JP2001041283A - 三次元免震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 専ら水平免震を行う水平免震装置と、専ら上
下免震を行う上下免震装置とを並設することにより、そ
れぞれの免震装置で負担する鉛直荷重を分担し、もって
水平免震装置による水平免震機能を十分に確保しつつ、
上下免震装置の上下免震機能をも十分に確保して、三次
元方向に優れた免震機能を発揮する三次元免震装置を提
供する。 【解決手段】 支持構造物１２と、その上方に間隔を隔
てる免震構造物１４との間に、水平免震装置１６と上下
免震装置１８とを並列配置する。水平免震装置１６と支
持構造物１２または免震構造物１４の少なくとも一方と
の間に緩衝用弾性体２０を介在する。上下免震装置１８
と緩衝用弾性体２０とのばね剛性を異ならせることによ
り、上下方向の長周期化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水平方向および上
下方向の免震機能を備えた三次元免震装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所等の重要施設では地震等に
よる影響を極力無くす建築物として構築されるが、その
重要施設を立地条件にかかわらず構築できる立地拡大を
目指したサイトフリーと、設備の標準化によるコスト低
減を目指した標準化プラント構築とを可能とする免震構
造の採用が望まれる。

【０００３】一般に、ビル等の建築物の免震は積層ゴム
等を用いた水平免震構造が採用されるが、これに上下免
震構造を併用することにより三次元免震を達成して地震
から建築物を効率良く保護することができ、これを上記
重要施設に適用することにより建築物の標準化が可能と
なる。

【０００４】この種の三次元免震装置としては、例えば
特開平８−２１８６７８号公報に開示されるものが提案
されている。この三次元免震装置は、積層ゴム等の水平
免震装置の下部または上部に上下免震機構を付加して構
成され、つまり、水平免震装置と上下免震機構とを上下
方向に直列配置して構成されるようになっており、建築
物の重量がこれら水平免震装置および上下免震機構に入
力されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の三次元免震装置にあっては、建築物が地震入力時
の上下振動に共振するのを避けるためには、該建築物側
の上下方向の固有振動数を長周期化することが望まし
い。つまり、地震により入力される上下振動の卓越周期
は０．５秒以下の範囲に存在するため、上下免震機構で
決定される建築物側の上下方向の振動周期は０．５秒以
上に設定する必要がある。このように建築物を長周期化
するためには、上下免震機構のばね剛性を小さく、つま
り上下ばねを柔らかくする必要がある。

【０００６】ところが、このように上下免震機構のばね
を柔らかくすると、建築物の荷重を確実に支持できなく
なるとともに、建築物のロッキング振動が励起されるこ
とになる。このため、どうしても上下免震機構のばね剛
性を大きくして固めに設定せざるを得ず、建築物の上下
振動周期が免震領域から短周期方向にずれて効果的に上
下免震できないおそれがある。そして、このように免震
領域からずれると建築物の上下振動が大きくなり、延い
ては該建築物に引抜き力が大きく作用して、積層ゴム等
で構成される水平免震装置が損傷されるおそれもある。

【０００７】また、建築物の荷重を支持するために上記
上下免震機構のばね剛性を大きくした場合には、この上
下免震機構の当該ばね剛性に起因する上下変動荷重が水
平免震装置の性能に大きな影響を与える。例えば、上記
特開平８−２１８６７８号公報に開示されるように水平
免震装置の上に直列に該上下免震機構を設けて構成した
場合に、水平力によって積層ゴムにせん断力が発生する
が、このせん断抵抗は大きな上下変動荷重によって大き
く変動する。すなわち、水平免震装置自身が備える水平
ばね剛性で本来達成されるべき水平免震性能に対して、
上記上下免震機構の大きなばね剛性に起因する上下変動
荷重が影響し、水平免震装置単体を目的通りの性能で設
計することが困難になる。

【０００８】以上の理由から従来の三次元免震装置で
は、水平および上下の三次元方向の免震機能を的確かつ
十分に発揮できているとはいえず、従って、これを上記
重要施設等に適用して建築物の標準化を達成すること
は、著しい困難を伴うという課題があった。

【０００９】そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑み
て成されたもので、専ら水平免震を行う水平免震装置
と、専ら上下免震を行う上下免震装置とを並設すること
により、それぞれの免震装置で負担する鉛直荷重を分担
し、もって水平免震装置による水平免震機能を十分に確
保しつつ、上下免震装置の上下免震機能をも十分に確保
して、三次元方向に優れた免震機能を発揮させることが
できる三次元免震装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明の三次元免震装置は、支持構造物と、これの
上方に間隔を設けて配置される免震構造物との間に、こ
れら両構造物間を水平免震する水平免震装置と、両構造
物間を上下免震する上下免震装置とを並列配置するとと
もに、該水平免震装置と支持構造物または免震構造物の
少なくとも一方との間に緩衝用弾性体を介在させたこと
を特徴とする。

【００１１】この構成によれば、水平免震装置と上下免
震装置とを並列配置したことにより、これら両免震装置
にかかる免震構造物の鉛直荷重をそれぞれで分担支持す
ることができる。このときの荷重分担割合は、上下免震
装置のばね剛性と、水平免震装置に直列配置される緩衝
用弾性体のばね剛性とを異ならせることによって任意に
設定することができる。従って、水平免震装置で負担す
る鉛直荷重を少なくして十分な水平免震機能を発揮する
ことができる。

【００１２】また、地震時の上下変動荷重を主に上下免
震装置で負担するため、当該上下免震装置のばね剛性を
適宜設定することにより、上下免震装置に支持される免
震構造物の上下方向の長周期化が可能となって、十分な
上下免震機能を発揮させることができる。

【００１３】更に、上記緩衝用弾性体にかかる鉛直荷重
が減少されることにより、該緩衝用弾性体のばね剛性を
小さくできるため、水平免震装置に作用する上下振動の
軸力変動をより小さくし、水平免震装置の安定した免震
性能を確保することができる。

【００１４】更にまた、緩衝用弾性体を直列配置した水
平免震装置に対して上下免震装置が並列配置されるた
め、該上下免震装置の剛性により免震構造物のロッキン
グ振動を抑制することができる。

【００１５】従って、水平免震装置による水平免震機能
を的確かつ十分に確保しつつ、上下免震装置による上下
免震機能をも適切かつ十分に確保して三次元方向に優れ
た免震機能を発揮し、もって、これを建築物に適用する
ことにより建築物の標準化やサイトフリーを達成できる
三次元免震装置を得ることができる。

【００１６】また、上記上下免震装置と、支持構造物ま
たは免震構造物の少なくとも一方との間に両者の相対移
動を許容する滑動機構を介在することが望ましい。

【００１７】この構成によれば、支持構造物と免震構造
物との間の水平振動が上下免震装置に入力されるのを滑
動機構によって低減し、もって、該上下免震装置のばね
剛性が水平免震装置の免震性能に影響するのを低減する
ことができる。また、上記滑動機構が滑動するときの摩
擦抵抗値を適宜設定しておくことにより、この摩擦抵抗
を水平振動の減衰要素として機能させることができる。

【００１８】更に、上記滑動機構は、転がり支承もしく
は滑り支承であることが望ましい。

【００１９】この構成によれば、転がり支承もしくは滑
り支承により支持構造物と免震構造物との間の水平振動
が上下免震装置に入力されるのを著しく低減し、該上下
免震装置のばね剛性が水平免震装置に影響するのをほと
んど無くすことができるため、該水平免震装置は予め設
定した水平免震機能を発揮でき、該水平免震装置の設計
が容易になる。

【００２０】また、上記上下免震装置の弾性定数を上記
緩衝用弾性体の弾性定数よりも大きくして、緩衝用弾性
体を上下免震装置よりも柔軟に設定することが望まし
い。

【００２１】この構成によれば、上下免震装置の上下ば
ねは緩衝用弾性体に比較してそのばね剛性が大きいた
め、免震構造物の鉛直荷重の分担割合を上下免震装置で
大きくすることができる。このため、上記緩衝用弾性体
と直列配置された水平免震装置に作用する鉛直荷重が低
減され、該水平免震装置によって的確かつ十分な水平免
震機能を確保することができる。

【００２２】そしてまた、該緩衝用弾性体の上下ばねの
ばね剛性が小さいことにより、水平免震装置に入力され
る上下振動の軸力変動を小さなものとすることができ
て、該水平免震装置による水平免震性能を安定に確保す
ることができる。

【００２３】更にまた、上記水平免震装置は、水平方向
に等方性の復元性能を有する、例えば積層ゴムなどであ
ることが望ましい。

【００２４】この構成によれば、水平面内でのいかなる
方向に対しても適切な水平免震機能を発揮させることが
できる。

【００２５】また、上記上下免震装置は、皿ばねの積層
体であることが望ましい。

【００２６】この構成によれば、上下振動の入力により
皿ばねはその錐体部分が拡縮されることとなり、この拡
縮変形により互いに積層された皿ばねどうしで擦り合う
ため、このときの摩擦効果により剛性および減衰効果を
得ることができる。

【００２７】更に、上記上下免震装置に、エネルギー吸
収装置を付加することができる。

【００２８】この構成によれば、上下振動の入力により
エネルギー吸収装置が作動して上下方向の振動エネルギ
ーを吸収することができる。

【００２９】更にまた、上記緩衝用弾性体は、皿ばねの
積層体であることが望ましい。

【００３０】この構成によれば、上下振動に伴う軸力変
動を低減できることに加えて、皿ばねはその錐体部分が
拡縮されることとなり、この拡縮変形により互いに積層
された皿ばねどうしで擦り合うため、このときの摩擦効
果により剛性および減衰効果を得ることができる。

【００３１】また、上記上下免震装置は、上記水平免震
装置が荷重支持機能を喪失したことに応じて、上記免震
構造物の荷重を支持するフェールセーフ機能を備える。

【００３２】このように構成すれば、過大な振動入力に
よって水平免震装置が破損などした場合に、上下免震装
置により免震構造物の全荷重を支持でき、免震構造物が
落下したり大きく傾いたりして倒壊するのを防止でき
る。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の三次元免
震装置１０の基本的な構造を示し、支持構造物１２と、
これの上方に所定間隔を設けて配置される免震構造物１
４との間に、これら両構造物１２，１４間を水平免震す
る水平免震装置１６と、両構造物１２，１４間を上下免
震する上下免震装置１８とを並列配置するとともに、該
水平免震装置１６と支持構造物１２または免震構造物１
４の少なくとも一方との間に緩衝用弾性体２０を介在さ
せることにより構成してある。

【００３４】そして図２〜図７には、本発明の三次元免
震装置１０の具体的な実施例が示されている。図２は三
次元免震装置の正面図、図３は図２中Ａ−Ａ線断面図、
図４は水平免震装置および緩衝用弾性体の一部を断面し
た正面図、図５は上下免震装置の一部を断面した正面
図、図６は上下免震装置のばね特性図、図７は緩衝用弾
性体のばね特性図である。

【００３５】即ち、本実施形態の三次元免震装置１０
は、支持構造物１２と免震構造物１４との間に介在さ
れ、該三次元免震装置１０によって免震構造物１４の鉛
直荷重を支持するようになっている。該三次元免震装置
１０は、水平免震装置１６と、これに並列配置される上
下免震装置１８と、水平免震装置１６の上方に直列配置
される緩衝用弾性体２０とを備えて構成される。これら
水平免震装置１６，上下免震装置１８および緩衝用弾性
体２０で同図に示す１つのユニットとなり、このユニッ
トが免震構造物１４の下面に複数個配置されて全体の三
次元免震を行うようになっている。他方、並列配置であ
れば、必ずしもユニット化する必要はなく、個数も同数
である必要はない。

【００３６】上記水平免震装置１６は、図４にも示すよ
うにゴム層と鋼板とが交互に積層される積層ゴム２２で
構成され、この積層ゴム２２には下方フランジ２２ａと
上方フランジ２２ｂとが設けられる。該積層ゴム２２の
設置部位には支持構造物１２から所定高さの鉄筋コンク
リート造の設置台２４が突設され、この設置台２４上に
下方フランジ２２ａを固定して積層ゴム２２が設置され
る。

【００３７】一方、上記上下免震装置１８は、図５にも
示すように皿ばね２６ａを積層した皿ばね積層体２６を
用いて構成される。ここで、皿ばね２６ａの重ね方法に
関し、同一向きに重ねたときは並列となり、反対向きに
重ねたときは直列となる。該皿ばね積層体２６は、複数
枚の並列皿ばね２６ａが交互に逆向きに直列となるよう
に積層され、本実施形態では一組もしくは図３に示すよ
うに複数組、例えば４組の皿ばね積層体２６が配置され
る。そして、これら４組の皿ばね積層体２６の下側は、
支持構造物１２に載置される滑動機構としての転がり支
承２８もしくは滑り支承上に搭載される。皿ばね積層体
２６の上側は、免震構造物１４に固定される上方取付板
３０に取り付けられる。

【００３８】また、上記緩衝用弾性体２０は、図４にも
示すように上記上下免震装置１８と同様な皿ばね積層体
３２を用いて構成され、該皿ばね積層体３２は、複数枚
の並列皿ばね３２ａが交互に逆向きに直列となるように
積層される。また、該皿ばね積層体３２は一組もしくは
図３に示すように複数組、例えば４組が配置され、それ
ぞれの下側は上記積層ゴム２２の上方フランジ２２ｂに
載置されるとともに、上側は免震構造物１４に固定され
る上方取付板３４に取り付けられる。

【００３９】上記上下免震装置１８の転がり支承２８
は、図５に示すように下面が平坦となった支持脚２８ａ
と、該支持脚２８ａの周縁部を適宜隙間を設けて覆う外
殻２８ｂと、これら支持脚２８ａと外殻２８ｂとの間の
空間部に収納される多数の小球２８ｃとを備えて構成さ
れる。そして、上記支持脚２８ａは上記小球２８ｃを介
在させた状態で支持構造物１２上面に敷設されるスライ
ド基板３６に載置され、介在された小球２８ｃが転動す
ることにより、該転がり支承２８と支持構造物１２とは
極小さな滑動抵抗をもって滑動自在となっている。

【００４０】また、上記皿ばね積層体２６を構成する皿
ばね２６ａは一般に知られるように、中央部に開口部を
形成したドーナツ状を成し、その周縁部は緩やかな錘体
をなし、全体として中央が開口された笠状に形成されて
いる。そして、各皿ばね積層体２６を構成する皿ばね２
６ａは、その中央開口が同図に示すように上方取付板３
０から垂設される筒状ポール３８外周に嵌合される。ま
た、該筒状ポール３８の下端部は上記転がり支承体２８
の支持脚２８ａ上面との間に所定の隙間δ1 が設けられ
るとともに、当該下端部の内周には摺動穴３８ａが若干
拡径して形成される。

【００４１】一方、上記転がり支承体２８の支持脚２８
ａ上面には、筒状ポール３８に対向する位置にダボピン
４０が突設され、該ダボピン４０が上記摺動穴３８ａ内
に摺動自在に嵌合される。これらダボピン４０と摺動穴
３８ａとの嵌合量および上記隙間δ1 は、入力される上
下振動により予め想定される支持構造物１２と免震構造
物１４との間の上下相対変位量に応じて決定される。ま
た、ダボピン４０が摺動する摺動穴３８ａ部分には、図
示しない空気抜き孔が形成されている。

【００４２】更に、上記緩衝用弾性体２０の皿ばね積層
体３２は、図４に示すように上記上下免震装置１８と同
様、皿ばね３２ａの中央開口が上方取付板３４から垂設
される筒状ポール４２外周に嵌合されるとともに、該筒
状ポール４２の下端部に形成した摺動穴４２ａに、積層
ゴム２２の上方フランジ２２ｂから突設されるダボピン
４４が摺動自在に嵌合される。勿論、この場合にあって
もダボピン４４と摺動穴４２ａとの嵌合量および筒状ポ
ール４２と上方フランジ２２ｂとの間の隙間δ2 は、予
め想定される支持構造物１２と免震構造物１４との間の
上下相対変位量に応じて決定される。

【００４３】ところで、上記上下免震装置１８のばね剛
性は、図６の荷重−変位曲線に示すように変位に対する
荷重の立ち上がりを大きくする一方、上記緩衝用弾性体
２０のばね剛性は、図７の荷重−変位曲線に示すように
変位に対する荷重の立ち上がりを小さくし、上下免震装
置１８に比較して緩衝用弾性体２０のばね剛性を小さく
してある。

【００４４】以上の構成により本実施形態の三次元免震
装置１０では、支持構造物１２と免震構造物１４との間
で水平免震装置１６と上下免震装置１８とが並列配置さ
れることにより、地震による振動が入力されると水平免
震装置１６により水平振動エネルギーが吸収されて水平
免震されるとともに、上下免震装置１８により上下振動
エネルギーが吸収されて上下免震され、これら水平免震
と上下免震とをもって三次元免震される。また、水平免
震装置１６の上部に直列配置された緩衝用弾性体２０
は、該水平免震装置１６に作用する上下振動に起因する
軸力変動を緩和する機能を備える。

【００４５】ところで、上記水平免震装置１６と上下免
震装置１８とが並列配置されたことにより、図１に示し
たようにこれら両免震装置１６，１８にかかる免震構造
物１４の鉛直荷重Ｗをそれぞれで分担支持することがで
きる。このときの荷重分担割合、例えば、水平免震装置
１６で負担する鉛直荷重をβとした場合に、上下免震装
置１８で負担する鉛直荷重はＷ−βとなり、このβは上
下免震装置１８のばね剛性と上記緩衝用弾性体２０のば
ね剛性とを異ならせることによって任意に設定すること
ができる。従って、水平免震装置１６で負担する鉛直荷
重βは全荷重Ｗに対して少なくなるため、水平免震装置
１６を構成する積層ゴム２２の負担荷重が低減する。こ
のため、積層ゴム２２のゴム層の面圧依存性を低下する
ことができ、積層ゴム２２は的確かつ十分な水平免震機
能を発揮することができる。

【００４６】また、このように水平免震装置１６の分担
荷重が減少することにより、免震構造物１４の下側に配
置する該水平免震装置１６の総個数を少なくすることが
でき、この個数削減によって水平免震に関して長周期化
を確保し易くなり、かつコストの低減をも達成すること
ができる。

【００４７】更に、上下免震装置１８は水平免震装置１
６に対して荷重分担割合を多くした場合にも、鉛直荷重
Ｗの一部が該水平免震装置１６で負担されることによ
り、該上下免震装置１８で負担する鉛直荷重が減少する
ことになる。従って、地震時の上下変動荷重を主に上下
免震装置１８にて負担させることができ、そのばね剛性
を任意に設定することにより、該上下免震装置１８に支
持される免震構造物１４に対し上下方向の最適な長周期
（例えば、０．５秒以上）へのチューニングを容易にす
ることができるとともに、支持荷重の調整範囲も広く確
保することができる。

【００４８】更にまた、上記緩衝用弾性体２０によって
水平免震装置１６に作用する上下方向の軸力変動を緩和
できることを上述したが、該緩衝用弾性体２０は水平免
震装置１６と直列配置されるため、該水平免震装置１６
と等しい鉛直荷重βがかかり、これによって緩衝用弾性
体２０のばね剛性を上下免震装置１８に比較して小さく
でき、それぞれのばね剛性は図６，図７に示したように
なっている。従って、上記緩衝用弾性体２０を柔らかく
設定できるため、積層ゴム２２の面圧依存性を更に低減
し、水平免震時のゴムの性状の不安定性が解消して安定
した性能を得ることができる。このため、地震の上下振
動や水平振動による荷重変動の水平免震装置１６への作
用を押さえることができ、このような荷重変動によって
水平免震装置１６のばね特性に悪影響が生じることを防
止できて、水平免震装置１６の設計が容易になる。

【００４９】特に、本実施形態では上下免震装置１８の
下部に転がり支承２８を設けて、水平方向の自由な滑動
が可能となっているため、支持構造物１２と免震構造物
１４との間の水平振動が上下免震装置１８に入力される
のを該転がり支承２８によって大幅に低減し、もって、
該上下免震装置１８のばね剛性が水平免震装置１６に影
響するのを極力低減することができる。この点からも該
水平免震装置１６は予め設定した水平免震機能を発揮で
き、該水平免震装置１６の設計が容易になるとともに、
上記転がり支承２８や滑り支承が滑動するときの摩擦抵
抗を水平振動の減衰要素として機能させることもでき
る。

【００５０】また、本実施形態の三次元免震装置１０
は、水平免震装置１６および緩衝用弾性体２０に並列に
上下免震装置１８が配置されるため、該上下免震装置１
８によっても免震構造物１４を支持していることによっ
てロッキング振動を抑制することができる。

【００５１】更に、水平免震装置１６と上下免震装置１
８とを並列配置したことにより、過大な振動入力により
水平免震装置１６に用いた積層ゴム２２が破損した場合
に、上下免震装置１８によって免震構造物１４の全荷重
を支持できるため、該免震構造物１４が落下したり大き
く傾いたりして倒壊するのを防止できるフェールセーフ
機能を享有することになる。

【００５２】更にまた、上下免震装置１８および緩衝用
弾性体２０はそれぞれ皿ばね積層体２６，３２で構成さ
れるが、該皿ばね積層体２６，２８を構成する皿ばね２
６ａ，３２ａの錘体部分は上下振動の入力により拡縮さ
れ、この拡縮変形により互いに積層された皿ばね２６
ａ，３２ａどうしで擦り合うため、このときの摩擦効果
により上下振動に対する剛性および減衰効果を得ること
ができる。また、図２中仮想線で示したように上下免震
装置１８の上方取付板３０と転がり支承２８との間に油
圧ダンパー５０等のエネルギー吸収装置を別途設けるこ
とにより、上下振動の入力により該油圧ダンパー５０が
作動して振動エネルギーを吸収できるため、この構成に
よって必要な減衰を確保できるとともに、上下免震装置
１８としての減衰量の設定が容易になる。

【００５３】従って、本実施形態の三次元免震装置１０
では、水平免震装置１６による水平免震機能を確保しつ
つ、上下免震装置１８による上下免震機能をも十分に確
保して、三次元方向に優れた免震機能を発揮することが
できる。このため、該三次元免震装置１０を原子力発電
所等の地震時の安全性が強く要求される重要施設の構造
物等に適用することにより、該重要施設構造物の標準
化、すなわち建物設備やプラント設備、例えば建物の骨
組みや配管，サポート等を規格化を達成することができ
る。また、重要施設のサイトフリーを可能として立地条
件の拡大を図ることができるとともに、他方、施設構造
物の工費低減も達成することができる。

【００５４】上記実施形態にあっては、免震構造物１４
の荷重を水平免震装置１６と上下免震装置１８の両者で
分担して支持する場合について説明したが、緩衝用弾性
体２０を自由長で組み込むようにして、水平免震装置１
６に荷重を作用させずに、上下免震装置１８により免震
構造物１４の全荷重を負担させることも可能である。

【００５５】勿論、本実施形態では水平免震装置１６を
積層ゴム２２で構成したが、これに限ることなく水平免
震を効果的に達成できる弾性部材であれば良く、また、
上下免震装置１８および緩衝用弾性体２０をそれぞれ皿
ばね積層体２６，３２で構成したが、これらにあっても
皿ばね積層体２６，３２に代えてそれぞれの機能に適し
た弾性部材を用いることができる。更に、滑動機構とし
て転がり支承２８を用いたが、勿論これに限ることはな
く、滑らかな相対移動を許容する構造、例えば滑り支承
やリニアレール等を用いることができる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
示す三次元免震装置にあっては、水平免震装置と上下免
震装置とを並列配置して、それぞれにかかる免震構造物
の鉛直荷重を分担支持することができる。また、上下免
震装置は鉛直荷重に対してばね剛性を任意に設定できる
ので、上下免震装置に支持される免震構造物の上下方向
の長周期化が可能となって、十分な上下免震機能を発揮
することができる。

【００５７】更に、上記水平免震装置に直列配置した緩
衝用弾性体のばね剛性を小さくできるため、水平免震装
置に作用する上下方向振動に起因する軸力変動を小さく
して、水平免震装置のより安定した免震性能を確保する
ことができる。更にまた、緩衝用弾性体を直列配置した
水平免震装置に対して上下免震装置が並列配置されるた
め、該上下免震装置の剛性により免震構造物のロッキン
グ振動を抑制することができる。

【００５８】更に、水平免震装置の個数削減により、全
体のばね剛性を低減して水平方向免震に係る長周期化の
設定を容易化できるとともに、装置の配置レイアウトを
容易にし、かつコスト低減をも達成できる。

【００５９】従って、水平免震装置による水平免震機能
を適切かつ十分に確保しつつ、上下免震装置による上下
免震機能をも的確かつ十分に確保して三次元方向に優れ
た三次元免震性能を発揮させることができ、もって、こ
れを建築物に適用することにより建築物の標準化やサイ
トフリーを達成することができる。

【００６０】また、本発明の請求項２に示す三次元免震
装置にあっては、上記上下免震装置と、支持構造物また
は免震構造物の少なくとも一方との間に相対移動を許容
する滑動機構を介在したので、支持構造物と免震構造物
との間の水平振動が上下免震装置に入力されるのを滑動
機構によって低減し、もって、該上下免震装置の剛性が
水平免震装置の免震性能に悪影響を与えることを防止す
ることができる。また、上記滑動機構が滑動するときの
摩擦抵抗値を適宜設定しておくことにより、この摩擦抵
抗を水平振動の減衰要素として機能させることもでき
る。

【００６１】更に、本発明の請求項３に示す三次元免震
装置にあっては、上記滑動機構を転がり支承や滑り支承
で構成したので、支持構造物と免震構造物との間の水平
振動が上下免震装置に入力されるのを著しく低減できる
ため、上下免震装置の設計が容易になる。

【００６２】また、本発明の請求項４に示す三次元免震
装置にあっては、上記上下免震装置の弾性定数を上記緩
衝用弾性体の弾性定数よりも大きくして、緩衝用弾性体
を上下免震装置よりも柔軟に設定したので、上下免震装
置の上下ばねは緩衝用弾性体に比較してそのばね剛性が
大きいため、免震構造物の鉛直荷重の分担割合を上下免
震装置で大きくすることができる。このため、上記緩衝
用弾性体と直列配置された水平免震装置に作用する鉛直
荷重が低減され、該水平免震装置によって的確かつ十分
な水平免震機能を確保することができる。そしてまた、
該緩衝用弾性体の上下ばねのばね剛性が小さいことによ
り、水平免震装置に入力される上下振動の軸力変動を小
さなものとすることができて、該水平免震装置による水
平免震性能を安定に確保することができる。

【００６３】更にまた、本発明の請求項５に示す三次元
免震装置にあっては、上記水平免震装置を、水平方向に
等方性の復元性能を有するものとしたので、水平面内で
のいかなる方向に対しても適切な水平免震機能を発揮さ
せることができる。

【００６４】また、本発明の請求項６に示す三次元免震
装置にあっては、上記上下免震装置を皿ばねの積層体で
構成したので、上下振動の入力により皿ばねはその錐体
部分が拡縮されることとなり、この拡縮変形により互い
に積層された皿ばねどうしで擦り合うため、このときの
摩擦効果により剛性および減衰効果を得ることができ
る。

【００６５】更に、本発明の請求項７に示す三次元免震
装置にあっては、上記上下免震装置にエネルギー吸収装
置を付加したので、上下振動の入力によりエネルギー吸
収装置が作動して上下方向の振動エネルギーを吸収する
こともできる。

【００６６】更にまた、本発明の請求項８に示す三次元
免震装置にあっては、上記緩衝用弾性体を皿ばねの積層
体で構成したので、上下振動に伴う軸力変動を低減でき
ることに加えて、皿ばねはその錐体部分が拡縮されるこ
ととなり、この拡縮変形により互いに積層された皿ばね
どうしで擦り合うため、このときの摩擦効果により剛性
および減衰効果を得ることができる。

【００６７】また、本発明の請求項９に示す三次元免震
装置にあっては、過大な振動入力によって水平免震装置
が破損などした場合に、上下免震装置により免震構造物
の全荷重を支持でき、免震構造物が落下したり大きく傾
いたりして倒壊するのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の三次元免震装置の基本的な構造を示す
概略構成図である。

【図２】本発明の三次元免震装置の一実施形態を示す正
面図である。

【図３】図２中のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】本発明の三次元免震装置の一実施形態を示す水
平免震装置および緩衝用弾性体の一部を断面した正面図
である。

【図５】本発明の三次元免震装置の一実施形態を示す上
下免震装置の一部を断面した正面図である。

【図６】本発明の三次元免震装置の一実施形態を示す上
下免震装置のばね特性図である。

【図７】本発明の三次元免震装置の一実施形態を示す緩
衝用弾性体のばね特性図である。

【符号の説明】

１０ 三次元免震装置 １２ 支持構造物 １４ 免震構造物 １６ 水平免震装置 １８ 上下免震装置 ２０ 緩衝用弾性体 ２２ 積層ゴム ２６ 皿ばね積層体 ２８ 転がり支承 ３２ 皿ばね積層体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲戸川 哲人 東京都港区港南２丁目15番２号 株式会社 大林組東京本社内 (72)発明者 杣木 孝裕 東京都港区港南２丁目15番２号 株式会社 大林組東京本社内 (72)発明者 及部 好久 東京都豊島区西池袋３丁目１番15号 大同 精密工業株式会社本社内 (72)発明者 玉地 薫 埼玉県比企郡嵐山町花見台６丁目１番地 大同精密工業株式会社嵐山工場内 Ｆターム(参考） 3J048 AA02 AA03 AC01 AD07 AD14 BA08 BC05 BE12 BE13 DA03 EA38

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持構造物と、これの上方に間隔を設け
   て配置される免震構造物との間に、これら両構造物間を
   水平免震する水平免震装置と、両構造物間を上下免震す
   る上下免震装置とを並列配置するとともに、該水平免震
   装置と支持構造物または免震構造物の少なくとも一方と
   の間に緩衝用弾性体を介在させたことを特徴とする三次
   元免震装置。
2. 【請求項２】 上記上下免震装置と、支持構造物または
   免震構造物の少なくとも一方との間に両者の相対移動を
   許容する滑動機構を介在したことを特徴とする請求項１
   に記載の三次元免震装置。
3. 【請求項３】 上記滑動機構は、転がり支承もしくは滑
   り支承であることを特徴とする請求項２に記載の三次元
   免震装置。
4. 【請求項４】 上記上下免震装置のばね剛性を上記緩衝
   用弾性体のばね剛性よりも大きくして、緩衝用弾性体を
   上下免震装置よりも柔軟に設定したことを特徴とする請
   求項１〜３いずれかの項に記載の三次元免震装置。
5. 【請求項５】 上記水平免震装置は、水平方向に等方性
   の復元性能を有することを特徴とする請求項１〜４いず
   れかの項に記載の三次元免震装置。
6. 【請求項６】 上記上下免震装置は、皿ばねの積層体で
   あることを特徴とする請求項１〜５いずれかの項に記載
   の三次元免震装置。
7. 【請求項７】 上記上下免震装置に、エネルギー吸収装
   置を付加したことを特徴とする請求項１〜６いずれかの
   項に記載の三次元免震装置。
8. 【請求項８】 上記緩衝用弾性体は、皿ばねの積層体で
   あることを特徴とする請求項１〜７いずれかの項に記載
   の三次元免震装置。
9. 【請求項９】 上記上下免震装置は、上記水平免震装置
   が荷重支持機能を喪失したことに応じて、上記免震構造
   物の荷重を支持するフェールセーフ機能を有することを
   特徴とする請求項１〜８いずれかの項に記載の三次元免
   震装置。