JPH05332047A - 免震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】免震構造物にどのような震動様態の震動が生じ
ても該震動を好適に免震し得る免震装置を提供する。 【構成】基礎２と構造体５との間に設けられ、地盤の震
動の震動エネルギを吸収し得る免震装置７において、前
記基礎２に接続し得る下フランジ９ｂを設け、構造体５
に接続し得る上フランジ９ａを設け、下フランジ９ｂと
上フランジ９ａの間に、ドーナツ円板状に形成された複
数枚のスチール板９ｄとドーナツ円板状に形成された複
数枚の弾性板９ｅを、交互に積層して円筒形を形作り、
電気粘性流体９ｉを内部に充填されて形成されたダンパ
本体９ｃを、下フランジ９ｂと上フランジ９ａが水平方
向に相対的に位置ずれし得るように、且つ、電気粘性流
体９ｉが変形し得るように設け、ダンパ本体９ｃ、電気
粘性流体９ｉ中に電場を形成し得る加電装置１０を設
け、電場形成手段に、電場の強さを制御し得る電圧制御
装置１１を接続し、電圧制御手段に、前記震動を検知し
得る震動センサ１２を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】積層ゴムを用いて構造体を基礎に
対して弾性的に支持すると共に、地震等で構造体に生じ
る震動をダンパで吸収する免震構造物において、免震構
造物に生じる震動を吸収するために用いられる免震装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、免震構造物において、地震等の震
動エネルギを吸収する手段として、該震動エネルギを吸
収し得る粘弾性体を有する粘弾性ダンパを用いた免震装
置が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一概に地震と
言っても、大きさや周期等、その震動様態は様々であ
り、本来は、その震動様態に応じて該震動エネルギを最
も好適に吸収し得る粘性が各々存在する。よって、様々
な震動様態の地震に対して高い免震効果を上げるには、
生じた地震の震動様態に応じて粘性の異なるダンパを用
いなければならない。ところが、従来提案されている免
震装置は、特定の粘性のダンパしか有していない。よっ
て、そのような免震装置では、前記免震構造物に生じる
多様な震動に対して必ずしも好適な免震を行うことが出
来ないという問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記事情に鑑
み、地震等により、免震構造物にどのような震動様態の
震動が生じても該震動を好適に免震し得る免震装置を提
供することを目的としている。本発明は、基礎（２）と
該基礎（２）により支持される構造体（５）との間に設
けられて、地震等の地盤の震動の震動エネルギを吸収し
得る免震装置（７）において、前記基礎（２）に接続し
得る基礎接続部材（９ｂ）を有し、前記基礎接続部材
（９ｂ）に対向する位置に、前記構造体（５）に接続し
得る構造体接続部材（９ａ）を設け、前記基礎接続部材
（９ｂ）と前記構造体接続部材（９ａ）の間に、加えら
れた電場の強さにより粘性が変化する電気粘性流体（９
ｉ）を内部に充填したボディ（９ｃ）を、前記基礎接続
部材（９ｂ）と前記構造体接続部材（９ａ）が水平方向
に相対的に位置ずれし得るように、且つ、その際に前記
ボディ（９ｃ）と共に該ボディ（９ｃ）内部に充填され
た電気粘性流体（９ｉ）が変形し得るように設け、前記
電気粘性流体（９ｉ）に、該電気粘性流体（９ｉ）中に
電場を形成し得る電場形成手段（９ｊ、９ｋ、９ｌ、９
ｍ、１０）を設け、前記電場形成手段（９ｊ、９ｋ、９
ｌ、９ｍ、１０）に、前記電場の強さを制御し得る電場
制御手段（１１）を接続し、前記電場制御手段（１１）
に、前記震動を検知し得る震動検知手段（１２）を接続
して構成される。なお、（ ）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、従っ
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「作用」の欄についても同様である。

【０００５】

【作用】上記した構成により、本発明は、電場形成手段
（９ｊ、９ｋ、９ｌ、９ｍ、１０）により電気粘性流体
（９ｉ）中に電場を形成し、該電場により電気粘性流体
（９ｉ）の粘性を変化させ得るように作用する。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は、本発明の免震装置を用いた免震構造物の一
実施例を示す図である。図２は、本発明の免震装置の一
実施例を示す図である。図３は、図２に示す可変粘弾性
ダンパ９をＸＹ断面で切断した断面図である。免震構造
物１は、図１に示すように、地盤に構築された基礎２を
有しており、基礎２上には、構造体５が複数個の公知の
積層ゴム支持体６を介して弾性的に支持されている。ま
た、構造体５と基礎２との間には、本発明の免震装置７
が設けられており、免震装置７は、構造体５と基礎２を
接続する形で設けられた可変粘弾性ダンパ９を有してい
る。可変粘弾性ダンパ９は、図２に示すように、構造体
５に接続した円板状の上フランジ９ａと、基礎２に接続
した同じく円板状の下フランジ９ｂを有しており、上フ
ランジ９ａと下フランジ９ｂの間には、円柱形に形成さ
れたダンパ本体９ｃが設けられている。ダンパ本体９ｃ
は、ドーナツ円板状に形成された複数枚のスチール板９
ｄと、同様にゴム等の弾性体によりドーナツ円板状に形
成された複数枚の弾性板９ｅを、交互に積層して円筒状
に形成した弾性筒９ｆを有しており、弾性筒９ｆと、弾
性筒９ｆに上下から挟着している上フランジ９ａ及び下
フランジ９ｂにより、閉鎖空間９ｇが形成されている。
弾性筒９ｆの内周面、及び上下フランジ９ａ、９ｂの閉
鎖空間９ｇに接する面には、ゴム等の、弾性及び絶縁性
を有する材料により形成された絶縁層９ｈが、円柱状の
容器を形成する形で密着しており、閉鎖空間９ｇには、
絶縁層９ｈの内部に、電場を付加すると粘性を変化させ
る電気粘性流体９ｉが充填されている。また、弾性筒９
ｆの内周面のうち、複数個の、ドーナツ円板状のスチー
ル板９ｄの内周面には、図２及び図３に示すように、絶
縁層９ｈを介して円弧を形作るプラス電極９ｊと、同様
に円弧を形作るマイナス電極９ｋが、各々、対向する形
で、個々のスチール板９ｄに一組づつ付設されており、
絶縁層９ｈには、プラス電極９ｊが密着した部分の中心
に、孔９ｈ１が設けられている。スチール板９ｄには、
孔９ｈ１に連通する孔９ｄ１が、スチール板９ｄの内周
面から外周面に貫通する形で形成されており、該孔９ｄ
１及び孔９ｈ１には、絶縁材料により被覆されたケーブ
ル９ｌが嵌挿され、プラス電極９ｊに接続している。ま
た、絶縁層９ｈには、マイナス電極９ｋが密着した部分
の中心に、孔９ｈ２が設けられており、スチール板９ｄ
には、孔９ｈ２に連通する孔９ｄ２が、スチール板９ｄ
の内周面から外周面に貫通する形で形成されている。該
孔９ｄ２及び孔９ｈ２には、絶縁材料により被覆された
ケーブル９ｍが嵌挿され、マイナス電極９ｋに接続して
おり、前記ケーブル９ｌの他端とケーブル９ｍの他端
は、加電装置１０に接続している。加電装置１０には、
電圧制御装置１１が接続しており、電圧制御装置１１に
は、基礎２に設置された震動センサー１２が接続してい
る。

【０００７】免震装置７等は、以上のような構成を有す
るので、可変粘弾性ダンパ９において、上フランジ９
ａ、複数枚のスチール板９ｄ、下フランジ９ｂの間をそ
れぞれ接続している弾性板９ｅが弾性変形自在であり、
可変粘弾性ダンパ９内部に充填されている電気粘性流体
９ｉも変形し得ることにより、構造体５に接続した上フ
ランジ９ａと基礎２に接続した下フランジ９ｂは、水平
方向、即ち、図２中矢印Ａ、Ｂ方向に相対移動自在であ
る。また、図２に示すように、加電装置１０により、可
変粘弾性ダンパ９中に充填された電気粘性流体９ｉを挾
んで互いに対向する形で付設されたプラス電極９ｊとマ
イナス電極９ｋに加電圧Ｅを加えることが出来、これに
より、電気粘性流体９ｉ中には、プラス電極６とマイナ
ス電極７の間の電気粘性流体９ｉ中に、水平な円盤状の
領域Ｆを形成する電場を、並行して複数個形成すること
が出来る。すると、電場が形成された領域Ｆにおける電
気粘性流体９ｉは、電場により、電気粘性流体９ｉに分
散した形で含有している微粒子を鎖状に連結し、微粒子
のクラスタを形成する。すると、該領域Ｆの電気粘性流
体９ｉは、複数本の鎖状のクラスタにより見かけ上該粘
性を向上させることが出来る。また、微粒子の連結によ
るクラスタの形成は、電場の強さ、即ち、加電圧Ｅの強
さに比例して活発に行なわれるので、該領域Ｆにおける
電気粘性流体９ｉの粘性は、電場の強さ、即ち、加電圧
Ｅの強さに比例して高められる。よって、加電装置１０
及びプラス電極９ｊとマイナス電極９ｋにより電気粘性
流体９ｉに加える電場の強さを変化させることによっ
て、電気粘性流体９ｉの粘性を、自在に変化させること
が出来る。また、図２に示すように、弾性筒９ｆの内周
面、及び上下フランジ９ａ、９ｂの閉鎖空間９ｇに接す
る面には、ゴム等の、弾性及び絶縁性を有する材料によ
り形成された絶縁層９ｈが、円柱状の容器を形成する形
で密着しており、スチール板９ｄの孔９ｄ１、９ｄ２に
挿嵌されたケーブル９ｌ、９ｍは、絶縁材料により被覆
されているので、スチール板９ｄを介して、プラス電極
９ｊとマイナス電極９ｋが短絡することはない。そこ
で、まず、通常の状態では、図２に示す基礎２には、震
動は生じていないので、可変粘性ダンパ９内部の電気粘
性流体９ｉには、電場は形成されておらず、電気粘性流
体９ｉの粘性は非常に低い状態にある。次に、地震等に
際して、図２に示す基礎２が、水平方向、即ち、図１中
矢印Ａ、Ｂ方向に震動すると、まず、基礎２には震動セ
ンサ１２が付設されているので、該震動センサ１２は基
礎２の震動を検知することが出来、震動センサ１２は、
図２に示すように、電圧制御装置１１に震動検知信号Ｓ
１を出力する。すると、電圧制御装置１０は、震動検知
信号Ｓ１に基づき基礎２の震動様態を瞬時に認識し、前
記震動エネルギを最も効果的に吸収し得る形で加電圧指
令Ｓ２を加電装置１０に指令することが出来る。する
と、加電装置１０は、加電圧指令Ｓ２に基づき、可変粘
弾性ダンパ９中に充填された電気粘性流体９ｉを挾んで
互いに対向する形で付設されたプラス電極９ｊとマイナ
ス電極９ｋに前記震動エネルギを最も効果的に吸収し得
る形で加電圧Ｅを加える。すると、電気粘性流体９ｉ中
に、水平な円盤状の領域Ｆを形成する形で電場が形成さ
れるので、該領域Ｆの電気粘性流体９ｉを、前記震動エ
ネルギを最も効果的に吸収し得る粘性に向上させること
が出来る。よって、電気粘性流体９ｉを内部に充填した
可変粘弾性ダンパ９により、基礎２に生じた震動の震動
エネルギーを好適に吸収し、基礎２上に積層ゴム支持体
６及び可変粘性ダンパ９を介して構築された構造体５に
該震動が伝播しないようにすることが出来る。

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基礎２と該基礎２により支持される構造体５との間に設
けられて、地震等の地盤の震動の震動エネルギを吸収し
得る免震装置７において、前記基礎２に接続し得る下フ
ランジ９ｂ等の基礎接続部材を有し、前記基礎接続部材
に対向する位置に、前記構造体５に接続し得る上フラン
ジ９ａ等の構造体接続部材を設け、前記基礎接続部材と
前記構造体接続部材の間に、加えられた電場の強さによ
り粘性が変化する電気粘性流体９ｉを内部に充填したダ
ンパ本体９ｃ等のボディを、前記基礎接続部材と前記構
造体接続部材が水平方向に相対的に位置ずれし得るよう
に、且つ、その際に前記ボディと共に該ボディ内部に充
填された電気粘性流体９ｉが変形し得るように設け、前
記電気粘性流体９ｉに、該電気粘性流体９ｉ中に電場を
形成し得る加電装置１０等の電場形成手段を設け、前記
電場形成手段に、前記電場の強さを制御し得る電圧制御
装置１１等の電場制御手段を接続し、前記電場制御手段
に、前記震動を検知し得る震動センサ１２等の震動検知
手段を接続して構成したので、下フランジ９ｂ等の基礎
接続部材を基礎２に接続し、上フランジ９ａ等の構造体
接続部材を構造体５に接続することが出来、前記基礎２
と前記構造体５の、水平方向への位置ずれに伴い、前記
構造体接続部材と前記基礎接続部材も同様に位置ずれさ
せることが出来る。また、前記構造体接続部材と前記基
礎接続部材の位置ずれに伴い、ダンパ本体９ｃ等のボデ
ィの内部に充填された電気粘性流体９ｉは、前記ボディ
の変形と共に変形する。この際、前記電気粘性流体９ｉ
は粘性を有しているので、前記電気粘性流体９ｉが変形
すると、該粘性により基礎２と構造体５ｄの位置ずれの
エネルギを吸収することが出来る。よって、地盤の震動
によって、基礎２と構造体５ｄが、水平方向に相対的に
位置ずれを繰り返す形で震動を生じた際には、前記電気
粘性流体９ｉにより該震動エネルギを吸収することが出
来、前記構造体５を免震することが出来る。また、震動
センサ１２等の震動検知手段により地盤の震動様態を検
知することが出来、電圧制御装置１１等の電場制御手段
により、検知された地盤の震動様態に基づいて、該震動
の震動エネルギを最も好適に吸収し得る強さの電場を形
成するように前記電場形成手段を制御することが出来
る。すると、前記電場形成手段は、前記電場制御手段の
制御の下に、前記電気粘性流体９ｉ中に電場を形成する
ので、該電場により、前記電気粘性流体９ｉの粘性を前
記震動の震動エネルギを最も好適に吸収し得る粘性にす
ることが出来る。よって、本発明の免震装置７は、地
盤、即ち、基礎２にどのような震動様態の震動が生じて
も該震動エネルギを好適に吸収し、構造体５を免震する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の免震装置を用いた免震構造物
の一実施例を示す図である。

【図２】図２は、本発明の免震装置の一実施例を示す図
である。

【図３】図３は、図２に示す可変粘弾性ダンパ９をＸＹ
断面で切断した断面図である。

【符号の説明】

２……基礎 ５……構造体 ７……免震装置 ９ａ……構造体接続部材（上フランジ） ９ｂ……基礎接続部材（下フランジ） ９ｃ……ボディ（ダンパ本体） ９ｉ……電気粘性流体 ９ｊ……電場形成手段（プラス電極） ９ｋ……電場形成手段（マイナス電極） ９ｌ……電場形成手段（ケーブル） ９ｍ……電場形成手段（ケーブル） １０……電場形成手段（加電装置） １１……電場制御手段（電圧制御装置） １２……震動検知手段（震動センサ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基礎と該基礎により支持される構造体との
   間に設けられて、地震等の地盤の震動の震動エネルギを
   吸収し得る免震装置において、 前記基礎に接続し得る基礎接続部材を有し、 前記基礎接続部材に対向する位置に、前記構造体に接続
   し得る構造体接続部材を設け、 前記基礎接続部材と前記構造体接続部材の間に、加えら
   れた電場の強さにより粘性が変化する電気粘性流体を内
   部に充填したボディを、前記基礎接続部材と前記構造体
   接続部材が水平方向に相対的に位置ずれし得るように、
   且つ、その際に前記ボディと共に該ボディ内部に充填さ
   れた電気粘性流体が変形し得るように設け、 前記電気粘性流体に、該電気粘性流体中に電場を形成し
   得る電場形成手段を設け、 前記電場形成手段に、前記電場の強さを制御し得る電場
   制御手段を接続し、前記電場制御手段に、前記震動を検
   知し得る震動検知手段を接続して構成した免震装置。