JPH02129430A - 構造体の振動減衰装置 - 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］ 本発明は、構造体の振動減衰装置に係り、特に、例えば
原子炉構造物など大重量構造物に適用するのに好適な構
造体の振動減衰装置に関するものである。

［従来の技術］ 大重量構造物、例えば高速増殖炉（ＦＢＲ）における地
震荷重の低減方法として、免震方式が有効である。従来
、ＦＢＲプラントに適用する免震構造としては、その原
子炉建屋を積層ゴム（薄いゴム板と鉄板を積層したもの
）で支持する水平免震方式が最もよく採用されていた。

しかし、積層ゴムを用いた建屋水平免震方式では、上下
地震動によって原子炉構造物の上下応答加速度は非免震
構造に比べて増大する可能性がある。

ＦＢＲ原子炉構造物のような大重量構造物の地震荷重を
低減する対策のひとつとして、例えば特開昭５７−１２
７１４０号公報記載のように圧縮コイルばねで支持する
上下免震方式が知られている。

ところで、建物全体を支持する免震装置は、般に水平２
次元免震であり、水平方向には大幅に地震力を低減する
ことができる。この水平免震を実現する装置は、上下に
硬く、水平にやわらかいばね定数を持つ積層ゴムと応答
変位を低減するための減衰装置とから構成される。減衰
装置としては、粘性体の粘性抵抗を利用した粘性ダンパ
、鋼棒または鉛捧の塑性変形を利用した弾塑性ダンパ、
並びに摩擦を利用した摩擦ダンパ等がある。

本発明にもっとも近い従来技術として、例えば特開昭６
２−３７４７１号公報記載のものは、摩擦ダンパの例で
ある。

［発明が解決しようとする課題］ 上記特開昭５７−１２７１４０号公報記載の上下免震方
式では、免震装置と構造物とからなる免震系の固有振動
数は、一般に１〜２Ｈｚ程度に設定される。しかし、上
下免震系の固有振動数を１〜２Ｈｚ程度まで低くすると
、免震支持された構造物がロッキング振動が起きやすく
なるため、上記従来技術ではロッキング振動を防止する
装置を別に設けなければならない。このロッキング防止
装置は免震対象の構造物が大きければ、それだけ大がか
りな装置となることについて十分に配慮されていなかっ
た。

また、同様に、上記特開昭６２−３７４７１号公報記載
の技術においても、上下地震動に対する上下応答が非免
震構造にくらべ増大する可能性がある。

したがって、水平２次元免震を適用した建物の内部にあ
る機器が上下動に弱い場合には、水平免震により水平地
震力が低減しても、上下地震力の増加のために、機器の
合理化効果が薄れてしまう可能性があった。

本発明は、上記従来技術における課題を解決するために
なされたもので、水平方向だけでなく、上下地震動によ
る応答加速度の増加を防止し、３次元方向の減衰効果を
得る構造体の振動減衰装置を提供することを、その目的
とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構造体の振動減衰
装置の第１の発明の構成は、第１の摩擦部材と第２の摩
擦部材とに摩擦力を与える圧縮された第１の弾性体を僅
えた構造体の振動減衰装置において、少なくとも一つの
摩擦部材の回転を許す部材を設けたものである。また、
第２の発明の構成は、第１の基礎部と第２の基礎部との
間に相対面する第１の摩擦部材と第２の摩擦部材とを設
け、これら相対する第１の摩擦部材と第２の摩擦部材と
に摩擦力を与える圧縮された第１の弾性体を備え、少な
くとも一つの摩擦部材に摩擦面方向の動きに対してばね
剛性を付加する第２の弾性体を設けた構造体の振動装置
において、上記第１の弾性体の圧縮方向に働く振動減衰
部材を設けたものである。

さらに、第３の発明の構成は、上記と同一前提において
、第２の弾性体の摩擦面方向に動きに対して反力が作用
するように鉛部材を当該第２の弾性体に設けたものであ
る。

なお、本発明を開発した考え方と技術的手段を付記する
と次のとおりである。

なお１本発明を開発した考え方と技術的手段を付記する
と次のとおりである。

上記目的は、特開昭６２−３７４７１号公報記載の水平
免震用の摩擦ダンパを３次元免震用に改良することによ
って達成される。

特開昭６２−３７４７１号公報記載の摩擦ダンパは、二
つの摩擦部材間に圧縮荷重を与える第１の弾性体と、こ
の第１の弾性体とは別に、摩擦部材と基礎との間に横剛
性を与える第２の弾性体とを設けた摩擦ダンパである。

この摩擦ダンパを３次元免震用の減衰装置にするために
、２つの手段がある。

一つは、二つの摩擦部材の支持部の少なくとも一方を球
面座とし、さらに上下方向（第１の弾性体の圧縮方向）
に減衰効果を発揮する振動減衰部材を設ける手段である
。

振動減衰部材としては、一方向の減衰効果が得られる粘
性体ダンパ、弾塑性ダンパ、もしくは摩擦ダンパを用い
ることが可能である。

他の一つは、第２の弾性体として上下（圧縮）剛性の比
較的小さいゴム板を用い、このゴム板の中央に鉛プラグ
を設けるとともに、前者と同様に上下方向に減衰効果の
ある振動減衰部材を配置する手段である。

［作用］ 上記技術的手段における第１の手段は、３次元免震時に
発生するロッキング（回転）振動を球面座を用いて逃げ
ることにより、二つの摩擦部材の平行度が保てるので、
水平方向の減衰効果が確保され、上下方向の減衰部材と
ともに３次元的な減衰効果が得られるものである。

また、第２の手段は、比較的大きなこじり変形（または
圧縮変形）を許容できるように、上下剛性を小さくした
第２の弾性体としてゴム板部材を用いることによってロ
ッキング振動を吸収させるものである。ただし、この第
２の手段では、第２の弾性体の上下剛性を小さくしたた
め、水平剛性も減少するので、摩擦部材がすべり出すま
でのゴム板部材の水平（せん断）変形が大きくなる。そ
の結果、水平方向の減衰効果が低下する。この低下を補
うためには、ゴム板部材の中央に適当な太さの鉛プラグ
を設け、その塑性変形によるエネルギー吸収作用を利用
することが有効である。

［実施例］ 以下１本発明の各実施例を第１図ないし第９図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る構造体の振動減衰装
置の縦断面図、第２図は５本発明の他の実施例に係る構
造体の振動減衰装置の縦断面図である。

なお、第１図は、第１の発明および第２の発明の一例を
示すものである。

第１図において、１は、第１の基礎部に係る支持台、２
は、第２の基礎部に係る上下基礎、３は、第１の基礎部
側の下部架台、４は受け部材、５は、第１の摩擦部材と
第２の摩擦部材とに摩擦力を与える圧縮された第１の弾
性体に係る皿ばね、６は。

一つの摩擦部材の回転を許す部材に係る球面座、７は、
球面座６に取付けられた第１の摩擦部材に係る第１の摩
擦板、８は、第２の摩擦部材に係る第２の摩擦板、９は
、少なくとも一つの摩擦部材に摩擦面方向の動きに対し
てばね剛性（＊剛性）を付加する第２の弾性体に係るゴ
ム板、１０は。

第１の基礎部側の底抜、１１は支持部材、１２は。

鉛部材に係る鉛プラグ、１３は、受け部材４に連結する
連結部材、１４は、連結部材１３の上部固定部材、１５
は下部固定部材である。

第１図に示すように下部架台３は支持台１上に固定され
、この下部架台３の中央部円筒の外側に皿ばね５が必要
枚数積み重ねられる０皿ばね５の最上部には受け部材４
が配置され、受け部材４には下部架台３の円筒の内側に
はめ込まれるスライド部４ａが係合されている。また、
受け部材４の上部の凹形状の球面部は、第１の摩擦板７
が取ｔ、Ｊ付けられる凸形状の球面座６を支持する。

ゴム板９の両面には補強板が接着されており。

下部の補強板２８には第２の摩擦板８が取付けられてい
る。第１．第２の摩擦板７，８は皿ばね５によって圧縮
荷重が加えられる。ゴム板９の上部の補強板２９は上部
基礎２に取り付けられる。

さらに、受け部材４のスライド部４ａの下方には、上下
方向（皿ばね５の圧縮方向）に働く振動減衰部材が配置
される。第１図の例では、鉛プラグ１２が支持部材１１
を介して、下部架台３に取り付けられる底板１０に固定
され、その鉛プラグ１２は連結部材１３と上部固定部材
１４および下部固定部材１５によって受け部材４に結合
される６第１図の実施例によれば、３次元免震時に発生
するロッキング（回転）振動を、球面座６を用いて逃げ
ることにより、第１．第２の摩擦部材７゜８の平行度が
保たれ水平方向の減衰効果が確保されるとともに、上下
方向の振動減衰部材となる釦プラグ１２の作用により３
次元的な減衰効果が得られる。

すなわち、第１図の実施例によれば、３次元方向の減衰
効果を得ることができるので、水平２次元免震の欠点で
ある上下地震応答の増加を防止する３次元免震の適用を
可能にした構造体の振動減衰装置を提供することができ
る。

次に１本発明の他の実施例を第２図を参照して説明する
。

第２図において、第１図と同一符号のものは先の実施例
と同等部分であるから、その説明を省略する。

第１図と第２図との実施例の違いは、第１図ではロッキ
ング振動を吸収するために１球面座６を設けているのに
対し、第２図ではゴム板９Ａの上下方向の剛性を小さく
するために、ゴム板９Ａの板厚を増し、さらにゴム板９
Ａの中央に第２の鉛プラグ１６を設けた点である。

第２図の実施例における作動原理は、先の第１図の実施
例とほぼ同様であるが、ゴム板９Ａの板厚を増したため
にゴム板９Ａの水平剛性も低下するので、第１図の実施
例よりもゴム板９Ａのせん断変形が増し、その分第１．
第２の摩擦板７，８間のすべり変位が減少し、このため
水平方向の減衰効果が低下する。これを補うため、第１
．第２の摩擦板７，８がすべる前のゴム板９Ａのせん断
変形とともに塑性変形する第２の釦プラグ１６によって
、地震エネルギを吸収する効果を持たせることができる
。

なお、第１図の実施例のゴム板９に第２図のような鉛プ
ラグを設けることによって、第１．第２の摩擦板７，８
がすべらない程度の小さな地震時にも減衰効果を発揮さ
せることが可能である。

次に、第３図は、本発明のさらに他の実施例に係る振動
減衰装置の上下方向振動減衰部材を示す図で、（ａ）は
平面図、（ｂ）は縦断面図である。

第３図の実施例は、皿ばね５の圧縮方向に働く振動減衰
部材、すなわち上下方向用の振動減衰部材として、等応
力板１７を２組設けたものであり、必要ならば直角方向
にも２組設けてもよい。さらに多段配置も可能である。

等応力板１７の三角形の底辺側を支持部材１１Ａで底板
１０に固定し、頂点側には球面部１７ａを設け、連結部
材１３Ａとはフレキシブルジヨイントにより係合させた
構造である。連結部材１３Ａによって上下方向の地震荷
重が等応力板１７に伝達される。この際、この等応力板
１７は塑性変形を起こすことによって上下方向の減衰効
果を発揮することができる。

次に、第４図は、本発明のさらに他の実施例に係る振動
減衰装置の上下方向振動減衰部材を示す図で、（ａ）は
平面図、（ｂ）は縦断面図である。

第４図の実施例は、第１の摩擦板７を支持する受け部材
４に連結部材１３Ｂを介して連結する第３の摩擦部材１
８と、底板１０に支持部材１１Ｂを介して支持される第
４の摩擦部材１９との両者を押し付はボルト２０によっ
て圧縮力を与える構造のものである。連結部材１３Ｂに
より伝達された上下地震荷重によって、第３．第４の摩
擦部材１８．１９間がすベリ、その際摩擦力が発生して
上下方向の振動減衰効果が得られる。

なお、上記のような上下方向の振動減衰部材のほかに、
粘性体を用いた粘性ダンパの適用も可能である。

第５図は、本発明の振動減衰装置をタンク形高速増殖炉
の原子炉建屋の３次元免震用の減衰装置として適用した
ものの断面図である。

第５図において、１は支持台、２は上部基礎、２１は原
子炉建屋、２２は原子炉構造物、２３は地盤、２４は下
部基礎、２５は弾性支持装置、２６は、上記各実施例で
説明したごとき振動減衰装置を示す。すなわち、振動減
衰装置２６は、原子炉建屋２１２Ｍ子炉構遺物２２等の
構造体と地盤２３、下部基礎２４との間に１弾性支持装
置２５と並列に配置されている。

次に、第４の発明として、基礎と構造物との間に設ける
上下方向の制！！装置について第６図ないし第９図を参
照して説明する。

第６図は１本発明のさらに他の実施例に係る上下方向制
振装置の縦断面図、第７図は１本発明のさらに他の実施
例に係る上下方向制振装置の縦断面図、第８図は４皿ば
ねの拡大断面図、第９図は、本発明の側層装置を原子炉
構造物に適用したものの断面図である。

第６図において、３１は基礎、３２は構造物。

３３は、基礎側の下部架台、３４は、構造体側の上部架
台、３５は、上下方向に作用する弾性体に係る皿ばね、
３６は、匝ばね５を含むように上部架台３４側の中間支
持部材３９に形成された複数枚の上部円筒板、３７は、
下部架台３３に形成された複数枚の下部円筒板で、上部
円筒板３６と下部円筒板３７は交互に嵌め合わされてい
る。３８は、上、下部円筒板３７．３８間の間隙に満た
された粘性体、４０は、中間支持部材３９から突出した
ボス、４１は、下部架台３３に突出させた受け部材、４
２は、上部架台３４と中間支持部材３９とを結合する係
合部材である。

すなわち、第６図に示す実施例において、基礎３１に下
部架台３３が固定され、下部架台３３と中間支持部材３
９との間に皿ばね３５を設ける。

また、中間支持部材３９と上部架台３４とは係合部材４
２によって結合されていて、上部架台３４は構造物３２
に取り付けられる。中間支持部３９には上部円筒板３６
が複数枚取り付けられ、下部架台３３にも下部円筒板３
７が取り付けられている。上部円筒板３６と下部円筒板
３７とは交互に配置され、それぞれの間隙には粘性体８
が満たされている。また、上部、下部円筒板３６．３７
の間隙を一定に保つために、中間支持部材３９の中央に
あるボス４０が下部架台３３にある受け部材４１に挿入
されて、皿ばね３５が上下方向に撓むときのガイドの役
目をしている。

次に、第６図に示す側層装置の作動原理を説明する。

いま、地震が発生したとすると、上下地震動による構造
物と本実施例の皿ばね３５から構成される振動系の固有
振動数で上下方向に構造物３２は振動する。この際、上
部円筒板３６と下部円筒板３７とが平行に相対運動する
ことにより、その間にある粘性体３８がぜん新語性抵抗
力を発生するため、地震時の構造物３２の応答加速度を
低減させることができる。なお、粘性ダンパを用いた側
設装置はあまり高温の環境では、粘性体の粘度が下がる
ため適用できない場合がある。高温の環境で使用できる
減衰装置としては、弾塑性ダンパや摩擦ダンパがある。

次に、第４の発明の他の実施例を第７図を参照して説明
する。第７図中、第６図と同一符号のものは同等部分で
あるから、その説明を省略する。

第７図の実施例の動作原理は、第６図の実施例とほとん
ど同様であり、振動減衰装置として、鉛プラグ４３のせ
ん新型性変形時のエネルギー吸収効果を利用した弾塑性
ダンパが皿ばね３５の中央の空間に設けられ、減衰装置
を皿ばね３５の周囲に配置するよりもコンパクトな構造
となっている。

鉛プラグ４３の両端は支持部材４４によって下部架台３
３に取付けられ、釦プラグ４３の中央部は連結部材４５
と固定部材４６とによって、中間支持部材３９Ａに固定
されている。固定部材４６の中間支持部材３９Ａへの取
り付けは、セットボルト４７とナツト４８により皿ばね
３５に所定のたわみを加えることによってなされる。

第７図の実施例では、第６図の実施例のようなガイド手
段がないため、皿ばね３５同志が振動時に横ずれする恐
れがある。そこで、第８図に示すように１皿ばね３５の
端部に凸部３５ａあるいは凹部３５ｂを設けて、凸部３
５ａ、凹部３５ｂとが組み合わせられるように配置する
ことによって皿ばね同志の横ずれを防ぐことができるる
なお、上記各実施例における皿ばねの機能について付記
する。

皿ばねは、皿ばねを同じ向きに重ねることにより、ばね
として並列結合となるので、同じ広さで圧縮剛性を増加
させることができる。また、皿ばねを反対向きに重ねる
と直列結合となるので、同じ圧縮荷重で大きな変位量を
とることができる。

このように、皿ばねは、適当な枚数を重ねることにより
、コンパクトで大きな剛性をもつ上下方向用のばね要素
を提供できるので１例えば原子炉構造物のような重量構
造物の側層用のばね装置として有効である。

また、第７図の実施例における振動減衰装置は、先の第
２図の実施例における鉛プラグ１２を有する装置と同等
手段である。

さらに、第７図の振動減衰装置の弾塑性ダンパ手段に替
えて、先の第３図の実施例に示した等応力板を用いても
よいし、第４図の実施例に示した摩擦部材を用いても差
支えない。

第９図は、上記第６．７図の実施例に示した側設装置を
原子炉構造物の減衰装置として適用したものを示してい
る。

第９図において、３１は基礎、５０は、高速増殖炉（Ｆ
ＲＢ）の原子炉構造物、５１は側設装置を示している。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、水平方向だけでな
く、上下地震動による応答加速度の増加を防止し、３次
元方向の減衰効果を得る構造体の振動減衰装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る構造体の振動減衰装
置の縦断面図、第２図は、本発明の他の実施例に係る構
造体の振動減衰装置の縦断面図、第３図および第４図は
、いずれも本発明のさらに他の実施例に係る振動減衰装
置の上下方向振動減衰部材を示す図で、（ａ）は平面図
、（ｂ）は縦断面図、第５図は、本発明の振動減衰装置
をタンク形高速増殖炉の原子炉建屋の３次元免震用の減
衰装置として適用したものの断面図、第６図は、本発明
のさらに他の実施例に係る上下方向の側設装置の縦断面
図、第７図は１本発明のさらに他の実施例に係る上下方
向制振装置の縦断面図、第８図は、皿ばねの拡大断面図
、第９図は１本発明の側設装置を原子炉構造物に適用し
たものの断面図である。 １・・・支持台、２・・・上部基礎、３，３３・・・下
部架台、４・・・受け部材、５，３５・・・皿ばね、６
・・・球面座、７・・・第１の摩擦板、８・・・第２の
摩擦板、９゜９Ａ・・・ゴム板、１０・・・底板、１１
．ＩＩＡ、１１Ｂ、４４・・・支持部材、１２．４３川
釦プラグ、１３．１３．Ａ、１３Ｂ、４５・・・連結部
材、１６・・・鉛プラグ、１７・・・等応力板、１８・
・・第３の摩擦部材、１９・・・第４の摩擦部材、２１
・・・原子炉建屋、２２・・・原子炉構造物、２３・・
・地盤、２４・・・下部基礎。 ２５・・・弾性支持装置、２６・・・振動減衰装置、３
１・・・基礎、３２・・・構造物、３６・・・上部円筒
板、３７・・・下部円筒板、３８・・・粘性体、５０・
・・原子炉構造物、５１・・・制置装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の摩擦部材と第２の摩擦部材とに摩擦力を与え
   る圧縮された第１の弾性体を備えた構造体の振動減衰装
   置において、少なくとも一つの摩擦部材の回転を許す部
   材を設けたことを特徴とする構造体の振動減衰装置。 ２、第１の基礎部と第２の基礎部との間に相対面する第
   １の摩擦部材と第２の摩擦部材とを設け、これら相対す
   る第１の摩擦部材と第２の摩擦部材とに摩擦力を与える
   圧縮された第１の弾性体を備え、少なくとも一つの摩擦
   部材に摩擦面方向の動きに対してばね剛性を付加する第
   ２の弾性体を設けた構造体の振動装置において、上記第
   １の弾性体の圧縮方向に働く振動減衰部材を設けたこと
   を特徴とする構造体の振動減衰装置。 ３、第１の基礎部と第２の基礎部との間に相対面する第
   １の摩擦部材と第２の摩擦部材とを設け、これら相対す
   る第１の摩擦部材と第２の摩擦部材とに摩擦力を与える
   圧縮された第１の弾性体を備え、少なくとも一つの摩擦
   部材に摩擦面方向の動きに対してばね合成を付加する第
   ２の弾性体を設けた構造体の振動装置において、上記第
   ２の弾性体の摩擦面方向の動きに対して反力が作用する
   ように鉛部材を当該第２の弾性体に設けたことを特徴と
   する構造体の振動減衰装置。 ４、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、第１の
   弾性体の圧縮方向に働く振動減衰部材として、第１の摩
   擦部材を支持する受け部材に連結部材を介して連結し、
   第１の基礎部側に支持部材を介して支持される鉛部材を
   設けたことを特徴とする構造体の振動減衰装置。 ５、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、第１の
   弾性体の圧縮方向に働く振動減衰部材として、第１の摩
   擦部材を支持する受け部材に連結部材を介して連結し、
   第１の基礎部側に支持部材を介して支持される等応力板
   を設けたことを特徴とする構造体の振動減衰装置。 ６、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、第１の
   弾性体の圧縮方向に働く振動減衰部材として、第１の摩
   擦部材を支持する受け部材に連結部材を介して連結する
   第３の摩擦部材と、第１の基礎部側に支持部材を介して
   支持される第４の摩擦部材とを設け、これら両摩擦部材
   間に圧縮力を与えるようにしたことを特徴とする構造体
   の振動減衰装置。 ７、構造体を上下方向に制震するものにおいて、上、下
   方向に作用する弾性体として皿ばねを重ね合わせるとと
   もに、基礎側と構造体側とに、それぞれ前記皿ばねを包
   むように複数枚の円筒板を交互に嵌め合わせ、それぞれ
   の円筒板の間隙に粘性体を満たしたことを特徴とする構
   造体の振動減衰装置。 ８、構造体を上下方向に制震するものにおいて、上、下
   方向に作用する弾性体として皿ばねを重ね合わせるとと
   もに、その皿ばねの中央の空間に、弾塑性変形あるいは
   摩擦によってエネルギーを吸収する部材を基礎側と構造
   体側とから支持したことを特徴とする構造体の振動減衰
   装置。 ９、特許請求の範囲第１項ないし第６項記載のもののい
   ずれかの振動減衰装置を、原子炉構造物もしくは原子炉
   建屋と地盤との間に、弾性支持装置と並列に配置したこ
   とを特徴とする構造体の振動減衰装置。 １０、特許請求の範囲第７項または第８項記載のものの
   いずれかの振動減衰装置を、原子炉構造物と基礎との間
   に配置したことを特徴とする構造体の振動減衰装置。