JP4822133B2 - Displacement expansion mechanism, damping damper and seismic isolation mechanism - Google Patents
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Description
本発明は建物等の構造物を対象とする制振および免震技術に係わり、特に互いに離接する方向の相対振動を生じる構造体間に設置してその相対振動を制動するための制振ダンパーの構成要素としての変位拡大機構、およびその変位拡大機構を用いた制振ダンパー、ならびにその制振ダンパーによる免震機構に関する。 The present invention relates to a vibration damping and seismic isolation technology for a structure such as a building, and more particularly, to a vibration damping damper that is installed between structures that generate relative vibrations in the direction of separating from each other and brakes the relative vibrations. The present invention relates to a displacement magnifying mechanism as a component, a damping damper using the displacement magnifying mechanism, and a seismic isolation mechanism using the damping damper.
周知のように建物等の構造物に各種の制振装置(制振ダンパー)を設置する場合、制振装置を有効に作動させるためには構造物の変形を確実に制振装置に伝達する必要があることは言うに及ばず、微小振動に対しても制振装置を効果的に作動させるためには構造物に生じる微小変形を拡大して制振装置に伝達してすることが有効である。
従来、そのための変位拡大機構としてたとえば特許文献1に示されるものが提案されている。これは複数のロッドをピンジョイントによりパンタグラフ状に組み合わせた構成の変形拡大機構(いわゆるトグル機構)にダンパーを組み込むものであって、これによれば建物の躯体フレームの微小な層間変形に対してもダンパーを効果的に作動させて充分な制振効果が得られるとされている。
Conventionally, for example, a displacement enlargement mechanism disclosed in
しかし、上記のようなトグル機構による変形拡大機構ではピンジョイント部にガタが生じることが不可避であるので、微小変形を対象とする場合にはガタによる無視し得ない伝達ロスが生じて必ずしも有効ではない。
また、他の機構として、てこの原理を利用して変形を拡大すものや、ボールネジの微小な軸方向の直線運動をフライホイールの回転運動に変換して大きな制御力を得る構成のものも考えられてはいるが、安定した作動や性能が保証されないものであったり、耐荷重や耐久性が充分ではなかったり、機構が複雑に過ぎて著しく高価である等の問題があり、いずれも広く普及するに至っていない。
However, in the deformation enlargement mechanism using the toggle mechanism as described above, it is unavoidable that rattling occurs in the pin joint part. Therefore, when a minute deformation is targeted, a transmission loss that cannot be ignored due to rattling occurs and is not always effective. Absent.
In addition, other mechanisms that use the principle of lever to expand deformation and that have a configuration that obtains a large control force by converting the linear motion of the ball screw in the axial direction into the rotational motion of the flywheel are also considered. However, there are problems that stable operation and performance are not guaranteed, load resistance and durability are not enough, and the mechanism is too complicated and extremely expensive. It hasn't been done yet.
上記事情に鑑み、本発明の目的は、簡単な機構で安定かつ確実に作動して微小変形もロスなく伝達し得る有効適切な変位拡大機構を提供し、併せてそれを利用した制振ダンパーおよび免震機構を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an effective and appropriate displacement enlarging mechanism that can stably and surely operate with a simple mechanism and transmit even a minute deformation without loss, and at the same time, a vibration damper and The purpose is to provide a seismic isolation mechanism.
請求項1記載の発明は、間隔をおいて対向状態で配置されて互いに離接する方向の相対振動を生じる2つの構造体間に設置されて、それら構造体間に生じる前記相対振動を制動するための制振ダンパーの構成要素としての変位拡大機構であって、直線状のレールに沿って直線的に往復移動可能な可動体を備えた直動機構を2台1組として、各直動機構を前記各構造体の対向面に対向配置するとともに、双方の直動機構におけるレールどうしを所定の傾斜角度で非平行状態で対向配置することにより、それらレール間の対向間隔を一端側で大きく他端側で小さくなるように設定し、かつ双方の可動体どうしを連結体により一体に連結して、該連結体が双方の直動機構により案内されて対向面に平行な方向に沿って直線的に移動しつつ構造体に対して離接する方向に相対変位可能に構成することにより、前記構造体間に前記相対振動が生じた際には、前記連結体が対向面に平行な方向に直線移動して構造体間の相対変位を許容し、かつその際の連結体の移動距離を、構造体間に生じる相対変位量よりも双方のレール間の傾斜角度に応じて拡大する機構であることを特徴とする。
The invention according to
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明の変位拡大機構を備えた制振ダンパーであって、変位拡大機構における連結体を所定質量の錘により構成し、該錘およびそれを案内して直線移動させる直動機構とによって、構造体間の相対振動により錘が直線移動した際に生じる慣性質量を制動力とする慣性質量ダンパーを構成してなることを特徴とする。
The invention according to
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明の変位拡大機構を備えた制振ダンパーであって、2組の変位拡大機構を一直線上に対向配置して、双方の変位拡大機構における連結体どうしが互いに離接するように逆方向に直線移動可能に構成し、かつ双方の連結体間にそれら連結体どうしが逆方向に直線移動した際に作動して制動力を得る減衰要素を設置してなることを特徴とする。なお、ここでいう減衰要素とは、バネやダッシュポットや回転慣性質量からなる抵抗要素を総称しており、具体的にはバネ部材やオイルダンパー、ボールネジとフライホイールからなる回転慣性ダンパー(慣性接続要素)等を指している。 A third aspect of the invention is a vibration damper provided with the displacement magnifying mechanism according to the first aspect of the invention, wherein two sets of displacement magnifying mechanisms are arranged opposite to each other in a straight line, and the two magnifying mechanisms are connected to each other. The body is configured to move linearly in the opposite direction so that the bodies are separated from each other, and a damping element that operates when the connected bodies move linearly in the opposite direction to obtain braking force is installed between both connected bodies. It is characterized by. The term "damping element" as used herein is a generic term for resistance elements consisting of springs, dashpots and rotational inertia mass. Specifically, rotational inertia dampers consisting of spring members, oil dampers, ball screws and flywheels (inertia connection) Element).
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明の制振ダンパーであって、2組の変位拡大機構における連結体をそれぞれ所定質量の錘により構成し、それら錘が逆方向に直線移動した際にそれらの間に設置した減衰要素の作動により制動力を得るとともに、その際に双方の錘により生じる逆方向の慣性質量を制動力とする慣性質量ダンパーとしても機能せしめてなることを特徴とする。
The invention according to
請求項5記載の発明は、請求項2〜4のいずれかに記載の発明の制振ダンパーを備えた免震機構であって、構造物とそれを支持する基礎との間に、構造物を上下方向に免震支持するための上下免震装置として前記制振ダンパーを設置してなることを特徴とする。
The invention described in
請求項6記載の発明は、請求項2〜4のいずれかに記載の発明の制振ダンパーを備えた免震機構であって、構造物とそれを支持する基礎との間に、構造物を水平方向に免震支持する水平免震装置を設置するとともに、構造物を上下方向に免震支持するための上下免震装置として前記制振ダンパーを水平方向に変位自在に設置してなることを特徴とする。
The invention described in
本発明の変位拡大機構によれば、直線状のレールによって可動体を直線的に移動させるだけの単純な直動機構を2台1組として用いて、それら直動機構を若干の傾斜角度を持たせて対向配置することのみで、構造体間に生じる相対変位を大きく拡大して可動体の移動距離に転換することができ、したがってこの変位拡大機構を構成要素とする制振ダンパーや免震機構を効率的に確実に作動させることができ、優れた制振効果、免震効果を得ることができる。また、耐荷重性能に優れ、構成が単純であるので高精度かつ安定した作動を保証でき、汎用製品を利用して安価に製作することも可能である。 According to the displacement magnifying mechanism of the present invention, a simple linear motion mechanism that moves a movable body linearly by a linear rail is used as a set of two units, and these linear motion mechanisms have a slight inclination angle. Therefore, the relative displacement generated between the structures can be greatly enlarged and converted into the moving distance of the movable body, and therefore the damping damper and the seismic isolation mechanism that use this displacement expansion mechanism as a component. Can be operated efficiently and reliably, and an excellent vibration damping effect and seismic isolation effect can be obtained. In addition, since it has excellent load bearing performance and a simple configuration, it can guarantee high-accuracy and stable operation, and can be manufactured at low cost using a general-purpose product.
本発明の制振ダンパーによれば、上記の変位拡大機構によって構造体間の相対変位を拡大して錘を直線移動させてそれにより慣性質量を利用して制動力を得るか、あるいは2組の変位拡大機構によって連結体を逆方向に直線移動させることによってそれらの間に設置した減衰要素を作動させて制動力を得るか、あるいはそれらの双方を併用することにより、いずれも微小変位に対しても効率的に作動して優れた制振効果が得られる。 According to the vibration damper of the present invention, the relative displacement between the structures is enlarged by the above-described displacement enlarging mechanism, and the weight is linearly moved to thereby obtain the braking force using the inertial mass, or two sets of By moving the connecting body linearly in the opposite direction by the displacement expansion mechanism, the damping element installed between them is actuated to obtain a braking force, or both of them are used together. Can be operated efficiently and an excellent damping effect can be obtained.
本発明の免震機構によれば、上記の制振ダンパーを構造物を上下方向に免震支持するための上下免震装置として使用することにより、建物等の構造物の上下振動に対する優れた免震効果が得られる。 According to the seismic isolation mechanism of the present invention, the above-described vibration damping damper is used as a vertical seismic isolation device for isolating and supporting a structure in the vertical direction, thereby providing excellent resistance to vertical vibration of a structure such as a building. A seismic effect is obtained.
図1は本発明の第1実施形態である制振ダンパーAを示す概略構成図である。図中符号1は上部の構造体、2は下部の構造体であって、それら上下の構造体1,2は上下方向に若干の間隔をおいて対向しており、地震あるいは内外の加振源からの加振力を受けた際には互いに離接するような上下方向の相対変位を生じる余地があり、したがってその際には上下方向の相対振動を生じるものである。本第1実施形態の制振ダンパーAは、それら構造体1,2間に生じる上下方向の相対変位を制動して相対振動を減衰させるべくそれらの間に設置されるものである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a vibration damper A according to a first embodiment of the present invention. In the figure,
本第1実施形態の制振ダンパーAは、2台1組の直動機構3(3a、3b)と錘5とによって変位拡大機構4を構成し、それにより上下方向の相対振動を錘5の水平方向の直線運動に転換するとともにその際に錘5の水平移動距離を構造体1,2間の上下方向の相対変位よりも大きく拡大するものであって、錘5が生じる慣性質量を制動力として利用する慣性質量ダンパーとして機能するものである。
The damping damper A according to the first embodiment forms a displacement
具体的には、上部の構造体1の下面には取付架台6を介して上部の直動機構3aが下向きに固定され、下部の構造体2の上面には下部の直動機構3bが上向きに固定されている。
それら上下の直動機構3はいずれも直線状のレール7に沿って可動体8が直線的にかつガタつきなく滑らかに往復移動可能なものであって、それら上下の直動機構3が2台1組とされて対向配置されたうえで、双方の可動体8どうしが錘5を連結体として一体に連結され、それによりその錘5は上下の直動機構3により案内されて上下の可動体8とともに水平方向に滑らかに直線移動可能とされている。
Specifically, the upper
Each of the upper and lower
ここで、下部の直動機構3bは下部の構造体2の上面に直接的にかつ実質的に水平に固定されているが、上部の直動機構3aを固定している取付架台6の下面は水平面に対して傾斜角度βで傾斜するような傾斜面とされており、したがって上部の直動機構3aにおけるレール7も水平面に対して傾斜角度βだけ傾斜したものとなっており、これにより上下のレール7どうしは非平行状態で対向配置されていてそれらの対向間隔は一端側(図示例では右側)で大きく他端側(同、左側)で小さくなるように設定されている。
Here, the lower
このように、上下のレール7どうしの間隔が連続的に若干変化しているのに対し、上下の可動体8どうしを連結している錘5の高さ寸法は当然に不変であるから、構造体1,2間に上下方向の相対変位が生じてその間隔が変化した場合、つまり上下のレール7間の間隔が変化した際には、それに伴って錘5をレール7に沿って水平方向に移動させるような力が惹起され、錘5は可動体8とともにレール7に沿って滑らかに水平方向に直線移動することになる。
たとえば図1(a)に示す基準状態から上部の構造体1が下方に変位してレール7間の間隔が狭まった際には、錘5は間隔の拡がっている方向へ押し出されて(b)に示すように右方向に移動することになる。逆に上部の構造体1が上方へ変位してレール7間の対向間隔が拡がった際には、錘5は間隔の狭まっている方向へ引き寄せられて左方向へ移動することになる。
Thus, while the interval between the upper and
For example, when the
この場合、錘5の水平方向の移動距離は、構造体1,2間に生じる実際の相対変位量に対して、双方のレール7間に形成されている傾斜角度βに応じて拡大され、その拡大率は1/βとなる。つまり、図1(a)〜(b)に示しているように、レール7間の傾斜角度βがたとえば1/10であり、構造体1,2間に生じる上下方向の相対変位がvである場合には、錘5の移動距離(水平方向の変位)は相対変位vに対して10倍に拡大されて10vとなる。
また、(b)に示しているように錘5に外力が作用した際には、楔を打ち込む場合と同様の原理により上部の構造体1の反力はその1/β倍となり、β=1/10の場合には加力Pに対して反力は10Pになる。
In this case, the moving distance in the horizontal direction of the
Further, as shown in (b), when an external force is applied to the
そして、本第1実施形態の制振ダンパーAは、上記の錘5の質量mを、これが構造体1,2間に生じる上下方向の相対変位に対して拡大されて直線運動した際に所望の慣性質量を生じるように設定しており、これによりその慣性質量を制動力として利用する慣性質量ダンパーとして機能するものとなっている。
この場合、錘5に作用する水平加速度は構造体1,2間の相対振動の加速度αに対し1/β倍となり、錘5による構造体1,2間の慣性質量効果は実際の質量mの1/β2倍となる。つまり、上記のようにβ=1/10の場合においては錘5の水平加速度は10α、慣性質量は100mとなる。
なお、傾斜角度βは小さくなるほど変位拡大率が大きくなるので、慣性質量効果を高めるうえではβは小さいほど有利であるが、直動機構3の機械的精度や構造体1,2の施工精度、構造体1,2に対する直動機構3の取付精度等を考慮すればβ≧1/30程度とすることが現実的である。
And the damping damper A of this 1st Embodiment is desired when the mass m of said
In this case, the horizontal acceleration acting on the
Since the displacement magnification rate increases as the inclination angle β decreases, β is more advantageous for increasing the inertial mass effect. However, the mechanical accuracy of the
このように、本第1実施形態の制振ダンパーAによれば、構造体1,2間に生じる微小な上下方向の相対変位を変位拡大機構4によって拡大して錘5を水平方向に大きく変位させることができ、それにより小質量の錘5であっても大きな慣性質量が得られるものであって、その慣性質量効果により上下方向の微小振動に対しても優れた制振効果が得られるものである。
As described above, according to the vibration damping damper A of the first embodiment, the minute vertical displacement generated between the
特に、本第1実施形態の制振ダンパーAにおける変位拡大機構4は、2台1組の直動機構3によって錘5を直線移動させるものであり、その直動機構3は単に可動体8を直線状のレール7に沿って直線移動させるだけの単純な構成であるから、たとえばボールネジとフライホイールによる機構のように全体が徒に複雑化することはないし、またトグル機構のようにガタつきや変形による無視し得ない変位伝達ロスが生じることも無い。
そして、この種の直動機構3としては、可動体8を滑らかに移動させ得ることはもとより、鉛直方向の圧縮力と引張力の双方(つまり、可動体8をレール7に対して押し付けるような力とレールから引きはがすような力)に対する充分な耐力と耐久性を有するものが、各種用途、各種仕様の汎用製品として多数市販されているので、それを利用することで変位拡大機構4を充分に安価に製作することができる。
また、2台の直動機構3と錘5とを予め一体化してユニットとしておくことにより、構造体1,2間への設置や調整、特に傾斜角度βの厳密な設定も何ら困難ではなく、以上のことから本第1実施形態の制振ダンパーAは特に建物の微小な上下振動を対象とする制振手段として極めて有効である。
In particular, the
In this type of
In addition, by integrating the two
なお、上記第1実施形態においては下部の直動機構3bを水平に設置して上部の直動機構3aをそれに対して傾斜させたが、全体の天地を逆にして上部の直動機構3aを水平に設置して下部の直動機構3bをそれに対して傾斜させても同様である。
また、第1実施形態の変形例として、図2(a)に示すように上下の直動機構3をいずれも傾斜させたり、あるいは図2(b)に示すように上記の制振ダンパーAを2組使用してそれらを一直線上に対向配置した状態で組み合わせることにより、双方の制振ダンパーAにおける2つの錘5を互いに逆方向に直線移動させて同時に逆方向の慣性質量を発揮させる構成とすることも考えられる。
In the first embodiment, the lower
Further, as a modification of the first embodiment, the upper and lower
図3は本発明の本発明の第2実施形態である制振ダンパーBを示すものである。本第2実施形態の制振ダンパーBは、図2(b)に示したものを基本として双方の錘5どうしをさらに減衰要素11で連結したものである。
すなわち、本第2実施形態の制振ダンパーBは、全く同様に構成した上記の制振ダンパーAを2台使用してそれらを逆向きにして一直線上に対向配置し、双方の錘5にそれぞればねおよび減衰を並列した減衰要素11を連結し、それら双方の減衰要素11どうし連結部材12により連結した構成とされていて、第1実施形態の場合と同様に双方の錘5がそれぞれ慣性質量効果を発揮して慣性質量ダンパーとして機能することに加え、減衰要素11自体もダンパーとして作動してそれによる制動力も得られるものである。
FIG. 3 shows a vibration damper B that is a second embodiment of the present invention. The damping damper B of the second embodiment is based on the one shown in FIG. 2 (b), and both
That is, the damping damper B of the second embodiment uses the two damping dampers A configured in exactly the same manner, and reverses them so as to face each other in a straight line. The damping
この場合、双方の直動機構3の傾斜角度β、錘5どうしを連結しているばね剛性をk、減衰係数をc、回転慣性質量(慣性接続要素)をΨ、錘5の質量をm、連結部の負担力と錘5の慣性力の和をPとすると、この制振ダンパーB全体の負担力は錘が2カ所なので2/β倍となる。また、制振ダンパーB全体の慣性質量、減衰係数、ばね剛性はいずれも2/β2倍になり、たとえばβ=1/10の場合にはいずれも200倍になる。これは、錘5間に小容量のダンパーを設置することでその200倍もの大容量のダンパーを設けたことと等価であり、錘5の慣性質量効果による制動力と減衰要素11による制動力の双方により相乗効果的に優れた制振効果が得られる。図示例では錘5にそれぞれ減衰装置11を設けたが、まとめて1カ所とすることもでき、その場合は、ばね剛性、減衰係数、回転慣性質量が4/β2倍となる。
In this case, the inclination angle β of both
なお、本第2実施形態における減衰要素11とはバネやダッシュポットや回転慣性質量からなる抵抗要素を総称しており、具体的にはバネ部材やオイルダンパー、ボールネジとフライホイールからなる回転慣性ダンパー等を指しているが、それらのうちダッシュポットだけは必須であり、他のものは適宜加えればよい。
また、本第2実施形態の変形例として錘5を使用せず、上下の可動体8どうしを単なる連結体により連結するのみとして、錘の質量mを考慮せずに連結体間に設置した減衰要素11それ自体をダンパーとして機能させるように構成することもできる。
その場合には錘の慣性質量による制動力は期待できないことから第1実施形態のような慣性質量ダンパーとしては機能しないが、構造体1,2間の上下方向の相対変位が変位拡大機構によって拡大されて減衰要素11に伝達されることには変わりがないから、これは変位拡大機構付きのダンパーとして機能するものになり、微小変形に対しても有効に制振効果を発揮するものとなる。
Note that the damping
Further, as a modification of the second embodiment, the
In that case, since the braking force due to the inertial mass of the weight cannot be expected, it does not function as the inertial mass damper as in the first embodiment, but the vertical relative displacement between the
図4は本発明の第3実施形態を示す。これは、図3に示した第2実施形態の制振ダンパーBにより建物の上下方向の免震機構を構成したものである。
すなわち、免震対象の構造物である建物21とそれを支持する下部構造としての基礎22との間が免震層とされ、そこに建物21全体を水平方向に免震支持する積層ゴム等の水平免震装置23が設置されているとともに、建物21を上下方向に免震する上下免震装置24として上記の制振ダンパーBが設置され、この制振ダンパーBと基礎22との間には上下免震装置24を水平各方向に変位可能に支持するための水平支持機構25が設置されている。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. This is a structure in which the seismic isolation mechanism in the vertical direction of the building is constituted by the vibration damper B of the second embodiment shown in FIG.
In other words, a seismic isolation layer is formed between the
図示例の水平支持機構25は、制振ダンパーBを設置するための架台26を水平各方向に自由に変位させるものであって、それ自体が水平免震架台と同様に機能するものである。つまり、基礎22の上面と架台26の下面には2連のレール27が互いに直交する方向に2段に設けられ、それら各段のレール27の間には双方のレール27に沿って移動可能な状態で可動体28が装着されており、これにより架台26は水平各方向に自由にかつ滑らかに変位可能とされている。それらレール27および可動体28としては上記の変位拡大機構4における直動機構3と同一のものが好適に採用可能である。
したがって、地震等により基礎22と建物21との間で水平方向の相対振動が生じて水平免震装置23が作動した際には、それに追随して水平支持機構25が作動して上下免震装置24としての制振ダンパーBの全体が水平方向に自由に変位し、それにより上下免震装置24は水平振動を拘束せずに上下振動のみを負担するようになっている。
The
Therefore, when a horizontal relative vibration is generated between the
本第3実施形態の免震機構によれば、積層ゴム等の水平免震装置23により水平免震効果が得られるばかりでなく、上下免震装置24としての制振ダンパーBにより微小な上下振動に対する免震効果も得られる。
そして、この上下免震装置24としての制振ダンパーBは、減衰要素11による制動力が得られるばかりでなく、基本的には錘5の慣性質量を制動力を得る慣性質量ダンパーとして機能するものであるから、慣性質量と支持架台の鉛直剛性による固有振動数を上部構造である建物21の固有振動数に同調させるように各諸元を設定することにより、この上下免震装置24は上下振動に対してチューンドマスダンパー(TMD)として機能するものとなる。
According to the seismic isolation mechanism of the third embodiment, not only a horizontal seismic isolation effect can be obtained by the horizontal
The damping damper B as the vertical
なお、図3に示した第2実施形態の制振ダンパーBでは双方の錘5に対してそれぞれ減衰要素11を連結していたが、図4に示す第3実施形態では錘5の間に単一の減衰要素11を設置した構成であり、この場合は減衰要素11におけるばね剛性および減衰定数は図3のそれぞれ1/2で同等の効果が得られる。
また、上下免震装置24を水平方向に変位可能に支持するためには、上記のような水平支持機構25に限らず、たとえば単なる滑り支承や転がり支承も採用可能である。勿論、全体の天地を逆にして、上下免震装置24としての制振ダンパーBを基礎22に対して固定して建物21に対して上記の水平支持機構25や適宜の支承を介して水平変位可能に支持するものとしても良い。
また、水平免震装置23としては積層ゴムに限らず適宜の形式のものが採用可能であるし、水平免震装置23と上下免震装置24とを併設することに代えてそれらを上下方向に一体に積層することも考えられる。
さらに、水平方向の免震を全く考慮する必要がない場合には水平免震装置23や水平支持機構25ないし水平支承を完全に省略しても差し支えない。
In the damping damper B of the second embodiment shown in FIG. 3, the damping
Further, in order to support the vertical
In addition, the horizontal
Further, when it is not necessary to consider the horizontal seismic isolation at all, the horizontal
以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の設計的変形や応用が可能である。
たとえば、上記各実施形態では本発明の変位拡大機構およびそれを構成要素とする制振ダンパー、免震機構をいずれも上下(鉛直)方向の振動を対象とするものとしたが、要は変位拡大機構を構成している直動機構における可動体を振動方向に対してほぼ直交する方向に移動させれば良いのであって、本発明は上下方向の振動のみならず様々な方向の振動を対象とする場合にも同様に適用可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and appropriate design modifications and applications are possible without departing from the gist of the present invention.
For example, in each of the embodiments described above, the displacement magnifying mechanism of the present invention, the vibration damper and the seismic isolation mechanism including the same are intended for vibration in the vertical (vertical) direction. It is only necessary to move the movable body in the linear motion mechanism constituting the mechanism in a direction substantially orthogonal to the vibration direction, and the present invention targets not only vertical vibrations but also vibrations in various directions. The same can be applied to the case.
A,B 制振ダンパー
1,2 構造体
3(3a、3b) 直動機構
4 変位拡大機構
5 錘(連結体)
6 取付架台
7 レール
8 可動体
11 減衰要素
12 連結部材
21 建物(構造物)
22 基礎
23 水平免震装置
24 上下免震装置(制振ダンパー)
25 水平支持機構
26 架台
27 レール
28 可動体
A,
6 Mounting
22
25
Claims (6)
直線状のレールに沿って直線的に往復移動可能な可動体を備えた直動機構を2台1組として、各直動機構を前記各構造体の対向面に対向配置するとともに、双方の直動機構におけるレールどうしを所定の傾斜角度で非平行状態で対向配置することにより、それらレール間の対向間隔を一端側で大きく他端側で小さくなるように設定し、
かつ双方の可動体どうしを連結体により一体に連結して、該連結体が双方の直動機構により案内されて対向面に平行な方向に沿って直線的に移動しつつ構造体に対して離接する方向に相対変位可能に構成することにより、
前記構造体間に前記相対振動が生じた際には、前記連結体が対向面に平行な方向に直線移動して構造体間の相対変位を許容し、かつその際の連結体の移動距離を、構造体間に生じる相対変位量よりも双方のレール間の傾斜角度に応じて拡大する機構であることを特徴とする変位拡大機構。 As a component of a damping damper that is disposed between two structures that are arranged in an opposing state with an interval and generate relative vibrations in a direction in which they are separated from each other, and brakes the relative vibrations generated between the structures. The displacement enlargement mechanism of
A set of two linear motion mechanisms each having a movable body that can linearly reciprocate along a linear rail, each linear motion mechanism is disposed opposite to the opposing surface of each structure, and both linear motion mechanisms are arranged. By arranging the rails in the moving mechanism to face each other at a predetermined inclination angle in a non-parallel state, the facing interval between the rails is set to be large on one end side and small on the other end side,
In addition, both movable bodies are connected together by a connecting body, and the connecting body is guided by both linear motion mechanisms and moves linearly along a direction parallel to the opposing surface while moving away from the structure. By making it relatively displaceable in the direction of contact,
When the relative vibration occurs between the structures, the connecting body linearly moves in a direction parallel to the opposing surface to allow relative displacement between the structures, and the moving distance of the connecting body at that time is increased. The displacement magnifying mechanism is a mechanism that magnifies according to the inclination angle between the two rails rather than the relative displacement amount generated between the structures.
変位拡大機構における連結体を所定質量の錘により構成し、該錘およびそれを案内して直線移動させる直動機構とによって、構造体間の相対振動により錘が直線移動した際に生じる慣性質量を制動力とする慣性質量ダンパーを構成してなることを特徴とする制振ダンパー。 A vibration damper comprising the displacement enlarging mechanism according to claim 1,
An inertial mass generated when the weight is linearly moved by the relative vibration between the structures by the weight and a linear motion mechanism that guides the weight and linearly moves the connected body in the displacement magnifying mechanism. A damping damper comprising an inertia mass damper as a braking force.
2組の変位拡大機構を一直線上に対向配置して、双方の変位拡大機構における連結体どうしが互いに離接するように逆方向に直線移動可能に構成し、かつ双方の連結体間にそれら連結体どうしが逆方向に直線移動した際に作動して制動力を得る減衰要素を設置してなることを特徴とする制振ダンパー。 A vibration damper comprising the displacement enlarging mechanism according to claim 1,
Two sets of displacement magnifying mechanisms are arranged opposite to each other on a straight line so that the linking bodies in both displacement magnifying mechanisms can be linearly moved in opposite directions so that the linking bodies are separated from each other. A damping damper comprising a damping element that is actuated to obtain a braking force when they move linearly in opposite directions.
2組の変位拡大機構における連結体をそれぞれ所定質量の錘により構成し、それら錘が逆方向に直線移動した際にそれらの間に設置した減衰要素の作動により制動力を得るとともに、その際に双方の錘により生じる逆方向の慣性質量を制動力とする慣性質量ダンパーとしても機能せしめてなることを特徴とする制振ダンパー。 A vibration damper according to claim 3,
The connecting bodies in the two sets of displacement magnifying mechanisms are each composed of weights of a predetermined mass, and when the weights move linearly in the opposite direction, the braking force is obtained by the operation of the damping element installed between them, A damping damper characterized by functioning as an inertial mass damper having a braking force that is an inertial mass in the opposite direction generated by both weights.
構造物とそれを支持する基礎との間に、構造物を上下方向に免震支持するための上下免震装置として前記制振ダンパーを設置してなることを特徴とする免震機構。 A seismic isolation mechanism comprising the vibration damping damper according to any one of claims 2 to 4,
A seismic isolation mechanism, wherein the vibration damping damper is installed as a vertical seismic isolation device for isolating and supporting a structure in a vertical direction between the structure and a foundation supporting the structure.
構造物とそれを支持する基礎との間に、構造物を水平方向に免震支持する水平免震装置を設置するとともに、構造物を上下方向に免震支持するための上下免震装置として前記制振ダンパーを水平方向に変位自在に設置してなることを特徴とする免震機構。 A seismic isolation mechanism comprising the vibration damping damper according to any one of claims 2 to 4,
A horizontal seismic isolation device is installed between the structure and the foundation that supports it in a horizontal direction to support the structure in a horizontal direction, and as a vertical seismic isolation device to support the structure in a vertical direction. A seismic isolation mechanism characterized in that a damping damper is installed to be displaceable in the horizontal direction.
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