JP7222219B2 - Vertical vibration damping device and vertical vibration damping structure - Google Patents
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Description
本発明は、上下振動減衰装置、及び、上下振動減衰構造に関する。 The present invention relates to a vertical vibration damping device and a vertical vibration damping structure.
上部構造と下部構造との間の隙間(免震層)に設けられる免震装置として、例えば、特許文献1には、免震層の上下方向(鉛直方向)寸法が変化しても、水平方向に一定した摩擦減衰力を発生させることができる摩擦皿ばね支承(上下弾性支承装置の一例)が記載されている。この摩擦皿ばね支承は、皿ばねが一定荷重を支持しつつ変形する性能を活用しており、水平方向の滑り支承と併せて上下応答にも追従可能である。
As a seismic isolation device provided in a gap (seismic isolation layer) between an upper structure and a lower structure, for example, in
しかしながら、上述したような摩擦皿ばね支承では、上下方向に対して、皿ばね間の摩擦による減衰性能しか有していない。このため、上下方向に十分な減衰性能が得られない(上下振動を低減できない)おそれがあった。 However, the friction disk spring bearing as described above has only a damping performance in the vertical direction due to the friction between the disk springs. Therefore, there is a possibility that sufficient damping performance cannot be obtained in the vertical direction (vertical vibration cannot be reduced).
また、免震建物では、居住性、併用する免震装置や制振装置の健全性、及び、エキスパンションジョイント(継目)の健全性の確保などのために一定以上の鉛直剛性が必要であり、上下応答量が僅少となっていることが多い。このため、免震層の上下間に減衰部材(例えばオイルダンパー)を設置しても、減衰性能を発揮するためのストロークを確保することが難しく、上下方向に十分な減衰性能を得ることは困難であった。 In addition, in seismic isolation buildings, a certain level of vertical rigidity is required to ensure habitability, the soundness of seismic isolation devices and vibration damping devices that are used together, and the soundness of expansion joints (joints). The amount of response is often negligible. For this reason, even if a damping member (such as an oil damper) is installed between the top and bottom of the seismic isolation layer, it is difficult to ensure sufficient stroke to demonstrate damping performance, and it is difficult to obtain sufficient damping performance in the vertical direction. Met.
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、上下方向に十分な減衰性能を確保することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to ensure sufficient damping performance in the vertical direction.
かかる目的を達成するため、本発明の上下振動減衰装置は、上部構造と下部構造の間の免震層に設けられ、前記下部構造に対する前記上部構造の上下振動を減衰する上下振動減衰装置であって、前記上部構造を支承するとともに前記上下振動を吸収する上下弾性支承装置であって、前記上部構造又は前記下部構造の一方に設けられて、前記上部構造又は前記下部構造の他方に対して水平変位可能、かつ、摩擦減衰力で水平方向の振動エネルギーを吸収可能な上下弾性支承装置と、前記上下振動に伴う所定量の上下応答を、前記所定量よりも大きい応答に増幅する応答増幅装置と、前記応答を減衰する応答減衰装置と、を備え、前記上下弾性支承装置は、皿ばねを有する摩擦皿ばね支承であり、上下方向に対して、皿ばね単体間の摩擦による減衰性能を有し、前記皿ばねは、前記摩擦皿ばね支承が配置される上下方向隙間の変化量に対して弾発力の変動が小さい領域内で使用されるように設定されている、ことを特徴とする。
このような上下振動減衰装置によれば、上下応答が僅少であっても、上下方向に十分な減衰性能を確保することができる。
In order to achieve this object, the vertical vibration damping device of the present invention is a vertical vibration damping device provided in a seismic isolation layer between an upper structure and a lower structure to damp the vertical vibration of the upper structure with respect to the lower structure. a vertical elastic bearing device for supporting the upper structure and absorbing the vertical vibration, the vertical elastic bearing device being provided in one of the upper structure and the lower structure and extending horizontally with respect to the other of the upper structure and the lower structure. A vertical elastic bearing device capable of displacing and absorbing vibration energy in the horizontal direction by frictional damping force; and a response damping device for damping the response, wherein the vertical elastic bearing device is a friction disk spring bearing having disk springs, and has damping performance in the vertical direction due to friction between individual disk springs. and the disk spring is set to be used in a region in which the fluctuation of elastic force is small with respect to the amount of change in the vertical clearance in which the friction disk spring bearing is arranged.
According to such a vertical vibration damping device, it is possible to ensure sufficient damping performance in the vertical direction even if the vertical response is slight.
かかる上下振動減衰装置であって、前記応答増幅装置及び前記応答減衰装置は、前記上下弾性支承装置に設けられていることが望ましい。
このような上下振動減衰装置によれば、装置全体のコンパクト化が可能である。また、下部構造と上部構造が水平方向に相対変位しても応答増幅装置の形状が崩れないので、より安定した減衰性能を確保することができる。
In such a vertical vibration damping device, it is desirable that the response amplifying device and the response damping device are provided in the vertical elastic bearing device.
According to such a vertical vibration damping device, it is possible to make the entire device compact. Further, even if the lower structure and the upper structure are displaced relative to each other in the horizontal direction, the shape of the response amplifier does not collapse, so more stable damping performance can be ensured.
かかる上下振動減衰装置であって、前記応答増幅装置及び前記応答減衰装置は、前記上下弾性支承装置を挟む水平方向の両側に一対設けられていることが望ましい。
このような上下振動減衰装置によれば、バランスがよくなる。
In such a vertical vibration damping device, it is desirable that a pair of the response amplifying device and the response damping device be provided on both sides in the horizontal direction sandwiching the vertical elastic bearing device.
Such a vertical vibration damping device improves the balance.
かかる上下振動減衰装置を備えた上下振動減衰構造であって、前記上部構造を支承するとともに前記上下振動を吸収する第二上下弾性支承装置が、前記上下弾性支承装置と並列に設けられていることが望ましい。
このような上下振動減衰構造によれば、コストの低減を図ることができる。
In a vertical vibration damping structure having such a vertical vibration damping device, a second vertical elastic bearing device for supporting the upper structure and absorbing the vertical vibration is provided in parallel with the vertical elastic bearing device. is desirable.
According to such a vertical vibration damping structure, cost reduction can be achieved.
かかる上下振動減衰構造であって、前記第二上下弾性支承装置は、積層ゴム支承であることが望ましい。
このような上下振動減衰構造によれば、下部構造と上部構造との位置関係を復元することができる。
In such a vertical vibration damping structure, it is desirable that the second vertical elastic bearing device is a laminated rubber bearing.
According to such a vertical vibration damping structure, it is possible to restore the positional relationship between the lower structure and the upper structure.
かかる上下振動減衰構造であって、前記応答減衰装置は、前記上部構造と前記下部構造との上下方向の隙間が減少するときの減衰性能よりも、前記隙間が増大するときの減衰性能の方が大きいことが望ましい。
このような上下振動減衰構造によれば、上下振動を効率的に減衰することができる。
In such a vertical vibration damping structure, the response damping device has better damping performance when the gap between the upper structure and the lower structure increases than when the vertical gap between the upper structure and the lower structure decreases. Large is desirable.
According to such a vertical vibration damping structure, the vertical vibration can be efficiently damped.
本発明によれば、上下方向に十分な減衰性能を確保することができる。 According to the present invention, it is possible to ensure sufficient damping performance in the vertical direction.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
===第1実施形態===
<摩擦皿ばね支承の基本構成について>
図1は摩擦皿ばね支承10の構成を示す図である。図において右半分は側面図を示し、左半分は断面図を示している。
=== First Embodiment ===
<About the basic configuration of the friction disk spring bearing>
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a friction disc spring bearing 10. As shown in FIG. In the figure, the right half shows a side view, and the left half shows a cross-sectional view.
摩擦皿ばね支承10は、下部構造2の上面と上部構造3の下面との上下方向の隙間δ(免震層)に設けられている。なお、下部構造2は、例えば、基礎やスラブなどの構造物であり、上部構造3は、例えば、建物や上床などの構造物(下部構造2よりも上方に設けられた構造物)である。
The friction disk spring bearing 10 is provided in a vertical gap δ (seismic isolation layer) between the upper surface of the
図1に示す摩擦皿ばね支承10は、滑り板11と、滑り材12と、皿ばね13と、ガイド14と、受け材15と、支持枠16とを備えている。 The friction disk spring bearing 10 shown in FIG.
滑り板11は、下部構造2の上面に固設されており、表面(上面)は滑らかな平坦面となっている。滑り板11は、ステンレス板や、表面にステンレス板が設けられたクラッド鋼等で形成されている。
The
滑り材12は、上部構造3に設けられている。より具体的には、滑り材12は、後述するガイド14の下端部の受け材15下面に形成された凹部15aに嵌着されて、滑り板11と接触している。滑り材12としては、滑り板11との摩擦係数μに応じて、例えば、四フッ化エチレン、超高分子量ポリエチレン、又は、フェノール樹脂などが適宜用いられている。
A sliding
また、滑り材12は、皿ばね13によって、滑り板11に圧接されつつ、下部構造2に対して水平方向に滑動(水平変位)可能である。換言すると、摩擦皿ばね支承10のうち、滑り板11を除く部位(上部構造3に設けられた部位)は、下部構造2に対して水平方向に水平変位可能であり、当該部位は上下弾性支承装置に相当する。そして、水平変位の際に、滑り板11と滑り材12との間に発生される摩擦減衰力で水平方向の振動エネルギーを吸収することになる。
Further, the sliding
皿ばね13は、複数の皿ばね単体13aを同軸状に積層して構成されている。なお、皿ばね単体13aは、中央部に開口部13bが設けられた皿状に形成されている。そして、複数枚の皿ばね単体13aを同じ向きに重ね合わせた複数組(ここでは4組)のばね積層体を、逆向きに交互に突き合わせることにより上記皿ばね13が構成されている。皿ばね13は、上部構造3と下部構造2との隙間δの変化に伴ってたわみ変形する。このとき、互いに隣接する皿ばね単体13a間が擦れ合って摩擦が発生し、この摩擦力が減衰力として作用する。
The
ガイド14は、円柱形の部材であり、皿ばね13の中心に貫通する開口部13bに挿通されている。このガイド14によって、皿ばね単体13aが積層された状態を保持でき、位置ずれを防止することができる。
The
受け材15は、ガイド14の下端部に形成されており、この受け材15の上に皿ばね13が載置されている。また、受け材15の下面には、上方側に窪んだ凹部15aが形成されている。そして、前述したように、凹部15aに滑り材12が嵌着されている。なお、本実施形態の受け材15は、平面形状が矩形である(図3B、図3C参照)。
A receiving
支持枠16は、上部構造3の下面に固設されている。また、支持枠16の下面の中央部には、上方側に窪んだ凹部16aが設けられており、当該凹部16aには、ガイド14の上端部が上下に摺動自在に嵌合されている。摩擦皿ばね支承10を上部構造3と下部構造2との間(隙間δ)に介装する際に、皿ばね13に所定の圧力が付加されるように微調整を行うためのスペーサ(不図示)を、上部構造3と支持枠16との間などに設けてもよい。
The
図2は、皿ばね13のばね特性を示す図である。図において縦軸は支持荷重(kN)、横軸は上下変形量(mm)を示している。なお、横軸において、皿ばね13の変形量が大きいほど、皿ばね13が圧縮された状態となっている。
FIG. 2 is a diagram showing spring characteristics of the
図2において、変形量がa1~a2の範囲は、ばね剛性が小さい領域であり、摩擦皿ばね支承10が配置される上下方向隙間δの変化量に対して弾発力の変動が小さい領域である。摩擦皿ばね支承10の滑り出すタイミングを安定させるために、皿ばね13はこの領域内で使用されるように設定されている。これにより、上下振動を長周期化することができ、水平方向の滑り支承と併せた3次元免震となる。
In FIG. 2, the range of the deformation amount a1 to a2 is a region where the spring stiffness is small, and a change in elastic force is small with respect to the amount of change in the vertical clearance δ in which the friction
しかしながら、摩擦皿ばね支承10は、上下方向に対して、皿ばね13(皿ばね単体13a間)の摩擦による減衰性能しか有していない。このため、上下方向に十分な減衰性能が得られない(上下振動を低減できない)おそれがある。
However, the friction
また、このような摩擦皿ばね支承10が設けられる免震建物等では、居住性、併用する免震装置や制振装置の健全性、及び、エキスパンションジョイント(継目)の健全性の確保のために一定以上の鉛直剛性が必要であり、上下応答量が僅少となっている。このため、ダンパー(例えばオイルダンパー)等の減衰部材を、免震層(隙間δ)の上下間に設けても、減衰性能を発揮するためのストロークを確保することが難しく、上下方向に十分な減衰性能を得ることは困難である。
Also, in a seismic isolation building or the like in which such a friction
そこで、本実施形態では、トグル機構を用いた上下振動減衰部20(後述)を摩擦皿ばね支承10に設けることにより、上下応答量が僅少であっても上下方向に十分な減衰性能を確保できるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, a vertical vibration damping portion 20 (described later) using a toggle mechanism is provided in the friction
<本実施形態の上下振動減衰装置1について>
図3A~図3Cは、本実施形態の上下振動減衰装置1を示す図である。図3Aは側面図、図3Bは図3AのA-A´断面図、図3Cは図3AのB-B´断面図である。本実施形態では、図に示すように、互いに交差する3方向として、上下方向、左右方向、前後方向を定義する。なお、上下方向は鉛直方向であり、左右方向及び前後方向は、水平面において直交する2方向(水平方向)である。
<Regarding the vertical
3A to 3C are diagrams showing the vertical
本実施形態の上下振動減衰装置1は、摩擦皿ばね支承10と上下振動減衰部20を備えている。
A vertical
摩擦皿ばね支承10は、図1に示した構成とほぼ同じであるが、本実施形態では、受け材15の下端部の周囲に下側フランジ15bが設けられており、支持枠16の上端部の周囲に上側フランジ16bが設けられている。さらに、本実施形態の摩擦皿ばね支承10には、下側フランジプレート17、及び、上側フランジプレート18が設けられている。
The friction
下側フランジプレート17は、例えば、L型アングルであり、受け材15の左右方向の両側部に、前後方向に沿って一対設けられている。具体的には、下側フランジプレート17(L型アングル)の外面(L字の外側の面)のうち、一方の面が受け材15の側面に溶接され、他方の面が下側フランジ15bの上面に溶接されている。
The
また、下側フランジプレート17の前後方向の両端部には、トグル部材22を取り付けるための側板17aが設けられている。
Further,
上側フランジプレート18も下側フランジプレート17と同様のL型アングルであり、支持枠16の左右方向の両側部に、前後方向に沿って一対設けられている。具体的には、上側フランジプレート18(L型アングル)の外面(L字の外側の面)のうち、一方の面が支持枠16の側面に溶接され、他方の面が上側フランジ上側フランジ16bの下面に溶接されている。
The
また、上側フランジプレート18の前後方向の両端部には、トグル部材22を取り付けるための側板18aが設けられている。
Further,
上下振動減衰部20は、摩擦皿ばね支承10を前後方向に挟むように一対設けられている。すなわち、上下振動減衰部20は、摩擦皿ばね支承10を中心として、摩擦皿ばね支承10の前側と後側に一対設けられている。このように上下振動減衰部20を配置することにより、上下振動によって摩擦皿ばね支承10が変形する際にバランスが良くなる。前側と後側の上下振動減衰部20の構成は同じであるので、以下の説明では、そのうちの一方(例えば前側)について説明する。
A pair of vertical
本実施形態の上下振動減衰部20は、オイルダンパー21(応答減衰装置に相当)とトグル部材22(応答増幅装置に相当)を有している。
The vertical
オイルダンパー21は、粘性流体であるオイルを用いて振動を減衰する減衰部材である。オイルダンパー21は、水平方向(左右方向)に沿って配置されており、左端には板状の接続部21aを有し、右端には板状の接続部21bを有している。この接続部21aと接続部21bとの水平方向への変位に応じて、オイルダンパー21は減衰力を発生する。
The
トグル部材22は、オイルダンパー21の左右方向の両側に一対設けられており、後述するように、所定量の上下応答を、所定量よりも大きい水平応答に増幅する。ここでは、左側のトグル部材22について説明するが、右側も同様の構成である。
A pair of
トグル部材22は、下側腕部22a、上側腕部22b、ピン支持部22c、ピン支持部、22d、ピン支持部22eを有している。
The
下側腕部22aは、オイルダンバー21の一端(ここでは接続部21a)と、左側の下側フランジプレート17(側板17a)を連結させるための部材である。なお、本実施形態の下側腕部22aは、板状部材が厚さ方向に複数枚(ここでは3枚)重ねられて形成されており、最も外側の板状部材が中央の板状部材よりも長手方向に長く設けられている。そして、この外側の2枚の板状部材で、オイルダンパー21の接続部21a、及び、下側フランジプレート17の側板17aを前後方向の両側から挟んでいる(図3B、図3C参照)。これにより、下側腕部22aが回動する際に、前後方向の一方に力が偏らないようにでき、安定化を図ることができる。
The
上側腕部22bは、オイルダンバー21の一端(ここでは接続部21a)と、左側の上側フランジプレート18(側板18a)を連結させるための部材である。なお、本実施形態の上側腕部22bも、板状部材が厚さ方向に複数枚(下側腕部22aよりも多い枚数:ここでは5枚)重ねられて形成されている。そして、下側(ピン支持部22c側)では最も外側の板状部材が他の板状部材よりも長手方向に長く設けられており、下側腕部22aを外側の板状部材で前後方向の両側から挟んでいる。また、上側(ピン支持部22e側)では、中央の板状部材のみが長手方向に短く設けられており、上側フランジプレート18の側板18aを、中央を除く板状部材で前後方向の両側から挟んでいる(不図示)。これにより、上側腕部22bが回動する際に、前後方向の一方に力が偏らないようにでき、安定化を図ることができる。
The
ピン支持部22cは、オイルダンバー21の一端(ここでは接続部21a)と、上側腕部22bの下端部と、下側腕部22aの上端部とがピン接続にて接続された部位である。そして、ピン支持部22cは、オイルダンバー21の接続部21aに対して、上側腕部22b(下端部分)と下側腕部22a(上端部分)とを、それぞれ独立して回動可能に支持している。
The
ピン支持部22dは、下側腕部22aの下端部と、下側フランジプレート17の側板17aとがピン接続にて接続された部位である。そして、ピン支持部22dは、下側フランジプレート17の側板17aに対して、下側腕部22a(下端部分)を回動可能に支持している。
The
ピン支持部22eは、上側腕部22bの上端部と、上側フランジプレート18の側板18aとがピン接続にて接続された部位である。そして、ピン支持部22eは、上側フランジプレート18の側板18aに対して、上側腕部22b(上端部分)を回動可能に支持している。
The
なお、本実施形態において、一対のトグル部材22のピン支持部22d及びピン支持部22eは、ピン支持部22cよりも左右方向の内側(摩擦皿ばね支承10に近い側)に配置されている。
In the present embodiment, the
<上下振動減衰装置1の動作について>
図4A及び図4Bは、上部構造3と下部構造2との隙間δが減少する場合の上下振動減衰装置1の動作の説明図である。図4Aは初期状態、図4Bは変形後の状態を示している。
<About the operation of the vertical
4A and 4B are explanatory diagrams of the operation of the vertical
図4Aの状態(初期状態)から、上部構造3が下部構造2に対して下側に僅かな所定量変位すると、図4Bに示すように、一対のトグル部材22において、ピン支持部22dとピン支持部22eとの距離(上下方向の間隔)が小さくなる。
4A (initial state), when the upper structure 3 is slightly displaced downward by a predetermined amount with respect to the
例えば、左側のトグル部材22の場合、ピン支持部22dとピン支持部22eの距離が小さくなることにより、上側腕部22bはピン支持部22eを軸として下端部(ピン支持部22c)が外側(ここでは左側)に向かうように回動する。また、下側腕部22aはピン支持部22dと軸として上端部(ピン支持部22c)が外側(左側)に向かうように回動する。この結果、ピン支持部22cが外側(左側)に移動し、その移動量(水平方向の変形量)は、上下方向の変位量よりも大きくなる。
For example, in the case of the
右側のトグル部材22についても同様に、上側腕部22bはピン支持部22eを軸として下端部(ピン支持部22c)が外側(ここでは右側)に向かうように回動し、下側腕部22aはピン支持部22dを軸として上端部(ピン支持部22c)が外側(右側)に向かうように回動する。この結果、ピン支持部22cが外側(右側)に移動し、その移動量(水平方向の変位量)は、上下方向の変位量よりも大きくなる。
Similarly, the
また、オイルダンパー21の一端(接続部21a)は左側のピン支持部22cと接続され、他端(接続部21b)は右側のピン支持部22cと接続されているので、オイルダンパー22は、左右方向の外側に向かって引っ張られる。これにより、上下方向の変位量に対して、水平方向の変位量は数倍(例えば、3~4倍)大きくなる。よって、上下応答が小さくても、水平方向に大きいストロークを確保できるので、上下方向に十分な減衰性能を確保することができる。
One end (
また、図5A及び図5Bは、上部構造3と下部構造2との隙間δが増大する場合の上下振動減衰装置1の動作の説明図である。図5Aは初期状態、図5Bは変形後の状態を示している。
5A and 5B are explanatory diagrams of the operation of the vertical
図5Aの状態(初期状態)から、上部構造3が下部構造2に対して上側に僅かな所定量変位すると、図5Bに示すように、一対のトグル部材22において、ピン支持部22dとピン支持部22eの距離(上下方向の間隔)が大きくなる。
5A (initial state), when the upper structure 3 is slightly displaced upward by a predetermined amount with respect to the
例えば、左側のトグル部材22の場合、ピン支持部22dとピン支持部22eの距離が大きくなることにより、上側腕部22bはピン支持部22eを軸として下端部(ピン支持部22c)が内側(ここでは右側)に向かうように回動する。また、下側腕部22aはピン支持部22dを軸として上端部(ピン支持部22c)が内側(右側)に向かうように回動する。この結果、ピン支持部22cが内側(右側)に移動し、その移動量(水平方向への変形量)は、上下方向の変位量(変形量)よりも大きくなる。
For example, in the case of the
右側のトグル部材22についても同様に、上側腕部22bはピン支持部22eと軸として下端部(ピン支持部22c)が内側(ここでは左側)に向かうように回動し、下側腕部22aはピン支持部22dを軸として上端部(ピン支持部22c)が内側(左側)に向かうように回動する。この結果、ピン支持部22cが内側(左側)に移動し、その移動量(水平方向への変形量)は、上下方向の変位量(変形量)よりも大きくなる。
Similarly, for the
また、オイルダンパー21の一端(接続部21a)は左側のピン支持部22cと接続され、他端(接続部21b)は右側のピン支持部22cと接続されているので、オイルダンパー21は、左右方向の内側に向かって圧縮される。これにより、上下方向の変位量に対して、水平方向の変位量は数倍(例えば、3~4倍)大きくなる。よって、この場合も、上下応答が小さくても、水平方向に大きいストロークを確保できるので、上下方向に十分な減衰性能を確保することができる。
One end (
なお、トグル部材22において、各腕部の長さや上下の腕部の間の角度を変えることにより、ピン支持部22cの左右方向への移動量の大きさ(上下応答に対する増幅率)を調整することが可能である。
In the
以上説明したように、本実施形態の上下振動減衰装置1は、摩擦皿ばね支承10と、上下振動減衰部20(オイルダンパー21及び一対のトグル部材22)を備えている。そして、上下振動に伴う所定量の上下応答を、トグル部材22によって所定量よりも大きい水平応答に変換し、その水平応答をオイルダンパー21で減衰している。これにより、上下応答が僅少である場合においても、水平方向に大きいストロークを確保することができ、上下方向に十分な減衰性能を確保することができる。このような上下振動減衰装置1は、上下振動を安定して減衰させることができるので、原子力施設などの免震層に設けると特に効果的である。
As described above, the vertical
===第2実施形態===
図6は、第2実施形態における上下振動減衰構造を示す図である。
=== Second Embodiment ===
FIG. 6 is a diagram showing a vertical vibration damping structure according to the second embodiment.
第2実施形態の上下振動減衰構造では、下部構造2と上部構造3との上下方向の隙間δ(免震層)に、前述した上下振動減衰装置1の摩擦皿ばね支承10と並列に積層ゴム支承30(第二上下弾性支承装置に相当)が設けられている。
In the vertical vibration damping structure of the second embodiment, in the vertical gap δ (seismic isolation layer) between the
積層ゴム支承30は、積層ゴム31(例えば、円形の薄い鋼板とゴム層とを上下に交互に積層してなる円柱状の弾性体)を、上下一対のフランジ板32で挟んで構成されている。また、下側のフランジ板32は、不図示のボルトなどにより下部構造2に固定され、上側のフランジ板32は、不図示のボルトなどにより上部構造3に固定されている。そして、積層ゴム支承30は、上部構造3を支承するとともに、上部構造3と下部構造2との水平方向の相対変位に応じて積層ゴム31が水平方向に剪断変形して、上部構造3の水平振動を長周期化する。また、積層ゴム支承30は、ゴム層により上下振動を吸収する。
The laminated rubber bearing 30 is configured by sandwiching a laminated rubber 31 (for example, a cylindrical elastic body formed by alternately laminating thin circular steel plates and rubber layers vertically) between a pair of upper and
さらに、積層ゴム支承30は、変形後に元の状態に戻る復元機能を有している。このため、積層ゴム支承30を併設することにより、免震層に復元機能を持たせることができる。つまり、下部構造2と上部構造3とが相対変位した後に、下部構造2と上部構造3との位置関係を初期状態(変位前の状態)に復元することができる。
Furthermore, the laminated rubber bearing 30 has a restoring function of returning to its original state after being deformed. Therefore, by providing the laminated rubber bearing 30, the seismic isolation layer can have a restoring function. That is, after the
なお、積層ゴム支承30は、圧縮方向については積層ゴム31の剛性が十分大きいのに対し、引張方向(伸長方向)については剛性が小さく破断するおそれがある。 In the laminated rubber bearing 30, the rigidity of the laminated rubber 31 is sufficiently large in the compression direction, but the rigidity in the tensile direction (stretching direction) is small and may be broken.
すなわち、積層ゴム支承30は引張方向の変形に弱いので、引張方向(オイルダンパー21の圧縮方向)についてはオイルダンパー21の減衰性能は大きいことが望ましい。
That is, since the laminated rubber bearing 30 is vulnerable to deformation in the tensile direction, it is desirable that the damping performance of the
これに対し、圧縮方向(オイルダンパー21の伸長方向)については、積層ゴム支承30によって十分に大きい剛性が得られているので、オイルダンパー21の減衰性能は小さいことが望ましい。仮に、オイルダンパー21の減衰性能が大きいと、反力によって滑り板11と滑り材12との間の摩擦力が高くなってしまう。
On the other hand, in the direction of compression (the direction of extension of the oil damper 21), the laminated rubber bearing 30 provides sufficiently high rigidity, so it is desirable that the damping performance of the
そこで、第2実施形態のオイルダンパー21は、圧縮時(下部構造2に対して上部構造3が上方に変位する時)の減衰性能を大きくし、伸長時(下部構造2に対して上部構造3が下方に変位するとき)の減衰性能を圧縮時よりも小さくしている。なお、伸長時と圧縮時で減衰性能が異なるオイルダンパーとしては、例えば実開昭60-002035に記載のもの(本体筒内部が二重構造になっており、伸長時と圧縮時とで別々のバルブで減衰力を発生させるもの)を用いることができる。
Therefore, the
このように、第2実施形態では、免震層に積層ゴム支承30を併設しているので、免震層に復元機能を持たせることができる。また、オイルダンパー21の伸長時と圧縮時において減衰性能を異ならせているので、積層ゴム支承30を併設した際における上下振動を効率的に減衰することができる。
As described above, in the second embodiment, since the laminated rubber bearing 30 is provided along with the base isolation layer, the base isolation layer can have a restoring function. Further, since the damping performance is different between when the
なお、本実施形態では、積層ゴム支承30を併設していたが、これには限られない。例えば、上下振動減衰部20を設けていない摩擦皿ばね支承10(この場合、当該摩擦皿ばね支承10が第二上下弾性支承装置に相当に相当)を、ばね等の復元部材とともに併設してもよい。これにより、全ての摩擦皿ばね支承10に上下振動減衰部20を設ける場合と比べて、コストの低減を図ることができる。
In addition, in this embodiment, although the laminated rubber bearing 30 was provided side by side, it is not limited to this. For example, even if the friction disk spring bearing 10 (in this case, the friction
===第3実施形態===
図7は、第3実施形態の上下振動減衰部20´の概略説明図である。
=== Third Embodiment ===
FIG. 7 is a schematic explanatory diagram of the vertical vibration damping section 20' of the third embodiment.
この第3実施形態の上下振動減衰部20´では、一対のピン支持部22cの水平方向の位置が、一対のピン支持部22dや一対のピン支持部22eよりも内側に配置されている。これ以外の構成については、基本的に前述の第1実施形態と同じであり、対応する部分には同一符号を付している。
In the vertical vibration damping portion 20' of the third embodiment, the horizontal position of the pair of
この第3実施形態の上下振動減衰部20´では、下部構造2に対して上部構造3が下側に変位する場合(隙間δが減少する場合)には、一対のピン支持部22cが内側に移動する(一対のピン支持部22cの距離が縮まる)ので、オイルダンパー21は左右方向に圧縮される。つまり、第1実施形態の上下振動減衰部20とは逆の動作になる。
In the vertical vibration damping portion 20' of the third embodiment, when the upper structure 3 is displaced downward with respect to the lower structure 2 (when the gap δ is decreased), the pair of
また、下部構造2に対して上部構造3が上側に変位する場合(隙間δが増大する場合)には、一対のピン支持部22aが外側に移動する(一対のピン支持部22aの距離が大きくなる)ので、オイルダンパー21は左右方向に引っ張られる。つまり、この場合も第1実施形態の上下振動減衰部20とは逆の動作になる。
Further, when the upper structure 3 is displaced upward with respect to the lower structure 2 (when the gap δ increases), the pair of
この第3実施形態の上下振動減衰部20´においても、上下方向の変位量よりも大きいストローク(水平方向の変形量)をダンパー21に与えることができ、十分な減衰力を発生できる。
Also in the vertical vibration damping portion 20' of the third embodiment, a stroke (amount of horizontal deformation) larger than the amount of vertical displacement can be given to the
===その他の実施形態について===
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。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
===Other Embodiments===
The above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit and interpret the present invention. The present invention can be modified and improved without departing from its spirit, and it goes without saying that the present invention includes equivalents thereof. In particular, even the embodiments described below are included in the invention.
前述の実施形態では、摩擦皿ばね支承10のうち、滑り板11を下部構造2に設け、他の部位を上部構造3に設けていたが、上下関係が逆でもよい。つまり、滑り板11を上部構造3に設けて、他の部位を下部構造2に設けてもよい。そして、下部構造2に設けられた摩擦皿ばね支承10が上部構造3を支承するようにしていてもよい。この場合においても、摩擦皿ばね支承10は、上部構造3に対して水平変位可能であり、上部構造3を支承するとともに、上下振動を吸収できる。
In the above-described embodiment, of the friction
また、前述の実施形態では、上下振動減衰部20(オイルダンパー21と一対のトグル部材22の組み合わせ)が、摩擦皿ばね支承10に設けられていたがこれには限られない。例えば、下部構造2と上部構造3との間(下部構造2の上面と上部構造3の下面の間)に上下振動減衰部20を設けてもよい。ただし、この場合、下部構造2に対して上部構造3が水平方向に変位すると、オイルダンパー21を挟む一対のトグル部材22の形状が崩れる(対称にならない)ことになり、上下方向の振動を安定して減衰させることができないおそれがある。これに対し、本実施形態のように、摩擦皿ばね支承10に設けると、下部構造2に対して上部構造3が水平方向に変位しても、一対のトグル部材22の形状が崩れないので、より安定した減衰性能を確保することができる。また、装置全体のコンパクト化を図ることができる。
Further, in the above-described embodiment, the vertical vibration damping portion 20 (combination of the
また、摩擦皿ばね支承10の構成は前述したものには限られず他の構成であってもよい。また、摩擦皿ばね支承10には限られず、例えば、皿ばね13を用いた転がり支承でもよい。すなわち、摩擦材(滑り材12)の代わりにローラーや球体(不図示)が設けられたものでもよい。この場合、水平方向の振動を減衰させる減衰部材(ダンパー等)を別途設けるとよい。また、皿ばね13を用いない(例えばコイルばねを用いた)支承体であってもよい。
Further, the configuration of the friction
また、前述の実施形態では、一対のトグル部材22の間に設けられる減衰部材としてオイルダンパー21を用いた場合について例示していたが、これには限られない。例えば、摩擦ダンパー、粘性ダンパー、粘弾性ダンパー、履歴型ダンパー、又はこれらを組み合わせたものを用いてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
1 上下振動減衰装置
2 下部構造
3 上部構造
10 摩擦皿ばね支承
11 滑り板
12 滑り材
13 皿ばね
14 ガイド
15 受け材
15a 凹部
15b 下側フランジ
16 支持枠
16a 凹部
16b 上側フランジ
17 下側フランジプレート
17a 側板
18 上側フランジプレート
18a 側板
20 上下振動減衰部
21 オイルダンパー(応答減衰装置)
21a 接続部
21b 接続部
22 トグル部材(応答増幅装置)
22a 下側腕部
22b 上側腕部
22c ピン支持部
22d ピン支持部
22e ピン支持部
30 積層ゴム支承
31 積層ゴム
32 フランジ板
1 Vertical
22a
Claims (6)
前記上部構造を支承するとともに前記上下振動を吸収する上下弾性支承装置であって、前記上部構造又は前記下部構造の一方に設けられて、前記上部構造又は前記下部構造の他方に対して水平変位可能、かつ、摩擦減衰力で水平方向の振動エネルギーを吸収可能な上下弾性支承装置と、
前記上下振動に伴う所定量の上下応答を、前記所定量よりも大きい応答に増幅する応答増幅装置と、
前記応答を減衰する応答減衰装置と、
を備え、
前記上下弾性支承装置は、皿ばねを有する摩擦皿ばね支承であり、上下方向に対して、皿ばね単体間の摩擦による減衰性能を有し、
前記皿ばねは、前記摩擦皿ばね支承が配置される上下方向隙間の変化量に対して弾発力の変動が小さい領域内で使用されるように設定されている、
ことを特徴とする上下振動減衰装置。 A vertical vibration damping device provided in a seismic isolation layer between an upper structure and a lower structure for damping vertical vibration of the upper structure with respect to the lower structure,
A vertical elastic support device that supports the upper structure and absorbs the vertical vibration, and is provided on one of the upper structure and the lower structure so as to be horizontally displaceable with respect to the other of the upper structure and the lower structure. and a vertical elastic bearing device capable of absorbing vibration energy in the horizontal direction by frictional damping force ;
a response amplifier that amplifies a predetermined amount of vertical response accompanying the vertical vibration to a response larger than the predetermined amount;
a response dampening device for damping the response;
with
The vertical elastic bearing device is a friction disk spring bearing having a disk spring, and has damping performance in the vertical direction due to friction between individual disk springs,
The disk spring is set to be used within a region where the variation in elastic force is small with respect to the amount of change in the vertical gap in which the friction disk spring bearing is arranged.
A vertical vibration damping device characterized by:
前記応答増幅装置及び前記応答減衰装置は、前記上下弾性支承装置に設けられている、
ことを特徴とする上下振動減衰装置。 The vertical vibration damping device according to claim 1,
The response amplification device and the response damping device are provided in the vertical elastic bearing device,
A vertical vibration damping device characterized by:
前記応答増幅装置及び前記応答減衰装置は、前記上下弾性支承装置を挟む水平方向の両側に一対設けられている、
ことを特徴とする上下振動減衰装置。 The vertical vibration damping device according to claim 2,
A pair of the response amplifying device and the response damping device are provided on both sides of the vertical elastic bearing device in the horizontal direction,
A vertical vibration damping device characterized by:
前記上部構造を支承するとともに前記上下振動を吸収する第二上下弾性支承装置が、前記上下弾性支承装置と並列に設けられている、
ことを特徴とする上下振動減衰構造。 A vertical vibration damping structure comprising the vertical vibration damping device according to any one of claims 1 to 3 ,
A second vertical elastic bearing device that supports the upper structure and absorbs the vertical vibration is provided in parallel with the vertical elastic bearing device,
A vertical vibration damping structure characterized by:
前記第二上下弾性支承装置は、積層ゴム支承である、
ことを特徴とする上下振動減衰構造。 The vertical vibration damping structure according to claim 4 ,
The second vertical elastic bearing device is a laminated rubber bearing,
A vertical vibration damping structure characterized by:
前記応答減衰装置は、前記上部構造と前記下部構造との上下方向の隙間が減少するときの減衰性能よりも、前記隙間が増大するときの減衰性能の方が大きい、
ことを特徴とする上下振動減衰構造。 The vertical vibration damping structure according to claim 5 ,
The response damping device has a higher damping performance when the vertical gap between the upper structure and the lower structure increases than when the vertical gap between the upper structure and the lower structure decreases.
A vertical vibration damping structure characterized by:
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