JPH0623498B2 - 床免震装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は床免震装置に関し、特に水平方向の振動時に
は建物躯体に対して床を絶縁することにより建物躯体の
みを振動させて床への振動伝達を防止する。

〔従来の技術〕

従来の床免震装置としては、昭和５９年２月に株式会社
大林組が発行した「山一証券システムセンター新築工事
ダイナミック・フロア・システム 取扱い説明書」に
記載されたようなものがある。この装置は、建物躯体を
なすスラブの上面に置いた滑り板と、その上面に摺動自
在に置いた底板と、床の下側に固定した外筒と、底板の
上側に固定して前記外筒に入れ子式に内嵌される内筒
と、内筒と外筒との内部に設置されて上下方向に伸縮す
る垂直コイルばねと、外筒と底板との間に設置された垂
直タンパーと、内筒とスラブとの間に四方に向けて架設
された４本の水平コイルばねとからなり、上下方向の振
動は垂直コイルばねと垂直ダンパーの伸縮によって減衰
させる一方、水平方向の振動は水平コイルばねの伸縮
と、滑り板及び底板間の摩擦力によって減衰させるもの
である。

前記垂直方向の振動吸収手段は、実開５８−４４３３４
号公報にも開示され、また前記水平方向の振動吸収手段
は、特開昭６２−８６２６５号公報にも開示されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記取扱い説明書記載の従来技術にあっ
ては、部品点数が多いことと、内外の両筒及びこれらの
内部の垂直コイルばねを使用していることによって装置
の高さが大となり、建物の床下に大空間が必要になると
いう不具合があり、また四方に水平コイルばねを拡張し
ているために所要面積を大になるという不具合がある。

前記従来技術は、建物躯体に対して床を弾性的に支持
し、この弾性力を所定値にセットすることにより床を免
震するという思想のもとに開発されたものであり、その
結果、前記のような大形且つ複雑な構成となったもので
あるが、発明者等が三軸振動台を用いて実験した結果、
水平方向の振動に対しては、床に対して建物躯体を自由
に滑らせるだけで床の振動を防止できることが分った。
その理由は、前記三軸振動台を使用した実験によれば、
地震の開始時には大きな振動力が建物に作用して、床に
対して建物躯体が滑り始めるが、振動方向とは逆方向の
反力が数秒後には作用して前記振動力が次第に減衰され
るからである。従って、免震装置には地震力を減衰させ
るような積極的な減衰装置は必要がなく、建物躯体を床
に対して水平方向に自由に滑らせておけば、床には地震
力か伝達されることがなく、またその間に前記理由によ
って地震力は次第に減衰され、床に対して建物躯体は元
の位置に復帰して静止することが分かった。

かかる知見を基礎としてこの発明が完成されたものであ
り、この発明は、構造が簡単で特に上下方向の寸法を小
さくできて床下のふところを小さくし、以て階高を小さ
くすることができる床免震装置とすることを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の床免震装置は、建物躯体側とその上に載置さ
れる床部材側との両者のうちの一方に形成された水平な
滑り面と、前記建物躯体側と床部材側との両者のうちの
前記滑り面が形成された側とは別の側に固定され且つ先
端面が前記滑り面に面どうしで摺接して床部材側の荷重
を建物躯体側に支承させる滑り支承部材と、この滑り支
承部材の外周を間隔をおいて囲んで前記滑り面に突設さ
れたストッパと、このストッパにおける前記滑り支承部
材側の位置に配置されたゴム質の緩衝材と、前記ストッ
パに囲まれた領域を覆い、前記建物躯体側と床部材側と
の両者のうちの前記滑り面が形成された側に外端が固定
され、且つ前記両者のうちの滑り支承部材が固定された
側に内端が固定されたゴム質の弾性薄板と、を備えてな
る。

前記滑り支承部材は、金属その他の材料により構成され
た剛体としてもよいし、また複数のゴム質の弾性材と複
数の金属板とを上下方向に積層してなるものであっても
よい。

〔作用〕

平常時には、滑り支承部材によって床部材側の荷重が建
物躯体側に支持されるとともに、滑り支承部材の先端面
と滑り面との間の摩擦力によって両者は水平方向にも一
体をなしている。そして地震力によって建物が水平方向
に振動すると、地震力が小さくて前記振動力が滑り面と
滑り支承部材先端面との間の摩擦力以下にあるときに
は、まだ、床部材側と建物躯体側は水平方向に一体をな
しているが、地震力が大きくて前記振動力が前記摩擦力
を超えると、滑り面と滑り支承部材先端面との間に滑り
が生じて、建物躯体側が振動する一方床部材側には振動
が伝達されない。このため、建物躯体側は振動するもの
の床部材側は免震されることになる。ここでは滑りによ
って振動力の伝達を遮断しているために、床上部材が共
振することもない。

このとき、床部材側に対する建物躯体側の移動量が大き
い場合には、滑り支承部材がストッパに当たって前記相
対移動量を規制する。ここで、ストッパ内周には緩衝材
が配置されるために、ストッパに対する滑り支承部材の
衝撃に緩衝され、以て床部材側の振動が防止される。

また、前記振動により滑り支承部材と滑り面とが相対的
に滑りを生じると、前記ゴム質の弾性薄板が部分的に伸
縮して、滑り支承部材と滑り面との相対位置の復元力が
作用する。地震力によって相対的に振動する両者が振動
終期には地震発生前の位置に復元するものの、ゴム質の
弾性薄板の前記復元力によって、相対振動する両者の復
元を補助するものである。さらに、ゴム質の弾性薄板は
ストッパに囲まれた領域を覆っているために、滑り面に
対するダストカバーをなす。したがって滑り面に塵埃が
付着することを防止するために、滑り面の滑り性能は常
時同一状態に維持される。

前記滑り支承部材を、金属その他の材料により構成され
た剛体とした場合で、地震力が小さくて滑り支承部材の
先端面と滑り面との間の摩擦力によって、両者間に滑り
が生じていないときには、この振動力は床部材側に伝達
される。このように床部材側において小振動力の入力が
許容される場合には、滑り支承部材を剛体とすればよ
い。またこれを複数のゴム質の弾性材と複数の金属板と
を上下方向に積層してなるものにより構成すると、滑り
支承部材は滑り面との間に滑りが生じていない場合で
も、その弾性変形によって振動を吸収するから、床部材
側への振動入力が抑制される。このゴム質の弾性体を積
層した場合には、その伸縮によって垂直方向の振動も吸
収される。

なお、滑り面と滑り支承部材先端面との摩擦力は、免震
させる振動力の大きさや床部材側の質量等の条件によっ
て設定されるものであって、摩擦力の設定は摩擦部位の
材質や接触面積を選択することによって決定する。ま
た、滑り面に対する滑り支承部材の滑り量は前記実験に
より、±１５０mm（振幅が３００mm）とすれば予想され
る地震においては充分であることが分かっている。

さらに、この発明では建物躯体側と床部材側の接触が、
滑り面と滑り支承部材先端面との間の面どうしの滑り接
触であるために、両者間には摩擦力が作用しているか
ら、床への貨物の搬入や人の歩行により床に水平力が作
用しても、床が移動することもないし、また地震力によ
る前記滑りが発生したときにも騒音の発生がない。

〔実施例〕

第１図はこの発明の実施例の全体を示す分解斜視図であ
り、第２図(a)はその要部断面拡大図である。ここで、
第２図(a)に示す１が建物躯体の一部であるスラブであ
り、このスラブ１は第１図においては省略してある。

スラブ１の上面に滑り板２が固定され、この滑り板２の
表面が摩擦係数の小さい水平な滑り面３をなすが、滑り
板２の表面に特定の摩擦係数を有する板又は膜を配置し
てその表面を滑り面３とすることもできる。例えば、四
ふっ化エチレン樹脂からなる膜又はこれに黒鉛、ガラス
繊維、二酸化鉄などを混入した樹脂の膜とする。滑り板
２の滑り面３には、内径が３６０mm程度で高さが５０mm
程度のリング状のストッパ４が固定され、このストッパ
４の内周にゴム質の緩衝材５が配置される。

６は床部材であり、平行な大梁７と、大梁７間に架設さ
れた複数の小梁８と、これらの上に多数の支柱９を介し
て配置された床パネル１０とからなり、かかる床部材６
の上面には、この実施例では電子計算機１１が載置され
ている。電子計算機１１は一般に２００（±３０）ガル
で停止するようにフェイルセーフが機能するため、この
実施例では１００ガルの振動力により、後述するように
滑り支承部材１３に対して滑り面３が滑り始める構成と
している。

床部材６下面に固定された板材１２の下面には、滑り支
承部材１３がそのフランジ部においてボルト等の固着具
によって固着される。滑り支承部材１３は全体の高さが
５０〜１００mm程度であり、先端面が前記滑り面３に、
面による滑り接触するものであって、フランジ部の下側
において直径６０mm程度の円柱状をなし、前記ストッパ
４の内側中心において滑り面３に接触している。而して
滑り支承部材１３の外周とストッパ４の内面との間には
１５０mm程度の間隔がある。また、滑り支承部材１３の
高さは前記程度であるため、これに滑り板２の高さを加
えた分がこの実施例における免震装置の高さ寸法とな
る。滑り板２の高さを２０mmとすれば、免震装置の高さ
寸法は７０〜１２０mm程度となる。

前記ストッパ４の外周（上面でもよい）と、滑り支承部
材１３のフランジ部外周との間にはゴム質の弾性薄板１
４が張り渡され、これによりストッパ４内部が覆われて
いる。弾性薄板１４は、この実施例では傘状をなし、そ
の中心側のボス部が滑り支承部材１３に外嵌され、その
外周側がストッパ４に外嵌されている。なお、弾性薄板
１４は床部材６側においては板材１２に固定され、また
スラブ１側においてはストッパ４外側で滑り面３に固定
されてもよい。

この弾性薄板１４には振動を積極的に減衰するための機
能を持たせていないため、滑り面３に対する滑り支承部
材１３の移動の抵抗力が大きくならないように、前記移
動時のばね定数を小さくしてある。

なお、床部材６を構成する平行な大梁７の両端間には、
中央が下側に凹陥された曲げ板１５が配置され、その凹
部には給電又は送信用のケーブル１６が挿通され、さら
に凹部の上には他の大梁７，小梁８上面と同一面をなす
水平板１７が着脱自在に架設される。前記凹部にケーブ
ル１６を配設することによって、電子計算機１１とケー
ブル１６との距離を確保し、以てノイズによる電子計算
機１１の誤作動防止を図るとともに、ケーブル１６を電
子計算機１１に向けて屈曲するときの曲率半径を大きく
し得て光通信ケーブルの配線を容易にしている。

第１図中１８はケーブル１９を巻き溜めるためのトレイ
であって電気絶縁性又は電磁波シールド性に富む材質か
らなり、小梁８間に載置される。また、２０，２１も前
記トレイ１８と同様のトレイであって、集中コンセント
２２や、電子計算機１１の変復調器２３が夫々配置され
る。

また前記ケーブル１６，１９類を床パネル１０上面に通
過させるために、床パネル１０には凹欠部１０ａが形成
されている。

前記のような免震装置は、この実施例では床部材６下面
の四隅に配置されるが、免震装置の荷重支持性能や床部
材６の形状や荷重等の条件により配置する免震装置の数
及び位置は適宜選択されるものとする。

次に、前記免震装置の動作を説明する。

地震の発生していない平常時には、滑り支承部材１３に
よって床部材６側の荷重が建物躯体側であるスラブ１に
支持されるとともに、滑り支承部材１３の先端面と滑り
面３との間の摩擦力によって両者は水平方向にも一体を
なしている。そして地震力によって建物が水平方向に振
動すると、地震力が小さくて前記振動力が滑り面３と滑
り支承部材１３先端面との間の摩擦力以下にあるときに
は、まだ、床部材６側とスラブ１側は水平方向に一体を
なしているが、地震力が大きくて前記振動力が前記摩擦
力を超えると、滑り面３と滑り支承部材１３先端面との
間に滑りが生じて、スラブ１側が振動する一方、床部材
６側には振動は伝達されない。このため、スラブ１側は
振動するものの床部材６側は免震されることになる。し
たがって床部材６上面に設置される電子計算機１１には
振動力は伝達されることがない。ここでは、滑りによっ
て振動力の伝達を遮断しているために、床上部材が共振
することもない。また、滑り面３に対して滑り支承部材
１３先端面を面接触させているために、ここには摩擦力
が作用しているから、微小な震動では前記滑りは発生し
ない。このため、床部材６上面での人の歩行や機器の搬
入時に床部材６に水平方向の力が作用しても前記滑りは
発生しない。この点、床部材６側とスラブ１側との間に
転がり接触する部品を介在させた場合のように、小さい
水平力によっても床部材６が過敏に移動することがな
い。

なお、床上に据え付けられる形式の電子計算機１１は、
一般に２００ガル（±３０ガル）程度の振動で停止する
ようにフエルセイフが作動するため、この実施例では１
００ガル程度以上の震動によって滑り支承部材１３先端
面と滑り面３とに滑りが生じるようにしてある。なお、
この滑りを生じる震動力は、床部材６に設置される機器
の種類に応じて設定されるものとする。

このとき、床部材６に対するスラブ１の移動量が大きい
場合には、滑り支承部材１３がストッパ４に当たって前
記相対移動を規制する。ここで、ストッパ４内周には緩
衝材５が配置されているために、その弾性変形によって
ストッパ４に対する滑り支承部材１３の衝撃は緩和され
て床部材６の振動が防止される。

また、前記振動により滑り支承部材１３と滑り面３とが
相対的に滑りを生じると、前記弾性薄板１４が伸縮し
て、滑り支承部材１３と滑り面３との相対位置の復元力
が生じる。地震力によって相対的に振動する両者が振動
終期には地震発生前の位置に復元するものの、ゴム質の
弾性薄板１４の前記復元力によって、相対的に振動する
両者の復元を補助し、可及的に相対位置の復元を促進す
る。

さらに、弾性薄板１４は滑り面３におけるストッパ４に
囲まれた部分を覆っているために滑り面３に対するダス
トカバーをなす。したがって滑り面３に塵埃が付着する
ことを防止するために滑り面３の滑り性能は常時同一状
態に維持される。

前記滑り支承部材１３を金属その他の剛体によって構成
した場合には、地震力が小さくて滑り支承部材１３の先
端面と滑り面３との間の摩擦力によって両者間に滑りが
生じていないときには、その振動力は床部材側に伝達さ
れる。このように床部材側において小振動力の入力か許
容される場合には、滑り支承部材１３を剛体とすればよ
い。

また滑り支承部材１３を複数のゴム質の弾性体と複数の
金属板とを上下方向に積層してなるものにより構成する
と、滑り支承部材１３は滑り面３との間に滑りが生じて
いない場合にも、その弾性変形によって振動を吸収する
から床部材６側への振動入力が抑制される。このゴム質
の弾性体を積層した場合には、その伸縮によって垂直方
向の振動も吸収される。

この実施例のストッパ４は、滑り板３に対して公知の固
着手段により固着され、そのストッパ４に緩衝材５が同
様に公知の固着手段によって固着されたものであるが、
第２図(b)に示すように、滑り板３とストッパ４とは一
体に成形されたものを使用することもできるし、また、
第２図(c)のようにストッパ４をゴム質の弾性体により
構成して緩衝材５と一体に構成することもできる。

また、前記実施例の弾性薄板１４は床部材６側への取り
付け部分とスラブ１側への取り付け部分との間が平滑に
なっているが、第３図に示すように蛇腹に構成すること
もできる。このように蛇腹にすることによって、滑り支
承部材１３に対する滑り面３の滑り移動時における弾性
薄板１４のばね定数を小さくすることができる。

さらに、ストッパ４の緩衝材５の形状を第４図に例示す
るようなものの中から選択することによって、その緩衝
機能を任意に設定することができる。第４図(a)(b)(c)
は緩衝材５の形状のみから緩衝機能を設定しているが、
第４図(d)のものは緩衝材５の内部に空気溜５ａを設け
るとともにこれと外部を連通する絞り５ｂを設けて、滑
り支承部材１３が当たったときに空気溜５ａが伸縮して
外部との間に空気の出入りを生じ、その際、絞り５ｂの
絞り作用により減衰力を得ようとするものである。

なお、以上の説明は、建物躯体をなすスラブ１に滑り面
３を形成し、床部材６に滑り支承部材１３を突設してい
るが、滑り面３と滑り支承部材１３との関係を上下逆に
して滑り面３を床部材６に下向きに設ける一方、滑り支
承部材１３をスラブ１に上向きに突設しても前記と同一
の作用効果を得ることができる。また、床部材６の上面
には電子計算機１１のみを設置するものではなく、振動
を与えたくない種々の機械又は器具、例えば美術工芸品
や脆弱な商品等を設置することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、地震力を減衰
させるための積極的な減衰機構を設けることなく、建物
躯体を床に対して水平方向に自由に滑らせることによっ
て床部材への振動伝達を遮断し、振幅が所定値を超える
ときだけストッパと緩衝材で振動を減衰するものである
ため、構造が簡単になるとともに免震装置を小形化でき
る。このため床のふところを小さくして階高を低くする
ことが可能になるという効果がある。また、弾性薄板に
よって滑り面と滑り支承部材との位置の復元を促進する
とともに、滑り面の防塵使用もあるために、滑り面を常
時同一の摩擦力に維持することができて、免震機能を長
期間にわたって維持することができる効果もある。さら
にこの発明によれば、滑り面と滑り支承部材先端面との
間の面どうしの滑り接触であるために、両者間には摩擦
力が作用しているから、床への貨物の搬入や人の歩行に
より床に水平力が作用しても、床が水平方向に振動する
こともないし、また地震力による前記滑りが発生したと
きにも騒音の発生がないという効果もある。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の実施例を示す分解斜視図、第２図
(a)は第１図の要部断面図、第２図(b)(c)はストッパの
他の例を示す断面図、第３図は弾性薄板の他の例を示す
断面図、第４図(a)〜(d)は緩衝材の例を示す断面部分図
である。 １……スラブ（建物躯体）、２……滑り板、３……滑り
面、４……ストッパ、５……緩衝材、６……床部材、７
……大梁、８……小梁、１０……床パネル、１１……電
子計算機、１３……滑り支承部材、１４……弾性薄板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】建物躯体側とその上に載置される床部材側
   との両者のうちの一方に形成された水平な滑り面と、前
   記建物躯体側と床部材側との両者のうちの前記滑り面が
   形成された側とは別の側に固定され且つ先端面が前記滑
   り面に面どうしで摺接して床部材側の荷重を建物躯体側
   に支承させる滑り支承部材と、この滑り支承部材の外周
   を間隔をおいて囲んで前記滑り面に突設されたストッパ
   と、このストッパにおける前記滑り支承部材側の位置に
   配置されたゴム質の緩衝材と、前記ストッパに囲まれた
   領域を覆い、前記建物躯体側と床部材側との両者のうち
   の前記滑り面が形成された側に外端が固定され、且つ前
   記両者のうちの滑り支承部材が固定された側に内端が固
   定されたゴム質の弾性薄板と、を備えたことを特徴とす
   る床免震装置。
2. 【請求項２】前記滑り支承部材は、金属その他の材料に
   より構成された剛体であることを特徴とする第１請求項
   記載の床免震装置。
3. 【請求項３】前記滑り支承部材は、複数のゴム質の弾性
   材と複数の金属板とを上下方向に積層してなることを特
   徴とする第１請求項記載の床免震装置。