JPH0925990A - 免震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 美術館若しくは博物館等の展示品又は機器類
等の軽量物に対する免震に対しても、固有振動周期の長
周期化を容易に図り得る上に、引張ばね等の減衰装置を
特に設けなくても振動エネルギを好ましく減衰させるこ
とができる免震装置を提供する。 【構成】 免震装置１は、上部支承体２と、上部支承体
２に対面して配された下部支承体３と、上部支承体２と
下部支承体３との対面する面４及び５間に配された弾性
転動体６とを具備しており、転動体６が転動するように
して配された上部支承体２と下部支承体３との面４及び
５において、面４は上に凸な球状凹面とされており、面
５は下に凸な球状凹面とされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、地震等の振動を減衰して建築物
等の損壊を防止する免震装置、特に、美術館若しくは博
物館等の展示品又は機器類の免震のために好適な免震装
置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】建物と基礎との間に配
されて、地震による基礎の振動を減衰して建物の損壊を
防止する免震装置としては、積層ゴムと、この積層ゴム
の中央部に挿入された円柱状鉛とを具備したものが知ら
れている。また、精密機器に対しては、実開昭６０−９
１８３２号公報に記載されているように、球面状の凹所
を下面に形成した上皿と、この上皿と同様に構成され、
上皿に対向配置された下皿と、上皿及び下皿に挟持され
た球体と、上皿及び下皿間に配された引張ばねとからな
る防振装置が提案されている。

【０００３】ところで積層ゴムからなる免震装置におい
ては、支持する建物の荷重により、その固有振動周期が
決定されるため、例えば、美術館若しくは博物館等の展
示品又は機器類等の軽量物に対する免震に際しては、そ
の固有振動周期の長周期化が困難であって、地震等の振
動に共振する虞を有する一方、実開昭６０−９１８３２
号公報に記載の防振装置では、支持する構造物の荷重に
影響されないで、転がり振り子の原理に基づく球面状の
凹所の曲率によって、その固有振動周期が決定されるた
め、その固有振動周期の長周期化は、積層ゴムからなる
免震装置に比較して容易に達成することができるが、上
皿及び下皿に挟持される球体が剛体からなるため、振動
エネルギを効果的に減衰させるには、上述のように上皿
及び下皿間に配された引張ばね等の減衰装置を必要とす
る。

【０００４】本発明は、前記諸点に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、美術館若しくは博
物館等の展示品又は機器類等の軽量物に対する免震に対
しても、固有振動周期の長周期化を容易に図り得る上
に、引張ばね等の減衰装置を特に設けなくても振動エネ
ルギを好ましく減衰させることができる免震装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、上部支承体と、この上部支承体に対面して配された
下部支承体と、上部支承体と下部支承体との対面する面
間に配された弾性転動体とを具備しており、弾性転動体
が転動するようにして配された上部支承体と下部支承体
との面のうち少なくとも一方の面は凹面とされている免
震装置によって達成される。

【０００６】本発明においては、弾性転動体が転動する
ようにして配された上部支承体と下部支承体との面のう
ち他方の面は、凹面であってもよいが、これに代えて直
平面であってもよい。好ましい具体例では、上部支承体
は、弾性転動体が転動する上に凸な凹面を有しており、
下部支承体は、弾性転動体が転動する下に凸な凹面を有
している。凹面は、一定の曲率をもって広がっている必
要はなく、例えば、中央から周縁にかけて徐々に曲率半
径が小さくなるように形成してもよい。好ましい例で
は、凹面は、円筒面の一部であっても、又は球面の一部
であってもよい。転動体の表面形状は、それが弾性体か
らなるため、凹面の表面状態に対応して変形することが
でき、したがって凹面は極度に滑らかになっている必要
はない。上部支承体及び下部支承体は、通常、金属製で
あるが、弾性転動体を用いる本発明の免震装置の場合に
は、弾性転動体の弾性変形により支圧分布が広がるた
め、合成樹脂製又は木製であってもよい。

【０００７】弾性転動体は、円柱状又は球状部材であっ
てもよく、また、場合により、これらの中空体からなっ
ていてもよい。弾性転動体を構成する弾性材料として
は、ニトリルブチレンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴ
ム（ＣＲ）、スチレンブルチルゴム（ＳＢＲ）、ウレタ
ンゴム、天然ゴム、シリコンゴム等を好ましいものとし
て挙げることができるが、その他のものであってもよ
く、硬度としては、ＩＲＨ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌ Ｒｕｂｂｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ）単位でＨｓＡ５
０からＨｓＡ７０の範囲のものが好ましく、この範囲内
において、荷重及び弾性転動体の形状構造等により適宜
選択するのがよい。弾性転動体としては、全体が上記の
ような弾性材料から構成されていてもよいが、これに代
って、芯部材と、この芯部材の外周面を覆って設けられ
た被覆部材とを具備し、芯部材を例えば鋼などの金属製
又は高硬度ゴム若しくは樹脂製とし、被覆部材をゴム製
として弾性転動体を構成してもよく、また、芯部材と、
この芯部材の外周面を覆って設けられた繊維補強樹脂層
と、この繊維補強樹脂層の外周面を覆って設けられた被
覆部材とを具備し、芯部材をゴム製とし、被覆部材もま
たゴム製として弾性転動体を構成してもよい。繊維補強
樹脂層の形成材料としては、ガラス、カーボン、アラミ
ド樹脂等を挙げることができる。なお、上記の芯部材と
しては、円柱状又は球状であっても、また中空体であっ
てもよい。

【０００８】本発明の免震装置は、上述した振り子の原
理を採用するため、支持する荷重に関係なしに、長周期
化を図り得て、支持する構造物を免震化することができ
るので、美術館若しくは博物館等の展示品又は機器類等
の軽量物の免震のために特に好適に用いることができ
る。

【０００９】本発明の免震装置では、上部支承体上に支
持すべき構造物が載置され固定され、下部支承体が建物
の基礎又は床等に固定される。建物の基礎又は床等が地
震によって振動されると、弾性転動体が上部支承体と下
部支承体との対面する面間で転動し、上部支承体と下部
支承体との間に相対変位を生じさせ、上部支承体への振
動入力を減衰し、転動中の弾性転動体の若干の変形によ
り、内部減衰の小さい材料で弾性転動体が形成されてい
ても、振動エネルギを効果的に減衰する。また、本免震
装置では、振り子の原理を利用したものであるため、支
持する荷重に影響されることなしに、固有振動周期を長
周期化することができ、軽荷重の構造物を効果的に免震
させ得る。更に本免震装置では、弾性転動体が若干変形
するため、振動入力振幅（加速度）の依存性が大きく、
小さな振動入力では、高い剛性を示し、大きな振動入力
では、低い剛性を示すようになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を、図に
示す好ましい実施例に基づいて更に詳細に説明する。な
お、本発明はこれら実施例に何等限定されないのであ
る。

【００１１】

【実施例】図１において、本例の免震装置１は、鉄製の
上部支承体２と、上部支承体２に対面して配された鉄製
の下部支承体３と、上部支承体２と下部支承体３との対
面する面４及び５間に配されたスチレンブルチルゴム製
のＩＲＨ単位でＨｓＡ６０の球状部材からなる弾性転動
体６とを具備しており、転動体６が転動するようにして
配された上部支承体２と下部支承体３との面４及び５に
おいて、面４は上に凸な球状凹面とされており、面５は
下に凸な球状凹面とされている。本例では、凹面として
形成された面４及び５のそれぞれは、曲率が一定の球面
の一部からなる。なお本例の弾性転動体６の直径として
は４０ｍｍを採用したが、本発明はこれに限定されな
い。

【００１２】以上のような免震装置１は、下部支承体３
が建物の基礎又は床等１１に固定され、上部支承体２上
に基台等１２の支持すべき構造物が載置され、この基台
等１２に展示品又は機器類等の軽量物が載置されて、使
用される。そして建物の基礎又は床等１１が地震によっ
て水平方向（Ｈ方向）に振動されると、弾性転動体６が
上部支承体２と下部支承体３との対面する面４及び５間
で転動し、上部支承体２と下部支承体３との間に相対変
位を生じさせ、上部支承体２への振動入力を減衰し、鉛
直荷重に基づく転動中の弾性転動体６の若干の変形によ
り、弾性転動体６の転がり抵抗が増加し、内部減衰の小
さい材料で弾性転動体６が形成されていても、また、特
別なダンパを設けなくても、この抵抗により振動エネル
ギを効果的に減衰する。また、本免震装置１では、振り
子の原理を利用したものであるため、その固有振動周期
Ｔは、面４及び５の曲率半径をｒ、重力加速度をｇとす
ると、原理的には、Ｔ²＝４π²（２ｒ／ｇ）で与えられ
る結果、支持する荷重に影響されることなしに、固有振
動周期を長周期化することができ、軽荷重の構造物を効
果的に免震することができる。

【００１３】更に免震装置１では、上述したように鉛直
荷重により弾性転動体６が若干変形するため、振動入力
振幅の依存性が大きく、小さな振動入力では、高い剛性
を示し、大きな振動入力では、低い剛性を示し、いわゆ
るトリガ効果をも期待し得る。

【００１４】なお、上記例では凹面４及び５を球面の一
部から、また弾性転動体６を球状部材からそれぞれ形成
したが、これらをそれぞれ円筒面の一部から、また円柱
状部材から形成してもよく、円筒面の一部から又は円柱
状部材から形成した場合には、免震装置１は方向性を有
することになるが、ここで方向性が問題となる場合に
は、このような方向性を有する免震装置１を多段に重ね
合わせて、方向性をなくすようにして用いてもよい。ま
た、凹面４及び５のいずれか一方を球面の一部から、他
方を円筒面の一部又は直平面から形成してもよく、更に
凹面４の球面又は円筒面の曲率と凹面５の球面又は円筒
面の曲率とを互いに同じにする必要はなく、相互に異な
らせてもよい。また、上記例では中実の弾性転動体６を
用いたが、適度な弾性伸縮をなすように、弾性転動体６
を中空体で形成してもよい。本発明では、上述のよう
に、上部支承体２及び下部支承体３を鉄で形成する代わ
りに、合成樹脂又は木等で形成してもよい。

【００１５】また図２に示すように、免震装置１を基台
等１２の下部に複数個（図２に示す例では基台等１２の
四隅に各一個、合計４個）設けて免震システム３１を構
成してもよい。本例の免震システム３１でも、上記と同
様な効果を得ることができる。

【００１６】更に、図３及び図４に示すように、弾性転
動体６を形成してもよい。図３に示す弾性転動体６は、
金属球又は高硬度のゴム若しくは樹脂球からなる球状の
芯部材４１と、芯部材４１の外周面を覆って設けられた
ゴム製の被覆部材４２とを具備して、球状に形成されて
おり、図４に示す弾性転動体６は、ゴム球からなる芯部
材５１と、芯部材５１の外周面を覆って設けられたガラ
ス、カーボン、アラミド樹脂等からなる繊維補強樹脂層
５２と、繊維補強樹脂層５２の外周面を覆って設けられ
たゴム製の被覆部材５３とを具備して、球状に形成され
ている。図３及び図４に示す弾性転動体６を適宜用いる
ことにより最適な免震効果を得ることができる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、美術館若
しくは博物館等の展示品又は機器類等の軽量物に対する
免震に対しても、固有振動周期の長周期化を容易に図り
得る上に、引張ばね等の減衰装置を特に設けなくても振
動エネルギを好ましく減衰させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい一実施例の断面図である。

【図２】本発明の好ましい他の実施例の断面図である。

【図３】弾性転動体の他の好ましい実施例の断面説明図
である。

【図４】弾性転動体の更に他の好ましい実施例の断面説
明図である。

【符号の説明】

１ 免震装置 ２ 上部支承体 ３ 下部支承体 ４、５ 面 ６ 弾性転動体

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部支承体と、この上部支承体に対面し
   て配された下部支承体と、上部支承体と下部支承体との
   対面する面間に配された弾性転動体とを具備しており、
   弾性転動体が転動するようにして配された上部支承体と
   下部支承体との面のうち少なくとも一方の面は凹面とさ
   れている免震装置。
2. 【請求項２】 上部支承体は、弾性転動体が転動する上
   に凸な凹面を有している請求項１に記載の免震装置。
3. 【請求項３】 下部支承体は、弾性転動体が転動する下
   に凸な凹面を有している請求項１又は２に記載の免震装
   置。
4. 【請求項４】 凹面は、円筒面又は球面の一部からなる
   請求項１から３のいずれか一項に記載の免震装置。
5. 【請求項５】 弾性転動体は、円柱状部材からなる請求
   項１から４のいずれか一項に記載の免震装置。
6. 【請求項６】 弾性転動体は、球状部材からなる請求項
   １から４のいずれか一項に記載の免震装置。
7. 【請求項７】 弾性転動体は、中空体からなる請求項１
   から６のいずれか一項に記載の免震装置。
8. 【請求項８】 弾性転動体は、芯部材と、この芯部材の
   外周面を覆って設けられた被覆部材とを具備しており、
   芯部材が金属製又は高硬度のゴム若しくは樹脂製であ
   り、被覆部材がゴム製である請求項１から７のいずれか
   一項に記載の免震装置。
9. 【請求項９】 弾性転動体は、芯部材と、この芯部材の
   外周面を覆って設けられた繊維補強樹脂層と、この繊維
   補強樹脂層の外周面を覆って設けられた被覆部材とを具
   備しており、芯部材がゴム製であり、被覆部材がゴム製
   である請求項１から７のいずれか一項に記載の免震装
   置。
10. 【請求項１０】 上部支承体及び下部支承体のうち少な
    くとも一方は、金属製、合成樹脂製又は木製である請求
    項１から９のいずれか一項に記載の免震装置。
11. 【請求項１１】 美術館若しくは博物館等の展示品又は
    機器類の免震のために使用される請求項１から１０のい
    ずれか一項に記載の免震装置。