JP2001295499A - 構造物の免震機構 - Google Patents

構造物の免震機構

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JP2001295499A JP2000115636A JP2000115636A JP2001295499A JP 2001295499 A JP2001295499 A JP 2001295499A JP 2000115636 A JP2000115636 A JP 2000115636A JP 2000115636 A JP2000115636 A JP 2000115636A JP 2001295499 A JP2001295499 A JP 2001295499A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 上部構造物の振動を可及的速やかに減衰さ
せ、風圧による上部構造物の浮き上がりを防止でき、し
かも、振動後において上部構造物を原点に復帰させるよ
うにすることができる構造物の免震機構を提供する。 【解決手段】 上部構造物2と下部構造物3との間に介
在される免震装置4及びダンパ5を具備しており、ダン
パ5は、シリンダ本体31内に配されていると共に、オ
リフィスを有したピストンと、一端部がピストンに連結
されて、シリンダ本体31の一端部を貫通してシリンダ
本体31外に突出された大径のピストンロッド38と、
一端部がピストンに連結されて、シリンダ本体31の他
端部を貫通してシリンダ本体31外に突出された小径の
ピストンロッド41と、シリンダ本体31に充填された
圧縮性の加圧流体とを具備してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビル、高架高速道
路、橋若しくは戸建家屋等の建築物の上部構造物と下部
構造物である例えば基礎との間に介在されて、地震等に
よる基礎の振動の上部構造物への伝達を低減して、上部
構造物の倒壊等を防止する免震装置と、同じく上部構造
物と下部構造物との間に介在されて上部構造物の振動を
減衰させるダンパとを具備した免震機構に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】免震装置としては、ゴ
ム等の剪断変形を用いたもの、滑り板の滑りを用いたも
の、ローラの転がりを用いたもの等の種々のものが提案
されているが、水平方向の振動に関する免震という観点
からは、容易に剪断変形し、滑り又は転がって、下部構
造物の地震振動に対して上部構造物が容易に振動しない
ものが優れている。
【0003】斯かる優れた免震装置では、上部構造物に
風圧が加わると容易に上部構造物が揺れる上に振動に対
しての減衰能が小さく、一旦上部構造物が振動すると、
それが長く続く虞がある。
【0004】そこで通常では免震装置に並置したダンパ
等が用いられるが、斯かるダンパとしては、風圧に対し
ては上部構造物を揺れないように下部構造物に剛性的に
固定して免震装置の免震作用を禁止させ、地震等に対し
ては免震装置に十分な免震作用を行わせると共に、上部
構造物の振動を可及的速やかに減衰させるような特性を
有しているものが好ましい。
【0005】また、単に滑り板の滑りを用いたもの又は
ローラの転がりを用いたもの等の免震装置では、風圧に
よる上部構造物の浮き上がりを防止する必要がある上
に、振動後において上部構造物を元の位置に戻すいわゆ
る原点復帰機能を付与するか又は原点復帰機能のための
ばね等の他の装置を付加する必要がある。
【0006】本発明は、前記諸点に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、風圧に対しては上
部構造物を容易に揺れないように保持でき、地震等に対
しては十分な免震動作を行わせることができると共に、
上部構造物の振動を可及的速やかに減衰させることがで
きる上に、風圧による上部構造物の浮き上がりを防止で
き、しかも、振動後において上部構造物を原点に復帰さ
せるようにすることができる構造物の免震機構を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様の免
震機構は、上部構造物と下部構造物との間に介在される
免震装置及びダンパを具備しており、ここで、ダンパ
は、シリンダ本体と、このシリンダ本体を二室に画成す
るように、シリンダ本体内に配されていると共に、当該
二室を連通する孔を有したピストンと、一端部がピスト
ンに連結されて、シリンダ本体の一端部を貫通してシリ
ンダ本体外に突出された大径のピストンロッドと、一端
部がピストンに連結されて、シリンダ本体の他端部を貫
通してシリンダ本体外に突出された小径のピストンロッ
ドと、シリンダ本体の二室に充填された圧縮性の加圧流
体とを具備しており、小径のピストンロッドの他端部及
びシリンダ本体のうちの一方が上部構造物に、小径のピ
ストンロッドの他端部及びシリンダ本体のうちの他方が
下部構造物に夫々揺動自在に連結されてなる。
【0008】第一の態様の免震機構によれば、上部構造
物と下部構造物との間に介在されるダンパが大径のピス
トンロッドと小径のピストンロッドとを具備し、このダ
ンパにおいて、ピストンにより画成されるシリンダ本体
の二室に加圧流体が充填されているために、大径のピス
トンロッドと小径のピストンロッドとの面積差と加圧流
体の圧力とに基づく力以上の伸長力が風圧によりダンパ
に生じない限り、上部構造物は風圧により横揺れしな
く、したがって、上部構造物が例えば高層ビル、戸建住
宅等である場合には、風による不快な横揺れを居住者に
与えなくなる上に、ダンパを伸縮させる地震振動におい
ては、オリフィスを介する加圧流体により斯かる振動を
可及的速やかに減衰させることができる。
【0009】加えて、第一の態様の免震機構によれば、
大径のピストンロッドと小径のピストンロッドとの面積
差と加圧流体の圧力とに基づく力、すなわち引っ張り力
が上部構造物に印加されるために、風圧による上部構造
物の浮き上がりを防止でき、しかも、振動後において上
部構造物を元の位置に戻すいわゆる原点復帰機能を得る
ことができる。
【0010】ダンパは、本発明の第二の態様の免震機構
のように、下部構造物に対して上部構造物が原点位置に
復帰している地震振動がない際に、すなわち通常時にそ
の伸縮方向が垂直方向となるように縦向けに配されてい
てもよいが、これに代えて、伸縮方向が斜め又は水平方
向となるように斜め向け又は横向けに配されていてもよ
い。なお、通常時に斜め向け又は横向けになるようにダ
ンパを配する場合には、ピストンがシリンダ本体の中間
に位置する、換言すれば、ダンパが両方向に伸縮できる
ようにすると共に、ダンパによって生起される引っ張り
力が互いに相殺されるように、少なくとも一対のダンパ
を上部構造物と下部構造物との間に介在させるのが好ま
しい。
【0011】本発明においては、第三の態様の免震機構
のようにダンパを免震装置の周りに少なくとも一対配す
るのが好ましく、また、免震装置の周りに対称に4個配
するのがより好ましい。
【0012】本発明において免震装置としては、第四の
態様の免震機構のように積層ゴム支承、滑り支承又は転
がり支承を具備しているものを挙げることができるが、
その他の支承等を具備した免震装置であってもよい。更
には、積層ゴム支承の場合には、鉛プラグを具備したも
のであってもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】次に本発明及びその実施の形態
を、図を参照して更に詳細に説明する。なお、本発明は
これら実施の形態に何等限定されないのである。
【0014】図1から図3において、本例の免震機構1
は、上部構造物2と下部構造物3との間に介在される免
震装置4及びダンパ5を具備している。
【0015】免震装置4は、本例では滑り支承として構
成されており、上方に向かって断面円弧凹状の下側摺動
面11を有して、下部構造物3に固定される下沓12
と、下方に向かって断面円弧凹状の上側摺動面13を有
して、上部構造物2に固定される上沓14と、下沓12
の下側摺動面11の曲率(曲率半径R)と同一の曲率
(曲率半径R)を有し、下側摺動面11に摺動自在に接
する摺動下面15を備えると共に、上沓14の上側摺動
面13の曲率(曲率半径R)と同一の曲率(曲率半径
R)を有し、上側摺動面13に摺動自在に接する摺動上
面16を備えて、下沓12と上沓14との間に介在され
た円柱体からなる摺動体17とを具備している。
【0016】下沓12は、下部構造物3に固定される下
沓本体21と、下沓本体21の断面円弧状の凹所に固着
された滑り板22とを具備しており、滑り板22の上面
が下側摺動面11となっている。
【0017】下沓12と同様に、上沓14は、上部構造
物2に固定される上沓本体25と、上沓本体25の断面
円弧状の凹所に固着された滑り板26とを具備してお
り、滑り板26の下面が上側摺動面13となっている。
【0018】摺動体17は、下沓12と上沓14との間
に適度な隙間が生じるような高さをもって剛体から形成
されており、その径は、下側摺動面11及び上側摺動面
13の径よりも十分に小さい。
【0019】本例では、下側摺動面11及び上側摺動面
13並びに摺動下面15及び摺動上面16の夫々は、球
面の一部からなっており、夫々の曲率半径は、互いに同
一である。
【0020】ダンパ5は、免震装置4の周りに且つ免震
装置4の中心に対して軸対称に4個配されており、各ダ
ンパ5は、同様に構成されている。各ダンパ5は、シリ
ンダ本体31と、シリンダ本体31を二室32及び33
に画成するように、シリンダ本体31内に配されている
と共に、二室32及び33を連通するオリフィス34を
有したピストン35と、一端部36がピストン35に連
結されて、シリンダ本体31の一端部37を貫通してシ
リンダ本体31外に突出された大径のピストンロッド3
8と、一端部39がピストン35に連結されて、シリン
ダ本体31の他端部40を貫通してシリンダ本体31外
に突出された小径のピストンロッド41と、シリンダ本
体31の二室32及び33に充填された例えばシリコン
オイル等の圧縮性の加圧流体42とを具備して、ピスト
ンロッド38及び41の伸びるZ方向に伸縮自在であっ
て、通常時にその伸縮方向が垂直方向となるように縦向
けに配されている。
【0021】ダンパ5において、ピストンロッド41の
他端部51及びシリンダ本体31のうちの一方、本例で
はピストンロッド41の他端部51が上部構造物2に自
在継手等の連結具52を介して揺動自在に連結されてお
り、小径のピストンロッド41の他端部51及びシリン
ダ本体31のうちの他方、本例ではシリンダ本体31が
連結板53及び自在継手等の連結具54を介して下部構
造物3に揺動自在に連結されている。
【0022】連結板53は、一端側ではシリンダ本体3
1に溶接等により固着されており、他端側では、連結具
54に揺動自在に連結されている。連結具52は、上部
構造物2に埋め込まれたアンカーボルト55により当該
上部構造物2に固定されており、連結具54もまた、下
部構造物3に埋め込まれたアンカーボルト56により当
該下部構造物3に固定されている。
【0023】なお、ピストン35には複数個のオリフィ
ス34を設けてもよく、更に、ピストンロッド41の他
端部51を連結具54に、連結板53を連結具52に夫
々揺動自在に連結してもよい。
【0024】以上の免震機構1では、常時においては、
摺動体17が下側摺動面11及び上側摺動面13のほぼ
中央に位置されて、上部構造物2の鉛直荷重を受け止め
て、上部構造物2を下部構造物3上で支持していると共
に、二室32及び33における受圧面積の相違によりピ
ストン35がシリンダ本体31の一端部37に当接又は
限りなく近接して、ダンパ5がZ方向に関してもっとも
縮められた状態になっている。そして、風等により多少
の水平力が上部構造物2に付加されても又は小さな地震
等により多少の水平力が下部構造物3に付加されても、
下側摺動面11及び上側摺動面13に対する摺動下面1
5及び摺動上面16の面接触による摩擦抵抗に加えて、
二室32及び33における受圧面積の相違によるピスト
ン35に加わる一端部37に向かう力、すなわち引っ張
り力により、下部構造物3に対して上部構造物2が水平
方向に相対的に揺れることがないようになっている。
【0025】免震機構1において、地震動等により大き
な水平力が下部構造物3に付加されると、下側摺動面1
1及び上側摺動面13に対し摺動下面15及び摺動上面
16の滑りが生じると共にダンパ5もまたZ方向に関し
て伸縮されて、図4に示すように、摺動体17が揺動さ
れつつ下部構造物3に対して上部構造物2が水平方向に
相対的に振動される。上部構造物2の振動及びダンパ5
の伸縮において、摺動体17は、図1に示すような位置
に復帰されようとし、しかも、下部構造物3の水平方向
の移動に基づく上部構造物2の振動は、下側摺動面11
及び上側摺動面13の夫々と摺動下面15及び摺動上面
16の夫々との間の摩擦と上部構造物2の上下動とに加
えて、オリフィス34を介する加圧流体42の室32と
室33との間の移動により可及的速やかに減衰させるこ
とになる。したがって、地震等の大きな水平力が下部構
造物3に付加されても、上部構造物2が倒壊されるよう
な事態を防ぎ得る。
【0026】また免震機構1では、ダンパ5の引っ張り
力が上部構造物2に印加されるために、風圧による上部
構造物2の浮き上がりを防止できる。
【0027】なお、免震機構1では、摺動体17を一体
物から構成したが、本発明は、これに限定されず、中間
にゴム層等を介在させた積層体で構成してもよい。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、風圧に対しては上部構
造物を容易に揺れないように保持でき、地震等に対して
は十分な免震動作を行わせることができると共に、上部
構造物の振動を可及的速やかに減衰させることができる
上に、風圧による上部構造物の浮き上がりを防止でき、
しかも、振動後において上部構造物を原点に復帰させる
ようにすることができる構造物の免震機構を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい一実施態様の断面図である。
【図2】図1に示すII−II線断面図である。
【図3】図1に示す例のダンパ断面図である。
【図4】図1に示す例の動作説明図である。
【符号の説明】
1 免震機構 4 免震装置 5 ダンパ 31 シリンダ本体 32、33 室 34 オリフィス 35 ピストン 38 大径のピストンロッド 41 小径のピストンロッド 42 加圧流体
───────────────────────────────────────────────────── 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 9/20 F16F 9/20 9/32 15/02 F 15/02 15/04 E 15/04 A 9/32 N

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部構造物と下部構造物との間に介在さ
    れる免震装置及びダンパを具備しており、ダンパは、シ
    リンダ本体と、このシリンダ本体を二室に画成するよう
    に、シリンダ本体内に配されていると共に、当該二室を
    連通するオリフィスを有したピストンと、一端部がピス
    トンに連結されて、シリンダ本体の一端部を貫通してシ
    リンダ本体外に突出された大径のピストンロッドと、一
    端部がピストンに連結されて、シリンダ本体の他端部を
    貫通してシリンダ本体外に突出された小径のピストンロ
    ッドと、シリンダ本体の二室に充填された圧縮性の加圧
    流体とを具備して、伸縮自在であり、小径のピストンロ
    ッドの他端部及びシリンダ本体のうちの一方が上部構造
    物に、小径のピストンロッドの他端部及びシリンダ本体
    のうちの他方が下部構造物に夫々揺動自在に連結されて
    なる構造物の免震機構。
  2. 【請求項2】 ダンパは、通常時にその伸縮方向が垂直
    方向となるように縦向けに配されている請求項1に記載
    の構造物の免震機構。
  3. 【請求項3】 ダンパは、免震装置の周りに少なくとも
    一対配されている請求項1又は2に記載の構造物の免震
    機構。
  4. 【請求項4】 免震装置は、積層ゴム支承、滑り支承又
    は転がり支承を具備している請求項1から3のいずれか
    一項に記載の構造物の免震機構。
  5. 【請求項5】 請求項1から4のいずれか一項に記載の
    免震機構に用いられる免震装置。
  6. 【請求項6】 請求項1から4のいずれか一項に記載の
    免震機構に用いられるダンパ。
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