JPH0353425B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、例えば電算機室の床、あるいは他
の重要精密機器類が設置された床、又は爆発物と
か薬品等の危険物が収納された室の床に加わる地
震力を低減（免震）し、もつて機器の作動停止や
損傷あるいは危険状態の発生を未然に防止するた
め使用される床免震用のバネダンパー装置に係
り、さらにいえば床構造体の鉛直荷重は移動支承
部によつてのみ支持せしめ、前記移動体支承部と
は分離独立した構成で前記床構造体と固定系との
間に両者を連結する形で設置され、前記床構造体
の移動後の復元機能及び移動時のトリガー機能、
減衰機能を奏するバネダンパー装置に関する。

（従来の技術） 従来の例えば特開昭52−103823号公報に記載さ
れた免震床工法及び床免震装置、あるいは特公昭
58−36144号公報に記載された床免震装置は、い
ずれも床構造体を水平移動自在に支えて鉛直荷重
を負担する移動支承部と、同床構造体に加わる水
平力（地震入力）を負担し移動後の復元機能及び
移動時のトリガー機能並びに過大な移動（変形）
を防ぐ減衰機能をそれぞれ奏するバネダンパー部
とを一体的に複合化した構成であつた。

また、上記従来のバネダンパー部は、全て減衰
機能用として方向性が定まつたピストンダンパー
を採用した構成であつた。

（発明が解決しようとする問題点） 床免震装置に関しては、一般に外力の主要振
動数よりも免震装置の固有振動数を小さくする
こと、即ち長周期化することにより応答加速度
を低減することが基本理論であり、復元用バネ
定数はできるだけ小さくすることが要望され
る。

しかるに、上述した従来例の構成の場合、床
構造体を支持する鉛直荷重の負担と、床構造体
の移動後の復元機能や減衰機能等のための水平
力負担とを兼ねる複合化構成であるため、実際
の施工上はコスト面の要求、、スペース的な制
約、作業能率の面からどうしても移動支承部の
数量を制限され勝であり、相対的に一基の床免
震装置にかかる床構造体の鉛直荷重の負担が大
きくなる。従つて、移動支承部における水平移
動時の運動抵抗が大きくなり、理想的に小さい
バネ定数の復元用バネを使用することには位置
復元機能上限界がある。無理して弱いバネを使
用すると、移動後に残留変位を生ずるというよ
うな問題点がある。

また、上記従来例では過大な変形（移動）を
防止する減衰機能としてピストンダンパーを使
用しているが、ピストンダンパーは動作の方向
性が定まつており、一方、地震等の方向性は予
測し難いから地震等による床構造体の揺れに対
する復元及び減衰機能の動作に万全を期し難い
という問題がある。また、移動支承部に支持さ
れた床構造体（免震床）は大きな変位を生ずる
ため、ピストンダンパーのストロークとしては
30cm程の長大なものが要求されるが、ストロー
クが長大なピストンダンパーは甚だ高価なもの
となると云う問題点がある。

（問題点を解決するための手段） 上記従来の問題点を解決するための手段とし
て、この発明のバネダンパー装置は、図面に実施
例を示したとおり、 床構造体Ｆの各支点部を水平移動自在に支えた
移動支承部Ｂから分離独立した構成で前記床構造
体Ｆと固定系Ｃとの間に両者を連結する形で設置
され、床構造体Ｆの移動後の復元機能及び移動時
のトリガー機能、減衰機能を奏するバネダンパー
装置Ａであつて、 (イ) 浅く平たい容器状をなす高剛性のダンパー主
体１０を固定系Ｃに取り付け固定し、該ダンパ
ー主体１０内に粘性液体１１を一定量収容せし
めた。

(ロ) 他方、床構造体Ｆの側に取り付けた下面が前
記ダンパー主体１０の底面と略平行で平たい可
動子１２は、前記粘性液体１１中に浸漬せし
め、かつ前記ダンパー主体１０の底面との間に
一定の隙間ｄを確保せしめた。

(ハ) また、一端を下地スラブ等の固定系Ｃに止着
したコイルバネ１３の他端に圧縮力は伝えない
ロープ状部材１４を連結し、該ロープ状部材１
４の他端を前記可動子１２に連結した。そし
て、該ロープ状部材に１４に取り付けた反力受
けローラ３１を、前記ダンパー主体１０の側壁
１０ａの内面に当接せしめたことをそれぞれ特
徴とする。

なお、上記のバネダンパー装置において、上記
コイルバネ１３は、具体的には引張り用又は圧縮
用バネとし、該コイルバネ１３にはトリガー外力
値に相当する大きさの予引張力又は予圧縮力を付
与する。

また上記コイルバネ１３及びロープ状部材１４
は、その最も好ましい実施態様として、可動子１
２を中心とする水平面上の直角４方向の配置で４
本設置する。

また、上記可動子１２は、床構造体Ｆに対して
可動子支持台１９を吊りボルト２０及び押えボル
ト２２により上下動が可能に取り付け、もつて可
動子１２の下面とダンパー主体１０の底面との間
の隙間ｄの大きさを調節可能となさしめている。

さらに、コイルバネ１３とロープ状１４とは、
具体的には両者の間に剛性のある連結棒２９を包
含し、この連結棒２９に反力受けローラ１５を取
り付けている （作用） 移動支承部Ｂは、独立して床構造体Ｆの鉛直荷
重の全部を負担し、その水平移動の抵抗が極小と
なるように支える。

要するにバネダンパー装置Ａは前記移動支承部
Ｂから完全に分離独立した構成であり、同床構造
体Ｆの鉛直荷重は一切負担せず、水平力（地震入
力）のみ負担する。従つて、このバネダンパー装
置Ａは、免震床の構築に際しては、移動支承部Ｂ
とは独立して取扱われ、その機能に適応した配置
と手順で施工できる。よつて、バネダンパー装置
Ａは、これを設置するに十分なスペースを確保で
きる位置を選んで必要数だけ設置でき、設計施工
上の自由度が高い。

一方、移動支承部Ｂも、床構造体Ｆの適正な支
持及び荷重負担の適正配分の見地で自由度の高い
設計施工ができ、それによつて床構造体Ｆの水平
移動時の運動抵抗を低減できるから、復元用のコ
イルバネ１３は、床免震装置の固有振動数を小さ
くすることに十分適合する小さいバネ定数のも
の、例えば３Kg／cm程度のものを使用可能であ
り、免震性能に優れている。

また、減衰機能は、可動子１２対する粘性液体
１１の粘性抵抗として奏されるので、方向性が全
くないから、方向性を予測不可能な地震入力に対
して対応性能に優れる。また、減衰機能は、可動
子１２とダンパー主体１０の底面との間の〓間ｄ
の大きさの調節により広範に調整可能であること
は、流体の粘性に関するニユートンの摩擦法則か
ら明らかなとおりである。

次に、コイルバネ１３に例えば10Kg程度の予引
張力を導入した場合、平常この予引張力は固定系
Ｃのバネ受けと、反力受けローラ３１が当接した
ダンパー主体１０の側壁１０ａとの間でのみ働
き、可動子１２の力の作用を一切及ぼさない。そ
して、床構造体Ｆが水平力（地震入力）を受けて
も、それがコイルバネ１３の前記予引張力の大き
さ以上とならない限り移動を生じない。これが所
謂トリガー機能である。そのトリガー外力値は、
前記コイルバネ１３の予引張力として自由に設定
し調節することができる。

つまり、床構造体Ｆが移動してもコイルバネ１
３の引張方向側のコイルバネ１３についてのみそ
の引張力が復元作用として働くのであり、逆に、
圧縮方向側のコイルバネ１３については、ロープ
状部材１４の単なる屈曲（又は垂み）として移動
が完全に吸収されてしまい、力の授受を生じな
い。従つて、前記トリガー機能はきちんとその効
果を発揮するし、他方、トリガー外力値の設定を
正確に行なえるのである。

（実施例） 次に、図示したこの発明の好適な実施例を説明
する。

第１図〜第６図において、図中Ｂは床構造体Ｆ
の各支点部を支える移動支承部であり、Ａは同床
構造体Ｆの移動後の復元等を目的として床構造体
Ｆと固定系Ｃとの間に設置されたこの発明のバネ
ダンパー装置である。

床構造体Ｆは、剛性平版状に組立てられた鉄骨
架台f₁と、その上に敷設されたフロアパネルf₂と
より成る（第１図）。鉄骨架台f₁の四隅の支点位
置に移動支承部Ｂ…を設置し、もつて鉄骨架台f₁
を下地スラブＣ上に支持せしめている（第２図）。

移動支承部Ｂは、下地スラブＣに固定された下
部ボール受鋼板１、鉄骨架台f₁の側に取り付けた
上部ボール受鋼板４との間にベアリングボール３
を介在せしめ、もつて床構造体Ｆの鉛直荷重は負
担するが、水平移動に対してはベアリングボール
３の転がりによつて抵抗が極小となし、できるだ
け小型に構成されている（第１図）。この移動支
承部Ｂは、床構造体Ｆの支持に必要とされる各支
点の位置にそれぞれ使用されている（第２図）。

なお、１基の移動支承部Ｂが負担する鉛直荷重
が大きくなりすぎるときは、さらに床構造体Ｆの
支点数を増やせば良く、また、下地スラブＣの強
度上に心配がある部分については支点位置を強度
上心配のないところに変えて（ずらして）移動支
承部Ｂを設置することも自由に行なえる。

なお、移動支承部Ｂの構成は、図示例のものに
限らない。あるいはボール３の代りに摩擦低減材
を使用した面接触のすべりを利用した構成であつ
てもよい。

第２図の免震床において、バネダンパー装置Ａ
は、床構造体Ｆの中央部左右の位置に２基設置さ
れている。

その詳細な構成は第３図〜第５図に示したとお
り、固定系床たる下地スラブＣ上に、内径が
φ650位の円形で、高さが約100mm位の鋼製の浅い
容器形状のダンパー主体１０が、アンカーボルト
１６及びナツト１７で水平に固定されている。

このダンパー主体１０内には、例えばシリコン
等の高分子粘性物質の如き粘性液体１１が、深さ
20mm位の量だけ収容されている。

他方、床構造体Ｆの鉄骨架台f₁にダンパー受け
架台１８をボルト止めで水平に架設し、その中央
下部に可動子支持台１９が吊りボルト２０とこれ
にねじ込んだナツト２１、及び押えボルト２２と
ロツクナツト２３により取り付け固定されてい
る。つまり、吊りボルト２０と押えボルト２２の
操作により可動子支持台１９を、ひいては可動子
１２の高さを調整可能で、可動子１２の下面と前
記ダンパー主体１０の底面１０ｂとの〓間ｄの大
きさが調整される。

可動子１２は、例えば厚さ６mm位、直径φ150
位の鋼製円板であり、これは４本のロツド２４の
下端にネジ２４ａにより着脱可能に取付けられて
いる。ロツド２４の上端は前記可動子支持台１９
に取り付けられている。かくして、可動子１２は
ダンパー主体１０の底面１０ｂ上に通常約10mm位
の〓間ｄをあけて平行に対峙せられ、かつこの可
動子１２は粘性液体１１中に浸漬されている。前
記の隙間ｄは、上述した如く吊りボルト２０、押
えボルト２２により調整可能であり、この〓間ｄ
はニユートンの摩擦法則を表わした式、τ＝μ×
du／dy、におけるdyの大きさを意味し、その大
きさが粘性抵抗値の大きさを左右する。また、可
動子１２はネジ２４ａの操作により、必要な減衰
性能の大きさに応じた直径のものに変換が可能
で、その結果前記式中のせん断応力τ＝Ｓ／Ａ
（Ｓは水平力、Ａは面積）の面積Ａが調整され、
減衰性能の大きさが調整される。

ちなみに、振動速度20cm／ｓ、温度20℃、可動
子１２の直径はφ150、粘性液体１１はシリコン
オイルであるときの減衰力は34Kgであつた。

次に、図中１３はバネ定数が３Kg／cm位の強さ
で長さ600mm位の引張用コイルバネであり、その
外端には引張り調整ボルト２５を連結し、固定系
床たる下地スラブＣにアンカーボルト２６で固定
したサポートアングル２７に前記引張り調整ボル
ト２５が調整ナツト２８で止められている。即
ち、調整ナツト２８のねじ込み量により、コイル
バネ１３の強さ、即ち予引張力の大きさを調整可
能である。

コイルバネ１３の内端には、幅20mm、長さ250
mm位の平鋼板より成る連結棒２９が連結され、該
連結棒２９は上記ダンパー主体１０の垂直な側壁
１０ａにおける前記高粘液体１１の液面より高い
部位の周方向に形成したスリツト３０を通じてダ
ンパー主体１０内に差し込まれている。そして、
該連結棒２９の内端に取り付けた反力受けローラ
３１が側壁１０ａの内面に当接されている。従つ
て、コイルバネ１３の予引張力は、平常時はサポ
ートアングル２７と側壁１０ａとの間にのみ働
き、可動子１２には及ばない。

図中１４は圧縮力は伝えないロープ状部材たる
ローラチエンであり、その一端を前記連結棒２９
と連結し、他端は上記可動子１２のロツド２４と
一体をなす平板３２と連結されている。このロー
ラチエン１４は、連結棒２９の内端部から平板３
２までの連結点間距離と等しい長さのものとされ
ている。

上記コイルバネ１３等は、第３図に示したよう
に、可動子１２を中心として直角４方向に４本設
置されている。そして、地震入力の方向性の不確
定に対処するため、連結棒２９を通すスリツト３
０は円周方向に約80°位の円弧角で形成されてい
る。また、コイルバネ１３は水平方向の振れ及び
鉛直方向の弛みに対処するためにスライデイング
プレート３３で支持されている。

もつとも、上記コイルバネ１３等は、可動子１
２を中心として、約120°位の等角間隔で３方向に
３本設置した構成としてもよい。

このバネダンパー部Ａの原理構造と作動状態を
第６図Ａ，Ｂ，Ｃに略示したとおり、床構造体Ｆ
（鉄骨架構f₁）に水平外力が加わり可動子１２が
移動しようとすると、引張られる側のコイルバネ
１３が抵抗し、予めトリガー外力値として設定さ
れている予引張力（例えば10Kgぐらい）以上の外
力でない限り移動は阻止される。これがトリガー
機能である。

他方、圧縮側のコイルバネ１３に関しては、ロ
ーラチエン１４が屈曲して圧縮力を一切伝達しな
い（第６図Ｂ）。よつて、引張り側のコイルバネ
１３に設定した予引張力の大きさのみが正確にト
リガー外力値として働く。その大きさは引張調整
ボルト２５と調整ナツト２８とにより調整可能で
ある。

可動子１２がコイルバネ１３の予引張力を越え
る外力で移動されると、該引張り側のバネ力が位
置復元力として働く（第６図Ｃ）。即ち、移動後
の位置復元機能である。

また、上記のように可動子１２が移動する際に
は、高粘性液体１１の粘性せん断抵抗により過大
な移動を防ぐ減衰機能が働くのである。

（第２の実施例） 第７図は、圧縮用のコイルバネ１３′を使用し
たバネダンパー部Ａの例を示している。

即ち、コイルバネ１３′は、外端を下地スラブ
Ｃに自在受け３８を介して取り付けて支持反力を
とつたバネケーシング３５内に納め、同コイルバ
ネ１３′の内端はバネケーシング３５に対してね
じ込まれたバネ受け３９に当接せしめている。そ
して、このコイルバネ１３′の中空部に通した連
結棒２９の先端にコイルバネ１３′の外端と当接
するバネ受け３６を取り付けた構成とされてい
る。つまり、トリガー外力値は、バネ受け３９の
ねじ込み量による予圧縮力として付与されるので
ある。

従つて、第３図の引張りコイルバネ１３による
ものと作用原理に変りはなく、全く同様に使用で
きる。

（発明が奏する効果） 以上に実施例と併せて詳述したとおりであつ
て、この発明の床免震用のバネダンパー装置Ａ
は、移動支承部Ｂとは別異の独立した構成である
から、各々の機能に基いて最も好ましい設計及び
手順で施工することができ、もつてトータルコス
トが安く、免震性能に優れた免震床の構築を行う
ことができる。

そして、移動支承部Ｂの構造、配置、性能の工
夫により、当該バネダンパー装置Ａの復元用コイ
ルバネ１３は、理想的に小さいバネ定数のものを
使用可能である。

また、コイルバネ１３の予引張力としてトリガ
ー外力値を正確に設定し又は調整することができ
る。

さらに、高粘性液体１１の粘性せん断抵抗を利
用して減衰機能を奏し、360°全方向に等しく働い
て方向性というものが無いから、方向性を予測で
きない地震入力に対して高い信頼性を発揮する。

その上、減衰機能の強さは、可動子１２とダン
パー主体１０との隙間ｄの大きさによつて定ま
り、該隙間ｄを調整可能であるから、床構造体Ｆ
の条件に応じた減衰性能を設定し発揮せしめ得る
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る床免震装置を実施した
免震床を示した一部破断の斜視図、第２図は同免
震床の主要構造を示した平面図、第３図はバネダ
ンパー装置の平面図、第４と第５図は同バネダン
パー装置の全体及び主要部分の垂直断面図、第６
図Ａ，Ｂ，Ｃはバネダンパー装置の作用原理図、
第７図は第２実施例の平面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 床構造体Ｆの各支点部を水平移動自在に支え
   た移動支承部Ｂから分離独立した構成で前記床構
   造体Ｆと固定系Ｃとの間に両者を連結する形で設
   置され、床構造体Ｆの移動後の復元機能及び移動
   時のトリガー機能と減衰機能を奏する床免震用の
   バネダンパー装置Ａであつて、 (イ) 浅く平たい容器状をなすダンパー主体１０が
   固定系Ｃに取り付け固定され、該ダンパー主体
   １０内に粘性液体１１が一定量収容されている
   こと、 (ロ) 床構造体Ｆの側に取り付けた下面が平たい可
   動子１２が前記ダンパー主体１０内の粘性液体
   １１中に浸積され前記ダンパー主体１０の底面
   との間に一定の〓間ｄが確保されていること、 (ハ) 一端を固定系Ｃに支着されたコイルバネ１３
   の他端に圧縮力は伝えないロープ状部材１４が
   連結され、該ロープ状部材１４の他端は前記可
   動子１２に連結すると共にロープ状部材１４に
   取り付けた反力受けローラ３１が前記ダンパー
   主体１０の側壁１０ａの内面に当接されている
   こと、 をそれぞれ特徴とする床免震用のバネダンパー装
   置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載したコイルバネ
   １３は、引張り用又は圧縮用バネであり、該コイ
   ルバネ１３にはトリガー外力値に相当する大きさ
   の予引張力又は予圧縮力が付与されていることを
   特徴とする、床免震用のバネダンパー装置。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項に記載した
   コイルバネ１３及びロープ状部材１４は、可動子
   １２を中心とする水平面上に直角４方向の配置で
   設置されていることを特徴とする、床免震用のバ
   ネダンパー装置。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載した可動子１２
   は、床構造体Ｆに対して可動子支持台１９を吊り
   ボルト２０及び押えボルト２２により上下動が可
   能に取り付けられ、可動子１２の下面とダンパー
   主体１０の底面との間の〓間ｄの大きさは調節可
   能であることを特徴とする、床免震用のバネダン
   パー装置。 ５ 特許請求の範囲第１項又は第２項又は第３項
   に記載したコイルバネ１３とロープ状部材１４は
   両者の間に剛性のある連結棒２９を包含し、この
   連結棒２９に反力受けローラ３１が取り付けられ
   ていることを特徴とする、床免震用のバネダンパ
   ー装置。