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JP3104846B2 - 構造物のダンパー機構 - Google Patents

構造物のダンパー機構

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Publication number
JP3104846B2
JP3104846B2 JP07294832A JP29483295A JP3104846B2 JP 3104846 B2 JP3104846 B2 JP 3104846B2 JP 07294832 A JP07294832 A JP 07294832A JP 29483295 A JP29483295 A JP 29483295A JP 3104846 B2 JP3104846 B2 JP 3104846B2
Authority
JP
Japan
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fluid
fluid tank
damper mechanism
upper structure
capacity
Prior art date
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JP07294832A
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English (en)
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JPH09112069A (ja
Inventor
守 佐原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Obayashi Corp
Original Assignee
Obayashi Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Obayashi Corp filed Critical Obayashi Corp
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Publication of JPH09112069A publication Critical patent/JPH09112069A/ja
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  • Foundations (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、上部構造物の振動
エネルギーを吸収する免震装置のダンパー機構に関す
る。
【0002】
【従来の技術】構造物の免震装置は、大きく分けて支承
とダンパーとの2つからなり、ダンパーは、地震時の大
きな変位を抑制したり、地震終了時に速やかに揺れを止
める働きをする。
【0003】構造物の免震装置に用いるダンパーには、
弾塑性履歴エネルギーに期待する弾塑性ダンパー、地震
時の応答速度に依存した減衰エネルギーに期待する粘性
体ダンパーやオイルダンパー、摩擦エネルギーに期待す
る摩擦ダンパーなどが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これらのダンパーは、
専ら構造物の免震に寄与する設備であるため、かかる免
震装置を組み込んだ場合の建築物のコストは、非免震の
ものより割高になることが多い。
【0005】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、通常の建築設備と一部兼用することが可能な
構造物のダンパー機構を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る構造物のダンパー機構は請求項1に記
載したように、消火用の水源又は上水道の受水タンクと
兼用の容量可変型の流体槽を上部構造物の地下外壁を取
り囲むようにして側方地盤との間に複数配置するととも
に前記各流体槽を所定の連通手段で相互に連結してな
り、前記流体槽が前記上部構造物の水平移動に応答して
伸縮し容量が変化する際、容量が減少する側の流体槽内
の流体が前記連通手段を介して容量が増加する側の流体
槽へと流れ込むようになっているものである。
【0007】また、本発明に係る構造物のダンパー機構
は、前記連通手段を連結管で構成したものである。
【0008】
【0009】本発明に係る構造物のダンパー機構におい
ては、容量可変型の流体槽が上部構造物の水平移動に応
答して伸縮し、該流体槽の容量が変化する。すなわち、
上部構造物の移動方向側では、上部構造物に押されて流
体槽が圧縮され、その容量が減少し、上部構造物が遠ざ
かる側では、逆に流体槽の容量が増大する。
【0010】したがって、容量が減少する側の流体槽内
の流体は、連通手段を介して容量が増加する側の流体槽
へと流れ込み、その際の乱流形成等によって上部構造物
の振動エネルギーが吸収され、揺れが抑制される。
【0011】
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る構造物のダン
パー機構の実施の形態について、添付図面を参照して説
明する。
【0013】(第1実施形態)図1は、本実施形態に係
る構造物のダンパー機構を示した配置図である。同図で
わかるように、本実施形態に係る構造物のダンパー機構
1は、上部構造物2の地下外壁3を取り囲むようにして
側方地盤4との間に設置してある。ここで、上部構造物
2は、積層ゴム、滑り支承、ベアリング支承等の免震支
承5を介して杭6で支持してあり、上部構造物2に入力
する地震動のエネルギーが該免震支承5でカットされる
とともに、杭6の頭部に作用する曲げモーメントや水平
力も低減されるようになっている。
【0014】ダンパー機構1は、流体槽7を上部構造物
2を取り囲むように複数配設してその内部に流体である
水を満たすとともに、各流体槽7を連通手段である連通
管8によって相互に連結してある。流体槽7は、密封性
を保持しつつその容量が変化する容量可変構造とし、例
えば、空気ポンプや流体ホースの接合部分に使われてい
るベローズ(蛇腹)構造を連通管8を配置した側壁部分
に採用すればよい。
【0015】ここで、流体槽7と地下外壁3あるいは側
方地盤4との間には必要に応じて固化材等を充填し、隙
間が生じないようにするのがよい。なお、流体槽7は、
免震装置のダンパー機構のためだけに設置してもよい
が、消火槽、給水タンクなどと兼用するようにしてもよ
い。また、連通管8の内径や長さあるいは個数は、所望
の減衰性能が得られるように、上部構造物の重量、地震
速度などを考慮して適宜定めればよい。
【0016】本実施形態に係る構造物のダンパー機構1
においては、地震によって上部構造物2が水平方向に振
動すると、該構造物2の地下外壁3が流体槽7を側方か
ら押し込むが、該流体槽7は、上部構造物2の水平振動
に応答して伸縮し、それらの容量が変化する。すなわ
ち、図2でよくわかるように、上部構造物2の移動方向
側では、上部構造物2に押されて流体槽7が縮み、その
容量が減少する。一方、上部構造物2が遠ざかる側で
は、流体槽7が膨らんでその容量が増大する。
【0017】したがって、容量が減少する側の流体槽7
内の水が、連通管8を介して容量が増加する側の流体槽
7へと流れ込み、その際の乱流形成等によって上部構造
物2の振動エネルギーが吸収され、揺れが抑制される。
【0018】なお、免震支承5として特にベアリングや
滑り支承を選択した場合には、上部構造物2に水平方向
の残留変形が生じることがあるが、かかる場合には、連
通管8内に設置した図示しないバルブを適宜開閉すると
ともに、同じく図示しないポンプを用いて容量の増加し
た流体槽7から容量の減少した流体槽7に水を戻すこと
によって、上部構造物2の側方に異なる大きさの圧力を
発生させ、該圧力差によって上部構造物2を元の位置に
戻すことができる。なお、かかる作業において必要に応
じて油圧ジャッキ等を併用することができる。
【0019】以上説明したように、本実施形態に係る構
造物のダンパー機構によれば、容量可変型の流体槽が上
部構造物の水平振動に応答して伸縮する際、各流体槽内
に満たした水が連通管を介して移動し、そのときに生じ
る乱流等によって上部構造物の振動エネルギーが吸収さ
れて該構造物の揺れが速やかに抑制される。
【0020】また、かかる流体槽を消火用の水源、上水
道の受水タンク等と兼用することができるので、免震設
備を含んだ全体の建築コストを低減することが可能とな
る。
【0021】本実施形態では、杭基礎に適用した例を説
明したが、他の基礎形式にも適用できることは言うまで
もない。
【0022】(第2実施形態)次に、第2実施形態につ
いて説明する。なお、第1実施形態と実質的に同一の部
品等については同一の番号を付してその説明を省略す
る。
【0023】図3は、本実施形態に係る構造物のダンパ
ー機構を示した配置図である。同図でわかるように、本
実施形態に係る構造物のダンパー機構11も上部構造物
2の地下外壁3を取り囲むようにして側方地盤4との間
に設置してある。
【0024】ダンパー機構11は、図4の全体斜視図で
よくわかるように、角形筒体12を上部構造物2を取り
囲むように環状に形成してその内部に流体である水を満
たすとともに、上部構造物2のコーナーに対応する位置
にオリフィス13を有する例えばベローズ構造の伸縮性
隔壁14を配設してあり、隔壁14で挟まれた内部空間
には、オリフィス13で相互に連通された流体槽15が
形成されている。すなわち、本実施形態では、隔壁14
に形成されたオリフィス13が、第1実施形態の連通管
に代わる連通手段となる。
【0025】ここで、角形筒体12は、伸縮性隔壁14
の動きに追従できるよう、適宜伸縮自在に構成し、地下
外壁3あるいは側方地盤4との間には必要に応じて固化
材等を充填して隙間が生じないようにする。また、オリ
フィス13の径や長さあるいは個数は、所望の減衰性能
が得られるように、上部構造物の重量、地震速度などを
考慮して適宜定める。なお、流体槽15は、免震装置の
ダンパー機構のためだけに設置してもよいが、消火槽、
給水タンクなどと兼用するようにしてもよい。
【0026】本実施形態に係る構造物のダンパー機構1
1においても第1実施形態と同様、地震によって上部構
造物2が水平方向に振動すると、該構造物2の地下外壁
3がダンパー機構11を側方から押し込むが、伸縮性隔
壁14は、上部構造物2の水平振動に応答して伸縮し、
各流体槽15の容量が変化する。すなわち、図5でよく
わかるように、上部構造物2の移動方向側では、上部構
造物2に押されて伸縮性隔壁14が縮み、該伸縮性隔壁
14間の流体槽15の容量が減少する。一方、上部構造
物2が遠ざかる側では、伸縮性隔壁14が伸びて流体槽
15の容量が増大する。
【0027】したがって、容量が減少する側の流体槽1
5内の水が、隔壁14に形成されたオリフィス13を介
して容量が増加する側の流体槽15へと流れ込み、その
際の乱流形成等によって上部構造物2の振動エネルギー
が吸収され、揺れが抑制される。
【0028】以上説明したように、本実施形態に係る構
造物のダンパー機構によれば、伸縮性の隔壁が上部構造
物の水平振動に応答して伸縮する際、各流体槽内に満た
した水がオリフィスを介して移動し、そのときに生じる
乱流等によって上部構造物の振動エネルギーを吸収して
該構造物の揺れを速やかに止めることができる。
【0029】また、かかる流体槽を消火用の水源、上水
道の受水タンク等と兼用することができるので、免震設
備を含んだ全体の建築コストを低減することが可能とな
る。
【0030】(参考例) 次に、参考例について説明する。なお、第1実施形態あ
るいは第2実施形態と実質的に同一の部品等については
同一の番号を付してその説明を省略する。
【0031】図6は、本参考例に係る構造物のダンパー
機構を示した配置図である。同図でわかるように、本参
考例に係る構造物のダンパー機構21は、上部構造物2
の地下外壁3を取り囲むようにして側方地盤4との間に
設置された流体槽22と、該流体槽22内の水面下に配
置された流体ダンパー23と、該流体ダンパー23と地
下外壁3とを連結する連結機構としてのピストンロッド
24とからなる。
【0032】流体槽22は、消火用の水源、上水道の受
水タンク等と兼用するのがよい。
【0033】流体ダンパー23は、図6(b) の拡大詳細
図でわかるように、シリンダ25およびその中を往復動
するピストン27とからなり、該ピストン27にはオリ
フィス26を形成してある。また、上述したピストンロ
ッド24は、かかるピストン27に連結され、流体槽2
2に設けた貫通孔28を貫通した上で地下外壁3に連結
してある。なお、貫通孔28の内面には、流体槽22内
の水が漏洩しないように所定のシール29を取り付けて
おくのがよい。
【0034】本参考例に係る構造物のダンパー機構21
においては、上部構造物2の水平移動がピストンロッド
24を介して流体槽22内に設置された流体ダンパー2
3のピストン27へと伝達され、上部構造物2の水平運
動は、ピストン27の往復動へと変換される。そして、
ピストン27がシリンダ25内に押し込まれてその中の
水がオリフィス26を通って逃げ、その際の乱流形成等
によって上部構造物の振動エネルギーが吸収される。
【0035】したがって、本参考例に係る構造物のダン
パー機構によれば、上述した実施形態と同様、流体ダン
パー23において上部構造物2の振動エネルギーが吸収
され、該構造物の揺れを速やかに止めることができる。
【0036】また、本参考例によれば、消火用の水源、
上水道の受水タンク等の建築設備と兼用することができ
るので、免震設備を含んだ全体の建築コストを低減する
ことが可能となる。
【0037】本参考例では、ピストンロッド24を流体
槽22に貫通させた上で地下外壁3に連結したが、代わ
りに図7に示すような連結機構31を用いて構成しても
よい。すなわち、本変形例では、連結機構31の揺動ア
ーム33の一端をピストンロッド24に連結するととも
に、他端に連結されたロッド32を地下外壁3に連結し
てある。
【0038】かかる構成においても、上部構造物2の水
平運動が連結機構31を介して流体ダンパー23に往復
動として伝達され、該ダンパー23においてエネルギー
吸収が行われるので、上述したと同様の効果が得られる
他、流体槽22に孔開け等の加工を行う必要がなくなる
ので、通常の建築設備との兼用が行いやすくなるという
効果も得られる。
【0039】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る構造物
のダンパー機構によれば、通常の建築設備を一部利用し
ながら、上部構造物の振動を減衰させるダンパーとして
機能させることができる。
【0040】
【0041】
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る構造物のダンパー機構を示
した図であり、(a) は鉛直断面図、(b)はA―A線に沿
う水平断面図。
【図2】第1実施形態の作用を示す説明図。
【図3】第2実施形態に係る構造物のダンパー機構を示
した図であり、(a) は鉛直断面図、(b)はB―B線に沿
う水平断面図。
【図4】同じく全体斜視図。
【図5】第2実施形態の作用を示す説明図。
【図6】参考例に係る構造物のダンパー機構を示した図
であり、(a) は鉛直断面図、(b)は拡大詳細図。
【図7】参考例の変形例に係る概念図。
【符号の説明】
1、11、21 ダンパー機構 2 上部構造物 3 上部構造物の地下外壁 4 側方地盤 7 流体槽 8 連通管(連通手段) 13 オリフィス(連通手段) 14 隔壁 15、22 流体槽 23 流体ダンパー 24 ピストンロッド(連結機構) 25 シリンダ 26 オリフィス 27 ピストン 31 連結機構

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 消火用の水源又は上水道の受水タンクと
    兼用の容量可変型の流体槽を上部構造物の地下外壁を取
    り囲むようにして側方地盤との間に複数配置するととも
    に前記各流体槽を所定の連通手段で相互に連結してな
    り、前記流体槽が前記上部構造物の水平移動に応答して
    伸縮し容量が変化する際、容量が減少する側の流体槽内
    の流体が前記連通手段を介して容量が増加する側の流体
    槽へと流れ込むようになっていることを特徴とする構造
    物のダンパー機構。
  2. 【請求項2】 前記連通手段を連結管で構成した請求項
    1記載の構造物のダンパー機構。
JP07294832A 1995-10-17 1995-10-17 構造物のダンパー機構 Expired - Fee Related JP3104846B2 (ja)

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