具有阻尼器類型的減振機構的隔震系統的製作方法

2023-10-26 15:15:22 1

專利名稱：具有阻尼器類型的減振機構的隔震系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及這樣一種技術，其中在日本專利申請No. 2006-539143中提出的隔震/ 免震系統中，彼此正交的頂部輥子和底部輥子的輥子型支承機構中頂部輥子和底部輥子的正交角度的固定機構和一具有控制和抑制阻尼力功能的阻尼器類型的減振機構配設給所述隔震系統。
背景技術：
為了防止地震帶來的結構損壞，認為將結構製得堅固是最好的。但是，無論結構多麼堅固，都不能避免由於家具等墜落而導致的物理危險，除非抑制結構的搖動。作為解決此問題的一種方法，為了吸收從地面接收的搖動，已知分為下部結構 (諸如地基/基礎)和上部結構(用作對其執行隔震的結構)、並且在兩個結構之間構造支承功能、位置修復功能和減振功能以形成隔震系統，從而阻止結構的搖動是有效的。儘管開發了各種隔震系統，但是很少系統能夠以通用目的性能被用於從諸如住宅的輕質結構到大型結構。期望開發出具有通用目的性能的系統。在現有的隔震系統中，使用橡膠、鉛、合成油、合成樹脂、鋼材料等作為使用材料， 並且需要高度先進的技術。另外，系統中包括劣化材料，或者機構具有內部結構，因此系統的零件需要精度。系統的製造要求特定的製造廠商或特定的材料，並且通常需要高度先進的加工技術或特殊的作業機械。製造量也很小，因此價格變得很高，並且系統得不到廣泛應用。此外，在長的使用期間中，還需要專家角度的檢查、零件更換等等。然而，內部結構不易檢查，該系統在維護方面不是優選的。除非對隔震結構賦予減振功能，在大地震時通過阻尼器等對隔震結構施加水平力，否則隔震結構會偏離軌道，有時會導致過度的或不穩定的搖動。因此，在隔震系統中通常設置減振機構。以通常所針對的最大地震區域的能量吸收量為標準，現有的減振機構具有減振能力。因此，基於大地震的減振能力對於小的地震力而言過大。當提供減振功能時，損害了作為與之相對的功能的支承機構水平力緩衝功能。因此，在小地震的情況下，儘管安裝了隔震系統，結構由於過度的減振能力而被搖動。因此，期望一種解決方案。為了避免這種搖動，需要根據地震的幅度控制和抑制阻尼力。然而，不存在通過機械方式簡單地控制和抑制阻尼力的方法。[引用列表][非專利文獻][非專利文獻1]日本國土交通省住宅局等，「隔震建築技術基準評述及計算示例和其評述」，工程學圖書有限公司，2000年12月20日發行，第11-12頁，圖像4_6。[非專利文獻2]「響應式控制結構設計方法」，日本建築構造技術人員協會編， SH0K0KUSH出版有限公司，第310-319頁，附圖和圖像。

發明內容
[本發明要解決的問題]本發明的第一目的是提供一種設置有用於防止水平接觸表面上輥子的扭轉的機構的隔震系統，所述輥子上下疊置，沿X軸和Y軸方向延伸並且彼此正交，所述輥子用作隔震系統中的支承機構，並且維持輥子的正交角度，從而利於減振機構的穩定操作。與該目的一起，第二目的是闡明一種操作原理，其能夠以機械方式控制和抑制上述減振機構的阻尼力，並且在隔震系統中提供一種新穎類型的減振機構。[用於解決問題的方法]在本發明中，為了實現目的1，為了維持上下疊置且彼此正交的輥子(3)和的正交角度，設置有容許輥子C3)和(4)滾動的微小間隙。由鋼板製成、具有U形截面的保持部件(9)和(10)從上側和下側以這種方式放置在輥子C3)和的正交部分上，S卩，U形截面的開口側彼此面對，其中所述保持部件不允許所述正交角度移位。開口側的前端部分以直角向外彎曲，並且在彎曲表面上形成有用於四個結合螺栓的孔。通過使保持部件(9) 和(10)的接觸表面與結合螺栓(11)緊密結合，形成了能夠防止輥子(3)和⑷扭轉的正交角度固定機構。通過這種機構，有利地形成減振機構的操作環境(權利要求1)。在本發明中，為了解決上述目的2，設置有上述固定機構的隔震系統中的減振機構的構型如下所述。也就是說，用作塑料材料的線性鋼部件(14)被卷繞在自由裝配至筒形部件(12)上的外側筒形部件(13)周圍，並且能夠通過與線性鋼部件(14)的變形一致的能量吸收功能獲得阻尼力，線性鋼部件(14)的變形是由線性鋼部件(14)和外側筒形部件(13) 的相對變形導致的(權利要求2)。作為上述減振機構的附加功能，除了線性鋼部件(14)和外側筒形部件(13)的相對移位之外，通過設置間隙和02)並且為筒形部件(12)提供自由移動空間，中斷了下部結構(1)和上部結構(8)之間的水平移位能量傳遞，並且停止了卷繞在外側筒形部件 (13)周圍的線性鋼部件(14)的變形。因此，取消了能量吸收功能，從而抑制了能量吸收(權利要求3和4)。通過改變線性鋼部件(14)的軸向截面面積，可改變從而控制能量吸收量(權利要求5)。此外，通過如下方法，S卩，其中線性鋼部件(14)的向左卷繞的數量和向右卷繞的數量相同，或者線性鋼部件具有這樣的截面面積，即，向左卷繞方向的軸向阻力和向右卷繞方向的軸向阻力相等，消除了附接時施加在外側筒形部件(1 上的一對力，從而停止了外側筒形部件的扭轉。因此，能夠穩定減振機構的操作環境(權利要求6)。[發明的技術效果]如上所述，根據本發明的輥子正交角度的固定機構和減振機構(當應用至本發明的隔震系統時是有用的)能夠利用簡單的構造形成，所用的材料能夠集成到鋼材料中，並且零件形狀簡單，因此沒有提供複雜的形狀和內部結構。因此，在製造時，當市場上標準化的鋼材料使用通用目的的作業機械通過諸如切割、彎曲、焊接、及防鏽塗覆的方法進行處理時，能夠容易地製造具有用於從輕質結構到大型結構的通用目的性能的本發明的系統。此外，對於本發明的系統的構成部件，沒有使用劣化材料或貴重材料，或者不需要特殊的作業機械、特殊工藝，或特定材料供應者、特定製造廠商等的配合。因此，能夠以極低的成本製造該系統。另外，在設有本發明的機構的隔震系統中，開始使用後很少發生構成零件的劣化和功能的降低，並且通常不需要零件的更換等等。可以從外觀上通過視覺方式確認系統的操作狀態，因而能夠充分滿足其中必須長時間穩定地維持功能的隔震系統所需的各種要求。因此，通過在結構中安裝本發明的系統，能夠預期得到防止地震災害的效果。


圖1是沿圖2的線X-X的截面圖，示出本發明的隔震系統的實施例；圖2是示出本發明的隔震系統的主要結構部分的附接狀態的平面圖；圖3是正交角度的固定機構的細節平面圖，示出圖2中的輥子保持部件的附接狀態(權利要求1)；圖4是沿圖2的線A-A的截面圖，示出輥子正交角度的固定機構(權利要求1)；圖5是示出輥子正交角度的固定機構的部件組裝的透視圖(權利要求1)；圖6是示出圖2中減振機構的主要部件的附接位置的細節平面圖；圖7是沿圖2的線B-B的截面圖，示出減振機構的主要部件的附接位置；圖8是示出筒形部件和託架的支承孔的正視圖(權利要求2)；圖9是示出筒形部件和外側筒形部件之間的自由移動間隙的正視圖(權利要求 3)；和圖10是示出筒形部件和託架的支承孔之間的自由移動間隙02)的正視圖(權利要求4)。
具體實施例方式下面將基於圖1至10描述用於實施本發明的實施例。當圖1所示的上部結構(8)沿水平方向移位時，彼此正交並用作支承機構的底部輥子C3)和頂部輥子(4)沿所述輥子分別覆蓋的方向、即X軸方向和Y軸方向滾動，從而緩衝水平力。這時，當所述上部結構上施加有一偏置力時，圖2中所示的輥子(3)和(4)的正交角度被扭轉，並且用作減振機構的筒形部件(12)、外側筒形部件(13)和線性鋼部件(14) 的交叉角度也被扭轉，從而嚴重影響減振機構的操作。因此，在本發明中，為了維持圖5中所示的用作支承機構、上下疊置並且彼此正交的輥子(3)和(4)之間的正交角度，設置有容許輥子C3)和(4)滾動的微小間隙。由鋼板製成、具有U形截面的保持部件(9)和(10)從上側和下側以這種方式放置在輥子(3)和的正交部分上，即，U形截面的開口側沿正交方向彼此面對，其中所述保持部件不允許所述正交角度移位。開口側的前端部分以直角向外彎曲，並且在彎曲表面上形成有用於四個結合螺栓的孔。保持部件(9)和(10)的接觸表面與結合螺栓(11)緊密結合，從而用作輥子(3)和的正交角度的固定機構。由此，如圖6所示，用作減振機構的線性鋼部件(14)的軸向總是保持與筒形部件(12)成直角。確保了圖9中所示的筒形部件(12)和外側筒形部件(13)之間的間隙以及圖10中所示的筒形部件(1 和託架(1 的附接支承孔0 的接觸表面之間的平衡，從而能夠滿足用於穩定操作減振機構的條件。當由於施加在圖1所示的上部結構(8)上的水平力而導致下部結構(1)和上部結構(8)沿水平方向相對移位時，上部結構和下部結構通過在凹型輥子接納件(2)和(6)上滾動的輥子(3)和(4)而在垂直方向移位。這時，由於圖6至8中所示固定於下部結構上的託架(1 設置有具有用於筒形部件(1 的上下移動所需的垂直間隙的附接支承孔(20)， 因此託架支承上下移動的筒形部件(1 。同時，在固定於筒形部件(1 或外側筒形部件 (13)和上部結構(8)上的託架(16)和卷繞在外側筒形部件(13)周圍的線性鋼部件(14) 的部件之間也導致水平移位。這時，對於卷繞在外側筒形部件(13)周圍的線性鋼部件(14) 而言，其一個端部從圓形變形為直線狀態，另一端從直線變形為圓形狀態。因此，產生能量吸收效果。用於以機械方式從該水平力產生能量吸收效果的機構作為本發明的基本減振機構。在本發明中，將圖9和10所示的間隙和02)以及筒形部件(12)的自由移動效果被進一步添加到上述基本減振機構中。這裡，自由移動效果如下所述。即，關於小地震在上部結構(8)中產生的水平力，當基本減振機構的能量吸收量多於水平力的能量量，上部結構(8)搖動直至水平力的能量量超過減振機構的能量吸收量。為了避免此搖動，考慮使傳遞給線性鋼部件(14)的地震能量中斷的方法。因此，在用作為水平力傳遞機構的內側筒形部件(12)、外側圓筒(13)和託架(15)之間形成用以中斷水平力的自由移動間隙
和0幻。當筒形部件(1 通過該間隙部分而沿水平方向自由移動時，減振功能被取消，並且外側筒形部件(13)未接收到旋轉力，因此抑制了線性鋼部件(14)的能量吸收。這形成這樣一種狀態，即，在發生其中筒形部件(1 和外側筒形部件(1 在間隙之間自由移動和擺動的小地震時，減振功能不起作用，而僅僅輥子的支承機構的水平力緩衝功能起作用。由此，以機械方式抑制在小地震區域擺動時阻尼力的功能被添加至基本減振機構，從而獲得能夠抑制小地震搖動的目標減振機構。在本發明中，當下部結構⑴和上部結構⑶沿水平方向相對移位時，在線性鋼部件(14)和外側筒形部件(1 的卷繞部分中產生的能量吸收的基本減振機構中，通過連續改變線性鋼部件(14)的軸向截面面積，能夠連續改變線性鋼部件(14)的能量吸收量。由此，可獲得根據線性鋼部件(14)的軸向中的擺動/振幅以機械方式控制阻尼力的函數。因此，其被添加到本發明的上述基本減振機構中。在其中圖6所示的減振機構中有奇數個線性鋼部件(14)卷繞在外側筒形部件 (13)周圍的情形中，在其中線性鋼部件(14)卷繞在外側筒形部件(13)周圍的交叉部分中， 線性鋼部件布置在不位於一條直線上的相反的軸向中，從而在附接時產生一對力。外側筒形部件(⑶被該對力扭轉。因此，在本發明中，為了取消該對力，線性鋼部件(14)的向右卷繞的數量和向左卷繞的數量相同，或者線性鋼部件具有這樣的截面面積，即，向左卷繞方向的軸向阻力和向右卷繞方向的軸向阻力相等。因此，可消除該對力的影響，從而可有利地布置基本減振機構的操作環境。如在上面所述的當前實施例中那樣，本發明提供了一種新穎類型的減振機構，其具有簡潔的結構但是實現了利用簡單的方法以機械方式抑制和控制減振機構的阻尼力的構型。[參考標記列表]1 下部結構的基礎2 凹型輥子接納件(底部)
3 Λ卷子(底部)
4-J卷子(頂部)
5 突起板
6:凹型輥子接納件(頂部)
7:上部結構的臺架
8 上部結構的結構件
9 -Λ卷子保持部件(底部)
10輥子保持部件(頂部)
11輥子保持和結合螺栓
12筒形部件
13外側筒形部件
14線性鋼部件
15筒形部件12的託架
16線性鋼部件14的託架
17「權利要求4」的託架15的支承孔
18用於防止待固定在筒形部件12的外端部上的託架15脫落的部件
19用於託架15和基礎的固定螺栓
20「權利要求2」和「權利要求3」的託架15的支承孔
21「權利要求3」的筒形部件12和外側筒形部件13之間的自由移動間隙
22「權利要求4」的託架15的支承孔17和筒形部件12之間的自由移動間隙
權利要求
1.一種布置在下部結構的上表面和上部結構的下表面之間作為隔震機構的隔震系統， 具有彼此正交的頂部輥子和底部輥子，所述隔震系統包括所述輥子的正交角度的固定機構，其中用於允許所述預部輥子和所述底部輥子旋轉並保持所述輥子的正交角度的保持部件附接在除所述輥子的接觸部分外的輥子交叉部分的外側上。
2.根據權利要求1所述的隔震系統，包括 減振機構，其中支承線性鋼部件的兩端的託架和支承筒形部件的兩端的託架固定於下部結構的上表面和上部結構的下表面從而彼此面對；筒形部件的託架具有允許筒形部件上下移動的支承孔；筒形部件可旋轉地和自由地裝配在外側筒形部件上，並且具有為上部結構的移位幅度或更大以及為外側筒形部件的長度或更大的長度，以便準備用於上部結構的水平移位；以及線性鋼部件卷繞在外側筒形部件周圍，鋼部件的兩端沿正交於筒形部件的相對方向固定在鋼部件的託架上，並且鋼部件的託架的固定位置設置成寬度大於上部結構從外側筒形部件的水平移位幅度。
3.根據權利要求2所述的隔震系統，其特徵在於，在權利要求2的減振機構中，在筒形部件的外徑和外側筒形部件的內徑之間設置有間隙。
4.根據權利要求2所述的隔震系統，其特徵在於，在權利要求2的減振機構中，在筒形部件的託架的支承孔和被支承於所述孔中的筒形部件的外徑之間設置有沿水平方向的間隙。
5.根據權利要求2至4中的任一項所述的隔震系統，其特徵在於， 在權利要求2的減振機構中，線性鋼部件的軸向截面面積連續改變。
6.根據權利要求2至5中任一項所述的隔震系統，其特徵在於，在權利要求2的減振機構中，線性鋼部件的向左卷繞的數量和向右卷繞的數量相同， 或者線性鋼部件具有這樣的截面面積，即，向左卷繞方向的軸向阻力和向右卷繞方向的軸向阻力相等。
全文摘要
本發明涉及一種用於在具有支承機構的隔震系統中固定以正交角度垂直疊置的輥子的正交角度的方法。為了解決當減振機構的阻尼力超過地震能量時結構搖動的問題，本發明還提供了一種具有與地震能量匹配的阻尼力控制抑制功能的減振機構。為了保持輥子的正交角度，約束部件設有用於容許輥子滾動的小間隙，並且安裝在輥子的正交部分上以便由此固定正交角度。當線性鋼部件卷繞在筒形部件上並且通過水平力連續變形時，通過能量吸收產生阻尼力。通過改變線性鋼部件的軸向截面面積來控制能量吸收的量。此外，水平力被中斷以釋放能量吸收，以便由此將線性鋼部件的能量吸收抑制在小地震的振幅區域內，從而可通過阻尼器類型的減振機構控制和抑制衰減力。
文檔編號E04H9/02GK102575484SQ200980162088
公開日2012年7月11日 申請日期2009年10月21日 優先權日2009年10月21日
發明者坪田國弘 申請人:坪田國弘