JPH1068215A

JPH1068215A - 床免震構造

Info

Publication number: JPH1068215A
Application number: JP22518096A
Authority: JP
Inventors: Norio Nishikawa; 典男西川
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1996-08-27
Publication date: 1998-03-10

Abstract

(57)【要約】【課題】ばね定数を小さくしなくても床材の固有周期を
長周期化できる低コストな床免震構造を提供する。【解決手段】床スラブ１２と床材１３を含む架台１４と
の間に複数個の積層ゴム１５が間隔をおいて配列介在さ
れた床免震構造において、積層ゴム１５の配列数を減じ
て各積層ゴムの負荷荷重を増大させることにより、水平
方向の長周期化を図り、この減少分だけ摩擦係数が可及
的に零に近いすべり支承体１６を配置して架台１４の撓
みを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層ゴム等の免震
構造体を用いた床免震構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】床免震構造は、コンピュータなどの精密
機器の設置床や手術室の床など、地震、あるいは振動を
嫌う施設に対し、建物全体ではなく、床単位で免震化を
行い、入力地震波に対して免震床の応答加速度を低減す
る場合に使用されている。

【０００３】従来の床免震構造としては、柔らかい積層
ゴム等の免震構造体を用いて、建物の固有の振動周期に
対し、床の固有振動周期を長周期側にずらして、水平方
向の応答加速度を低減させる方式が一般的に採用されて
いる。また、床の応答変位を抑えるために、オイルダン
パーを使用して建物から床に入力される地震エネルギー
を吸収し、床の振動を抑える方式も採用されている。

【０００４】図４及び図５に基づいて、従来の床免震構
造を説明する。図４は従来の床免震構造の平面図、図５
は同じくその正面図である。図のごとく、従来の床免震
構造は、床スラブ１とＨ形鋼等からなる架台２との間に
複数個の積層ゴム３が介在配置されており、架台２の上
側に敷設される床材４には、振動に弱いコンピュータ機
器５が設置されている。また、床材４を含む架台２の地
震等に対する応答変位を抑えるための制振構造として、
オイルダンパー６が各床スラブ１と架台との間に設置さ
れている。

【０００５】この床免震構造により、建物の固有周期に
対して床材を含む架台２の固有周期を水平方向に柔らか
い積層ゴム３を用いて長周期側にずらして、水平方向の
応答加速度を低減するようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、床の免震構
造における固有周期Ｔは、積層ゴム等の弾性体の水平方
向でのばね定数Ｋ、床等の質量をＭとすると次式で表さ
れる。Ｔ＝２π（Ｍ／Ｋ）^1/2 ………(1) (1)式から、床等の固有周期を長周期化するには、床等
の質量Ｍを大きくするか、又はばね定数Ｋを小さくすれ
ばよい。

【０００７】建物や橋梁などのように搭載重量（ばね上
質量）が大きい場合は固有周期を長周期化するためのば
ね定数は比較的大きく、通常の積層ゴムの設計の範囲に
入るが、床免震の場合は、ばね上質量が建物全体などに
比べて極めて小さいので、免震ゴムで床の固有周期を長
周期化するには、ばね上質量をわざわざ質量部材を付設
して大きくするか、または免震ゴムのばね定数を軽量の
床に合わせてかなり小さくする必要がある。質量を付加
した場合は、質量部材の付設コストが高くなる難点があ
る。

【０００８】このため、床免震の場合は免震ゴムのばね
定数を軽量の床に合わせて小さくすることを選択するこ
とになるが、積層ゴムの水平方向のばね定数を小さくす
るには積層ゴムの高さを高くする、すなわち積層数を増
加することになる。しかし、積層ゴムの高さが高く、ば
ね定数が小さいと、水平変位が大きくなり、積層ゴムの
鉛直方向の荷重中心が大きくずれて、いわゆる座屈現象
が発生する。従って、従来の積層ゴムだけで、床免震に
おける固有周期を長周期化することは困難となる。

【０００９】そこで、本発明は、床免震において必要以
上にばね定数を小さくしなくても、かつ床構造の固有周
期を長周期化できる低コストな床免震構造の提供を目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者は、鋭意研究した結果、積層ゴム等の免震
構造体のばね定数を従来と変わらない構造のものを採用
しつつ、個々の免震構造体にかかる荷重の増大を図る点
に着眼した。すなわち、床を含む架台は複数個の免震構
造体によって支持された構造であるため、上記従来の質
量部材の付設構造に代わり、免震構造体の個数を減ら
し、個々の免震構造体にかかる荷重を大きくする方式を
採用した。これにより、床材を含む架台の水平方向の固
有周期が長周期化し、免震性能が向上するとの知見が得
られた。

【００１１】ただ、この場合、床支持部である免震構造
体間の間隔が大きくなり過ぎ、架台の撓みが発生する可
能性が高くなる。架台の撓みを抑えるには、架台あるい
は床強度を大にする方式が考えられるが、この場合、コ
ストが高くなる難点があるため採用できない。

【００１２】そこで、積層ゴム等の免震構造体間に、減
じた免震構造体に代わる支持部材を配置し、かつ免震性
能の維持を図る構造に着眼した。ただ、この支持部材と
しては、積層ゴム等の免震構造体の応答変位に対応して
変位可能であり、かつ積層ゴム等の免震構造体の性能を
十分発揮する上で、入力振動に対して水平方向での制振
機能を極力抑え得る部材であることが望まれる。

【００１３】本発明者は、これらの条件を満足する免震
構造として、免震構造体間に、減じた免震構造体の代わ
りにすべり支承体を配置する構造を採用するに至った。
このすべり支承体を採用すれば、各積層ゴム等の免震構
造体にかかる荷重が増加してその水平方向での固有周期
の長周期化が図れるとともに、各免震構造体の荷重分布
の増加に伴い免震構造体間の間隔が大きくなっても床の
撓みも防止できる支持構造となる。

【００１４】そこで、本発明においては、床スラブと床
を含む架台との間に複数個の免震構造体が間隔をおいて
配列介在された床免震構造において、水平方向の長周期
化を図るために前記免震構造体の配列数を減じ、この免
震構造体の減少分、前記免震構造体間に架台の撓みを防
止するためのすべり支承体を配置した床免震構造を採用
したものである。

【００１５】ここで、免震構造体としては、剛性を有す
る硬質板と粘弾性的性質を有する軟質板とを多数個交互
に積層したものが一般的であり、硬質板としては、金
属、セラミック、プラスチック、硬質ポリウレタン、木
材、紙板等の剛性を有する材料を使用することができ
る。また、軟質板としては、熱可塑性ゴム、ウレタンゴ
ム、各種加硫ゴム、未加硫ゴム等以外に、プラスチッ
ク、粘土などを使用することもできる。ただ、未加硫ゴ
ムや粘土では粘性があっても弾性がなければ復元力が得
られない。そこで、これらの素材には、弾性のある材料
と併用することが考えられる。

【００１６】免震構造体として、最も一般的なものとし
ては、積層ゴムが採用でき、この積層ゴムは、多数枚の
ゴム板と金属板が交互に積層された構造のものを採用す
ることができる。

【００１７】すべり支承体としては、例えば架台側に固
定され下端に滑り材が固定された柱状部材と、床スラブ
側に固定された滑り板とから構成することができる。た
だ、免震構造体の性能を十分発揮する上においては、す
べり支承体は架台支持のみの機能を有することが望まし
い。

【００１８】すなわち、本発明は、鉛直方向の荷重を免
震構造体とすべり支承体で分担し、水平方向の剛性（ば
ね定数）が作用するものとして、上下両面が固定された
免震構造体（積層ゴム）のみとし、すべり支承体の可動
面を固定面に対して滑らすことにより、すべり支承体で
水平方向の剛性（ばね定数）が作用しないようにするこ
とにある。

【００１９】従って、すべり支承体は鉛直方向の分担荷
重を受けた状態で水平方向に動きやすくするため、すべ
り支承体の可動面と固定面とを相対的に滑りやすい材料
の組合せにより構成する必要がある。そのため、すべり
支承体の可動面と固定面とは、限りなく摩擦係数の小さ
い材料の選択が望まれるところである。

【００２０】そこで、本発明では、すべり支承体の摩擦
係数が可及的に零に近付く構造を採用可能とした。この
構造としては、滑り材にポリテトラフルオロエチレンな
どの摩擦を減ずる材料を選定し、かつ滑り板として、ス
テンレス板などの鏡面状の平滑板を用いれば、摩擦係数
を０．０５程度までに減ずることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態を示
す床免震構造の平面図、図２は同じくその正面図、図３
は同じく要部拡大正面図である。

【００２２】図示のごとく、本発明にかかる床免震構造
１１は、床スラブ１２と床材１３を含む架台１４との間
に複数個の免震構造体としての積層ゴム１５が間隔をお
いて配列介在された床免震構造において、水平方向の長
周期化を図るために前記積層ゴム１５の配列数が減じら
れ、該積層ゴム１５の減少分、前記積層ゴム１５間に架
台１４の撓みを防止するためのすべり支承体１６が配置
されたものである。

【００２３】床スラブ１２は、一般的に建物の基礎上あ
るいは梁上に打設されたコンクリート床であって、この
床スラブ１２の上側に床免震構造１１を介して架台１４
が敷設されている。架台１４は、Ｈ形鋼を格子状に配列
したものであり、この上側にペデスタル１７を介して床
材１３を敷設されている。ペデスタル１７は、床材１３
の平坦土を調整する調整ボルトを有する周知構造のもの
であり、このペデスタル１７によって架台１４と床材１
３との間に形成された空間部に電気配線などが張り巡ら
されている。

【００２４】積層ゴム１５は、図４に示す従来の積層ゴ
ム３の配列数６個よりも２個減じて架台１４の中間部の
積層ゴムを廃止し、これに代わり、架台１４の中間部に
すべり支承体１６を配置したもので、各積層ゴム１５に
かかる荷重を図４に示す積層ゴム３よりも大きくするよ
うにしたものである。すなわち、図４に示す積層ゴムと
同特性の積層ゴムを使用しているにも拘わらず、積層ゴ
ムの配列数を減ずることにより、１個の積層ゴムで負担
する荷重を大としたものである。

【００２５】この積層ゴム１５の構造は、図４に示す従
来のものと変わらないので、簡単に構造を説明すると、
積層ゴム１５は、上下のフランジ１８、１９間に多数枚
のゴム板２０と金属板２１とが交互に積層された円筒形
状のものである。この積層ゴム１５は、上下のフランジ
１８、１９、ゴム板２０及び金属板２１がゴム板の加硫
時に一体的に接着されたものである。そして、積層ゴム
１５の上端フランジ１８が架台１４に固定され、また下
端フランジ１９が床スラブ１２に固定されている。

【００２６】この積層ゴム１５は、軽負荷用の免震構造
体として適宜その性能を選定して製造されるもので、外
径が１００〜４００ｍｍ、高さが１５０〜３５０ｍｍの
範囲内で設定される。床スラブ１２から床材１３までの
高さは概ね５００〜６００ｍｍに抑えられているので、
架台１４の高さ（１５０〜２００ｍｍ）、ペデスタル１
７の高さ（２００ｍｍ程度）を考慮すれば、積層ゴム１
５の高さが自ずから設定されるからである。

【００２７】そして、この積層ゴム１５は、所望の特性
を得るため、適宜ゴム特性が選定されている。例えば、
垂直荷重１．５トン用の積層ゴム１５においては、外径
１７０ｍｍ、内径１４０ｍｍ、高さ２５０ｍｍ、ゴム総
厚１７１ｍｍに選定すれば、ゴム特性に応じて、面圧１
２ｋｇｆ／ｃｍ² 、水平方向許容変形量１５０ｍｍ、水
平方向固有振動数１．６２Ｈｚ、水平剛性２２．９ｋｇ
ｆ／ｃｍが得られる。また、５．０トン用の積層ゴム１
５においては、外径２９０ｍｍ、内径２００ｍｍ、高さ
２７３ｍｍ、ゴム総厚１７５ｍｍに選定すれば、ゴム特
性に応じて、面圧１６．５ｋｇｆ／ｃｍ² 、水平方向
許容変形量１８０ｍｍ、水平方向固有振動数２．２Ｈ
ｚ、水平剛性４２ｋｇｆ／ｃｍが得られる。なお、積層
ゴム１５は、上記の具体例に示す寸法・特性に限らず、
軽負荷用に適した寸法・特性を適宜選択し得ることは勿
論である。表１にその一例を示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】すべり支承体１６は、架台１３側に固定さ
れ下端に滑り材２２が固定された鋼板製の可動部として
の柱状部材２３と、床スラブ１２側に固定された固定部
としての滑り板２４とから構成されている。滑り材２２
には、ポリテトラフルオロエチレン（商標名：テフロ
ン）などの摩擦を減ずる材料が選定され、また、滑り板
２４は、ステンレス板（ＳＵＳ３０４）などの鏡面状の
平滑板が用いられ、摩擦係数μが０．０５程度までに減
ずる構成が採用されている。

【００３０】すなわち、すべり支承体１６は、床材１３
及び架台１４からの荷重をほとんど受けない状態に設定
されており、地震などの振動入力時においては、ほとん
ど制振機能を発揮しないように設定され、専ら架台１４
及び床材１３上の撓みを補強するためにのみ性能を発揮
するように設置されている。従って、滑り材２２と滑り
板２４との材料の選定により、すべり支承体１６による
摩擦係数を限りなく零に近付けることができる。

【００３１】なお、架台１４の地震等に対する応答変位
を抑えるための制振構造として、周知構造のオイルダン
パー２６が床スラブ１２と架台１４との間に設置されて
いる。また、図３においては、床材１３の上にコンピュ
ータ機器２７を設置した状態を示している。

【００３２】上記構成においては、免震構造体としての
積層ゴム１５の配列数が図４に示す従来の免震構造に比
べて減じられているから、その減じられている分、各積
層ゴム１５にかかる負荷荷重が増大することになる。こ
れを床などの質量Ｍ、積層ゴム１５の水平方向ばね定数
Ｋとして床免震構造における固有周期Ｔを表した（１）
式に当てはめると、固有周期Ｔは増大することになる。Ｔ＝２π（Ｍ／Ｋ）^1/2 ………(1)

【００３３】従って、図４の示す従来の床免震構造に比
べて免震性能が向上した。このことは、従来のように、
ダミー質量として、架台１４や床材１３等に重量物を使
用しなくても良いことになり、架台重量などとして軽量
物を採用できることになり、低コストが実現できる。

【００３４】また、図４における床免震構造において、
本発明と同等な免震性能を発揮させる場合には、積層ゴ
ム１５の高さを本発明に比べて高くしなければならない
が、そうすると、床高さを抑える意味から架台自身の設
計にも配慮する必要が生じる。この点、本発明において
は、積層ゴムの数を減じただけの簡単な構成で免震性能
を向上させているから、架台の設計・製作も容易とな
り、免震構造の施工なども容易に行い得、全体のコスト
も低く抑えることが可能となった。

【００３５】さらに、積層ゴム１５の配列数の減少に伴
い架台１４の中央に生じ得る撓みもすべり支承体１６の
採用により性能維持を図ることができ、床自体の強度も
十分満足できることになる。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、従来に比べて積層ゴムなどの免震構造体の配列
数を減じただけの簡単な構成により、免震性能の大幅な
向上が図れ、しかも免震構造体の減少に伴う架台の強度
も減じた免震構造体に代わり、専ら架台の撓み防止用と
してのみ機能するすべり支承体を配置した構成であるか
ら、架台の設計・製作が容易でかつ床自体の強度も十分
満足できる床免震構造を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す床免震構造の平面図

【図２】同じくその正面図

【図３】同じく要部拡大正面図

【図４】従来の床免震構造の平面図

【図５】同じくその正面図

【符号の説明】

１１床免震構造１２床スラブ１３床材１４架台１５積層ゴム１６すべり支承体１７ペデスタル１８フランジ１９フランジ２０ゴム板２１金属板２２滑り材２３滑り板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】床スラブと床を含む架台との間に複数個
の免震構造体が間隔をおいて配列介在された床免震構造
において、水平方向の長周期化を図るために前記免震構
造体の配列数が減じられ、該免震構造体の減少分、前記
免震構造体間に架台の撓みを防止するためのすべり支承
体が配置されたことを特徴とする床免震構造。
【請求項２】前記すべり支承体の摩擦係数が可及的に
零に近付く構造とされた請求項１記載の床免震構造。