JP2000314448A

JP2000314448A - 免震装置

Info

Publication number: JP2000314448A
Application number: JP11124883A
Authority: JP
Inventors: Motoki Misu; 基規三須; Masahide Seki; 雅英関
Original assignee: Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ダンパの振動エネルギ吸収方向に対して交差す
る方向の振動エネルギを、積層ゴム体で吸収すると共に
ダンパに伝達しにくくする。【解決手段】繰り返し変形による疲労特性を持たない粘
性減衰の高い材料を有する粘弾性ダンパ２と、ゴム状弾
性体３および剛性材料４が交互に積層成型された積層ゴ
ム体５と、粘弾性ダンパ２の振動エネルギー吸収方向に
対して変位可能に当該粘弾性ダンパ２に固定され、且つ
積層ゴム体５が粘弾性ダンパ２の振動エネルギー吸収方
向に対して交差する方向で相対変位するように当該積層
ゴム体５に固定されるフレーム６とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】この発明は免震装置に係り、
特に地震による大振動から風による微振動まで、建物に
与えられる加振力を効果的に吸収することができる免震
装置に関する。

【従来の技術】従来から、電気的な制御回路を用いるこ
となく、機械的メカニズムを用いて微振動から大振動ま
で効果的に振動減衰させることができる免震装置（特開
平１１−３６６５７号公報）が提案されている。この免
震装置は、建物基礎と、これの上方に位置する建物との
間に、建物を弾性支持しつつ建物と建物基礎との水平方
向の相対移動に対し所定の弾発力をもって復元力を与え
る積層ゴム体と、鉛直方向を指向して軸方向一端部が建
物基礎に、軸方向他端部が建物に回動自在に取り付けら
れ、その軸方向に沿って減衰力を発生する鉛直ダンパ
と、建物基礎と建物との水平方向の相対移動に対し水平
方向に沿って減衰力を発生する水平ダンパとを備えてい
る。このような免震装置によれば、積層ゴム体により建
物基礎から建物を免震すると共に、鉛直ダンパにより上
下振動に対して大きな振動減衰力を、また水平振動に対
して補助減衰力を得ることができ、さらに、水平ダンパ
により水平方向の微振動から地震や強風により発生され
る大振動まで効果的に振動減衰させることができる。ま
た、この主の装置として減衰調整装置（実用新案登録第
２５４３１６４号公報）が提案されている。この減衰調
整装置は、内部に粘性体を収容する収容部と、粘性体側
に向けて突設されて該粘性体中に差し込まれる長さの異
なる複数本の抵抗体と、抵抗体の突設方向と交差する方
向に収容部とは別に平行移動可能な可動体としての積層
ゴム材と、抵抗体と積層ゴム材とを連結し且つ抵抗体の
粘性体中への挿入深さを調整する調整機構とを備えてい
る。このような減衰調整装置によれば、抵抗体が収容部
内の粘性体中に差し込まれている状態で、該抵抗体に連
結されている積層ゴム材が振動等の外力により平行移動
すると、粘性体と抵抗体との間に該抵抗体に対して交差
する方向の粘性抵抗が生じ、これにより該積層ゴム材へ
の外力を減衰させることができる。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな免震装置や減衰調整装置では、積層ゴム体（積層ゴ
ム材）と積層ゴム体（積層ゴム材）とが水平方向の振動
に対して同時に振動吸収するように設置されているの
で、水平方向の振動に対して積層ゴム体（積層ゴム材）
だけが変形するだけではなく、ダンパ（減衰装置）も変
形する難点があった。このようなダンパ（減衰装置）が
粘弾性ダンパの場合は、剪断変形方向以外の力を受ける
と、粘弾性体に圧縮・引張の負荷がかかるために本来の
性能を発揮することができず、必要以上の圧縮・引張方
向の力が加わると、破壊する虞があった。また、ダンパ
（減衰装置）が粘性ダンパのひとつであるオイルダンパ
の場合は、ピストンが常に軸中心を移動するシリンダー
構造のために、その加工精度が製作コストを上げる要因
になっていた。したがって、建築設計においては、ダン
パは建物の最も捩り・回転の少ない箇所、即ち取付フレ
ーム平面内における荷重が加わる箇所にしか設置できな
いのが現状であり、このことが建築物の設計自由度を狭
めていた。本発明は、このような従来の難点を解決する
ためになされたもので、ダンパの振動エネルギ吸収方向
に対して交差する方向の振動エネルギを、積層ゴム体で
吸収すると共にダンパに伝達しにくくする免震装置を提
供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明の免震装置は、繰り返し変形による疲労特性を
持たない粘性減衰の高い材料を有するエネルギー吸収ダ
ンパと、ゴム状弾性体および剛性材料が交互に積層成型
された積層ゴム体と、エネルギー吸収ダンパの振動エネ
ルギー吸収方向に対して変位可能に当該エネルギー吸収
ダンパに固定され、且つ積層ゴム体がエネルギー吸収ダ
ンパの振動エネルギー吸収方向に対して交差する方向で
相対変位するように当該積層ゴム体に固定されるフレー
ムとを備えたものである。このように構成された免震装
置おいて、積層ゴム体は積層数倍だけ積層方向の剛性が
増し、ゴム状弾性体の総厚さ分だけ積層方向に交差する
方向の変形量が大きくなるので、積層ゴム体と一体化さ
れたエネルギー吸収ダンパに当該エネルギー吸収ダンパ
の振動エネルギー吸収方向に対して交差する方向の振動
エネルギーが加えられても、積層ゴム体がその振動エネ
ルギーを相対変位して吸収することができる。これによ
り、エネルギー吸収ダンパが破壊されることを防ぐこと
ができる。また、積層ゴム体は、積層方向の圧縮・引張
荷重をエネルギー吸収ダンパに伝えるので、エネルギー
吸収ダンパはその振動エネルギーを吸収することができ
る。また、本発明の免震装置においてエネルギー吸収ダ
ンパは粘弾性ダンパである。エネルギー吸収ダンパに粘
弾性ダンパを用いれば、高分子粘弾性材料の剪断歪の繰
り返しに伴う振動エネルギー吸収性能を利用できるよう
になるので、制振が可能になる。また、本発明の免震装
置においてエネルギー吸収ダンパは粘性ダンパである。
エネルギー吸収ダンパに粘性ダンパを用いれば、粘性体
の粘性抵抗に伴う振動エネルギー吸収性能を利用できる
ようになるので、制振が可能になる。また、本発明の免
震装置は、ゴム状弾性体および剛性材料が交互に積層成
型された積層ゴム体と、積層ゴム体が両端に固定され交
差するように配置される一対のフレームと、交差する一
対のフレームの部位間に粘弾性体が挟着されたエネルギ
ー吸収ダンパとを備えたものである。このような免震装
置によれば、一対のフレームが非平面的に変位しても、
一対のフレームの各両端に固定された積層ゴム体によっ
て振動エネルギーを吸収することができるので、粘弾性
ダンパが破壊されることを防ぐことができる。また、本
発明の免震装置において一対の積層ゴム体がそれぞれエ
ネルギー吸収ダンパの振動エネルギー吸収方向に対して
交差する方向で相対変位可能にフレームに対向配置さ
れ、この対向配置された一対の積層ゴム体は積層方向の
振動エネルギーに対して一方の積層ゴム体が圧縮する場
合には他方の積層ゴム体が引張られるようにフレームと
は独立して動作する取付部材に固定されているものであ
る。このような構成にすることにより、積層ゴム体を積
層方向の圧縮・引張荷重の両方に対応させることができ
るようになる。

【発明の実施の形態】以下、本発明の免震装置における
好ましい実施の形態例について、図面を参照して説明す
る。本発明の免震装置は図１に示すように、繰り返し変
形による疲労特性を持たない粘性減衰の高い材料を有す
るエネルギー吸収ダンパである粘弾性ダンパ２と、ゴム
状弾性体３および剛性材料４が交互に積層成型された積
層ゴム体５と、粘弾性ダンパ２の振動エネルギー吸収方
向に対して変位可能に当該粘弾性ダンパ２に固定され、
且つ積層ゴム体５が粘弾性ダンパ２の振動エネルギー吸
収方向に対して交差する方向で相対変位するように当該
積層ゴム体５に固定されるフレーム６とを備えている。
粘弾性ダンパ２は粘弾性体を鋼板の間に挟んだ構造を基
本構造としたダンパで、粘弾性体に高分子粘弾性材料が
使用され、この高分子粘弾性材料の剪断歪の繰り返しに
伴う振動エネルギー吸収性能を利用している。この粘弾
性ダンパ２に使用される高分子粘弾性材料は、外部から
繰り返し歪が加えられると、分子側鎖とチェンセグメン
トとの絡み合いが伸ばされ、またもとに戻る現象が繰り
返し発生し、その間では分子間摩擦が生じることから振
動エネルギーを熱エネルギーに変換して吸収することが
できるので、制振が可能になる。このような高分子粘弾
性材料としては、温度依存性が少ないシリコーンゴム、
ポリノルボーネン、ブチルゴムなどが好適であるが、そ
の他にもジエン系、エポキシ系、ゴムアスファルト系な
ども挙げられる。積層ゴム体５は、取付板７、８間に設
けられ、積層数倍だけ積層方向Ｚ（以下、「垂直方向
Ｚ」とする。）の剛性が増し、ゴム状弾性体３の総厚さ
分だけ積層方向に交差する方向Ｘ（以下、「水平方向
Ｘ」とする。）の変形量が大きくなるものである。この
ような積層ゴム体５のゴム状弾性体３には、弾性機能に
優れた天然ゴムまたはクロロプレンゴム等の合成ゴムが
用いられ、取付板７、８および剛性材料４には、ゴム状
弾性体３との付着性から、通常は鋼鈑を用いるが、ニッ
ケル板、銅板、黄銅板またはニッケルメッキ、銅メッ
キ、黄銅メッキを施した鋼板を使用することもできる。
なお、積層ゴム体５の積層成型は加硫接着が好ましい
が、非接着、部分接着または後接着でもよい。フレーム
６は、粘弾性ダンパ２に使用される鋼板が垂直板６ａに
使用され、この垂直板６ａの上部には水平板６ｂが固定
されているＴ字形である。具体的には、垂直板６ａの両
面に粘弾性体９、９が固着され、これら粘弾性体９、９
の外面にはそれぞれ固定板１１、１１が固着されて粘弾
性ダンパ２を形成している。これにより粘弾性ダンパ２
は粘弾性体と鋼板との積層構造になる。また、水平板６
ｂ上には積層ゴム体５、５が固着されている。このよう
に構成された免震装置１を上部構造体１２、下部構造体
１３間に設置した場合の振動制御動作について説明す
る。免震装置１に水平方向Ｘの振動エネルギーが加わる
と、この方向に対して剛性が低くなる積層ゴム体５が相
対変位してこの振動エネルギーを吸収するので、粘弾性
ダンパ２にはこの振動エネルギーが加わらなくなる。こ
れにより、粘弾性ダンパ２が破壊されることを防ぐこと
ができる。一方、免震装置１に垂直方向Ｚの振動エネル
ギーが加わると、この方向に対して剛性が高くなる積層
ゴム体５がこの振動エネルギーを粘弾性ダンパ２に伝え
るので、粘弾性ダンパ２はこの振動エネルギーを高減衰
させることができる。なお、本発明の免震装置における
好ましい実施の形態例によれば、積層ゴム体５を垂直方
向Ｚに１つだけ用いていたが、これに限らず、一対の積
層ゴム体を垂直方向Ｚに直列配置してもよい。具体的に
は図２に示すように、Ｔ字形のフレーム６の水平板６ａ
を中心にして一対の積層ゴム体５Ａ、５Ｂを対向配置さ
せる。そしてこの水平板６ａに固着された一対の積層ゴ
ム体５Ａ、５Ｂの両端に、コの字形が形成された取付部
材１４が固着される。これにより、対向配置された一対
の積層ゴム体５Ａ、５Ｂは、垂直方向Ｚの振動エネルギ
ーに対して一方の積層ゴム体５Ａが圧縮する場合には他
方の積層ゴム体５Ｂが引張られるようになるので、積層
ゴム体を垂直方向Ｚの圧縮・引張荷重の両方に対応させ
ることができるようになる。なお、取付部材１４、一対
の積層ゴム体５Ａ、５Ｂおよび粘弾性ダンパ２に固定さ
れた取付部材１５以外は図１に示す免震装置１と同じ構
成なので、同一符号を付して説明を省略する。また、上
述した図２に示す免震装置１０は、積層ゴム体５Ａ、５
Ｂが上部で、粘弾性ダンパ２が下部に配置されていた
が、これに限らず、図３に示すように、粘弾性ダンパ２
を上部に、積層ゴム体５Ａ、５Ｂを下部に配置してもよ
い（問柱型）。さらに、図１、図２および図３に示す免
震装置１、１０、１００は、積層ゴムが水平方向Ｘの振
動エネルギーを、粘弾性ダンパが垂直方向Ｚの振動エネ
ルギーをそれぞれ吸収していたが、これに限らず、図４
に示すように、積層ゴム５が垂直方向Ｚの振動エネルギ
ーを、粘弾性ダンパ２′が水平方向Ｘの振動エネルギー
をそれぞれ吸収するように配置しても同様の効果を得る
ことができる（問柱積層型）。なお、上述した各免震装
置１、１０、１００、１０００には、板状の粘弾性体と
鋼板とが積層されていたが、これに限らず、積層型筒形
ダンパでもよい。この積層型筒形ダンパは、円筒とゴム
状弾性体とが交互に積層成型され、ゴム状弾性体のの総
厚さ分だけ軸方向の変形量が大きくなるものである。ま
た、エネルギー吸収ダンパとして粘弾性ダンパを用いて
いたが、これに限らず、粘性ダンパであるオイルダンパ
や制振壁でもよく、何れのダンパも粘性体の粘性抵抗に
伴う振動エネルギー吸収性能を利用できるようになるの
で、制振が可能になる。このような免震装置を用いて建
物を制振するには、図５に示すような設置例が効果的で
ある。即ち、柱Ｐと梁Ｂとの間に、ブレース形（図５
（ａ））、問柱形（図５（ｂ））、Ｋ形ブレースの機素
（図５（ｃ））として設置させる。このように設置する
ことにより、免震装置は振動エネルギ吸収部材として機
能し、地震による大振動から風による微振動まで、建物
に与えられる加振力を効果的に吸収することができる。
また、本発明の免震装置は図６に示すように、積層ゴム
体５を両端に固定した一対のフレーム６０Ａ、６０Ｂが
交差するように配置され、且つ交差している一対のフレ
ーム６０Ａ、６０Ｂの部位間に粘弾性体９０が挟着され
た粘弾性ダンパ２０が構成されているものでもよく、一
対のフレーム６０Ａ、６０Ｂの各両端に固定された積層
ゴム体５にはそれぞれ取付部材を固定させてもよい。こ
のように構成された免震装置１００００を柱Ｐと梁Ｂと
の間に設置すれば、振動により一対のフレーム６０Ａ、
６０Ｂが非平面的に変位しても、一対のフレーム６０
Ａ、６０Ｂの各両端に固定された積層ゴム体５によって
振動エネルギーを吸収することができるので、粘弾性ダ
ンパ２０が破壊されることを防ぐことができる。なお、
この免震装置１００００にも、図２に示すような対向配
置される一対の積層ゴム体５Ａ、５Ｂを適用させること
ができ、同様の効果を得られる。

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の免震装
置によれば、積層ゴム体とエネルギー吸収ダンパとがそ
れぞれ異なる方向の振動エネルギーを効果的に吸収する
ことができるので、施工時にエネルギー吸収ダンパの偏
心度を厳密に管理せずに設置することができ、また、建
物の設計に際しては捩り・回転が発生する箇所でもエネ
ルギー吸収ダンパを設置することが可能になる。これに
より、総合的なコストダウンと設計自由度を確保できる
ようになる。さらに、振動によるエネルギー吸収ダンパ
の破壊を防ぐことができるので、製品の長寿命化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の免震装置における好ましい実施の形態
例を示す説明図。

【図２】本発明の免震装置における好ましい実施の他の
形態例を示す説明図。

【図３】本発明の免震装置における好ましい実施の他の
形態例を示す説明図。

【図４】本発明の免震装置における好ましい実施の他の
形態例を示す説明図。

【図５】図１、図２、図３および図４の免震装置を建物
の柱と梁との間に設置する実施例を示す説明図。

【図６】本発明の免震装置における好ましい実施の他の
形態例を示す説明図。

【符号の説明】

１、１０、１００、１０００、１００００・・・・・免震装
置２、２′、２０・・・・・粘弾性ダンパ（エネルギ吸収ダン
パ）５、５Ａ、５Ｂ・・・・・積層ゴム体６、６０Ａ、６０Ｂ・・・・・フレーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｆ 7/00 Ｆ１６Ｆ 7/00 ＡＦターム(参考） 3J048 AA02 AC05 BA08 BD08 BE04 EA38 3J066 AA01 AA26 BA10 BB04 BD10 BE06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繰り返し変形による疲労特性を持たない粘
性減衰の高い材料を有するエネルギー吸収ダンパと、ゴ
ム状弾性体および剛性材料が交互に積層成型された積層
ゴム体と、前記エネルギー吸収ダンパの振動エネルギー
吸収方向に対して変位可能に当該エネルギー吸収ダンパ
に固定され、且つ前記積層ゴム体が前記エネルギー吸収
ダンパの振動エネルギー吸収方向に対して交差する方向
で相対変位するように当該積層ゴム体に固定されるフレ
ームとを備えたことを特徴とする免震装置。
【請求項２】前記エネルギー吸収ダンパは粘弾性ダンパ
であることを特徴とする請求項１記載の免震装置。
【請求項３】前記エネルギー吸収ダンパは粘性ダンパで
あることを特徴とする請求項１記載の免震装置。
【請求項４】ゴム状弾性体および剛性材料が交互に積層
成型された積層ゴム体と、前記積層ゴム体が両端に固定
され交差するように配置される一対のフレームと、交差
する前記一対のフレームの部位間に粘弾性体が挟着され
たエネルギー吸収ダンパとを備えたことを特徴とする免
震装置。
【請求項５】一対の前記積層ゴム体がそれぞれ前記エネ
ルギー吸収ダンパの振動エネルギー吸収方向に対して交
差する方向で相対変位可能に前記フレームに対向配置さ
れ、この対向配置された前記一対の積層ゴム体は積層方
向の振動エネルギーに対して一方の前記積層ゴム体が圧
縮する場合には他方の前記積層ゴム体が引張られるよう
に前記フレームとは独立して動作する取付部材に固定さ
れていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項
記載の免震装置。