JPS5961662A - 免震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は上部構造である建物等の構箭呻、と下＠ａｓ　
ｋ　ｆｌであるその基礎との間にあって、地盤から構造
物に伝わる地層のエネルギーを減少させる＊＝装置に卜
するものである。

（１） 建物の耐震ｄ計法には構造物の剛力を高める方法の他に
、Ｑｌ的に地８３３７象を考え、地盤から徊造的に伝わ
る地層のエネルギーをＴｈｅくしようとする免族或いは
制震構法と貯ばｎるものかある。そして、その＋、ν拘
の一つに、りＪ−物の糸としての周期を伸はすことによ
り地族入力を漬・少するタイプのものがある。これは地
Ｌ・ｉ！ｌｌｉに幻して９れ物が受ける加卸度応答仙特
性がその糸の周抽が大さくなると減少するという一鮫的
傾向を利用したものである。そして基礎部にお（づる局
部的な処理により、この効果を実物、シたものとして、
第１しｆａｌ　（ｂｌに示すようなアイソレータ（陥部
部材）（１）かある。これは鋼板端の金属（２）（２）
・・・と、天然ゴムやネオブレンゴム等の薄い弾性板（
３）（８）・・・を交互に框■自方向に重ね合わせ、各
々を接着固定して形成したもので、第２図に示すように
構造物（４）と基礎（５）との曲に、構造ν１（４）を
支持するように闇夜させるものである。このアイソレー
タ（１）は鋼板の間に薄いゴムを挿入したため、大きな
力が作用するとゴムの部分で段形が生（２） じる。そして厚みが小さいので大きな鉛直バネ剛性と、
ゴムのせん断変形による小さな水平バネ剛性を持つこと
になる。なお、このアイソレータ（１）の各棟試作例に
対する特性か、験の結果、材η及び寸法ノヒ状の預定に
より、鉛直バネ剛性／水平バネ剛性が１５０〜８００の
範トで任意に製作できることがｇ計され、水平方向への
変形状７Ｉｉ−を示す要形率（横方向変形長／総ゴム厚
）が最大４００％まで大きくなっても、鉛部載荷能力を
失わないことがわかっている。このようなアイソレータ
を用いれば構造物の系全体の１（９期を増大させるので
、地震発生時に上部横メ鼻７に伝達される地岸この人力
加速度を減少さぜ、同時に上部値ｉ造をほぼ剛（１・に
近い並進連動を行なわせて、ｊＴｊ塵ＩＣ″）の入力エ
ネルギーを吸収させることができる。

このアイソレータ（１）を用いた場合に、地震の人力加
速度が淀少できる幼果の一例として、梁要素モデル・（
８層ビル模型）の柱下に計８個のアイソレータを用い、
実地震波の加速度波形を入力として、変位制御の振動台
により供試体を加振した実験例を紹介する。

第６図は、その−例であり、アイソレータを用い、入力
加速度０．１Ｇ　を与え、各階の床レベルの加速度を測
定した値（イ）を、同一条件でアイソレークなしで測定
した値（ロ）と比較して示す。

即ち、アイソレータかない場合（ロ）は、−階で０．１
Ｇであったものが、上層になるに従って急激に増加し、
８＠では０．７Ｇにも達する。これに対してアイソレー
タ付きの場合（イ）では、入力加速度の増加割合が小さ
く、８階でも０．１６Ｇ程良であり、入力加速度が各層
でほぼ等しくなる。つまり上部構造はほぼ剛体として挙
動するのである。このようにアイソレータ（１）を用い
ると、高さ方向にほぼ同一の震度で地震力を決定し得る
ので、建物内部の耐震設計も容易になる。

しかしながら、上記アイソレーク（１）を使用すると、
その水平方向の剛性が小さいので、台風時における風圧
のように、一方向にのみ作用する水平方向荷重が建物に
加わった場合に横すべりし易くなり、安定性が低下する
。このように建物が水平一方向荷重に対して安定度が低
くなる結果、前述の如き単なるアイソレータ（１）は、
実際の建物に対して実用化上の欠陥であると考えられる
。

そこで、本発明は上記欠点に鈴み、これを改良したもの
で、下部構造の上に上部構造を水平方向に移動自在に載
置し、伸張力又は圧締力が所定の大きさ以上に作用した
詩、その力に対して弾性的に伸張又は８−４縮され、そ
れと逆の力がＧこ下部構造と下部構造に股がって取りイ
１け、上部構造と下部構造との間に加わる力が所定値以
下の時は、上部構造を下部構造に対して一つの安定位置
に停止させるようにしたことを特徴とする免震装置を提
供することを目的とする。

即ち本発明は第４図と糖５図に示すように、下部構造（
６）を下部構造（７）の上に水平方向に移１ｉ１自荘に
載置し、所定の条件を潰たす弾性部材を（５） ２個以上、上部構造と下部構造の間に股がって取り付け
たものである。即ち、第４図に示すアイソレータ（ｌｒ
は上ｍＣ構造（６）を下部構造（７）＆こ対し相対的に
水平方向に移動させる機能を有し、例えは従来のアイソ
レータ（１）を用いてもよい。そして、弾性部材は免震
が必要な大きな地震に対してのみ舖き、台用による風荷
重、或いは免震の必要がないｋｍによる小さな水平方向
荷重では働かず、しかも免震機能を持たなけれはならな
い。従って、後で詳述するように所定の大きさ９上の力
が加わった時に、一方向にのみ弾性力の伊、く弾性部相
を２階以上、所定の位置にｌ’ｊ・欝することにより上
記条件を満足する免震装置を与える。

以下、本発明を実か、・例について説明する。

本発明に係る弾性部材が第４図と第５図に示すよう【こ
上部構造と下部構造の（１１，方間に股がって取り付け
らねる場合、各弼性部相はそれらの作用方向か水平曲内
で各方向に平均化するように分散して取り伺けられ、下
部構造が仙れの方（６） 向に移動しても何れかの弾性部材から緩衝作用を受ける
ように、取り付は方向をバランスさせる。そして、その
構成は第６図と第７図に示す実施例で与えられる。即ち
、第６図の実施例において弾性部材（８）の弾性力は引
っ張りバネ（９）で与えられ、引っ張りバネ（９）が引
っ張られる方向にのみ弾性部材（８）が働き、第７図の
実施例において弾性部材（８イの弾性力は圧縮バネ（１
０）で与えられて、圧縮バネ００）が圧縮される方向に
のみ弾性部材（８りが働く。従って、第６図の引っ張り
バネ（９）による弾性部材（８）の場合、引っ張りバネ
（９）は一端を開口した可動筒（１１）に挿入され、下
部構造（７）と可動ｍ（１υの底部（１１イに引っ張り
バネ（９）の両端が固定される。そして、可動筒（１υ
は上部構造（６）に固定されている固定筒（１２）に嵌
入され、又、引っ張りバネ（９）か引っ張られる方向、
例えば矢印（Ａ）方向Ｇこ上部構造（６）が段位して、
底部（１どに設けられているストッパー（ＩＱｊと固定
筒（１２）に設けられている突出部（）とが保合するこ
とにより可動筒（１１）も矢印（Ａ）方向に変位した場
合、引っ張りバネ（９）の弾性力が上部構造（６）の変
位を逆方向に緩衝することになる。そして、上部構造（
６）が矢印（Ａ）と逆方向に変位した場合、固定ｎ（ロ
）は可動筒０１）の外周に沿って遊動するに留まるので
、弾性部材（８）の緩衝作用は引っ張りバネ（９）の引
っ張り方向の変位においてのみ輸く。又、弾性部オオ（
８）の取り付は位りを第６１ン１と逆にしたｆｌ゛合も
、上記同様に弾″注部材（８）を働かせることができる
。

次に、第７図の圧縮バネ００）による引イ性部朴（プの
場合、圧州バネ（１（Ｊ）は一端を開口した川１（・Ｊ
　ｉ’ａ　（１８）に挿入され、下部４＃＃’ｆｌ　（
７）に−ｆ・１＼ＪＶ　ｒ７されている突出部（７５と
可重りｉ”６ｉ　０８）の底部（１ｊに圧バ・、バネ（
１（］ｊの両端が１定される。この時、前記突出部（７
５はｒｉＪ動論（坦の開口部に候合される。そして下γ
ｔｉ’ｒ　ｔｉ４　ン１ｊ（７）に固定され前記突出部
（“ｙイを含む固定筒（１４）に可Ｌ１・１筒００は嵌
入される。従って、用箔バネ（］ＩＪｌが圧縮される方
向、倹１えは矢印（Ｂ）方向に上部（７Ｉｉ造（６）が
変位した場合、医出部（７５が圧縮バネ００）を圧縮し
底部０了が上部構造（６）の側面と圧接することにより
、圧縮バネ（１すの弾性力が下部構造（６）の変位を逆
方向に＆　ｔＶすることになる。そして、上部桁数（６
）が矢印（Ｅ）と逆方向に変位した場合、可動筒（靭は
上部構造（６〕との圧接から離れるため、圧縮バネ００
）の弾性力による緩Ｗｓ作用は鋤かす、弾性片Ｉｓ制（
８りの緩衝作用は圧縮バネ（１０）の圧縮方向の変位に
おいてのみ鋤くことになる。又、弾性部材（８イの取り
付は位置を第７図と逆にした場合も、上記同様に弾性部
材（８（を妙かせることかできる更に本発明に係る弾性
剤、林が第４図に示すように上部構造（６）の底部と下
部構造（７）の間に股がって増り付けられる塚１合、そ
の構成は第８図、第９図、第１Ｕ図に示す実施例で与え
られる。

即ち、第８図に示す実施例において弾性部材に）は引っ
張りバネ（９）で構成、される。そして、引っ張りバネ
（９）は一端を開口する可動筒（１６）に挿入され、両
端が可動筒（１６）の底ｍ　（Ｉｆｎと可動筒０６）の
開口端を閉鎖する蓋体α７）とに固定される。前記蓋体
（１７）は上部構造（６）の底部に固定されている凸部
（６５に蓋体０７）の貫通孔０′７ｙが嵌合されること
により上（９） 怜）悔敢（６）に＋ｍ＋支される。そして、」二ン・小
本１″ンプ吉（（υが矢印（０）方向に裂位して引っ張
りバネ（９）か引っ張られた場合Ｎｌ　’ｌ’Ｊ如ｊ筒
０６ノの底部（Ｉ（６の突出部（１６／／と下部構造（
７）に−１定されているストッパー（１８）とか係合す
ることにより、引っ張りバネ（ｆｌ）の引っ張り力か上
部構造（６）の水平方向の変（ｒｌを紅（！Ｉ＋＋する
ことになる。又、上部１Ｉｌｆ　＆　（６）か矢１＝Ｈ
＋　（０）方向とＪν！方向に段位する場合、可動筒（
１６）はストッパー（＋８）との保合から離れ遊動する
に悄まるので、引っ張りバネ（９）は伸り力・ない。従
って、引っ張りバネ（９）が引っ張られる方向に下部構
造（６）が変位する肱合においてのみ弾？Ｅ　都ＹＫ　
（１５）が働くことになる。

又、弾性部材（句の取り付は位ｌｒｌを」二組と逆にし
、無体（１７Ｊを下部構造（７）によって軸支し、ｉｆ
動筒（１６）のｌｉｊ記突出部（１０Ｆを上部構造（６
）に固定されているストッパーと仙台させることにより
弾性部材０５）を働かせることもできる。

次に、第９図は複数個の第８図の実施例を魚体（１７）
を共通にして、取り付は方向がバランスするように組み
合せた実施例である。例えば、第（１０） ８図の実刑３例を３個組み合せる場合、貫通孔（１？ｙ
を中心にして１２０°ずつ方向をずらして組み合せれば
よい。そして、第９図の実施例の場合、第８図の実施例
に比べ、１個の装置の取り付けにより上部構造（６）に
水平に加わる全方向の力に対して所定の免震作用を持つ
ことができるが、第８図の実施例の場合、２個以上の装
置を、取り付は方向が、バランスするように取り付けな
ければ、上部偽造（６）に水平に加わる全方向の力に対
して訪定の免震作用を持つことができない０又、第９図
の実施例を構成５する各弾性部材０５）（１５）　（１
５）の共通の貫通孔（房が上部構造（６）によって軸支
される場合、各可動筒（１６）　（ＩＱＩ　（１６）の
ストッパー（靭（１８２θ８）は下部構造（７）に同定
されなけれはならず、貫通孔（だが下部構造（７）によ
って軸支される場合、ストッパー（１８１（ホ）（ホ）
は上部構造（６）に固定されなければならない。

更に、第１０図に示す実施４例は弾性部拐呵を圧にバネ
α０）で構成したものである。即ち、圧縮バネ００）は
一端を開口した可動筒（１９）に挿入され、又、可動筒
０１０の開口端側に圧縮バネ（１０１の取り付は板に）
を散大することにより圧縮バネ（１０１の両端は取り付
は板に）と可動筒（１９）の閉口端ψυに固定される。

又、可動筒（靭の開口端には圧桁１バネＱｏ）の取り付
は板（財）のストッパーに）が突設され、Ｈ；縮バネα
０）に弾性力を与える。そして、町１１１筒０９）の開
口端より下部構造（７）に固定されている凸部（２３）
かストッパーに）を通過してｉｙり付は鈑（社）を押ｌ
−。

する。

即ち、可動筒（ｊ９）の貫通孔（」げＧこより可動筒（
１９）が上部構造（６）に軸支され、圧縮バネ（１０）
が圧縮される方向、例えば矢印（Ｄ）方向に上部構造（
６）か製粒した場合、取り付は板翰と凸ＭｉＥ１とか圧
接することにより、圧縮バネ００）の弾性力か下部構造
（６）の変位を緩動することになる。そして、上部構造
（６）が矢印（Ｄ）と逆方向に変位した場合、取り付け
８／陶が凸部（ハ）との圧接から１ｌｌｌＦわ１、可動
筒（靭は遊動するに貿まるので、圧縮バネ００）は＠Ｂ
かない。従って、Ｆ＋−、ｉｇ：バネ（１０１が圧縮さ
れる方向に上部偽造（６）が変位する場合においてのみ
ｌ５Ｉｌ！性部材（１イが働くことになる。

又、第８図の実施例の場合と同様、弾性部材（ｊ５ｆの
取り付は位置を上記と逆にし、可動筒（１９）をもでき
る。そして、第９図の実施例のように第１０図の実施例
を複数個組み合せてもよい。

尚、第８図と第１０図の上記各実施例を免震装置として
用いる場合、第９図に示すように複数１（ｌＩｉ１組み
合せたり、又は２個以上各個別に上部構造（６）と下部
構造（７）の間に股がって、取り付は方向がバランスす
るよう（こ取り付ければよい。

ここで、第８図で示される本発明の実施例の概略的恒数
を具体的に示せば第１１図の平面図と第１２図の側面図
において示す構成となる。

さて、上記構成を有する本発明の実施例を免震装置とし
て上部構造と下部構造の…」に取り付けた時の機能を説
明すれば次の通りである。

即ち、例えは第６図の実Ｍ１６例を免震装置として２１
＋？、ｌ一対に下部構造（６）と下部構造（７）の間に
取（１３） り付けた場合、第１３図に示すように取り付は方向かバ
ランスするように上ｓｂ造（６）（こ対し互いに向き合
って取り村けられる。この時、上部構造（６〕が安定位
哲に停止した状態において、弾性部材（８）の可動筒（
１υのストッパー（１１戸と固定筒０５４の突出部咳と
を係合させ、しかも引つ彊り力を設定力として引っ張り
バネ（９）に与えることにより、上部構造（６）は前記
停止状態において側方に挾持される。即ち、第１３図に
おける弾性部材６→は第１４図に示すように上部構造（
６）の水平方向の変位（δ）がＯの状態において引つ引
）りの設゛定力（ＰＯ）が与えられ、同様に弾性ＶＡ’
＋　ＦＡ’　（８ｂ）は設定力（Ｐｏ）’が与えられる
。従って、上ｇ（Ｘａ　’１ｋ　（ａ）は第１６図に示
す（ｂ　ｘ＞方向の変位に対して弾性針１材６→により
、又、（δｘ）　／方向の変位に対して弾性剤材（８ｂ
）により弾性力が作用する。即ち、上部構造（６）は（
δＸ）方向に加わる力が（Ｐｏ）を超えた場合、又は（
δｘ）　／方向に加わる力が（Ｐｏ）’を超えた場合に
水平方向に変位することになり、上部４％造（６）に加
わる力が（Ｐｏ）又は（Ｐａ）’を超えない限り、（１
４） 上部横＆　（６）は安定位置に停止する。そして、上部
構造（６）に対し、（δＸ）′方向に加わる力が（ＰＯ
）を超えて、上部構造（６）が（δＸ）方向に変位した
場合、弾性部材（８ｂ）は上部構造（６）に対し弾性的
に鋤かず、弾性部材（８ａ）による弾性力（ｐ）か第１
４図に示すように（δＸ）方向の変位に比例しなから上
部構造（６）に鯖くことになる。又、上部構造（６）に
加わる力が（δｘ）ｌ方向に（Ｐ　ｏ）’を＾５えて、
上部構造（６）がψ４方向に変位した場合、弾性部材（
８ｂ）による弾性力（Ｐ）か（δＸ）′方向の投位に比
例しながら上部構造（６）に幼く。このようにして、上
部構造（６）に加わる力が所定の大きさを超えた場合に
、上部構造（６）の水平方向の各変位（δＸ）　（δＸ
）′に対し弾性部材（８ａ）　（ａ　ｂ）の弾性力がｇ
ｌＡル１に上部構造（６）と下部構造（７）の間に働き
、上部構造（６）に所定の周期の振動を与える。即ち、
弾性部材（８ａ）　（８ｂ）の弾性定数（Ｋ）を所定の
値に設定することにより、（Ｋ）とアイソレータのバネ
常ｋ　（Ｋｏ）とによって合成されるバネ常数（朗と上
部構造（６）の質量（ｍ）によって決まる振動糸（上部
構造）【６）の固有振動の周期（Ｔ）を主要地震動の振
動の周期（四よりすらせば、弾性部材（８ａ）　（８ｂ
）を免震装置として働かせることができる。

又、上部構造（６）に加わる刀が所定の大きさを超えな
い限り上部構造（６）は安定位置に停止するように水牛
方向引っ張り力（Ｐｏ）　（Ｐｏ）’を免震が必要な地
震動の大きさに対応させて設定しておけば、台風による
風に亀、或いは免震の必俟・かない弱震による小ざな水
平方向何重では弾性部材（８ａ）　（８ｂ）が作用せず
、免震の必要な大きな地震に対してのみ弾性部材（８ａ
）　（８ｂ）をＵνがすことができる１、又、アイソレ
ータ（りを単独で使用したＷ１合の欠点である上部構造
（６）の横方１ｒｌへの１１何に゛ずれを弾性部材（８
ａ）　（８ｂ）で防止することができる。

そして、第７図に示す比重バネ０（］）による弾性部材
（８ツを免族装↑ａとして取りイ」けた場合、上記同様
の作ハ」かあり、第８図と第１０図の実刑例を２個以上
、（Ｉｒ−ｋｔｌ又は赴１み合せて、取り付は方向をバ
ランスさせながら上部構造（６）と下部構造（７）の間
に股がって取り付けた場合も同様であるここで、第９図
に示す実施例のように第８図の実施例を組み合せる場合
、各弾性部材（１！５１　（１５）　（１５）の引つ彊
りバネ（９）　（９）　（９）に与えらｎる設定力とし
ての引っ張り力の合力がＯになるように各弾性部材（１
５）　＋１５）　（１５）の取り付は方向をバランスさ
せればよい。この時、１個の父震装置により上部構造（
６）に水平に加わる全方向の力に対して所定の免震作用
を持つことができるので、取り付けが容易となる。

又、本発明の免震ち置の実施は地盤上に建造、される構
造物に限らない。例えば建物内に収容させる機器の基部
に設置することもできる。この−例を挙げると、＃ルな
保守管理が要求されるコンピュータシステムを、それが
設置される室の木に、小発明の免震装置を利用して据え
付けると、信頼性を一層向上することができる。

以上、説明したように本発明によれは、所定の大きさ以
上の力が加わった時、所定の方向に（１７〕 のみ外性力の１動く弾性ん〉利を２１１１″以」二、ｉ
ｌ’Ｖり付は方向がバランスするように上ＳＳ　ｌ’Ａ
　ｆｆｉと下部構造の間に股がって取り付けたがら、免
震の必要な大地仄の時のみ印１記＠　Ｖ＋；部材を免声
足ｙ装置として作動させ、台風の風圧等の如き、小さな
極方向荷重に対しては１１作させないようにすることが
できる。又、」−剖、輻Ａシ物の横方向への１Ａｔ置す
れを防止でき、弾性部拐の実直の橢危牡１への使用が可
能となる。更に、上部構造と下部構造の間に加わる力が
所定部以下の時は上部性・構造を下部構造に対して一つ
の安定位置に停止させることができ、別部材を必要とし
ないので、設計及び製作が賽易で、製造コストも低糖で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１　ＩＮ　ｒ＆）　（ｂ）は従来の隔離部材の０ＪＪ
Ｊｉ′７ｒ１図と平面図、第２図は従来の隔離部材の使
用形態を説明する側面図、第６図は８層ビル模型に実地
震波の加速波形をＯ，ｌｏで与えた場合の各階における
入力加速度を示す図、第４図は本発明に忰る弾性部材の
取り付は形態を示す側面図で、第５−（１８） はその平面図、第６図と第７図と第８図と第９図と第１
０図は本発明に係る弾性部材の各実施例の概ｌｌｌ／Ｔ
図で、第１１図は第８図の実施例の平面図で、第１２図
はその側面図、第１６図は本発明（こ係る弾性部材を免
震装置として用いた詩の概略図、第１４図は上部構造に
加わる水平方向の力と変位の関係図である。 （６）・・上部構造、（７）・・・上部構造、（８）（
８つ□□□）α可・・・弾性部材。 （１９）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　下部構造の上に上部構造を水平方向に移動自
   在に載置し、伸張力又は圧衿力が所定の大きさ以上に作
   用した時、その力に対して弾性的に伸張又は圧縮され、
   それと逆の力が作用した時は自由に縮少又は伸張する２
   個以上の弾性部材を、取り付は方向かバランスするよう
   に上部構造と丁合１・構盾に股がって取り付け、上鮎構
   造と下部セ与漬との同に力１わる力が所定値以下の時は
   、上筒、構造を下部構造に対して一つの安定位置に停止
   させるようにしたことを特徴とする兄簾装膚。