JP2001263416A - 免震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全体の規模を小さく抑えつつ大きな水平変位
を確保することのできる免震装置の提供。 【解決手段】 免震装置は、プレート１２と積層ゴム１
４ａ，１４ｂとを交互に積み重ねて一体化してなる。各
プレート１２は上層部から下層部に向かって順次水平方
向に順次拡大形成され、全体がピラミッド状となってい
る。積層ゴム１４ａ，１４ｂは各プレート１２間におい
て荷重入力部を中心に環状に配置されている。各プレー
ト１２間の積層ゴム１４ａ，１４ｂにより形成される荷
重支持領域が上層部から下層部に向かって順次水平方向
に拡大しているため、免震装置の上層部が大きく水平変
位しても、入力荷重の重心位置が荷重支持有効領域から
外れることはない。このため、全体の規模を小さく抑え
つつ大きな水平変位を確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築構造物の柱脚
部等に設けられる積層型の免震装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ビルや橋梁等の建築構造物に
は、地震や風等に起因する建物の揺れを抑えるための手
段として免震装置が設けられている。免震装置は、例え
ば建築構造物の柱脚部等に設けられ、免震対象物である
建築構造物等と地盤とを分離して、免震対象物の水平方
向に対する剛性を小さくし、その固有振動周期を長周期
化するしくみになっている。一般によく知られている免
震装置を図５に示す。この免震装置２は、鋼板４と積層
ゴム６とを交互に多段に積み重ねて形成したものであ
る。その上層部には、免震対象物からの鉛直荷重が入力
される。入力された荷重は、各鋼板４および各積層ゴム
６を介して、下層部の地盤に支持される。一方、各積層
ゴム６の弾性変形により各鋼板４間は相対変位可能に構
成され、免震対象物を地盤から分離するしくみになって
いる。このしくみによって、免震対象物を地震や風等に
よる揺れから保護するようになっている。このような免
震装置は、機械振動や交通振動等から各種精密機器や美
術工芸品等を保護する目的にも適用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の免震装置にあっては次のような問題点があっ
た。すなわち、水平変位幅を大きく確保しようと、鋼板
４と積層ゴム６とを多段に積み重ねた場合、図６に示す
ように、入力荷重の重心位置が荷重有効支持領域、即ち
最下端の鋼板４の真上部分から外れ、上層部に回転モー
メントが生じてしまう。この回転モーメントにより、鋼
板と積層ゴムとの間に分離する力が働き、免震装置を最
終的に破壊に至らしめる虞がある。このため、大幅な許
容水平変位量を確保するのはきわめて難しかった。この
問題を回避する方法として、鋼板や積層ゴムのサイズを
大きくし、入力荷重の重心位置が荷重有効支持領域から
外れないようにする方法がある。しかし、この方法で
は、装置全体の規模が大きくなり、設置スペースや製作
コストなどにおいて新たな問題が生じた。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的は、装置全体の規模を大型化を回避
しつつ許容水平変位量を大幅に確保することが可能な免
震装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明にかかる免震装置にあっては、次の
（１）〜（７）の構成とする。 （１）プレートと長周期化部材とを交互に多段に積層し
てなり、その上層部に入力された構造物等の免震対象物
からの鉛直荷重を支持するとともに、前記長周期化部材
により前記免震対象物の水平変位を許容する免震装置に
おいて、前記各プレート間に前記長期化部材により形成
される荷重支持領域が上層部から下層部に向かって順次
水平方向に拡大している構成とする（請求項１）。この
ように各プレート間の長周期化部材により形成される荷
重支持領域が上層部から下層部に向かって順次水平方向
に拡大していることで、各長周期化部材が変形しても、
当該免震対象物の重心位置が下層部の真上から外れるこ
とを回避することができる。従って、長周期化部材とプ
レートとを多段に積層しても、両者を相互に引き離すよ
うな回転モーメントが発生するのを回避することができ
る。免震装置の破損を招くことなく大きな水平変位量を
確保することができる。

【０００６】（２）前記プレートの外形寸法が上層部か
ら下層部に向かって順次水平方向に拡大形成されている
構成とする（請求項２）。これにより、全体の重量が余
分に重くならずに済み、免震装置の規模を小さくするこ
とができる。

【０００７】（３）前記長周期化部材が、複数のゴム柱
体で形成されている構成とする（請求項３）。長周期化
部材が複数の部材で構成され、かつ各部材の断面積を可
及的に小さくすることができるから、各プレート間にス
ムーズな水平変位を生じさせることができる。

【０００８】（４）前記ゴム柱体が、前記各プレート間
において、荷重入力部を中心に相互に間隔をあけて環状
に配置されている構成とする（請求項４）。これによ
り、免震対象物からの鉛直荷重をバランスよく分散させ
て支持することができる。

【０００９】（５）前記ゴム柱体が、荷重入力部を中心
に上層部から下層部にわたって放射状に配列されている
構成とする（請求項５）。この構成によって、どの方向
の水平変位に対しても、免震対象物からの鉛直荷重をバ
ランスよく分散させて支持することができる。

【００１０】（６）互いに平行に直線状に並んだ前記ゴ
ム柱体を少なくとも１組備える構成にした（請求項
６）。この構成により、水平変位したときに、入力荷重
を無理なく下層部に伝達することができ、安定性が向上
する。

【００１１】（７）前記ゴム柱体は、鋼板とゴム層とを
交互に多段に積層して一体形成された積層ゴムからなる
構成とした（請求項７）。このような積層ゴムを使用す
ることで、鉛直荷重を適切に支持しつつ、水平変位を許
容することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明にかかる免震装置の
実施の形態について説明する。図１〜４は、本発明にか
かる免震装置の一実施形態を示したものである。

【００１３】この免震装置１０は、相互に間隔をあけて
配置された多数のプレート１２と、これら各プレート１
２間に本発明のゴム柱体として介設された複数の柱体状
の積層ゴム１４ａ，１４ｂ，１４ｃとを備える。プレー
ト１２と積層ゴム１４ａ，１４ｂ，１４ｃは交互に多段
に積み重ねられて構成されている。各プレート１２と各
積層ゴム１４ａ，１４ｂ，１４ｃとは相互に一体的に接
合されている。各プレート１２は鋼板で形成されてい
る。各プレート１２の外形形状はそれぞれ矩形状に成形
され、その外形寸法は上層部から下層部に向かって順次
水平方向に拡大している。各プレート１２間の積層ゴム
１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、その配置領域が上層部から
下層部に向かって順次水平方向に拡大されている。これ
により全体がピラミッド状の積層体となっている。免震
対象となる建築構造物等からの荷重は、積層体の頂部で
支持するようになっている。

【００１４】積層ゴム１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、前記
プレート１２よりは薄い鋼板とゴム層とを交互に多段に
積層して形成されたものである。各薄い鋼板とゴム層と
は相互に一体的に接合されている。各ゴム層が弾性変形
することによって、各積層ゴム１４ａ，１４ｂ，１４ｃ
が斜めに傾き、各プレート１２間の水平変位を許容する
ようになっている。

【００１５】このような積層ゴム１４ａが各プレート１
２の隅角部間に配置されている。これらの積層ゴム１４
ａは、積層体の稜線に沿って配置され、荷重入力部を中
心に放射状に配列されている。この他に、積層ゴム１４
ｂ，１４ｃは、各プレート１２の各辺中央部間および積
層体の中心部にも配置されている。

【００１６】図３（ａ）〜（ｇ）は、積層体の上から２
段目から８段目までの各段の積層ゴムの配置状態をそれ
ぞれ示したものである。上から２段目では、図３（ａ）
に示すように、隅角部の４つの積層ゴム１４ａの対角線
上にさらに別に４つの積層ゴム１４ｃが配置されてい
る。これらの積層ゴム１４ｃは、対角線交差位置を中心
に相互に間隔をあけて環状に配列されている。上から３
段目では、図３（ｂ）に示すように、隅角部の４つの積
層ゴム１４ａの対角線交差位置、即ち中央部に積層ゴム
１４ｃが１つ配置されている。上から４段目〜７段目で
は、図３（ｃ）〜（ｆ）にそれぞれ示すように、さらに
隅角部の４つの積層ゴム１４ａの対角線上に４つの積層
ゴム１４ｃが相互に間隔をあけて環状に配列されてい
る。これらの積層ゴム１４ｃは、下段へ移行するのに従
って対角線交差位置からの距離が段々と短くなるように
配置されている。上から８段目（最下段）では、図３
（ｄ）に示すように、隅角部の４つの積層ゴム１４ａの
対角線交差位置に積層ゴム１４ｃが１つ配置されてい
る。これらの積層ゴム１４ｃは、隅角部の積層ゴム１４
ａが形成する直線と平行になるように配列され、全体が
これらの積層ゴム１４ａの内側に略Ｖ字を描くように配
列されている。なお、上から４段目〜８段目にかけて
は、各プレート１２の各辺中央部にそれぞれ補強用とし
て１個または２個の積層ゴム１４ｂが配置されている。

【００１７】このような構造の免震装置が、上層部に入
力された免震対象物からの荷重によって水平変位したと
きの状態の一例を図４に示す。ここでは、各プレート１
２間の積層ゴム１４ａ，１４ｂ，１４ｃにより形成され
る荷重支持領域、即ち各プレート１２の隅角部間の積層
ゴム１４ａや各辺中央部間の積層ゴム１４ｂの外縁を相
互に結合して形成された包絡線で囲まれる領域が、上層
部から下層部に向かって順次水平方向に拡大されている
ため、積層体頂部の荷重入力部が、荷重出力部である最
下端のプレートの真上から外れることはない。このた
め、免震装置に回転モーメントが発生することはなく、
各積層ゴム１４ａ，１４ｂ，１４ｃと各プレート１２と
の間が分離されて、装置自体が破壊される心配がない。
全体がピラミッド状に成形されているから、小規模のま
ま水平変位幅を大きく取ることができる。

【００１８】また、隅角部の４つの積層ゴム１４ａが形
成する直線と平行になるように積層ゴム１４ｃが略Ｖ字
状に配列されていることで、当該免震装置が水平変位し
たとしても、図４に示すように、入力荷重を無理なく下
層部に伝達することができ、安定性が向上する。

【００１９】特に、このような免震装置は、同調質量ダ
ンパ［ＴＭＤ（Tuned Mass Damper）］を備えた制振装
置等で好適に適用することができる。

【００２０】＝＝＝他の実施の形態＝＝＝ （１）プレート１２間に介設される積層ゴム１４ａ，１
４ｂ，１４ｃは、必ずしも全て同一形状または同一サイ
ズである必要はない。 （２）プレート１２については、必ずしも外形矩形状に
成形される必要はない。この場合、積層体の外形形状
は、ピラミッド形（四角錐形）に限らず、他の錐形、例
えば円錐形等を採用することもできる。 （３）プレート１２の間隔については、必ずしも等しく
する必要はない。 （４）積層ゴム１４ａ，１４ｂ，１４ｃの配置パターン
についても他のレイアウトを採用することができる。例
えば、各プレート１２の各辺中央部に配置される補強用
の積層ゴム１４ｂを省いたレイアウトなどを採用するこ
とができる。 （５）プレート１２間に介設される長周期化部材として
は、前記積層ゴムに限らず、普通のゴム製部材であって
もよい。もちろん、その外形形状についても、柱体状に
限らす、シート状に成形されていたり、さらにこれが円
板状またはリング状に成形されていてもかまわない。

【００２１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明の免
震装置によれば、プレートと長周期化部材とを多段に積
層しても、各プレート間の長周期化部材により形成され
る荷重支持領域が上層部から下層部に向かって順次水平
方向に拡大されるから、上層部に入力される鉛直荷重の
重心位置が下層部の荷重支持領域から外れることはな
い。回転モーメントが発生することはなく、装置自体が
破壊される心配もない。各長周期化部材の高さ寸法を大
きく取って段数を削減しながらも、水平変位幅の大きい
免震装置を製作することができる。しかも、この免震装
置にあっては、同じ周期と許容変位をもたせた従来型の
免震装置に比べて、経済的にかつ小規模に製作すること
ができる。

【００２２】特に、各プレートの外形寸法を上層部から
下層部に向かって順次拡大形成することで、装置のさら
なる小規模化を図ることができる。また、長周期化部材
が複数のゴム柱体で構成されることで、長周期化部材が
支持する荷重を各ゴム柱体に分散させることができ、安
定した支持状態を得ることができる。さらにこのゴム柱
体が環状に配置されることで、各ゴム柱体で荷重をバラ
ンスよく均一に支持することができる。また、このゴム
柱体が、荷重入力部を中心に放射状に配置されること
で、どの方向の水平変位に対しても、荷重をバランスよ
く均一に支持することができる。また、互いに平行に直
線状に並んだ前記ゴム柱体を少なくとも１組備えること
で、水平変位したときでも、入力荷重を無理なく下層部
に伝達することができ、安定性が向上する。

【００２３】また、このゴム柱体が、鋼板とゴム層とを
交互に多段に積層して一体化されてなる積層ゴムで形成
されていることで、鉛直荷重を適切に支持しつつ、水平
変位を許容することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる免震装置の一実施形態を示した
斜視図である。

【図２】図１の免震装置を側方から見たときの様子を示
した側面図である。

【図３】図１の免震装置の上から２段目から８段目の各
段の積層ゴムの配置状態を示した平面図である。

【図４】図１の免震装置が水平変位したときの様子を示
した側面図である。

【図５】従来の免震装置の一例を示した側面図である。

【図６】従来の免震装置が水平変位したときの様子を示
した側面図である。

【符号の説明】

１０ 免震装置 １２ プレート １４ａ，１４ｂ，１４ｃ 積層ゴム（長周期化部材）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プレートと長周期化部材とを交互に多段
   に積層してなり、その上層部に入力された構造物等の免
   震対象物からの鉛直荷重を支持するとともに、前記長周
   期化部材により前記免震対象物の水平変位を許容する免
   震装置において、 前記各プレート間に前記長周期化部材により形成される
   荷重支持領域が上層部から下層部に向かって順次水平方
   向に拡大していることを特徴とする免震装置。
2. 【請求項２】 前記プレートの外形寸法が上層部から下
   層部に向かって順次水平方向に拡大形成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の免震装置。
3. 【請求項３】 前記各プレート間に介設された前記長周
   期化部材が、複数のゴム柱体で構成されていることを特
   徴とする請求項１または２に記載の免震装置。
4. 【請求項４】 前記各プレート間に介設された前記ゴム
   柱体が、荷重入力部を中心に相互に間隔をあけて環状に
   配置されていることを特徴とする請求項３に記載の免震
   装置。
5. 【請求項５】 前記ゴム柱体が、荷重入力部を中心に放
   射状に配列されていることを特徴とする請求項３に記載
   の免震装置。
6. 【請求項６】 互いに平行に直線状に並んだ前記ゴム柱
   体を少なくとも１組備えていることを特徴とする請求項
   ３に記載の免震装置。
7. 【請求項７】 前記ゴム柱体は、鋼板とゴム層とを交互
   に多段に積層して一体形成された積層ゴムからなること
   を特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の免震装
   置。