JPH02101241A - 粒状物を用いた免震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ビル等の大型建築構造物の基礎施工の分野
において、地震エネルギーを吸収せしめ地震力が建築構
造物へ人力するのを防いで３！築構造物を地震から保護
するために構造体基礎とその上部構造との間に設置して
使用される免震装置に係り、さらにいえば、拘束された
粒状物の弾塑性的なせん断変形性能を利用して減衰力を
発生するダンパー作用部と、構造物を支持する支承部と
を別個独立にセパレート型として構成した、粒状物を用
いた免Ｍ装置に関する。

従来の技術 従来の免震装置は、ダンパー作用部に粘性ダンパーを用
いたもの（特開昭６０−１６８８７５号公報）、又は塑
性変形をする棒状ダンパーを用いたもの（特開昭６１−
１５１３７７号公報）、又は鉛の塑性変形で地震エネル
ギーを吸収する鉛ダンパーを用いたもの（特公昭６１−
１７９８４号公報）等々が知られている。

この他、可撓性のケーシングに充填した砂とかステンレ
スビーズ、カラスビーズ等の粒状物の弾塑性的なせん断
変形性能を利用して減衰力を発生する粒状物ダンパーを
用いた免震装置も既に広く公知に属する（例えば特開昭
（３］−３６４６６号、特開昭６２−２１１４７１号、
特開昭６３−１１４７８１号公報など）。

本発明が解決しようとする課題 １に来の粒状物ダンパーを用いた免震装置は、第９図、
第１０図に例示したように、構造物ａを基ｂｔｄの上に
地震の振動方向への移動が自在に支持する支承部すの中
心部に空洞を設け、この空洞に粒状物Ｃを充填した、支
承部とダンパー作用部の一体型として構成されている。

ところで、粒状物ダンパーのｉ！！衰力は、粒状物の内
部拘束圧の大きさと、同粒状物を収容したケーシングの
長さ及び横断面積の大きざに比例し、実際に変数となる
粒状物の内部拘束圧の大きさに左右され、又は内部拘束
圧の大きさてダンパー性能をコントロールできることが
知られている。

しかるに、例えば特開昭６１−３６４６６号公報に記載
された免震装置は、第９１！Ｉに６り示したように、（
構造物ａの鉛直荷１の一部が直接に１ａ荷拘束圧として
粒状物Ｃに働く構成なので、施工上載荷拘束圧を定量的
に設定することは至難である。

のみならず、施工誤差とか支承体１）の製作誤差又は経
年変化（沈下量）とか構造物重量の変化等々の諸要因に
よっても載荷拘束圧が変化し、ダンパー性能が変化する
という欠点がある。その上、施工後にダンパー性能を調
節し直すことは不可能である。

この点、特開昭６３−１１４７８１号公報に記載された
免震装置は、第１０図に例示したように、（構造物ａの
鉛直α重は支承体すにのみ負荷せしめることが可能で、
粒状物Ｃにはポル）ｅと押圧板ｆとで構造物の鉛直荷重
からは完全に絶縁された拘束圧を負荷する構成なので、
上記の欠点は一応解決されている。しかし、地震力によ
って免！Ｒ装置がせん断変形を発生した場合でも、支承
体すの高さはせん断変形の前後においてほとんど変化し
ない構成であるが、粒状物Ｃの高さレベルはせん断変形
によって低くなり、両者の差分だけ拘束圧が変化するの
で、結局はダンパー性能が地震時に変化するという重大
な欠点があり、この点が解決すべき！！！題となってい
る。

したがって、本発明の目的は、構造物の鉛直荷重の大き
さとは一切無関係に粒状物に対する拘束圧の設定（付与
）を定量的に正確に容易に行なうことができ、しかも地
震時（変形時）にもダンパー性能（減衰力）に変化を生
じない構成に改良した粒状物を用いた免震装置を提供す
ることにある。

課題を解決するだめの手段 上記従来技術の課題を解決するための手段として、この
発明に係る粒状物を用いた免震装置は、図面の第１図〜
第８図に好適な実施例を示したとおり、 構造物１を振動方向への移動が自在に支持する支承部２
と、拘束された粒状物の弾塑性的なせん断変形性能を利
用するダンパー作用部３とから成る免震装置において、 支承部２とダンパー作用部３とは別個独立に分けて１４
成し、構造物】の鉛直荷重は全て支承部２・・・で受け
るものとした。

ダンパー作用部３は、地震の振動方向への変形が自在で
、かつ基礎４と構造物ｌとの間に連結して設置された自
在容器５の中に粒状物６を充填し、この粒状物６には（
構造物１又は基＃４のいずれか一方にのみ支持反力をと
った調圧礪構７を通じて所定の大きさの内部拘束圧を付
与する構成としたことを特徴とする。

なお、上記の免震装置において、その調圧ｎ慎７は、構
造物１又は基１ｉ！？４へ自在継手８で連結された引張
材９の先端部に粒υ、物６の加圧板１０を自在継手１１
を介して取付け、この加圧板１０はバネ１２を介して締
付けたナツト１３により加圧力を調節される構成とした
ことも特徴とする。

作　　　　　　用 構造物ｌの鉛直荷重は全て支承部２・・・でのみ支持す
る。よって、ダンパー作用部３は、支承部２で構造物１
を支持させ、その安定性を確認した後に、構造物１の鉛
直荷重とは完全に縁の切れた状態で設置することができ
る。したがって、ダンパー作用部３の取り替えやｈ’を
復は容易にできる。

そして、ダンパー作用部３を構造物１の上下漂動に対す
るｌｊ！衰ｉ！ｉ置装して使用することもてきる（第８
図）。

支承部である積層ゴム柱２は、構造物１を地震の振動方
向へほとんと抵抗せず移動自在に支持するが、鉛直荷重
によってはほとんど沈下しない。

ダンパー作用部３は、自在容器５の中に充填した粒状物
６を、構造物ｌ又は基ＶＵ４の一方にのみ支持反力をと
った調圧機構７を通じて所定大きさの内部拘束圧を１付
与するので、地震人力時のせん断変形によって粒状物６
のレベルが変化しても、構造物１又は基Ｖ１１４のいず
れか一方にのみ支持反力をとったｆｒ４棒９も同時に前
記せん断変形に伴って顛さ、その傾きに起因する分だけ
加圧板ｌＯを変泣させ、結局、粒状物６のレベル変化を
相段し拘束圧力をほぼ一定に１呆っので、ダンパー性能
（減衰力）には変化を生じない。つまり、−旦調圧機構
７で設定した拘束圧は、地震時にも変化せず、一定のダ
ンパー性能を発揮するのである。勿論、拘束圧の設定は
、施工の前後を問わず、ナラ）１３を回すことにより何
時でも自由自在に正確に行える。

実　　施　　例 次に、図示した本発明の詳細な説明する。

まず第１図は、本発明の代表的な実施例を示したもので
、この免震装置は、ビル等の建築構造物１を地震の振動
方向（水平方向）への移動が自在（あまり抵抗ぜず）に
基礎４上に支持する支承部２と、Ｆ！２状物の弾塑性的
なせん断変形性能を利用して減衰力を発生するダンパー
作用部３とを別個独立に並立させたセパレート型として
構成されている。基ｆａ４は、建物の床版である場合を
含む。

支承部２は、鋼板とゴムシートを交互に重ね合わぜ、か
つ接着して柱状に積層した公知のｆａ層ゴム柱である。

この積層ゴム柱は、構造物１の鉛直荷重はあまり沈下せ
ずに支持し、しかも地震人力による振動方向への移動は
自在に、即ちあまり抵抗せずに支持する。支承部２は、
構造物１の全鉛直荷重をバランスよく支持する配置で多
数設置し、ダンパー作用部３へは鉛直荷重を一切負荷せ
しめないものとされる。

ダンパー作用部３の構造詳細は第２図に示したとおりで
ある。基礎４の上面にボルト１８で取りはけ固定した台
座１４の上に、鋼製円筒１５とゴム円筒１Ｇを一連に接
着して立て円筒容器が形成されている。ゴム円Ｂ−３１
Ｇの上端には上座１７を按４して取り付け、この上座１
７が構造物１の下面にポル）ＩＥＩて取り付は固定され
ている。ゴム円筒１６はその筒壁内にコイル状の補強ｆ
ｇ線１６ａを埋設し、もって水平方向（地震の振動方向
）には変形可能であるが、粒状物６の内部拘束圧や地震
人力時に異様な変形を生じない構成とされている。前記
円筒容器５内の特に！１１円筒１５の内側に加圧板ＩＯ
を云わばピストンの如く上下動がｉＴＪ能な状態に吊設
し、その上に砂粒とかステンレスビーズ又はガラスピー
ズ等、あるいはこれらと油の混合物である粒状物６が容
器−杯に充填されている。

前記加圧板】０は、上方の上ｒｆｉ１７、つまり構造物
ｌに支持反力をとった調圧機（ルアを介して吊設され、
粒状物６に所定大きさの内部拘束圧を付与する構成とさ
れている。即ち、上座１７の下面中央部に自在継手であ
るボールジヨイント８を介して抗張力が大きい鋼棒９を
Ｍ動自在に吊り下げ、この鋼棒９の下部に第４図に詳、
細を示した構成のポールジョイン）１１を介して加圧板
１０の略中央部が自在に支持されている。ｌｌ棒９は加
圧板１０を貫通じて下方に延びている。加圧板１０の下
面には前記ポールジョイン）１１の位置を大きく包囲す
る形でフランジ１０ａが突設されている。

このフランジ１０ａの下面に圧縮用の緩衝バネ１２が当
接され、緩衝バネ１２の下にバネ受板１９を当てがい、
鋼棒９の下端部に形成した雄ねじ部９ａへねじ込んだナ
ツト１３の締付力で加圧板１０を支持せしめた構成とさ
れている。

つまり、ナツト１３を締付ける強さ（トルク）の加減に
より、ｗｔ衝バネ１２を介して加圧板１０を上向きに押
し、加圧板１０の上に充填された粒状物６に所望大きさ
の内部拘束を付与することができ、当該ダンパー作用部
３のダンパー性能（履歴特性＝減衰力）をコントロール
することができる。ａ！衝バネ１２は粒状物６のゆるみ
の防止にも効果を奏する。

一方、地震力Ｑによって上記ダンパー作用部３が第３１
１！Ｊのように変形した場合は、実質上ゴム円ＷＩＧが
ぜん断変形を生じ、ひいてはその中に充填され、かつ加
圧板１０を通じて所定の内部拘束圧て拘束された粒状物
６に弾塑性的なせん断変形を生しさせ、応力・ひずみの
履歴特性（ヒステリシスループ）で地震エネルギーを吸
収しダンパー性能（減衰力）が発１ｉされる。

このとき、鋼棒９はその上下のポールジョイン）８．Ｉ
Ｉによってゴム円筒１６及び粒状物６の変形に追従して
自在に傾動する。そして、せん断変形のため高さレベル
が変化する（低くなる）粒状物６に対し、加圧板ｌＯの
高さ位置も前記鋼棒９の傾きに起因する分だけ引き上げ
られ粒状物６の前記高さレベルの変化を相殺するので、
粒状物６の内部拘束圧はほとんど変わらず、地震人力時
にも初１ｕｌｌ設定のダンパー性能をそのまま発揮する
のである。

第６図と第７図は、本実施例の免震Ｍ置の施工要領を示
したものである。即ち、建物等の構造物１は、第６図の
ようにまず基礎４の上に立設した支承部２．２の上に構
築して同支承部２・・・によって支持せしめる。かくし
て構造物ｌの構築を完成し、支承部２．２による支持の
安定性を確認した後に、第７図に示したようにダンパー
作用部３を絹み込み設置する。ダンパー作用部３は、そ
の台座１４をボルト１８で基礎４へ固定し、上座１７を
ポル）１８で構造物ｌの下面へ取り付けることにより設
置される。つまり、構造物！の鉛直荷重は、ダンパー作
用部３へは一切負荷されない。ダンパー作用部３は、そ
の組み入れに先立って、予め粒状物６に対する内部拘束
圧をナラ）１３で適正に調節した上で設置される。勿論
、施工後でも、ナツト１３に電動コントロール装置をｌ
！ｌ＝Ｉ属せしめることにより、又は鋼製円筒１５の一
部にＦＡ整用の窓開口を設けておいて、そこからコント
ロール装置を挿入してナラ）１３を回すことにより拘束
圧の調節が容易にできる。

第２の実施例 第５図に示したダンパー作用部３は、その構成原理は第
２図の実施例と共通するが、台座１４の上にまずゴム円
筒ＩＧを立て、その上に１１！！！円筒１５を一連に接
合して円筒容器を形成した点を第一の特徴としている。

そして、鋼製円筒１５の上端に上座１７を取りはけ、こ
の上座１７を構造物ｌの下面にボルト１８で取り付け、
台座１４は基礎４の上面にボルト１日で取り付は固定さ
れている。前記円倚容器内には台座１４の位置から上方
の鋼製円筒１５の下端を少しオーバーするぐらいまで粒
状物６を充填し、その上に鋼製円筒１５の内側に位置す
る加圧板１０をピストンの如く上下動可能に設置してい
る。

前記加圧板ｌＯは、台座１４を介して基礎４に支（・１
反力をとった鋼棒９に調圧機（ルアを介して支持されて
いる。鋼棒９の下端は台座１４の上面中央の位置にポー
ルジヨイント８を介して傾動自在に連結し、同ｆｇ　ｔ
＄　９の上部はやはりＪ？−ルジョイン）１１を介して
加圧板ＩＯと自在に連結されている。そして、鋼棒９の
）、端に設けた調圧機溝７のナツト１３を締め付けるこ
とにより、ｍ　ｌｊバネ１２を介して加圧［１０を下向
きに押し、粒状物６に所定大きさの内部拘束圧を付侮す
る構成とされていることが特徴である。つまり、第２図
とは正反対に倒立した構成とされているのであるが、こ
れが奏する作用効果は上記実施例と変わりがない。

異なる実施態様 第８図は、構造物１の下面のみならず側面にもダンパー
作用部３を設置した実施例を示している。

１１１面のダンパー作用部３は、構造物ｌの上下方向振
動（例えば直下型地震の振動）に対して減衰効果を奏す
るのである。

本発明が奏する効果 以上に実施例と併せて詳述した通りであって、本発明に
係る粒状物を用いた免震装置によれば、ダンパー作用部
３のダンパー性能に重要な粒状物６の内部拘束圧の設定
値は、構造物１の鉛直ｕｒ１とは完全に絶縁された状態
で簡単に、かつ正確に設定することができる。しかも施
工誤差とか支承Ｉ４．２やダンパー作用部３の製作（寸
法）誤差、あるいは経年変化、構造物１０重量変化など
が原因で拘束圧が変化する恐れは全くなく、供用期間中
は常に安定した免震効果をｌＪ４　持することができる
。

その上、供用期間中においてもダンパー性能の調節が容
易に可能である。また、支承部２を働かせたままダンパ
ー作用部３を供用期間中に取り替えたり１復することも
容易にできメンテナンスが容易である。

支承部２・・・で構造物ｌを支持せしめておいて、ダン
パー作用部３を絹み入れ設置することができ、その際ダ
ンパー作用部３については予め粒状物の拘束圧を適正に
設定しておくことが可能であるから、施工がすこぶる容
易で高精度にできる。

また、地震力によりダンパー作用部３がせん断変形を生
じた場合でも、粒状物６の高さレベルの変化は加圧板１
０を支持した鋼棒９の傾きで加圧板ＩＯの高さを同様に
変化させて粒状物６の高さレベルの変化を相殺し拘束圧
には変化を生じさせないので、地震時にもダンパー作用
部３のダンパー性能（減衰力）が変化するようなことは
なく、常時安定した高品質のダンパー性能を朋待するこ
とができ、（構造物ｌはＩｔ！！改から効果的に保護さ
れるのである。

その上、ダンパー作用部３を第８図のように構造物ｌの
上下方向１辰勤の減衰装置として用い、構造物ｌの保護
効果を一層高めることもできるのである。

３・・・ダンパー作用部　　　　４・・・基礎１Ｇ・・
・ゴム円筒　　　　　　６・・・粒状物７・・・調圧機
構 ８・・・自在継手（ボールジヨイント）９・・・引張材
（鋼棒）　　　　　１０・・・加圧板１１・・・自在継
手　　　　　　１２・・・緩衝バネ１３・・・ナツト

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る免震装置の実施例を示した立面
図、第２図と第３図はダンパー作用部の構造１Ｙ細とそ
のせん断変形の状態を示した断面図、第４１２１はボー
ルジヨイント及び調圧機構の構成を詳示した拡大断面図
、第５図は第２実施例の断面図、第６図と第７図はこの
発明に係る免震装置の施工斐領を示した立面図、第８図
は曲の実施！ＪＪ様を示した立面図、第９Ｉｌｌ！Ｉと
第１０図は従来の免震装置を示した断面図である。 ｌ・・・構造物 ２・・・支承部 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【１】構造物を振動方向への移動が自在に支持する支承
   部と、拘束された粒状物の弾塑性的なせん断変形性能を
   利用するダンパー作用部とから成る免震装置において、 支承部とダンパー作用部とは別個独立に構成され、構造
   物の鉛直荷重は支承部でのみ受けており、ダンパー作用
   部は、地震の振動方向への変形が自在で、かつ基礎と構
   造物の間に連結して設置された容器の中に粒状物を充填
   し、この粒状物には構造物又は基礎に支持反力をとった
   調圧機構を通じて所定大きさの内部拘束圧が付与された
   構成であること、 をそれぞれ特徴とする粒状物を用いた免震装置。 【２】調圧機構は、構造物又は基礎へ自在継手で連結さ
   れた引張材の先端部に粒状物の加圧板を自在継手を介し
   て取付け、この加圧板はバネを介して締付けたナットに
   より加圧力を調節される構成であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載した粒状物を用いた免震装置
   。