JPH054514B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 産業上の利用分野 本発明は、地震等に際して、建物本体に生じる
揺れを極力防ぐことの可能な免震構造物に関す
る。

(b) 従来の技術 最近、建物を積層ゴム等の弾性手段で基礎に対
して弾性的に支持し、地震等に際して生じる水平
方向の揺れをの影響を排除せんとする提案が数多
くなされている。

(c) 発明が解決しようとする問題点 こうした場合、弾性手段により建物本体に誘起
される水平方向の振動は、何らかの減衰手段で減
衰させる必要がある。しかし、こうした減衰手段
は、通常、機械的な構造を有することから、経時
的な変動、即ち錆、各部の劣化等による初期機能
の維持が困難な場合が多く、また当然、その保守
にも多くの手間と費用がかかる。

そこで、減衰手段として液体が内部に注入され
た液体槽を用いて、弾性手段により建物本体に生
じる振動を減衰させようとした場合、今度は当該
液体槽内の液体の振動を何らかの方法で減衰させ
る必要が有る。そうした場合、液体槽内に減衰部
材として多孔質の充填物などを充填することなど
が考えられるが、減衰部材として液体槽内に充填
物を充填した場合、液体に対する減衰能力は確保
される反面、液体槽内が充填物により占有され、
制振動作に十分な液体の量を確保するためには液
体槽を大型化する必要が生じる不都合が有る。

更に、液体槽内の液体を建物本体を支持する弾
性手段により誘起される振動数に一致する形で注
入し、当該液体を建物本体の振動に対して位相を
90゜ずらせて振動させ、もつて建物本体に弾性手
段に生じる振動を減衰させるようにすると、液体
槽内に注入される液体の量は大幅に減少させるこ
とが可能であり、超高層ビルなどに適用すること
も現実的なものとなる。しかし、液体槽内の液体
がその振動周期を乱すことなく揺動しない限り、
適正な制振性能を発揮することが出来なくなる。
即ち、建物本体の弾性手段により誘起される振動
が大きくなり、液体が液体槽内から側壁を超えて
外部に跳ね出され、液体の量が少なくなると、液
体の振動周期が建物本体の振動周期と一致しなく
なり、十分な制振性能を発揮することが出来なく
なる。また、そうした液体の飛散を防止するため
は、液体槽に蓋を設けることが考えられるが、そ
の場合、大地震時や台風の際に液体の振動が大き
くなり過ぎて液体が蓋に衝突して、蓋が変形し、
当該変形部分から液体が外部に漏出して液体の揺
動周期が変化したり、更には、蓋からの液体のは
ね返りにより槽内の液体の揺動周期が乱され、十
分な制振性能を発揮することが出来なくなる危険
性が有る。

本発明は、前述の欠点を解消すべく、複雑な機
械構造を使用することなく、経時的信頼性を有
し、しかも保守点検を容易に行うことの出来る免
震造物を提供することを主要な目的とするもので
ある。

また、本発明は、上記した主要な目的に加え
て、液体槽を大型化することなく、制振震動作に
十分な量の液体を確保しつつ、かつ液体に対する
減衰性能を効果的に発揮し、高い制振性能を発揮
することの出来る免震構造物を提供することを第
２の目的とするものである。

また、本発明は、上記した主要な目的に加え
て、液体の液体槽外部への跳ね出しを防止し、か
つ建物本体の振動が大きくなつた場合において
も、その揺動周期を乱すことなく一定に維持して
高い制振性能を発揮することの出来る免震構造物
を提供することを第３の目的とするものである。

(d) 問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、基礎１ｂを有し、該基礎上に
免震装置７を介して弾性的に支持される本体１ｃ
を有する免震構造物１において、前記本体の上部
に、１個以上の制振装置５を設け、該制振装置は
振動方向に長手方向を有する形で形成された平面
形状が扁平な液体槽５ａを有し、前記液体槽に、
前記本体の振動に同期する形で振動する液体５ｂ
を内部に開放液面５ｆを形成する形で注入し、該
液体槽に前記液体の振動を減衰する減衰部材５
ｃ，５ｅの設け、前記液体槽に上部に蓋５ｇを設
け、更に前記液体槽上部の揺動方向両側に、前記
液体が揺動時に内部に分散流入して該液体の前記
蓋からの跳ね返りを防止し得る、ブロツク状に形
成された多孔質部材からなる消波装置５ｈを設け
て構成される。

また、本発明は、基礎を有し、該基礎上に免震
装置を介して弾性的に支持される本体を有する免
震構造物において、前記本体の上部に、１個以上
の制振装置を設け、該制振装置は平面形状が長方
形に形成された液体槽を有し、前記液体槽に液体
を該液体槽内部に開放液面を形成する形で注入
し、前記液体槽の長手方向の少なくとも中央部に
板状のメツシユ５ｃを垂直方向に液体槽の底部か
ら前記開放液面上に達するまで１枚以上設置する
と共に、前記液体槽の長手方向両側に板状のメツ
シユを上下方向に積層する形で複数枚それぞれ設
置して構成される。

なお、括弧内の番号等は、図面における対応す
る要素を示す、便宜的なものであり、従つて、本
記述は図面上の記載に限定拘束されるものではな
い。以下の「(e)．作用」の欄についても同様であ
る。

(e) 作用 上記した構成により、本発明は、免震装置７を
介して本体１ｃに生じた振動は制振装置５により
減衰されるように作用する。

また、本発明は、蓋５ｇが液体５ｂの液体槽５
ａ外部への飛散・蒸発を防止し、消波装置５ｈが
液体５ｂが直接蓋に衝突することを防止して液体
５ｂの振動の乱れを防止するように作用する。

更に、本発明は、メツシユが振動する液体に対
して減衰動作を発揮するように作用する。

(f) 実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図は本発明による免震構造物の一実施例を
示す図、 第２図は制振装置の一配置例を示す斜視図、 第３図は制振装置の一例を示す平面図、 第４図は第３図の制振装置の正断面図、 第５図は制振装置の別の例示す平面図、 第６図は第５図の制振装置の正断面図、 第７図は制振装置の更に別の例を示す平面図、 第８図は第７図の制振装置の正断面図、 第９図は制振装置の別の配置例を示す斜視図、 第１０図は第９図の平面図、 第１１図は制振装置の更に別の配置例を示す平
面図、 第１２図は制振装置の更に別の配置例を示す平
面図、 第１３図は制振装置の更に別の配置例を示す平
面図、 第１４図は制振装置の更に別の配置例を示す平
面図、 第１５図は制振装置の更に別の例を示す正断面
図である。

免震構造物１である高層建物は、第１図に示す
ように、地盤２に設けられた基礎１ｂに積層ゴム
等の公知の免震装置７を介して水平方向にある程
度、弾性的に移動自在に支持された本体１ｃを有
しており、本体１ｃの頂部１ｄには制振装置５が
設置されている。制振装置５は、第２図に示すよ
うに、互いに直角に交わる形で２個設置されてお
り、各制振装置５は、第３図及び第４図に示すよ
うに、上部に蓋体5gの設けられた平面形状が長
方形の液体槽５ａを有している。各液体槽５ａに
は、水又は水と同程度かそれよりも大なる粘性を
有する液体５ｂが内部に開放液面を形成する形で
注入されており、それ等注入された液体５ｂによ
り液体槽５ａには、第２図に示すように、当該液
体５ｂが揺動する波動水面５ｆが扁平形状として
の長方形状に形成される。更に液体槽５ａの長手
方向両側、即ち、第３図左右両側にはステンレ
ス、ビニロン、高性能維持等からなる減衰部材と
しての板状に形成されたメツシユ５ｃが、第４図
上下方向に２段、積層する形で設置されている。
また、更に液体槽５ａの長手方向中央部には同様
に板状に形成されたメツシユ５ｃが液体槽５ａの
底部から液体５ｂの開放液面上に突出する形で垂
直方向に設けられている。また、液体槽５ａの上
部で蓋体５ｇの両側、即ち液体５ｂの揺動方向両
側には、消波装置５ｈ，５ｈが設けられ、消波装
置５ｈは鉄屑、砕石、金属切粉等をブロツク状に
形成した多孔質部材から構成されている。

免震構造物１は、以上のような構成を有するの
で、地震等により地盤２が、水平方向に揺れ動く
と、基礎１ｂの免震装置７を介して本体１ｃも、
地盤２と切り放された形で相対的に水平方向に揺
れ動き、本体１ｃに過大な地震力が作用すること
を未然に防止する。また、本体１ｃが相対的に水
平方向に揺れ動くと、頂部１ｄに設置された制振
装置５も揺れ動く。すると、該制振装置５内の液
体５ｂが、第３図及び第４図に示すように、本体
１ｃの振動に同期する形で、波動水面５ｆの長手
方向WDに揺動する。即ち、液体５ｂの振動周期
（液体５ｂの揺動周期は、第３図及び第４図に示
すように、液体槽５ａの長辺方向長さL1及び液
体５ｂの静止状態における液高L3によつて決定
される）を免震構造物１の本体１ｃの１次固有振
動周期と一致させることにより、液体５ｂは本体
１ｃの振動によつて容易に振動を開始し、その波
動により本体１ｃの振動エネルギを吸収する。液
体５ｂが振動すると、該振動により、液体５ｂ
は、矢印ARに示すように、液体槽５ａの波動方
向両側では上下方向に、中央部では図中左右方
向、即ち振動方向に流動する。メツシユ５ｃは、
既に述べたように、液体槽５ａの長手方向である
液体の振動方向における図中左右方向両側におい
ては、上下方向に複数枚が水平に積層された形で
平行に設けられているので、液体５ｂの流動方向
である上下方向に対して直角な形に配置されるこ
ととなり、メツシユ５ｃの減衰作用を液体に対し
て効果的に発揮することが出来る。また、液体槽
５ａの中央部に設置されたメツシユ５ｃは液体槽
の底部から垂直に設置されているので、同様に、
当該部分を流動する液体に対して直角に配置され
ることとなり、ここでもメツシユ５ｃの減衰作用
を液体に対して効果的に発揮することが出来る。
なお、メツシユ５ｃは図からも明らかなように、
薄い板状であることから、液体槽内での空間の僅
かな領域した占有することはなく、液体槽内の大
部分の領域を液体を注入及び液体の揺動する空間
として確保することが出来る。

こうして、液体が液体槽内でメツシユを介して
流動すると、その際に液体５ｂとメツシユ５ｃと
の間に作用する粘性抵抗は、該液体５ｂの移動を
制限する方向に作用する。これにより、液体５ｂ
はその振動が減衰されて、振動エネルギの吸収能
力が向上する。

また、本体１ｃの揺れが所定の値以上になる
と、制振装置５内の液愛５ｂの波高も高くなり、
第４図に示すように、波５ｉの頂部５ｊが液体槽
５ａ上部の蓋体５ｇに達するようになる。しか
し、波の頂部５ｊが直接蓋体５ｇにぶつかつて跳
ね返ると、液体５ｂの周期に乱れが生じ、適正な
減衰効果を発揮することが不可能となる。しか
し、波５ｉの頂部５ｊが生じる液体槽５ａの波動
方向両側には消波装置５ｈ，５ｈが設置され、該
消波装置５ｈに波５ｉがぶつかることにより波５
ｉは、消波装置５ｈ内の多孔質部材の多数の孔内
に分散される形で流入し、そのエネルギーが効果
的に吸収され、槽内の波動周期を混乱せるような
跳ね返りにより波が生じることは無い。更に蓋体
５ｇに波が直接当たることにより、蓋体５ｇに過
大な圧力が生じて蓋体５ｇが変形してしまうこと
も未然に防止することが出来る。従つて、制振装
置５による振動の吸収動作は円滑に行われる。

なお、上述の実施例は、液体槽５ａ内に設ける
減衰部材としてメツシユ５ｃを用いた場合につい
て述べたが、減衰部材としては、液体槽５ａ内の
液体５ｂの振動を減衰させることが出来る限り、
とのような形態、形状のもの、又、どのような設
置態様でもよく、例えば、メツシユ５ｃを、第５
図及び第６図に示すように、液体槽５ａを第６図
縦方向に区切る形で複数個設置してもよい。更
に、第１５図に示すように、メツシユ５ｃを液体
槽５ａの縦方向及び横方向に適宜組み合わせた形
で設けることも当然可能である。

また、メツシユ５ｃに限らず、例えば、第７図
及び第８図に示すように、液体槽５ａに、液体５
ｂの波動方向、即ち図中左右方向に区切つた形で
隔壁５ｄを設け（波動水面５ｆは複数に分割され
る）、該隔壁５ｄに突起５ｅを多数、液体５ｂの
振動形態に適合した形に（即ち、例えば、第８図
に示すように、中央部が凹んだ形に）植設し、該
突起５ｅと液体５ｂ間に生じる粘性抵抗により液
体５ｂの振動を減衰させるようにすることも当然
可能である。更に、鋼の切粉状のものや、プラス
チツク成型品等を液体槽５ａ内に減衰部材として
設置することも出来る。

また、制振装置５の配置態様も、配置場所、求
められる減衰性能に応じて適宜選択することが出
来る。即ち、液体５ｂの波動は各制振装置５の長
手方向に生じるので、各制振装置５の波動水面５
ｆの長手方向WDを、振動を吸収すべき本体１ｃ
の少なくとも水平２方向に向けて設置することに
より、揺れが少なくとも２方向に分解された形で
各制振装置５に作用し、大きな制振効果を発揮さ
せることが出来る。例えば、第９図及び第１０図
に示すように、複数の制振装置５を、その波動水
面５ｆの波動形成方向である長手方向WDが互い
に直交する水平２方向に向くように配置すること
も可能である。こうすることにより、本体１ｃに
生じる水平直角２方向の揺れを効果的に吸収する
ことが可能となつた。更に制振装置５の設置態様
としては、第１１図及び第１４図に示すように、
多数の制振装置５を、本体１ｃの外壁１ａに沿つ
た形で配置することも可能であり（第１４図の場
合には、本体１ｃの中央部にも配置している。）、
こうした場合には、本体１ｃの頂部１ｄにエレベ
ータの機械室等の既存設備が有つた場合にも、そ
うした既存設備を回避した形で制振装置５を設置
することが可能となり、更に建物空間の有効な利
用も図ることが可能となる。また平面形状が円形
の建物本体１ｃの場合には、第１２図に示すよう
に、円形の外壁１ａに沿つて制振装置５を多数配
置するようにしてもよい。更に第１３図に示すよ
うに、放射状に制振装置５を配置することも当然
可能である。また、振幅の大きくなる本体１ｃの
外壁１ａに沿つて制振装置５を配置すると、制振
効果を大幅に高めることが可能となる。

なお、液体槽５ａ内の液体５ａ内の液体５ｂの
量としては、揺動に寄与する自由水重量が構造物
本体１ｃの重量の0.5〜２％（自由水重量が大き
いほど制振効果は高い）、減衰部材による減衰定
数が２〜10％程度で、減衰効果を発揮させること
が出来る。

更に、上述の実施例は、消波装置５ｈを、液体
槽５ａの波動方向WD両側に設けた場合について
述べたが、消波装置５ｈは蓋体５ｇからの液体の
跳ね返りを防止することの出来るかぎり、液体槽
５ａの両側に限らず、液体槽５ａの上部全面又は
側壁全面に設けるように構成することも当然可能
である。

また、消波装置５ｈや、メツシユ５ｃ等の抵抗
部材は、既存の高架水槽等を利用して、該水槽内
に設置することにより、高架水槽を制振装置５と
して活用することが可能となり、既存構造物への
適用も極めて容易である。

(g) 発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、基礎
１ｂを有し、該基礎上に免震装置７を介して弾性
的に支持される本体を有する免震構造物におい
て、前記本体の上部に、１個以上の制振装置５を
設け、該制振装置は揺動方向に長手方向を有する
形で形成された平面形状が扁平な液体槽５ａを有
し、前記液体槽に、前記本体の振動に同期する形
で揺動する液体の内部に波動水面５ｆなどの開放
液面を形成する形で注入し、該液体槽に前記液体
の揺動を減衰する、メツシユ５ｃ、突起５ｅなど
の減衰部材を設け、前記液体槽の上部に蓋体５ｇ
などの蓋を設け、更に前記液体槽上部の揺動方向
両側に、前記液体が揺動時に内部に分散流入して
該液体の前記蓋からの跳ね返りを防止し得る、ブ
ロツク状に形成された多孔質部材からなる消波装
置５ｈを設けて構成したので、地震に際して免震
装置７を介して生じる構造物本体１ｃの揺動を各
制振装置５内の液体５ｂが揺動することにより効
果的に減衰させることが可能となる。また、制振
装置５は、液体槽５ａと液体５ｂ等による機械的
な可動部分を有さない構成なので、機械的な制振
機構に比して、経時的信頼性を有し、しかも保守
点検を容易に行うことが出来る。

また、蓋が液体槽の上部に設けられているの
で、内部の液体が蒸発したり、揺動生成時に外部
に飛散してしまうようなことが未然に防止され、
液体槽内部の液体の量を常に一定に保持すること
が出来、液体の揺動周期を本体の振動周期に常に
一致させることが出来、適正な制振性能を長期間
に亙り維持することが可能となる。

更に、消波装置により、振幅の大きな揺動が液
体槽内に生じても、当該揺動を多孔質部材中に分
散流入させてそのエネルギを吸収することにより
液体が蓋に直接衝突することを防止することが出
来る。従つて、揺動する液体が直接蓋に衝突する
ことにより、蓋が変形したり、蓋に衝突した液体
が跳ね返り、液体の揺動周期を乱すようなことが
未然に防止され、大きな揺動生成状態でも十分に
制振性能を発揮することが出来、信頼性の高い制
振装置の提供が可能となる。

更に、基礎を有し、該基礎上に免震装置を介し
て弾性的に支持される本体を有する免震構造物に
おいて、前記本体の上部に、１個以上の制振装置
を設け、該制振装置は平面形状が長方形に形成さ
れた液体槽を有し、前記液体槽に液体を該液体槽
内に開放液面を形成する形で注入し、前記液体槽
の長手方向の少なくとも中央部に板状のメツシユ
を垂直方向に液体槽の底部から前記開放液面上に
達するまで１枚以上設置すると共に、前記液体槽
の長手方向両側に板状のメツシユを上下方向に積
層する形で複数枚それぞれ設置して構成すると、
地震に際して免震装置７を介して生じる構造物本
体１ｃの振動を、各制振装置内の液体が揺動する
ことにより効果的に減衰させることが可能とな
る。また、制振装置は液体槽と液体による機械的
な可動部分を有さない構成なので、機械的な制振
機構に比して、経時的な信頼制を有し、しかも保
守点検を容易に行うことが出来る。

また、液体槽の長手方向の少なくとも中央部に
板状のメツシユを垂直方向に液体槽の底部から前
記開放液面上にまで達する形で１枚以上設置する
と共に、液体槽の長手方向両側に板状のメツシユ
を上下方向に積層する形で複数枚それぞれ設置し
たので、メツシユは、液体槽の液体の揺動方向に
おける長手方向両側においては、液体の流動方向
である上下方向に対して直角な形に配置すること
が出来、メツシユの減衰作用を液体に対して効果
的に発揮することが出来る。また、液体槽の中央
部に設置されたメツシユは液体槽の底部から垂直
に設置されているので、同様に、当該部分を流動
する液体に対して直角に配置されることとなり、
ここでもメツシユの減衰作用を液体に対して効果
的に発揮することが出来る。なお、メツシユは、
板状であることから、液体槽内での空間の僅かな
領域しか占有することはなく、液体槽内の大部分
を領域を液体を注入及び液体の揺動する空間とし
て確保することが出来、液体槽を大型化すること
なく、液体に対する十分な減衰能力と、制振動作
に十分な量の液体を確保することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による免震構造物の一実施例を
示す図、第２図は制振装置の一配置例を示す斜視
図、第３図ほ制振装置の一例を示す平面図、第４
図は第３図の制振装置の正断面図、第５図は制振
装置の別の例を示す平面図、第６図は第５図の制
振装置の正断面図、第７図は制振装置の更に別の
例を示す平面図、第８図は第７図の制振装置の正
断面図、第９図は制振装置の別の配置例を示す斜
視図、第１０図は第９図の平面図、第１１図は制
振装置の更に別の配置例を示す平面図、第１２図
は制振装置の更に別の配置例を示す平面図、第１
３図は制振装置の更に別の配置例を示す平面図、
第１４図は、制振装置の更に別の配置例を示す平
面図、第１５図は制振装置の更に別の例を示す正
断面図である。 １……免震構造物、１ｂ……基礎、１ｃ……本
体、５……制振装置、５ａ……液体槽、５ｂ……
液体、７……免震装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基礎を有し、該基礎上に免震装置を介して弾
   性的に支持される本体を有する免震構造物におい
   て、 前記本体の上部に、１個以上の制振装置を設
   け、 該制振装置は揺動方向に長手方向を有する形で
   形成された平面形状が扁平な液体槽を有し、 前記液体槽に、前記本体の振動に同期する形で
   振動する液体を内部に開放液面を形成する形で注
   入し、 該液体槽に前記液体の振動を減衰する減衰部材
   を設け、 前記液体槽の上部に蓋を設け、 更に前記液体槽上部の振動方向両側に、前記液
   体が振動時に内部に分散流入して該液体の前記蓋
   からの跳ね返りを防止し得る、ブロツク状に形成
   された多孔質部材からなる消波装置を設けて構成
   した免震構造物。 ２ 基礎を有し、該基礎上に免震装置を介して弾
   性的に支持される本体を有する免震構造物におい
   て、 前記本体の上部に、１個以上の制振装置を設
   け、 該制振装置は平面形状が長方形に形成された液
   体槽を有し、 前記液体槽に液体を該液体槽内部に開放液面を
   形成する形で注入し、 前記液体槽の長手方向の少なくとも中央部に板
   状のメツシユを垂直方向に液体槽の底部から前記
   開放液面上に達するまで１枚以上設置すると共
   に、 前記液体槽の長手方向両側に板状のメツシユを
   上下方向に積層する形で複数枚それぞれ設置して
   構成した免震構造物。