horizontal seismic isolation device according to claim 4.

前記免震対象物が戸建住宅であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の水平免震装置。 The horizontal seismic isolation device according to any one of claims 1 to 5, wherein the seismic isolation object is a detached house.

前記戸建住宅が鉄筋コンクリート造、軽量鉄骨造、又は木造であることを特徴とする請求項６に記載の水平免震装置。 The horizontal seismic isolation device according to claim 6, wherein the detached house is a reinforced concrete structure, a lightweight steel structure, or a wooden structure.

前記棒状部材に所定の質量を有する質量体が設けられ、
前記質量体の回転加速度によって免震対象物の運動に対して慣性質量が付加されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の水平免震装置。 A mass body having a predetermined mass is provided on the rod-shaped member,
The horizontal seismic isolation device according to any one of claims 1 to 7 , wherein an inertial mass is added to the motion of the seismic isolation object by the rotational acceleration of the mass body.

前記棒状部材はボールねじであり、前記水平移動部がボールねじナットを介して前記ボールねじに係合されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項８に記載の水平免震装置。 The horizontal seismic isolation device according to claim 1, wherein the rod-shaped member is a ball screw, and the horizontal moving portion is engaged with the ball screw via a ball screw nut.

前記ボールねじを支持する軸受と、水平方向に延在して配置されたレールとを有し、前記軸受が前記レールにガイドされることを特徴とする請求項９に記載の水平免震装置。 The horizontal seismic isolation device according to claim 9, further comprising a bearing that supports the ball screw and a rail that extends in a horizontal direction, and the bearing is guided by the rail.