JP7228401B2 - Seismic isolation device - Google Patents
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Description
本発明は、構造物が受ける振動を抑制する免震装置に関する。
BACKGROUND OF THE
近年、長周期地震動（例えば、南海トラフ沿いの巨大地震）や直下型地震動による長周期パルス地震動が発生し、長周期大振幅地震動の危険性が指摘されている。想定以上の長周期大振幅地震動が発生した際には、現在建設されている建物の免震技術では対応が不十分となる虞がある。 In recent years, long-period ground motions (for example, large-scale earthquakes along the Nankai Trough) and long-period pulse ground motions due to inland ground motions have occurred, and the danger of long-period large-amplitude ground motions has been pointed out. In the event of longer-period, larger-amplitude ground motion than expected, there is a risk that the seismic isolation technology of currently constructed buildings will not be sufficient.
例えば、長周期大振幅地震動が発生すると、免震構造の免震層が大変形して建物が擁壁へ衝突したり、衝突時に建物に衝撃加速度が入力されることによって建物が損傷したりする虞がある。また、長周期地震動の振動と建物の振動とが共振すること等によって建物に応答増幅が発生し、建物の揺れが増大する虞がある。 For example, when long-period, large-amplitude ground motion occurs, the seismic isolation layer of the seismic isolation structure is greatly deformed, and the building collides with the retaining wall, or the building is damaged due to the impact acceleration input to the building at the time of collision. There is fear. In addition, there is a risk that response amplification will occur in the building due to resonance between the vibration of the long-period seismic motion and the vibration of the building, and the shaking of the building will increase.
これらの想定される被害対策として、さまざまな技術が提案されている。例えば、建物の擁壁への衝突に対しては、緩衝材を設置することで衝突時の衝撃を緩和する技術がある（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
Various techniques have been proposed as countermeasures against these assumed damages. For example, when a building collides with a retaining wall, there is a technique for mitigating the impact of the collision by installing cushioning material (see, for example,
また、大変形を抑制する為には大量の減衰装置を設置することが効果的であるが、その場合は減衰力が大きすぎて小地震に対して大きな加速度が建物に入力されてしまうという課題がある。その対策技術として、変位に依存して減衰力を変化させるオイルダンパーも提案されている（例えば、特許文献３参照）。 In order to suppress large deformation, it is effective to install a large number of damping devices, but in that case, the damping force is too large, and a large acceleration is input to the building in response to a small earthquake. There is As a countermeasure technology, an oil damper that changes damping force depending on displacement has also been proposed (see, for example, Patent Document 3).
特許文献１または特許文献２に記載された技術によれば、緩衝材を用いた対策に関しては、擁壁への衝突は免れることができるが、緩衝材への衝突時の衝撃加速度は建物内に入力されることになる。また衝突が発生した後、つぶれた緩衝材を交換するという手間が必要になる。
According to the technology described in
特許文献３に記載された技術によれば、変位に依存したオイルダンパー装置自体のストロークが最大１０００［ｍｍ］以下であり、クリアランスを１［ｍ］より大きく取る設計に適用できない場合がある。そして、ダンパーの対応可能な最大速度は１５０［ｃｍ／ｓ］までという制約があり、想定外に巨大な地震が発生した場合はダンパー自体が破損してしまう虞がある。
According to the technique described in
しかし、これらの課題を解決するために建物の揺れに対するストロークを確保しようとして、例えば、通常のオイルダンパーを２台直列に連結した装置を用いると、本体の長さが長くなると共に、ダンパーの自重による鉛直荷重とダンパーの軸方向の荷重によりピストンロッドに撓みが生じ、オイルダンパーが座屈しやすくなってしまうという問題がある。更に、建物の揺れは水平面内において一方向とは限らず、２方向に移動する可能性があるため、２方向への変形に装置を対応する必要がある。 However, in order to solve these problems, if a device in which two normal oil dampers are connected in series is used in an attempt to secure the stroke against the shaking of the building, the length of the main body becomes long and the weight of the damper itself increases. There is a problem that the piston rod is flexed due to the vertical load and the axial load of the damper, and the oil damper tends to buckle. Furthermore, the shaking of the building is not limited to one direction in the horizontal plane, but may move in two directions.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、特殊なダンパーを用いることなく、複数のダンパーを連結してもストロークを確保しつつ、複数のダンパーを確実に支持すると共に、水平面内の２方向への移動に対応することができる免震装置を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of the above-described problems, and it is possible to reliably support a plurality of dampers while securing a stroke even if a plurality of dampers are connected, without using a special damper. To provide a seismic isolation device capable of coping with movement in two directions.
上記の目的を達するために、本発明は、免震対象物の設置面に対する揺れを抑制する免震装置であって、一端が前記免震対象物側に連結された第１ダンパーと、一端が前記設置面側に連結された第２ダンパーと、前記第１ダンパーの他端と前記第２ダンパーの他端とに連結され、前記設置面に対して前記第１ダンパーと前記第２ダンパーとを支持すると共に、前記第１ダンパーのストロークと前記第２ダンパーのストロークとが等長となるように前記ストロークに応じて前記設置面を移動する支持部と、前記免震対象物と前記第１ダンパーの前記一端とを連結すると共に、前記設置面と平行な平面内において前記第１ダンパーのストローク方向と略直交する方向に前記第１ダンパーを前記免震対象物に対して摺動させる連結部と、を備えることを特徴とする、免震装置である。 In order to achieve the above object, the present invention provides a seismic isolation device that suppresses shaking with respect to an installation surface of a seismic isolation object, comprising: a first damper having one end connected to the seismic isolation object side; a second damper connected to the installation surface side; and a second damper connected to the other end of the first damper and the other end of the second damper, and connecting the first damper and the second damper to the installation surface. a support part that supports and moves the installation surface according to the strokes so that the stroke of the first damper and the stroke of the second damper are equal in length; the object to be seismically isolated and the first damper; and a connecting portion for sliding the first damper relative to the seismic isolation object in a direction substantially perpendicular to the stroke direction of the first damper in a plane parallel to the installation surface; and a seismic isolation device.
本発明によれば、直列に接続された第１ダンパーと第２ダンパーとの間に各ダンパーのストロークを等長にする支持部が設けられていることにより、各ダンパーの減衰力にばらつきがあっても各ダンパーの伸縮後の残留変位を防止することができる。また、免震対象物と第１ダンパーとの間に設けられた連結部が第１ダンパーを免震対象物に対して摺動させるため、各ダンパーのストローク方向と直交する方向に加わる力を解放し、並置された各ダンパー同士の接触を防止することができる。 According to the present invention, since the supporting portion is provided between the first damper and the second damper that are connected in series to make the stroke of each damper equal, the damping force of each damper does not vary. Residual displacement after expansion and contraction of each damper can be prevented. In addition, since the connection part provided between the seismic isolation object and the first damper causes the first damper to slide against the seismic isolation object, the force applied in the direction orthogonal to the stroke direction of each damper is released. It is possible to prevent the dampers arranged side by side from coming into contact with each other.
本発明は、また、前記支持部は、前記第１ダンパーの一端と前記第２ダンパーの一端との中点の位置を保持しながら前記設置面を移動することを特徴とするように構成されていてもよい。 The present invention is also characterized in that the support portion moves on the installation surface while maintaining a midpoint position between one end of the first damper and one end of the second damper. may
本発明によれば、第１ダンパーと第２ダンパーとが伸縮した際に、直列に接続された第１ダンパーと第２ダンパーとの中点を保持するように支持部が移動するため、各ダンパーの減衰力にばらつきがあっても各ダンパーのストローク量を等長にすることができる。 According to the present invention, when the first damper and the second damper expand and contract, the support portion moves so as to hold the midpoint between the first damper and the second damper connected in series. Even if there are variations in the damping force of each damper, the stroke amount of each damper can be made equal.
本発明は、また、前記支持部が前記第１ダンパーの径方向の両側において上方に突出して形成された、前記第１ダンパーのストローク方向と直交する水平面方向の移動を規制するためのストッパを備えるように構成されていてもよい。 The present invention also includes stoppers for restricting movement of the first damper in a horizontal direction perpendicular to the stroke direction, the support portions protruding upward on both sides in the radial direction of the first damper. It may be configured as
本発明によれば、各ダンパーのストローク方向と直交する方向に力が加わり並置された各ダンパーが水平面内で移動した場合であっても、ストッパが第１ダンパーの水平面内での動きを規制するため、並置された各ダンパー同士が接触することを防止することができる。 According to the present invention, the stopper restricts the movement of the first damper in the horizontal plane even when the dampers arranged side by side move in the horizontal plane due to the force applied in the direction perpendicular to the stroke direction of each damper. Therefore, it is possible to prevent the juxtaposed dampers from coming into contact with each other.
本発明は、また、前記支持部が前記第１ダンパーのストロークと前記第２ダンパーのストロークとが等長となるように形成された伸縮自在なリンク機構と、前記リンク機構を支持する架台と、を備え、前記リンク機構は、前記架台に固定された本体部と、前記本体部の軸方向の両端に設けられた第１ボールナット及び第２ボールナットと、一端側が前記免震対象物側に回転自在に連結され、他端側が前記第１ボールナットに螺合する第１ボールネジと、一端側が設置面側に回転自在に連結され、他端側が前記第２ボールナットに螺合すると共に、前記第１ボールネジと逆ネジで形成された第２ボールネジと、を備えるように構成されていてもよい。
The present invention also provides a telescopic link mechanism in which the support part is formed so that the stroke of the first damper and the stroke of the second damper are equal in length; a base for supporting the link mechanism; The link mechanism includes a main body fixed to the pedestal, a first ball nut and a second ball nut provided at both axial ends of the main body, and one end facing the seismic isolation object. a first ball screw that is rotatably connected and whose other end is screwed into the first ball nut; It may be configured to include a first ball screw and a second ball screw formed of a reverse screw.
本発明によれば、本体部の両端の一対のボールナットに螺合する一対のボールネジが互いに逆ネジに形成されているので、本体部から突出する一対のボールネジにおける両端に軸線方向の力が加わった際に一対のボールネジは、本体部に対して回転しながら伸縮する。そして、本体部は、支持部の架台に固定されているため、一対のボールネジは本体部に対して等長に伸縮することができる。 According to the present invention, since the pair of ball screws screwed into the pair of ball nuts at both ends of the main body are formed to have opposite threads, a force in the axial direction is applied to both ends of the pair of ball screws protruding from the main body. The pair of ball screws expands and contracts while rotating with respect to the main body. Since the main body is fixed to the frame of the supporting part, the pair of ball screws can extend and contract to the same length with respect to the main body.
本発明は、また、前記架台には、前記第１ダンパーの他端と前記第２ダンパーの他端とが連結されているように構成されていてもよい。 The present invention may also be configured such that the other end of the first damper and the other end of the second damper are connected to the pedestal.
本発明によれば、各ダンパー同士が対向して並置された各ダンパー同士が架台上で連結されているため、架台が各ダンパー同士の重量を支持すると共に、各ダンパーのストローク量を等長にすることができる。 According to the present invention, the dampers arranged side by side facing each other are connected to each other on the pedestal, so that the pedestal supports the weight of each damper and equalizes the stroke amount of each damper. can do.
本発明は、また、複数の前記第１ダンパーと、前記第１ダンパーと同数の複数の前記第２ダンパーとを備えるように構成されていてもよい。 The present invention may also be configured to include a plurality of the first dampers and the same number of the second dampers as the first dampers.
本発明によれば、各ダンパーは、汎用品を用いることができるため、複数のダンパーを接続して減衰力やストローク量を調整することができる。 According to the present invention, since general-purpose dampers can be used, a plurality of dampers can be connected to adjust the damping force and stroke amount.
本発明は、また、前記設置面において前記ストローク方向に移動自在に前記支持部を支持する移動機構を備えるように構成されていてもよい。 The present invention may also be configured to include a moving mechanism that supports the support portion movably in the stroke direction on the installation surface.
本発明によれば、各ダンパーの伸縮に連動して支持部が移動する際に、移動機構が支持部と設置面との間に生じる摩擦を低減することで、各ダンパーの伸縮時の抵抗を低減することができる。 According to the present invention, when the support portion moves in conjunction with the expansion and contraction of each damper, the movement mechanism reduces the friction generated between the support portion and the installation surface, thereby reducing the resistance during expansion and contraction of each damper. can be reduced.
本発明によれば、各ダンパーのストローク方向と直交する方向に力が加わって並置された各ダンパーが水平面内で移動した場合であっても、ストッパが第１ダンパーの水平面内での動きを規制するため、並置された各ダンパー同士が接触することを防止することができる。 According to the present invention, the stopper restricts the movement of the first damper in the horizontal plane even when the dampers arranged side by side move in the horizontal plane due to the force applied in the direction orthogonal to the stroke direction of each damper. Therefore, it is possible to prevent the juxtaposed dampers from coming into contact with each other.
以下、図面を参照しつつ、本発明の免震装置の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the seismic isolation device of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１において模式的に示されるように、例えば、免震装置１は、設置面Ｅが移動した際に免震対象物に生じる揺れを抑制する装置である。免震対象物とは、例えば、建物２等の免震上部構造であり、設置面Ｅとは、例えば、地盤面や床面の免震下部構造である。免震装置１は、例えば、建物２の基礎部分に設けられている。建物２は、設置面Ｅに対して免震支承３を介して支持されている。免震支承３は、例えば、ゴム等の弾性体で形成された板状体と鉄板が交互に積層されて形成されている。
As schematically shown in FIG. 1, for example, the
地震の発生時には、設置面Ｅが変位するのに対して建物２が慣性により、その場に留まろうとする。免震支承３は、伸縮自在に建物２を設置面Ｅに対して支持するため、地震発生時には、設置面Ｅの変位に対して建物２に設置面Ｅの揺れが直接伝搬することを防止する。
When an earthquake occurs, the installation surface E is displaced, while the
しかし、長周期大振幅地震動が発生した際には免震支承３だけでは、免震できなくなる虞があるため、建物２と設置面Ｅとの間に免震装置１が設けられる。免震装置１は、建物２の揺れを減衰するための免震部Ｄと、免震部Ｄを設置面Ｅに対して支持する支持部３０とを備える。
However, when a long-period, large-amplitude seismic motion occurs, there is a risk that the
免震部Ｄは、例えば、一対の第１ダンパー１０と一対の第２ダンパー２０とを備える。第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とは、例えば、一般的な制震用のオイルダンパーである。第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とは、複数のダンパーが並列で接続されているものであってもよい。第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とは、オイルダンパーだけでなく、粘性ダンパーや慣性質量ダンパーなどの軸抵抗型のダンパーが用いられてもよい。第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とは、揺れに対する必要なストローク量を確保しつつ、一つのダンパーの減衰力と同等にするために直列に連結されている。第１ダンパー１０は、円筒形の本体部１１と、本体部１１の先端から伸縮自在な円柱状のピストンロッド１２を備える。
The seismic isolation section D includes, for example, a pair of
第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とは、ピストンロッド１２，２２が本体部１１，２１に対して最大ストローク長の中間の位置に短縮された状態で設置される。これにより第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とは、ストローク方向に伸縮自在に設置される。
The
第１ダンパー１０の一端１１Ａは、本体部１１の後端であり、第１ダンパー１０の他端１２Ａは、例えば、ピストンロッド１２の先端である。第１ダンパー１０の他端１２Ａは、支持部３０に連結されている。第１ダンパー１０の一端１１Ａは、建物２の下面に垂下するように設けられた台座４に第１連結部Ｐを介して連結されている。これにより、第１ダンパー１０は、制震対象物である建物２側に連結されている。
One
第１連結部Ｐは、後述のように第１ダンパー１０の一端１１Ａを台座４に対して回転自在に連結すると共に、設置面Ｅと平行な平面内において第１ダンパー１０のストローク方向と略直交方向に摺動自在に連結する。第１連結部Ｐの詳細な構成については後述する。
The first connecting portion P rotatably connects one
第２ダンパー２０は、例えば、第１ダンパー１０と同一かつ同数のオイルダンパーが用いられる。第２ダンパー２０は、円筒形の本体部２１と、本体部２１の先端から伸縮自在な円柱状のピストンロッド２２が設けられている。第２ダンパー２０の他端２２Ａは、例えば、ピストンロッド２２の先端であり、第２ダンパー２０の一端２１Ａは、本体部２１の後端である。第２ダンパー２０の一端２１Ａは、設置面Ｅから上方に突出するように設けられた台座５に連結されている。これにより、第２ダンパー２０は、設置面Ｅ側に連結されている。
For the
第２ダンパー２０の他端２２Ａは、例えば、建物２の下面に垂下するように設けられた台座５に第２連結部Ｑを介して連結されている。第２連結部Ｑは、第２ダンパー２０の他端２２Ａを台座５に対して回転自在に連結する。第２連結部Ｑの詳細な構成については後述する。
22 A of other ends of the
支持部３０は、移動機構３１を介して設置面Ｅに載置されている。移動機構３１は、支持部３０を各ダンパーのストローク方向に摺動自在に支持する。支持部３０は、第１ダンパー１０の他端１２Ａと第２ダンパー２０の他端２２Ａとに連結されていることで、設置面Ｅに対して第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とを支持する。支持部３０は、第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とが自重により下方に撓むことを防止すると共に、伸縮時に第１ダンパー１０および／または第２ダンパー２０が座屈することを防止する。
The
次に免震装置１の詳細な構成について説明する。図２及び図３に示されるように、平面視して免震装置１は、一対の第１ダンパー１０と一対の第２ダンパー２０とが並置されている。第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とは、支持部３０を介して支持されている。各ダンパーの間の距離は例えば、数十［ｃｍ］程度である。
Next, a detailed configuration of the
免震装置１が設置される空間の制約により、一対の第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とを直列に連結できない場合、一対の第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とを架台４０上で互いに反対向きに平行に並置される。一対の第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とは、架台４０を介してクランク状に連結され、直列に連結された状態と同様に伸縮する。
When the pair of the
第１ダンパー１０の他端１２Ａは、例えば、ピストンロッド１２の先端部であり、第１ダンパー１０の一端１１Ａは、本体部１１の後端である。第１ダンパー１０の他端１２Ａには、例えば、ピン接合により回転自在な支持部材１４（クレビス）が設けられている。支持部材１４は、支持部３０に固定されている。これにより第１ダンパー１０の他端１２Ａは、支持部３０に対して所定角度範囲において水平面方向に回転自在に支持されている。
The
第１ダンパー１０の一端１１Ａには、例えば、ピン接合により回転自在な支持部材１３（クレビス）が設けられている。支持部材１３は、後述の第１連結部Ｐを介して台座４に連結されている。これにより第１ダンパー１０の一端１１Ａは、台座４を介して建物２に対して所定角度範囲において水平方向に回転自在に支持されている。上記の支持部材１３，１４は、ピン接合が２軸回りに回転自在なものであってもよいし、ボールジョイントでもよい。
One
第１連結部Ｐは、例えば、支持部材１３を水平方向（Ｘ軸方向）に摺動自在に台座４に連結する。第１連結部Ｐは、例えば、支持部材１３を支持する接続板Ｐ１と、接続板Ｐ１を摺動自在に支持するリニアガイドＰ２とを備える。接続板Ｐ１は、一面側において支持部材１３が固定されている。接続板Ｐ１には、例えば、一対の第１ダンパー１０の支持部材１３が接続される。接続板Ｐ１の詳細な構成については後述する。
The first connecting portion P connects the
接続板Ｐ１は、他面側においてリニアガイドＰ２が接続されている。リニアガイドＰ２は、例えば、接続板Ｐ１の他面側に固定された上下方向に並置された一対のスライダＰ３と、一対のスライダＰ３を摺動自在に支持すると共に、台座４に上下方向に平行に固定された一対のレールＰ４とを備える。スライダＰ３は、Ｘ軸方向から側面視して断面が「コ」の字の形状に形成されている。スライダＰ３には、窪みが形成されており、この窪みにはレールＰ４が嵌め込まれている。スライダＰ３は、レールＰ４の長手方向の軸線方向に摺動自在にレールＰ４に支持されている。 The connection plate P1 is connected to the linear guide P2 on the other side. The linear guide P2 supports, for example, a pair of vertically arranged sliders P3 fixed to the other surface of the connection plate P1 and the pair of sliders P3 slidably. and a pair of rails P4 fixed to the . The slider P3 has a U-shaped cross section when viewed from the side in the X-axis direction. A recess is formed in the slider P3, and the rail P4 is fitted in this recess. The slider P3 is supported by the rail P4 so as to be slidable in the longitudinal axial direction of the rail P4.
スライダＰ３は、第１ダンパー１０のストローク方向に引張される力が加わってもレールＰ４から脱落しないように形成されている。スライダＰ３と支持部材１３とは、例えば、ボルト及びナットで連結される。支持部材１３と第１連結部Ｐとは、溶接されていてもよい。
The slider P3 is formed so as not to drop off from the rail P4 even if a pulling force is applied in the stroke direction of the
図３に示されるように、接続板Ｐ１には、例えば、両側に一対の支持部材１３が４つのボルト及びナットで接続されるように合計８つの貫通孔Ｋ１が形成されている。接続板Ｐ１の中央部には、後述の第１ボールネジ３６Ｂの一端を接続するための貫通孔Ｋ２と、貫通孔Ｋ２の周囲に８つの貫通孔Ｋ３とが形成されている。貫通孔Ｋ１～Ｋ３は、上下方向（Ｚ軸方向）が長辺となる略楕円形状（所謂ルーズホール形状）に形成されている。
As shown in FIG. 3, the connection plate P1 is formed with a total of eight through holes K1 so that the pair of
接続板Ｐ１には、支持部材１３が貫通孔Ｋ１の下部にボルトが当接するように取り付けられる。同様に後述の第１ボールネジ３６Ｂの一端は、貫通孔Ｋ３の上部にボルトが当接するように取り付けられる。接続板Ｐ１は、各ダンパーの軸力（２０００［ｋＮ］）×リニアガイドの摩擦係数（０．００５）から計算されるせん断力（１０［ｋＮ］）と軸力を伝えられるようにするため、ボルトとナットにより各ダンパーとリンク機構３５とを接続する。
A
建物２は、免震支承３を介して設置面Ｅに設置されている。免震支承３は、免震ゴム等の弾性体で形成されているので、建物２の荷重が長期的に作用すると弾性変形して下方向に数［ｍｍ］～２０［ｍｍ］程度縮むクリープ歪が生じる。建物２にクリープ歪が生じて台座４が下方に変位した場合に支持部材１３の取り付け位置と、後述の第１ボールネジ３６Ｂの一端の取り付け位置を上方向に移動することができる。
A
第２ダンパー２０の他端２２Ａは、例えば、ピストンロッド２２の先端部であり、第２ダンパー２０の一端２１Ａは、本体部２１の後端である（図２及び図３参照）。第２ダンパー２０の他端２２Ａには、例えば、ピン接合により回転自在な支持部材２４（クレビス）が設けられている。支持部材２４は、支持部３０に固定されている。これにより第２ダンパー２０の他端２２Ａは、支持部３０に対して所定角度範囲において水平面方向に回転自在に支持されている。
The
第２ダンパー２０の一端２１Ａには、例えば、ピン接合により回転自在な支持部材２３（クレビス）が設けられている。支持部材２３は、板状の第２連結部Ｑを介して台座５に連結されている。第２連結部Ｑは、例えば、矩形に形成された板状体である。第２連結部Ｑは、例えば、四隅に貫通孔（不図示）が設けられ、貫通孔に挿通されたアンカーボルト（不図示）とナット（不図示）により、支持部材２３と台座５との間に挟持されて共締めされる。支持部材２３と第２連結部Ｑとは、溶接されていてもよい。
One
これにより第２ダンパー２０の一端２１Ａは、台座５に対して所定角度範囲において水平方向に回転自在に支持されている。上記の支持部材２３，２４は、ピン接合が２軸回りに回転自在なものであってもよいし、ボールジョイントでもよい。
Thereby, the one
第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とを連結しただけでは、設置面Ｅが変位した際に、ダンパーの減衰力のばらつきにより、減衰力が低い方のいずれかのダンパーに負荷が多くかかる。従って、設置面Ｅが変位した際に、第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とのストロークが等長となり、２つのダンパーが同時に伸縮することが望ましい。そこで、支持部３０には、設置面Ｅがストローク方向に変位した際の第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とのストロークを等長とさせるための支持部３０にリンク機構３５が設けられる。
If only the
支持部３０は、リンク機構３５が設けられた架台４０を備える。架台４０は、移動機構３１により支持されている。移動機構３１は、例えば、リニアベアリングである。移動機構３１は、ボールやローラーでもよい。移動機構３１は、例えば、第１ダンパー１０および第２ダンパー２０のストローク方向（Ｙ軸方向）に沿って架台４０を移動させる。移動機構３１は、設置面Ｅに設置されたレール３１Ａと、レール３１Ａ上を摺動する摺動部３１Ｂとを備える。
The
架台４０は、移動機構３１により、設置面ＥにおいてＹ軸方向の移動自在に支持される。架台４０は、矩形に形成された板状の底板４０Ａを備える。底板４０Ａの上面には、例えば、一対の第１ダンパー１０の他端１２Ａ側を支持する第１支持板４０Ｂと、一対の第２ダンパー２０の他端２２Ａ側を支持する一対の第２支持板４０Ｃとが形成されている。
The
第１支持板４０Ｂは、底板４０Ａの上面から上方に起立した矩形に形成された板状体である。第１支持板４０Ｂの両側には、一対の支持部材１４が複数のボルト及びナットで固定されている。これにより、第１支持板４０Ｂは、一対の第１ダンパー１０の他端１２Ａを支持する。第１支持板４０Ｂの中央部には、後述のリンク機構３５を挿通させるための貫通孔Ｈ１が形成されている。
The
第２支持板４０Ｃは、底板４０Ａの上面から上方に起立した矩形に形成された板状体である。第２支持板４０Ｃには、支持部材２４が複数のボルト及びナットで固定されている。これにより、一対の第２支持板４０Ｃは、一対の第２ダンパー２０の他端２２Ａを支持する。第１支持板４０Ｂと第２支持板４０Ｃとは、第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とがクランク状に接続されるように配置されている。第１支持板４０Ｂと第２支持板４０Ｃとは、第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とのストローク方向の直交方向にオフセットして対向して配置されている。
The
底板４０Ａの上面には、更に、第１ダンパー１０の横移動を規制するストッパ４０Ｄが形成されている。ストッパ４０Ｄは、底板４０Ａの上面から上方に突出すると共に、矩形に形成された板状体である。ストッパ４０Ｄは、第１ダンパー１０の径方向の両側に本体部１１から所定距離離間して第１ダンパー１０を挟持するように設けられている。ストッパ４０Ｄは、弾性体で形成されていてもよいし、Ｚ軸方向に回転軸を有するローラーであってもよい。底板４０Ａの上面には、更に、リンク機構３５を固定するための固定部材４０Ｆが設けられている。
A
次に、リンク機構３５の詳細な構成について説明する。
Next, a detailed configuration of the
図５に示されるように、リンク機構３５は、パイプ状に形成された本体部３６を備える。本体部３６の中央部３６Ｔは、底板４０Ａの中央部に固定部材４０Ｆを介して固定されている。本体部３６の台座４側の一端には、第１ボールナット３６Ａが取り付けられている。第１ボールナット３６Ａには、本体部３６の軸線Ｌ１方向に沿って第１ボールねじ３６Ｂの他端側が螺合している。第１ボールネジ３６Ｂの一端側は、第１連結部Ｐ及びラジアル軸受Ｂ１を介して回転自在に台座４に連結されている。第１ボールナット３６Ａと第１ボールネジ３６Ｂとは、例えば、右ネジとなるように形成されている。
As shown in FIG. 5, the
第１ボールネジ３６Ｂに軸線Ｌ１方向に力が加わると、第１ボールネジ３６Ｂは、第１ボールナット３６Ａに対して回転しながら軸線Ｌ１方向に沿って伸縮する。これにより、第１ボールネジ３６Ｂは、本体部３６に対して伸縮自在となっている。
When force is applied to the
本体部３６の台座５側の他端には、第２ボールナット３６Ｃが取り付けられている。第２ボールナット３６Ｃには、本体部３６の軸線Ｌ１方向に沿って第２ボールネジ３６Ｄの他端側が螺合している。第２ボールネジ３６Ｄの一端側は、支持板Ｒ及びラジアル軸受Ｂ２を介して回転自在に台座５に連結されている。第２ボールナット３６Ｃと第２ボールネジ３６Ｄとは、例えば、３６Ａと第１ボールネジ３６Ｂと逆ネジの左ネジとなるように形成されている。第１ボールネジ３６Ｂと第２ボールネジ３６Ｄとは、互いに逆ネジとなるように形成されていればよい。
A
第２ボールネジ３６Ｄに軸線Ｌ１方向に力が加わると、第２ボールネジ３６Ｄは、第２ボールナット３６Ｃに対して回転しながら軸線Ｌ１方向に沿って伸縮する。これにより、第２ボールネジ３６Ｄは、本体部３６に対して伸縮自在となっている。取り付け時に第１ボールネジ３６Ｂの突出量と第２ボールネジ３６Ｄの突出量とは、等長となるように調整されている。即ち、リンク機構３５は、中央部３６Ｔが中心位置となるように配置されている。上記構成により、第１ボールネジ３６Ｂと第２ボールネジ３６Ｄとは、相対的に伸縮自在となっている。
When force is applied to the
上述したように架台４０（支持部３０）は、移動機構３１を介して設置面Ｅに載置されているので、台座４と台座５との間が離間するような変位が生じた場合、第１ボールネジ３６Ｂと第２ボールネジ３６Ｄとは、軸線Ｌ１に沿って相対的に伸長する。この時、本体部３６の中央部３６Ｔが架台４０に固定されているので、第１ボールネジ３６Ｂと第２ボールネジ３６Ｄとは本体部３６に対してストローク量が等長となるように伸長する。
As described above, the pedestal 40 (supporting portion 30) is placed on the installation surface E via the moving
台座４と台座５との間が近位するような変位が生じた場合も同様に、第１ボールネジ３６Ｂと第２ボールネジ３６Ｄとは本体部３６に対して等長に短縮する。この時、リンク機構３５は、本体部３６から中央部３６Ｔと固定部材４０Ｆを介して架台４０に変位方向に力を伝搬し、架台４０を設置面Ｅに対して移動させる。
Similarly, when the space between the
次に、支持部３０の動作について説明する。
Next, the operation of the
図６に模式的に示されるように、設置面Ｅと建物２とが相対的に変位した場合、支持部３０は設置面Ｅを移動する。変位が生じていない通常の状態から（図６（１）参照）、設置面Ｅに設けられた台座５が建物２に設けられた台座４から離間する方向に設置面Ｅが変位した場合（図６（２）参照）、第１ボールネジ３６Ｂと第２ボールネジ３６Ｄとは本体部３６に対して等長に伸長する。この時、リンク機構３５は、本体部３６から中央部３６Ｔと固定部材４０Ｆを介して架台４０に変位方向に力を伝搬し、架台４０を設置面Ｅに対して移動させる。
As schematically shown in FIG. 6, the
設置面Ｅに設けられた台座５が建物２に設けられた台座４から近位する方向に設置面Ｅが変位した場合（図６（３）参照）、上記と同様に架台４０が連動して設置面Ｅに対して移動する。即ち、リンク機構３５は、第１ボールネジ３６Ｂと第２ボールネジ３６Ｄとの中点に設けられた中央部３６Ｔ（中点）の位置を保持することにより、第１ボールネジ３６Ｂと第２ボールネジ３６Ｄに対する架台４０の位置を保持する。
When the
このような構成により、支持部３０は、第１ボールネジ３６Ｂと第２ボールネジ３６Ｄとの架台４０に対するストロークを等長とするように、且つ、ストロークに応じて自体が設置面Ｅを移動する。
With such a configuration, the
また、台座４と台座５とが相対的に軸線Ｌ１と直交方向（Ｘ軸方向）に移動した場合、第１連結部ＰのスライダＰ３がレールＰ４に対して摺動し、リンク機構３５は、台座４に対して相対的にＸ軸方向に摺動する。即ち、台座４と台座５とが相対的にＸ軸方向に移動した場合、Ｘ軸方向にリニアガイドＰ２が動いて免震装置１のＸ軸方向に加わる力を解放してリンク機構３５には、Ｘ軸方向に力が加わらない。
Further, when the
次に、免震装置１の動作について説明する。免震装置１において、設置面Ｅに設けられた台座５が建物２に設けられた台座４から離間または近位する方向に設置面Ｅが変位した場合、上述したように支持部３０のリンク機構３５の動作により、支持部３０は、第１ボールネジ３６Ｂと第２ボールネジ３６Ｄとの架台４０に対するストロークを等長とするようにストロークに応じて自体が設置面Ｅを移動する。
Next, the operation of the
この時、第１ダンパー１０のピストンロッド１２は、第１ボールネジ３６Ｂの架台４０に対するストロークと等距離で伸長または短縮する。同様に、第２ダンパー２０のピストンロッド２２は、第２ボールネジ３６Ｄの架台４０に対するストロークと等距離で伸長または短縮する。従って、支持部３０は、リンク機構３５の動作により、第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とのストロークとを等長とするようにストロークに応じて、第１ダンパー１０の一端１１Ａと第２ダンパー２０の一端２１Ａとの中点の位置を保持しながら自体が設置面Ｅを移動する（図６参照）。
At this time, the
免震装置１は、リンク機構３５の動作により、第１ダンパー１０と第２ダンパー２０との変位を常に同じにすることができ、各ダンパーの減衰特性や慣性質量のばらつきがあってもピストンのドリフト（横ずれ）や伸縮後の残留変位を防止することができる。第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とに作用する軸力は、各ダンパーの減衰特性や慣性質量の差（ばらつき）によるものなので、その差はわずかなものである。この各ダンパーのばらつきは、例えば、ダンパー性能の１０％以下である。
In the
また、台座４と台座５とが相対的にＸ軸方向に移動した場合、第１連結部ＰのスライダＰ３がレールＰ４に対して摺動し、各ダンパーは、支持部３０と共に台座４に対して相対的にＸ軸方向に摺動する。即ち、台座４と台座５とが相対的にＸ軸方向に移動した場合、各ダンパーには、Ｘ軸方向に力が加わらない。
Further, when the
図７及び図８に示されるように、比較例として第１連結部Ｐが設けられていない移動装置において、台座４と台座５とが相対的にＸ軸方向に１［ｍ］変位した場合、架台４０はＸ軸方向にその半分の５０［ｃｍ］移動する。そうすると、並置された第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とが斜め方向に変位し、第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とが干渉する部分（図の丸部分）が生じる虞がある。
As shown in FIGS. 7 and 8, in a moving device in which the first connecting portion P is not provided as a comparative example, when the
これに対して免震装置１は、第１連結部Ｐが設けられていることにより、各ダンパーのストローク方向と直交方向に加わる力が解放される。これにより、各ダンパーとリンク機構３５は、水平面内で回転することが無くなるため、各ダンパー同士の間隔は数［ｃｍ］程度離間させて配置すれば各ダンパー同士が衝突することはない。仮に、第１連結部Ｐの動きが鈍くなり第１ダンパー１０と第２ダンパー２０とが斜め方向に変位した場合であっても、底板４０Ａに設けられたストッパ４０Ｄが第１ダンパー１０に当接して横方向の動きを規制するので、第１ダンパー１０と第２ダンパー２０との干渉が防止される。
On the other hand, the
上述した免震装置１を建物に設置する際には、２つの免震装置１を平面視して互いに直交方向に配置することにより、あらゆる平面方向に大振幅かつ高速の揺れが生じた際に、建物を免震することができる。また、支持部３０を予め工場で組み立てておけば、現場において支持部３０に各ダンパーを設置するだけでよく、現場での施工期間を短縮すると共に、建物を大振幅かつ高速の揺れ（単体ダンパーの２倍）に対応することができる。
When installing the above-described
上述したように免震装置１によれば、オイルダンパーを直列することにより通常のオイルダンパーの２倍のストロークを確保しつつも同等の減衰力を備え、通常のオイルダンパーの入力速度に対応可能な装置となっており、大きなクリアランスを有す建物を設計する際に適用できる。更に、免震装置１によれば、オイルダンパーのストローク方向と直交方向に移動自在とするための第１連結部Ｐが設けられているため、オイルダンパーのストローク方向と直交方向に加わる力が解放され、各ダンパー同士が衝突することが防止される。また、免震装置１によれば、第１連結部Ｐの接続板Ｐ１にルーズホール形状の貫通孔Ｋ１～Ｋ３が形成されているため、免震支承３が下方に沈むクリープ歪が生じても免震装置１の高さ方向の取り付け位置の調整をすることができる。
As described above, according to the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、図９に示されるように、リンク機構３５は、ボールネジ及びボールナットだけでなく、一対のラックギヤＷと一対のラックギヤＷにそれぞれ噛合すると共に、底板４０Ａの中心で回転自在に設けられたピニオンギヤＸとにより構成されていてもよい。
An embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention. For example, as shown in FIG. 9, the
１ 免震装置
２ 建物
３ 免震支承
４ 台座
５ 台座
１０ 第１ダンパー
２０ 第２ダンパー
３０ 支持部
３５ リンク機構
３６ 本体部
３６Ａ 第１ボールナット
３６Ｂ 第１ボールネジ
３６Ｃ 第２ボールナット
３６Ｄ 第２ボールネジ
３６Ｔ 中央部
４０ 架台
４０Ａ 底板
４０Ｄ ストッパ
Ｄ 免震部
Ｅ 設置面
Ｐ 第１連結部
Ｑ 第２連結部
1
Claims (7)
一端が前記免震対象物側に連結された第１ダンパーと、
一端が前記設置面側に連結された第２ダンパーと、
前記第１ダンパーの他端と前記第２ダンパーの他端とに連結され、前記設置面に対して前記第１ダンパーと前記第２ダンパーとを支持すると共に、前記第１ダンパーのストロークと前記第２ダンパーのストロークとが等長となるように前記ストロークに応じて前記設置面を移動する支持部と、
前記免震対象物と前記第１ダンパーの前記一端とを連結すると共に、前記設置面と平行な平面内において前記第１ダンパーのストローク方向と略直交する方向に前記第１ダンパーを前記免震対象物に対して摺動させる連結部と、を備えることを特徴とする、
免震装置。 A seismic isolation device that suppresses shaking with respect to the installation surface of a seismic isolation object,
a first damper having one end connected to the seismic isolation object side;
a second damper having one end connected to the installation surface;
It is connected to the other end of the first damper and the other end of the second damper, supports the first damper and the second damper with respect to the installation surface, and supports the stroke of the first damper and the second damper. a support part that moves the installation surface according to the stroke so that the strokes of the two dampers are equal in length;
The seismic isolation object and the one end of the first damper are connected, and the first damper is moved to the seismic isolation object in a direction substantially orthogonal to the stroke direction of the first damper within a plane parallel to the installation surface. A connecting part that slides against an object,
Seismic isolation device.
請求項１に記載の免震装置。 The support portion moves on the installation surface while maintaining a midpoint position between one end of the first damper and one end of the second damper.
The seismic isolation device according to claim 1.
請求項１または２に記載の免震装置。 The support portion is provided with stoppers for restricting the movement of the first damper in the horizontal direction, which are formed so as to protrude upward on both sides in the radial direction of the first damper.
The seismic isolation device according to claim 1 or 2.
前記第１ダンパーのストロークと前記第２ダンパーのストロークとが等長となるように形成された伸縮自在なリンク機構と、
前記リンク機構を支持する架台と、を備え、
前記リンク機構は、
前記架台に固定された本体部と、
前記本体部の軸方向の両端に設けられた第１ボールナット及び第２ボールナットと、
一端側が前記免震対象物側に回転自在に連結され、他端側が前記第１ボールナットに螺合する第１ボールネジと、
一端側が設置面側に回転自在に連結され、他端側が前記第２ボールナットに螺合すると共に、前記第１ボールネジと逆ネジで形成された第２ボールネジと、を備えることを特徴とする、
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の免震装置。 The support part is
a telescopic link mechanism formed so that the stroke of the first damper and the stroke of the second damper are equal in length;
and a pedestal that supports the link mechanism,
The link mechanism is
a main body fixed to the pedestal;
a first ball nut and a second ball nut provided at both axial ends of the main body;
a first ball screw whose one end side is rotatably connected to the seismic isolation object side and whose other end side is screwed to the first ball nut;
One end side is rotatably connected to the installation surface side, the other end side is screwed to the second ball nut, and the second ball screw is formed by the first ball screw and the reverse screw.
A seismic isolation device according to any one of claims 1 to 3.
請求項４に記載の免震装置。 The pedestal is connected to the other end of the first damper and the other end of the second damper,
The seismic isolation device according to claim 4.
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の免震装置。 It comprises a plurality of the first dampers and the same number of the second dampers as the first dampers,
A seismic isolation device according to any one of claims 1 to 5.
請求項１から６のうちいずれか１項に記載の免震装置。 characterized by comprising a moving mechanism that supports the support part movably in the stroke direction on the installation surface,
A seismic isolation device according to any one of claims 1 to 6.
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