JP7300894B2 - locking mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、ロック機構に関する。 The present invention relates to locking mechanisms.
免震層の下側の下部構造体と免震層の上側の上部構造体とが水平方向に相対変位可能な免震構造物では、積層ゴムやすべり支承を免震層に設置することで上部構造体の長周期化を図り、上部構造体に作用する地震力を大幅に低減できる特徴がある。この性能は、免震層の剛性が小さいほど顕著になるが、その一方で風荷重に対しては揺れやすくなる傾向がある。
このため、風荷重作用時には下部構造体と上部構造体との相対変位を抑制し、地震力作用時には免震機能を発揮させて下部構造体と上部構造体との相対変位を許容するロック機構が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
In a seismic isolation structure in which the lower structure below the seismic isolation layer and the upper structure above the seismic isolation layer can move relative to each other in the horizontal direction, the upper structure can be displaced by installing laminated rubber or sliding bearings on the seismic isolation layer. It is characterized by the fact that the period of the structure can be lengthened and the seismic force acting on the upper structure can be greatly reduced. This performance becomes more pronounced as the rigidity of the seismic isolation layer decreases.
For this reason, a lock mechanism is used to suppress the relative displacement between the lower and upper structures when wind load is applied, and to allow the relative displacement between the lower and upper structures by exerting the seismic isolation function when seismic force is applied. It has been proposed (see
特許文献1に開示されたロック機構は、風荷重作用時に、建物に設置した風車で発電した電力により、上部構造体に設けられた電磁石で下部構造体に設けられた鋼製吸着板を引き上げて吸着一体化し、下部構造体に設けられた係止孔の環状補強鋼板と鋼製吸着板とが接触することで、下部構造体と上部構造体との相対変位を抑制している。 In the lock mechanism disclosed in Patent Document 1, when a wind load is applied, electric power generated by a windmill installed in the building is used to pull up a steel adsorption plate provided in the lower structure with an electromagnet provided in the upper structure. The steel suction plate and the annular reinforcing steel plate of the locking hole provided in the lower structure are brought into contact with each other, thereby suppressing the relative displacement between the lower structure and the upper structure.
特許文献2に開示されたロック機構は、風荷重作用時に、下部構造体に設置された油圧発生装置(ポンプ)により油圧ジャッキを伸長し、油圧ジャッキに固定されたすべり支承を上部構造体に固定された摩擦材に押し当て、すべり支承と摩擦材との間に摩擦抵抗を生じさせることで、下部構造体と上部構造体との相対変位を抑制している。
In the lock mechanism disclosed in
しかしながら、特許文献1に開示されたロック機構は、風荷重作用時に上部構造体が変位し始めるときの風車による発電量では、電磁石の吸着力が小さく、下部構造体と上部構造体との相対変位を抑制することは困難である。また、風や地震等で建物が移動してから電磁石が鋼製吸着板を吸着しようとした場合、電磁石と鋼製吸着板の位置がずれて電磁石が鋼製吸着板を吸着できない虞がある。 However, in the lock mechanism disclosed in Patent Document 1, the attractive force of the electromagnet is small in the amount of power generated by the wind turbine when the upper structure starts to displace when the wind load is applied, and the relative displacement between the lower structure and the upper structure. is difficult to suppress. Further, when the electromagnet tries to attract the steel attraction plate after the building has moved due to wind, earthquake, or the like, there is a risk that the electromagnet and the steel attraction plate will be misaligned and the electromagnet will not be able to attract the steel attraction plate.
また、特許文献2に開示されたロック機構は、ロック荷重が摩擦抵抗力(ジャッキ反力P×摩擦係数μ)によるため、ロック荷重を増加させるにはジャッキ反力を増加させる必要がある。しかしながら、ジャッキは免震装置と並列配置されているため、ジャッキ反力が上部構造体・下部構造体の応力を生じるだけでなく、免震装置に作用する軸力を低下させることにもなる。このため、免震装置の軸力が大きく変動が小さい場所にロック機構を設置する必要があり、ロック機構の設置場所の選定が困難である。
Further, in the lock mechanism disclosed in
そこで、本発明は、大地震による地震力作用時には下部構造体と上部構造体との相対変位を許容し、大地震による地震力よりも小さい地震力や風荷重が作用した際には下部構造体と上部構造体との相対変位を抑制することができるロック機構を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention allows the relative displacement between the lower structure and the upper structure when the seismic force due to a large earthquake acts, and the lower structure when the seismic force or wind load smaller than the seismic force due to the large earthquake acts. An object of the present invention is to provide a lock mechanism capable of suppressing relative displacement between an upper structure and an upper structure.
上記目的を達成するため、本発明に係るロック機構は、水平方向に相対変位可能な下部構造体と上部構造体との間の免震層に設けられ、前記下部構造体と前記上部構造体との水平方向の相対変位を抑制するためのロック機構において、前記下部構造体に対して第1鉛直軸回りに相対的に回動可能に連結された第1アームと、前記上部構造体に対して第2鉛直軸回りに相対的に回動可能に連結されるとともに、前記第1アームと第3鉛直軸回りに相対的に回動可能に連結された第2アームと、前記第1アームと前記第2アームとの前記第3鉛直軸回りの相対的な回動に対して摩擦抵抗を付与可能な摩擦材と、前記摩擦材によって前記第1アームと前記第2アームとの前記第3鉛直軸回りの相対的な回動に対して付与される摩擦抵抗力の値を調節して、前記第1アームと前記第2アームとの前記第3鉛直軸回りの相対的な回動を拘束するロック状態と、許容するロック解除状態と、を切り替える摩擦抵抗切替部と、を有し、前記摩擦抵抗切替部には、上側皿ばねと、下側皿ばねと、ジャッキと、が設けられ、前記摩擦抵抗切替部において、前記上側皿ばねと、前記下側皿ばねと、前記ジャッキと、前記第1アームと、前記第2アームと、がボルトおよびナットにて連結され、前記摩擦抵抗切替部は、前記第1アームおよび前記第2アームそれぞれに前記摩擦材を押し付け可能なジャッキを有し、前記ジャッキを駆動させて、前記第1アームおよび前記第2アームそれぞれに前記摩擦材を押し付ける力を調整可能に構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above objects, a locking mechanism according to the present invention is provided in a seismic isolation layer between a lower structure and an upper structure capable of relatively displacing in the horizontal direction. In the lock mechanism for suppressing relative displacement in the horizontal direction of the lower structure, a first arm coupled to the lower structure so as to be relatively rotatable about a first vertical axis; a second arm coupled to be relatively rotatable about a second vertical axis and relatively rotatably connected to the first arm about a third vertical axis; a friction material capable of imparting frictional resistance to relative rotation about the third vertical axis with the second arm; and the third vertical axis between the first arm and the second arm by the friction material A lock that regulates the value of the frictional resistance applied to the relative rotation of the first arm and the second arm to constrain the relative rotation of the first arm and the second arm about the third vertical axis. and a frictional resistance switching portion for switching between a state and a permitted unlocked state, wherein the frictional resistance switching portion is provided with an upper disc spring, a lower disc spring, and a jack, and the friction In the resistance switching section, the upper disc spring, the lower disc spring, the jack, the first arm, and the second arm are connected by bolts and nuts, and the frictional resistance switching section includes: A jack capable of pressing the friction material against each of the first arm and the second arm is provided, and the jack is driven to adjust the force of pressing the friction material against each of the first arm and the second arm. It is characterized by being configured to
本発明では、摩擦抵抗切替部は、摩擦材によって第1アームと第2アームとの第3鉛直軸回りの相対的な回動に対して付与される摩擦抵抗力を増大させてロック状態とすることで、下部構造体と上部構造体との相対変位を抑制することができる。また、摩擦抵抗切替部は、摩擦材によって第1アームと第2アームとの第3鉛直軸回りの相対的な回動に対して付与される摩擦抵抗力を減少させてロック解除状態とすることで、下部構造体と上部構造体との相対変位を許容することができる。
このため、通常時には、ロック解除状態とすることで、下部構造体と上部構造体とが水平方向に相対変位可能となり、免震層として機能させることができる。
また、風荷重が作用する場合には、ロック状態とすることで、下部構造体と上部構造体との水平方向の相対変位を抑制することができ、風荷重による上部構造体の揺れを低減させることができる。
更に、ロック状態において、大地震が発生または予測された場合には、ロック解除状態とすることで、下部構造体と上部構造体とが水平方向に相対変位可能となり、免震層として機能させることができる。なお、ロック解除する前に大地震が作用した場合は、ロック機構が摩擦ダンパーとして機能し、履歴減衰を付与することで免震層の変位を抑制することができる。
また、摩擦抵抗切替部は、第1アームと第2アームとの第3鉛直軸回りの相対的な回動に対する摩擦抵抗力の値を調節することによって、ロック状態とロック解除状態とを切り替える構成であるため、上部構造体や下部構造体に対して外力を付与してロック状態とロック解除状態とを切り替えるロック機構と比べて、上部構造体や下部構造体に過度な応力が生じたり、免震層に設置された免震装置の軸力を変動させたりすることがない。
In the present invention, the frictional resistance switching unit increases the frictional resistance applied to the relative rotation of the first arm and the second arm about the third vertical axis by the friction material to bring the locked state. Thus, relative displacement between the lower structure and the upper structure can be suppressed. Further, the frictional resistance switching unit reduces the frictional resistance applied to the relative rotation of the first arm and the second arm about the third vertical axis by the friction material to bring about the unlocked state. , a relative displacement between the lower structure and the upper structure can be allowed.
Therefore, in normal times, the unlocked state allows the lower structure and the upper structure to be displaced relative to each other in the horizontal direction, and can function as a seismic isolation layer.
In addition, when a wind load is applied, the locked state can suppress the horizontal relative displacement between the lower structure and the upper structure, thereby reducing the shaking of the upper structure due to the wind load. be able to.
Furthermore, when a large earthquake occurs or is predicted to occur in the locked state, the unlocked state allows the lower structure and the upper structure to move relative to each other in the horizontal direction, thereby functioning as a seismic isolation layer. can be done. In addition, when a large earthquake acts before unlocking, the locking mechanism functions as a friction damper, and by applying hysteresis damping, displacement of the seismic isolation layer can be suppressed.
Further, the frictional resistance switching unit is configured to switch between the locked state and the unlocked state by adjusting the value of the frictional resistance against the relative rotation of the first arm and the second arm about the third vertical axis. Therefore, compared to a locking mechanism that applies an external force to the upper structure and lower structure to switch between the locked state and the unlocked state, excessive stress is generated in the upper structure and lower structure, and stress is avoided. It does not change the axial force of the seismic isolation device installed in the seismic layer.
また、このような構成とすることにより、ジャッキを駆動させて、摩擦材を第1アームおよび第2アームに押し付けて、第1アームと第2アームとの第3鉛直軸回りの相対的な回動に対する摩擦抵抗力を増大させることでロック状態とすることができ、摩擦材を第1アームおよび第2アームに押し付けずに、第1アームと第2アームとの第3鉛直軸回りの相対的な回動に対する摩擦抵抗力を無くす、またはほとんど無くすことでロック解除状態とすることができる。このため、ロック機構は、ロック状態とロック解除状態とを容易に切り替えることができる。
また、ジャッキの駆動を、免震層での操作ではなく管理室などからの遠隔操作を可能とすれば、ロック状態とロック解除状態との切り替えを作業者が免震層へ移動せずに行うことができる。
Further , with such a configuration, the jack is driven to press the friction material against the first arm and the second arm, and the first arm and the second arm move relative to each other around the third vertical axis. The locked state can be achieved by increasing the frictional resistance against rotation, and the first arm and the second arm can be moved relative to each other around the third vertical axis without pressing the friction material against the first arm and the second arm. The unlocked state can be achieved by eliminating or almost eliminating the frictional resistance against the actual rotation. Therefore, the lock mechanism can easily switch between the locked state and the unlocked state.
In addition, if the jack can be driven remotely from the control room instead of being operated on the seismic isolation layer, the operator can switch between the locked state and the unlocked state without moving to the seismic isolation layer. be able to.
また、本発明に係るロック機構は、水平方向に相対変位可能な下部構造体と上部構造体との間の免震層に設けられ、前記下部構造体と前記上部構造体との水平方向の相対変位を抑制するためのロック機構において、前記下部構造体に対して第1鉛直軸回りに相対的に回動可能に連結された第1アームと、前記上部構造体に対して第2鉛直軸回りに相対的に回動可能に連結されるとともに、前記第1アームと第3鉛直軸回りに相対的に回動可能に連結された第2アームと、前記第1アームと前記下部構造体との前記第1鉛直軸回りの相対的な回動に対して、または、前記第2アームと前記上部構造体との前記第2鉛直軸回りの相対的な回動に対して、摩擦抵抗を付与可能な摩擦材と、前記摩擦材によって前記第1アームと前記下部構造体との前記第1鉛直軸回りの相対的な回動に対して付与される摩擦抵抗力の値を調節して、前記第1アームと前記下部構造体との前記第1鉛直軸回りの相対的な回動を拘束するロック状態と、許容するロック解除状態と、を切り替える、または、前記摩擦材によって前記第2アームと前記上部構造体との前記第2鉛直軸回りの相対的な回動に対して付与される摩擦抵抗力の値を調節して、前記第2アームと前記上部構造体との前記第2鉛直軸回りの相対的な回動を拘束するロック状態と、許容するロック解除状態と、を切り替える摩擦抵抗切替部と、を有し、前記摩擦抵抗切替部には、上側皿ばねと、下側皿ばねと、ジャッキと、前記下部構造体に連結された第1アーム取付プレートが設けられ、前記摩擦抵抗切替部において、前記上側皿ばねと、前記下側皿ばねと、前記ジャッキと、前記第1アームと、前記第1アーム取付プレートと、がボルトおよびナットにて連結され、または、前記摩擦抵抗切替部には、上側皿ばねと、下側皿ばねと、ジャッキと、前記上部構造体に連結された第2アーム取付プレートが設けられ、前記摩擦抵抗切替部において、前記上側皿ばねと、前記下側皿ばねと、前記ジャッキと、前記第2アームと、前記第2アーム取付プレートと、がボルトおよびナットにて連結され、前記摩擦抵抗切替部は、前記摩擦材が間に設けられた前記第1アームおよび前記上部構造体のそれぞれに、または前記第2アームおよび前記下部構造体のそれぞれに前記摩擦材を押し付け可能な前記ジャッキを有し、前記ジャッキを駆動させて、前記摩擦材が間に設けられた前記第1アームおよび前記上部構造体のそれぞれに、または前記第2アームおよび前記下部構造体のそれぞれに前記摩擦材を押し付ける力を調整可能に構成されていることを特徴とする。 Further, the locking mechanism according to the present invention is provided in a seismic isolation layer between a lower structure and an upper structure capable of relatively displacing in the horizontal direction. In a lock mechanism for suppressing displacement, a first arm is connected to the lower structure so as to be relatively rotatable about a first vertical axis, and a first arm is connected to the upper structure about a second vertical axis. and a second arm connected relatively rotatably to and relatively rotatably connected to the first arm about a third vertical axis; and the first arm and the lower structure. Frictional resistance can be applied to relative rotation about the first vertical axis or to relative rotation of the second arm and the upper structure about the second vertical axis. and a value of frictional resistance applied by the friction material to the relative rotation of the first arm and the lower structure about the first vertical axis, 1 arm and the lower structure are switched between a locked state in which relative rotation about the first vertical axis is restricted and an unlocked state in which the relative rotation is allowed, or the friction material is used to switch between the second arm and the lower structure. By adjusting the value of the frictional resistance applied to the relative rotation about the second vertical axis with the upper structure, the second arm and the upper structure about the second vertical axis and a frictional resistance switching unit that switches between a locked state that restricts the relative rotation of the two and an unlocked state that allows it, and the frictional resistance switching unit includes an upper disc spring and a lower disc spring. , a jack, and a first arm mounting plate connected to the lower structure, and the frictional resistance switching portion includes the upper disc spring, the lower disc spring, the jack, and the first arm. , and the first arm mounting plate are connected by bolts and nuts, or the frictional resistance switching portion is connected to an upper disc spring, a lower disc spring, a jack, and the upper structure. A second arm mounting plate is provided, and in the frictional resistance switching portion, the upper disc spring, the lower disc spring, the jack, the second arm, and the second arm mounting plate are connected by bolts and The friction resistance switching part is connected by a nut, and the friction resistance switching part is connected to each of the first arm and the upper structure between which the friction material is provided, or to each of the second arm and the lower structure. said jack capable of pressing a material, said jack being actuated to either said first arm and said upper structure between which said friction material is provided, or said second arm and said lower structure; and a force for pressing the friction material against each of them can be adjusted .
本発明では、摩擦抵抗切替部は、摩擦材によって、第1アームと下部構造体との第1鉛直軸回りの相対的な回動、または第2アームと上部構造体との第2鉛直軸回りの相対的な回動に対して付与される摩擦抵抗力を増大させてロック状態とすることで、下部構造体と上部構造体との相対変位を抑制することができる。また、摩擦抵抗切替部は、摩擦材によって、第1アームと下部構造体との第1鉛直軸回りの相対的な回動、または第2アームと上部構造体との第2鉛直軸回りの相対的な回動に対して付与される摩擦抵抗力を減少させてロック解除状態とすることで、下部構造体と上部構造体との相対変位を許容することができる。
このため、通常時には、ロック解除状態とすることで、下部構造体と上部構造体とが水平方向に相対変位可能となり、免震層として機能させることができる。
また、風荷重が作用する場合には、ロック状態とすることで、下部構造体と上部構造体との水平方向の相対変位を抑制することができ、風荷重による上部構造体の揺れを低減させることができる。
更に、ロック状態において、大地震が発生または予測された場合には、ロック解除状態とすることで、下部構造体と上部構造体とが水平方向に相対変位可能となり、免震層として機能させることができる。なお、ロック解除する前に大地震が作用した場合は、ロック機構が摩擦ダンパーとして機能し、履歴減衰を付与することで免震層の変位を抑制することができる。
また、摩擦抵抗切替部は、第1アームと下部構造体との第1鉛直軸回りの相対的な回動、または第2アームと上部構造体との第2鉛直軸回りの相対的な回動に対する摩擦抵抗力の値を調節することによって、ロック状態とロック解除状態とを切り替える構成であるため、上部構造体や下部構造体に対して外力を付与してロック状態とロック解除状態とを切り替えるロック機構と比べて、上部構造体や下部構造体に過度な応力が生じたり、免震層に設置された免震装置の軸力を変動させたりすることがない。
In the present invention, the frictional resistance switching portion is configured to rotate the first arm and the lower structure relative to each other about the first vertical axis or the second arm and the upper structure about the second vertical axis by the friction material. Relative displacement between the lower structure and the upper structure can be suppressed by increasing the frictional resistance applied to the relative rotation of the upper structure and the locked state. In addition, the frictional resistance switching portion is configured to rotate the first arm and the lower structure relative to each other about the first vertical axis or rotate the second arm and the upper structure relatively to each other about the second vertical axis. Relative displacement between the lower structure and the upper structure can be allowed by reducing the frictional resistance applied to the dynamic rotation to bring about the unlocked state.
Therefore, in normal times, the unlocked state allows the lower structure and the upper structure to be displaced relative to each other in the horizontal direction, and can function as a seismic isolation layer.
In addition, when a wind load is applied, the locked state can suppress the horizontal relative displacement between the lower structure and the upper structure, thereby reducing the shaking of the upper structure due to the wind load. be able to.
Furthermore, when a large earthquake occurs or is predicted to occur in the locked state, the unlocked state allows the lower structure and the upper structure to move relative to each other in the horizontal direction, thereby functioning as a seismic isolation layer. can be done. In addition, when a large earthquake acts before unlocking, the locking mechanism functions as a friction damper, and by applying hysteresis damping, displacement of the seismic isolation layer can be suppressed.
In addition, the frictional resistance switching unit is configured to rotate the first arm and the lower structure relative to each other about the first vertical axis, or to rotate the second arm and the upper structure relatively to each other about the second vertical axis. Since it is configured to switch between the locked state and the unlocked state by adjusting the value of the frictional resistance to Compared to the locking mechanism, it does not cause excessive stress to the upper structure or lower structure, and does not change the axial force of the seismic isolation device installed on the seismic isolation layer.
また、このような構成とすることにより、ジャッキを駆動させて、摩擦材を第1アームおよび下部構造体、または第2アームおよび上部構造体に押し付けて、第1アームと下部構造体との第1鉛直軸回りの相対的な回動、または第2アームと上部構造体との第2鉛直軸回りの相対的な回動に対する摩擦抵抗力を増大させることでロック状態とすることができ、摩擦材を第1アームおよび下部構造体、または第2アームおよび上部構造体に押し付けずに、第1アームと下部構造体との第1鉛直軸回りの相対的な回動、または第2アームと上部構造体との第2鉛直軸回りの相対的な回動に対する摩擦抵抗力を無くす、またはほとんど無くすことでロック解除状態とすることができる。このため、ロック機構は、ロック状態とロック解除状態とを容易に切り替えることができる。
また、ジャッキの駆動を、免震層での操作ではなく管理室などからの遠隔操作を可能とすれば、ロック状態とロック解除状態との切り替えを作業者が免震層へ移動せずに行うことができる。
Further , with such a configuration, the jack is driven to press the friction material against the first arm and the lower structure, or the second arm and the upper structure, so that the first arm and the lower structure The locked state can be achieved by increasing frictional resistance against relative rotation about the first vertical axis or relative rotation between the second arm and the upper structure about the second vertical axis, relative rotation of the first arm and the lower structure about the first vertical axis, or the second arm and the lower structure, without forcing the friction material against the first arm and the lower structure or the second arm and the upper structure; The unlocked state can be achieved by eliminating or almost eliminating the frictional resistance against the relative rotation with respect to the upper structure about the second vertical axis. Therefore, the lock mechanism can easily switch between the locked state and the unlocked state.
In addition, if the jack can be driven remotely from the control room instead of being operated on the seismic isolation layer, the operator can switch between the locked state and the unlocked state without moving to the seismic isolation layer. be able to.
本発明によれば、大地震による地震力作用時には下部構造体と上部構造体との相対変位を許容し、大地震による地震力よりも小さい地震力や風荷重が作用した際には下部構造体と上部構造体との相対変位を抑制することができる。 According to the present invention, the relative displacement between the lower structure and the upper structure is allowed when the seismic force due to a large earthquake acts, and the lower structure when the seismic force or wind load smaller than the seismic force due to the large earthquake acts. and the upper structure can be suppressed.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態によるロック機構1について、図1-図3に基づいて説明する。
図1に示すように、本実施形態によるロック機構1は、免震構造物14の免震層13に免震装置(不図示)とともに設けられている。免震層13は、下部構造体11と上部構造体12との間に設けられている。下部構造体11と上部構造体12とは、水平方向に相対変位可能に構成されている。下部構造体11と、上部構造体12とは、上下方向に間隔をあけて対向している。
ロック機構1は、免震構造物14に風荷重が作用した場合や、風荷重と同レベルの小地震による地震力が作用した場合には、免震層13の変位(上部構造体12と下部構造体11との水平方向の相対変位)を抑制するように構成されている。
本実施形態では、ロック機構1は、免震層13に水平方向に間隔をあけて複数設けられている。
免震装置は、例えば、転がり支承、積層ゴム支承、滑り支承などの免震支承で構成されている。
(First embodiment)
A lock mechanism 1 according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.
As shown in FIG. 1, the lock mechanism 1 according to this embodiment is provided on the
When a wind load acts on the
In this embodiment, a plurality of lock mechanisms 1 are provided on the
The seismic isolation device is composed of a seismic isolation bearing such as a rolling bearing, a laminated rubber bearing, or a sliding bearing.
以下のロック機構1の説明では、免震構造物14に風荷重や地震力が作用していない通常時であるものとする。また、免震構造物14に所定の大地震による地震力が作用している状態を大地震時とし、所定値以下の風荷重が作用している状態を風荷重作用時とする。なお、上述している風荷重の所定値とは、任意に決定された値で大地震による地震力よりも小さい値に設定されている。
大地震による地震力よりも小さい地震力が作用している状態では、免震層13は風荷重作用時とほぼ同じ挙動をするものとする。
In the following explanation of the lock mechanism 1, it is assumed that the
It is assumed that the
図1および図2に示すように、ロック機構1は、下部構造体11に対して第1鉛直軸61回りに相対的に回動可能に連結された第1アーム2と、上部構造体12に対して第2鉛直軸62回りに相対的に回動可能に連結されるとともに、第1アーム2と第3鉛直軸63回りに相対的に回動可能に連結された第2アーム3と、第1アーム2と第2アーム3との間に設けられ、第1アーム2と第2アーム3との第3鉛直軸63回りの相対的な回動に対して摩擦抵抗を付与可能な摩擦材4と、摩擦材4によって第1アーム2と第2アーム3との第3鉛直軸63回りの相対的な回動に対して付与される摩擦抵抗力の値を切り替える摩擦抵抗切替部5と、を有している。
摩擦抵抗切替部5は、上側皿ばね51と、下側皿ばね52と、油圧式のセンターホールジャッキ53(ジャッキ)と、センターホールジャッキ53に接続されてセンターホールジャッキ53を伸縮させる油圧ポンプ54と、を有している。
第1実施形態では、摩擦抵抗切替部5は、第1アーム2と第2アーム3との連結部64に取り付けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the lock mechanism 1 includes a
The frictional
In the first embodiment, the frictional
第1アーム2は、2枚の第1アームプレート21を有している。
2枚の第1アームプレート21は、同じ形状で、それぞれ板面が長尺となる平板状に形成されている。2枚の第1アームプレート21は、それぞれ板面が水平方向となる向きで上下方向に重なって配置されている。
第1アームプレート21は、その長さ方向の一方の端部(第1端部211とする)が下部構造体11と連結され、他方の端部(第2端部212とする)が第2アーム3と連結されている。
The
The two
The
下部構造体11には、基礎などの下部構造体本体111(図1参照)と、下部構造体本体111の上側に連結された第1アーム取付部112と、を有している。第1アーム取付部112は、下部構造体本体111の上面から免震層13に向かって上側に突出する第1突出部113と、第1突出部113から水平方向に突出する2枚の第1アーム取付プレート114と、を有している。
2枚の第1アーム取付プレート114は、同じ形状で、それぞれ平板状に形成されている。2枚の第1アーム取付プレート114は、それぞれ板面が水平方向となる向きで上下方向に重なって配置されている。
The
The two first
第1アーム2と下部構造体11とは、2枚の第1アームプレート21の第1端部211近傍と、2枚の第1アーム取付プレート114とが上下方向に1枚ずつ交互に重なった状態で連結されている。第1アームプレート21と、第1アーム取付プレート114とは、これらを上下方向に貫通する第1回転ピン22によって第1回転ピン22の軸線回りに互いに相対的に回動可能に連結されている。第1アームプレート21と、第1アーム取付プレート114とを連結している第1回転ピン22の軸線が第1鉛直軸61となっている。
In the
第2アーム3は、3枚の第2アームプレート31を有している。
3枚の第2アームプレート31は、同じ形状で、それぞれ板面が長尺となる平板状に形成されている。3枚の第2アームプレート31は、それぞれ板面が水平方向となる向きで上下方向に重なって配置されている。
第2アームプレート31は、その長さ方向の一方の端部(第1端部311とする)が下部構造体11と連結され、他方の端部(第2端部312とする)が第1アーム2と連結されている。
The
The three
The
上部構造体12には、基礎の上側の構造物となる上部構造体本体121(図1参照)と、上部構造体本体121の下側に連結された第2アーム取付部122と、を有している。第2アーム取付部122は、上部構造体本体121の下面から免震層13に向かって下側に突出する第2突出部123と、第2突出部123から水平方向に突出する2枚の第2アーム取付プレート124と、を有している。
第2アーム取付プレート124は、同じ形状で、それぞれ平板状に形成されている。2枚の第2アーム取付プレート124は、それぞれ板面が水平方向となる向きで上下方向に重なって配置されている。
The
The second
第2アーム3と上部構造体12とは、3枚の第2アームプレート31の第1端部311近傍と、2枚の第2アーム取付プレート124とが上下方向に1枚ずつ交互に重なった状態で連結されている。第2アームプレート31と、第2アーム取付プレート124とは、これらを上下方向に貫通する第2回転ピン32によって第2回転ピン32の軸線回りに互いに相対的に回動可能に連結されている。第2アームプレート31と、第2アーム取付プレート124とを連結している第2回転ピン32の軸線が第2鉛直軸62となっている。
In the
第1アーム2と第2アーム3とは、2枚の第1アームプレート21の第2端部212近傍と3枚の第2アームプレート31の第2端部312近傍とが上下方向に1枚ずつ摩擦材4を介して交互に重なった状態で連結されている。2枚の第1アームプレート21と3枚の第2アームプレート31とは、上下方向の最上部と最下部に第2アームプレート31が配置されるように上下方向に交互に配列されている。
The
摩擦材4は、円板状に形成され、第1アームプレート21と第2アームプレート31と重なって配置されている。摩擦材4は、上面および下面のいずれか一方の面が第1アームプレート21と接触し、他方の面が一方の面が第1アームプレート21と接触している。
摩擦材4は、第1アームプレート21および第2アームプレート31に押し付けられた状態となると、第1アームプレート21と第2アームプレート31との第3鉛直軸63回りの相対的な回動に対して摩擦抵抗を付与するように構成されている。
摩擦材4は、第1アームプレート21および第2アームプレート31に押し付けられずに接触した状態では、第1アームプレート21と第2アームプレート31との第3鉛直軸63回りの相対的な回動に対して摩擦抵抗を付与しない、またはほとんど付与しないように構成されている。
摩擦材4は、センターホールジャッキ53の駆動により、第1アームプレート21および第2アームプレート31に押し付けられるように構成されている。センターホールジャッキ53の駆動については後述する。
The
When the
When the
The
最上部の第2アームプレート31の上側には、複数の上側皿ばね51が重なって設けられている。複数の上側皿ばね51の上側にはセンターホールジャッキ53が設けられている。最下部の第2アームプレート31の下側には、複数の下側皿ばね52が重なって設けられている。
センターホールジャッキ53は、円筒状のシリンダ55と、シリンダ55の内部に挿入されシリンダ55に対して挿抜可能な円筒状のロッド56と、を有している。センターホールジャッキ53は、軸線方向が上下方向となる向きで上側皿ばね51の上に設置されている。センターホールジャッキ53は、ロッド56がシリンダ55に対して上側に突出した姿勢と、ロッド56がシリンダ55に挿入された姿勢との間で昇降可能となっている。
Above the uppermost
The
センターホールジャッキ53に接続されている油圧ポンプ54は、例えば、上部構造体12、下部構造体11、免震層13などに免震装置と干渉しないように設置されている。なお、油圧ポンプ54を免震層13に設置することにより、油圧ポンプ54とセンターホールジャッキ53との距離が小さくなり接続する配管541を短くしたり、配管541の屈曲部分を少なくしたりすることができる。これにより、ロック機構1を、安価で容易に施工することができるとともに、維持管理を容易にすることができる。
なお、油圧ポンプ54とセンターホールジャッキ53とを接続する配管541が、屈曲部分が少ない場合には、配管541に可撓性の少ない安価な管を使用することができ、さらにロック機構1の設置にかかるコストを削減することができる。
The
If the
上下方向に重なって配置されている第1アームプレート21、第2アームプレート31、摩擦材4下側皿ばね52、上側皿ばね51、およびセンターホールジャッキ53は、これらを上下方向に貫通するボルト65とボルト65に締結されるナット66(図1参照)によって連結されている。
ボルト65は、頭部651がネジ部652の上側となる向きで、ネジ部に下側からナット66が螺合している。センターホールジャッキ53のロッド56の上には、ボルト65の頭部が配置され、下側皿ばね52の下には、ナット66が配置されている。
The
The
ロッド56の内径は、ボルト65のネジ部652の径より大きく、ボルト65の頭部の径よりも小さく設定されている。ロッド56の上には、ボルト65の頭部651が配置され、ロッド56の内部にはボルト65の頭部651が入らないように構成されている。
上述しているが、重なって配置された第1アームプレート21、第2アームプレート31および摩擦材4の上には上側皿ばね51が設けられ、下には下側皿ばね52が設けられている。これにより、ボルト65とナット66の締結力によって第1アームプレート21、第2アームプレート31および摩擦材4に伝達される軸力の変動が抑制される。
The inner diameter of the
As described above, the
第1アームプレート21と、第2アームプレート31とは、ボルト65およびナット66の軸線回りに互いに相対的に回動可能に構成されている。第1アームプレート21と、第2アームプレート31とを連結しているボルト65およびナット66の軸線は、第3鉛直軸63に相当している。
The
第1アーム2と第2アーム3とは、上部構造体12と下部構造体11とが水平方向に相対変位すると、第3鉛直軸63回りに相対的に回動する。また、このときに、第1アーム2が下部構造体11と第1鉛直軸61回りに相対的に回動し、第2アーム3が上部構造体12と第2鉛直軸62回りに相対的に回動する。これにより、第1アーム2と第2アーム3とは、平面視における互いのなす角度を変えながら上部構造体12と下部構造体11との水平方向に相対変位に追従する。
The
なお、第1アーム2の第1端部(下部構造体11と連結している側の端部)と、第2アーム3の第2端部(上部構造体12との連結している側の端部)と、が離間するようにが引っ張られ、第1アーム2と第2アーム3とが同一直線状に配置されて互いに引っ張られた際の、第1アーム2および第2アーム3それぞれの引張強度は、同じ値となるように設定されている。
上述したように、第1アーム2と第2アーム3とは、第1アームプレート21と第2アームプレート31の数が異なっている。このため、例えば、第1アームプレート21と第2アームプレート31とが同じ材質の場合は、2枚の第1アームプレート21の断面積を合わせた値と、3枚の第2アームプレート31の断面積を合わせた値とが同じ値に設定されている。
The first end of the first arm 2 (the end connected to the lower structure 11) and the second end of the second arm 3 (the end connected to the upper structure 12) and are pulled away from each other, and the
As described above, the
摩擦抵抗切替部5は、油圧ポンプ54の操作によってセンターホールジャッキ53を駆動させ、シリンダ55に対してロッド56を昇降させるように構成されている。
図3に示すように、シリンダ55に対してロッド56が上昇すると、ボルト65の頭部651が下側からロッド56に押され、ボルト65およびナット66がシリンダ55に対して上昇する。ナット66が下側皿ばね52と当接し、下側皿ばね52を押圧した状態となると、ボルト65に張力が生じて、第1アームプレート21、第2アームプレート31、摩擦材4、上側皿ばね51および下側皿ばね52は、ナット66に上側に押圧される。
The frictional
As shown in FIG. 3 , when the
これにより、第1アームプレート21および第2アームプレート31に対して摩擦材4が押し付けられた状態(以下、ロック状態とする)となる。
ロック状態で、第1アームプレート21と第2アームプレート31とが第3鉛直軸63回りに相対的に回動しようとすると、第1アームプレート21および第2アームプレート31の摩擦材4との摩擦抵抗力によって、相対的な回動が拘束される。
以下では、ロック状態において、第1アームプレート21と第2アームプレート31とが第3鉛直軸63回りに相対的に回動する際に摩擦材4から受ける摩擦抵抗力を「摩擦抵抗力」と表記する。
As a result, the
In the locked state, when the
Hereinafter, in the locked state, the frictional resistance received from the
ロック機構1の状態から、図1に示すようにシリンダ55に対してロッド56が下降すると、ボルト65およびナット66がロッド56とともにシリンダ55に対して下降する。ボルト65およびナット66の張力が減少し、第1アームプレート21、第2アームプレート31および摩擦材4は、上側に押圧されない。
これにより、第1アームプレート21および第2アームプレート31に対して摩擦材4が押しけられていない状態(以下、ロック解除状態とする)となる。
ロック解除状態では、摩擦抵抗力が無い、またはほとんど無い状態となり、第1アームプレート21と第2アームプレート31とが摩擦材4から摩擦抵抗力をほとんど受けることなく第3鉛直軸63回りに相対的に回動可能となる。
図1ではロック解除状態のロック機構1を示し、図3ではロック状態のロック機構1を示している。
When the
As a result, the
In the unlocked state, there is no or almost no frictional resistance, and the
1 shows the lock mechanism 1 in the unlocked state, and FIG. 3 shows the lock mechanism 1 in the locked state.
ロック解除状態のロック機構1は、第1アームプレート21と第1アーム取付プレート114とが第1鉛直軸61回りに相対的に回動可能となり、第2アームプレート31と第2アーム取付プレート124とが第2鉛直軸62回りの相対的に回動可能となり、第1アームプレート21と第2アームプレート31とが第3鉛直軸63回りに相対的に回動可能となる。
このため、ロック解除状態において、上部構造体12と下部構造体11とが水平方向に相対変位すると、第1アーム2が第1鉛直軸61および第3鉛直軸63回りに回動し、第2アーム3が第2鉛直軸62および第3鉛直軸63回りに回動する。これにより、ロック解除状態のロック機構1は、上部構造体12と下部構造体11との水平方向に相対変位に追従して、上部構造体12と下部構造体11の水平方向の相対変位を規制しない。
In the lock mechanism 1 in the unlocked state, the
Therefore, when the
ロック状態のロック機構1は、第1アームプレート21と第1アーム取付プレート114とが第1鉛直軸61回りに相対的に回動可能となり、第2アームプレート31と第2アーム取付プレート124とが第2鉛直軸62回りの相対的に回動可能となるが、第1アームプレート21と第2アームプレート31とは第3鉛直軸63回りの相対的な回動が拘束される。
このため、ロック状態では、第1アーム2と第2アーム3とが固定され、上部構造体12と下部構造体11とが水平方向に相対変位すると、固定された第1アーム2および第2アーム3が第1鉛直軸61および第2鉛直軸62回りに回動する。この場合も、ロック機構1は、上部構造体12と下部構造体11との水平方向に相対変位に追従して変位するが、ロック解除状態に比べて、変位可能な範囲が小さくなる。これにより、ロック状態のロック機構1は、上部構造体12と下部構造体11の水平方向の相対変位を規制し、抑制することになる。
In the lock mechanism 1 in the locked state, the
Therefore, in the locked state, the
本実施形態のロック機構は、ロック状態において、第1アームプレート21と第2アームプレート31との第3鉛直軸63回りのモーメントが上記の摩擦抵抗力に対抗できる値となると、第1アームプレート21と第2アームプレート31とが摩擦抵抗力を受けつつも第3鉛直軸63回りに相対的に回動可能となるように構成されている。
以下では、第1アームプレート21と第2アームプレート31との第3鉛直軸63回りのモーメントを「モーメント」と表記する。
In the lock mechanism of the present embodiment, when the moment between the
Hereinafter, the moment about the third
摩擦抵抗切替部5は、上述したようにロッド56を昇降させてボルト65に生じる張力を調節し、摩擦抵抗力の値を調整してロック状態とロック解除状態とを切り替えるように構成されている。
本実施形態では、風荷重作用時には免震層13の変位を抑制し、大地震時には、免震層13の変位を許容して免震層13として機能させるように設定している。
摩擦抵抗力の値は、免震構造物14に所定値の風荷重が作用して生じたモーメントによる、第1アームプレート21と第2アームプレート31との第3鉛直軸63回りの相対的な回動を拘束でき、かつ、免震構造物14に大地震力が作用して生じたモーメントによる、第1アームプレート21と第2アームプレート31との第3鉛直軸63回りの相対的な回動は許容できる値に設置されている。
As described above, the frictional
In this embodiment, the
The value of the frictional resistance is the relative value of the
ロック機構1は、通常時にロック解除状態に設定されている。このため、大地震が発生した場合には、ロック機構1が免震層13の変形を抑制することなく、免震層13として機能させることができる。
通常時において風荷重が作用すると予測された場合には、ロック機構1をロック解除状態からロック状態に切り替える。これにより、免震層13の変形が抑制され、風荷重によって上部構造体12に生じる揺れを低減させることができる。
ロック状態において、風荷重が作用しなくなったと判断された場合には、ロック機構1をロック状態からロック解除状態に切り替えて、免震層13の変形が許容された状態とする。
The lock mechanism 1 is normally set in an unlocked state. Therefore, when a large earthquake occurs, the lock mechanism 1 can function as the
When it is predicted that a wind load will act under normal conditions, the lock mechanism 1 is switched from the unlocked state to the locked state. As a result, the deformation of the
When it is determined that the wind load no longer acts in the locked state, the lock mechanism 1 is switched from the locked state to the unlocked state to allow the
ロック状態において大地震が発生または予測された場合には、ロック機構1をロック状態からロック解除状態に切り替えて、免震層13の変形を許容した状態とし、免震層13として機能させる。
なお、これらのロック機構1をロック解除状態とロック状態とに切り替える操作は、免震層13と離間する管理室から遠隔操作可能に構成されている。
また、ロック状態において、大地震が発生または予測された場合に、ロック機構1が自動でロック解除状態に切り替えられるように構成されていてもよい。
When a large earthquake occurs or is predicted in the locked state, the lock mechanism 1 is switched from the locked state to the unlocked state to allow the deformation of the
The operation of switching the locking mechanism 1 between the unlocked state and the locked state can be remotely operated from a control room separated from the
Further, in the locked state, the lock mechanism 1 may be configured to automatically switch to the unlocked state when a large earthquake occurs or is predicted.
ロック状態において大地震が発生または予測された場合には、ロック機構1をすぐにロック解除状態に切り替えてもよいが、最初の所定の時間はロック状態のままとし、その後にロック解除状態に切り替えるようにしてもよい。
なお、ロック状態において大地震が発生してもロック解除状態に切り替えずにロック状態のままとすると、モーメントが所定の値よりも大きくなるため、第1アーム2と第2アーム3とは摩擦材4から摩擦抵抗を受けながらも第3鉛直軸63回りに相対的に回動する。
これにより、ロック機構1は、回転摩擦ダンパーとして機能し、免震構造物14に履歴減衰機能が付加された状態となる。なお、このようにしても免震構造物14の安全性は確保される。
When a large earthquake occurs or is predicted in the locked state, the lock mechanism 1 may be immediately switched to the unlocked state, but remains in the locked state for the first predetermined time and then switched to the unlocked state. You may do so.
Even if a large earthquake occurs in the locked state, if the locked state is maintained without switching to the unlocked state, the moment becomes larger than a predetermined value. It rotates relatively around the third
As a result, the lock mechanism 1 functions as a rotational friction damper, and the
また、ロック状態において大地震が発生または予測されたが、停電などによりロック解除状態に切り替えられない場合においても、ロック機構1は、回転摩擦ダンパーとして機能し、免震構造物14の安全性は確保されることになる。
大地震後に残留変位が生じると、第1アーム2と第2アーム3とがなす角度が初期状態から変わるが、ロック機構1はそのまま継続して使用することができる。
In addition, even if a large earthquake occurs or is predicted in the locked state, but it is not possible to switch to the unlocked state due to a power failure or the like, the lock mechanism 1 functions as a rotary friction damper, and the safety of the
When residual displacement occurs after a large earthquake, the angle formed by the
次に、上述した第1実施形態によるロック機構1の作用・効果について図面を用いて説明する。
上述した第1実施形態によるロック機構1では、摩擦抵抗切替部5は、摩擦材4によって第1アーム2と第2アーム3との第3鉛直軸63回りの相対的な回動に対して付与される摩擦抵抗力を増大させてロック状態とすることで、下部構造体11と上部構造体12との相対変位を抑制することができる。また、摩擦抵抗切替部5は、摩擦材4によって第1アーム2と第2アーム3との第3鉛直軸63回りの相対的な回動に対して付与される摩擦抵抗力を減少させてロック解除状態とすることで、下部構造体11と上部構造体12との相対変位を許容することができる。
Next, the operation and effects of the lock mechanism 1 according to the first embodiment described above will be described with reference to the drawings.
In the lock mechanism 1 according to the first embodiment described above, the frictional
このため、通常時には、ロック解除状態とすることで、下部構造体11と上部構造体12とが水平方向に相対変位可能となり、免震層13として機能させることができる。
また、風荷重が作用する場合には、ロック状態とすることで、下部構造体11と上部構造体12との水平方向の相対変位を抑制することができ、風荷重による上部構造体12の揺れを低減させることができる。
更に、ロック状態において、大地震が発生または予測された場合には、ロック解除状態とすることで、下部構造体11と上部構造体12とが水平方向に相対変位可能となり、免震層13として機能させることができる。なお、ロック解除する前に大地震が作用した場合は、ロック機構1が摩擦ダンパーとして機能し、履歴減衰を付与することで免震層13の変位を抑制することができる。
また、摩擦抵抗切替部5は、摩擦抵抗力の値を調節することによって、ロック状態とロック解除状態とを切り替える構成であるため、上部構造体12や下部構造体11に対して外力を付与してロック状態とロック解除状態とを切り替えるロック機構1と比べて、上部構造体12や下部構造体11に過度な応力が生じたり、免震層13に設置された免震装置の軸力を変動させたりすることがない。
Therefore, in the normal state, the
Further, when a wind load acts, by setting the lock state, horizontal relative displacement between the
Furthermore, when a large earthquake occurs or is predicted in the locked state, the unlocked state allows the
Further, since the frictional
また、摩擦抵抗切替部5は、第1アーム2および第2アーム3それぞれに摩擦材4を押し付け可能なセンターホールジャッキ53を有し、センターホールジャッキ53を駆動させて第1アーム2および第2アーム3それぞれに摩擦材4を押し付ける力を調整可能に構成されている。
このような構成とすることにより、センターホールジャッキ53を駆動させて、摩擦材4を第1アーム2および第2アーム3に押し付けて、第1アーム2と第2アーム3との第3鉛直軸63回りの相対的な回動に対する摩擦抵抗力を増大させることでロック状態とすることができ、摩擦材4を第1アーム2および第2アーム3に押し付けずに、第1アーム2と第2アーム3との第3鉛直軸63回りの相対的な回動に対する摩擦抵抗力を無くす、またはほとんど無くすことでロック解除状態とすることができる。このため、ロック機構は、ロック状態とロック解除状態とを容易に切り替えることができる。
また、センターホールジャッキ53の駆動を、免震層13での操作ではなく管理室などからの遠隔操作を可能とすれば、ロック状態とロック解除状態との切り替えを作業者が免震層13へ移動せずに行うことができる。
Further, the frictional
With such a configuration, the
Further, if the drive of the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第1実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第1実施形態と異なる構成について説明する。
図4に示すように、第2実施形態によるロック機構1Bでは、摩擦材4Bが第1アームプレート21と、下部構造体11における第1アーム取付部112の第1アーム取付プレート114と、の間に設けられ、摩擦抵抗切替部5Bが第1アーム2と第1アーム取付部112との連結部67に取り付けられている。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. Members and portions that are the same as or similar to those of the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Different configurations are described.
As shown in FIG. 4, in the
第2実施形態では、第1アームプレート21と第2アームプレート31との間には摩擦材が設けられておらず、第1アーム2と第2アーム3との連結部64には摩擦抵抗切替部が設けられていない。
第1アーム2と第2アーム3との連結部64は、2枚の第1アームプレート21と3枚の第2アームプレート31とが、最上部と最下部に第2アームプレート31が配置されるように上下方向に1枚ずつ交互に配列されている。2枚の第1アームプレート21と3枚の第2アームプレート31とは、これらを上下方向に貫通する第3回転ピン68によって第3回転ピン68の軸線回りに互いに相対的に回動可能に連結されている。第1アームプレート21と、第2アームプレート31とを連結している第3回転ピン68の軸線が第3鉛直軸63となっている。
第2実施形態では、第1アームプレート21と第2アームプレート31との間に滑り材69が設けられている。
In the second embodiment, no friction material is provided between the
The connecting
In the second embodiment, a sliding
第1アームプレート21は、上下方向に重なって2枚設けられている。第1アーム取付プレート114は、上下方向に重なって3枚設けられている。
第1アーム2と第1アーム取付部112との連結部67では、2枚の第1アームプレート21と3枚の第1アーム取付プレート114とが、最上部と最下部に第1アーム取付プレート114が配置されるように上下方向に1枚ずつ交互に配列されている。
Two
At the connecting
摩擦材4Bは、円板状に形成され、第1アームプレート21と第1アーム取付プレート114との間それぞれに設けられている。
摩擦材4Bは、第1アームプレート21および第1アーム取付プレート114に押し付けられた状態となると、第1アームプレート21と第1アーム取付プレート114との第1鉛直軸61回りの相対的な回動に対して摩擦抵抗を付与するように構成されている。摩擦材4Bは、第1アームプレート21および第1アーム取付プレート114に押し付けられずに接触した状態では、第1アームプレート21と第1アーム取付プレート114との第1鉛直軸61回りの相対的な回動に対して摩擦抵抗を付与しない、またはほとんど付与しないように構成されている。
The
When the
最上部の第1アーム取付プレート114の上側には、複数の上側皿ばね51Bが重なって設けられていて、複数の上側皿ばね51Bの上側にはセンターホールジャッキ53Bが設けられている。最下部の第2アームプレート31の下側には、複数の下側皿ばね52Bが重なって設けられている。
センターホールジャッキ53Bは、円筒状のシリンダ55Bと、シリンダ55Bの内部に挿入されシリンダ55Bに対して挿抜可能な円筒状のロッド56Bと、を有している。センターホールジャッキ53Bは、軸線方向が上下方向となる向きで上側皿ばね51Bの上に設置されている。センターホールジャッキ53Bは、ロッド56Bがシリンダ55Bに対して上側に突出した姿勢と、ロッド56Bがシリンダ55Bに挿入された姿勢との間で昇降可能となっている。
センターホールジャッキ53Bに接続されている油圧ポンプ54Bは、例えば、下部構造体11の上に免震装置と干渉しないように設置されている。
Above the uppermost first
The
The hydraulic pump 54B connected to the
上下方向に重なって配置されている第1アームプレート21、第1アーム取付プレート114、摩擦材4下側皿ばね52B、上側皿ばね51B、およびセンターホールジャッキ53Bは、これらを上下方向に貫通するボルト65Bとボルト65Bに締結されるナット66Bによって連結されている。
ボルト65Bは、頭部651Bがネジ部652Bの上側となる向きで、ネジ部652Bに下側からナット66Bが螺合している。センターホールジャッキ53Bのロッド56Bの上には、ボルト65Bの頭部が配置され、下側皿ばね52Bの下には、ナット66Bが配置されている。
The
The
ロッド56Bの内径は、ボルト65Bのネジ部652Bの径より大きく、ボルト65Bの頭部651Bの径よりも小さく設定されている。ロッド56Bの上には、ボルト65Bの頭部651Bが配置され、ロッド56Bの内部にはボルト65Bの頭部651Bが入らないように構成されている。
The inner diameter of the
第2実施形態では、センターホールジャッキ53Bのロッド56Bを上昇させてボルト65Bに生じる張力を調節することで、第1アームプレート21および第1アーム取付プレート114に対して摩擦材4Bが押し付けられたロック状態と、押し付けられていないロック解除状態と、に切り替えるように構成されている。
ロック状態となると、第1アーム2と下部構造体11との第1鉛直軸61回りの相対的な回動が抑制され、ロック解除状態となると第1アーム2と下部構造体11との第1鉛直軸61回りの相対的な回動が許容される。
In the second embodiment, the
In the locked state, relative rotation between the
第1アーム2と第2アーム3とは、ロック状態およびロック解除状態の両方において、第1鉛直軸61回りに相対的に回動可能に連結されている。
第2実施形態においても、ロック解除状態のロック機構1Bは、上部構造体12と下部構造体11の水平方向の相対変位を規制しない。
第2実施形態では、ロック状態のロック機構1Bは、第2アームプレート31と第2アーム取付プレート124とは第2鉛直軸62回りに相対的に回動可能となり、第1アームプレート21と第2アームプレート31とは第3鉛直軸63回りに相対的に回動可能となるが、第1アームプレート21と第1アーム取付プレート114とが第1鉛直軸61回りの相対的に回動可能が拘束される。
The
Also in the second embodiment, the
In the second embodiment, in the
このため、ロック状態において、上部構造体12と下部構造体11とが水平方向に相対変位すると、ロック機構1Bは、第1アーム2と下部構造体11とが固定され、第2アーム3が第2鉛直軸62回りに回動するとともに、下部構造体11に対して位置が固定された第3鉛直軸63回りに回動する。この場合も、ロック機構1Bは、上部構造体12と下部構造体11との水平方向に相対変位に追従して変位するが、ロック解除状態に比べて、変位可能な範囲が小さくなる。これにより、ロック状態のロック機構1Bは、上部構造体12と下部構造体11の水平方向の相対変位を規制し、抑制することになる。
Therefore, in the locked state, when the
第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、風荷重作用時に免震層13の変位を抑制し、大地震時には、免震層13の変位を許容して免震層13として機能させるように設定している。
第2実施形態では、ロック状態における、第1アームプレート21および第1アーム取付プレート114の摩擦材4Bとの摩擦抵抗力を「摩擦抵抗力」と表記する。また、第1アームプレート21と第1アーム取付プレート114との第1鉛直軸61回りのモーメントを「モーメント」と表記する。
摩擦抵抗力の値は、免震構造物14に所定値の風荷重が作用して生じたモーメントによる、第1アームプレート21と下部構造体11との第1鉛直軸61回りの相対的な回動を拘束でき、かつ、免震構造物14に大地震力が作用して生じたモーメントによる、第1アームプレート21と下部構造体11との第1鉛直軸61回りの相対的な回動は許容できる値に設置されている。
In the second embodiment, similarly to the first embodiment, the displacement of the
In the second embodiment, the frictional resistance between the
The value of the frictional resistance is the relative rotation of the
上述した第2実施形態によるロック機構1Bは、第1実施形態と同様の効果を奏する。
また、第2実施形態では、摩擦抵抗切替部5Bが第1アーム2と下部構造体11の第1アーム取付部112との連結部67に取り付けられている。このため、摩擦抵抗切替部5Bの油圧ポンプ54Bを下部構造体11における第1アーム取付部112の近傍に設けることにより、センターホールジャッキ53Bと油圧ポンプ54Bとを接続する配管541Bをより短くすることができ、可撓性を要しない安価な配管を適用することができる。
また、センターホールジャッキ53Bの重量を下部構造体11に負担させることができるため、相対回転するアーム部材(第1アーム2、第1アーム取付部112)に生じる応力やたわみを低減できる。
The
Further, in the second embodiment, the frictional
Further, since the weight of the
以上、本発明によるロック機構の実施形態について説明したが、本発明は上記の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、上記の第1実施形態では、摩擦抵抗切替部5が第1アーム2と第2アーム3との連結部64に取り付けられ、第2実施形態では、摩擦抵抗切替部5Bが第1アーム2と第1アーム取付部112との連結部67に取り付けられている。これに対し、摩擦抵抗切替部5は、第2アーム3と第2アーム取付部122との連結部に取り付けられていてもよい。
Although the embodiments of the lock mechanism according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention.
For example, in the above-described first embodiment, the frictional
また、同一の免震構造物14の免震層13において、摩擦抵抗切替部5が第1アーム2と第2アーム3との連結部64に取り付けられたロック機構1、摩擦抵抗切替部5Bが第1アーム2と第1アーム取付部112との連結部67に取り付けられたロック機構1B、および摩擦抵抗切替部が第2アーム3と第2アーム取付部122との連結部に取り付けられたロック機構が、それぞれ設けられていてもよい。
また、摩擦抵抗切替部5Bが第1アーム2と第1アーム取付部112との連結部67、第2アーム3と第2アーム取付部122との連結部にそれぞれ設けられていてもよい。
このようにすることにより、ロック状態において各ロック機構が下部構造体11と上部構造体12との水平方向の相対変位をそれぞれ異なる方向から規制するため、下部構造体11と上部構造体12との水平方向の相対変位をより少なくすることができる。
Further, in the
Further, the frictional
By doing so, in the locked state, each locking mechanism restricts the relative displacement in the horizontal direction between the
また、上記の実施形態では、センターホールジャッキ53,53Bを駆動してロック状態とロック解除状態を切り替えているが、センターホールジャッキ53,53B以外のジャッキや機構を用いてロック状態とロック解除状態を切り替えてもよい。 Further, in the above embodiment, the center hole jacks 53, 53B are driven to switch between the locked state and the unlocked state. can be switched.
1,1B ロック機構
2 第1アーム
3 第2アーム
4,4B 摩擦材
5,5B 摩擦抵抗切替部
11 下部構造体
12 上部構造体
13 免震層
53,53B センターホールジャッキ(ジャッキ)
61 第1鉛直軸
62 第2鉛直軸
63 第3鉛直軸
1,
61 first
Claims (2)
前記下部構造体に対して第1鉛直軸回りに相対的に回動可能に連結された第1アームと、
前記上部構造体に対して第2鉛直軸回りに相対的に回動可能に連結されるとともに、前記第1アームと第3鉛直軸回りに相対的に回動可能に連結された第2アームと、
前記第1アームと前記第2アームとの前記第3鉛直軸回りの相対的な回動に対して摩擦抵抗を付与可能な摩擦材と、
前記摩擦材によって前記第1アームと前記第2アームとの前記第3鉛直軸回りの相対的な回動に対して付与される摩擦抵抗力の値を調節して、前記第1アームと前記第2アームとの前記第3鉛直軸回りの相対的な回動を拘束するロック状態と、許容するロック解除状態と、を切り替える摩擦抵抗切替部と、を有し、
前記摩擦抵抗切替部には、上側皿ばねと、下側皿ばねと、ジャッキと、が設けられ、
前記摩擦抵抗切替部において、前記上側皿ばねと、前記下側皿ばねと、前記ジャッキと、前記第1アームと、前記第2アームと、がボルトおよびナットにて連結され、
前記摩擦抵抗切替部は、前記第1アームおよび前記第2アームそれぞれに前記摩擦材を押し付け可能なジャッキを有し、前記ジャッキを駆動させて、前記第1アームおよび前記第2アームそれぞれに前記摩擦材を押し付ける力を調整可能に構成されていることを特徴とするロック機構。 A lock mechanism provided in a seismic isolation layer between a lower structure and an upper structure capable of relative displacement in the horizontal direction, for suppressing relative displacement in the horizontal direction between the lower structure and the upper structure,
a first arm rotatably connected to the lower structure about a first vertical axis;
a second arm coupled to the upper structure so as to be relatively rotatable about a second vertical axis and coupled to the first arm so as to be relatively rotatable about a third vertical axis; ,
a friction material capable of imparting frictional resistance to relative rotation of the first arm and the second arm about the third vertical axis;
By adjusting the value of the frictional resistance applied by the friction material to the relative rotation of the first arm and the second arm about the third vertical axis, a frictional resistance switching unit that switches between a locked state that restricts relative rotation of the arm 2 about the third vertical axis and an unlocked state that permits the rotation ;
The frictional resistance switching unit is provided with an upper disc spring, a lower disc spring, and a jack,
In the frictional resistance switching portion, the upper disc spring, the lower disc spring, the jack, the first arm, and the second arm are connected by bolts and nuts,
The frictional resistance switching unit has a jack capable of pressing the friction material against each of the first arm and the second arm, and drives the jack to apply the friction material to each of the first arm and the second arm. A lock mechanism characterized in that it is configured so that a force for pressing a material can be adjusted .
前記下部構造体に対して第1鉛直軸回りに相対的に回動可能に連結された第1アームと、
前記上部構造体に対して第2鉛直軸回りに相対的に回動可能に連結されるとともに、前記第1アームと第3鉛直軸回りに相対的に回動可能に連結された第2アームと、
前記第1アームと前記下部構造体との前記第1鉛直軸回りの相対的な回動に対して、または、前記第2アームと前記上部構造体との前記第2鉛直軸回りの相対的な回動に対して、摩擦抵抗を付与可能な摩擦材と、
前記摩擦材によって前記第1アームと前記下部構造体との前記第1鉛直軸回りの相対的な回動に対して付与される摩擦抵抗力の値を調節して、前記第1アームと前記下部構造体との前記第1鉛直軸回りの相対的な回動を拘束するロック状態と、許容するロック解除状態と、を切り替える、または、前記摩擦材によって前記第2アームと前記上部構造体との前記第2鉛直軸回りの相対的な回動に対して付与される摩擦抵抗力の値を調節して、前記第2アームと前記上部構造体との前記第2鉛直軸回りの相対的な回動を拘束するロック状態と、許容するロック解除状態と、を切り替える摩擦抵抗切替部と、を有し、
前記摩擦抵抗切替部には、上側皿ばねと、下側皿ばねと、ジャッキと、前記下部構造体に連結された第1アーム取付プレートが設けられ、前記摩擦抵抗切替部において、前記上側皿ばねと、前記下側皿ばねと、前記ジャッキと、前記第1アームと、前記第1アーム取付プレートと、がボルトおよびナットにて連結され、または、
前記摩擦抵抗切替部には、上側皿ばねと、下側皿ばねと、ジャッキと、前記上部構造体に連結された第2アーム取付プレートが設けられ、前記摩擦抵抗切替部において、前記上側皿ばねと、前記下側皿ばねと、前記ジャッキと、前記第2アームと、前記第2アーム取付プレートと、がボルトおよびナットにて連結され、
前記摩擦抵抗切替部は、前記摩擦材が間に設けられた前記第1アームおよび前記上部構造体のそれぞれに、または前記第2アームおよび前記下部構造体のそれぞれに前記摩擦材を押し付け可能な前記ジャッキを有し、前記ジャッキを駆動させて、前記摩擦材が間に設けられた前記第1アームおよび前記上部構造体のそれぞれに、または前記第2アームおよび前記下部構造体のそれぞれに前記摩擦材を押し付ける力を調整可能に構成されていることを特徴とするロック機構。 A lock mechanism provided in a seismic isolation layer between a lower structure and an upper structure capable of relative displacement in the horizontal direction, for suppressing relative displacement in the horizontal direction between the lower structure and the upper structure,
a first arm rotatably connected to the lower structure about a first vertical axis;
a second arm coupled to the upper structure so as to be relatively rotatable about a second vertical axis and coupled to the first arm so as to be relatively rotatable about a third vertical axis; ,
Relative rotation of the first arm and the lower structure about the first vertical axis, or relative rotation of the second arm and the upper structure about the second vertical axis a friction material capable of imparting frictional resistance to rotation;
By adjusting the value of the frictional resistance applied to the relative rotation of the first arm and the lower structure about the first vertical axis by the friction material, the first arm and the lower structure Switches between a locked state that restricts relative rotation with respect to the structure about the first vertical axis and an unlocked state that permits it, or allows the second arm and the upper structure to be separated by the friction material. Relative rotation of the second arm and the upper structure about the second vertical axis is achieved by adjusting the value of the frictional resistance applied to the relative rotation about the second vertical axis. a frictional resistance switching unit that switches between a locked state that restricts movement and an unlocked state that allows movement ,
The frictional resistance switching portion is provided with an upper disk spring, a lower disk spring, a jack, and a first arm mounting plate connected to the lower structure, and the frictional resistance switching portion includes the upper disk spring and the lower disk spring, the jack, the first arm, and the first arm mounting plate are connected by bolts and nuts, or
The frictional resistance switching portion is provided with an upper disk spring, a lower disk spring, a jack, and a second arm mounting plate connected to the upper structure. , the lower disc spring, the jack, the second arm, and the second arm mounting plate are connected by bolts and nuts,
The frictional resistance switching unit is capable of pressing the friction material against each of the first arm and the upper structure between which the friction material is provided, or against each of the second arm and the lower structure. a jack for driving said friction material on each of said first arm and said upper structure between which said friction material is provided, or on said second arm and said lower structure respectively; A lock mechanism, characterized in that the force for pressing the is adjustable .
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