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公開番号2024149981
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-23
出願番号2023063177
出願日2023-04-10
発明の名称免震用オイルダンパシステム
出願人大成建設株式会社
代理人園田・小林弁理士法人
主分類F16F 15/027 20060101AFI20241016BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】強風時にはオイルダンパをロック状態として建物の風揺れを抑制し、地震発生時にはオイルダンパのロック状態を解除して建物へ伝わる振動を低減する免震用オイルダンパシステムを、簡潔な構造で実現し、設置及び維持管理を容易とする。
【解決手段】免震用オイルダンパシステム10Aは、免震装置と、オイルダンパ30と、オイルダンパ30の第1室R1と第2室R2との間で液体を流通させる流通経路40と、流通経路40を開閉する制御弁50Aと、建物1と分離して、建物1に対して相対移動可能に設けられた剛体71Aを備え、振動が生じた際に剛体71Aに生じる応答量が閾値Sより小さい場合に、制御弁50Aを閉状態としてオイルダンパ30をロック状態とし、応答量が閾値S以上の場合に、制御弁50Aを開状態としてオイルダンパ30のロック状態を解除する、減衰力切替手段70Aと、を備えている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
強風時に風揺れを抑制し、地震発生時には建物へ伝わる振動を低減させる、免震装置とオイルダンパを組み合わせた免震用オイルダンパシステムであって、
積層ゴム支承、すべり支承、及び転がり支承のうち、いずれかを含んで構成される前記免震装置と、
液体が充填されたシリンダと、前記シリンダの内側を第１室と第２室に区画し、前記シリンダに対して相対移動するピストンと、を備えている、前記オイルダンパと、
前記第１室と前記第２室との間で前記液体を流通させる流通経路と、
前記流通経路を開閉する制御弁と、
前記建物と分離して、前記建物に対して相対移動可能に設けられた剛体を備え、振動が生じた際に前記剛体に生じる応答量が閾値より小さい場合に、前記制御弁を閉状態として前記オイルダンパをロック状態とし、前記応答量が前記閾値以上の場合に、前記制御弁を開状態として前記オイルダンパのロック状態を解除する、減衰力切替手段と、
を備えていることを特徴とする免震用オイルダンパシステム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記剛体は前記建物に対してバネにより連結され、
前記減衰力切替手段は、振動が生じていない状態において前記剛体から前記閾値だけ離れた位置に設けられた、前記剛体の接触を検出する剛体検出器を備え、
前記減衰力切替手段は、振動が生じて前記剛体が前記建物に対して相対移動し、前記剛体検出器に接触した際に、前記応答量が前記閾値以上となったとして、前記制御弁を開状態とすることを特徴とする請求項１に記載の免震用オイルダンパシステム。
【請求項３】
前記剛体は棒状体であり、当該棒状体の軸線方向に振動するように、前記剛体はバネにより前記建物に対して連結され、前記剛体の表面には、前記軸線方向に沿って延在するように凹部が形成され、前記軸線方向において、前記凹部の端部の各々と前記凹部の中心との間の距離は、それぞれ前記閾値の長さとされ、
前記減衰力切替手段は、前記建物に対して前記軸線方向に相対移動不能に固定されて、前記剛体の前記凹部に対向して、前記剛体に対して進退自在に設けられ、前記制御弁と連動して動作し、前記制御弁の開閉を切り替える切替レバーを備え、
振動が生じていない状態において、前記切替レバーは、前記凹部の前記中心に当接して設けられ、
前記切替レバーは、前記凹部に対応して位置して前記凹部に当接している場合に前記制御弁を閉状態とし、かつ前記凹部の外側に対応して位置して前記凹部の外側に当接している場合に前記制御弁を開状態とし、
前記減衰力切替手段は、振動が生じて前記剛体が前記建物に対して相対移動し、前記切替レバーが前記凹部の外側に対応して位置して前記凹部の外側に当接した際に、前記応答量が前記閾値以上となったとして、前記制御弁を開状態とすることを特徴とする請求項１に記載の免震用オイルダンパシステム。
【請求項４】
前記減衰力切替手段は、ロープと、前記ロープの張力を検出する張力検出手段と、を備え、前記ロープの一端は前記剛体に、他端は前記張力検出手段に、それぞれ接続され、前記剛体は、振動が生じていない状態において、前記ロープに張力が作用しない初期位置に載置され、かつ振動が生じて前記応答量が前記閾値以上となり、前記初期位置から落下すると、前記ロープに張力が作用するように設けられ、
前記減衰力切替手段は、前記剛体が初期位置から落下して前記ロープに張力が作用し、前記張力検出手段が前記ロープの張力を検出した際に、前記応答量が前記閾値以上となったとして、前記制御弁を開状態とすることを特徴とする請求項１に記載の免震用オイルダンパシステム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、強風時に風揺れを抑制し、地震発生時には建物へ伝わる振動を低減させる、免震装置とオイルダンパを組み合わせた免震用オイルダンパシステムに関する。
続きを表示（約 5,400 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、地震による振動を減衰し、低減させるため、建物の免震層に、オイルダンパ等の減衰装置と免震装置を組み合わせて設けることが広く行われている。このような場合においては、免震層を設けることによって、建物の上部構造が下部構造に対し相対移動可能な構成となるために、建物に作用する風が大きくなると、建物が揺れやすくなってしまい、建物の内部の人間に不快感を与える可能性がある。
これに対し、強風時においては風揺れを抑制し、なおかつ地震発生時には建物へ伝わる振動を低減するためのシステムが開発されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、上部構造と下部構造の間の免震層に、免震装置と並列に風ロック機構を備える構成が開示されている。風ロック機構は、上下方向に伸縮するバネを有する軸バネ装置と、軸線方向を上下方向に配し、下端部側を、軸バネ装置を介して下部構造に接続しつつ軸バネ装置によって上方に付勢される軸材と、下端部が軸材の上端部にピン結合され、軸バネ装置の圧縮状態とされたバネの付勢力が軸材を通じて作用することで上端部を上部構造に押圧して配設される束材とを備えている。
特許文献１においては、免震層に、免震装置や、オイルダンパ等の減衰装置に加えて、これらとは異なる新たな構造体として、比較的大規模で複雑な構造の風ロック機構を構築する必要がある。このため、設置が容易ではない。また、特許文献１の風ロック機構は、構造が簡潔ではないため、設置後の維持管理も容易ではない。
【０００４】
また、特許文献２には、基礎と構造物との間に介在して構造物を水平方向に移動自在に支持する免震支持体と、風速を検知する風速検知手段と、風速検知手段が所定値以上の風速を検知したときに基礎に対する構造物の水平方向の変位を強制的に自動停止させる変位停止手段とを備えた構成が記載されている。変位停止手段は、基礎および建築物のそれぞれに設けられて互いに上下に対向する下側孔部および上側孔部と、風速検知手段が所定値以上の風速を検知したときに下側孔部および上側孔部の両方に挿通して基礎に対する建築物の水平方向の変位を強制的に停止させる停止棒とを備える。下側孔部は、基礎に設置された下側水平板に設けた上下方向に貫通する貫通孔であり、上側孔部は、下側水平板に対向するように建築物の側面に突設された上側水平板に設けた貫通孔である。
特許文献２においては、風速検知手段として、回転式風速計、熱線風速計、サーミスタ風速計、超音波風速計、または、風騒音から風速を検出する手段を、建築物の屋根の上に設置し、更に、上記のような下側水平板、上側水平板、及び停止棒を備えた、比較的大規模な構造体を、免震層に、新たに設ける必要がある。このため、設置が容易ではない。また、特許文献２の免震耐風構造は、特許文献１と同様に、設置後の維持管理も容易ではない。
【０００５】
更に、特許文献３には、免震装置及びアクティブ制御型の制振装置が設けられた鉄骨造建物において、積層ゴム支承、及び調圧弁を開閉して減衰力を調整するロック機構付きオイルダンパを含む免震装置と、強風時には、風情報により、ロック機構付きオイルダンパのロック機構を作動させて免震装置が設けられた建物の免震層の変形を抑えるとともに、アクティブ制御型の制振装置を駆動させて建物の揺れを低減させる制御装置と、を備える構成が記載されている。
特許文献３においても、ロック機構付きオイルダンパのロック機構を制御するために、気象予報等に基づく風向及び風速の予測値、建物近隣の風向及び風速の測定値等の風情報を取得する構成とする必要がある。このため、設置が容易ではない。また、特許文献３に開示された構成は、特許文献１、２に開示された構成と同様に、設置後の維持管理も容易なものとはならない可能性がある。
強風時にはオイルダンパをロック状態として建物の風揺れを抑制し、地震発生時にはオイルダンパのロック状態を解除して建物へ伝わる振動を低減する免震用オイルダンパシステムを、簡潔な構造で実現し、設置及び維持管理を容易とすることが、望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１８－８７５８１号公報
特開平９－３１７０１１号公報
特許第７１４５７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、強風時にはオイルダンパをロック状態として建物の風揺れを抑制し、地震発生時にはオイルダンパのロック状態を解除して建物へ伝わる振動を低減する免震用オイルダンパシステムを、簡潔な構造で実現し、設置及び維持管理を容易とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、建物を対象とする制震システムとして、強風時に風揺れを抑制し、地震発生時には建物へ伝わる振動を低減する免震装置とオイルダンパを組み合わせた免震用オイルダンパシステムである。免震用オイルダンパシステムでは、建物に対して相対移動可能な剛体を設け、その剛体の相対移動量に基づいて、オイルダンパを構成する制御弁を開閉させて、オイルダンパの減衰力を高減衰モード、または低減衰モードに変更させることで、建物の応答量に影響を受けることなく、剛体に生じる応答値に基づいて、強風時には風揺れを抑制し、地震発生時には建物に伝わる振動を低減するものである。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の免震用オイルダンパシステムは、強風時に風揺れを抑制し、地震発生時には建物へ伝わる振動を低減させる、免震装置とオイルダンパを組み合わせた免震用オイルダンパシステムであって、積層ゴム支承、すべり支承、及び転がり支承のうち、いずれかを含んで構成される前記免震装置と、液体が充填されたシリンダと、前記シリンダの内側を第１室と第２室に区画し、前記シリンダに対して相対移動するピストンと、を備えている、前記オイルダンパと、前記第１室と前記第２室との間で前記液体を流通させる流通経路と、前記流通経路を開閉する制御弁と、前記建物と分離して、前記建物に対して相対移動可能に設けられた剛体を備え、振動が生じた際に前記剛体に生じる応答量が閾値より小さい場合に、前記制御弁を閉状態として前記オイルダンパをロック状態とし、前記応答量が前記閾値以上の場合に、前記制御弁を開状態として前記オイルダンパのロック状態を解除する、減衰力切替手段と、を備えていることを特徴とする。
上記のような構成においては、建物に強風が作用した際には、建物に作用する風外力が剛体には直接作用しないため、建物と分離して、建物に対して相対移動可能に設けられた剛体の応答量は、閾値より小さくなる。この場合には、制御弁は、ピストンにより区画されたシリンダの第１室と第２室との間で液体を流通させる流通経路を閉状態とするため、第１室と第２室との間の液体の流通が抑制される。すると、強風によって建物の免震層よりも上の上部構造が揺れようとして、ピストンがシリンダの内側を、第１室と第２室の一方へと移動することで、オイルダンパが伸縮しようとしても、当該一方の室の内側の液体の流通先が制限される。これにより、ピストンの移動が抑制されて、オイルダンパが容易に伸縮することができない、ロック状態となる。その結果、建物（の上部構造）の揺れが抑制される。
また、地震が発生した際には、地動による慣性力が剛体に直接作用するため、剛体に作用する力は、建物に強風が作用した場合よりも大きくなる。このため、剛体の応答量は閾値以上となり、制御弁は流通経路を開状態とするため、第１室と第２室との間で、流通経路を介して、液体が流通するようになる。すると、地震によって上部構造が揺れようとして、ピストンがシリンダの内側を、第１室と第２室の一方へと移動することで、オイルダンパが伸縮しようとした際には、当該一方の内側の液体は、流通経路を介して、第２室へと移動することができる。これにより、ピストンの移動が抑制されず、オイルダンパのロック状態が解除されて、容易に伸縮することができる状態となる。その結果、上部構造は、免震層より下の下部構造に対して振動しつつも、この振動は、オイルダンパにより抑制される。
ここで、上記のような免震用オイルダンパシステムを実現するに際し、基本的には、オイルダンパに対して流通経路を設けたうえで、減衰力切替手段と制御弁を設置するようにすればよい。減衰力切替手段としても、剛体と、剛体の応答量を検出して制御弁を制御する機構のみが、最低限設けられれば良い。このため、構造全体が簡潔なものとなる。これにより、設置と、及び設置後の維持管理とが、容易になる。
このようにして、強風時にはオイルダンパをロック状態として建物の風揺れを抑制し、地震発生時にはオイルダンパのロック状態を解除して建物へ伝わる振動を低減する免震用オイルダンパシステムを、簡潔な構造で実現し、設置及び維持管理を容易とすることができる。
【０００９】
本発明の一態様においては、前記剛体は前記建物に対してバネにより連結され、前記減衰力切替手段は、振動が生じていない状態において前記剛体から前記閾値だけ離れた位置に設けられた、前記剛体の接触を検出する剛体検出器を備え、前記減衰力切替手段は、振動が生じて前記剛体が前記建物に対して相対移動し、前記剛体検出器に接触した際に、前記応答量が前記閾値以上となったとして、前記制御弁を開状態とする。
このような構成によれば、剛体の接触を検出する剛体検出器が、振動が生じていない状態において剛体から閾値だけ離れた位置に設けられている。このような剛体検出器は、振動が作用して、建物に対する剛体の相対移動量が閾値以上となるような場合に、剛体の接触を検出するため、剛体検出器の検出結果によって、剛体の応答量として、建物に対する剛体の相対移動量が、閾値以上か否かを判定することができる。このような剛体検出器を用いて、剛体が剛体検出器に接触した際に、応答量が閾値以上となったとして、制御弁を開状態とするように構成することにより、免震用オイルダンパシステムを、適切に実現することが可能となる。
【００１０】
本発明の一態様においては、前記剛体は棒状体であり、当該棒状体の軸線方向に振動するように、前記剛体はバネにより前記建物に対して連結され、前記剛体の表面には、前記軸線方向に沿って延在するように凹部が形成され、前記軸線方向において、前記凹部の端部の各々と前記凹部の中心との間の距離は、それぞれ前記閾値の長さとされ、前記減衰力切替手段は、前記建物に対して前記軸線方向に相対移動不能に固定されて、前記剛体の前記凹部に対向して、前記剛体に対して進退自在に設けられ、前記制御弁と連動して動作し、前記制御弁の開閉を切り替える切替レバーを備え、振動が生じていない状態において、前記切替レバーは、前記凹部の前記中心に当接して設けられ、前記切替レバーは、前記凹部に対応して位置して前記凹部に当接している場合に前記制御弁を閉状態とし、かつ前記凹部の外側に対応して位置して前記凹部の外側に当接している場合に前記制御弁を開状態とし、前記減衰力切替手段は、振動が生じて前記剛体が前記建物に対して相対移動し、前記切替レバーが前記凹部の外側に対応して位置して前記凹部の外側に当接した際に、前記応答量が前記閾値以上となったとして、前記制御弁を開状態とする。
このような構成によれば、振動が生じていない状態において、切替レバーは、棒状体である剛体の表面に、軸線方向に沿って延在するように形成された凹部の中心に当接している。振動が生じると、剛体は、軸線方向に振動する。切替レバーは、建物に対して軸線方向に相対移動不能に固定されているため、剛体は、切替レバーに対し、軸線方向に相対移動する。ここで、軸線方向において、凹部の端部の各々と凹部の中心との間の距離は、それぞれ閾値の長さとされている。このため、切替レバーが凹部に当接していれば、建物に対する剛体の相対移動量が閾値より小さい状態であり、制御弁は閉状態とされる。また、切替レバーが、凹部の端部を越えて、凹部の外側に当接した場合、建物に対する剛体の相対移動量が閾値以上の状態であり、制御弁が開状態となる。このような剛体と切替レバーを用いて、剛体の応答量が閾値以上か否かを、剛体に対する切替レバーの位置によって、建物に対する剛体の相対移動量を観測することで判定し、応答量が閾値以上の場合に制御弁を開状態とするように構成することにより、免震用オイルダンパシステムを、適切に、実現することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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