JPH0480184B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0480184B2 JPH0480184B2 JP23448784A JP23448784A JPH0480184B2 JP H0480184 B2 JPH0480184 B2 JP H0480184B2 JP 23448784 A JP23448784 A JP 23448784A JP 23448784 A JP23448784 A JP 23448784A JP H0480184 B2 JPH0480184 B2 JP H0480184B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- elastic
- upper structure
- annular member
- damping mechanism
- plastic
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D27/00—Foundations as substructures
- E02D27/32—Foundations for special purposes
- E02D27/34—Foundations for sinking or earthquake territories
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Foundations (AREA)
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は建築物のような上部構造を、下部構造
である基礎の上に揺動自在に載置支持して、地盤
から上部構造に伝わる地震エネルギーを減少させ
る免震構造において、その振動の減衰を早める減
衰機構に関する。
である基礎の上に揺動自在に載置支持して、地盤
から上部構造に伝わる地震エネルギーを減少させ
る免震構造において、その振動の減衰を早める減
衰機構に関する。
従来の技術
建物の耐震構造の１つとして、第４図に示すよ
うに複数個のアイソレータ１，１…を上部構造２
と下部構造３との間に挟み込み上部構造２を支持
させるものがある。このアイソレータ１は第５図
及び第６図に示すように、鋼板等の剛性板４，４
…と天然ゴムやネオプレンゴム等の薄い弾性板
５，５…を交互に垂直方向に重ね合わせ、各々を
接着固定して形成したものである。アイソレータ
１は剛性板４，４…の間の薄い弾性板５，５…が
挟まれているので、大きな鉛直載荷能力とゴムの
せん断変形による小さな水平バネ剛性を持つてい
る。従つて重量物である上部構造２を安定性良く
支え、水平方向の動きを弱いバネで規制したこと
になる。このように支持すると、構造物の系全体
の水平方向の振動周期を増大させ、それを地震の
最大エネルギー成分の周期よりも大きくする。従
つて地震発生時の地盤からの入力に対する建物の
応答加速度を減少させることができる。
うに複数個のアイソレータ１，１…を上部構造２
と下部構造３との間に挟み込み上部構造２を支持
させるものがある。このアイソレータ１は第５図
及び第６図に示すように、鋼板等の剛性板４，４
…と天然ゴムやネオプレンゴム等の薄い弾性板
５，５…を交互に垂直方向に重ね合わせ、各々を
接着固定して形成したものである。アイソレータ
１は剛性板４，４…の間の薄い弾性板５，５…が
挟まれているので、大きな鉛直載荷能力とゴムの
せん断変形による小さな水平バネ剛性を持つてい
る。従つて重量物である上部構造２を安定性良く
支え、水平方向の動きを弱いバネで規制したこと
になる。このように支持すると、構造物の系全体
の水平方向の振動周期を増大させ、それを地震の
最大エネルギー成分の周期よりも大きくする。従
つて地震発生時の地盤からの入力に対する建物の
応答加速度を減少させることができる。
しかしながら上記アイソレータ１のみによつて
上部構造２を支持すると、アイソレータ１の水平
方向のバネ力が小さいため次の問題が生じる。
上部構造２を支持すると、アイソレータ１の水平
方向のバネ力が小さいため次の問題が生じる。
第１の問題は、地震動の作用によつて一旦上部
構造２が振動し始めると、アイソレータ１を用い
ず上部構造２を直接下部構造３上に載置支持させ
た場合に比べてその振動振幅が大きくなると共
に、揺れが静まるまでに時間がかかることであ
る。すなわち物理的に安全が保障されたとしても
居住者にとつて心理的に不安な状態が長く続くこ
とになり、建築物の免震構造としては不適当であ
る。
構造２が振動し始めると、アイソレータ１を用い
ず上部構造２を直接下部構造３上に載置支持させ
た場合に比べてその振動振幅が大きくなると共
に、揺れが静まるまでに時間がかかることであ
る。すなわち物理的に安全が保障されたとしても
居住者にとつて心理的に不安な状態が長く続くこ
とになり、建築物の免震構造としては不適当であ
る。
第２の問題は台風の風圧等の横方向荷重が建物
も加わつた場合、その方向に上部構造２が位置ず
れするおそれがあり、上部構造の安定性が保障さ
れないことである。
も加わつた場合、その方向に上部構造２が位置ず
れするおそれがあり、上部構造の安定性が保障さ
れないことである。
上記第１及び第２の問題点を解決するために、
本出願人はアイソレータ１，１…を間在させた上
部構造２と下部構造３の間の水平方向に広がる空
間内に、第７図に示すような鋼棒等の弾塑性材料
よりなる環状部材６を、減衰機構として、第８図
に示すように単独で又は第１１図に示すように組
合わせて配設したものを発明し、先に出願した。
（特開昭59−217877号〔特願昭58−93259号〕、特
開昭60−258343号〔特願昭59−114850号〕） この環状部材６の両端は夫々上部構造２と下部
構造３に固定され、上部構造２と下部構造３が地
震動によつて水平方向に相対運動すると、環状部
材６は、例えば第９図又は第１０図に示すように
弾塑性変形する。環状部材６は弾塑性材料より形
成され、その応力Ｐに対して第３図実線Ａで示す
ようにヒステリシス特性をもつて変形するので、
一振動周期ごとにヒステリシスループで囲まれた
面積に対応する量だけ振動エネルギーを吸収す
る。
本出願人はアイソレータ１，１…を間在させた上
部構造２と下部構造３の間の水平方向に広がる空
間内に、第７図に示すような鋼棒等の弾塑性材料
よりなる環状部材６を、減衰機構として、第８図
に示すように単独で又は第１１図に示すように組
合わせて配設したものを発明し、先に出願した。
（特開昭59−217877号〔特願昭58−93259号〕、特
開昭60−258343号〔特願昭59−114850号〕） この環状部材６の両端は夫々上部構造２と下部
構造３に固定され、上部構造２と下部構造３が地
震動によつて水平方向に相対運動すると、環状部
材６は、例えば第９図又は第１０図に示すように
弾塑性変形する。環状部材６は弾塑性材料より形
成され、その応力Ｐに対して第３図実線Ａで示す
ようにヒステリシス特性をもつて変形するので、
一振動周期ごとにヒステリシスループで囲まれた
面積に対応する量だけ振動エネルギーを吸収す
る。
上記振動エネルギーの吸収効果によつて、第８
図又は第１１図に示す免震構造では、第４図に示
すアイソレータ１のみの免震構造に比べると、上
部構造２が振動する際の振幅が小さく、さらに振
動開始後の振幅及び加速度の減衰が極めて速やか
になる。
図又は第１１図に示す免震構造では、第４図に示
すアイソレータ１のみの免震構造に比べると、上
部構造２が振動する際の振幅が小さく、さらに振
動開始後の振幅及び加速度の減衰が極めて速やか
になる。
また環状部材６の径及び太さ等は、免震が必要
な大きさの水平方向の応力が作用したときのみ弾
塑性変形し、台風の風圧等の横方向への小さな一
方向加重では、ほとんど変形しないような値に定
められているから上部構造の下部構造に対する固
定的効果が得られる。
な大きさの水平方向の応力が作用したときのみ弾
塑性変形し、台風の風圧等の横方向への小さな一
方向加重では、ほとんど変形しないような値に定
められているから上部構造の下部構造に対する固
定的効果が得られる。
なお第１１図に示す組み合わせ型のものは、第
８図に示す単独型のものが、一個の環状部材６の
みで構成され減衰作用について方向性を持つ欠点
を解決するために発明されたものである。すなわ
ち複数の環状部材６，６…を第１２図にも示すよ
うに花弁状に組合わせて方向性をなくすと同時に
コンパクト化し、上部構造２への固定と下部構造
３への固定が夫々一箇所でできるようにして取付
を容易にしている。
８図に示す単独型のものが、一個の環状部材６の
みで構成され減衰作用について方向性を持つ欠点
を解決するために発明されたものである。すなわ
ち複数の環状部材６，６…を第１２図にも示すよ
うに花弁状に組合わせて方向性をなくすと同時に
コンパクト化し、上部構造２への固定と下部構造
３への固定が夫々一箇所でできるようにして取付
を容易にしている。
発明の解決しようとする問題点
上記環状部材は、上部構造が下部構造に対して
相対運動したとき、第３図実線Ａで示すようにヒ
ステリシス特性をもつて弾塑性変形することによ
り振動エネルギーを吸収している。この減衰効果
を高めるにはより高い塑性（粘性）を有する材料
を結合させることが好ましい。また塑性材料のみ
では地震等により繰り返し変形に対しては破断を
生じ易く、変形追従能力が保持できない。
相対運動したとき、第３図実線Ａで示すようにヒ
ステリシス特性をもつて弾塑性変形することによ
り振動エネルギーを吸収している。この減衰効果
を高めるにはより高い塑性（粘性）を有する材料
を結合させることが好ましい。また塑性材料のみ
では地震等により繰り返し変形に対しては破断を
生じ易く、変形追従能力が保持できない。
すなわち環状部材に弾塑性材料を使用する理由
は、繰り返し変形に耐える性質とヒステリシス特
性とを共に持たせるためであり、単一材料で環状
部材を形成した場合ヒステリシス特性を大きくす
るには自ずと限界があつた。減衰機構としての環
状部材に要求されるのはヒステリシス特性に基づ
くエネルギー吸収効果であり、弾塑性的性質は繰
り返し変形に耐え得れば本来必要としない。つま
り弾塑性材料を用いた従来の環状部材は理想的な
特性を持つているとは言えなかつた。
は、繰り返し変形に耐える性質とヒステリシス特
性とを共に持たせるためであり、単一材料で環状
部材を形成した場合ヒステリシス特性を大きくす
るには自ずと限界があつた。減衰機構としての環
状部材に要求されるのはヒステリシス特性に基づ
くエネルギー吸収効果であり、弾塑性的性質は繰
り返し変形に耐え得れば本来必要としない。つま
り弾塑性材料を用いた従来の環状部材は理想的な
特性を持つているとは言えなかつた。
問題点を解決するための手段
本発明は、剛性板と弾性板を交互に重ね合せて
形成したアイソレータを介して、上部構造を下部
構造上に載置支持した免震構造に併設され、上部
構造の下部構造に対する水平方向の相対運動を制
動する減衰機構であつて、 塑性材料を抱持した弾性材料若しくは弾塑性材
料を環状に整形した構造を有し、この環状部材の
一端を上部構造に、他端を下部構造に固定したこ
とを特徴とする複合材料を使つた弾塑性型減衰機
構である。
形成したアイソレータを介して、上部構造を下部
構造上に載置支持した免震構造に併設され、上部
構造の下部構造に対する水平方向の相対運動を制
動する減衰機構であつて、 塑性材料を抱持した弾性材料若しくは弾塑性材
料を環状に整形した構造を有し、この環状部材の
一端を上部構造に、他端を下部構造に固定したこ
とを特徴とする複合材料を使つた弾塑性型減衰機
構である。
作 用
上記弾塑性型減衰機構は、塑性材料部分が大き
なヒステリシス特性を与え、同時に弾性材料又は
弾塑性材料部分が塑性材料部分を保持して繰り返
し変形に対する破断を防止する。
なヒステリシス特性を与え、同時に弾性材料又は
弾塑性材料部分が塑性材料部分を保持して繰り返
し変形に対する破断を防止する。
実施例
本発明の実施例を以下図面を参照しながら説明
する。
する。
第１の実施例は、第１図に示すように断面が環
状の鋼パイプ等の弾塑性材料７の中空部分に、鉛
等の塑性材料８を充填した複合材料９を用いるも
のである。
状の鋼パイプ等の弾塑性材料７の中空部分に、鉛
等の塑性材料８を充填した複合材料９を用いるも
のである。
第２の実施例は、第２図に示すように断面が矩
形枠状の鋼製角パイプ等の弾塑性材料１０の中空
部分に、鉛等の塑性材料８を充填した複合材料１
１を用いるものである。
形枠状の鋼製角パイプ等の弾塑性材料１０の中空
部分に、鉛等の塑性材料８を充填した複合材料１
１を用いるものである。
これらの複合材料９，１１は、例えば第７図に
示すように環状に曲成され、第８図に示すように
単独で又は第１１図に示すように組み合わせて、
減衰機構として使用される。
示すように環状に曲成され、第８図に示すように
単独で又は第１１図に示すように組み合わせて、
減衰機構として使用される。
これらの場合、弾塑性材料７，１０の中空部分
に充填された塑性材料８によつてヒステリシスは
大きくなる。これを実験によつて確認したとこ
ろ、応力Ｐに対する変形量δの特性は第３図中の
点線Ｂで示すようになつた。これを単一の弾塑性
材料を用いた従来のものＡと比較すると、その囲
む面積、すなわち一振動周期当たりのエネルギー
吸収量は著しく大きくなつている。
に充填された塑性材料８によつてヒステリシスは
大きくなる。これを実験によつて確認したとこ
ろ、応力Ｐに対する変形量δの特性は第３図中の
点線Ｂで示すようになつた。これを単一の弾塑性
材料を用いた従来のものＡと比較すると、その囲
む面積、すなわち一振動周期当たりのエネルギー
吸収量は著しく大きくなつている。
なお複合材料９，１１の芯材となる弾塑性材料
７，１０の部分は、バネ鋼等の弾性材料を用いて
もよい。この部分は繰り返し変形に対する変形追
随能力を与えればよいからである。またこの部分
の断面形状は塑性材料８を抱持する形状であれば
よく任意の形状にできる。例えばＨ型鋼やＩ型鋼
を上記芯材として用い、その窪み部分に鉛等の塑
性材料を充填して上記複合材料を形成することも
可能である。
７，１０の部分は、バネ鋼等の弾性材料を用いて
もよい。この部分は繰り返し変形に対する変形追
随能力を与えればよいからである。またこの部分
の断面形状は塑性材料８を抱持する形状であれば
よく任意の形状にできる。例えばＨ型鋼やＩ型鋼
を上記芯材として用い、その窪み部分に鉛等の塑
性材料を充填して上記複合材料を形成することも
可能である。
また複合材料９，１１を環状に曲成する場合、
真円にする必要はないし、作用応力に対応させて
部分ごとに断面積や肉厚等を異ならせてもよい。
真円にする必要はないし、作用応力に対応させて
部分ごとに断面積や肉厚等を異ならせてもよい。
発明の効果
本発明はアイソレータを用いた免震構造におい
て、その減衰機構として弾塑性材料若しくは弾性
材料を芯材とし、これに抱持されるように塑性材
料を重ね合せた複合材料を環状に曲成したものを
提供したから、ヒステリシス特性が大きくて減衰
効果の大きいものを提供できる。これによつて減
衰機構の小型化を可能とし、取付けを容易にする
ことができる。さらに本発明ではエネルギー呼吸
作用は主として弾性材料部分に、また繰り返し変
形に対する変形追随機能は主として弾塑性材料若
しくは弾性材料の部分に分担させているから、設
計の自由度が増し、製作が容易になる。
て、その減衰機構として弾塑性材料若しくは弾性
材料を芯材とし、これに抱持されるように塑性材
料を重ね合せた複合材料を環状に曲成したものを
提供したから、ヒステリシス特性が大きくて減衰
効果の大きいものを提供できる。これによつて減
衰機構の小型化を可能とし、取付けを容易にする
ことができる。さらに本発明ではエネルギー呼吸
作用は主として弾性材料部分に、また繰り返し変
形に対する変形追随機能は主として弾塑性材料若
しくは弾性材料の部分に分担させているから、設
計の自由度が増し、製作が容易になる。
第１図及び第２図は夫々本発明の第１及び第２
の実施例を示す複合材料の断面形状を示す図、第
３図は本発明の減衰機構によるヒステリシス特性
を従来例と比較して示す図である。第４図は従来
の免震構造の一例を示す正面図、第５図及び第６
図はアイソレータの正面図及び平面図である。第
７図乃至第１２図は本発明の前提となる従来例を
示す図で、第７図は環状部材の斜視図、第８図は
第７図に示す環状部材を単独で使用した例を示す
免震構造の正面図、第９図及び第１０図は夫々環
状部材が変形する状態を説明する平面図、第１１
図は第７図に示す環状部材を組み合わせて使用し
た例を示す免震構造の正面図、第１２図は第１１
図における環状部材の組み合わせ状態を示す斜視
図である。 １……アイソレータ、２……上部構造、３……
下部構造、４……剛性板、５……弾性板、６……
環状部材、７，１０……弾塑性材料若しくは弾性
材料、８……塑性材料、９，１１……複合材料。
の実施例を示す複合材料の断面形状を示す図、第
３図は本発明の減衰機構によるヒステリシス特性
を従来例と比較して示す図である。第４図は従来
の免震構造の一例を示す正面図、第５図及び第６
図はアイソレータの正面図及び平面図である。第
７図乃至第１２図は本発明の前提となる従来例を
示す図で、第７図は環状部材の斜視図、第８図は
第７図に示す環状部材を単独で使用した例を示す
免震構造の正面図、第９図及び第１０図は夫々環
状部材が変形する状態を説明する平面図、第１１
図は第７図に示す環状部材を組み合わせて使用し
た例を示す免震構造の正面図、第１２図は第１１
図における環状部材の組み合わせ状態を示す斜視
図である。 １……アイソレータ、２……上部構造、３……
下部構造、４……剛性板、５……弾性板、６……
環状部材、７，１０……弾塑性材料若しくは弾性
材料、８……塑性材料、９，１１……複合材料。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 剛性板と弾性板を交互に重ね合せて形成した
アイソレータを介して、上部構造を下部構造上に
載置支持した免震構造に併設され、上部構造の下
部構造に対する水平方向の相対運動を制動する減
衰機構であつて、 塑性材料を抱持した弾性材料若しくは弾塑性材
料を環状に整形した構造を有し、この環状部材の
一端を上部構造に、他端を下部構造に固定したこ
とを特徴とする複合材料を使つた弾塑性型減衰機
構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23448784A JPS61113928A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 複合材料を使つた弾塑性型減衰機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23448784A JPS61113928A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 複合材料を使つた弾塑性型減衰機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61113928A JPS61113928A (ja) | 1986-05-31 |
| JPH0480184B2 true JPH0480184B2 (ja) | 1992-12-17 |
Family
ID=16971793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23448784A Granted JPS61113928A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 複合材料を使つた弾塑性型減衰機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61113928A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3606651B2 (ja) * | 1995-10-20 | 2005-01-05 | オイレス工業株式会社 | 免震構造物の地震応答解析方法及び解析装置 |
-
1984
- 1984-11-07 JP JP23448784A patent/JPS61113928A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61113928A (ja) | 1986-05-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |