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JPH0718271B2 - Seismic isolation device - Google Patents
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JPH0718271B2 - Seismic isolation device - Google Patents

Seismic isolation device

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JPH0718271B2
JPH0718271B2 JP24708086A JP24708086A JPH0718271B2 JP H0718271 B2 JPH0718271 B2 JP H0718271B2 JP 24708086 A JP24708086 A JP 24708086A JP 24708086 A JP24708086 A JP 24708086A JP H0718271 B2 JPH0718271 B2 JP H0718271B2
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seismic isolation
vibration
upper structure
building
floor
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英之 多田
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、大地震から微震にわたる広範囲な外乱に対
して、免震効果を発揮する免震装置に関するもので、具
体的には、上部構造である建物を下部構造である基礎上
に弱い水平方向バネ剛性をもって載置する免震アイソレ
ータと、所定値以上の水平方向の地震が加わるまでは建
物を固定する固定部材とからなる基礎免震構造におい
て、免震アイソレータが免震作用をしない固定時にも防
振を行い、かつ免震アイソレータによる免震作用が行な
われている際の振動をさらに低減する振動抑制機構を併
設して、車両等の通過による振動から小中大の地震まで
に対して、建物の全体又は保護すべき部分に伝わる振動
を、必要なレベル(例えば電子顕微鏡等の精密機器を配
置する場合はそのレベル)まで低減できる免震構造を、
低コストに提供するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a seismic isolation device that exerts a seismic isolation effect against a wide range of disturbances ranging from large earthquakes to micro-tremors, and specifically, a superstructure. A base seismic isolation structure that consists of a seismic isolation isolator that places a building that is a substructure on a foundation that has weak horizontal spring rigidity, and a fixing member that fixes the building until a horizontal earthquake of a specified value or more is applied. In addition, a vibration isolation mechanism is provided to prevent vibration even when the seismic isolation isolator does not provide seismic isolation, and to further reduce vibration when the seismic isolation isolator is performing seismic isolation. From the vibration caused by passage to the small, medium and large earthquakes, the vibration transmitted to the entire building or the part to be protected should be reduced to the required level (for example, when a precision instrument such as an electron microscope is placed). The reduction can be seismic isolation structure,
It is provided at low cost.

(従来の技術) 建物等の構造体の耐震設計は、建物を硬くて変形しない
物体と考えそれ自体の強度を増加しようとするのが旧来
の考え方であった。これに対し建物の高層化に伴う計量
化の必要等から、建物を柔らかい構造のものと考え、建
物の固有振動周期を地震動の周期からずらしたり、建物
の振動を減衰させるため減衰機構を組み込むなどの免震
方式が発展して来ている。
(Prior Art) In the seismic design of structures such as buildings, it has been a conventional idea to consider the building as a hard and non-deformable object and to increase the strength of the object itself. On the other hand, due to the need for measurement due to the increase in the height of buildings, it is considered that the building has a soft structure, and the natural vibration period of the building is deviated from the period of the seismic motion, and a damping mechanism is incorporated to damp the vibration of the building. The seismic isolation system of is developing.

固有振動周期をずらす方式としては、例えば建物とは異
なる固有振動周期を持つ偏心したはずみ車を建物内に回
転可能に取付けたり(ターンドマス方式)、建物を異種
材料の組合せによって構成して建物の剛性を調節するも
のがある。また減衰機構を組み込む方式としては建物自
体に粘性体を利用したエネルギ消費機構を組み込む方式
等がある。
As a method of shifting the natural vibration period, for example, an eccentric flywheel having a natural vibration period different from that of the building is rotatably mounted in the building (turned mass method), or the building is constructed by combining different materials to improve the rigidity of the building. There is something to adjust. As a method of incorporating a damping mechanism, there is a method of incorporating an energy consuming mechanism using a viscous body in the building itself.

しかし、これらの方式は、いずれも建物を地盤に固定し
た上で、免震を行なおうとするものであり、建物が地盤
と一体的に動き地震の入力加速度を直接受けることに変
わりはない。このため車両等の通過による振動あるいは
小地震に対しては効果があるものの、中大地震の大きな
入力加速度から建物を保護することは不可能で、仮に小
地震を越えるレベルの地震にも対応させるべく、これら
の免震設備の免震性能を向上させようとして、その規模
を大きくしても建築物自体が構造的に(骨組みとして)
持つべき耐震強度を低下させることにはつながらないば
かりか、その重量と設置容積が、建物の大きな部分を占
めることになり全く実用性のないものとなってしまう。
However, all of these methods are intended to perform seismic isolation after fixing the building to the ground, and the building moves integrally with the ground and receives the input acceleration of the earthquake directly. Therefore, although it is effective against vibrations caused by the passage of vehicles or small earthquakes, it is impossible to protect the building from the large input acceleration of medium and large earthquakes, and it is possible to cope with earthquakes of a level exceeding a small earthquake. In order to improve the seismic isolation performance of these seismic isolation facilities, the building itself is structurally structured (as a framework) even if the scale is increased.
Not only does it not reduce the seismic strength that it should have, but its weight and installation volume occupy a large part of the building, making it completely impractical.

そこで本出願人は、これらとは根本的に異なる考え方、
すなわち第12図に示すように免震アイソレータ(1)を
用いて建物(2)をその基礎(3)に揺動可能に載置・
支持し、水平方向には免震アイソレータ(1)の弱いバ
ネ剛性で規制する基礎免震方式を提唱している。
Therefore, the applicant has a fundamentally different idea from these,
That is, as shown in FIG. 12, the building (2) is mounted on the foundation (3) so as to be swingable by using the seismic isolation isolator (1).
A basic seismic isolation system is proposed in which the seismic isolation isolator (1) is supported and regulated horizontally by the weak spring rigidity of the isolator (1).

この方式では地盤が建物(2)の共振周波数、例えば5H
zの周期で揺れたとしても、建物はそれより遅く、例え
ば1〜0.5Hzの周期で動くので、地震入力に対する建物
の応答加速度を大幅に減少させ、大きな免震効果が挙げ
られる。
In this method, the ground is the resonant frequency of the building (2), for example 5H.
Even if it sways in the cycle of z, the building moves slower than that, for example, in the cycle of 1 to 0.5 Hz, so that the response acceleration of the building to the seismic input is greatly reduced, and a large seismic isolation effect can be mentioned.

ここで、上記免震アイソレータ(1)は第13図及び第14
図に示すように、鋼板等の剛性板(5)(5)…と天然
ゴム、合成ゴム等の薄い弾性板(6)(6)…を交互に
積層固着したものである。この免震アイソレータ(1)
は剛性板(5)(5)…の間に挟まれてせん断変形する
弾性板(6)(6)…の厚さがその径に比べて非常に小
さいので、大きな鉛直載荷能力と小さな水平バネ剛性を
持っている。
Here, the seismic isolation isolator (1) is shown in Figs.
As shown in the figure, rigid plates (5) (5) ... such as steel plates and thin elastic plates (6) (6) ... such as natural rubber and synthetic rubber are alternately laminated and fixed. This seismic isolation isolator (1)
Has a large vertical loading capacity and a small horizontal spring because the elastic plates (6) (6) ... Which are sandwiched between the rigid plates (5) (5) ... It has rigidity.

この免震アイソレータ(1)を用いた免震方式では、建
物の付近を走行する大型車両等による振動で建物が揺れ
ることを防止し、台風等による水平方向の風荷重による
建物の一方向変位を防止するため、小さな水平方向荷重
では建物が動かないように固定する固定部材が必要にな
る。このため本出願人が提唱する基礎免震構造(8)で
は、第12図に示したように免震アイソレータ(1)に固
定部材(7)を並置している。本出願人が開発した固定
部材(7)には、第15図に示すように一部に強度の弱い
部分を持つ鋼帯(7a)(特開昭57-71965号)第16図に示
す弾塑性棒(鋼棒)(7b)(特開昭59-217877号)、第1
7図に示す鉛塊(7c)(特願昭60-102175号)等がある。
The seismic isolation system using this seismic isolation isolator (1) prevents the building from shaking due to vibrations caused by large vehicles running near the building, and prevents unidirectional displacement of the building due to horizontal wind loads such as typhoons. To prevent this, a fixing member is required to fix the building so that it will not move under a small horizontal load. Therefore, in the basic seismic isolation structure (8) proposed by the applicant, the fixing member (7) is juxtaposed with the seismic isolation isolator (1) as shown in FIG. The fixing member (7) developed by the applicant of the present invention has a steel strip (7a) partially having a weak portion as shown in FIG. 15 (JP-A-57-71965) and a bullet shown in FIG. Plastic rod (steel rod) (7b) (JP-A-59-217877), No. 1
There is lead lump (7c) (Japanese Patent Application No. 60-102175) shown in Fig. 7.

ここで上記鋼帯(7a)は水平方向荷重が小さいときは建
物を基礎に固定し、大地震の到来で所定値以上の水平方
向荷重が加わったとき弱い部分で切断して免震アイソレ
ータを開放し自由変位させるものである。また上記弾塑
性棒(7b)及び鉛塊(7c)は、この固定的効果に加え
て、大地震発生時に建物(2)が大周期振動をしたとき
塑性による履歴減衰によって振動エネルギーを吸収し、
振動降幅を小さくすると同時に、揺れを速く収束させる
効果を与えるものである。
Here, the steel strip (7a) is fixed to the building foundation when the horizontal load is small, and when the horizontal load more than a predetermined value is applied due to the arrival of a large earthquake, it is cut at the weak part to open the seismic isolation isolator. It is to be freely displaced. In addition to the fixed effect, the elasto-plastic rod (7b) and lead lump (7c) absorb the vibration energy by hysteresis damping due to plasticity when the building (2) undergoes a large period vibration when a large earthquake occurs,
The effect is to reduce the amplitude of vibration and at the same time to converge the shaking quickly.

(発明が解決しようとする問題点) 上記従来の技術の基礎免震構造(8)は、大地震に対し
て大きな効果を発揮する。しかし小地震に対しては、建
物を基礎に剛性を持って固定するという固定的効果のた
め、比較的短周期で人体に感じ易い5Hz〜20Hzの振動を
そのまま建物に伝える。建物の固有振動周期と一致した
成分、例えば5Hzの成分は建物を共振させるので、この
増幅効果によって建物は地盤振動より大きく揺れること
になる。
(Problems to be Solved by the Invention) The above-described conventional basic seismic isolation structure (8) exerts a great effect against a large earthquake. However, for small earthquakes, because of the fixed effect of fixing the building to the foundation with rigidity, the vibration of 5Hz to 20Hz that is easily felt by the human body is transmitted to the building in a relatively short period. A component that coincides with the natural vibration period of the building, for example, a component of 5 Hz resonates the building, and the amplification effect causes the building to shake more than the ground vibration.

この場合に、特に高層建物物では上階程に振幅が大きく
なるので、家具の揺れ等により居住者に不安感を与え易
く、大きな問題となる。基礎免震構造によって建物自体
の破壊は完全に防止していても、居住性の面から問題が
残されていたのである。
In this case, especially in a high-rise building, the amplitude becomes higher toward the upper floor, so that the occupants are likely to feel anxiety due to shaking of furniture, which is a serious problem. Even though the basic seismic isolation structure completely prevented the destruction of the building itself, there still remained a problem in terms of habitability.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、上記従来の技術の問題点に鑑みてなされたも
ので、この解決手段は、上記固定的効果によって生じる
振動及び免震動作中に上部構造に伝わる振動の抑制を、
上部構造全体に対して行う構造と、上部構造の一部に対
して行う構造の2つがある。
(Means for Solving Problems) The present invention has been made in view of the problems of the above-mentioned conventional techniques, and this means for solving problems is applied to the superstructure during the vibration and seismic isolation operation caused by the fixed effect. To suppress the transmitted vibration,
There are two structures, one for the entire superstructure and one for a part of the superstructure.

これら2つは、弾性板と剛性板を交互に積層して形成し
た免震アイソレータによって上部構造を下部構造の上に
水平方向に揺動可能に載置・支持するとともに、所定値
以下のせん断応力に対して剛性を示す固定部材によって
上部構造を下部構造に結合した基礎免震構造を共通の構
成とする。
These two are mounted and supported so that the upper structure can swing horizontally in the horizontal direction by a seismic isolation isolator formed by alternately stacking elastic plates and rigid plates, and shear stress below a predetermined value. The basic seismic isolation structure, in which the upper structure is connected to the lower structure by a fixing member that exhibits rigidity, has a common structure.

第1の発明である上部構造全体の振動を抑制する構造
は、上部構造が下部構造に剛性をもって結合されている
状態、及び上部構造が下部構造に対して水平方向に揺動
している状態で振動する上部構造内の歪みによって相対
変位する部分の間に結合され、この変位に、抵抗を与え
ながら追従することによって、その振動を抑制する振動
抑制機構を上部構造内に設けるもので、具体的には、第
2図に示すような粘性減衰を行う慣性ポンプダンパー、
第3図に示すようにおもりの慣性力を利用した制震器、
あるいは第4図に示すようなブレース・ダンパーがあ
る。
The structure for suppressing the vibration of the entire upper structure, which is the first aspect of the present invention, is provided in a state in which the upper structure is rigidly coupled to the lower structure and in a state in which the upper structure swings horizontally with respect to the lower structure. A vibration suppression mechanism is provided in the upper structure that is coupled between the parts that are displaced relative to each other due to strain in the vibrating upper structure, and that follows this displacement while giving resistance to it. Includes an inertial pump damper that performs viscous damping as shown in FIG.
As shown in Fig. 3, a seismic damper using the inertial force of the weight,
Alternatively, there is a brace damper as shown in FIG.

第2の発明である上部構造の一部の振動を抑制する構造
は、上部構造の一部を、上部構造の他の部分に支持され
る独立した床構造とするとともに、上記床構造を上記他
の部分に対して振動抑制方向に動き得る浮動状態で支持
する振動抑制機構を設けることにより、上部構造が下部
構造に剛性をもって結合されている状態、及び上部構造
が下部構造に対して水平方向に揺動している状態で振動
する上記他の部分から、上記床構造への振動伝達を抑制
したもので、この振動抑制機構の具体例としては、水平
方向の振動抑制を目的とした第7図に示す床免震構造、
水平方向及び垂直方向の振動抑制を目的とした第8図及
び第9図に示す床免震構造がある。
According to a second aspect of the present invention, a structure for suppressing vibration of a part of an upper structure is such that a part of the upper structure is an independent floor structure supported by another part of the upper structure, and By providing a vibration suppression mechanism that supports in a floating state that can move in the vibration suppression direction, the upper structure is rigidly coupled to the lower structure, and the upper structure is horizontal to the lower structure. FIG. 7 is a view in which vibration transmission to the floor structure is suppressed from the other portion that vibrates while swinging, and a specific example of this vibration suppressing mechanism is shown in FIG. 7 for the purpose of suppressing horizontal vibration. Floor seismic isolation structure,
There is a floor seismic isolation structure shown in FIGS. 8 and 9 for suppressing horizontal and vertical vibrations.

(作用) 上記構成において、免震アイソレータが働く地震(中大
地震及び小地震)特には、免震アイソレータによって水
平方向の入力加速度を低減させ効果的な免震を行なう。
この水平方向の振動は、建物の破壊力としては問題とな
らない程度に低減され、上部構造に伝達される。
(Operation) In the above configuration, particularly in earthquakes (medium and large earthquakes and small earthquakes) in which the seismic isolation isolators work, the seismic isolation isolators reduce the input acceleration in the horizontal direction to provide effective seismic isolation.
This horizontal vibration is reduced to such an extent that it does not cause a problem as the destructive force of the building, and is transmitted to the superstructure.

また、垂直方向の振動(建物は元々大きな重力加速度を
受けているので、これ自体は地震の建物に対する破壊力
として問題とならない。)は、弾性板の積層体である免
震アイソレータによって緩和されて上部構造に伝達され
る。
In addition, vertical vibration (since the building is originally subjected to a large gravitational acceleration, this itself does not pose a problem as a destructive force against the building in an earthquake) is mitigated by the seismic isolation isolator, which is a laminate of elastic plates. Transmitted to the superstructure.

居住空間として或は精密機器の配置空間としては、上記
低減された水平方向の振動及び緩和された垂直方向の振
動も問題となるが、これらの振動は、上部構造内に目的
に応じた減衰機能を持たせて設置した振動抑制機構によ
り、必要なレベルまで減衰される。
As a living space or a space for arranging precision equipment, the above-mentioned reduced horizontal vibrations and moderated vertical vibrations are also problems, but these vibrations have a damping function according to the purpose in the superstructure. It is damped to the required level by the vibration suppression mechanism installed with the.

この振動抑制機構は、免震アイソレータによって減衰あ
るいは緩和された振動を、対象とするので、免震アイソ
レータがない場合に比べると、かなり小規模な装置で、
振動を必要なレベルまで低減できることになる。
This vibration suppression mechanism targets the vibration damped or mitigated by the seismic isolation isolator, so it is a much smaller device than the case without a seismic isolation isolator.
The vibration can be reduced to the required level.

一方、固定部材の作用により、免震アイソレータが水平
方向に変形しないような、振動若しくは小地震に対して
は、振動抑制機構が機能して、微小振動を抑制する。こ
のときにも免震アイソレータが垂直方向振動を緩和して
(特に地盤が下降する際の衝撃が緩和される)、振動抑
制機構単独の場合に比べて、トータルの振動抑制作用が
高くなっている。
On the other hand, due to the action of the fixing member, the vibration suppressing mechanism functions to suppress minute vibrations against vibration or a small earthquake in which the seismic isolation isolator does not deform in the horizontal direction. Even at this time, the seismic isolation isolators alleviate the vertical vibrations (especially the impact when the ground descends is alleviated), and the total vibration suppression effect is higher than that of the vibration suppression mechanism alone. .

以上の作用の結果、大地震から小地震及び車両の通過等
による振動に至るまでの広範囲な免震及び制振が可能に
なる。
As a result of the above actions, a wide range of seismic isolation and vibration control is possible from large earthquakes to small earthquakes and vibrations due to the passage of vehicles.

(実施例) 本発明は先に述べた基礎免震構造(8)に、振動抑制機
構を併設したものである。
(Embodiment) The present invention is the basic seismic isolation structure (8) described above additionally provided with a vibration suppressing mechanism.

この振動抑制機構は、上部構造又はその一部の振動周期
を地震動の周期に対して変える(主として伸ばす)こと
により共振を防ぐもの、及び振動エネルギーを吸収して
減衰性を高めるものである。建物を基礎に固定した状態
で免震を行う公知技術がすべてこれに該当し、そのまま
利用できる。
This vibration suppressing mechanism prevents resonance by changing (mainly extending) the vibration period of the upper structure or a part thereof with respect to the period of seismic motion, and absorbs vibration energy to enhance damping. All publicly known technologies for seismic isolation with the building fixed to the foundation correspond to this and can be used as they are.

次に、上部構造全体の振動を抑制する上記第1の発明の
構造例を、第1〜第3の実施例として第1図〜第5図に
ついて説明し、上部構造の一部の振動を抑制する上記第
2の発明の構造例を、第4及び第5の実施例として第6
図〜第11図について説明する。
Next, a structural example of the first invention for suppressing the vibration of the entire upper structure will be described with reference to FIGS. 1 to 5 as first to third embodiments, and suppressing a part of the vibration of the upper structure. A sixth example of the structure of the above-mentioned second invention is described as the fourth and fifth examples.
FIG. 11 to FIG. 11 will be described.

なお、建物、基礎及び免震アイソレータ等からなる基礎
免震構造(8)の大地震時における挙動は既に説明して
いるので、以下の説明においては先の説明に用いたもの
と同一符号を付して説明を省略する。
The behavior of the basic seismic isolation structure (8) consisting of buildings, foundations and seismic isolation isolators in the event of a large earthquake has already been explained, so in the following explanation, the same symbols as those used in the previous explanation are attached. And the description is omitted.

第1図に示す第1の実施例である免震装置(10)は慣性
ポンプダンパー(11)を振動抑制機構として使用したも
のである。
The seismic isolation device (10) according to the first embodiment shown in FIG. 1 uses an inertial pump damper (11) as a vibration suppressing mechanism.

この慣性ポンプダンパー(11)は、第2図に示すように
舵腹状の伸縮容器(12)の中央を可動板(13)で2分割
し、その両端を細い連結管(14)で連通させ、これらの
内部に粘性体(15)を満たしたものである。伸縮容器
(12)の両端を建物の床(16)に固定し、可動板(13)
を建物の天井(17)に固定しておけば、建物が振動して
歪んだとき、このときの床(16)と天井(17)の相対的
な動きにより可動板(13)が動き、粘性体(15)が細い
連結管(14)を通って移動する。このときの粘性抵抗に
より、建物(2)の固有振動周期を地震の周期からずら
すように調整し、かつ振動エネルギーを吸収して減衰率
を高めることができる。これによって免震アイソレータ
を通して上部構造に伝わる振動に対して充分な免震効果
が挙げられる。
As shown in FIG. 2, the inertia pump damper (11) divides the center of a bellows-shaped expandable container (12) into two parts by a movable plate (13) and connects both ends thereof with a thin connecting pipe (14). , These are filled with a viscous body (15). Both ends of the expandable container (12) are fixed to the floor (16) of the building, and the movable plate (13)
By fixing the to the ceiling (17) of the building, when the building vibrates and is distorted, the movable plate (13) moves due to the relative movement of the floor (16) and ceiling (17) at this time, and the viscous The body (15) moves through the thin connecting pipe (14). By viscous resistance at this time, the natural vibration period of the building (2) can be adjusted so as to deviate from the period of the earthquake, and the vibration energy can be absorbed to increase the damping rate. As a result, a sufficient seismic isolation effect can be given to the vibration transmitted to the superstructure through the seismic isolation isolator.

なお、この慣性ポンプダンパー(11)の取付けは、建物
の振動時の歪みによって可動板(13)が動くように行え
ばよく、取付け位置は任意に設定できる。第3図に示す
第2の実施例は、振子とてこの作用を利用した制震器
(18)を振動抑制機構として用いた免震装置(20)であ
る。
The inertia pump damper (11) may be attached so that the movable plate (13) moves due to the distortion of the building during vibration, and the attachment position can be set arbitrarily. The second embodiment shown in FIG. 3 is a seismic isolation device (20) using a vibration suppressor (18) utilizing a pendulum and lever action as a vibration suppressing mechanism.

この制震器(18)は、建物の床(16)の上に組立てた三
脚状の支持部(19)の頂点に、てことなる金属棒(21)
の支持部(22)を回転自在に保持し、金属棒(21)の一
端におもり(23)を固定すると同時に、他端(24)を建
物の天井(17)に植設したピン(25)とリンク(26)で
結合したものである。
This seismic damper (18) is a metal rod (21) that is liable to the top of a tripod-shaped support (19) assembled on the floor (16) of the building.
The rotatably holding the support portion (22) of the, the weight (23) is fixed to one end of the metal rod (21), and at the same time, the other end (24) is planted in the ceiling (17) of the building (25). And link (26).

この構造において、建物(2)に地震の加速度が作用す
ると、おもり(23)は天井(17)が床(16)に対して歪
む方向と同じ方向に揺れようとする。この力は、てこの
作用により拡大され、かつ方向が反転されて天井(17)
に伝えられる。これによって建物(2)に大きな付加質
量を与えたことになる。おもり(23)の反作用は、てこ
の比率λに比例して働くので、小さなおもりでも有効な
動的制震器として機能する。この制震器(18)も、免震
アイソレータ(1)が挙動しない車両等の通過による振
動乃至小地震、及び免震アイソレータが作用した際に上
部構造に伝わる振動に対して有効な免震ないし制振を行
う。
In this structure, when the seismic acceleration acts on the building (2), the weight (23) tends to swing in the same direction as the direction in which the ceiling (17) is distorted with respect to the floor (16). This force is magnified by the lever action, and the direction is reversed, and the ceiling (17)
Be transmitted to. This gives a large additional mass to the building (2). Since the reaction of the weight (23) works in proportion to the lever ratio λ, it functions as an effective dynamic vibration suppressor even with a small weight. This seismic damper (18) is also effective against the vibration or small earthquake caused by the passage of a vehicle or the like in which the seismic isolation isolator (1) does not move, and the vibration transmitted to the upper structure when the seismic isolation isolator acts. Vibration control.

第4図及び第5図に示す第3の実施例は、ブレース・ダ
ンパー(31)と呼ばれる振動抑制機構を利用した免震装
置(30)である。
The third embodiment shown in FIGS. 4 and 5 is a seismic isolation device (30) using a vibration suppressing mechanism called a brace damper (31).

このブレース・ダンパー(31)は四辺形状に組合せた4
本のリンク(32)(32)…の間に2枚の回転板(33)
(33)を組込み、リンク結合をする各ピン(35)(35)
…を建物の四隅と斜材(36)(36)…で連結したもので
ある。この装置は、建物(2)が第5図に示すように変
形したとき、リンク部に作用するわずかな直線運動を回
転板の大来な相対回転運動に変換する。2枚の回転板
(33)(33)の間にゴム弾性体や超高粘着性材料を装着
することにより剛性や減衰係数を任意に設定することが
でき、振動ないし小地震に対して有効な免震が可能とな
る。従って基礎免震構造(8)と組合せることにより、
理想的な免震装置となる。
This brace damper (31) is a quadrilateral combination 4
Two rotating plates (33) between book links (32) (32)
Pins (35) (35) that incorporate (33) and link-connect
... is connected to the four corners of the building with diagonal members (36) (36). When the building (2) is deformed as shown in FIG. 5, this device converts a slight linear movement acting on the link portion into a conventional relative rotational movement of the rotating plate. Rigidity and damping coefficient can be set arbitrarily by mounting a rubber elastic body or super-adhesive material between the two rotating plates (33) (33), which is effective for vibration or small earthquakes. Seismic isolation is possible. Therefore, by combining with the basic seismic isolation structure (8),
It becomes an ideal seismic isolation device.

第6図及び第7図に示す第4の実施例は、水平方向の振
動抑制を目的とする床免震構造(41)を振動抑制機構と
して用いた免震装置(40)である。
The fourth embodiment shown in FIGS. 6 and 7 is a seismic isolation device (40) using a floor seismic isolation structure (41) for suppressing horizontal vibration as a vibration suppressing mechanism.

この床免震構造(41)は建物の床上に設置された機器を
地震から保護するために考えられたもので、第7図に示
すように免震対象物(42)を載置する可動床(43)をす
べり支承(44)で支持すると同時に可動床(43)に復元
力を与えるための水平抵抗部材(45)を配置したもので
ある。
This floor seismic isolation structure (41) was designed to protect the equipment installed on the floor of the building from an earthquake. As shown in FIG. 7, a movable floor on which the seismic isolation target (42) is placed. The horizontal support member (45) is provided to support the (43) by the slide bearing (44) and at the same time to give a restoring force to the movable floor (43).

ここですべり支承(44)は免震対象物(42)と可動床
(43)の鉛直荷重を支え、かつ水平力に対してはほとん
ど抵抗しない要素で、テフロン(商標名)又はボールベ
アリング等を用いる。水平抵抗部材(45)、鉄筋又は鉄
板を用いる。
Here, the sliding bearing (44) is an element that supports the vertical load of the seismic isolated object (42) and the movable floor (43) and hardly resists horizontal force. For example, Teflon (trademark) or ball bearing is used. To use. A horizontal resistance member (45), a reinforcing bar or an iron plate is used.

この免震装置(40)は、発生した地震が小さくて免震ア
イソレータ(1)が作動しないときでも、可動床(45)
が建物の振動方向と逆方向に揺動して、可動床上の免震
対象物(42)の振動を小さくする。さらに水平抵抗部材
(45)による固有周期の調節と同部材の塑性化によるエ
ネルギー消費を行なわれ、振動ないし小地震に対して有
効な免震を行う。
This seismic isolation device (40) allows the movable floor (45) to operate even when the seismic isolation isolator (1) does not operate due to a small earthquake.
Swings in the direction opposite to the vibration direction of the building to reduce the vibration of the seismic isolation target (42) on the movable floor. Furthermore, the natural period is adjusted by the horizontal resistance member (45) and energy is consumed by plasticizing the member, and effective seismic isolation is performed against vibrations or small earthquakes.

床免震構造(41)を用いた免震装置(40)は建物内の特
定部分を微振動レベルまで含めて免震しようとするもの
で、高層建築の上階部分に精密機器を設置した場合等に
適している。
The seismic isolation device (40) that uses the floor seismic isolation structure (41) tries to isolate the seismic isolation of a specific part of the building up to the level of slight vibration, and when precision equipment is installed on the upper floor of a high-rise building. Suitable for etc.

第8図及び第9図に示す第5の実施例は水平方向の振動
に加え垂直方向に振動の抑制をも目的とした床免震構造
(51a)(51b)を振動抑制機構として用いた免震装置
(50)である。
The fifth embodiment shown in FIG. 8 and FIG. 9 uses the floor seismic isolation structure (51a) (51b) as a vibration suppressing mechanism for the purpose of suppressing the vibration in the vertical direction in addition to the vibration in the horizontal direction. It is a seismic device (50).

この床免震構造(51a)(51b)はコンピュータ等の精密
機器を小地震や微振動から保護するため立体振動を吸収
することを目的とし、構造的に2種類の装置がある。
This floor seismic isolation structure (51a) (51b) has two types of devices structurally for the purpose of absorbing three-dimensional vibration in order to protect precision equipment such as computers from small earthquakes and slight vibrations.

第8図に示す床免震構造(51a)はすべり支承(52)と
コイルバネ(53)を併用したものであり、第9図に示す
床免震構造(51b)は空気バネ(54)とオイルダンパー
(55)を併用したものである。なお、第8図及び第9図
において(56)は建物内の固定床、(57)は可動床、
(58)は大梁、(59)はペデスタルである。
The floor seismic isolation structure (51a) shown in FIG. 8 is a combination of a slide bearing (52) and a coil spring (53), and the floor seismic isolation structure (51b) shown in FIG. 9 is an air spring (54) and oil. It is also used with the damper (55). In FIGS. 8 and 9, (56) is a fixed floor in the building, (57) is a movable floor,
(58) is a large beam and (59) is a pedestal.

第10図及び第11図は、第6図及び第7図に示す第4の実
施例、又は第8図及び第9図に示す第5の実施例の床免
震構造に併用されるものを示す。
FIGS. 10 and 11 show what is used in combination with the floor seismic isolation structure of the fourth embodiment shown in FIGS. 6 and 7 or the fifth embodiment shown in FIGS. 8 and 9. Show.

第10図は、床スラブ(61)及び梁(63)を建物からゴム
等の絶縁材料(62a)によって絶縁して微振動を抑制す
る。第11図は床が比較的小規模の場合で、床スラブ(6
4)のみを絶縁材料(62b)によって建物(2)から絶縁
する。絶縁材料(62a)(62b)は、建物を伝わってくる
振動を遮断する目的で使用され、ゴム弾性体等の振動吸
収性能を持つ材料であればよい。
In FIG. 10, the floor slab (61) and the beam (63) are insulated from the building by an insulating material (62a) such as rubber to suppress microvibration. Fig. 11 shows the case where the floor is relatively small and the floor slab (6
Only 4) is insulated from the building (2) by the insulating material (62b). The insulating material (62a) (62b) is used for the purpose of blocking the vibration transmitted through the building, and may be a material having a vibration absorbing performance such as a rubber elastic body.

この構成は構造駆体の耐力低下を伴うので、大地震のエ
ネルギーは免震アイソレータ(1)で遮断してしまうと
いう基礎免震構造(8)と併用することにより高い効果
が挙げられる。
Since this structure is accompanied by a reduction in the proof stress of the structural body, a high effect can be obtained by using it together with the basic seismic isolation structure (8) in which the energy of a large earthquake is blocked by the seismic isolation isolator (1).

(発明の効果) 本発明は、免震アイソレータ上に載置支持した上部構造
が、大型車両通過による振動や台風の風荷重で動かない
ように固定部材を併置した基礎免震構造において、小地
震に対して上部構造(建物)が下部構造(基礎)に固定
状態となって伝達される振動、及び上部構造が下部構造
に対して水平方向に揺動している状態で伝達される振動
を抑制するため、上部構造全体の振動歪みを抑制し、あ
るいは上部構造内に独立して設けた免震床への振動伝達
を抑制する振動抑制機構を併設したので、大規模地震か
ら中小規模地震までの広範囲の免震が可能になる。
(Effects of the Invention) The present invention provides a basic seismic isolation structure in which an upper structure mounted and supported on a seismic isolation isolator is also provided with a fixing member so as not to move due to vibration due to passage of a large vehicle or wind load of a typhoon. In contrast, vibration that is transmitted when the upper structure (building) is fixed to the lower structure (foundation) and that is transmitted while the upper structure is horizontally swinging with respect to the lower structure is suppressed. Therefore, a vibration suppression mechanism that suppresses the vibration distortion of the entire superstructure or suppresses the vibration transmission to the seismic isolation floor independently installed in the superstructure was installed, so Wide-area seismic isolation becomes possible.

特に、本発明は、免震アイソレータと、上記振動抑制機
構の組み合わせにより、各々を単独使用した場合には決
して得られない次の効果を達成している。
In particular, the present invention achieves the following effects, which cannot be obtained when each is used alone, by combining the seismic isolation isolator and the vibration suppressing mechanism.

すなわち、上部構造が固定部材の拘束から解除されるよ
うな大きさの地震に対し、その地震エネルギーを免震ア
イソレータによって遮断するので、このときの上部構造
の振動は免震アイソレータがない場合に比べて極めて小
さなものになる。また、免震アイソレータが水平方向に
変形しないような振動ないし小地震に対しても、免震ア
イソレータは振動を緩和して上部構造に伝える。したが
って、上部構造内に設置する振動抑制機構は、免震アイ
ソレータを通して上部構造に伝達される振動を必要なレ
ベルにまで低下させる小規模のものでよく、その設置容
積及び設置費用を、この振動抑制機構を単独で使用した
場合に比べ、非常に小さくできる。
In other words, since the seismic energy is blocked by the seismic isolation isolator for an earthquake of a size such that the superstructure is released from the restraint of the fixing member, the vibration of the superstructure at this time is compared with the case where there is no seismic isolation isolator. Becomes extremely small. In addition, the seismic isolation isolator absorbs the vibrations and transmits them to the superstructure even when the seismic isolation isolators do not deform horizontally or a small earthquake occurs. Therefore, the vibration suppression mechanism installed in the superstructure may be a small one that reduces the vibration transmitted to the superstructure through the seismic isolation isolators to the required level. It can be made much smaller than when the mechanism is used alone.

したがって、固定部材付き免震アイソレータと上記振動
抑制機構を組合わせる本発明は、車両等による振動から
大中小地震に対してまで、必要なレベル(電子顕微鏡や
精密機械装置を配置する部屋を含む。)まで、免震ない
し制振を行なえる免震装置を省スペース・低コストで提
供できる。
Therefore, the present invention in which the seismic isolation isolator with a fixing member is combined with the above vibration suppressing mechanism includes a room in which a required level (electron microscope or precision mechanical device is arranged) from a vibration due to a vehicle or the like to a large, medium or small earthquake. ), It is possible to provide a seismic isolation device that can perform seismic isolation or vibration control at a low space and cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は弾性ポンプダンパーを振動抑制機構として用い
た本発明の免震装置の第1の実施例を示す正面図、第2
図は弾性ポンプダンパーの拡大断面図である。 第3図は振子とてこを組み合わせた制震器を振動抑制機
構として用いた本発明の第2の実施例を示す正面図であ
る。 第4図及び第5図はブレースダンパーを振動抑制機構と
して用いた本発明の第3の実施例を示す正面図で、第4
図は平常時、第5図は地震時の状態を示す。 第6図は水平方向の振動を抑制する床免震構造を振動抑
制機構として用いた本発明の第4の実施例を示す正面
図、第7図は第6図の振動抑制機構の部分拡大正面図で
ある。 第8図及び第9図は立体振動の抑制を行なう床免震構造
を振動抑制機構として用いた本発明の第5の実施例を示
す断面図で、第8図はすべり床を用いたもの、第9図は
空気バネを用いたものを示す。 第10図及び第11図は、第4及び第5の実施例である床免
震構造に併用されるものであって、第10図は床スラブ及
び梁をゴム等で絶縁する構成を示す断面図、第11図は第
10図の変形例であって、床が軽い場合の構成を示す断面
図である。 第12図は本発明の前提となる基礎免震構造を示す正面
図、第13図及び第14図は免震アイソレータの正面及び平
面図、第15図乃至第17図は夫々固定部材としての鋼帯、
弾性体、鉛塊を示す正面図である。 (1)…免震アイソレータ、(2)…上部構造、(3)
…基礎、(5)…剛性板、(6)…弾性板、(7)(7
a)(7b)(7c)…固定部材、(8)…基礎免震構造、
(10)(20)(30)(40)(50)…免震装置、(11)
(18)(31)(41)(51a)(51b)…振動制御機構。
1 is a front view showing a first embodiment of a seismic isolation device of the present invention using an elastic pump damper as a vibration suppressing mechanism, and FIG.
The figure is an enlarged cross-sectional view of the elastic pump damper. FIG. 3 is a front view showing a second embodiment of the present invention in which a vibration suppressor in which a pendulum and a lever are combined is used as a vibration suppressing mechanism. 4 and 5 are front views showing a third embodiment of the present invention using a brace damper as a vibration suppressing mechanism.
The figure shows normal conditions and Fig. 5 shows the condition at the time of earthquake. FIG. 6 is a front view showing a fourth embodiment of the present invention using a floor base isolation structure for suppressing horizontal vibration as a vibration suppressing mechanism, and FIG. 7 is a partially enlarged front view of the vibration suppressing mechanism of FIG. It is a figure. 8 and 9 are sectional views showing a fifth embodiment of the present invention in which a floor seismic isolation structure for suppressing three-dimensional vibration is used as a vibration suppressing mechanism, and FIG. 8 shows one using a sliding floor, FIG. 9 shows one using an air spring. 10 and 11 are used in combination with the floor seismic isolation structure of the fourth and fifth embodiments, and FIG. 10 is a cross section showing a structure in which the floor slab and the beam are insulated with rubber or the like. Figure, Figure 11
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a modified example of FIG. 10 when the floor is light. FIG. 12 is a front view showing a basic seismic isolation structure which is a premise of the present invention, FIGS. 13 and 14 are front and plan views of a seismic isolation isolator, and FIGS. 15 to 17 are steels as fixing members, respectively. band,
It is a front view showing an elastic body and a lead mass. (1) ... Seismic Isolator, (2) ... Superstructure, (3)
... foundation, (5) ... rigid plate, (6) ... elastic plate, (7) (7
a) (7b) (7c) ... Fixing member, (8) ... Basic seismic isolation structure,
(10) (20) (30) (40) (50)… seismic isolation device, (11)
(18) (31) (41) (51a) (51b) ... Vibration control mechanism.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】弾性板と剛性板を交互に積層して形成した
免震アイソレータによって上部構造を下部構造の上に水
平方向に揺動可能に載置・支持するとともに、所定値以
下のせん断応力に対して剛性を示す固定部材によって上
部構造を下部構造に結合した基礎免震構造において、 上部構造が下部構造に剛性をもって結合されている状
態、及び上部構造が下部構造に対して水平方向に揺動し
ている状態で振動する上部構造内の歪みによって相対変
位する部分の間に結合され、この変位に、抵抗を与えな
がら追従することによって、その振動を抑制する振動抑
制機構を上部構造内に設けたことを特徴とする免震装
置。
1. A seismic isolation isolator formed by alternately laminating elastic plates and rigid plates mounts and supports the upper structure on the lower structure so that the upper structure can swing horizontally, and shear stress of a predetermined value or less. In the basic seismic isolation structure in which the upper structure is connected to the lower structure by a fixing member that exhibits rigidity, the upper structure is rigidly connected to the lower structure, and the upper structure shakes horizontally with respect to the lower structure. A vibration suppression mechanism that suppresses the vibration is coupled in the upper structure by being coupled between the parts that are displaced relative to each other by strain in the upper structure that vibrates while moving, and by following this displacement while giving resistance. A seismic isolation device characterized by being installed.
【請求項2】弾性板と剛性板を交互に積層して形成した
免震アイソレータによって上部構造を下部構造の上に水
平方向に揺動可能に載置・支持するとともに、所定値以
下のせん断応力に対して剛性を示す固定部材によって上
部構造を下部構造に結合した基礎免震構造において、 上部構造の一部を、上部構造の他の部分に支持される独
立した床構造とするとともに、上記床構造を上記他の部
分に対して振動抑制方向に動き得る浮動状態で支持する
振動抑制機構を設けることにより、上部構造が下部構造
に剛性をもって結合されている状態、及び上部構造が下
部構造に対して水平方向に揺動している状態で振動する
上記他の部分から、上記床構造への振動伝達を抑制した
ことを特徴とする免震装置。
2. A seismic isolation isolator formed by alternately laminating elastic plates and rigid plates mounts and supports the upper structure on the lower structure so that the upper structure can swing horizontally, and shear stress of a predetermined value or less. In the basic seismic isolation structure in which the upper structure is connected to the lower structure by a fixing member that has rigidity to, a part of the upper structure is an independent floor structure supported by other parts of the upper structure and By providing a vibration suppression mechanism that supports the structure in a floating state capable of moving in the vibration suppression direction with respect to the above-mentioned other parts, the upper structure is rigidly coupled to the lower structure, and the upper structure is lower than the lower structure. The seismic isolation device is characterized in that vibration transmission from the other portion that vibrates in a state of horizontally swinging to the floor structure is suppressed.
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