JP2000240318A - 免震・制震システム - Google Patents

免震・制震システム

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JP2000240318A
JP2000240318A JP11043151A JP4315199A JP2000240318A JP 2000240318 A JP2000240318 A JP 2000240318A JP 11043151 A JP11043151 A JP 11043151A JP 4315199 A JP4315199 A JP 4315199A JP 2000240318 A JP2000240318 A JP 2000240318A
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JP
Japan
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vibration
damping
seismic isolation
damper
bypass
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JP11043151A
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English (en)
Inventor
Kouji Kitazawa
巧次 北沢
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Taisei Corp
Original Assignee
Taisei Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 地震あるいは風により構造物に揺れが生じた
とき、構造物の加速度を極めて効果的に抑えること。 【解決手段】 免震装置Mと制震・制振ダンパー1とを
組合せると共に、制震・制振ダンパー1に開閉弁14、
15、16によるオン、オフ制御式のバイパス管7、
8、9を設け、開閉弁14、15、16をコンピュータ
Uでオン、オフ制御するようにした。免震装置Mと制震
・制振ダンパー1との相乗効果により、構造物の応答加
速がより小さくなり、極めて効果的に構造物の揺れを抑
えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地震あるいは風に
よる構造物の揺れ等の影響を抑制するための、免震・制
震システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】耐震性や制震性を必要とする構造物、と
くに避難用の構造物、コンピューターセンター、博物
館、美術館等にあっては、地震あるいは風による揺れ等
の影響を抑制するため、免震又は制震のための装置が備
えられている。従来では、この場合、免震のみのための
装置、又は制震のみのための装置のいずれか一方が用い
られていた。
【0003】免震装置としては、薄い鋼板とゴムシート
とを幾層にも重ね合せ、これにより地震による地面の揺
れを受け流すようにしたものが公知である。一方、制震
のための装置としては、従来より、ダンパ機能を利用し
たパッシブ制震が広く採用されている。これは、シリン
ダー内に嵌め合わされたピストンによって区劃される2
つのシリンダ室内に粘性流体を充填すると共に、これら
2つのシリンダ室を連通させるバイパス通路を設け、こ
のバイパス通路に配設されたオリフィス弁の開度を調節
することによりダンパーの剛性と減衰性能とを所望の値
にセットする構成となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、免震装置によ
る場合に期待できる効果は、数十パーセント程度の揺れ
の低減効果であり、地震あるいは風により構造物に揺れ
が生じたとき、構造物の加速度を低減するのに限度があ
る。
【0005】一方、上述した従来の構成のダンパーによ
り構造物の制震を図ろうとする場合には、所望のダンパ
ーの特性を得るためにオリフィス弁の開度を細かく操作
する制御装置が必要であり、価格が高くなるほか、故障
も生じやすいという問題点を有している。
【0006】本発明の目的は、したがって、従来技術に
おける上述の問題点を解決することができるようにし
た、免震・制震システムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、免震と制震とを組合せると共に、制震の
ためのダンパーに開閉弁によるオン、オフ制御式のバイ
パス管を設け、開閉弁をコンピュータでオン、オフ制御
するようにしたものである。
【0008】請求項1の発明によれば、構造物の免震・
制震システムであって、前記構造物の最下層又は中間層
に免震装置を設けると共に、前記免震装置の設置箇所よ
り上層に剛性・減衰可変ダンパーを制震装置として設け
て成り、前記剛性・減衰可変ダンパーが、シリンダー内
に嵌め合わされたピストンによって区劃される2つのシ
リンダ室内に粘性流体を充填すると共に、前記2つのシ
リンダ室間にバイパス通路手段を設けた制震・制振ダン
パーであって、前記バイパス通路手段が前記2つのシリ
ンダ室間を連通させる複数のバイパス管と、該複数のバ
イパス管にそれぞれ設けられ対応するバイパス管による
前記2つのシリンダ室間の連通をオン、オフするための
開閉弁とを備えて成っている免震・制震システムが提案
される。
【0009】ここで、免震装置は、(1)すべり支承、
(2)すべり支承+積層ゴム、(3)弾性すべり支承、
(4)弾性すべり支承+積層ゴム、(5)積層ゴム+ダ
ンパー、(6)高減衰積層ゴムのうちの任意のものとす
ることができる。
【0010】また、上記構成において、前記バイパス管
の各有効通路面積が相互に異なるように、かつ、オンし
た時の有効通路面積の和が2n (ここでnはバイパス管
の本数)通りあるように、前記バイパス管の断面積を変
えるように設定することもできる。
【0011】さらに、免震装置の下部と制振装置の床に
センサーを設置し、前記ダンパーの開閉弁のオンとオフ
とをコンピュータで制御し構造物の制振を図る構成とす
ることもできる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例につき詳細に説明する。
【0013】図1は、本発明による免震・制震システム
を備えたコンクリート構造物の実施の形態の一例を示す
図である。図1でFはフレーム、Bはブレース、Cは床
である。地盤Eと床Cとの間には複数の免震装置Mが取
り付けられている。各免震装置Mは、薄い鋼板とゴムシ
ートとを幾層にも重ね合せて成る公知の構成のものであ
る。そして、フレームFとブレースBとの間に制震・制
振ダンパー1が装着されており、これらはいずれもブレ
ースBの上方に装着されている。
【0014】図2は、図1の制震・制振ダンパー1の断
面図である。制震・制振ダンパー1は、シリンダ2内に
嵌め合わされたピストン3によって区劃される2つのシ
リンダ室4、5内に公知の粘性流体6が充填されてお
り、これら2つのシリンダ室4、5間には複数のバイパ
ス管が設けられている。本実施の形態では、断面積が同
一の一様の太さの3つのバイパス管7、8、9が相互に
独立して設けられている。バイパス管7は、一端7Aが
シリンダ室4と連通し他端7Bがシリンダ室5と連通す
るようにシリンダ2に公知の手段で液密に接続されてい
る。バイパス管8、9の各一端8A、9A及び各他端8
B、9Bも同様にしてシリンダ2に液密に接続されてい
る。
【0015】ピストン3に接続されている一対のピスト
ンロッド10、11は、それぞれ対応するシリンダ側壁
12、13に設けられた貫通孔12A、13Aから突出
している。ここで、ピストンロッド10と貫通孔12A
との間、及びピストンロッド11と貫通孔13Aとの間
には図示しない公知の液密シールが設けられており、貫
通孔12A、13Aから粘性流体6が漏れ出すことがな
い構成となっている。
【0016】したがって、ピストン3がシリンダ2内で
移動すると、その移動方向に応じて、バイパス管7、
8、9を介して粘性流体6がシリンダ室4内からシリン
ダ室5内に向けて、又はシリンダ室5内からシリンダ室
4内に向けて流れることができる。
【0017】バイパス管7、8、9内においてそれぞれ
生じる粘性流体6の上述の流れを制御するため、バイパ
ス管7、8、9の途中には開閉弁14、15、16がそ
れぞれ設けられている。これらの開閉弁14、15、1
6は、いずれも、対応するバイパス管内での粘性流体6
の流れを許すか停止させるか、すなわち当該バイパス管
によってシリンダ室4とシリンダ室5とを連通状態とす
るか否かを制御するためのものであり、手動式又は電磁
式の公知の開閉弁を用いて構成することができる。
【0018】制震・制振ダンパー1は以上の様に構成さ
れているので、例えば、図1において、シリンダ2を構
造物のフレーム下に、ピストンロッド10、11をその
構造物のブレースBに公知の適宜の手段でそれぞれ固定
することにより、フレームFとブレースBとの間に制震
・制振ダンパー1を取り付けることができる。これによ
り、例えば地震等により構造物が揺れた場合、フレーム
FとブレースBとの間において、制震・制振ダンパー1
において設定された剛性と減衰性能に応じた揺れに対す
る抑制力が作用し、構造物の揺れを低減させることがで
きる。
【0019】ここで、制震・制振ダンパー1は、開閉弁
14、15、16の開閉によって、対応するバイパス管
7、8、9によるシリンダ室4とシリンダ室5との間の
連通機能を選択的にオン、オフし、これにより、制震・
制振ダンパー1の剛性と減衰性能とを段階的に変更する
構成となっている。したがって、これらの開閉弁14、
15、16は、弁の開度を連続的に変化させることがで
きるようにした従来の構成に比べ、簡単な構成のもので
済むからコストの低減を図ることができる。また、特性
を段階的に変更する構成であるから、オリフィス等を設
けたものに比べて所要の特性を確実且つ正確に設定する
ことができ、熟練等を必要としない。さらに、構造が簡
単なため故障等も生じにくく、保守が簡単で長寿命を期
待できるという利点も有している。
【0020】なお、上記実施の形態では、開閉弁14、
15、16として全く同一のバイパス管を用いて構成し
たが、複数のバイパス管は必ずしも同一のものとする必
要はなく、種々の有効通路面積のものを設けておくこと
により、より広範囲の設定が可能になる。例えば、バイ
パス管の各有効通路面積が相互に異なるように、かつ、
オンした時の有効通路面積の和が2n (ここでnはバイ
パス管の本数)通りあるように、バイパス管の断面積を
変えるように設定することができる。この場合、開閉弁
14、15、16の有効通路面積の比率を1:2:4と
すれば、3本のバイパス管を用いて特性を8段階に設定
することが可能となる。
【0021】図1に戻ると、制震・制振ダンパー1の開
閉弁14、15、16を開閉制御するためのコンピュー
タUが床C上に設けられており、コンピュータUには各
部の揺れ(加速度)を検出するためのセンサS1〜S3
が接続されている。コンピュータUはセンサS1〜S3
からの信号を入力し、構造物が揺れた場合における各部
の加速度を検出し、予め定められたプログラムに従いこ
の加速度が小さくなるように制震・制振ダンパー1の開
閉弁14、15、16が開閉制御される。この結果、制
震・制振ダンパー1の剛性と減衰性能とが最適な値にセ
ットされ、制震・制振ダンパー1により構造物の揺れを
効果的に抑えることができる。
【0022】図1の構成によれば、地盤Eと床Cとの間
には複数の免震装置Mが設けられているので、免震装置
Mによって構造物に与えられる揺れが小さく抑えられる
上、制震・制振ダンパー1の剛性と減衰性能とが最適な
値にセットされ、制震・制振ダンパー1により構造物の
揺れを効果的に抑えることができるので、両者の相乗効
果により、構造物の応答加速がより小さくなり、極めて
効果的に構造物の揺れを抑えることができる。
【0023】図1に本発明の実施の形態の一例を示した
が、本発明の実施形態はこれに限定されず、種々の実施
態様が考えられる。本発明による他の実施形態の例が図
3乃至図8に示されている。図3には、制震・制振ダン
パー1をブレースBの下端とフレームFとの間、及びブ
レースBの下端と床Cとの間に装着した例が示されてい
る。
【0024】図4は、フレームFの上下及びフレームF
と床Cとの間にそれぞれ一対のブレースB1、B2を設
け、これらのブレースB1、B2の間に制震・制振ダン
パー1を装着した例である。
【0025】図5〜図7には、図2に示した制震・制振
ダンパー1を構造物の耐震壁に装着する場合の設置例が
示されている。図5は、立設された耐震壁Wの上端とフ
レームFとの間に装着した例である。これに対し、図6
では、制震・制振ダンパー1を垂設された耐震壁Wの下
端とフレームFとの間及び耐震壁Wの下端と床Cとの間
に装着した例が示されている。図7は、フレームFの上
下、及びフレームFと床Cにそれぞれ一対の耐震壁W
1、W2を対向して設け、これらの耐震壁W1、W2の
間に制震・制振ダンパー1を装着した例である。
【0026】図8は、制震・制振ダンパー1を柱へ装着
した例を示している。図8では、いずれも各柱Pの途中
に制震・制振ダンパー1が装着されている。
【0027】このように、制震・制振ダンパー1は耐震
性や制振性を必要とする各種の構造物に適宜に取り付け
ることができる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、免震装置
と、制震のための剛性・減衰可変ダンパーとを組み合わ
せて用いるようにしたので、両者の相乗効果により、構
造物の応答加速がより小さくなり、極めて効果的に構造
物の揺れを抑えることができる。そして、剛性・減衰可
変ダンパーは、開閉弁のオン、オフにより所望のダンパ
ー特性を設定できる構成であるから、制御が簡単であり
価格も安く故障も生じにくいので、極めて経済的であ
る。また、開閉弁をコンピュータにより制御するように
すれば、極めて簡単に構造物の揺れを最小限のものとす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による免震・制震システムをコンクリー
ト構造物に設けた場合の実施の形態の一例を模式的に示
す図。
【図2】図1に示した制震・制振ダンパーの断面図。
【図3】図1に示した制震・制振ダンパーを構造物のブ
レースに装着した場合の他の構成例を模式的に示す図。
【図4】図1に示した制震・制振ダンパーを構造物のブ
レースに装着した場合の別の構成例を模式的に示す図。
【図5】図1に示した制震・制振ダンパーを構造物の耐
震壁に装着した場合の構成例を模式的に示す図。
【図6】図1に示した制震・制振ダンパーを構造物の耐
震壁に装着した場合の他の構成例を模式的に示す図。
【図7】図1に示した制震・制振ダンパーを構造物の耐
震壁に装着した場合の別の構成例を模式的に示す図。
【図8】図1に示した制震・制振ダンパーを柱に装着し
た場合の構成例を模式的に示す図。
【符号の説明】
1 制震・制振ダンパー 2 シリンダ 3 ピストン 4、5 シリンダ室 6 粘性流体 7、8、9 バイパス管 14、15、16 開閉弁 B ブレース C 床 E 地盤 F フレーム M 免震装置 S1〜S3 センサ U コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16F 15/04 F16F 15/04 A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造物の免震・制震システムであって、
    前記構造物の最下層又は中間層に免震装置を設けると共
    に、前記免震装置の設置箇所より上層に剛性・減衰可変
    ダンパーを制震装置として設けて成り、前記剛性・減衰
    可変ダンパーが、シリンダー内に嵌め合わされたピスト
    ンによって区劃される2つのシリンダ室内に粘性流体を
    充填すると共に、前記2つのシリンダ室間にバイパス通
    路手段を設けた制震・制振ダンパーであって、前記バイ
    パス通路手段が前記2つのシリンダ室間を連通させる複
    数のバイパス管と、該複数のバイパス管にそれぞれ設け
    られ対応するバイパス管による前記2つのシリンダ室間
    の連通をオン、オフするための開閉弁とを備えて成って
    いることを特徴とする免震・制震システム。
JP11043151A 1999-02-22 1999-02-22 免震・制震システム Pending JP2000240318A (ja)

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