JPH0680268B2

JPH0680268B2 - 床免震工法

Info

Publication number: JPH0680268B2
Application number: JP3062893A
Authority: JP
Inventors: 拓三宅; 忠弘矢野; 吉雄丹野; 浩速水; 相沢　　覚; 雅彦東野; 郁夫下田
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd; Oiresu Kogyo KK
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd; Oiresu Kogyo KK
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1994-10-12
Anticipated expiration: 2009-10-12
Also published as: JPH04315650A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、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、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免震床の構築に実施される床免震
工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】１）例えば特開昭52−103823号公報に
記載された床免震装置は、床スラブ上にすべり板を固定
し、その上にベースプレートを滑動自在に載せ、このベ
ースプレート上の枠体に床構造体の支点部分を載置し、
前記枠体には一端を床スラブに止着した水平コイルバネ
及び水平ダンパーを取り付た構成とされている。つま
り、床構造体の可動支承部とダンパー作用部とを一体的
に複合化した構成である。なお、特開昭52−104324号、
特開昭52−104325号公報に記載された床免震装置もほと
んど同じ原理構造に立脚している。２）特公昭58−36144 号公報に記載された床免震装置
は、被免震機器等を固定する架台（つまり免震床構造
体）を、平面が略相似な長方形状の水平な台わく内に低
摩擦要素を介して滑動自在に載置し、台わくと架台との
間に水平コイルバネ及び水平ダンパーを取り付けた構成
とされている。これもやはり床構造体の可動支承部とダ
ンパー作用部とを一体的に複合化した構成である。な
お、特公昭58−36145 号公報記載の床免震装置も、ほと
んど同じ原理構造に立脚している。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】ａ）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、位置復
元用バネの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、上述した従来技術１）、２）の床免
震装置は、床構造体の支持、即ち鉛直荷重の負担と、床
構造体の移動後の位置複元機能及び減衰機能等の水平力
負担とを兼ねるように複合化された構成であるため、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
鉛直荷重が大きくなる。そのため移動支承部の水平移動
の抵抗が大きくなり復元用バネのバネ定数は大きいもの
が要求される。また、同移動支承部を支持する下地スラ
ブの強度が問題となり、場合によっては既設の工事では
下地スラブの補強をしなければ床免震装置の設置が困難
な場合もある。

【０００４】従来技術１）のようにすべり材を使用した
支承部の場合は、ベアリングボールのようなころがり材
を使用した構成と比較すると、摩擦係数が非常に大きく
なって移動支承部における水平移動時の抵抗が大きく、
理想的に小さいバネ定数の復元用バネを使用するには位
置復元機能上限界がある。無理して弱い復元用バネを使
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。ｂ）上記従来技術１）、２）では過大な変形（移動）
を防止する減衰機能用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って
いる。一方、地震等の方向性は予測し難いから、地震等
による床構造体の水平移動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）は比較的大きな水
平変位を生ずるため、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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するための手段として、この発明に係る床免震工法
は、各支点部の位置に、移動支承部Ｂを構成する下部ボ
ール受鋼板１を固定系床Ｃに設置し、リテーナ３′によ
って拘束された複数のベアリングボール３を前記鋼板の
上に置き、床構造体Ｆの下面部に下向きに設置した上部
ボール受鋼板４を前記ベアリングボール３の上に載せて
床構造体を固定系床上に水平移動の抵抗が小さい状態に
支持せしめる段階と、ダンパー作用部Ａを構成するダン
パー部とバネ部のうち、前記ダンパー部を構成する浅く
平たい容器状をなすダンパー主体１０を固定系床Ｃへ固
定し、前記ダンパー主体内に粘性液体１１を収容させ、
前記粘性液体の中に浸漬された下面が平たい可動子１２
を前記ダンパー主体の底面との間に一定の隙間ｄを確保
して床構造体Ｆへ設置する段階と、前記のバネ部、即
ち、前記床構造体Ｆの水平移動に対する位置復元機能な
らびに移動時のトリガー機能を備えたバネ部を構成する
コイルバネ１３はその一端を固定系床Ｃへ固定し、他端
に連結した剛な連結棒２９は前記ダンパー主体１０の垂
直な側壁１０ａに設けてあるスリット３０を通じて前記
ダンパー主体内へ差し込み、前記連結棒に取付けた反力
受け部材３１が前記側壁１０ａの内面に当接するものと
し、前記連結棒２９と前記可動子１２とをロープ状部材
１４で連結する段階とから成ることを特徴とする。

【０００６】

【作用】床構造体Ｆの鉛直荷重は移動支承部Ｂで支持
し、水平力はダンパー作用部Ａで負担する。このように
機能分化して分離独立の構成としたので、固定床系Ｃの
強度に応じて床構造体Ｆの鉛直荷重の支持部を適正に配
置し、その位置毎に移動支承部Ｂを設置できるので、１
基の移動支承部Ｂが負担する鉛直荷重は比較的小さくな
る。その上、ベアリングボール３のころがり摩擦係数は
非常に小さいから、移動支承部Ｂにおける水平移動時の
抵抗が小さく、理想的に小さいバネ定数の位置復元用バ
ネの使用が可能である。

【０００７】ダンパー作用部Ａは、前記移動支承部Ｂの
数量、配置等に左右されることなく、やはり床構造体Ｆ
の平面形状及び平面積その他を考慮して最も望ましい配
置を決め独自に必要数量だけ使用できる。ダンパー作用
部Ａの数は一般に移動支承部Ｂに比べてはるかに少数に
できる。従って、スペース的な制約を受けることも少な
く、設計、施工上の自由度が大きい。

【０００８】上述のようにダンパー作用部Ａと移動支承
部Ｂとが分離独立した構成であるため、免震床の施工
は、まず固定床系Ｃ上に設置した移動支承部Ｂで床構造
体Ｆを支持せしめ、しかる後に床構造体Ｆと固定床系Ｃ
との間にダンパー作用部Ａを設置する手順を採用でき
る。移動支承部Ｂのベアリングボール３は、焼入れ処理
されて十分に硬い上下のボール受け鋼板１、４の間に介
在しているので、鉛直荷重の負担（伝達）に問題は無く
極小の抵抗で転がり運動する。従って、ダンパー作用部
Ａのコイルバネ１３のバネ定数を小さく設計できる。し
かも、床構造体Ｆの水平移動ストロークに対してベアリ
ングボール３は１／２ストローク移動するに過ぎない
（図５Ａ、Ｂ参照）。言い換えると、上下のボール受け
鋼板１、４の直径は、ベアリングボール３を移動側部材
に固定した構成のものと同一の移動ストロークを満足さ
せるには約１／２の大きさで良く、面積比では１／４と
小さなもので良い。

【０００９】ダンパー作用部Ａは、床構造体Ｆの鉛直荷
重は一切負担せず、床構造体Ｆが水平移動した後の位置
復元機能、移動時のトリガー機能及び減衰機能を奏する
ように引張用のコイルバネ13及び粘性液体11が活用され
る。コイルバネ13には、当該床免震装置の固有振動数を
小さくすることに理想的な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。減衰機能は、床構造体Ｆと合一に水平移動す
る可動子12に作用する粘性液体11の粘性抵抗として奏さ
れ、全方向に有効に作用するから、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。減衰能力は、可
動子12とダンパー主体10の底面10ｂとの間の隙間ｄの大
きさの調節により広範に調整可能である。何故なら、前
記の隙間ｄはニュ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ことは明かだか
らである。

【００１０】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床系Ｃ
側のバネ受け27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には力
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。床構造体Ｆが移動した場合、コイルバネ
13の引張り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、反対側のコイルバネ
13についてはロープ状部材14の単なる屈曲（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。従って、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。

【００１１】

【実施例】次に、図示した本発明の実施例を説明する。
図１〜図９において、図中Ｂは床構造体Ｆ（免震床）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
が水平移動した後の位置復元等を目的として床構造体Ｆ
と固定床系Ｃとの間に設置されたダンパー作用部であ
る。床構造体Ｆは、剛性な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（図３）。鉄骨架台ｆ₁ の四隅の支点位置に移動支
承部Ｂが設置され、鉄骨架台ｆ₁ は固定床系である下地
スラブＣ上に支持されている（図２、図３）。その詳細
な構成は図４Ａ、Ｂに示したとおり、下地スラブＣ上
に、直径がφ 300位の焼き入れ処理された平たい下部ボ
ール受け鋼板１が、これを収容し保持した浅い皿状の保
持器１´によって設置され、保持器１´はアンカーボル
ト５、５にて固定されている。ベアリングボール３とし
てはφ16位の大きさの鋼球が７個使用され（図４Ｂ）、
これらはリテーナ３´により拘束保持された構成で、前
記下部ボール受け鋼板１上の略中央部に置かれている。

【００１２】他方、鉄骨架構ｆ₁ の支点部には、下面に
浅い皿状の保持器４´を下向きに固定したサポートリン
グ６がボルト７で設置され、同保持器４´に収容された
上部ボール受け鋼板４を前記ベアリングボール３の上に
載せている。この上部ボール受鋼板４も直径がφ 300位
の焼き入れ処理された平たい円板である。かくして床構
造体Ｆは、その四隅に設置された上記構成の移動支承部
Ｂによりベアリングボール３の転がり運動による非常に
小さい摩擦抵抗で水平移動するように支持され、床構造
体Ｆの鉛直荷重は移動支承部Ｂに負担されている。床構
造体Ｆ（免震床）とその外周の固定床ｆ₃ とは、起伏自
在な緩衝床部ｆ₄ を介して連続的な床面に形成されてい
る（図３）。

【００１３】なお、一基の移動支承部Ｂが負担する床構
造体Ｆの鉛直荷重が大きくなり過ぎるときは、床構造体
Ｆの支点数を増やす。また、下地スラブＣの強度上に心
配の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
とも実施される。上記移動支承部Ｂの機能については、
図５Ａに略示したように、上下のボール受鋼板４と１で
ベアリングボール３を単に挾んだ構成にすぎないので、
床構造体Ｆにストロークａの水平移動が生じた場合、そ
のうちのａ／２ストロークはベアリングボール３の移動
によってまかなわれる（図５Ｂ）。従って、上下のボー
ル受け鋼板４と１の直径は各々ａ寸法で十分に足り、大
きな水平移動ストロークにもかかわらず安価に小型に構
成できる。もっとも、この移動支承部Ｂについては、従
来一般のベアリングボール式支承部を採用して実施する
こともよい。

【００１４】次に、ダンパー作用部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（図２）。その
詳細な構成は図７と図８Ａ、Ｂに示したとおり、固定床
系である下地スラブＣ上に、内径がφ 650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及びナット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が深さにして20mm位
の量だけ収容されている。他方、床構造体Ｆの鉄骨架構
ｆ₁ にダンパー受け架台18（図１）がボルト止め手段で
水平に架設され、その中央下部に可動子支持台19が吊り
ボルト20及びこれにねじ込んだナット21、押えボルト22
とロックナット23により取り付け固定されている。従っ
て、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の高さ位置、ひいては可動子12の高さ位置を調
整可能である。可動子12は、厚さが６mm位、直径φ150
位の鋼製円板であり、これは４本のロッド24の下端にネ
ジ24a で着脱可能に取付けられている。ロッド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
の隙間ｄをあけて平行に対峙せられ、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の大きさ
は、上述した吊りボルト20、押えボルト22の操作により
調整可能である。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交換
が可能である。その結果、既述したニュートンの摩擦法
則の式τ＝μ×ｄｕ／ｄｙ、におけるせん断応力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のである。ちなみに、振動
速度20cm／s 、温度２０°Ｃ、可動子12の直径はφ 15
0、粘性液体11がシリコンオイルであるときの減衰力は3
4Kgであった。

【００１５】次に、図中13はバネ定数が３kg/c位で長さ
600mm位の引張用コイルバネである。このバネ13の外端
に引張り調整ボルト25が連結され、固定床系である下地
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が調整ナット28で止めら
れている。調整ナット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（トリガー設定値）
を調整可能である。コイルバネ13の内端には、幅20mm、
長さ 250mm位の平鋼板より成る剛な連結棒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
における前記粘性液体11の液面より高い部位の周方向に
形成されたスリット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。
従って、コイルバネ13の予引張力（トリガー設定値）
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には力を及ぼさない。図中14は引張り
に強く圧縮力は伝えないロープ状部材たるローラチェン
である。ローラチェン14の一端は前記連結棒29と連結さ
れ、他端は前記可動子12のロッド24と一体構造の平板32
と連結されている。ローラチェン14は、連結棒29の内端
部から平板32までの連結点間距離と等しい長さとされて
いる。

【００１６】上記コイルバネ13等は、図７に平面配置を
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を通すスリット30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
スライディングプレート33の上に載せられている。もっ
とも、上記コイルバネ13等は、可動子12を中心とする平
面配置が約120 ゜位の等角間隔で３方向に３本設置した
構成で実施することもよい。

【００１７】上記ダンパー作用部Ａの原理構造と作動状
態を図９Ａ、Ｂ、Ｃに略示した。床構造体Ｆ（鉄骨架構
ｆ₁ ）に水平外力が加わり同床構造体Ｆと共に可動子12
が移動しようとすると、引張り側に位置するコイルバネ
13が引張り抵抗を奏し、該コイルバネ13に予めトリガー
外力値として設定されている予引張力（例えば10kgぐら
い）以上の外力が作用しない限り、床構造体Ｆの移動は
阻止される。これがトリガー機能であり、微弱な地震等
で床構造体Ｆ（免震床）がフラフラ水平移動することは
防止される。このとき反対側に位置するコイルバネ13に
関しては、ローラチェン14が屈曲して圧縮力を一切伝達
しない（図９Ｂ）。従って、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。その大きさは引張り調整ボルト25と調整ナ
ット28の操作により調整可能である。

【００１８】床構造体Ｆがコイルバネ13の予引張力を越
える大きさの外力で移動され、その可動子12が合一に移
動すると、可動子12の移動に対して、上記ダンパー主体
10内の粘性液体11の粘性抵抗が前記ニュートンの摩擦法
則の式で表わされる大きさで作用し、床構造体Ｆの過大
な水平移動を防ぐ減衰機能として働く。また、前記引張
り側に位置するコイルバネ13が床構造体Ｆで伸長される
ことにより蓄えたバネ力が、移動した床構造体Ｆを元位
置へ戻す位置復元力として働く（図９Ｃ）。これが床構
造体Ｆの位置復元機能である。

【００１９】

【第２の実施例】図10は、平面積の大きい免震床に実施
された床免震装置の平面配置の構成例を示している。免
震床の支点数を必要に応じて増やし、各々の支点位置に
移動支承部Ｂを設置し、ダンパー作用部Ａもその台数を
６台に増やして設置されている。

【００２０】

【第３の実施例】図11は圧縮用のコイルバネ13´を使用
したダンパー作用部Ａの例を示している。圧縮用のコイ
ルバネ13´の外端は、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ったバネケーシング35の外端
に位置するバネ受け36に当接されている。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の内面に当接されている。このコイルバネ13
´の中空部に通した連結棒29の先端に前記バネ受け36を
取り付けた構成とされている。従って、トリガー設定値
は、バネ受け39のねじ込み量を調整し予圧縮力として付
与される。このダンパー作用部Ａの機能は、図７に示し
た引張りコイルバネ13によるダンパー作用部と作用原理
に変りはなく、全く同様に使用できる。

【００２１】

【本発明が奏する効果】この発明に係る床免震工法は、
床構造体Ｆを支持する移動支承部Ｂと、同床構造体Ｆの
水平移動に対処するダンパー作用部Ａとを分離独立した
構成とし、床構造体Ｆの各支点部は移動支承部Ｂによっ
て支持させるから、免震床の平面積の大小や平面形状、
載荷重の大きさの如何にかかわらず、設計、施工上の自
由度が高い。また、免震床を構築する作業手順が良く施
工性に優れ、トータルコストを安価にすることができ
る。とりわけ一基の移動支承部Ｂが負担する鉛直荷重を
一定値以下に小さく制限する設計、施工が容易に可能で
あるから、床構造体Ｆの水平移動時の抵抗を小さくで
き、理想的に小さいバネ定数のコイルバネ13の使用が可
能で、免震性能に優れた免震床の構築に寄与する。

【００２２】また、ダンパー作用部Ａは床構造体Ｆが水
平移動した後の位置復元機能、及び移動時のトリガー機
能及び減衰機能だけを働き、鉛直荷重を一切負担しない
から、コイルバネ13に設定した予引張力がトリガー外力
値として正確に作用するし、その調整も容易である。し
かも減衰機能は、粘性液体11の粘性抵抗を利用したもの
であるから、 360゜全方向に等しく働くので、方向性を
予測不可能な地震入力に対して常に完ぺきに働いて高い
信頼性が得られる。その上、減衰能力は、可動子12とダ
ンパー主体10の底面との隙間ｄの大きさとして調整可能
であるなど、総合効果として優れた免震性能を期待でき
るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る床免震工法の実施状態を示した
一部破断の斜視図である。

【図２】免震床の主要構造の平面図である。

【図３】図２の３−３矢視図である。

【図４】Ａ、Ｂは移動支承部の垂直及び水平断面図であ
る。

【図５】Ａ、Ｂは移動支承部の作用原理の説明図であ
る。

【図６】図２の６−６矢視図である。

【図７】ダンパー作用部の平面図である。

【図８】Ａ、Ｂはダンパー作用部の全体及び主要部分の
垂直断面図である。

【図９】Ａ、Ｂ、Ｃはバネダンパー部の作用原理図であ
る。

【図１０】免震床の平面配置図である。

【図１１】バネダンパー部の異なる構成例の平面図であ
る。

【符号の説明】

Ｆ床構造体３ベアリングボールＢ移動支承部Ｃ固定床系Ａダンパー作用部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丹野吉雄東京都中央区銀座八丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者速水浩東京都江東区南砂二丁目５番14号株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者相沢覚東京都江東区南砂二丁目５番14号株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者東野雅彦東京都江東区南砂二丁目５番14号株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者下田郁夫神奈川県藤沢市円行1449−４ (56)参考文献特開昭53−32925（ＪＰ，Ａ) 特公昭58−36144（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各支点部の位置に、移動支承部を構成する
下部ボール受鋼板を固定系床に設置し、リテーナによっ
て拘束された複数のベアリングボールを前記鋼板の上に
置き、床構造体の下面部に下向きに設置した上部ボール
受鋼板を前記ベアリングボールの上に載せて床構造体を
固定系床上に水平移動の抵抗が小さい状態に支持せしめ
る段階と、ダンパー作用部を構成するダンパー部とバネ部のうち、
前記ダンパー部を構成する浅く平たい容器状をなすダン
パー主体を固定系床へ固定し、前記ダンパー主体内に粘
性液体を収容させ、前記粘性液体の中に浸漬された下面
が平たい可動子を前記ダンパー主体の底面との間に一定
の隙間を確保して床構造体へ設置する段階と、前記のバネ部、即ち、前記床構造体の水平移動に対する
位置復元機能ならびに移動時のトリガー機能を備えたバ
ネ部を構成するコイルバネはその一端を固定系床へ固定
し、他端に連結した剛な連結棒は前記ダンパー主体の垂
直な側壁に設けてあるスリットを通じて前記ダンパー主
体内へ差し込み、前記連結棒に取付けた反力受け部材が
前記側壁の内面に当接するものとし、前記連結棒と前記
可動子とをロープ状部材で連結する段階とから成ること
を特徴とする床免震工法。