JPH10280730A - 絶縁支持装置およびこの支持装置を用いる免震構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直動支持装置の取付精度の誤差および構造物
の捩れ現象の発生に拘らず震動遮断および免震効果を充
分に達成することができる、絶縁支持装置およびこの支
持装置を用いる免震構造物を提供する。 【解決手段】 単数又は複数の直交する転動部材からな
る直動支持装置であって、前記転動部材間に絶縁手段を
介装する。そして、この転動部材は単数又は複数でそれ
ぞれ転動子を介して転動ブロック体に直交するように転
動自在に連結され、絶縁手段は前記転動ブロック体の対
向面間に介装するよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造物を基礎上ま
たは直下階で転がり支承で支持し、上部または直上階へ
の外部からの振動の影響を絶縁する絶縁手段を有する直
交交差型絶縁支持装置およびこの支持装置を用いる免震
構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、免震構造物の支持装置は、通
常、積層ゴムや摩擦スライド等から構成されている。し
かるに、この種の支持装置は、構造物の支持のために比
較的高い硬度を必要とする。このため、構造物の固有周
期を免震に必要な充分な長周期に設定することができ
ず、所期の免震効果が達成されていなかった。

【０００３】また、従来の積層ゴム系免震装置の免震構
造では、ねじれ振動に対し抵抗力が小さいため、極力ね
じれが生じないような設計が強いられる。すなわち、免
震階の偏心率Ｒ＝０．０２となることが推奨される。従
って、上部構造体が不整形、例えば、コ型、Ｌ型の場
合、各棟を切り離して構築する必要が生じ、相互の変形
に対して対流する設計を行わなければならない。

【０００４】さらに、従来の積層ゴム系免震装置の免震
構造では、引き抜きや浮き上がりに対して殆ど抵抗力を
有しない。すなわち、ゴム層のクラック・破断に対して
は、引き抜き力をＥ／２〜Ｅ＝７〜１３ｋｇ／ｃｍ^２以
下に抑える設計上の工夫が必要である。従って、スレン
ダーなノッポビルや塔状構造物および軽量な建物への使
用に不向きであり、用途の限界点とされていた。このた
め、３階建てから１５階建て程度の重量構造物への適用
に限定された使用法が一般的である。

【０００５】また、従来の積層ゴム系免震装置の免震構
造では、周期伸張が大地震時でも３秒程度であり、応答
加速度の低減効果が大きく望めない。これは、積層ゴム
支承の特性によるものであり、すなわち、周期の伸張を
図るためには高面圧すなわち小さな径の装置に重荷重を
かけることが必要であり、一方高面圧は地震時または大
変形時には装置の「座屈」現象を誘発する恐れがある。
これらの理由から、３〜１５階建て程度の重量構造物へ
の適応のみが中心となっている。

【０００６】そこで、前記積層ゴム等に代わる免震手段
として直動支持装置が提案されている（特開平８−２４
００３３号公報）。

【０００７】すなわち、図１３および図１４において、
この直動支持装置１０は、基礎１２および構造物１４に
対してそれぞれ固定される転動レール１６，１８を球形
または円筒形の転動子２０を介してブロック体２２，２
４に転動自在に連結し、互いに直交するようブロック体
２２，２４を結合して構成される。このような直動支持
装置１０を単独で又は積層ゴム体などの復元装置２５や
粘性ダンパーなどの減衰装置２７と共に使用することに
より、構造物１４の基礎１２に対する相互移動を可及的
低摩擦状態で自由に許容することができ、従って基礎１
２からの震動伝達を有効に遮断することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記直動支持装置にお
ける構造物と基礎との間の相互自由移動は、基礎および
転動レールの鉛直軸線Ｚに対する取付水平度すなわち支
持装置の取付精度に依存される。換言すれば、水平度が
達成されないと、相互自由移動に際して、支持装置の内
部に転動レール方向の水平剪断応力（内部応力）ｆｘ、
ｆｙが発生して、相互自由移動が阻害される。このた
め、基礎から免震構造物への震動伝達が遮断されなくな
る難点がある。しかも、この難点は、免震構造物、特
に、不整形や細長い建物内に捩れ現象等が発生すると、
直動支持装置の内部には水平剪断応力ｆｘ、ｆｙとは別
に更に回転捩り力ｆｍが誘発されるので、一層増幅され
ていた。

【０００９】そこで、本発明の目的は、直動支持装置の
取付精度の誤差および構造物の捩れ現象の発生に拘ら
ず、震動遮断および免震効果を充分に達成することがで
きる、絶縁直動支持装置およびこの支持装置を用いる免
震構造物を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】先の目的を達成するため
に、本発明に係る絶縁支持装置は、単数又は複数の直交
する転動部材からなる直動支持装置であって、前記転動
部材間に絶縁手段を介装することを特徴とする。

【００１１】この場合、転動部材は単数又は複数でそれ
ぞれ転動子を介して転動ブロック体に直交するように転
動自在に連結され、絶縁手段は前記転動ブロック体の対
向面間に介装するよう構成することができる。

【００１２】また、絶縁手段は緩衝体から構成し、そし
てこの緩衝体は、弾塑性材料の成形または封入物の単層
または積層物を２枚の硬質部材間に固着してパッドとし
て構成する。この緩衝体は、矩形パッドまたはリングパ
ッドとして構成され、複数の固定具挿通通孔を穿設す
る。

【００１３】また、緩衝体は平面回転体から構成するこ
とができる。そして、この回転体は、外輪と、この外輪
に囲繞されかつこれを転子を介して回転自在に支持する
内輪とから構成され、別な形態として平面回転体は、環
状溝を備えた外輪と前記環状溝に転動子を介して嵌合さ
れる内輪とから構成される。

【００１４】また更に、平面回転体は、弾塑性材料の成
形又は封入物の単層又は積層物を２枚の環状硬質部材間
に固着して構成された環状緩衝体を外輪および／又はこ
の外輪を転動子を介して回転自在に支持する内輪に取着
して構成することもできる。

【００１５】直交する転動部材の一方を下部構造体に固
着し、他方を上部構造体の柱梁接合部又は梁に接合する
ことにより、本発明に係る絶縁支持装置を利用した構造
物を得る。

【００１６】本発明に係る絶縁直動支持装置を免震構造
物に適用した場合に、仮にその取付精度の誤差や免震構
造物の捩れ現象あるいは免震精度の誤差のためにその内
部に水平剪断或いは鉛直捩り等の内部応力が発生して
も、この内部応力は、設置された絶縁手段により充分に
吸収されて免震構造物に対する基礎からの震動伝達が有
効に遮断される。

【００１７】

【実施例】次に、本発明に係る、絶縁支持装置およびこ
の支持装置を用いる免震構造物の実施例を添付図面を参
照しながら以下詳細に説明する。

【００１８】図１および図２において、先ず、本発明に
係る絶縁直動支持装置２６は、基本的には、構造物を基
礎上に転がり支持する直動支持装置であって、その上部
構造体に、下部構造体側の振動の上部構造体側への影響
を絶縁する絶縁手段２８を設ける。

【００１９】すなわち、絶縁直動支持装置２６は、基礎
および構造物に対してそれぞれ固定される転動レール３
０，３２に、それぞれ長手方向溝３４，３６を刻設して
球形または円筒形の転動子３８を収納し、さらにそれぞ
れの転動レール３０，３２をブロック体４０，４２に転
動自在に連結して、互いに直交するようブロック体４
０，４２を突合せ結合して構成する。そして、絶縁手段
２８はブロック体４０，４２の間に介装される。

【００２０】なお、転動レールとブロック体の連結組合
せは、多くの設計変更が可能であり、図２ａ，ｂに示す
ように、球形転動子４４を使用したフラット転動面型、
図２ｃに示す円弧状転動面型並びに図２ｄに示す多角形
状転動面型或いは図２ｅに示す球形および円筒形転動子
４６を併用したフラット転動面型等に構成することがで
きる。

【００２１】また、絶縁直動支持装置自体の型態は、第
１図に示されるそれぞれ単一の基礎および構造物に固定
される転動レール３０および３２からなる十字型態に加
えて、例えば、図３ａに示すように、２つの基礎に固定
される２本の転動レール４８，５０と単一の構造物に固
定される１本の転動レール５２とからなるキ字型態や或
いは図３ｂに示す通り、それぞれ２つの基礎および構造
物に固定される転動レール５２，５４並びに５６，５８
とからなる井桁型態等に構成することができる。そし
て、これらの型態の絶縁直動支持装置は、その支持能力
を用途に応じて、例えば、数十Ｋｇの低荷重から数千ト
ンの高荷重に至るまでの広範囲に設計することが可能で
ある。

【００２２】球形または円筒形の鋼製転動体が地震時に
は、転動ブロック内を循環運動しながら回転するため、
摩擦抵抗が極めて小さく駆動することができる。動摩擦
係数は、μ＝０．００３〜０．０１２と頗る小さく、従
来の滑りを利用した免震装置の動摩擦係数の１／１０〜
１／２０に動特性である。また、球形または円筒形の鋼
製転動体は、転動レールの側面に配置することによって
逆ラジアル（引っ張り）方向にも抵抗することができ
る。従って、この装置を設置した構造物は、無限周期化
した構造物となり、これにコイルバネや従来の積層ゴム
系支承で与える復元力特性や粘性ダンパーや高減衰ゴ
ム、鉛入り積層ゴム内の鉛プラグなど減衰特性を与える
ことができ、従来達成できなかった超長周期化（Ｔ≧４
秒）された免震構造物も容易に実現可能となり、更なる
応答低減効果が発揮できる。

【００２３】次に、本発明に係る絶縁直動支持装置にお
ける絶縁手段２８について図４を参照して説明すると、
この絶縁手段は、緩衝体６０からなり、そしてこの緩衝
体６０は、天然ゴムや高減衰ゴム等の弾塑性材料の成形
単層体６２（図４ａ，ｃ）または複層体６４（図４
ｂ）、或いは流体または粉体ないしは粒状体の封入袋体
６６（図４ｄ）等からなる中間体を鋼材や硬質プラスチ
ックからなる２枚の取付板６８，７０に対して加硫接着
等で強固に接着してパッド構造体として構成される。そ
して、取付板６８，７０には、ボルト貫通孔７２を穿設
して緩衝体６０がブロック４０，４２に対して容易に取
着することができるようにすると共に、絶縁直動支持装
置に圧縮や引張りの軸力と水平剪断力が作用しても、脱
落することなく所期の目的が達成できるようにする。な
お、図示の取付板は矩形に構成されるが、図９および図
１０に示すように円形に形成してもよい。

【００２４】本発明の前記絶縁直動支持装置を免震構造
物に適用した場合に、仮にその取付精度が十分でなくそ
の内部に水平剪断力等の内部応力が発生しても、この内
部応力は、その絶縁手段すなわち緩衝体により吸収解消
され、地震等の外力が作用した場合、速かに免震装置と
しての機能を発揮する。従って、免震構造物に対する基
礎からの震動伝達が遮断される。そして、この緩衝体
は、水平剪断力だけでなく、鉛直震動或いは捩れ現象に
対しても有効な吸収機能を果たす。

【００２５】しかしながら、特に鉛直軸に関する回転に
ついてはその回転を許容する能力には限界がある。この
場合、上部構造体の不整形さによるねじれ振動が大きく
発生することが懸念される構造物に適用した場合には、
装置に大きな応力が生じ破壊される危険性があり、また
ねじれ抵抗による逆応答が上部構造体に発生し、免震効
果を損ねる結果となる。

【００２６】そこで、図５乃至図１０に本発明に係る絶
縁直動支持装置に使用する絶縁手段すなわち緩衝体の別
の実施例を示す。

【００２７】まず、図５において、緩衝体は、平面回転
体７４からなり、外輪７６と内輪７８とから構成され
て、外輪７６の内側部に環状溝８０を刻設し、一方内輪
の外側部にも環状溝８２を刻設して転動子８４を収納す
る。

【００２８】つぎに、図６に示される平面回転体８５の
例は、溝型外輪８６の対向側部に複数の環状溝８８を刻
設し、一方内輪９０の両反対側部に対応する複数の環状
溝９２を刻設して転動子９４を収納する。

【００２９】さらに、図７に示す平面回転体９６は、図
５に示す平面回転体７４の外輪７６の上表面に、図４で
示す構造を有し、かつ図９に示される環状に形成された
緩衝体９８を取着し、さらに内輪７８の下表面にも同様
に緩衝体１００を取着したものである。

【００３０】また、図８に示す平面回転体１０２も図７
に示す例と同様に図６における平面回転体の外輪８６と
内輪９０にそれぞれ緩衝体１０４と１０６とを取着した
ものである。但し、図７および図８の実施例において、
緩衝体が外輪と内輪の双方に取着される構造を説明して
いるが、外輪か内輪の一方へ緩衝体を取着しても所期の
効果が得られる。

【００３１】緩衝体９８と１０４は、地震時の応答に伴
う設置部位の回転や施工時の水平レベル誤差に伴う作動
の不確実性や性能の安定性を確保し、直交交差型免震装
置では不可欠な機能を有する。つまり、応力緩和処置を
施さないと、作動が不確実となり、装置の摩擦特性が急
上昇し免震装置としての機能を損失する。

【００３２】なお、平面回転体外輪および／または内輪
には固定用タップ孔を穿設し、図１０に示す通り、直交
型直動支持装置２６のブロック体４０と４２との間に装
着される。

【００３３】平面回転体を用いることにより、ねじれす
なわち鉛直軸に関するトルクに対し無抵抗となり、上部
構造体が如何なる平面形状であっても免震化が容易に図
れる。この場合、直交交差型免震装置が２組以上に設置
されている限りでは、幾何学的検知から直交配置された
上下の転動レールは、一直線上に一致することはない。
従って、直交交差型絶縁支持装置に平面回転体を装着し
た場合も、如何なる方向からの地震動に対しても免震効
果を発揮することになる。

【００３４】このように構成される本発明に係る絶縁支
持装置２６は、図１１に示すように免震構造物に配置さ
れる。なお、図中参照符号１０８は割栗石、１１０は耐
圧土間コンクリートを示す。そして、図１２は本発明に
係る絶縁支持装置２６を免震構造物に多数配設した状態
を示す平面図である。そして、この絶縁支持装置２６は
単独で使用してもよいが、先に述べたように復元装置２
５や減衰装置２７と併用して免震構造物を得る。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係る絶縁支持装置を免震構造物
に使用することにより、次のような効果を奏する。

【００３６】 ねじれに対し、ほぼ無抵抗でねじれ振
動、偏心率が大きくても部材に応力を生ぜしめることな
くねじれ振動を許容することができる。

【００３７】 軸方向、軸直交方向の傾きに対して
は、ゴムパッドによって緩和でき、摩擦特性に大きな変
動をもたらさず摩擦係数の増大を生じさせない。

【００３８】 引き抜きに対しても、抵抗するのでス
レンダー、塔状、軽量建物への適用が可能である。

【００３９】 従来の積層ゴム系支承では、免震化が
難解であった戸建て住宅や軽量鉄骨造のような軽量構造
物の免震化が可能である。

【００４０】 長周期特性の特性がある軟弱地盤上の
建物の免震化が可能である。

【００４１】 周期特性の設定が自由で周期４秒以上
も容易である。

【００４２】 より長周期化された免震構造物が実現
でき、応答低減効果の増大が図れる。

【００４３】 上部構造体の平面計画の自由度を増す
ことができる。

【００４４】 建設コストの低減を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る絶縁直動支持装置の一実施例を示
す斜視図である。

【図２】図１に示す転動レールとブロック体の連結組合
せを示す断面図であり、（ａ）は球形の転動子を使用し
たフラット転動面型の断面図、（ｂ）は別のフラット転
動面型の断面図、（ｃ）は円弧状転動面型の断面図、
（ｄ）は多角形状転動面型の断面図、（ｅ）は球形およ
び円筒形の転動子を使用したフラット転動面型の断面図
である。

【図３】本発明に係る絶縁直動支持装置の別の実施例を
示す斜視図であり、（ａ）はキ字型に組合せた形態を示
す斜視図、（ｂ）は井桁型に組合せた形態を示す斜視図
である。

【図４】本発明に係る絶縁直動支持装置の絶縁手段（緩
衝体）の実施例を示す斜視図であり、（ａ）は弾塑性材
料を単一で使用した緩衝体の斜視図であり、（ｂ）は弾
塑性材料を複数使用した緩衝体の斜視図であり、（ｃ）
は弾塑性材料を単一で使用した緩衝体の斜視図であり、
（ｄ）は封入袋体を使用した緩衝体の斜視図である。

【図５】本発明に係る絶縁直動支持装置に使用する平面
回転体型の緩衝体の断面図である。

【図６】別の平面回転体の断面図である。

【図７】緩衝材を取着した図５に示す平面回転体の断面
図である。

【図８】緩衝材を取着した図７に示す平面回転体の断面
図である。

【図９】環状緩衝体を示す斜視図である。

【図１０】本発明に係る平面回転体からなる絶縁支持装
置を直交直動装置に装着した状態を示す平面透視図であ
る。

【図１１】本発明に係る絶縁直動支持装置を用いる免震
構造物を示す要部断面図である。

【図１２】本発明に係る絶縁支持装置を免震構造物に多
数配設した状態を示す平面図である。

【図１３】従来の直動支持装置を示す斜視図である。

【図１４】従来の直動支持装置を用いる免震構造物を示
す要部断面図である。

【符号の説明】

１０ 直動支持装置 １２ 基礎 １４ 構造物 １６，１８ 転動レール ２０ 転動子 ２２，２４ ブロック体 ２６ 絶縁直動支持装置 ２８ 絶縁手段 ３０，３２ 転動レール ３４，３６ 溝 ４０，４２ ブロック体 ４４ 転動子 ４６ 円筒形転動子 ４８，５０， 転動レール ５２，５４，５６，５８ 転動レール ６０ 緩衝体 ６２ 成形単層体 ６４ 複層体 ６６ 封入袋体 ６８，７０ 取付板 ７２ ボルト貫通孔 ７４ 平面回転体 ７６ 外輪 ７８ 内輪 ８０ 環状溝 ８２ 環状溝 ８４ 転動子 ８６ 溝型外輪 ８８ 環状溝 ９０ 内輪 ９２ 環状溝 ９４ 転動子 ９６ 平面回転体 ９８ 緩衝体 １００ 緩衝体 １０２ 平面回転体 １０４，１０６ 緩衝体

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単数又は複数の直交する転動部材からな
   る直動支持装置であって、前記転動部材間に絶縁手段を
   介装することを特徴とする絶縁支持装置。
2. 【請求項２】 転動部材は、単数又は複数でそれぞれ転
   動子を介して転動ブロック体に直交するように転動自在
   に連結され、絶縁手段は前記転動ブロック体の対向面間
   に介装される請求項１記載の絶縁支持装置。
3. 【請求項３】 絶縁手段は緩衝体からなる請求項１記載
   の絶縁支持装置。
4. 【請求項４】 緩衝体は、弾塑性材料の成形または封入
   物の単層または積層物を２枚の硬質部材間に固着してパ
   ッドとして構成される請求項２記載の絶縁支持装置。
5. 【請求項５】 緩衝体は、矩形パッド又はリンク状パッ
   ドとして構成され、複数の固定具挿通通孔を穿設する請
   求項３記載の絶縁支持装置。
6. 【請求項６】 緩衝体は平面回転体からなる請求項３記
   載の絶縁支持装置。
7. 【請求項７】 平面回転体は、外輪と、この外輪に囲繞
   されかつこれを転子を介して回転自在に支持する内輪と
   からなる請求項６記載の絶縁支持装置。
8. 【請求項８】 回転体は、環状溝を備えた外輪と前記環
   状溝に転動子を介して嵌合される内輪とからなる請求項
   ６記載の絶縁支持装置。
9. 【請求項９】 平面回転体は、弾塑性材料の成形又は封
   入物の単層又は積層物を２枚の環状硬質部材間に固着し
   て構成された環状緩衝体を外輪および又はこの外輪を転
   動子を介して回転自在に支持する内輪に取着する弾力的
   に担持する緩衝体とから構成される請求項６および７記
   載の絶縁支持装置。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至９記載の絶縁支持装置を
    利用する免震構造物。
11. 【請求項１１】 直交する転動部材の一方を下部構造体
    に固着し、他方を上部構造体の柱梁接合部又は梁に接合
    する請求項１０記載の免震構造物。
12. 【請求項１２】 復元装置と減衰装置と絶縁支持装置と
    を併用する請求項１０および１１記載の免震構造物。