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技術 震動減衰機構及び免震・減震機構

出願人 大和ハウス工業株式会社
発明者 真名子健二
出願日 2008年9月29日 (11年9ヶ月経過) 出願番号 2008-251591
公開日 2010年4月15日 (10年2ヶ月経過) 公開番号 2010-084339
状態 特許登録済
技術分野 異常な外部の影響に耐えるための建築物 防振装置
主要キーワード 低反発弾性フォーム 上下構造 円形内周面 円形外周面 内周円 実施最良形態 減衰材 震動エネルギー
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この項目の情報は公開日時点(2010年4月15日)のものです。
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課題

大地震時であるか中小地震時であるかを問わず、それらの地震に合った減衰力ないしは抵抗力を発揮して震動減衰することができ、しかも、それを簡素な構造で実現することができる震動減衰機構等を提供する。

解決手段

減衰材6が、震動変位が大きくなっていき、変形が大きくなっていくに連れて、剛性が高くなっていくように構成され、それにより、特定の大きさの震動変位によって変形をすると共に加速度低減作用を行って震動を減衰し、前記特定の大きさの震動変位よりも大きな震動変位によってより大きな変形をすると共に加速度低減作用を行って震動を減衰する作用を行うようになされている。

概要

背景

建物等において、摩擦によって震動エネルギーを吸収することで、建物の揺れ減衰させていくようにすることは、従来より行われている。
特開2008−121399号公報

概要

大地震時であるか中小地震時であるかを問わず、それらの地震に合った減衰力ないしは抵抗力を発揮して震動を減衰することができ、しかも、それを簡素な構造で実現することができる震動減衰機構等を提供する。減衰材6が、震動変位が大きくなっていき、変形が大きくなっていくに連れて、剛性が高くなっていくように構成され、それにより、特定の大きさの震動変位によって変形をすると共に加速度低減作用を行って震動を減衰し、前記特定の大きさの震動変位よりも大きな震動変位によってより大きな変形をすると共に加速度低減作用を行って震動を減衰する作用を行うようになされている。

目的

本発明は、上記のような問題点に鑑み、大地震時であるか中小地震時であるかを問わず、それらの地震に合った減衰力ないしは抵抗力を発揮して震動を減衰することができ、しかも、それを簡素な構造で実現することができる震動減衰機構等を提供することを課題とする。

効果

実績

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牽制数
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請求項1

震動変位が大きくなっていき、変形が大きくなっていくに連れて、剛性が高くなっていくように構成された減衰材が備えられ、それにより、該減衰材が、特定の大きさの震動変位によって変形をすると共に加速度低減作用を行って震動減衰し、前記特定の大きさの震動変位よりも大きな震動変位によってより大きな変形をすると共に加速度低減作用を行って震動を減衰する作用を行うようになされていることを特徴とする震動減衰機構

請求項2

前記減衰材が、圧縮変形をして前記震動減衰作用を行うようになされている請求項1に記載の震動減衰機構。

請求項3

前記減衰材は、圧縮変形する方向において横断面積が異ならされていることで、変形が大きくなっていくに連れて、剛性が高くなっていくようになされている請求項2に記載の震動減衰機構。

請求項4

地盤側一体化された下部構造部に上部構造部が免震支承又は減震支承されると共に、地震による上下構造部の水平方向の相対変位によって変形をし、加速度低減作用を行って上下構造部の相対変位を小さくしていく減衰作用を行う減衰材が備えられた免震減震機構において、前記減衰材は、地震による上下構造部の水平方向の相対変位が大きくなっていき、変形が大きくなっていくに連れて、剛性が高くなっていくように構成されており、それにより、該減衰材が、特定の大きさの相対変位によって変形をすると共に加速度低減作用を行って上下構造部の相対変位を小さくしていく減衰作用を行い、前記特定の大きさの相対変位よりも大きな相対変位によってより大きな変形をすると共に加速度低減作用を行って上下構造部の相対変位を小さくしていく減衰作用を行うようになされていることを特徴とする免震・減震機構。

請求項5

上部構造部と下部構造部のいずれか一方に、軸線方向を上下方向に向けた内周円形の凹所が設けられると共に、もう一方に、同じく軸線方向を上下方向に向け、前記凹所内に突出される外周円形の凸部が設けられ、前記減衰材は、円環状をして、前記凸部の外周面部と凹所の内周面部との間の円環状の空間部に設置され、地震時の上下構造部の水平方向における相対変位によって、周方向の一部が前記凸部の外周面部と凹所の内周面部とで圧縮変形をすると共に加速度低減作用を行って、上下構造部の相対変位を小さくしていく減衰作用を行うようになされている請求項4に記載の免震・減震機構。

技術分野

0001

本発明は、震動減衰機構及び免震減震機構に関する。

背景技術

0002

建物等において、摩擦によって震動エネルギーを吸収することで、建物の揺れ減衰させていくようにすることは、従来より行われている。
特開2008−121399号公報

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、摩擦によって減衰する構造では、大地震時であるか、中小地震時であるかにかかわらず、減衰力ないしは抵抗力が一定で、大地震時に抵抗力が不足したり、中小地震時に抵抗力が過大になってしまったりして、思うような減衰性能を発揮させるのが難しいという問題があった。

0004

本発明は、上記のような問題点に鑑み、大地震時であるか中小地震時であるかを問わず、それらの地震に合った減衰力ないしは抵抗力を発揮して震動を減衰することができ、しかも、それを簡素な構造で実現することができる震動減衰機構等を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0005

上記の課題は、震動変位が大きくなっていき、変形が大きくなっていくに連れて、剛性が高くなっていくように構成された減衰材が備えられ、
それにより、該減衰材が、特定の大きさの震動変位によって変形をすると共に加速度低減作用を行って震動を減衰し、前記特定の大きさの震動変位よりも大きな震動変位によってより大きな変形をすると共に加速度低減作用を行って震動を減衰する作用を行うようになされていることを特徴とする震動減衰機構によって解決される(第1発明)。

0006

この震動減衰機構では、減衰材の変形が大きくなっていくに連れてその剛性が高くなっていくように構成されて上記のような作用を行うようになされているから、大地震時であるか中小地震時であるかを問わず、それらの地震に合った減衰力ないしは抵抗力を発揮して震動を減衰することができる。

0007

しかも、減衰材を、震動変位が大きくなっていき、変形が大きくなっていくに連れて、剛性が高くなっていくように構成しただけのものであるから、それを簡素構造で実現することができる。

0008

第1発明において、前記減衰材が、圧縮変形をして前記震動減衰作用を行うようになされているとよい(第2発明)。この場合は、大きな震動時に減衰材が限界まで圧縮されてストッパーとして機能するようになり、それによって、震動による変位が過大になるのを阻止することができる。因みに、せん断変形をして震動減衰作用を行う構造とする場合は、減衰材はせん断変形によって破断してしまい、抵抗力を失ってしまうし、摩擦によって震動減衰作用を行う構造とする場合は、抵抗力の不足を生じてしまう。

0009

第2発明において、前記減衰材は、圧縮変形する方向において横断面積が異ならされていることで、変形が大きくなっていくに連れて、剛性が高くなっていくようになされているとよい(第3発明)。

0010

この場合は、減衰材を圧縮型としたこととの結び付きにおいて、減衰材の形態を上記のような形態にするだけで、変形が大きくなっていくに連れて剛性が高くなっていくように構成することができて、対応を容易にすることができる。

0011

なお、第1,第2発明の減衰材は、剛性の異ならされた複数の減衰材層が圧縮変形する方向において積層状態に備えられた構造のものからなっていて、それにより、変形が大きくなっていくに連れて剛性が高くなっていくように構成されたものなどであってもよい。

0012

また、本願発明は、地盤側一体化された下部構造部に上部構造部が免震支承又は減震支承されると共に、地震による上下構造部の水平方向の相対変位によって変形をし、加速度低減作用を行って上下構造部の相対変位を小さくしていく減衰作用を行う減衰材が備えられた免震・減震機構において、
前記減衰材は、地震による上下構造部の水平方向の相対変位が大きくなっていき、変形が大きくなっていくに連れて、剛性が高くなっていくように構成されており、
それにより、該減衰材が、特定の大きさの相対変位によって変形をすると共に加速度低減作用を行って上下構造部の相対変位を小さくしていく減衰作用を行い、前記特定の大きさの相対変位よりも大きな相対変位によってより大きな変形をすると共に加速度低減作用を行って上下構造部の相対変位を小さくしていく減衰作用を行うようになされていることを特徴とする免震・減震機構を含む(第4発明)。

0013

この免震・減震機構では、減衰材の変形が大きくなっていくに連れてその剛性が高くなっていくように構成されて上記のような作用を行うようになされているので、大地震時に上下構造部の相対変位を小さく抑え、中小地震時に有効的な免震・減震作用を行わせることが可能になる。

0014

第4発明において、上部構造部と下部構造部のいずれか一方に、軸線方向を上下方向に向けた内周円形の凹所が設けられると共に、もう一方に、同じく軸線方向を上下方向に向け、前記凹所内に突出される外周円形の凸部が設けられ、
前記減衰材は、円環状をして、前記凸部の外周面部と凹所の内周面部との間の円環状の空間部に設置され、地震時の上下構造部の水平方向における相対変位によって、周方向の一部が前記凸部の外周面部と凹所の内周面部とで圧縮変形をすると共に加速度低減作用を行って、上下構造部の相対変位を小さくしていく減衰作用を行うようになされているとよい(第5発明)。

0015

この場合は、上下構造部の水平二次元方向におけるいずれの方向の相対変位をも減衰材で小さくして減衰作用を行わせることができ、しかも、凸部と凹所と圧縮型減衰材との組み合わせによって、大地震時に上下構造部が一定以上に大きく水平二次元方向に相対変位してしまうのをしっかりと阻止することができ、加えて、それらを簡素な構造で実現することができる。

発明の効果

0016

本発明の震動減衰機構及び免震・減震機構は、以上のとおりのものであるから、大地震時であるか中小地震時であるかを問わず、それらの地震に合った減衰力ないしは抵抗力を発揮して震動を減衰することができ、しかも、それを簡素な構造で実現することができる。

発明を実施するための最良の形態

0017

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

0018

図1及び図2に示す実施形態は、本発明を減震基礎構造を採用する建物に適用した場合のもので、図1(イ)において、1は下部構造部としての地盤側コンクリート基礎、2は上部構造部としての建物側コンクリート基礎であり、地震時に、地盤側コンクリート基礎1と建物側コンクリート基礎2とが水平方向に相対変位をすることで建物側コンクリート基礎2の側への震動の伝わりが抑制されると共に、地盤側コンクリート基礎1と建物側コンクリート基礎2との間の摩擦抵抗によって震動が減衰されるようになされている。

0019

そして、図1(ロ)(ハ)に示すように、建物側コンクリート基礎2には、軸線方向を上下方向に向けた内周円形の貫通孔3が設けられて底部を地盤側コンクリート基礎1の上面部とする凹所4が形成されると共に、地盤側コンクリート基礎1の上面部には、凹所4内の中心部において、軸線方向を上下方向に向け、凹所4内に突出する、地盤側コンクリート基礎1と一体の外周円形の円柱状の凸部5が形成され、凹所4の円形内周面部と凸部5の円形外周面部との間の環状の空間部に環状の減衰材6が設置されている。

0020

減衰材6は、弾性粘性とを併せもった粘弾性体などからなり、具体的には、低反発弾性フォームなどからなっており、図2(イ)(ロ)に示すように、地盤側コンクリート基礎1と建物側コンクリート基礎2とが水平方向に相対変位をすると、周方向の一部、即ち、変位方向とは反対の側の領域部分が、凹所4の内周面部と凸部5の外周面部とに圧縮されて変形をすると共に加速度低減作用を行って、地盤側コンクリート基礎1と建物側コンクリート基礎2との相対変位を小さくしていく減衰作用を行うようになされている。

0021

そして、本実施形態では、減衰材6は、地震による地盤側コンクリート基礎1と建物側コンクリート基礎2との水平方向の相対変位が大きくなっていき、圧縮変形量が大きくなっていくに連れて、剛性が高くなっていくよう、図1(ロ)に示すように、圧縮変形する方向において、凹所4の内周面側から凸部5の外周面側に向けて横断面積が増加していくように形成されている。

0022

なお、図1(イ)に示す実施形態の構造において、寸法aは例えば910mm、寸法bは例えば200mm、寸法cは例えば300mmであり、減衰材6の個数は、建物の重量により決定され、減衰定数は40%程度を確保するのがよい。延床面積120m2 程度で例えば4箇所程度設けられる。

0023

上記の建物では、減衰材6として、変形が大きくなっていくに連れて剛性が高くなっていくものが用いられているから、中小地震では、地盤側コンクリート基礎1と建物側コンクリート基礎2との水平方向の相対変位が小さく、そのため、減衰材6の変形も小さく、その剛性も小さいことから、中小地震に適した減衰性能が発揮され、また、大地震では、地盤側コンクリート基礎1と建物側コンクリート基礎2との水平方向の相対変位が大きく、そのため、減衰材6の変形も大きく、その剛性も大きいことから、大地震に適した減衰性能が発揮される。従って、大地震時であるか中小地震時であるかを問わず、それらの地震に合った減衰力ないしは抵抗力を発揮して震動を減衰することができ、大地震時に地盤側コンクリート基礎1と建物側コンクリート基礎2との相対変位を小さく抑え、中小地震時に有効的な減震作用を行わせることが可能になる。

0024

しかも、減衰材6を、震動変位が大きくなっていき、変形が大きくなっていくに連れて、剛性が高くなっていくように構成しただけのものであるから、それを簡素構造で実現することができる。

0025

また、上記の実施形態では、減衰材6が、圧縮変形をして震動減衰作用を行うように構成されているので、せん断変形をして震動減衰作用を行うような場合に比べて、図2(ハ)に示すように、大きな震動時に減衰材6が限界まで圧縮されてストッパーとして機能するようになり、それによって、震動による変位が過大になるのを阻止することができる。

0026

特に、本実施形態では、地盤側コンクリート基礎1と建物側コンクリート基礎2との水平二次元方向におけるいずれの方向の相対変位をも減衰材6で小さくして減衰作用を行わせることができ、しかも、凸部5と凹所4と減衰材6との組み合わせによって、想定外の巨大地震を被災しても、地盤側コンクリート基礎1と建物側コンクリート基礎2とが一定以上に大きく水平二次元方向に相対変位してしまうのをしっかりと阻止することができ、加えて、それらを簡素な構造で実現することができる。

0027

また、本実施形態では、減衰材6は、圧縮型としたこととの結び付きにおいて、圧縮変形する方向において横断面積が異ならされていることで、変形が大きくなっていくに連れて、剛性が高くなっていくようになされているので、変形が大きくなっていくに連れて剛性が高くなっていくように構成することの対応を容易にすることができる。

0028

なお、減衰材6の形態は、図1(ロ)に示すような形態に限らず、地域、地盤、用途などに応じて、図3(イ)〜(ニ)に示すように、目的に合った種々の形態をしていてよい。

0029

また、減衰材6は、上にも延べたように、剛性の異ならされた複数の低反発弾性フォームなどからなる減衰材層が圧縮変形する方向において積層状態に備えられた構造のものからなることによって、変形が大きくなっていくに連れて剛性が高くなっていくように構成されたものであってもよい。

0030

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、本発明の震動減衰機構を、減震基礎構造を採用する建物に適用した場合を示したが、免震建物に適用することもできるし、制震建物に適用することもできるし、その他の建物や各種構造物に適用することも可能である。

図面の簡単な説明

0031

実施形態の構造を示すもので、図(イ)は震動減衰機構部、減震機構部を含む建物の基礎側の部分を示す断面正面図、図(ロ)はその要部拡大断面正面図、図(ハ)は同平面図である。
図(イ)〜図(ハ)はそれぞれ作動状態を示す断面正面図である。
図(イ)〜図(ニ)は減衰材の各種形態を示す断面正面図である。

符号の説明

0032

1…地盤側コンクリート基礎(下部構造部)
2…建物側コンクリート基礎(上部構造部)
4…凹所
5…凸部
6…減衰材

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