JPS61189342A - ダンパ - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、基礎および構造物間に介装された免振装置
を構成し、地震時等における振動エネルギを吸収して構
造物の振動を抑制するダンパに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、プラント機器等の構造物は、弾性体およびダン
パから構成される装置 に取り付けられる。そして、この免振装置により、地震
時等における基礎および構造物間の作用力が吸収され、
振動が抑制される。

第６図および第７図は、この免振装置１，２を示したも
のであり、第６図はダンパとして摩擦ダンパ３を、第７
図は粘性ダンパ５をそれぞれ採用したものである。

一般に、弾性体７は地震時等において、基礎９から構造
物１１へ作用する作用力を吸収するものである。また、
ダンパ３，５は、この作用力が弾性体７により吸収され
た後に生ずる構造物１１の振動エネルギを吸収して、こ
の構造物１１の振動を減衰させるものである。さらに、
ダンパ３，５は、弾性体７に過大な作用力が作用した場
合に、この弾性体７の変形量を制御して、弾性体７自体
の破損を防止し、また構造物１１と基礎９との間に配設
された配管等の損傷を回避するものである。

しかしながら、第６図に示す摩擦ダンパ３では、ダンパ
特性に不都合のある場合がある。つまり、摩擦ダンパ３
の特性曲線は、第８図（Ａ）に示すようにヒステリシス
ループを描くが、このヒステリシスループは鋭角的ルー
プである。したがって、摩擦ダンパ３は、最大荷重時に
最大変位を示すａ点にて構造物１１の振動エネルギをス
ムーズに吸収することができず、このａ点において構造
物に高調波が発生することがある。そのため、構造物１
１に配設された機器等に悪影響を及ぼす虞れがある。

一方、第７図に示す粘性ダンパ５ではダンパの特性曲線
が第８図（Ｂ）に示すように丸みを帯びた滑かなヒステ
リシスループを描くことから、ダンパ特性は良好である
が、ダンパの構造が複雑でメンテナンスが煩雑であると
いう欠点がある。また、この粘性ダンパ５は、ダンパが
大型でダンパ自体の占める空間が大きなものとなり、ざ
らに、ダンパの変位量が大きいことから、この変位を許
容するのに大きな空間が必要となる。したがって、この
ような粘性ダンパ５では、取付スペースが増大するとい
う欠点がある。

〔発明の目的〕

この発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、
ダンパ特性が良好で振動エネルギをスムーズに吸収し、
かつ構造が簡単でコンパクトなダンパを提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、この発明に係るダンパは、
地震時等における基礎および構造物間の作用力を吸収し
、振動を抑制させる免振装置を構成するものにおいて、
上記基礎と構造物との間に介装可能に設けられ、かつ、
振動エネルギ吸収部材を有し、この振動エネルギ吸収部
材の剪断変形時におけるヒステリシス損失により振動エ
ネルギを吸収するように構成されたものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明に係るダンパの第１実施例を適用し
た免振装置を示す断側面図である。

この第１図に示すように、免振装置２１は弾性体２３と
ダンパ２５とから構成され、地震時に基礎２７および構
造物２８間に作用する力を吸収し、振動を抑制させるも
のである。

このうち、弾性体２３は積層ゴム等を備えて構成され、
基礎２７および構造物２８にそれぞれボルト固定される
。したがって、地震時に基礎２７が水平移動すると、こ
の基礎２７から構造物２８へ作用する作用力が弾性体２
３の変形により吸収され、構造物２８および配管等が保
護される。

一方、ダンパ２５は、第２図に拡大して示すように、振
動エネルギ吸収部材としての金属棒２９を、スライド部
材としての積み重ねられたドーナツ状リング３１で覆い
、この積み重ねられたドーナツ状リング３１の外周にガ
イド棒３３を設置して構成される。ざらに、金属棒２９
および積み重ねられたドーナツ状リング３１は、上部支
持板３５および下部支持板３７により当接支持される。

そして、これら上部支持板３５および下部支持板３７が
、ガイド棒３３により一体的に結合される。

この金属棒２９は、鉛または鉛合金等の軟質金属から構
成され、この金属棒２９が第３図に示すように剪断変形
したときには、その荷重−変位曲線つまりダンパ２５の
特性曲線は、第８図（Ｃ）に示すようなヒステリシスル
ープを描く。基礎２７および構造物２８間の作用力が弾
性体２３により吸収された後に生ずる構造物２８の振動
エネルギは、上記金属棒２９の剪断変形時におけるヒス
テリシス損失によって吸収され、構造物２８の振動が減
衰される。さらに、この振動エネルギの吸収により、弾
性体２３に過大な力が作用した場合にも、弾性体２３の
変形量が制御される。

次にドーナツ状リング３１は金属棒２９の周囲に積み重
ねられ、この金属棒２９を覆うようにして構成される。

各ドーナツ状リング３１は第３図に示すように摺動可能
に設けられ、このドーナツ状リング３１の摺動により基
礎２７および構造物２８間の作用力が金属棒２９へ伝達
され、この金属棒２９の剪断変形が確保される。また、
ドーナツ状リング３１の内径は、金属棒２９の外径とほ
ぼ同一に形成される。これにより、ドーナツ状リング３
１が摺動した際に、このドーナツ状リング３１から金属
棒２９への力の伝達が滑かに行なわれ、金属棒２９に曲
げ応力が生ずることなく、均一な剪断変形が与えられる
。

上部支持板３５および下部支持板３７には、ガイド棒３
３を貫通する貫通孔３９Ａ、３９Ｂがそれぞれ穿設され
る。これらの貫通孔３９Ａ、Ｂには、対向する方向に拡
径するテーパが形成される。

このテーパにより、ガイド棒３３が第３図に示すように
移動する際に、このガイド棒３３と上部および下部支持
板３５．３７とが当接しないように構成される。また、
下部支持板３７に穿設された貫通孔３９Ｂは、第３図に
示すチー１＜部の下方部分がほぼ半球面形状に形成され
る。

ガイド棒３３は、貫通孔３９Ａ、Ｂに貫通される。ガイ
ド棒３３の下端部は球形状に形成されて、貫通孔３９Ｂ
内の半球面に当接し、これらにより球面継手が構成され
る。また、ガイド棒３３の上端部は貫通孔３９Ａの上方
に突出され、ナツト４１、ワッシャ４３およびスプリン
グ４５を介して上部支持板３５に支持される。ナツト４
１はガイド棒３３の上端部に螺合され、このナツト４１
と上部支持板３５との間にワッシャ４３を介してスプリ
ング４５が介装される。第３図に示すダンパ２５の作動
状態において、上部および下部支持板３５．３７間のガ
イド棒３３の長さの変化は、上記スプリングの伸縮によ
り許容される。さらに、このスプリング４５の伸縮に基
づく付勢力によって、上部および下部支持板３５．３７
のガイド棒３３を介しての一体結合が、常に確保される
。

また、ガイド棒３３は、積み重ねられたドーナツ状リン
グ３−１の周囲に等間隔に３本設けられ、かつ積み重ね
られたドーナツ状リング３１の外周に密接して設けられ
る。このガイド棒と積み重ねられたドーナツ状リング３
１との密接により、基１２２７および構造物２８間の作
用力がガイド棒３３を介し、積み重ねられたドーナツ状
リング３１に伝達される。また、ガイド棒３３は剛性の
高い材料から構成される。したがって、このガイド棒３
３は、上部および下部支持板３５．３７を介してガイド
棒に伝達される基礎２７および構造物２８間の作用力に
よって破損されることがない。

上部支持板３５には連結棒４７が一体的に成形される。

この連結棒４７は、構造物２８に固定された連結シリン
ダ４９のシリンダ部に嵌装可能に設けられる。また、下
部支持板３７は、基礎ボルト５３により基礎２７に固定
可能に設けられる。

次に作用を説明する。

地震等が発生すると基礎２７が水平移動し、この基礎２
７から地震等に基づく力が構造物２８へ作用する。とこ
ろが、この作用力は弾性体２３自体の変形によって吸収
され、構造物２８およびこの構造物に接続された配管等
の損傷が回避される。

一方、弾性体２３による基礎２７からの作用力の吸収後
、構造物２８に振動が生起する。この振動に伴う力は、
構造物２８から連結シリンダ４９および連結棒４７を介
して上部支持板３５へ伝達される。さらに、この構造物
２８からの作用力は、上部支持板３５からガイド棒３３
を介して積み重ねられたドーナツ状リング３１へ伝達さ
れる。すると、この積み重ねられたドーナツ状リング３
１は第３図に示すように摺動し、この摺動により、金属
棒２９が同図に示すように剪断変形する。構造物２８の
振動に伴い、金属棒２９へ正逆の作用力が反復して与え
られると、この金属棒２９は第８図（Ｃ）に示すヒステ
リシスループを描いて変位する。構造物２８の振動エネ
ルギは、金属棒２９の剪断変形時におけるヒステリシス
損失により吸収され、その結果構造物２８の振動が減衰
する。

このように、金属棒２９の剪断変形時におけるヒステリ
シス損失によって構造物２８の振動エネルギが吸収され
るが、この金属棒２９のヒステリシスループは第８図（
Ｃ）に示すように丸みを帯びた滑かな曲線であるため、
この金属棒２９を備えたダンパ２５によって、構造物２
−８の振動エネルギがスムーズに吸収される。したがっ
て、ダンパ２５の特性が良好となり、構造物２８に高調
波等が発生することがなく、好適な減衰効果を奏するこ
とができる。その結果、構造物２８の振動を確実に抑制
することができ、この構造物２８に設置されたＩＩ器等
に悪影響を及ぼすこともない。

また、地震時等に基礎２７から構造物２８へ過大な力が
作用した場合にも、ダンパ２５が構造物２８の振動エネ
ルギを吸収することから、弾性体２３の変位を制御する
ことができる。その結果、構造物２８と基礎２７との相
対変位の増大に起因する弾性体２３の破損や、基礎２７
および構造物２８間に設置された配管等の損傷を防止す
ることができる。

また、積層されたドーナツ状リング３１で金属棒２９を
覆い、このドーナツ状リング３１の摺動により金属棒２
９へ力を伝達づるようにしたことから、金属棒２９に均
一な弾性変形を生じさせることができる。したがって、
金属棒２９が、曲げによる局部応力に起因して破損する
ことがなく、ダンパ２５の信頼性を向上させることがで
きる。

さらに、ダンパ２５は、金属棒２９の周囲にドーナツ状
リング３１を積み重ね、その上下を上部支持板３５およ
び下部支持板３７で支持し、これら上部および下部支持
板３５．３７をガイド棒３３にて一体結合させたもので
あることから、構造が簡単となり、メンテナンスを容易
に行なうことができる。

また、ダンパ２５自体も小型でこのダンパ２５の変位ス
トＯ−りも小さいことから、ダンパ変位を許容する空間
を含めたダンパ２５の取付スペースを小さくすることが
できる。したがって、空間の有効利用を図ることができ
、特に狭隘な空間で利用されるダンパ２５に好適である
。

第４図および第５図は、この発明に係るダンパの第２実
施例を示す説明図である。この第２実施例において前記
第１実施例と同様な部分は同一の符号を付すことにより
説明を省略する。

第１実施例のダンパ２５ではガイド棒３３が３本設けら
れるが、この第２実施例のダンパ５５においては、ガイ
ド棒３３が８本設けられる。これら８本のガイド棒３３
は、積み重ねられたドーナツ状リング３１の外周に密接
して等開隔に設置される。したがって、構造物２８から
ダンパ５５へ作用する力が、これら８本のガイド棒３３
により積み重ねられたドーナツ状リング３１へ伝達され
る。ここで、ガイド棒の本数を増加させたのは、構造物
からの作用力が過大であるときに、ガイド棒３３に損傷
を来さないように考慮したからである。したがって、ガ
イド棒３３の本数やその剛性の程度は、構造物２８から
の作用力の大小により最適なものに設定される。

なお、上記第１および第２実施例では、金属棒２９が鉛
等の軟質金属である場合につき説明したが、硬質ゴム等
の樹脂を用いるものであってもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るダンパによれば、基礎と
構造物との間に介装可能に設けられかつ振動エネルギ吸
収部材を有し、この振動エネルギ吸収部材の剪断変形時
におけるヒステリシス損失により振動エネルギを吸収す
るようにしたことから、ダンパ特性が良好で、振動エネ
ルギをスムーズに吸収することができ、かつ構造が簡単
でコンパクトなものとすることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明に係るダンパの第１実施例を適用した
免振装置を示す断側面図、第２図は第１実施例のダンパ
を拡大して示す断側面図、第３図は第１実施例のダンパ
の作動状態を示す断側面図、第４図はこの発明に係るダ
ンパの第２実施例を示す側面図、第５図は第２実施例の
平面図、第６図は摩擦ダンパを適用した従来の免振装置
を示す側面図、第７図は粘性ダンパを適用した従来の免
振装置の側面図、第８図はダンパの特性曲線を示し、（
Ａ＞は従来の摩擦ダンパ、（Ｂ）は従来の粘性ダンパ、
（Ｃ）は本発明の第１実施例のダンパのそれぞれの特性
曲線を示すグラフである。 ２１・・・免振装置、２５・・・ダンパ、２７・・・基
礎、２８・・・構造物、２つ・・・金属棒、３１・・・
ドーナツ状リング、３３・・・ガイド棒、３５・・・上
部支持板、３７・・・下部支持板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、地震時等における基礎および構造物間の作用力を吸
   収し、振動を抑制させる免振装置を構成するダンパにお
   いて、上記基礎と構造物との間に介装可能に設けられ、
   かつ振動エネルギ吸収部材を有し、この振動エネギ吸収
   部材の剪断変形時におけるヒステリシス損失により振動
   エネルギを吸収するように構成されたことを特徴とする
   ダンパ。 ２、振動エネルギ吸収部材は軟質金属から成る特許請求
   の範囲第１項記載のダンパ。 ３、振動エネルギ吸収部材は、振動方向に摺動可能なス
   ライド部材に覆われ、このスライド部材の摺動により、
   基礎および構造物間の作用力が上記振動エネルギ吸収部
   材に伝達されて剪断変形が確保される特許請求の範囲第
   １項または第２項記載のダンパ。 ４、スライド部材は積み重ねられた多数のドーナツ状リ
   ングである特許請求の範囲第３項記載のダンパ。 ５、エネルギ吸収部材は、支持板を介して基礎および構
   造物に接し、これら支持板間に配設されたガイド棒によ
   り、基礎および構造物間の作用力がスライド部材を介し
   て上記振動エネルギ吸収部材に伝達される特許請求の範
   囲第３項または第４項記載のダンパ。