JP2003021192A - 浮体式免振装置における浮体の弾性係留方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液槽内の浮体の係留に弾力性を有する支持体
を採用し、その支持体の当接による支持により、短周期
の水平振動及び鉛直振動に対する免振性能を低下するこ
となく、長周期の水平外力に対する浮体の位置保持を図
る。 【解決手段】 液槽１１と、その内部の液体１３に浮か
べた浮体１２とにより、浮体上の構造物又は各種機器や
装置等の免振を行う浮体式免振装置で、弾力性を有する
柔かな物質による円筒体又は円柱体を上記浮体の支持体
２０として用いる。支持体２０を液槽１１と浮体１２の
両方に当接して液槽１１内に配置し、浮体１２の両側を
弾力的に係留する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、構造物又は各種
装置及び機器等が受ける外部からの振動、または機械振
動などによる内部からの振動を、液槽とその内部の浮体
とによって低減する浮体式免振装置における浮体の弾性
係留方法に関するものである。 【０００２】 【発明が解決しようとする課題】構造物に対する地震の
免震又は機械振動の防振として、図６に示すように、液
槽１の液体３に浮かべた浮体２を利用する方法がある。
この浮体式の免震又は防振（以下免振という）方法で
は、水平方向の短周期振動成分に対しては、理想的な免
振効果を発揮するが、地震や機械振動などに代表される
上下方向成分に対しては、全く効果が発揮されないこと
が既に知られている。 【０００３】この上下方向成分に対する課題解決の１つ
の方法として、図７に示すように、浮体２の底部を空気
室４に形成し、その空気室４における空気の圧縮性を利
用して、上下方向の振動に対するバネ効果により振動の
低減を図ることが提案されている。 【０００４】しかし、このような方法では、浮体内に広
大なデッドスペ−スが生じ、また浮体２の安定性も低下
するので、その空気室４の内部を鎖線で示すように、仕
切壁５により幾つかの気密な空気室４ａ，４ｂ，４ｎに
区画して安定化を図ったものもある。 【０００５】また空気室４を底部に設けた浮体２は、図
６の浮体２と比べて重心が高くなることから、本発明者
等は、そのような課題を図８に示す構成の採用により先
に解決した。この新たな構成は、空気室４を液槽１の両
側に密閉して設け、その空気室４に液槽１の液体３の一
部が流出入するように、下部に設けた開口により液槽内
と互いに連通した点で、図７に示す従来構成と相違す
る。 【０００６】このような構成では、開口により液槽１か
ら空気室４の内部に流入した液体３ａが、空気室内の空
気圧により静止時には浮体設置部分に比べて液面が低い
位置で釣り合いを保ち、浮体２に対する上下方向の振動
は、空気の圧縮性によるバネ効果により低減する。また
浮体２には空気室がないので、図６の場合と同等の復元
性能を有する。 【０００７】さらにまた浮体底部に空気室を設ける場合
に比べて、浮体２の安定性が相対的に高く、万一、空気
室４の空気が外部に漏れたとしても、浮体設置部分の液
面が水平を保ちながら降下するため、浮体２が傾斜する
ことはないので安全性が高く、空気圧の調整などのメン
テナンス作業は浮体底部に空気室を設けた場合に比べて
はるかに容易となる、などの特徴を有する。 【０００８】この新たな構成を含めて、全ての浮体式免
振装置では、浮体の水平方向の位置を保持する何らかの
係留方法が必要となる。最も簡単な係留方法として考え
られることは、バネや船舶用係留索（ナイロンロープな
ど）を用いて浮体２を液槽１に繋ぎ止めることである。
係留索では空気漏れによる液面低下など何らかの理由に
よって浮体が大きく変位する場合、係留索あるいはその
固定部分に過大な荷重が作用し、破断するおそれがあ
る。また上下方向にも係留バネの効果が働く可能性があ
り、鉛直方向振動に対する免振効果が低下する可能性も
ある等の課題を有する。 【０００９】この発明は、上記繋ぎ止めによる場合の課
題を解決するために考えられたものであって、その目的
は、浮体の係留に弾力性を有する支持体の接触による支
持を採用し、これにより水平振動及び鉛直振動に対する
免振性能を低下することなく、水平外力に対する浮体の
位置を保持することができる新たな浮体式免振装置にお
ける浮体の弾性係留方法を提供することにある。 【００１０】上記目的によるこの発明は、液槽と、その
内部の液体に浮かべた浮体とにより、浮体上の構造物又
は各種機器や装置等の免振を行う浮体式免振装置におい
て、弾力性を有する柔かな物質による円筒体又は円柱体
を上記浮体の支持体として用い、その支持体を液槽と浮
体の両方に当接して液槽内に配置し、浮体の両側を弾力
的に係留してなる、というものである。 【００１１】上記弾力性を有する柔かな物質としては、
ゴム又は合成ゴム、可撓性を有する合成樹脂、或いはそ
れらの発泡物質などを採用することができる。また発泡
物質による支持体は円柱状体の形態で使用でき、その弾
力は発泡密度や気泡の大きさにより任意に設定すること
ができる。 【００１２】上記構成の弾性係留方法では、支持体の接
触による係留を採用したことから、係留索による繋ぎ止
めと異なって、固定部分が何れ側にも無いため，何らか
の原因で浮体が大きく下降するようなことがあっても、
支持体は引張力により破壊されることなく免振性能を維
持する。 【００１３】また弾力性を有する柔かな物質の支持体に
よる係留によって、地震等の短周期の水平振動に対して
は、支持体における非常に弱いバネ効果が、長周期の水
平力に対しては、支持体の変形から生ずる反力により位
置の保持が期待できるようになる。さらに鉛直方向の振
動に対しては、支持体が摩擦により回転するようになる
ので、支持体からは浮体に鉛直方向の力が働かず、上下
振動に対する免振性能を低下する虞はない。 【００１４】このようなことから、短周期の水平振動及
び鉛直振動に対する免振性能が低下せず、長周期の水平
外力に対する浮体の位置の保持が可能となるので、長周
期外力である風外力がかかる屋外での浮体免震建物や、
外部からの物の出入りのある浮体免震床などに対しても
有効なものとなる。 【００１５】 【発明の実施の形態】図１は、この発明の１実施形態を
示すものであって、２０は液槽１１内の液体１３に浮か
べた浮体１２の支持体で、弾力性を有する柔かな物質
（例えばゴム）による厚肉の円筒体からなる。 【００１６】この支持体２０の直径は、その両側面が液
槽１１と浮体１２の両方に自己の弾性変形による適度な
弾力の下に接触し、それにより浮体１２を弾力的に支持
できるように、液槽１１と浮体１２との設置間隔（Ｌ）
よりもある程度小さく形成され、その長さの差分だけ支
持体２０は液槽１１と浮体１２とにより圧縮されて、図
に示すように、液体１３の水面下に縦長の楕円形に変形
位置して浮体１２を液槽１１に弾力的に係留している。
なお、図では省略したが、浮体１２の上面や内部に任意
の構造物又は各種機器や装置等が設置される。また浮体
１２の平面形状は四辺形、円形、多角形など様々で、図
では説明上、浮体１２の両側にのみ支持体２０を記載し
ているが、実際には、所要数の支持体２０が浮体１２の
周囲に配設されて、浮体１２を弾力的に係留している。 【００１７】上記構成では、静水中の浮体１２の両側に
円筒形の支持体２０が拘束されずに静置しているので、
図２に示すように、液槽１１もしくは浮体１２に長周期
外力が加わり、水平方向に移動して相対距離が変化する
と、移動側の支持体２０はさらに楕円形に弾性変形し
て、そこに浮体１２を元の位置に戻そうとする力が働く
ようになる。一方、短周期の水平振動に対しては、支持
体２０の弾力性が弱いバネとしてのみ作用する。このた
め浮体式免振装置のメリットである理想的な免振性能が
損なわれることはない。 【００１８】また図３に示すように、鉛直方向に振動す
ると、円筒形で適度な弾力の下に液槽１１と浮体１２に
接触した支持体２０では、摩擦により回転するようにな
り、これにより浮体１２と液面の相対変位に対応するの
で、浮体１２に外力が殆ど働かず、そのため鉛直方向に
対する免振性能に対しても低下を来す心配は殆どなくな
る。 【００１９】図４は、図７と同様な構成の浮体式免振装
置、すなわち、液槽１１の両側に空気室１４を密閉して
設け、その空気室１４と液槽１１とを下部に設けた開口
により互いに連通して、空気室１４に流出入する液体１
３ａを空気圧により加圧し、浮体１２に対する上下方向
の振動を、液槽側部の空気の圧縮性によるバネ効果によ
り低減するようにした浮体式免振装置に、上記支持体２
０による弾性係留方法を採用した実施形態を示すもので
ある。 【００２０】図５は、上記空気室１４を液槽１１と分離
して底面を液槽底面よりも低位置に設置し、その空気室
１４の下部と液槽底部とを連通路１５により液槽底部に
接続して、液槽１１内の液面１３と空気室１４内の液面
の差を、図４の場合よりも大きく設定し、空気室１４に
流出入する液体１３ａを空気圧により加圧して、浮体１
２に対する上下方向の振動を、液槽側部の空気の圧縮性
によるバネ効果により低減するようにした浮体式免振装
置に、上記支持体２０による弾性係留方法を採用した実
施形態を示すものである。 【００２１】この空気室１４を備えた浮体式免振装置の
何れにおいても、円筒形の支持体２０は静水中の浮体１
２の両側に拘束されずに静置しているので、液槽１１も
しくは浮体１２に長周期外力が加わり、水平方向に移動
して相対距離が変化すると、図２の場合と同様に、移動
側の支持体２０はさらに楕円形に弾性変形して、そこに
浮体１２を元の位置に戻そうとする力が働くようにな
る。一方、短周期の水平振動に対しては、支持体２０の
弾力性が弱いバネとしてのみ作用する。 【００２２】また鉛直方向に外力が加わったときには、
図３の場合と同様に、円筒形の支持体２０は摩擦により
回転するようになり、これにより浮体１２と液面の相対
変位に対応するので、浮体１２には外力が殆ど働かず、
このため浮体１２に対する上下方向の振動を、空気室１
４の空気の圧縮性によるバネ効果により低減するという
装置自体の性能も損なわれることがない。 【００２３】したがつて、この発明による弾性係留方法
では、短周期水平振動に対する浮体式免振装置のメリッ
トを損なわず、長周期の水平外力に対して浮体１２の水
平位置を保持できる。また鉛直振動に対する浮体１２の
免振性能を低下させず、水面に静置することにより、短
周期振動により発生する水面の高周波数の消波効果が期
待でき、係留手段としても浮体１２の両側に支持体２０
を設置するだけでよいので、設置作業及び組付けが簡単
に済むようになる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 この発明に係わる浮体の弾性係留方法を採用
した浮体式免振装置の概略図である。 【図２】 同上の長周期の水平外力に対する位置保持の
説明図である。 【図３】 同じく鉛直方向に外力が働くときの説明図で
ある。 【図４】 この発明の他の実施形態の概略図である。 【図５】 この発明の更に他の実施形態の概略図であ
る。 【図６】 従来の従来の浮体式免振装置の説明図であ
る。 【図７】 底部に空気室を備えた浮体により上下振動の
免振も可能となす従来の浮体式免振装置の説明図であ
る。 【図８】 液槽側の空気室により上下振動の免振も可能
となした先に提案の浮体式免振装置の説明図である。 【符号の説明】 １１ 液槽 １２ 浮体 １３ 液体 １４ 空気室 ２０ 支持体

フロントページの続き (72)発明者 長谷部 雅伸 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 Ｆターム(参考） 2D046 DA15 3J048 AA01 BA24 BD01 BE03 DA04 EA38

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 液槽と、その内部の液体に浮かべた浮体
   とにより、浮体上の構造物又は各種機器や装置等の免振
   を行う浮体式免振装置において、 弾力性を有する柔かな物質による円筒体又は円柱状体を
   上記浮体の支持体として用い、その支持体を液槽と浮体
   の両方に当接して液槽内に配置し、浮体の両側を弾力的
   に係留してなることを特徴とする浮体式免振装置におけ
   る浮体の弾性係留方法。