JP7783019B2 - seismic control device - Google Patents
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Description
本発明は、制震装置に関するものである。 The present invention relates to a vibration control device.
従来から、免震建物に設置される支承材及びダンパー部材(下記の特許文献1参照)には、装置としての限界変形がある。告示で決められたいわゆるLv2地震動に対して性能保証変形以下、案件に応じて設定する余裕度検討用としてLv2の1.5倍程度地震に対し限界変形以下、または免震クリアランス以下となるように設計することが一般的である。 Conventionally, bearings and damper components (see Patent Document 1 below) installed in seismically isolated buildings have a limit deformation as a device. They are generally designed to be below the performance-guaranteed deformation for so-called Level 2 earthquake motion as determined by public notice, or below the limit deformation for an earthquake approximately 1.5 times Level 2 as a margin of error set for each project, or below the seismic isolation clearance.
一方、近年、Lv2の1.5倍を超えるような極大地震が発生しており、設計の想定を超える外力が作用して、これらの限界変形を超えてしまう可能性がある。そこで、想定を超えるような地震動に対しても免震層を健全に保つことができるよう限界変形や免震クリアランス以下に変形を抑えるフェールセーフ装置のニーズがある。
さらに、風荷重に対しては居住性確保やエレベーター運行の観点から免震層を変形させたくないという耐風ロック装置のニーズもある。
On the other hand, in recent years, there have been extremely large earthquakes exceeding 1.5 times the level 2 level, and external forces beyond the design assumptions may act, causing these limit deformations to be exceeded. Therefore, there is a need for fail-safe devices that suppress deformation below the limit deformation or seismic isolation clearance so that the seismic isolation layer can remain sound even in the event of earthquake motions that exceed assumptions.
Furthermore, there is a need for wind-resistant locking devices to prevent deformation of the seismic isolation layer from the perspective of ensuring livability and elevator operation due to wind loads.
加えて、中間層免震建物のようにエレベーター等が免震層を貫通する建物も増加していて、この場合、地震後に生じる免震層の残留変形が課題であり、即座に残留変形がある状態から復元させる装置も求められている。
さらに、Lv2の1.5倍を超えるような設計想定外の地震動に対してのみならず、Lv2を超えるが想定外ほどではない地震動(例えばLv2×1.0~Lv2×1.5のLv3相当)に対しても対応可能な制振装置が望まれている。
また、強風時に免震層が変形してしまうとエレベーターの運行に支障が生じるという課題もあり、風荷重による免震層を固定または変形制限が可能な装置も求められている。
In addition, there is an increase in buildings where elevators and other structures penetrate the seismic isolation layer, such as mid-story seismic isolation buildings. In such cases, residual deformation of the seismic isolation layer after an earthquake is an issue, and there is a demand for devices that can instantly restore the structure from a state where residual deformation exists.
Furthermore, there is a demand for a vibration control device that can cope not only with earthquake motions that are beyond the design assumptions, such as those exceeding 1.5 times Lv2, but also with earthquake motions that exceed Lv2 but are not so unexpected (for example, Lv2 x 1.0 to Lv2 x 1.5, equivalent to Lv3).
There is also the issue that if the seismic isolation layer is deformed during strong winds, it can cause problems with elevator operation, so there is a need for devices that can fix the seismic isolation layer or limit deformation due to wind loads.
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、限界変形に達するまでにより多くのエネルギー吸収が可能で、尚且つジャッキとして機能し残留変形が復元可能で、さらに免震層を固定または変形制限が可能となる制震装置を提供する。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and provides a seismic control device that can absorb more energy before reaching critical deformation, functions as a jack to restore residual deformation, and can fixate the seismic isolation layer or limit deformation.
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る制震装置は、建物の構造体間の免震層に設置される制震装置であって、前記建物の構造体間に接続された引張材と、前記引張材に設けられたストッパー機構と、内部に前記引張材が貫通されたジャッキと、前記ジャッキに取り付けられるとともに、上下方向を軸線方向として軸線回りに回動可能に前記建物の構造体に取り付けられ、前記免震層の変位に前記引張材を追従させる変位追従部材と、を備え、通常時に、前記ジャッキは、シリンダーが伸長した状態であり、地震時に、前記シリンダーが前記ストッパー機構に当接し、前記シリンダーが圧縮する。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following means.
In other words, the seismic control device of the present invention is a seismic control device installed in a seismic isolation layer between the structures of a building, and comprises a tension member connected between the structures of the building, a stopper mechanism provided on the tension member, a jack through which the tension member passes, and a displacement following member that is attached to the jack and is attached to the structure of the building so that it can rotate around an axis with the vertical direction as the axial direction, and that causes the tension member to follow the displacement of the seismic isolation layer; under normal circumstances, the jack is in a state where the cylinder is extended, and during an earthquake, the cylinder abuts against the stopper mechanism and the cylinder is compressed.
このように構成された制震装置では、引張力が大きくなると、ジャッキのシリンダーがストッパー機構に当接して圧縮される。シリンダーの伸長長さが消滅して、ジャッキはオイルバッファとして機能してエネルギー吸収する。引張力が更に大きくなり、シリンダーがさらに圧縮されると、引張材が作用してエネルギーを吸収する。よって、限界変形に達するまでにより多くのエネルギーの吸収をすることができる。また、ジャッキとして機能し残留変形が復元可能で、さらに免震層を固定または変形制限が可能である。 In a seismic control device configured in this way, when the tensile force increases, the jack cylinder comes into contact with the stopper mechanism and is compressed. The cylinder's extension length disappears, and the jack functions as an oil buffer, absorbing energy. When the tensile force increases further and the cylinder is further compressed, the tension member comes into play and absorbs energy. This allows for greater energy absorption before the limit deformation is reached. It also functions as a jack, allowing residual deformation to be restored, and it is possible to fix the seismic isolation layer or limit deformation.
また、本発明に係る制震装置は、前記地震時に、前記ジャッキは、前記シリンダーが圧縮されると、リリーフバルブ及びオリフィスのいずれか一方が作用してもよい。 Furthermore, in the vibration control device according to the present invention, when the cylinder of the jack is compressed during an earthquake, either the relief valve or the orifice may be activated.
このように構成された制震装置では、地震時に、ジャッキは、シリンダーが圧縮されると、リリーフバルブ及びオリフィスのいずれ一方が作用して、ジャッキ内部のオイルが排出され、粘性減衰抵抗を発揮してエネルギーを吸収することができる。 In a seismic control device configured in this way, when the cylinder of the jack is compressed during an earthquake, either the relief valve or the orifice is activated, causing the oil inside the jack to be discharged, providing viscous damping resistance and absorbing energy.
また、本発明に係る制震装置は、地震後には、前記リリーフバルブ及び前記オリフィスのいずれか一方に通じる管路の弁を閉じるように構成されていてもよい。 Furthermore, the seismic control device according to the present invention may be configured to close the valve in the pipeline leading to either the relief valve or the orifice after an earthquake.
このように構成された制震装置では、地震後には、リリーフバルブ及びオリフィスのいずれか一方に通じる管路の弁を閉じて、残留変形を復帰させることができる。強風時には、ジャッキのシリンダーをストッパーに当接するまで伸長することにより、リリーフバルブ及びオリフィスのいずれか一方に通じる管路の弁を閉じて、または、リリーフバルブが作用する荷重以下の範囲で免震層を固定することができる。 With a seismic control device configured in this way, after an earthquake, the valve in the pipeline leading to either the relief valve or the orifice can be closed, allowing residual deformation to return to normal. During strong winds, the jack cylinder can be extended until it abuts the stopper, closing the valve in the pipeline leading to either the relief valve or the orifice, or fixing the seismic isolation layer within a range below the load acting on the relief valve.
本発明に係る制震装置によれば、限界変形に達するまでにより多くのエネルギー吸収をすることができる。加えて、地震または風荷重によって生じる免震層の残留変形を復元できる。さらに、強風時に免震層が風荷重で変形しないよう固定できる。 The seismic control device of the present invention can absorb more energy before reaching its limit deformation. In addition, it can restore residual deformation of the seismic isolation layer caused by earthquakes or wind loads. Furthermore, it can fix the seismic isolation layer so that it does not deform due to wind loads during strong winds.
本発明の一実施形態に係る制震装置について、図面を用いて説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る制震装置1は、例えば建築物の下層部分の上下の構造体の免震層12に設置されている。免震層12では、上部構造体18に設けられた上部接合部18aと、下部構造体19に設けられた下部接合部19aとの間に免震ゴム11が設置されている。
A vibration damping device according to one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in Figure 1, the vibration control device 1 according to this embodiment is installed in, for example, the seismic isolation layer 12 of the upper and lower structures of the lower floor of a building. In the seismic isolation layer 12, a seismic isolation rubber 11 is installed between an upper joint 18a provided on an upper structure 18 and a lower joint 19a provided on a lower structure 19.
制震装置1は、下部構造体19の大梁16に支持され上方に延びる束柱16aと、上部構造体の大梁17に支持され下方に延びる束柱17aとの間に設置されている。大梁16,17の延在方向をX方向とする。水平方向のうちX方向と直交する方向をY方向とする。 The vibration control device 1 is installed between a post 16a that is supported by the girder 16 of the lower structure 19 and extends upward, and a post 17a that is supported by the girder 17 of the upper structure and extends downward. The direction in which the girders 16, 17 extend is the X direction. The horizontal direction perpendicular to the X direction is the Y direction.
制震装置1は、オイルダンパー2と、鋼材ダンパー装置1Xと、を備えている。本実施形態では、1つのオイルダンパー2に対して、上下方向及びY方向にそれぞれ離間して2つずつ合計4つの鋼材ダンパー装置1Xが設けられている。鋼材ダンパー装置1Xは、タイロッド(引張材)3と、回動固定部4と、ストッパー部材(ストッパー機構)5と、トラニオン部材(変位追従部材)6と、センターホールジャッキ(ジャッキ)7と、を備えている。なお、オイルダンパー2に対して、2つまたは6つ等の鋼材ダンパー装置1Xが対称に配置されていれば、鋼材ダンパー装置1Xの台数制限はない。 The vibration control device 1 comprises an oil damper 2 and a steel damper device 1X. In this embodiment, a total of four steel damper devices 1X are provided for each oil damper 2, with two spaced apart in the vertical and Y directions. The steel damper device 1X comprises a tie rod (tension member) 3, a pivot fixing portion 4, a stopper member (stopper mechanism) 5, a trunnion member (displacement tracking member) 6, and a center hole jack (jack) 7. There is no limit to the number of steel damper devices 1X, as long as two, six, or more steel damper devices 1X are arranged symmetrically with respect to the oil damper 2.
図2に示すように、オイルダンパー2は、伸縮方向(軸方向)をX方向に向けている。オイルダンパー2は、束柱16a,17aの間に配置されている。 As shown in Figure 2, the extension direction (axial direction) of the oil damper 2 faces the X direction. The oil damper 2 is positioned between the posts 16a and 17a.
束柱16aには、接合プレート16bが設けられている。オイルダンパー2の一方の端部21は、接合プレート16bに設けられたダンパー接合部16cに取り付けられている。オイルダンパー2の端部21は、ダンパー接合部16cに対して上下方向を軸線方向として軸線回りに回動可能に取り付けられている。 A connecting plate 16b is attached to the column 16a. One end 21 of the oil damper 2 is attached to a damper connecting portion 16c provided on the connecting plate 16b. The end 21 of the oil damper 2 is attached to the damper connecting portion 16c so that it can rotate around its axis, with the axis extending vertically relative to the damper connecting portion 16c.
束柱17aには、接合プレート17bが設けられている。オイルダンパー2の他方の端部22は、接合プレート17bに設けられたダンパー接合部17cに取り付けられている。オイルダンパー2の端部22は、ダンパー接合部17cに対して上下方向を軸線方向として軸線回りに回動可能に取り付けられている。 A connecting plate 17b is attached to the post 17a. The other end 22 of the oil damper 2 is attached to a damper connecting portion 17c provided on the connecting plate 17b. The end 22 of the oil damper 2 is attached to the damper connecting portion 17c so that it can rotate around its axis, with the vertical direction being the axial direction.
タイロッド3は、鋼材ダンパーである。タイロッド3は、後述するセンターホールジャッキ7の内部に挿通されている。タイロッド3は、オイルダンパー2と並列に設けられている。タイロッド3は、棒状に形成された軸部30を有している。軸部30の長さ方向は、オイルダンパー2の伸縮方向(X方向)と平行である。束柱16a,17aの偏心曲げ及びねじりを回避するために、タイロッド3はオイルダンパー2の上下またはY方向の両側(左右両側)にバランスよく配置されている。本実施形態では、オイルダンパー2の上下及びY方向の両側に4本配置されている。 The tie rod 3 is a steel damper. The tie rod 3 is inserted inside the center hole jack 7, which will be described later. The tie rod 3 is arranged in parallel with the oil damper 2. The tie rod 3 has a rod-shaped shaft 30. The length of the shaft 30 is parallel to the extension and contraction direction (X direction) of the oil damper 2. To avoid eccentric bending and twisting of the posts 16a, 17a, the tie rods 3 are arranged in a balanced manner above and below the oil damper 2 or on both sides in the Y direction (left and right sides). In this embodiment, four tie rods 3 are arranged above and below the oil damper 2 and on both sides in the Y direction.
タイロッド3の端部31は、回動固定部4を介して、接合プレート16bに設けられた上下のタイロッド接合部16dに上下方向を軸線方向として、軸線方向回りに回動可能に接合されている。 The end 31 of the tie rod 3 is connected via the pivot fixing portion 4 to the upper and lower tie rod joint portions 16d provided on the joint plate 16b so that it can rotate around the axial direction, with the vertical direction being the axial direction.
タイロッド3の他方の端部32には、ストッパー部材5が設けられている。図3に示すように、ストッパー部材5は、外側ナット51Aと、内側ナット51Bと、ゴムリング52と、リングワッシャー53と、皿ばね54と、を有している。タイロッド3の軸方向Xの中心側から端部32側に向けて、内側ナット51B、ゴムリング52、リングワッシャー53、皿ばね54、外側ナット51Aの順で配列されている。 A stopper member 5 is provided at the other end 32 of the tie rod 3. As shown in FIG. 3, the stopper member 5 has an outer nut 51A, an inner nut 51B, a rubber ring 52, a ring washer 53, and a disc spring 54. The inner nut 51B, rubber ring 52, ring washer 53, disc spring 54, and outer nut 51A are arranged in this order from the center of the axial direction X of the tie rod 3 toward the end 32.
ゴムリング52は、円盤状に形成された台座部521と、ゴムリング本体部522と、を有している。台座部521の中央に形成された取付孔に、タイロッド3の雄ねじ34を挿通されている。 The rubber ring 52 has a disk-shaped base portion 521 and a rubber ring main body portion 522. The male thread 34 of the tie rod 3 is inserted into an attachment hole formed in the center of the base portion 521.
ゴムリング本体部522は、タイロッド3の軸方向Xに弾性変形可能なゴム製の部材から形成されている。ゴムリング本体部522は、内側ナット51Bの厚みよりも大きな厚みの円盤状に形成されている。ゴムリング52の中央に形成された取付孔に、タイロッド3の雄ねじ34に螺合された内側ナット51Bが配置されている。 The rubber ring main body 522 is formed from a rubber member that is elastically deformable in the axial direction X of the tie rod 3. The rubber ring main body 522 is formed in a disk shape with a thickness greater than that of the inner nut 51B. The inner nut 51B, which is threaded onto the male thread 34 of the tie rod 3, is placed in an attachment hole formed in the center of the rubber ring 52.
ゴムリング本体部522と後述するセンターホールジャッキ7のジャッキシリンダー72との間には、通常の状態(オイルダンパー2に変位が生じていない初期設定位置)で軸方向に距離(ギャップ)G離間している。距離Gは、オイルダンパー2の引張方向の変位を許容するギャップである。距離Gは、例えば300~500mm程度である。 In the normal state (initial setting position where no displacement occurs in the oil damper 2), there is an axial distance (gap) G between the rubber ring main body 522 and the jack cylinder 72 of the center hole jack 7 (described below). Distance G is a gap that allows displacement of the oil damper 2 in the tensile direction. Distance G is, for example, approximately 300 to 500 mm.
リングワッシャー53は、円盤状に形成されている。リングワッシャー53の中央に形成された取付孔に、タイロッド3の雄ねじ34が挿通されている。ボルト526によって、リングワッシャー53の外縁部は、ゴムリング52の台座部521と締結されている。 The ring washer 53 is disk-shaped. The male thread 34 of the tie rod 3 is inserted into an attachment hole formed in the center of the ring washer 53. The outer edge of the ring washer 53 is fastened to the base portion 521 of the rubber ring 52 by a bolt 526.
外側ナット51Aは、リングワッシャー53との間に皿ばね54を介して雄ねじ32に締め込まれている。皿ばね54を設けることで、外側ナット51Aには、常時軸力を与え、微振動等で生じる供回りによる外側ナット51Aの緩みを防止するとともに、外側ナット51Aを位置決めする。 The outer nut 51A is fastened to the male thread 32 via a disc spring 54 between it and the ring washer 53. The disc spring 54 constantly applies axial force to the outer nut 51A, preventing loosening of the outer nut 51A due to co-rotation caused by micro-vibrations and the like, and also positions the outer nut 51A.
図1に示すように、束柱17aには、上下方向に離間して一対の接合プレート171が固定されている。トラニオン部材6は、上下方向の軸線方向として、軸線回りに回動可能に接合プレート171に取り付けられている。トラニオン部材6の内部には、X方向に貫通する貫通孔が形成されている。トラニオン部材6の貫通孔には、センターホールジャッキ7が嵌め込まれている。トラニオン部材6は、オイルダンパー2のX方向及びY方向の変位にセンターホールジャッキ7を介してタイロッド3を追従させるものである。 As shown in Figure 1, a pair of connecting plates 171 are fixed to the support column 17a, spaced apart in the vertical direction. The trunnion member 6 is attached to the connecting plate 171 so as to be rotatable around its axis, which is the vertical axis. A through-hole that penetrates in the X direction is formed inside the trunnion member 6. A center hole jack 7 is fitted into the through-hole of the trunnion member 6. The trunnion member 6 causes the tie rod 3 to follow displacements of the oil damper 2 in the X and Y directions via the center hole jack 7.
センターホールジャッキ7は、例えば油圧式等のジャッキである。センターホールジャッキ7は、略円柱状に形成されたジャッキ本体71と、ジャッキ本体71からX方向に延びるジャッキシリンダー72と、を有している。ジャッキ本体71及びジャッキシリンダー72には、X方向に貫通孔が形成されている。貫通孔にタイロッド3の軸部30がX方向に摺動可能に挿通されている。 The center hole jack 7 is, for example, a hydraulic jack. The center hole jack 7 has a jack body 71 formed in a substantially cylindrical shape and a jack cylinder 72 extending in the X direction from the jack body 71. The jack body 71 and jack cylinder 72 have through holes formed in the X direction. The shaft 30 of the tie rod 3 is inserted through the through hole so as to be slidable in the X direction.
図3に示すように、通常の状態で、センターホールジャッキ7のジャッキシリンダー72は、距離H伸ばした状態になっている。距離Hは、数百mm(例えば250mm)程度である。ジャッキシリンダー72は、距離H伸ばした状態で圧力保持されているか、または距離H伸ばした状態で圧力保持されずに静止している。 As shown in Figure 3, under normal conditions, the jack cylinder 72 of the center hole jack 7 is extended by a distance H. The distance H is approximately several hundred mm (e.g., 250 mm). The jack cylinder 72 is either held under pressure while extended by the distance H, or is stationary without being held under pressure while extended by the distance H.
図4に示すように、強風時に免震層12(図1参照)を固定する状態では、センターホールジャッキ7のジャッキシリンダー72は、ストッパー部材5に当接または僅かに離間した状態であり、圧力保持されているかまたは圧力保持されずに静止している。 As shown in Figure 4, when the seismic isolation layer 12 (see Figure 1) is secured during strong winds, the jack cylinder 72 of the center hole jack 7 is in contact with or slightly spaced from the stopper member 5, and is either held under pressure or stationary without being held under pressure.
図5に示すように、制震装置1では、Lv2を超えるような地震(風荷重)時には、センターホールジャッキ7がオイルバッファ(衝撃緩衝材)として作用して、エネルギーを吸収する。更に大きな地震(風荷重)時には、タイロッド3が作用して、エネルギーを吸収する。つまり、変位に応じて2段階でエネルギー吸収し変形を抑制する免震フェールセーフ装置である。 As shown in Figure 5, in the seismic isolation device 1, during an earthquake (wind load) exceeding Lv2, the center hole jack 7 acts as an oil buffer (shock absorber) to absorb energy. During an even larger earthquake (wind load), the tie rod 3 acts to absorb energy. In other words, it is a seismic isolation fail-safe device that absorbs energy in two stages depending on displacement and suppresses deformation.
力が作用して、制震装置1がX方向及びY方向に変位した場合について説明する。
図6に示すように、束柱16aと束柱17aとが近接するように変位すると、制震装置1にX方向及びY方向の圧縮力が作用する。オイルダンパー2は収縮して、全長が短くなる。オイルダンパー2の端部21は、ダンパー接合部16cに対して軸線回りに回動する。オイルダンパー2の端部22は、ダンパー接合部17cに対して軸線回りに回動する。タイロッド3の端部31は、タイロッド接合部16dに対して軸線回りに回動する。トラニオン部材6は、接合プレート171に対して軸線回りに回動する。これによって、オイルダンパー1全体として、X方向に対して傾斜する。これにともない、ジャッキ本体71及びジャッキシリンダー72がタイロッド3の軸部30の周りを摺動して、センターホールジャッキ7及びトラニオン部材6が回動固定部4に近接する方向に変位する。
A case where a force is applied and the vibration damping device 1 is displaced in the X and Y directions will be described.
As shown in Figure 6, when the post 16a and post 17a are displaced so that they approach each other, compressive forces act on the vibration control device 1 in the X and Y directions. The oil damper 2 contracts, shortening its overall length. The end 21 of the oil damper 2 rotates about its axis relative to the damper joint 16c. The end 22 of the oil damper 2 rotates about its axis relative to the damper joint 17c. The end 31 of the tie rod 3 rotates about its axis relative to the tie rod joint 16d. The trunnion member 6 rotates about its axis relative to the joint plate 171. As a result, the oil damper 1 as a whole tilts in the X direction. As a result, the jack body 71 and jack cylinder 72 slide around the shaft 30 of the tie rod 3, and the center hole jack 7 and trunnion member 6 are displaced in a direction approaching the pivot fixing part 4.
図7に示すように、束柱16aと束柱17aとが離間するように変位すると、制震装置1にX方向及びY方向の引張力が作用する。オイルダンパー2は伸長して、全長が長くなる。ジャッキ本体71及びジャッキシリンダー72がタイロッド3の軸部30の周りを摺動して、センターホールジャッキ7及びトラニオン部材6が回動固定部4から離間し、ストッパー部材5に近接する方向に変位する。引張力がさらに大きくなる(オイルダンパー2が引張方向に所定量変位する)と、センターホールジャッキ7のジャッキシリンダー72がストッパー部材5のゴムリング本体部522に当接する。ジャッキシリンダー72は圧縮され、ジャッキシリンダー72の伸長長さHが消滅していく。センターホールジャッキ7は、オイルバッファとして機能してエネルギー吸収する。 As shown in Figure 7, when post 16a and post 17a are displaced apart, tensile forces act on the vibration control device 1 in the X and Y directions. The oil damper 2 expands, increasing its overall length. The jack body 71 and jack cylinder 72 slide around the shaft 30 of the tie rod 3, causing the center hole jack 7 and trunnion member 6 to move away from the pivoting fixed portion 4 and toward the stopper member 5. When the tensile force increases further (the oil damper 2 displaces a predetermined amount in the tensile direction), the jack cylinder 72 of the center hole jack 7 abuts against the rubber ring body 522 of the stopper member 5. The jack cylinder 72 is compressed, and the extension length H of the jack cylinder 72 disappears. The center hole jack 7 functions as an oil buffer to absorb energy.
図9及び図11に示すように、センターホールジャッキ7にリリーフバルブ73が採用されている場合には、ジャッキシリンダー72が圧縮されると、シリンダーチューブ70の加圧口78側に接続されたホース(管路)h1に設けられたリリーフバルブ73が作動する。シリンダーチューブ70の内部のオイルOは排出され、粘性減衰抵抗を発揮してエネルギーを吸収する。図9に示すように、排出されたオイルOは、ホース(管路)h2を経由してタンク76に蓄えられる。または、不図示のホース(管路)を介して、一時的にポンプやアキュムレーターに蓄えられていてもよい。また、オイルOが排出されることでジャッキ内圧が過剰にならずセンターホールジャッキ7の損傷を防止できる。 As shown in Figures 9 and 11, if a relief valve 73 is used in the center hole jack 7, when the jack cylinder 72 is compressed, the relief valve 73 attached to the hose (pipe) h1 connected to the pressurized port 78 of the cylinder tube 70 is activated. The oil O inside the cylinder tube 70 is discharged, providing viscous damping resistance and absorbing energy. As shown in Figure 9, the discharged oil O is stored in the tank 76 via the hose (pipe) h2. Alternatively, the oil O may be temporarily stored in a pump or accumulator via a hose (pipe) not shown. Furthermore, by discharging the oil O, excessive pressure inside the jack is prevented, preventing damage to the center hole jack 7.
図10に示すように、センターホールジャッキ7にオリフィス74が採用されている場合には、ジャッキシリンダー72が圧縮されると、ホースh1に設けられたオリフィス74が作動する。シリンダーチューブ70の内部のオイルOは排出され、粘性減衰抵抗を発揮してエネルギーを吸収する。 As shown in Figure 10, if an orifice 74 is used in the center hole jack 7, when the jack cylinder 72 is compressed, the orifice 74 provided in the hose h1 operates. The oil O inside the cylinder tube 70 is discharged, exerting viscous damping resistance and absorbing energy.
図7に示すように、引張力がさらに大きくなる(オイルダンパー2が引張方向に所定量以上変位する)と、ゴムリング本体部522が圧縮変形されて、距離(ギャップ)Gが消滅し、トラニオン部材6の変位を抑制するストッパーとして機能する。タイロッド3が作用して、エネルギーを吸収する。 As shown in Figure 7, when the tensile force increases further (the oil damper 2 is displaced by more than a predetermined amount in the tensile direction), the rubber ring main body 522 is compressed and deformed, eliminating the distance (gap) G and functioning as a stopper that suppresses the displacement of the trunnion member 6. The tie rod 3 acts to absorb the energy.
図9及び図11に示すリリーフバルブ73が採用されている場合には、ジャッキアップ荷重がリリーフバルブ73によるリリーフ荷重(図5に示す例では500kN)を越えなければ、リリーフバルブ73を閉じる必要はない。 When the relief valve 73 shown in Figures 9 and 11 is used, there is no need to close the relief valve 73 unless the jack-up load exceeds the relief load provided by the relief valve 73 (500 kN in the example shown in Figure 5).
図10に示すオリフィス74が採用されている場合には、ジャッキアップの際に、オリフィス74に接続されたホースh3に設けられたバルブまたは電磁弁75が閉じられる。 When the orifice 74 shown in Figure 10 is used, the valve or solenoid valve 75 on the hose h3 connected to the orifice 74 is closed during jacking up.
図9に示すようにタンク76がある場合には、タンク76に蓄えられたオイルOは、ポンプ77によって加圧口78からシリンダーチューブ70の内部に戻される。 When a tank 76 is provided as shown in Figure 9, the oil O stored in the tank 76 is returned to the interior of the cylinder tube 70 through a pressure port 78 by a pump 77.
図10及び図11に示すようにタンク76が無い場合には、排出されたオイルOは、ホースh3によって戻り口79からからシリンダーチューブ70の内部に戻される。 As shown in Figures 10 and 11, when there is no tank 76, the discharged oil O is returned to the inside of the cylinder tube 70 through the return port 79 by the hose h3.
図7に示すように、残留変形復元のために、センターホールジャッキ7がジャッキアップしてジャッキとして機能し、タイロッド3を牽引して原位置に免震層を復帰する。センターホールジャッキ7は、手動ポンプまたは電動ポンプで作動し、制御システムによる自動復帰する構成であってもよい。 As shown in Figure 7, to restore residual deformation, the center hole jack 7 is jacked up and functions as a jack, pulling the tie rod 3 and returning the seismic isolation layer to its original position. The center hole jack 7 may be operated by a manual pump or an electric pump and configured to automatically return to its original position using a control system.
次に、免震層を有する建物の解析モデルについて、上記に示す制震装置1を設置した効果を時刻歴応答解析で確認した。 Next, the effect of installing the seismic control device 1 described above was confirmed using a time history response analysis for an analytical model of a building with a seismic isolation layer.
モデル建物の固有周期は、固定時で約1.5秒である。免震周期は、200%歪み時で約5.0秒の建物であり、天然ゴム系積層ゴム、鉛プラグ入り積層ゴム、オイルダンパー8台(1方向あたり)からなる。オイルダンパー1台あたり、タイロッド3(オイルバッファ兼用ジャッキを備えた免震用ギャップ付き鋼材ダンパー)は4本設置され、計32本(1方向あたり)とした。ここで、本装置(制震装置1)は引張にのみ作用するため、実際に荷重を負担するのは16本分である。ギャップ量は400mmとし、ジャッキ圧縮ストロークを150mmとした。 The natural period of the model building is approximately 1.5 seconds when fixed. The seismic isolation period is approximately 5.0 seconds at 200% strain, and the building is made up of natural rubber bearings, lead plug bearings, and eight oil dampers (per direction). Four tie rods 3 (gapped steel dampers for seismic isolation equipped with an oil buffer jack) are installed per oil damper, for a total of 32 (per direction). Here, since this device (seismic control device 1) only acts in tension, only 16 of them actually bear the load. The gap amount is 400 mm, and the jack compression stroke is 150 mm.
以下に示す図では、「ギャップ付き鋼材ダンパーあり」は上記に示す制震装置1であり、比較例として「ギャップ付き鋼材ダンパーなし」(オイルダンパー2を備え、タイロッド3、回動固定部4、ストッパー部材5、トラニオン部材6及びセンターホールジャッキ7を備えていない構成)及び「免震クリアランス(擁壁衝突)」を示している。図12に示すように、告示神戸Lv2の約2.0倍の入力に対し、本装置(制震装置1)の有無の比較から、設置前は最大変形が692mmに対し、設置後は626mm以下に変形が抑制されており、66mmの変形低減効果が確認できる。一方、図13に示すように、応答加速度については、設置後の方が増加する。 In the diagrams below, "with gap steel damper" refers to the seismic control device 1 described above, while "without gap steel damper" (a configuration equipped with oil damper 2, but without tie rod 3, pivot fixing portion 4, stopper member 5, trunnion member 6, and center hole jack 7) and "seismic isolation clearance (retaining wall collision)" are shown as comparative examples. As shown in Figure 12, a comparison of the presence and absence of this device (seismic control device 1) for an input of approximately 2.0 times the Kobe Level 2 specified in the Notification, shows that while the maximum deformation before installation was 692 mm, after installation it was reduced to less than 626 mm, confirming a 66 mm reduction in deformation. Meanwhile, as shown in Figure 13, the response acceleration increases after installation.
また、図14に示すように、告示神戸Lv2の約1.5倍の入力(Lv3相当)に対し、本装置の有無の比較から、設置前は最大変形が425mmに対し、設置後は416mmに変形が抑制されており、400mmから作用するオイルバッファのエネルギー吸収効果が表れている。また、図15に示すように、応答加速度はわずかに増加するが250gal以下を満足し什器転倒の目安を下回る。 Furthermore, as shown in Figure 14, a comparison of the cases with and without this device shows that, in response to an input approximately 1.5 times the Kobe Level 2 (equivalent to Level 3), the maximum deformation was 425 mm before installation, but after installation, the deformation was reduced to 416 mm, demonstrating the energy absorption effect of the oil buffer, which acts from 400 mm. Furthermore, as shown in Figure 15, the response acceleration increases slightly, but remains below 250 gal, below the guideline for furniture tipping.
一方、図16及び図17に示すように、Lv2の1.0倍入力では免震層変形は最大で231mmとギャップ400mm以内であるため本装置は作用せず、免震の性能を阻害することなく応答加速度を150gal以下に十分低減している。 On the other hand, as shown in Figures 16 and 17, at 1.0x input at Level 2, the maximum deformation of the seismic isolation layer is 231 mm, within a gap of 400 mm, so the device does not come into effect, and the response acceleration is sufficiently reduced to 150 gal or less without impairing the seismic isolation performance.
また、図19に、ギャップ変位を550mmと本装置の応答解析で得られた履歴(左右一対で表現)を示す。 Figure 19 also shows the history (represented as a pair of left and right) obtained from the response analysis of this device when the gap displacement is 550 mm.
このように構成された制震装置1では、引張力が大きくなると、センターホールジャッキ7のジャッキシリンダー72がストッパー部材5に当接して圧縮される。ジャッキシリンダー72の伸長長さが消滅して、センターホールジャッキ7はオイルバッファとして機能してエネルギー吸収する。引張力が更に大きくなり、ジャッキシリンダー72がさらに圧縮されると、タイロッド3が作用してエネルギーを吸収する。よって、限界変形に達するまでにより多くのエネルギーの吸収をすることができる。制震装置1の必要台数をこれまでに比べて削減することができる。 In a seismic control device 1 configured in this way, when the tensile force increases, the jack cylinder 72 of the center hole jack 7 comes into contact with the stopper member 5 and is compressed. The extended length of the jack cylinder 72 disappears, and the center hole jack 7 functions as an oil buffer to absorb energy. When the tensile force increases further and the jack cylinder 72 is further compressed, the tie rod 3 comes into action to absorb energy. As a result, more energy can be absorbed before the limit deformation is reached. The number of seismic control devices 1 required can be reduced compared to before.
また、地震時に、センターホールジャッキ7は、ジャッキシリンダー72が圧縮されると、リリーフバルブ及びオリフィスのいずれ一方が作用して、センターホールジャッキ7内部のオイルが排出され、粘性減衰抵抗を発揮してエネルギーを吸収することができる。 In addition, during an earthquake, when the jack cylinder 72 of the center hole jack 7 is compressed, either the relief valve or the orifice acts, discharging the oil inside the center hole jack 7 and exerting viscous damping resistance to absorb energy.
また、地震後には、リリーフバルブ及びオリフィスのいずれか一方に通じる管路の弁を閉じて、またはリリーフ荷重以下の範囲でジャッキアップすることで残留変形を復帰させることができる。 Furthermore, after an earthquake, residual deformation can be restored by closing the valve on the pipeline leading to either the relief valve or the orifice, or by jacking up the structure to a level below the relief load.
また、ジャッキシリンダー72の伸長長さHが消滅するまでは、タイロッド3は塑性化しない。よって、タイロッド3が作用しない程度の地震(風荷重)時には、タイロッド3の交換が不要である。 Furthermore, the tie rod 3 does not become plastic until the extension length H of the jack cylinder 72 disappears. Therefore, in the event of an earthquake (wind load) that does not affect the tie rod 3, there is no need to replace the tie rod 3.
また、オイルダンパー2と並列に4つの鋼材ダンパー装置1Xを設置することができるため、設置スペースを合理化することができる。なお、オイルダンパー2と4つの鋼材ダンパー装置1Xは、それぞれ別の箇所に分けて設置しても良い。 Four steel damper devices 1X can be installed in parallel with the oil damper 2, streamlining the installation space. The oil damper 2 and the four steel damper devices 1X may also be installed in separate locations.
センターホールジャッキ7と兼用のオイルバッファでエネルギー吸収する分だけ、LV3相当の地震で必要だったオイルダンパー2の台数を削減できる。 The number of oil dampers 2 required for an earthquake equivalent to level 3 can be reduced by absorbing energy using the oil buffer, which also serves as the center hole jack 7.
強風時には、あらかじめセンターホールジャッキ7のジャッキシリンダー72をストッパー部材5に当接するまで伸長しておくことにより、免震層12を固定することができ、免震層12を通過するエレベーターが風荷重による変形で運行停止となるのを防ぐことができる。 In strong winds, the seismic isolation layer 12 can be fixed by extending the jack cylinder 72 of the center hole jack 7 in advance until it abuts the stopper member 5, preventing elevators passing through the seismic isolation layer 12 from being stopped due to deformation caused by wind load.
外力レベルに応じた2段階の減衰力を発揮するため、減衰性能の多段化が可能で中小地震での居住性確保、大地震における家財保全及び想定外の極大地震における安全性確保という3つの要件を同時に満足できる。 It exerts two levels of damping force according to the external force level, allowing for multi-stage damping performance and simultaneously satisfying three requirements: ensuring habitability in small to medium earthquakes, preserving belongings in large earthquakes, and ensuring safety in unexpectedly large earthquakes.
なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 Note that the shapes and combinations of the components shown in the above-described embodiment are merely examples, and various modifications can be made based on design requirements, etc., without departing from the spirit of the present invention.
1 制震装置
1X 鋼材ダンパー装置
2 制震ダンパー
3 タイロッド(引張材)
5 ストッパー部材(ストッパー機構)
6 トラニオン部材
7 センターホールジャッキ(ジャッキ)
12 免震層
18 上部構造体
19 下部構造体、
72 ジャッキシリンダー
1. Seismic control device 1X Steel damper device 2. Seismic control damper 3. Tie rod (tensile material)
5 Stopper member (stopper mechanism)
6 Trunnion member 7 Center hole jack (jack)
12 seismic isolation layer 18 upper structure 19 lower structure
72 Jack cylinder
Claims (3)
前記建物の構造体間に接続された引張材と、
前記引張材に設けられたストッパー機構と、
内部に前記引張材が貫通されたジャッキと、
前記ジャッキに取り付けられるとともに、上下方向を軸線方向として軸線回りに回動可能に前記建物の構造体に取り付けられ、前記免震層の変位に前記引張材を追従させる変位追従部材と、を備え、
通常時に、前記ジャッキは、シリンダーが伸長した状態であり、
地震時に、前記シリンダーが前記ストッパー機構に当接し、前記シリンダーが圧縮する制震装置。 A seismic control device installed in a seismic isolation layer between building structures,
tension members connected between the building structures;
a stopper mechanism provided on the tension member;
a jack through which the tension member is passed;
a displacement-following member that is attached to the jack and is attached to the building structure so as to be rotatable around an axis in the vertical direction, and causes the tension member to follow the displacement of the seismic isolation layer;
Normally, the jack is in a state where the cylinder is extended,
In the event of an earthquake, the cylinder abuts against the stopper mechanism, causing the cylinder to compress.
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