JPH06105015B2 - 免振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は免振装置に係わり、特に、建築構造物全体を大
地震時等の大振動から保護し得るとともに、中小地震時
等の中小振動及び通常時における外部からの微小振動等
の制振性能に優れた免振装置に関する。

《従来の技術》 従来この種の免振装置としては、本出願人が先に特開昭
61−151377号公報にて提案したものがある。

当該提案の免振装置は、建築構造物とその基礎との間
に、ゴム板と鋼板とを積層してなる弾性体と、一端を上
記基礎に固定させ他端を上建築構造物に遊嵌させた鋼棒
でなるメインダンパーとを設け、その遊嵌部には更にゴ
ム等の緩衝材を介設したものである。

この免振装置によれば、建築構造物の鉛直荷重は上記弾
性体を介して上記基礎に支持され、中小地震時や通常時
における水平方向の中小振動及び微振動は上記弾性体と
緩衝材とによって吸収されて減衰されるようになってい
る。また、大地震時等にその水平方向の変位が所定値を
超えたときには、メインダンパーの鋼棒が基礎と建築構
造物とに相互に係合し、その鋼棒の弾性および塑性変形
で振動エネルギーを大きく吸収することにより、建築構
造物の横滑り等を可及的に抑えてその全体を保護しうる
ようになっている。

《発明が解決しようとする問題点》 しかしながら、本出願人はその後種々の実験を行なった
結果、上記従来ものに改良の余地があることを見出し
た。

すなわち、上記従来のものではメインダンパーと建築構
造物との間の遊嵌部に緩衝材を詰込んで、この緩衝材に
よって中小地震時の振動エネルギー及び通常時における
車両等の走行による微振動等を吸収減衰させるようにし
ているが、その緩衝材はメインダンパーと建築構造物と
の遊嵌部に環状に詰込む関係上、スペースの上で量的に
また緩衝材に機能する面積的に制約があり、充分なエネ
ルギー吸収能力を持たせることができなかった。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、中小地震時等における中小振動及び通
常時における外部からの微小振動等を有効に制振でき、
かつ大地震時等にはその大振動から建築構造物全体を保
護し得る免振装置を提供することにある。

《問題点を解決するための手段》 本発明は上記の目的を達成するために、建築構造物と基
礎との間に、上記建築構造物の鉛直荷重を支持するとと
もに水平荷重に対して弾性変形して建築構造物と基礎と
の水平方向への相対変位を許容する弾性体と、大地震時
等に上記水平荷重に対する上記相対変位量が所定値を超
えると上記建築構造物と基礎とに相互に係合してその水
平方向の振動エネルギーを吸収するメインダンパーと、
上記相対変位量が上記所定値以下のときにその水平方向
の振動エネルギーを粘弾性体の曲げ変形及び剪断で吸収
するサブダンパーとを介装した免振装置において、上記
サブダンパーが上記粘弾性体を重力方向に圧縮して基礎
と建築構造物との間に介在させる加圧手段を有すること
を特徴とする。

《作用》 上記構成の本発明によれば、通常時に車両の走行等によ
って基礎に伝達されてくる微振動及び中小地震時等の中
小振動は、その振動エネルギーがサブダンパーの粘弾性
体の剪断と曲げ変形とによって吸収されて、建築構造物
に伝達されるエネルギー量が減衰，緩衝され、もってそ
の建築構造物の揺れが可及的に抑えられる。この際、粘
弾性体は基礎と建築構造物との間に加圧手段を介して介
在させるので、その使用量及びその緩衝に機能する面積
等に対して設置スペース上からの厳しい制約がなく、充
分な量の粘弾性体を使用してかつ大きな剪断面積で微振
動乃至中小振動の振動エネルギーを可及的に吸収させる
ことができる。

《実施例》 以下に、本発明の好適な一実施例を添附図面に基づき詳
述する。

第１図は本発明に係る免振装置の一実施例を示し、第２
図はその配設位置を示している。

図示するように、免振装置２は建築構造物４と基礎６と
の間に介装されて、その建築構造物４の四隅等にそれぞ
れ配設される。

各免振装置２は建築構造物４の鉛直荷重を支持するとと
もに水平荷重によって水平方向に変位して建築構造物４
と基礎６との相対変位を許容する弾性体８と、その水平
方向の相対変位が所定値を超えるとそれら基礎６と建築
構造物４とに相互に係合して水平方向の振動エネルギー
を吸収するメインダンパー10と、上記相対変位が所定値
以下の時のその水平方向の振動エネルギーを粘弾性体
（粘性抵抗と弾性性質を合わせもつ材料で、例えば、樹
脂、あるいは樹脂にフェライトを混ぜ合せたようなも
の）12の剪断と曲げ変形とで吸収するサブダンパー14と
から構成されている。

上記弾性体８は、平板状のゴム板16と、これと同じ形状
の鋼板18とを交互に積層して、その上下端にエンドプレ
ート20を取付けたものであって、建築構造物４の鉛直荷
重を分担して支持するだけの耐荷重性を有しているとと
もに、水平荷重に対して変位して主に地震時等の水平方
向の振動を吸収する機能を有している。

一方、メインダンパー10は、断面が円形の鋼棒22とこの
鋼棒22の上下端に配置された一対の上，下部取付けプレ
ート24a・24bとを備え、上部取付けプレート24aは建築
構造物４側に設けられた凹部26aを塞ぐようにしてその
構造物４に固定され、下部取付けプレート24bは基礎に
設けられた凹部26bを塞ぐようにしてその基礎に固定さ
れている。

上記鋼棒10はその下端が下部取付けプレート24bを貫通
してその下面に溶着固定されるとともに、上端は上部取
付けプレート24aに開口された挿通孔28に遊嵌され、そ
の遊嵌部には所定のクリアランスｓ（2mm程度）が開け
られている。すなわち基礎６と建築構造物４との相対水
平変位が上記クリアランスｓ以上になると鋼棒22が建築
構造物４と基礎６とに相互に係合して、その水平方向の
振動エネルギーを鋼棒22の弾性変形乃至は塑性変形によ
って大きく吸収するようになっている。

他方、サブダンパー14は、中実円柱形状に成型された粘
弾性体12と、この粘弾性体12の上・下端に設けられた鉄
板製の上板30a及び下板30b、この下板30bと基礎６との
間に介設されて基礎６側に固定されて敷設された鉄板製
の滑り板32、上記上板30aと建築構造物４との間に介設
されて粘弾性体12を重力方向に加圧する加圧手段34とか
ら主に構成されている。

本実施例では、加圧手段34には、建築構造物４側に上端
部が固定されたパイプ状の雌ネジ部材36と、この雌ネジ
部材36に螺合されて下端部が上記上板30aの中央部に溶
着固定されたパイプ状の雄ネジ部材38とからなるネジジ
ャッキ様のものが使用されており、その加圧力は雄ネジ
部材38側を回転させることで任意に調整できるようにな
っている。

また、粘弾性体12とその上・下端の上板30a及び下板30b
とは加硫接着等で固定されていて、かつ下板30bは加圧
手段34の加圧力で滑り板32上に押圧されつつも、水平方
向の荷重によって粘弾性体12に作用する剪断力が上記加
圧力に応じて下板30bと滑り板32との間に作用する摩擦
力を上回ると、その滑り板32上を水平方向に摺動するよ
うになっている。

なお、粘弾性体12はその材料の許容伸び率に応じて高さ
が5cm〜10cm程度で直径が数cm〜数十cm程度の中実円柱
状に成型される。この際、その粘弾性体12の許容伸び率
が大きい場合には、直径を数十cmに成型して１つの塊と
して使用し、また許容伸び率が小さい場合には、直径を
数cmに成型してこれら小径のものを複数個用い、その個
々の円柱形の剪断及び曲げ変形で全体としての変形能力
を高めるようにする。

従って、このようにしてなる免振装置２では、通常時に
車両の走行等によって基礎６に伝達されてくる微振動
は、その振動エネルギーがサブダンパー14の粘弾性体12
の剪断と曲げ変形とによって吸収されて、建築構造物４
に伝達されるエネルギー量が減衰，緩衝され、もってそ
の建築構造物４の揺れが可及的に抑えられる。

また、中小地震時等にはその中小振動は更に弾性体８の
弾性変形によっても吸収，緩衝される。

一方、基礎６と建築構造物４との相対水平変位が所定値
（クリアランスＳ）を超えるような大地震時には、メイ
ンダンパー10の鋼棒22が建築構造物４と基礎６とに相互
に係合し、その鋼棒22の弾性変形と塑性変形とでその振
動エネルギーを大きく吸収して建築構造物４全体を横滑
り等から保護する。

この際、粘弾性体12は基礎６と建築構造物４との間に加
圧手段34を介して重力方向に圧縮して介在させているの
で、その加圧力に応じて下板30bと滑り板32との間に作
用する摩擦力よりも水平荷重によって粘弾性体12に作用
する剪断力が上回ると、下板30bは滑り板32上を摺動す
ることになる。従ってこのときには、粘弾性体12自体に
よる減衰性能は低下するが、この場合その振動エネルギ
ーは摺動時の摩擦熱に変換されて大きく吸収され、かつ
その際の滑り始めの時期は加圧手段34の設定加圧力で任
意に調整できる。

また、粘弾性体12は基礎６と建築構造物４との間に加圧
手段34を介して介在させる関係上、その使用量及びその
緩衝に機能する面積等に従来のようなスペース上の厳し
い制約がなく、充分な量の粘弾性体を使用してかつ大き
な剪断面積で微振動乃至中小振動の振動エネルギーを可
及的に吸収させることができるようになる。またこれに
際しても、建物重量が2000〜3000tonクラスの建築構造
物に対して粘弾性体の剪断面積は400〜500cm²程度でよ
く、サブダンパー14の設置スペース上特に問題になるこ
とはない。

なお、本実施例では加圧手段34はネジジャッキ様のもの
にしてネジ力で加圧するようにしているので、ガタが生
じ難く、かつ免振建物の完成後においても必要に応じて
後付けすることも容易である。また、本実施例の免振装
置を20tonクラスの免振フレームに取付けて実験した結
果、ミクロンオーダーから2cm程度までの変位量範囲に
対して減衰定数ｈ＝10〜15％のほぼ均一な制振性能が確
認でき、実際の通常時の微振動及び地震観測においても
振動量が減少することが確認されている。

尚、本発明の上記実施例ではサブダンパー14の滑り板32
は基礎６と下板30bとの間に介設しているが、これとは
別に下板を基礎６上に固定し、滑り板を上板30aと雄ネ
ジ部材38との間に介設し、水平方向の荷重によって粘弾
性体12に作用する剪断力が上板と滑り板との間に作用す
る摩擦力を上回った時に、粘弾性体の有害な変形を防止
するために上板30aが滑り板の下面を水平方向に摺動す
るようにしても良い。

このように、上記実施例ではサブダンパー14の粘弾性体
12に大きな剪断力が加わった場合にサブダンパー14の下
板30bまた上板30aが滑り板上を摺動して粘弾性体12の有
害な変形を防止しているが、これ以外にサブダンパーと
して第３図の構造のものが考えられる。即ち、サブダン
パー14の下板30b′の中心位置に所要径の円形切欠部を
設けて基礎６上に固定し、一方上板30a′を下板30b′全
体に跨がる大きさとし、下板30b′と上板30a′との間に
筒状粘弾性体12を設ける。また、下板30b′の中心部に
位置するようにストッパー片40を上板30a′の下面に垂
設する。尚、上板30a′の上面を滑り面とし、その上面
に摺動可能な板体39a″を積載し、更にこの板体30a″の
上面には、第１図と同様にパイプ状の雄ネジ部材38によ
って調節された加圧力が加えられている。また、図示を
省略したが積層ゴム等の弾性体及びメインダンパーは第
１図と同様に設けることである。

上記のような構成により、サブダンパー14の粘弾性体12
に所定値以上の剪断力が加わった場合、ストッパー片40
が下板30b′の円形切欠部の内周端面に当接して粘弾性
体12の有害な変形を防止することができ、そしてこれを
越える剪断力が加わった場合には上板30a′上を板体30
a″が水平方向に摺動するのである。

なお、上述した各実施例では、粘弾性体12に所定値以上
の剪断力が加わった場合に摺動して、当該粘弾性体の有
害な変形を防止する滑り板32（あるいは滑り板としての
板体30″）を設けているが、粘弾性体12を加圧手段34に
よって圧縮状態に加圧した状態で基礎６と建築構造物４
との間に介在させるだけで、上記滑り板32がなくても、
十分な量の粘弾性体を使用してかつ大きな剪断面積で微
振動乃至中小振動の振動エネルギーを可及的に吸収させ
ることができ、所望の作用効果が得られる 《効果》 以上要するに本発明によれば、サブダンパーの粘弾性体
を加圧手段によって重力方向に圧縮しつつ基礎と建築構
造物との間に介在させるので、その粘弾性体の設置スペ
ースに厳しい制約がなく、もって充分な量の粘弾性体を
使用して、かつ剪断面積を大きくして粘弾性体によるエ
ネルギー吸収量を増大させることができる。この結果、
通常時の車両の走行等による微振動及び中小地震時等の
中小振動の制振性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る免振装置の好適な一実施例を示す
側面図、第２図は各免振装置の配設位置の一例を示す平
面図、第３図は本発明の免振装置における他の実施例に
係るサブダンパー構造部分を示す断面図である。 ２……免振装置、４……建築構造物 ６……基礎、８……弾性体 10……メインダンパー、12……粘弾性体 14……サブダンパー、34……加圧手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】建築構造物と基礎との間に、上記建築構造
   物の鉛直荷重を支持するとともに水平荷重に対して弾性
   変形して建築構造物と基礎との水平方向への相対変位を
   許容する弾性体と、大地震時等に上記水平荷重に対する
   上記相対変位量が所定値を超えると上記建築構造物と基
   礎とに相互に係合してその水平方向の振動エネルギーを
   吸収するメインダンパーと、上記相対変位量が上記所定
   値以下のときにその水平方向の振動エネルギーを粘弾性
   体の曲げ変形及び剪断で吸収するサブダンパーとを介装
   した免振装置において、上記サブダンパーが上記粘弾性
   体を重力方向に圧縮して基礎と建築構造物との間に介在
   させる加圧手段を有することを特徴とする免振装置。