JP5493686B2 - Vertical seismic isolation device - Google Patents

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Description

本発明は、上下方向の振動を免震する上下免震装置に関する。   The present invention relates to a vertical seismic isolation device that isolates vertical vibrations.

上下免震装置の緩衝バネの剛性を低下することにより弾性支持される免震対象側の固有周期を長周期化する上下免震装置が知られている。このような上下免震装置の免震対象を例えば建物とした場合には、剛性を低下させ柔らかくした緩衝バネにより、人がフロア上を歩行しただけでフロアが揺動する場合があり、居住性が損なわれる。このため、通常時は揺れを防止するために免震対象側をロックし、所定以上の上下加速度が入力されたときに免震対象側のロックを解除する上下免震装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この上下免震装置では、通常時は、免震対象側に設けられ、Ｌ字状部材を介して楔状係合部材に支持された圧接部が、支持基礎側に設けられた鉛直摩擦板に圧接されて生じる摩擦力により上下方向の相対移動が阻止されている。また、楔状係合部材も、別の摩擦力により保持されている。そして、地震等によりある程度大きな上下加速度が入力されると、圧接部が押し下げられて鉛直摩擦板から離脱される。このとき、圧接板を支持している楔状係合部材が押し下げられることにより、保持されている摩擦力が無くなるため、楔状係合部材が落下して上下方向の相対移動が許容されるように構成されている。   There is known a vertical seismic isolation device that lengthens the natural period of the seismic isolation target that is elastically supported by reducing the rigidity of the buffer spring of the vertical seismic isolation device. When the seismic isolation target of such a vertical seismic isolation device is, for example, a building, the floor may be swung only by a person walking on the floor due to a buffer spring that has been reduced in rigidity and softened. Is damaged. For this reason, a vertical seismic isolation device is known that normally locks the seismic isolation target side to prevent shaking, and releases the lock on the seismic isolation target side when a vertical acceleration higher than a predetermined value is input ( For example, see Patent Document 1). In this vertical seismic isolation device, normally, the pressure contact portion provided on the seismic isolation target side and supported by the wedge-shaped engagement member via the L-shaped member is pressed against the vertical friction plate provided on the support base side. Thus, the relative movement in the vertical direction is prevented by the generated frictional force. Further, the wedge-shaped engagement member is also held by another frictional force. And if a certain large vertical acceleration is input by an earthquake etc., a press-contact part will be pushed down and it will detach | leave from a vertical friction board. At this time, the wedge-shaped engagement member that supports the pressure contact plate is pushed down, so that the frictional force that is held is lost, so that the wedge-shaped engagement member falls and relative movement in the vertical direction is allowed. Has been.

特開平１１−１０１２９８号公報JP-A-11-101298

上記の上下免震装置は、地震等により一度作動すると、楔状係合部材が落下してしまうので、地震等が収まったとしても自動的に作動前の状態に復元することができない。すなわち、上下免震装置が作動した後には、人がフロアを歩行しただけでフロアが揺動する状態となるので、地震等が収まった後には、上下免震装置を復元しなければならないという課題がある。   Since the above-described vertical seismic isolation device once operates due to an earthquake or the like, the wedge-shaped engaging member falls, so even if the earthquake or the like is stopped, it cannot be automatically restored to the state before the operation. In other words, after the vertical seismic isolation device is activated, the floor swings when a person walks on the floor, so that the vertical seismic isolation device must be restored after the earthquake has stopped. There is.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作動後にも復元作業を必要とせず、繰り返し使用可能な上下免震装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a vertical seismic isolation device that can be used repeatedly without requiring a restoration operation even after operation.

かかる目的を達成するために本発明の上下免震装置は、 下部構造体としての基礎から上部構造体としての建物に伝達される上下方向の振動を免震する上下免震装置であって、
前記上部構造体と前記下部構造体との間に、
前記上部構造体を支持する弾性部材と、
前記上下方向の振動により、所定の大きさの力以下の上下方向の力が作用したときに、前記上部構造体と前記下部構造体との上下方向の相対移動を規制し、
前記上下方向の振動により、所定の大きさの力より大きな上下方向の力が作用したときに、前記上部構造体と前記下部構造体との上下方向の相対移動を許容して前記上下方向の振動を減衰させる摩擦ダンパーと、
が介在されており、
前記建物は、床材と床鉄骨大梁を有し、当該床材と当該床鉄骨大梁の間には上下方向に空隙が設けられており、
前記床鉄骨大梁を跨ぐ門型フレームが、前記基礎から立設されており、
前記摩擦ダンパーは、前記上部構造体に取り付けられた第１板部材と、前記下部構造体に取り付けられ前記第１板部材と対面させて配置される第２板部材と、前記第１板部材と前記第２板部材との前記対面させた部位を互いに付勢した状態で当接させる付勢部材とを有し、
前記摩擦ダンパーは、前記第２板部材が前記門型フレームの上部に支持されて、前記空隙に配置されていることを特徴とする免震装置である。 In order to achieve such an object, the vertical seismic isolation device of the present invention is a vertical seismic isolation device for isolating vertical vibrations transmitted from a foundation as a lower structure to a building as an upper structure,
Between the upper structure and the lower structure,
An elastic member for supporting the upper structure;
When a vertical force equal to or less than a predetermined magnitude is applied due to the vibration in the vertical direction, the relative movement in the vertical direction between the upper structure and the lower structure is restricted,
When the vertical force greater than a predetermined magnitude is applied due to the vertical vibration, the vertical vibration is allowed by allowing the upper structure and the lower structure to move in the vertical direction. A friction damper that damps,
Is intervening ,
The building has a floor material and a floor steel beam, and a gap is provided between the floor material and the floor steel beam in the vertical direction.
A gate-type frame straddling the floor steel beam is erected from the foundation,
The friction damper includes a first plate member attached to the upper structure, a second plate member attached to the lower structure and arranged to face the first plate member, and the first plate member. A biasing member that abuts the facing parts of the second plate member in a state of biasing each other;
The friction damper is a seismic isolation device characterized in that the second plate member is supported on an upper portion of the portal frame and disposed in the gap .

このような上下免震装置によれば、所定の大きさの力以下の上下方向の力が作用したときには、上部構造体と下部構造体との上下方向の相対移動が摩擦ダンパーにより規制されているので、上部構造体が、所定の大きさの力以下の上下方向の力にて揺れることを防止することが可能である。また、所定の大きさの力より大きな上下方向の力が作用したときには、摩擦ダンパーにより上部構造体と下部構造体との上下方向の相対移動が許容されるので、弾性部材により上部構造体への上下方向の振動を免震することが可能である。また、上部構造体と下部構造体との間には摩擦ダンパーが設けられているので、所定の大きさの力より大きな上下方向の力が作用したときには、上下方向の振動を減衰させることが可能である。   According to such a vertical seismic isolation device, when a vertical force less than a predetermined magnitude is applied, the relative movement in the vertical direction between the upper structure and the lower structure is restricted by the friction damper. Therefore, it is possible to prevent the upper structure body from being shaken by a vertical force that is equal to or less than a predetermined magnitude. In addition, when a vertical force greater than a predetermined magnitude is applied, the friction damper allows the upper structure and the lower structure to move relative to each other in the vertical direction. It is possible to isolate the vibration in the vertical direction. In addition, since a friction damper is provided between the upper structure and the lower structure, it is possible to dampen the vibration in the vertical direction when a vertical force greater than a predetermined force is applied. It is.

また、振動が収まり、作用している上下方向の力が、摩擦ダンパーが機能しない最大の摩擦力より小さくなると、上部構造体と下部構造体との相対移動が停止し、上部構造体が下部構造体に摩擦ダンパーを介して保持される。このため、地震等により上下免震装置が作動した後には、振動が収まった状態にて摩擦ダンパーが作動前の状態に復元されており、人が歩くような小さな振動に対して免震せず、次に発生する地震等に備えた状態とすることが可能である。   In addition, when the vibration is reduced and the applied vertical force is smaller than the maximum frictional force at which the friction damper does not function, the relative movement between the upper structure and the lower structure stops, and the upper structure becomes the lower structure. The body is held via a friction damper. For this reason, after the vertical seismic isolation device has been activated due to an earthquake, etc., the friction damper has been restored to its pre-operation state with the vibration subsided. It is possible to prepare for a next earthquake or the like.

かかる上下免震装置であって、前記付勢部材は、前記第１板部材と前記第２板部材とを貫通させた棒ねじに螺合された２つのナットの間にて圧縮された皿ばねであることが望ましい。
このような上下免震装置によれば、摩擦ダンパーは、第１板部材と第２板部材とを貫通させた棒ねじに螺合された２つのナットの間にて圧縮された皿ばねによって付勢力が付勢されるので、コンパクトで、付勢力が設定しやすい摩擦ダンパーを上下免震装置に備えることが可能である。 In such a vertical seismic isolation device, the biasing member is a disc spring compressed between two nuts screwed into a bar screw that penetrates the first plate member and the second plate member. It is desirable that
According to such a vertical seismic isolation device, the friction damper is attached by a disc spring compressed between two nuts screwed into a bar screw that penetrates the first plate member and the second plate member. Since the force is urged, the vertical seismic isolation device can be provided with a friction damper that is compact and easy to set the urging force.

かかる上下免震装置であって、前記皿ばねは、圧縮力の変化に対する付勢力の変化が小さな領域に設定されていることが望ましい。
このような上下免震装置によれば、皿ばねは、圧縮力の変化に対する付勢力の変化が小さな領域に設定されているので、安定した力にて付勢し、ほぼ一定の上下方向の力が作用した際に作動する信頼性の高い上下免震装置を提供することが可能である。 In such a vertical seismic isolation device, it is preferable that the disc spring is set in a region in which a change in biasing force with respect to a change in compression force is small.
According to such a vertical seismic isolation device, the disc spring is set in a region where the change in the biasing force with respect to the change in the compressive force is small. It is possible to provide a highly reliable vertical seismic isolation device that operates when an action occurs.

かかる上下免震装置であって、前記所定の大きさの力は、前記皿ばねの付勢力により前記第１板部材と前記第２板部材との間に作用する静止摩擦力であることが望ましい。
このような上下免震装置によれば、皿ばねの安定した付勢力により得られる安定した静止摩擦力により、所望のタイミングにて作動する信頼性の高い上下免震装置を実現することが可能である。 In such a vertical seismic isolation device, it is preferable that the force of the predetermined magnitude is a static friction force acting between the first plate member and the second plate member by the biasing force of the disc spring. .
According to such a vertical seismic isolation device, it is possible to realize a reliable vertical seismic isolation device that operates at a desired timing by a stable static frictional force obtained by a stable biasing force of a disc spring. is there.

本発明によれば、作動後にも復元作業を必要とせず、繰り返し使用可能な上下免震装置を提供することが可能である。   According to the present invention, it is possible to provide a vertical seismic isolation device that can be used repeatedly without requiring a restoration operation even after operation.

本実施形態にかかる上下免震装置を備えた建物の床下部分の正面図である。It is a front view of the lower floor part of the building provided with the vertical seismic isolation apparatus concerning this embodiment. 本発明の上下免震装置の平面図である。It is a top view of the vertical seismic isolation device of the present invention. 本発明の上下免震装置の側面図である。It is a side view of the vertical seismic isolation device of the present invention. 皿ばねの特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of a disc spring. ガイド機構を説明するための平断面図である。It is a plane sectional view for explaining a guide mechanism.

以下、本発明の一実施形態について図を用いて詳細に説明する。
図１は、本実施形態にかかる上下免震装置を備えた建物の床下部分の正面図である。図２は、本発明の上下免震装置の平面図である。図３は、本発明の上下免震装置の側面図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view of a lower floor portion of a building provided with a vertical seismic isolation device according to the present embodiment. FIG. 2 is a plan view of the vertical seismic isolation device of the present invention. FIG. 3 is a side view of the vertical seismic isolation device of the present invention.

本実施形態の上下免震装置１０は、下部構造体としての基礎１と上部構造体としての建物２の一部をなす床材３との間に複数箇所に設けられ、Ｈ型鋼でなる床鉄骨大梁５の分断された端部同士を連結するように設けられ、床材３が載置されている。以下の説明では、１つの上下免震装置１０について説明する。   The vertical seismic isolation device 10 of this embodiment is provided at a plurality of locations between a foundation 1 as a lower structure and a floor material 3 forming a part of a building 2 as an upper structure, and is a floor steel frame made of H-shaped steel. It is provided so that the parted part of the big beam 5 may be connected, and the flooring 3 is mounted. In the following description, one vertical seismic isolation device 10 will be described.

上下免震装置１０は、上部構造体としての建物２を支持する弾性部材としての圧縮コイルスプリング１２と、圧縮コイルスプリング１２の上部に被せられ、分断された床鉄骨大梁５を連結する連結部材１４と、基礎１から立設され床鉄骨大梁５を跨ぐように配置された門型フレーム２０と、連結部材１４と門型フレーム２０との間に介在される摩擦ダンパー３０と、床鉄骨大梁５の移動を規制するガイド機構４０とを有している。   The vertical seismic isolation device 10 includes a compression coil spring 12 as an elastic member that supports the building 2 as an upper structure, and a connecting member 14 that is placed on the compression coil spring 12 and connects the divided floor steel beam 5. A portal frame 20 erected from the foundation 1 and disposed across the floor steel beam 5, a friction damper 30 interposed between the connecting member 14 and the portal frame 20, and the floor steel beam 5 And a guide mechanism 40 for restricting movement.

圧縮コイルスプリング１２は、使用状態の建物２の荷重を複数の上下免震装置１０にて分散して支持することができる弾性力を有しており、圧縮コイルスプリング１２が連結部材１４と基礎１との間に介装された際に、連結部材１４及び床鉄骨大梁５と基礎１との間に空隙が形成されるように構成されている。すなわち、建物２の連結部材１４及び床鉄骨大梁５より上側の部位は、圧縮コイルスプリング１２により支持されている。   The compression coil spring 12 has an elastic force capable of dispersing and supporting the load of the building 2 in use by the plurality of vertical seismic isolation devices 10, and the compression coil spring 12 is connected to the connecting member 14 and the foundation 1. Are formed between the connecting member 14 and the floor steel beam 5 and the foundation 1. That is, the portion above the connecting member 14 and the floor steel beam 5 of the building 2 is supported by the compression coil spring 12.

連結部材１４は、平面視ほぼ長方形状をなし、下側が開放された箱状の部材であり、上部に床材３が載置される。箱状をなす連結部材１４の内側には、圧縮コイルスプリング１２が備えられ、基礎１上に配置された圧縮コイルスプリング１２に連結部材１４の内側上面が支持されている。また、内側に設けられた圧縮コイルスプリング１２を囲むように、長方形状の４辺に相当する位置に設けられた対面する２対の側壁部１５、１６が設けられており、一対の側壁部１５には、分断された床鉄骨大梁５の端部がそれぞれ接合されており、他の一対の側壁部１６に床鉄骨小梁６が接合されている。すなわち、床鉄骨大梁５と床鉄骨小梁６は連結部材１４を介して直交するように接合されている。   The connecting member 14 has a substantially rectangular shape in plan view and is a box-like member having an open lower side, and the flooring 3 is placed on the upper part. A compression coil spring 12 is provided inside the box-shaped connection member 14, and an inner upper surface of the connection member 14 is supported by the compression coil spring 12 disposed on the foundation 1. Further, two facing side wall portions 15, 16 provided at positions corresponding to four sides of the rectangular shape are provided so as to surround the compression coil spring 12 provided on the inner side, and the pair of side wall portions 15. The ends of the split floor steel beam 5 are joined to each other, and the floor steel beam 6 is joined to the other pair of side wall portions 16. That is, the floor steel large beam 5 and the floor steel small beam 6 are joined through the connecting member 14 so as to be orthogonal to each other.

門型フレーム２０は、間隔を隔てて設けられた２本の円筒鋼管でなる柱部材２１と、２本の柱部材２１上に架け渡されたＨ型鋼でなる架構体２２とを有している。   The portal frame 20 includes a column member 21 made of two cylindrical steel pipes provided at an interval, and a frame structure 22 made of H-type steel spanned on the two column members 21. .

柱部材２１は、上下の端部に鋼板２１ａが設けられており、鋼板２１ａと円筒鋼管２１ｂとを繋ぐリブ２１ｃにより補強されている。門型フレーム２０は、２本の柱部材２１の１本ずつが床鉄骨大梁５の両側に位置するように設けられ、連結部材１４と架構体２２とがほぼ平行をなすように連結部材１４に近づけて配置されている。柱部材２１は上端部が床鉄骨大梁５の上面より高い位置となるように構成されており、柱部材２１上に架け渡された架構体２２の下面２２ａと床鉄骨大梁５の上面５ａとは上下方向に間隔が隔てられている。   The column member 21 is provided with steel plates 21a at upper and lower ends, and is reinforced by ribs 21c that connect the steel plate 21a and the cylindrical steel pipe 21b. The portal frame 20 is provided so that each of the two column members 21 is positioned on both sides of the floor steel beam 5, and the connecting member 14 and the frame body 22 are arranged on the connecting member 14 so as to be substantially parallel to each other. They are placed close together. The column member 21 is configured such that the upper end portion is positioned higher than the upper surface of the floor steel beam 5. The lower surface 22 a of the frame body 22 spanned on the column member 21 and the upper surface 5 a of the floor steel beam 5 are defined as follows. A space is provided in the vertical direction.

摩擦ダンパー３０は、連結部材１４に設けられたプレート１７を介して固定された摺動部材３１と、架構体２２の上部に固定され摺動部材３１の両側に配置された２つの押圧部材３２と、摺動部材３１と２つの押圧部材３２とを貫通する棒ねじ３５及びこの棒ねじ３５の両端からそれぞれ１つずつ螺合される２つのナット３６と、棒ねじ３５に螺合された２つのナット３６の間にて圧縮される付勢部材としての皿ばね３３と、を有している。   The friction damper 30 includes a sliding member 31 fixed via a plate 17 provided on the connecting member 14, and two pressing members 32 fixed to the upper portion of the frame body 22 and disposed on both sides of the sliding member 31. The bar screw 35 penetrating the sliding member 31 and the two pressing members 32, two nuts 36 screwed one by one from both ends of the bar screw 35, and two screws screwed to the bar screw 35 And a disc spring 33 as an urging member compressed between the nuts 36.

摺動部材３１は、ほぼ直角に配置された２つの板部がＬ字状をなす金属製の部材であり、２つの板部の一方は連結部材１４側に固定される座板部３１ａであり、他方の板部は、第１板部材としての摺動板部３１ｂである。摺動板部３１ｂは、摺動部材３１が連結部材１４に固定された状態にて床鉄骨大梁５に沿う方向に突出されている。すなわち、摺動板部３１ｂは、連結部材１４の床鉄骨大梁５側を向く面とほぼ直角をなしている。摺動板部３１ｂは上下方向に長く配置されるとともに、摺動板部３１ｂを貫通して上下方向に長い長孔３１ｃを有している。   The sliding member 31 is a metal member in which two plate portions arranged substantially at right angles are L-shaped, and one of the two plate portions is a seat plate portion 31a fixed to the connecting member 14 side. The other plate portion is a sliding plate portion 31b as a first plate member. The sliding plate portion 31 b protrudes in the direction along the floor steel beam 5 in a state where the sliding member 31 is fixed to the connecting member 14. That is, the sliding plate portion 31b is substantially perpendicular to the surface of the connecting member 14 facing the floor steel beam 5 side. The sliding plate portion 31b is long in the vertical direction, and has a long hole 31c that extends through the sliding plate portion 31b in the vertical direction.

押圧部材３２も、ほぼ直角に配置された２つの板部がＬ字状をなす金属製の部材であり、２つの板部の一方は架構体２２に固定される座板部３２ａであり、他方の板部は、第２板部材としての押圧板部３２ｂである。押圧板部３２ｂは、押圧部材３２が架構体２２に固定された状態にて鉛直方向上方に突出されている。２つの押圧部材３２は、押圧板部３２ｂが互いに間隔を隔てて対面し、各々座板部３２ａが、押圧板部３２ｂが対面している側とは反対側に配置されて架構体２２に固定されている。また、押圧板部３２ｂは、架構体２２より連結部材１４側に突出されており、２枚の押圧板部３２ｂが対面している間に、摺動部材３１の摺動板部３１ｂが配置されている。２枚の押圧板部３２ｂには、それぞれ棒ねじ３５が貫通される貫通孔３２ｃが設けられている。   The pressing member 32 is also a metal member in which two plate portions arranged substantially at right angles are L-shaped, one of the two plate portions is a seat plate portion 32a fixed to the frame body 22, and the other The plate portion is a pressing plate portion 32b as a second plate member. The pressing plate portion 32 b protrudes upward in the vertical direction in a state where the pressing member 32 is fixed to the frame body 22. The two pressing members 32 face each other with the pressing plate portions 32b spaced apart from each other, and the respective seat plate portions 32a are arranged on the side opposite to the side facing the pressing plate portions 32b and fixed to the frame body 22. Has been. Further, the pressing plate portion 32b protrudes from the frame body 22 toward the connecting member 14, and the sliding plate portion 31b of the sliding member 31 is disposed while the two pressing plate portions 32b face each other. ing. Each of the two pressing plate portions 32b is provided with a through hole 32c through which the bar screw 35 passes.

摩擦ダンパー３０は、２枚の押圧板部３２ｂ間に摺動板部３１ｂが挿入された状態で、一方の押圧板部３２ｂの貫通孔(不図示)を貫通した棒ねじ３５が摺動板部３１ｂの長孔３１ｃ及び他方の押圧板部３２ｂの貫通孔(不図示)を貫通し、更に皿ばね３３が挿通されて、２つのナット３６が棒ねじ３５の両端側から螺合されて構成されている。   In the friction damper 30, the rod screw 35 penetrating through a through hole (not shown) of one pressing plate portion 32 b in a state where the sliding plate portion 31 b is inserted between the two pressing plate portions 32 b. It passes through a long hole 31c of 31b and a through hole (not shown) of the other pressing plate portion 32b, and further a disc spring 33 is inserted, and two nuts 36 are screwed from both ends of the bar screw 35. ing.

この摩擦ダンパー３０は、ナット３６が締め込まれることにより皿ばね３３が圧縮され、皿ばね３３の弾性力により押圧板部３２ｂが摺動板部３１ｂを両側から押圧している。皿ばね３３の弾性力は、例えば建物の使用者等が床を歩く程度の振動では摩擦ダンパー３０の摺動板部３１ｂと押圧板部３２ｂとの間にて滑りが生じないような静止摩擦力を備えるべく設定されて、皿ばね３３が圧縮されている。   In the friction damper 30, the disc spring 33 is compressed by tightening the nut 36, and the pressing plate portion 32b presses the sliding plate portion 31b from both sides by the elastic force of the disc spring 33. The elastic force of the disc spring 33 is, for example, a static frictional force that does not cause slippage between the sliding plate portion 31b and the pressing plate portion 32b of the friction damper 30 when the building user or the like walks on the floor. The disc spring 33 is compressed.

図４は、皿ばねのばね特性を示す図である。図示するように、皿ばね３３は、圧縮量が小さい領域ではばね高さの変位量に対する付勢力が大きく変化し、圧縮量が大きい領域ではばね高さの変位量に対する付勢力の変化が小さい特性を有している。このため、摩擦ダンパー３０の滑り出すタイミングを安定させるために、本実施形態の皿ばね３３は付勢力の変化の小さな領域（図４では、ばね高さがａ１〜ａ２の領域）にて付勢するように圧縮されている。   FIG. 4 is a diagram showing the spring characteristics of the disc spring. As shown in the figure, the disc spring 33 has a characteristic that the biasing force with respect to the displacement amount of the spring height changes greatly in the region where the compression amount is small, and the change of the biasing force with respect to the displacement amount of the spring height is small in the region where the compression amount is large. have. For this reason, in order to stabilize the timing at which the friction damper 30 starts to slide, the disc spring 33 of this embodiment is biased in a region where the change in biasing force is small (in FIG. 4, the region where the spring height is a1 to a2). So that it is compressed.

そして、地震等により下部構造体としての基礎１が振動すると、上部構造体としての建物２には、摩擦ダンパー３０側と、支持されている圧縮コイルスプリング１２側とから振動が伝達される。このとき、地震により上下方向に作用する力が、皿ばね３３に付勢されて押圧板部３２ｂと摺動板部３１ｂとの間に作用する静止摩擦力以下の場合には、摩擦ダンパー３０はダンパーとして機能せず門型フレーム２０と連結部材１４及び床鉄骨大梁５とは一体となって振動する。この場合には、圧縮コイルスプリング１２による上下免震機能は作用しない。   When the foundation 1 as the lower structure vibrates due to an earthquake or the like, vibration is transmitted to the building 2 as the upper structure from the friction damper 30 side and the supported compression coil spring 12 side. At this time, when the force acting in the vertical direction due to the earthquake is equal to or less than the static friction force acting on the disc plate 33 and acting between the pressing plate portion 32b and the sliding plate portion 31b, the friction damper 30 is The portal frame 20, the connecting member 14, and the floor steel beam 5 do not function as a damper and vibrate together. In this case, the vertical seismic isolation function by the compression coil spring 12 does not act.

また、地震により上下方向に作用する力が、皿ばね３３に付勢されて押圧板部３２ｂと摺動板部３１ｂとの間に作用する静止摩擦力より大きい場合には、押圧板部３２ｂと摺動板部３１ｂとが互いに摺動しつつ上下方向に相対移動する。このとき、基礎１から伝達される振動の振動周期が圧縮コイルスプリング１２により長周期化されるとともに、振動のエネルギーが摩擦ダンパー３０により消費され振動が抑制される。   In addition, when the force acting in the vertical direction due to the earthquake is greater than the static friction force acting between the pressing plate portion 32b and the sliding plate portion 31b urged by the disc spring 33, the pressing plate portion 32b The sliding plate portion 31b relatively moves in the vertical direction while sliding on each other. At this time, the vibration cycle of the vibration transmitted from the foundation 1 is lengthened by the compression coil spring 12, and the vibration energy is consumed by the friction damper 30 to suppress the vibration.

すなわち、本上下免震装置１０においては、摩擦ダンパー３０は、ダンパーとしての機能のみならず、設定された静止摩擦力より大きな上下方向の力が作用したときに、上下方向の免震機構を動作させるトリガーとしての機能も有している。   That is, in the vertical seismic isolation device 10, the friction damper 30 operates not only in the function as a damper, but also in the vertical seismic isolation mechanism when a vertical force larger than the set static friction force is applied. It also has a function as a trigger.

ガイド機構４０は、床鉄骨大梁５から水平方向に突出され、門型フレーム２０の柱部材２１が貫通されるガイド板４１と、床鉄骨大梁５の上方に位置させて門型フレーム２０の架構体２２の下面に設けられた上ストッパー４２と、床鉄骨大梁５の下方に位置させて基礎１に設けられた下ストッパー４３と、を有している。   The guide mechanism 40 protrudes from the floor steel frame beam 5 in the horizontal direction, the guide plate 41 through which the column member 21 of the portal frame 20 passes, and the frame structure of the portal frame 20 positioned above the floor steel frame beam 5. 22, and an upper stopper 42 provided on the lower surface of the floor steel frame beam 5 and a lower stopper 43 provided on the foundation 1.

図５は、ガイド機構を説明するための平断面図である。図示するように、ガイド板４１は、床鉄骨大梁５の上下のフランジ５ｂ間の中央に設けられた中間プレート５ｄに固定され、床鉄骨大梁５の長手方向と交差する両側にウェブ５ｃから突出された板部材であり、柱部材２１が貫通される孔４１ａが設けられている。孔４１ａの内周縁には、柱部材２１とガイド板４１とを滑らかに相対移動させるためのブッシュ４４が設けられるとともに、ブッシュ４４と柱部材２１との間には僅かな空隙が設けられている。このため、床鉄骨大梁５が水平方向に移動すると、孔４１ａに設けられたブッシュ４４が柱部材２１と接触することにより、床鉄骨大梁５の水平方向の移動が規制される。また、床鉄骨大梁５が水平方向に移動したとしても、柱部材２１に接触するのはブッシュ４４なので、床鉄骨大梁５の上下方向の振動は、ガイド板４１により規制されない。このため、摩擦ダンパー３０がトリガーとなって門型フレーム２０と連結部材１４及び床鉄骨大梁５とが上下方向に相対移動する際にも、門型フレーム２０と連結部材１４及び床鉄骨大梁５との相対移動を阻害しないように構成されている。   FIG. 5 is a plan sectional view for explaining the guide mechanism. As shown in the drawing, the guide plate 41 is fixed to an intermediate plate 5d provided at the center between the upper and lower flanges 5b of the floor steel beam 5 and protrudes from the web 5c on both sides intersecting the longitudinal direction of the floor steel beam 5. A hole 41a through which the column member 21 passes is provided. A bush 44 for smoothly moving the column member 21 and the guide plate 41 relative to each other is provided on the inner peripheral edge of the hole 41a, and a slight gap is provided between the bush 44 and the column member 21. . For this reason, when the floor steel girder 5 moves in the horizontal direction, the bush 44 provided in the hole 41 a comes into contact with the column member 21, thereby restricting the horizontal movement of the floor steel girder 5. Even if the floor steel girder 5 moves in the horizontal direction, it is the bush 44 that contacts the column member 21, so that the vertical vibration of the floor steel girder 5 is not restricted by the guide plate 41. For this reason, even when the gate frame 20 and the connecting member 14 and the floor steel beam 5 are relatively moved in the vertical direction using the friction damper 30 as a trigger, the gate frame 20 and the connecting member 14 and the floor steel beam 5 and The relative movement is not hindered.

また、床鉄骨大梁５の上下方向の移動は、門型フレーム２０の架構体２２の下面２２ａに設けられた上ストッパー４２と、基礎１に設けられた下ストッパー４３とによって規制されるように構成されている。すなわち、地震等により床鉄骨大梁５が相対的に上方へ移動した際には上ストッパー４２に接触することにより上方への移動が規制され、床鉄骨大梁５が相対的に下方へ移動した際には下ストッパー４３に接触することにより下方への移動が規制されるように構成されている。   Further, the vertical movement of the floor steel beam 5 is configured to be regulated by an upper stopper 42 provided on the lower surface 22a of the frame body 22 of the portal frame 20 and a lower stopper 43 provided on the foundation 1. Has been. That is, when the floor steel beam 5 moves relatively upward due to an earthquake or the like, the upward movement is restricted by contacting the upper stopper 42, and when the floor steel beam 5 moves relatively downward Is configured to be restricted from moving downward by contacting the lower stopper 43.

本実施形態の上下免震装置が備えられた建物２は、建物内を人が歩くような小さな振動に対しては、基礎１と建物２との間にて上下免震装置１０は機能せず、摩擦ダンパー３０の摺動板部３１ｂと押圧板部３２ｂとの間にて滑りが生じない静止摩擦力より大きな上下方向の力が作用した際に、ガイド機構４０にて建物２の変位量が規制されつつ上下免震装置１０が機能する。そして、振動が収まり、作用している上下方向の力が、摩擦ダンパー３０の摺動板部３１ｂと押圧板部３２ｂとの間にて滑りが生じない静止摩擦力以下になると、建物２と基礎１との相対移動が停止し、建物２が基礎１に摩擦ダンパー３０と圧縮コイルスプリング１２とを介して保持される。   In the building 2 equipped with the vertical seismic isolation device of this embodiment, the vertical seismic isolation device 10 does not function between the foundation 1 and the building 2 for small vibrations such as a person walking in the building. The displacement of the building 2 is changed by the guide mechanism 40 when a vertical force larger than the static frictional force that does not cause slippage between the sliding plate portion 31b and the pressing plate portion 32b of the friction damper 30 acts. The vertical seismic isolation device 10 functions while being regulated. When the vibration is reduced and the acting vertical force is equal to or less than the static frictional force that does not cause a slip between the sliding plate portion 31b and the pressing plate portion 32b of the friction damper 30, the building 2 and the foundation The building 2 is held on the foundation 1 via the friction damper 30 and the compression coil spring 12.

本実施形態の上下免震装置１０によれば、所定の大きさの力、すなわち、摺動板部３１ｂと押圧板部３２ｂとの間にて滑りが生じない静止摩擦力以下の上下方向の力が作用したときには、建物２と基礎１との上下方向の相対移動が摩擦ダンパー３０により規制されているので、建物２が、静止摩擦力以下の上下方向の力にて揺れることを防止することが可能である。また、所定の大きさの力より大きな上下方向の力が作用したときには、摩擦ダンパー３０により建物２と基礎１との上下方向の相対移動が許容されるので、圧縮コイルスプリング１２により建物２への上下方向の振動を免震することが可能である。また、建物２と基礎１との間には摩擦ダンパー３０が設けられているので、摺動板部３１ｂと押圧板部３２ｂとの静止摩擦力より大きな上下方向の力が作用したときには、上下方向の振動を減衰させることも可能である。   According to the vertical seismic isolation device 10 of the present embodiment, a predetermined magnitude of force, that is, a vertical force equal to or less than a static frictional force that does not cause a slip between the sliding plate portion 31b and the pressing plate portion 32b. Since the relative movement in the vertical direction between the building 2 and the foundation 1 is restricted by the friction damper 30, the building 2 can be prevented from being shaken by a vertical force equal to or less than the static friction force. Is possible. Further, when a vertical force greater than a predetermined force is applied, the friction damper 30 allows the relative movement in the vertical direction between the building 2 and the foundation 1, so that the compression coil spring 12 applies the force to the building 2. It is possible to isolate the vibration in the vertical direction. In addition, since the friction damper 30 is provided between the building 2 and the foundation 1, when a vertical force larger than the static frictional force between the sliding plate portion 31b and the pressing plate portion 32b is applied, the vertical direction It is also possible to dampen the vibration.

また、地震等により上下免震装置１０が作動した後であっても、振動が収まり、作用している上下方向の力が、摩擦ダンパー３０が機能しない静止摩擦力より小さくなると、建物２と基礎１との相対移動が停止し、建物２が基礎１に摩擦ダンパー３０を介して保持される。このため、地震等により上下免震装置１０が作動した後には、振動が収まった状態にて摩擦ダンパー３０が作動前の状態に復元されており、人が歩くような小さな振動に対しては免震せず、次に発生する地震等に備える状態とすることが可能である。   Moreover, even after the vertical seismic isolation device 10 is activated due to an earthquake or the like, if the vibration is reduced and the acting vertical force is smaller than the static frictional force at which the friction damper 30 does not function, the building 2 and the foundation The relative movement with respect to 1 stops, and the building 2 is held on the foundation 1 via the friction damper 30. For this reason, after the vertical seismic isolation device 10 is activated due to an earthquake or the like, the friction damper 30 is restored to the state before the operation in a state where the vibration has subsided. It is possible to prepare for the next earthquake that does not occur.

また、本実施形態の上下免震装置１０の摩擦ダンパー３０は、摺動部材３１の摺動板部３１ｂと押圧部材３２の押圧板部３２ｂとを貫通させた棒ねじ３５と、棒ねじ３５に螺合された２つのナット３６と、の間にて圧縮された皿ばね３３によって付勢力が付勢されるので、コンパクトで、付勢力が設定しやすい摩擦ダンパー３０を上下免震装置１０に備えることが可能である。ここで、皿ばね３３を圧縮する部材は、棒ねじ３５と２つのナット３６に限らず、ボルトとナットでも構わない。   Further, the friction damper 30 of the vertical seismic isolation device 10 according to the present embodiment includes a bar screw 35 that penetrates the sliding plate portion 31 b of the sliding member 31 and the pressing plate portion 32 b of the pressing member 32, and a bar screw 35. Since the urging force is urged by the disk spring 33 compressed between the two nuts 36 screwed together, the vertical seismic isolation device 10 is provided with a friction damper 30 that is compact and easy to set the urging force. It is possible. Here, the member that compresses the disc spring 33 is not limited to the bar screw 35 and the two nuts 36, and may be a bolt and a nut.

また、摺動板部３１ｂと押圧板部３２ｂとは、対面させた部位が皿ばね３３により互いに付勢されて当接されるので、皿ばね３３の付勢力を変更することにより、摺動板部３１ｂと押圧板部３２ｂとの間に所望の静止摩擦力を生じさせるべく設定することが可能である。   Further, since the sliding plate portion 31b and the pressing plate portion 32b are brought into contact with each other by being urged against each other by the disc spring 33, the sliding plate can be changed by changing the urging force of the disc spring 33. It can be set to generate a desired static frictional force between the portion 31b and the pressing plate portion 32b.

さらに、皿ばね３３は、圧縮力の変化に対する付勢力の変化が小さな領域に設定されているので、安定した力にて付勢することが可能である。特に、本上下免震装置１０のおいては、上下免震装置１０を機能させるトリガー装置として摩擦ダンパー３０を用いているので、摩擦ダンパー３０の付勢力が安定することにより、上下免震装置１０が機能するタイミングを安定させることが可能である。このため、より信頼性の高い上下免震装置１０を実現することが可能である
また、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。 Furthermore, since the disc spring 33 is set in a region where the change in the biasing force relative to the change in the compressive force is small, it can be biased with a stable force. In particular, in the vertical seismic isolation device 10, the friction damper 30 is used as a trigger device that causes the vertical seismic isolation device 10 to function. Therefore, when the biasing force of the friction damper 30 is stabilized, the vertical seismic isolation device 10. It is possible to stabilize the timing of functioning. For this reason, it is possible to realize a more reliable vertical seismic isolation device 10. Further, the above embodiment is for facilitating understanding of the present invention, and the present invention is limited and interpreted. Not for. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.

１ 基礎、２ 建物、３ 床材、５ 床鉄骨大梁、
５ａ 上面、５ｂ フランジ、５ｃ ウェブ、５ｄ 中間プレート、
６ 床鉄骨小梁、１０ 上下免震装置、１２ 圧縮コイルスプリング、
１４ 連結部材、１５ 側壁部、１６ 側壁部、１７ プレート、
２０ 門型フレーム、２１ 柱部材、２１ａ 鋼板、２１ｂ 円筒鋼管、
２１ｃ リブ、２２ 架構体、２２ａ 下面、３０ 摩擦ダンパー、
３１ 摺動部材、３１ａ 座板部、３１ｂ 摺動板部、３１ｃ 長孔、
３２ 押圧部材、３２ａ 座板部、３２ｂ 押圧板部、３２ｃ 貫通孔、
３３ 皿ばね、３５ 棒ねじ、３６ ナット、４０ ガイド機構、
４１ ガイド板、４１ａ 孔、４２ 上ストッパー、４３ 下ストッパー、
４４ ブッシュ 1 foundation, 2 building, 3 flooring, 5 floor steel beam,
5a upper surface, 5b flange, 5c web, 5d intermediate plate,
6 floor steel beam, 10 vertical seismic isolation device, 12 compression coil spring,
14 connecting members, 15 side walls, 16 side walls, 17 plates,
20 portal frame, 21 pillar member, 21a steel plate, 21b cylindrical steel pipe,
21c rib, 22 frame, 22a bottom surface, 30 friction damper,
31 sliding member, 31a seat plate portion, 31b sliding plate portion, 31c long hole,
32 pressing member, 32a seat plate part, 32b pressing plate part, 32c through-hole,
33 disc spring, 35 bar screw, 36 nut, 40 guide mechanism,
41 guide plate, 41a hole, 42 upper stopper, 43 lower stopper,
44 Bush

Claims (4)

下部構造体としての基礎から上部構造体としての建物に伝達される上下方向の振動を免震する上下免震装置であって、
前記上部構造体と前記下部構造体との間に、
前記上部構造体を支持する弾性部材と、
前記上下方向の振動により、所定の大きさの力以下の上下方向の力が作用したときに、前記上部構造体と前記下部構造体との上下方向の相対移動を規制し、
前記上下方向の振動により、所定の大きさの力より大きな上下方向の力が作用したときに、前記上部構造体と前記下部構造体との上下方向の相対移動を許容して前記上下方向の振動を減衰させる摩擦ダンパーと、
が介在されており、
前記建物は、床材と床鉄骨大梁を有し、当該床材と当該床鉄骨大梁の間には上下方向に空隙が設けられており、
前記床鉄骨大梁を跨ぐ門型フレームが、前記基礎から立設されており、
前記摩擦ダンパーは、前記上部構造体に取り付けられた第１板部材と、前記下部構造体に取り付けられ前記第１板部材と対面させて配置される第２板部材と、前記第１板部材と前記第２板部材との前記対面させた部位を互いに付勢した状態で当接させる付勢部材とを有し、
前記摩擦ダンパーは、前記第２板部材が前記門型フレームの上部に支持されて、前記空隙に配置されていることを特徴とする上下免震装置。 A vertical seismic isolation device for isolating vertical vibrations transmitted from a foundation as a lower structure to a building as an upper structure,
Between the upper structure and the lower structure,
An elastic member for supporting the upper structure;
When a vertical force equal to or less than a predetermined magnitude is applied due to the vibration in the vertical direction, the relative movement in the vertical direction between the upper structure and the lower structure is restricted,
When the vertical force greater than a predetermined magnitude is applied due to the vertical vibration, the vertical vibration is allowed by allowing the upper structure and the lower structure to move in the vertical direction. A friction damper that damps,
Is intervening ,
The building has a floor material and a floor steel beam, and a gap is provided between the floor material and the floor steel beam in the vertical direction.
A gate-type frame straddling the floor steel beam is erected from the foundation,
The friction damper includes a first plate member attached to the upper structure, a second plate member attached to the lower structure and arranged to face the first plate member, and the first plate member. A biasing member that abuts the facing parts of the second plate member in a state of biasing each other;
The friction damper is a vertical seismic isolation device , wherein the second plate member is supported on an upper portion of the portal frame and disposed in the gap . 請求項１に記載の上下免震装置であって、
前記付勢部材は、前記第１板部材と前記第２板部材とを貫通させた棒ねじに螺合された２つのナットの間にて圧縮された皿ばねであることを特徴とする上下免震装置。 The vertical seismic isolation device according to claim 1 ,
The urging member is a disc spring compressed between two nuts screwed to a bar screw that penetrates the first plate member and the second plate member. Seismic device. 請求項２に記載の上下免震装置であって、
前記皿ばねは、圧縮力の変化に対する付勢力の変化が小さな領域に設定されていることを特徴とする上下免震装置。 The vertical seismic isolation device according to claim 2 ,
The vertical seismic isolation device according to claim 1, wherein the disc spring is set in a region where a change in biasing force with respect to a change in compression force is small. 請求項２または請求項３に記載の上下免震装置であって、
前記所定の大きさの力は、前記皿ばねの付勢力により前記第１板部材と前記第２板部材との間に作用する静止摩擦力であることを特徴とする上下免震装置。 The vertical seismic isolation device according to claim 2 or claim 3 ,
The vertical seismic isolation device according to claim 1, wherein the force having the predetermined magnitude is a static friction force acting between the first plate member and the second plate member by an urging force of the disc spring.
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