JP2004036833A - 免震支持装置及びその免震支持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】すべり機能を有するすべり免震支持装置では、地震動に対する敏感な応答性が得られるが、その移動に伴う敏感性から構造物に不安定性をもたらし、上部構造の転倒モーメントを受け易いという欠点がある。本発明ではこの上揚力を阻止する手段を講じた。
【解決手段】下部構造に連動する基台系１と、その上に設置され水平移動をなす可動台系２と、該可動台系に載置され上部構造に連動する支持台系３とからなる免震支持装置において、前記基台系は剛性体の基台６と前記基台に対称を保って立設される少なくとも２本の柱部材７と前記柱部材の上部において該柱部材間に剛性を保って架け渡される拘束梁８とからなり、前記可動台系は、基台の上面にすべり可能に剛性体の可動台９が載置されるとともに、該可動台の上面は拘束梁によってすべり方向への移動のみが許容されて拘束され、柱部材と可動台との間にはばね材を主体とする復帰機構４が介装されてなる。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、上部構造と下部構造との間に介装され、上部構造の荷重を支持するとともに地震動等の強制振動に対して上部構造の揺れを低減し免震する免震支持装置に関し、更に詳しくは、建造物、機械又は床構造等の上部構造に適用され、該上部構造を支持するとともに地震時における振動を吸収する機能を果たす免震支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
免震支持装置として、現在一般に、ゴム板と鋼薄板とを交互に積層してなる積層ゴム体を主体とし、適宜該積層ゴム体に鉛プラグの封入される積層ゴム支承が採用されているが、このものは比較的大きな載荷能力を発揮し、弾性復帰作用を有する利点があるものの、上部構造の変位に追従して一体的にせん断変形を受けるので、支持面積が変化し、不安定性を免れない。また、ゴム弾性に依存するので、地震動に対する敏感な応答性が得られない。
一方、すべり或いは転がり機能を有する免震支持装置では、地震動に対する敏感な応答性が得られるが、その移動に伴う敏感性から構造物に不安定性をもたらし、上部構造の転倒モーメントを受け易いという欠点がある。なお、すべり機能を有する免震支持装置にあっては、比較的支持面積の変化が小さく、載荷能力は安定している特長がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑み、すべり或いは転がり機能を有する免震支持装置（以下「すべり免震支持装置」という）の利点に鑑み、このすべり免震支持装置の欠点である構造物に不安定性を克服する新規な構造のすべり免震支持装置を得ることを目的とする。
本発明は更に、すべり免震機能を持つ新規な免震支持方法を提供することも他の目的とする。
本発明はこのため、下部構造に連動する基台系に対し上部構造に連動する可動系を一定範囲内で水平移動可能に支持し、可動系に生じる上揚力を基台系に連動して拘束するという新規な着想のもとにこの目的を達成したものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のすべり免震支持装置は、具体的には次の構成を採る。
基礎又は地盤等の下部構造に連動する基台系１と、該基台系に水平移動を許容して設置される可動台系２とからなり、建造物、機械又は床構造等の上部構造が前記可動台系に直接もしくは該可動台系に載置される支持台系３を介して連動する免震支持装置において、
前記基台系は、剛性体の基台６と、前記基台に対称を保って立設される少なくとも２本の柱部材７と、前記柱部材の上部において該柱部材間に剛性を保って架け渡される拘束梁８とからなり、
前記可動台系は、前記基台の上面にすべり面を介してすべり可能に剛性体の可動台９が載置され、該可動台には、前記柱部材をすべり方向に移動間隙を存して受け入れる拘束孔１８が開設され、かつ該可動台の上面は前記拘束梁との当接によってすべり方向への移動のみが許容されて拘束され、
前記柱部材と可動台との間にはばね材を主体とする復帰機構４が介装されてなる、
ことを特徴とする。
本発明思想において、２本の柱部材の態様も含む。この態様においては、各柱部材は基台の中心点より対称位置に配され、該柱部材は可動台に形成した拘束孔内に遊隙を存して嵌装され、各柱部材に架け渡される拘束梁は可動台に形成された拘束溝に梁方向のみに移動可能に拘束されるものである。
また、本発明思想において３本の柱部材の態様も含む。この態様においては、各柱部材は基台の中心点より対称位置に配され、該柱部材は可動台に形成した拘束孔内に遊隙を存して嵌装され、各柱部材に架け渡される拘束梁は可動台に形成された拘束溝に梁方向かつ梁直角方向に移動可能に拘束されるものである。
本発明思想における４本の柱部材の態様は、以下の実施の形態で示されるが、必ずしもこの実施の形態に限定されるものではない。
本発明思想における５本以上の柱部材の態様は、正多角形は勿論、実質的に対称配置を採る態様も含む。
なお又、本発明思想において、基台と可動台との関係をすべり手段に替え、転がり手段によってもこの目的を達成しえるものである。
【０００５】
上記構成において、
▲１▼拘束梁は可動台に凹設されたすべり方向への移動間隙を存して受け入れる拘束溝２０内に配されること、
▲２▼拘束梁は可動台より突設された腕部の上位に配されること、
▲３▼支持台系は省略され、上部構造は可動台系に固設されること、
▲４▼柱部材７は矩形の角部の４か所に配されること、
▲５▼復帰機構のばね材に予圧縮力が導入されてなること、
▲６▼復帰機構は拘束孔内に配されること、
▲７▼柱部材と可動台との間には緩衝機構が介装されること、あるいは緩衝機構は拘束孔内に配されること、
▲８▼拘束梁と可動台との間にはロック機構２８が介装される。
▲９▼支持台系は矩形平板状をなす支持台を主体とし、複数の脚を介して可動台に載置固定されること、
（１０）支持台は弾性支持されること、
は上記発明に付加される事項である。
【０００６】
本発明は上記発明思想と同一の課題の以下の免震支持装置を含む。
基礎又は地盤等の下部構造に連動する基台系と、該基台系に水平移動を許容して設置される可動台系とからなり、建造物、機械又は床構造等の上部構造が前記可動台系に直接もしくは該可動台系に載置される支持台系を介して連動する免震支持装置において、
前記基台系は、剛性体の基台と、前記基台の中央部に立設される１本の柱部材と、前記柱部材の上部において剛性を保って張設される拘束部材とからなり、
前記可動台系は、前記基台の上面にすべり可能に剛性体の可動台が載置され、該可動台には、前記柱部材をすべり方向に移動間隙を存して受け入れる拘束孔が開設され、かつ該可動台の上面は前記拘束梁との当接によってすべり方向への移動のみが許容されて拘束され、
前記柱部材と可動台との間にはばね材を主体とする復帰機構が介装されてなる、
ことを特徴とする。
本構成において、
▲１▼拘束部材は円板状もしくは片持ち梁の態様を採り、片持ち梁にあっては放射状に拝される。
▲２▼拘束部材は可動台に凹設されたすべり方向への移動間隙を存して受け入れる拘束溝内に配されること、
▲３▼拘束部材は可動台より突設された腕部の上位に配されること、
▲４▼支持台系は省略され、上部構造は可動台系に固設されること、
▲５▼復帰機構のばね材に予圧縮力が導入されてなること、
▲６▼復帰機構は拘束孔内に配されること、
▲７▼柱部材と可動台との間には緩衝機構が介装されること、あるいは緩衝機構は拘束孔内に配されること、
▲８▼拘束梁と可動台との間にはロック機構が介装される。
▲９▼支持台系は矩形平板状をなす支持台を主体とし、複数の脚を介して可動台に載置固定されること、
（１０）支持台は弾性支持されること、
は上記発明に付加される事項である。
【０００７】
本発明の免震支持方法は次の構成を採る。
基礎又は地盤等の下部構造に連動する基台系と、該基台系に水平移動を許容して設置される可動台系とからなり、建造物、機械又は床構造等の上部構造が前記可動台系に直接もしくは該可動台系に載置される支持台系を介して連動する免震支持装置をもって上部構造を免震支持する方法において、
前記基台系は、剛性体の基台と、前記基台に対称を保って立設される１又は２以上柱部材と、前記柱部材の上部において剛性を有し該柱部材より張設される拘束梁とからなり、
前記可動台系は、前記基台の上面にすべり面を介してすべり可能に剛性体の可動台が載置され、該可動台には、前記柱部材をすべり方向に移動間隙を存して受け入れる拘束孔が開設され、
前記柱部材と可動台との間にはばね材を主体とする復帰機構が介装され、
地震動に伴い前記基台と前記可動台とをすべり変位させ、前記可動台の上面を拘束梁によってすべり変位のみを許容して拘束してなる、
ことを特徴とする。
【０００８】
（作用）
常時において、上部構造Ｇの荷重は支持台１０、可動台９、基台６を介して下部構造Ｂに伝達され、支持される。本免震支持装置における支持面はすべり面であって、広い支持面を有し、かつ剛性体よりなるものであり、大きな載荷能力を有する。
このとき、風荷重が上部構造Ｇに作用したとしても、復帰機構４に予圧縮が導入されているときには予圧縮力により移動は阻止される。
地震等の強制振動力が作用したとき、本免震支持装置は基台６と可動台９とのすべり面６ａ，９ａにおいて上下の接続が切れており、下部構造Ｂ及び基台１に生起する地震動は上部構造Ｇに殆ど伝播されない。
この間、上部構造Ｇと下部構造Ｂとの相対変位は、上部構造Ｇの荷重は可動台９を介して基台６に広い面積で支持されつつ、柱部材７と拘束孔１８との間、及び拘束梁８と拘束溝２０との間の所定の遊隙で吸収される。
また、上部構造Ｇと下部構造Ｂとの相対変位は、水平面の全方向に生じるが、柱部材７及び拘束梁８回りの遊隙はこの変位を許容し、拘束することはない。
そして、各柱部材に配された復帰機構４により０点（初期）位置に速やかに復帰させられる。
更にまた、この変位において、上部構造Ｇに連動する可動台９はその上面が拘束梁８により押圧拘束され、該可動台９の上揚力を封じ、上部構造Ｇに生じる転倒モーメントを阻止する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の免震支持装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図５はその一実施形態（第１実施形態）の免震支持装置Ｓを示し、中層階建物への適用例を示す。すなわち、図１〜図３はその全体構成を示し、図４〜図５は各部分構成を示す。
本免震支持装置Ｓは、上部構造Ｇと下部構造Ｂとに介装設置され、上部構造Ｇの荷重を支持し、下部構造Ｂに伝達するとともに地震等の強制振動力より生起される上部構造Ｇの揺れに対して免震作用をなす。
【００１０】
図１〜図３に示すように、本実施形態の免震支持装置Ｓは、基礎又は地盤に連動する基台系１と、該基台系１に所定の水平移動を許容して拘束される可動台系２と、該可動台系２に載置固定され上部構造物に連動する支持台系３とを含み、該基台系１と可動台系２とに介装される復帰機構４及び緩衝機構５を含む。
更に詳細には、基台系１は、上面が平滑面をなし実質的に矩形板状の基台６と、該基台６に立設される４本の柱部材７と、該柱部材７の上部において該柱部材７間に剛性を保って架け渡される拘束梁８とからなる。また、可動台系２は、基台１の上面にすべり可能に載置される可動台９を主体とし、柱部材７及び拘束梁８を該可動台９内に形成された孔及び溝をもって移動を許容して受け入れる。支持台系３は、矩形平板状をなす支持台１０を主体とし、複数の脚１１を介して可動台９に載置固定される。
なお、基台６には下部アンカー１２が、支持台１０には上部アンカー１３が固設され、上部構造及び下部構造に連動される。
【００１１】
以下、各部の細部の構造に付いて説明する。
（基台系１）
先ず、基台系１に付いて説明する。
基台６
基台６は、鋼製もしくはコンクリート製の剛性素材をもって形成され、上面６ａが平滑面にされ、所定厚さの矩形板状（正方形もしくは長方形）をなす。
本実施形態において該基台６は後記する可動台の可動範囲を見込んで、該可動台よりも四方に広い面積を有するものであるが、その広さにおいて格別限定されるものではなく、場合によっては可動台と同一広さに形成されてもよい。
該基台６の下面には下部アンカー１２が固設される。
【００１２】
柱部材７
柱部材７は、鋼製もしくはコンクリート製の剛性素材をもって形成され、所定長の円柱状をなし、基台６の上面の４か所に立設される。４本の柱部材７は互いに矩形状の角部に配される。柱部材７が金属製（例えば鋼製）を採るとき、基台６に対して直接的に溶接固定されるか、その基部にねじ７ａが螺設され、基台６に穿設されたねじ孔６ｂに螺合される。前者は図３の左部分に示され、後者は図３の右部分に示される。
【００１３】
拘束梁８
拘束梁８は、剛性体よりなり、柱部材７の上部において該柱部材７間に剛結されるとともに同一水準を保って架け渡される。
拘束梁８の柱部材７への結合は、柱部材７の上部に被嵌される継手１５を介して固定される。継手１５は鋼製の円筒体よりなり、その高さは拘束梁８の高さに実質的に等しく円柱状の柱部材７の頭部に密着状に嵌合され、取付けボルト１６をもって固定されるか、あるいは溶接により固定される。
以上の基台系１に付いて留意すべきは、該基台系１を構成する基台６・柱部材７・拘束梁８は剛性をもって一体に形成されるとともに一体に機能することである。
【００１４】
（可動台系２）
可動台９
可動台９は、鋼製もしくはコンクリート製の剛性素材より形成され、平面形状において基台６と同一形状をなし、その厚さは柱部材７と同高をなす。そして、該可動台９の下面９ａは平滑面をなし、基台６の上面６ａにすべり可能に載置される。
これにより、可動台９と基台６とは剛性素材よりなり、ともに大きな面積で当接することになるので、大きな荷重を支持することができる。
可動台９には、柱部材７の各対応位置に上下に貫通して円形の拘束孔１８が開設される。該拘束孔１８の径は、柱部材７の径よりも十分に大きく、その遊隙量αは、可動台９の許容移動量を与えるが、実質的には後記する復帰機構４及び緩衝機構５が介装されるので、実質的移動量はαより小さくなる。
拘束孔１８は上方部１８Ａと下方部１８Ｂとからなり、下方部１８Ｂは上方部１８Ａよりも拡径され、膨径状をなす。下方部１８Ｂは後記するばね材、弾性輪が装着される。
【００１５】
可動台９には更に、可動台９の上面に拘束孔１８に連通して拘束溝２０が凹設される。拘束溝２０はそれぞれ所定の深さ並びに幅を有し、拘束梁８を受け入れる。
拘束溝２０の深さは、拘束梁８の高さと同高とされ、拘束溝２０の上面は拘束梁８の下面にすべり自在に当接する。
拘束溝２０の幅は、拘束梁８の幅よりも十分に大きく、その遊隙量βは、前記した遊隙量αと実質的に等しい。これにより、可動台系２はこの遊隙量βの２倍の幅だけ移動可能となる。
【００１６】
復帰機構４及び緩衝機構５は固定台系１の柱部材７と可動台系２の拘束孔１８との間に介装される。
図４・図５を参照してその詳細構造を説明する。
（復帰機構４）
復帰機構４は、複数のコイルばね２２が柱部材７及び拘束孔１８の中間位置において、両端を固定して、所定間隔を保って放射状（本実施形態では４５°間隔）に配される。このコイルばね２２のばね係数は適宜に調整され、可動台９の許容移動量を制約しない。
柱部材７回りに回転を許容してリング部材２３が固定され、コイルばね２２の一端はこのリング部材２３に係止され、コイルばね２２の他端は可動台９の拘束孔１８の孔壁に係止される。リング部材２３は可動台９が移動してコイルばね２２を圧縮・引張るとき、コイルばね２２が折曲せず円滑にその作用は果たすことを保証する。しかし、該リング部材２３は適宜省略されうる。
コイルばね２２は放射状に均等（本実施形態では４５°）に配され、▲１▼予圧縮力が導入される態様、▲２▼応力が０の態様、の２態様を採る。
▲１▼の圧縮力が導入される態様においては、可動台系２はコイルばね２２を介して柱部材７から反力を受け、圧縮力に見合う大きさの外力が作用するまでは可動台系２は静止状態を保つ。
▲２▼の応力が０の態様においては、後記するロック機構と共働して所定の外力までは静止状態を保つが、地震力が検知されたときにはロック機構が解除され、当該コイルばね２２に圧縮力と引張り力が交互に導入される。
当該復帰機構４のコイルばね２２は復帰機能のみならず、減衰機能を有するが、特に大きな減衰力を必要とするときには、該コイルばね２２に更に大きな圧縮力が導入される。
【００１７】
（緩衝機構５）
緩衝機構５は、環状のゴム輪２５が柱部材７の下方部において、かつ拘束孔１８の下方膨径部１８Ｂに臨んで、柱部材７回りに固定具２６を介して取り付けられる。ゴム輪２５は十分な強度と弾性を有し、中空、中実、いずれであってもよく、また、その断面も円形、角形を問わないが、中空断面においては円形を採る。ゴム輪２５の柱部材７への固定は強固になされ、ゴム輪２５が拘束孔１８の孔壁に衝接したとき容易に脱落しないようにされる。
【００１８】
（ロック機構２８）
固定台系１と可動台系２との間には更に、拘束溝２０に臨んで可動台９と拘束梁８との間にロック機構２８が介装される。
本ロック機構２８は、可動台９に凹設される出入孔２９、該出入孔２９内に出入自在に配されるロックピン３０、該出入孔２９に連通する流体（空気・油）通路３１からなる。該ロック機構２８は流体通路３１を介して外部の駆動部に導かれる。
当該ロック機構２８は、図７〜図１０において更に詳しく示され、その機能は後述される。
【００１９】
（支持台系３）
支持台１０・脚１１
支持台１０は、所定厚の矩形平板状をなし、剛性素材をもって形成されるとともに、脚１１を介して可動台９に載置固定される。
脚１１は、剛性の短円柱状をなし、可動台９上に可及的均等に配されて固定され、支持台１０上の上載される上部荷重Ｇを均等に可動台９に伝達する。本実施形態では、脚１１は剛体よりなるが、後記するようにばね機構をもって支持台１０を弾性支持する態様を採りうる。
【００２０】
（本免震支持装置Ｓの組立て）
上記構成よりなる本免震支持装置Ｓは次の手順をもって組み立てられる。
（１）　基台６に柱部材７を立設する。柱部材７にゴム輪２５、リング部材２３、コイルばね２２を順次装着する。柱部材７の頭部に継手１５を固定する。
（２）　可動台９を、その拘束孔１８を柱部材７に嵌装し基台６上に載置する。該可動台９にはロック機構２８が装着されている。復帰機構４のコイルばね２２を設置する。
（３）　基台６の柱部材７間に拘束梁８を取り付ける。拘束梁８の両端は柱部材７の金属継手１５に溶接固定される。
（４）　可動台９の上面に支持台系３の脚１１を固定し、更に該脚１１上に支持台１０を載置固定する。
なお、基台６には下部アンカー１２が、支持台１０には上部アンカー１３が固定されるが、これらは本免震支持装置Ｓの取付けに供される。
【００２１】
（本免震支持装置Ｓの取付け・配置）
本免震支持装置Ｓは、中層規模の鉄筋コンクリートもしくは鉄骨造の建造物Ｇに対して次のように配され、取り付けられる。
図６にその取付け・配置を示す。
地盤Ｅに対して適宜の基礎杭Ｐが打設され、該基礎杭Ｐの頭部をコンクリート基礎Ｂをもって剛結する。このコンクリート基礎Ｂの打設と同時に本免震支持装置Ｓの基台６が下部アンカー１２とともに水準を保って設置される。
なお、基礎Ｂが固結後、はつりをもって下部アンカー１２を埋設設置し、該アンカー１２を介して基台６を設置してもよい。更には、基礎Ｂの打設時に予め別途アンカーボルトを埋設し、該基礎Ｂの固結後基台６を設置し、ナットをもって基台６を固定する態様も採り得る。
しかる後、上述した手順で本免震支持装置Ｓを組み立てる。
免震支持装置Ｓは、基礎Ｂに対称を保って均等に配される。４箇所を最少とするが、中層規模の建造物においては、それ以上の多数の免震支持装置Ｓが配される。本免震支持装置Ｓにあっては１基当たりの支持能力が高いので、比較的少なくてもよい。図６には示されていないが、場合によっては減衰装置Ｄがこれらの免震支持装置Ｓに併置して、又は独立して配されることもある。
建造物Ｇはこの免震支持装置Ｓ上に、支持台１０に固設した上部アンカー１３を介して構築される。建造物Ｇの骨組構造が鋼材であるとき、上部アンカー１３は不要であり、直接的に支持台１０に溶接固定される。
【００２２】
（本免震支持装置Ｓの作用）
本免震支持装置Ｓは建造物すなわち上部構造Ｇとコンクリート基礎すなわち下部構造Ｂとの間に介装され、上部構造Ｇの荷重を支持し、下部構造Ｂひいては地盤Ｅに該荷重を伝達するとともに、地震動に対する免震作用を発揮する。
（Ａ）　常時
常時において、上部構造Ｇの荷重は、支持台１０、可動台９、基台６を介して下部構造Ｂに伝達され、支持される。本免震支持装置Ｓにおける支持面はすべり面６ａ（９ａ）であって、広い支持面を有し、かつ剛性体よりなるものであり、大きな載荷能力を有する。
この状態で強風が作用したとき、復帰機構４のコイルばね２２には予圧力が導入されているので、この予圧力の範囲内で風荷重に対抗し、静止状態を保持する。
また、ロック機構２８が作動しているときは、ロックピン３０が拘束梁８に押し付けられ、可動台９は不動状態を保ち、風荷重に対抗する。
【００２３】
（Ｂ）　地震時
地震時において、地盤Ｅが強制振動力を受けると、基礎Ｂは一体に振動するが、上部構造Ｇに生起する水平力はコイルばね２２の付勢力よりも大きいので該付勢力に打ち勝ち、かつ、基台６と可動台９とのすべり面６ａ，９ａにおいてすべりが生じ（換言すれば、上部構造Ｇと下部構造Ｂとの間に相対変位が生じる）、地震動の水平力は低減されて入力される。
入力された水平力により上部構造Ｇに揺動力Ｆを生じ、上部構造Ｇはその固有周期で揺れることになるが、復帰機構４のコイルばね２２により０点（初期）位置に速やかに復帰させられる。このとき、コイルばね２２は放射状に均等に配されているので、圧縮力と引張り力とが均等に作用し、いずれのコイルばね２２も初期位置に戻る作用を発揮する。
また、すべりによって生じる上部構造Ｇと下部構造Ｂとの変位差は、許容量に近くなったとき緩衝機構５のゴム輪２５が下部拘束孔１８Ｂに衝接することになるが、該ゴム輪２５の弾性により吸収される。
この移動において、上部構造Ｇに連動する可動台９は拘束梁８との当接によりその上揚力は拘束され、上部構造Ｇに生じる転倒モーメントを阻止する。
【００２４】
（Ｂ−１）　地震動の持続
地震動が持続すると、本免震支持装置Ｓは基台６と可動台９とのすべり面６ａ，９ａにおいて上下の接続が切れており、水平剛性はコイルばね２２によって生じるだけであり、かつコイルばね２２も釣り合い状態を保っているので、下部構造Ｂ及び基台１に生起する地震動は上部構造Ｇに殆ど伝播されない。
この間、上部構造Ｇと下部構造Ｂとの相対変位は、上部構造Ｇの荷重は可動台９を介して基台６に広い面積で支持されつつ、柱部材７と拘束孔１８との間、及び拘束梁８と拘束溝２０との間の所定の遊隙α、βで吸収される。
また、上部構造Ｇと下部構造Ｂとの相対変位は、水平面の全方向に生じるが、柱部材７及び拘束梁８回りの遊隙はこの変位を許容し、拘束することはない。
そして、放射状に均等に配された復帰機構４のコイルばね２２の作用により、減衰機能を発揮し、０点（初期）位置に速やかに復帰させられる。
更にまた、この変位において、上部構造Ｇに連動する可動台９はその上面が拘束梁８により均等に４辺で押圧拘束され、該可動台９の上揚力を封じ、上部構造Ｇに生じる転倒モーメントを阻止する。
【００２５】
（Ｂ−２）　強風時
ロック機構２８を有する免震支持装置Ｓの場合、強風の際には、ロック機構２８が作動しているが、この状態に地震動が生じたとき、後記する地震検知器より地震信号を検知し、この信号によりロック機構２８に作動流体を送る流体通路を開放し、ロック機構２８は速やかに解除される。
地震による強制振動力は風荷重より卓越するので、以後は地震力により上記した本免震支持装置Ｓの機能を発揮する。
【００２６】
（本免震支持装置Ｓの効果）
本免震支持装置Ｓによれば、地震動に対し基台６と可動台９とのすべり面６ａ，９ａをもって上部構造Ｇを下部構造Ｂの振動から遮断し、かつ、そのすべり面は広い支持面をなすばかりでなく、水平状をなすので地震動による変位中においても上部構造Ｇに何ら悪影響（例えば縦振動）を与えることなく、かつ広い支持面を保持したまま有効に支持する。また、本免震支持装置Ｓは剛性体よりなるので、支持面においても高い載荷能力を有し、小型化が図れる。
そして、地震動の変位は、本免震支持装置Ｓにおいて所定の移動空間を保持することにより水平面の全方向に対処できる。
特に留意すべきは、本免震支持装置Ｓでは、地震動の変位においても、上部構造Ｇに連動する可動台９はその上面が拘束梁８により均等（４辺）に押圧拘束され、該可動台９の上揚力を封じ、上部構造Ｇに生じる転倒モーメントを阻止し、免震機能とともに上揚力の阻止機能を共有する極めて有用なものとなっている。また、本免震支持装置Ｓ内の復帰機構４によれば、減衰機能を発揮し、地震変位中においても速やかに初期位置に復帰することができるが、該復帰機構４に予圧縮力を導入することにより、容易にトリガー機能を持たせることができる。
復帰機構４のみでトリガー機能が不足する場合には、他にトリガー式減衰装置Ｄを併置することにより、より万全な免震機構を実現することができる。
【００２７】
また、ロック機構２８を有する免震支持装置Ｓにおいては、本免震支持装置Ｓの設置の際の当初の位置決めにおいて該ロック機構２８を作動させることにより、可動台９は容易かつ正確に初期位置に設置することができる。また、大きな風圧が作用するとき、該ロック機構２８が作動し、確実に可動台９を不動状態となし、上部構造Ｇの揺れを阻止する。この場合、ロック機構２８は常時作動される態様、あるいは風圧が作用したときのみに作動される態様、のいずれの態様を採ってもよい。また、この状態で地震動が作用したとき、該地震を検知してロックが解除され、叙上の作用をもって免震機能を発揮する。
【００２８】
（他の態様）
図７〜図１０に他の態様の免震支持装置Ｓ１を示す。
図において、先の態様と同等の部材に付いて同一の符号が附されている。
本免震支持装置Ｓ１においては、ロック機構２８を有するとともに、拘束梁８及び支持台系３に改変が加えられる。
【００２９】
ロック機構２８
ロック機構２８は、出入孔２９、ロックピン３０及び流体通路３１は先に述べたように可動台９に配される。
出入孔２９は、所定の径及び長さをもって可動台９に、かつ拘束梁８に臨んで凹設される。
ロックピン３０は出入孔２９内に気密／液密を保って出入自在に収納され、出入孔２９の奥方の流体通路３１から供給される圧縮作動流体（空気、油）により拘束梁８に向けて押し出される。
しかして、このロック機構２８は、流体通路３１を介して外部のロック制御機構３３に導かれる。
【００３０】
この制御機構３３の一構成例を図１０に示す。
図において、３４は電磁駆動式の三方弁であり、駆動信号を受けて弁体３４が回動され、作動流体の導通並びに開放動作をなす。
先ず、風圧系（３３Ａ）は、風圧検出器３５、空気圧縮機もしくは油圧モータ３６及びこの三方弁３４よりなり、所定以上の風速があると、風圧検出器３５はこの風圧を検知して空気圧縮器・油圧モータ３６を駆動させ、かつ三方弁３４を導通状態となし、作動流体を流体通路３１を介してロック機構２８に送る。
地震系（３３Ｂ）は、地震検知器３７及び該三方弁３４よりなり、地震が発生すると地震検知器３７はこの地震を検知し、三方弁３４を開放状態にし、ロック機構２８のロックを解除する。
【００３１】
拘束梁８Ａ
本免震支持装置Ｓ１の基台系２における拘束梁８Ａは、剛性部材により四角枠体状に一体に形成され、柱部材７の頭部に載置され剛結される。本拘束梁８Ａは、各辺部に継手を介して接合されるが、下面に凸部を形成しない条件のもとにその態様は自由である。
【００３２】
支持台系３Ａ
本免震支持装置Ｓ１における支持台系３Ａは、支持台１０と弾性脚部１１Ａとからなる。
弾性脚部１１Ａは、可動台９の上面より所定深さに穿設された立孔４０、支持台１２の下面に固定される立孔４０内に挿入される所定長の長脚４１、及び立孔４０内に収納され長脚４１を受けるコイルばね４２、からなる。コイルばね４２のばね定数は適宜に調整され、載荷される上部構造の荷重に適宜に対応する。
この構造によれば、下部構造Ｂから伝達される縦振動はコイルばね４２により吸収され、支持台１０を介して上部構造Ｇへの伝達を阻止することとなる。すなわち、免震床、嫌振動性の精密機械台にこの構造は好適なものとして適用される。
【００３３】
（作用・効果）
この免震支持装置Ｓ１はその作用において先の免震支持装置Ｓと本質的な差異はない。
この免震支持装置Ｓ１はその用途として、小規模建造物、免震床、嫌振動性の精密機械の支持台、などに適用されて好適である。
本免震支持装置Ｓ１において、復帰機構４のコイルばね２２に予圧縮力が導入されないとき、ロック機構２８は常時作動状態とされる。この場合、流体通路３１に一旦圧力流体を送れば、出入孔２９は気密（液密）になっているのでロックピン３０の押圧力を減じることはない。また、作動流体の漏れがある場合には圧力検知手段をもって圧力低下があればその都度空気圧縮機（油圧モータ）３６を作動して圧力を一定に保持する。これにより、可動台９は定置状態を保持し、風圧に耐える。
地震が発生すると、先の免震支持装置Ｓについて述べたと同様、基台６と可動台９の両者はすべり面で変位が切れており、地震動の伝播は低減され、かつ両者の相対変位に伴う上揚力は拘束梁８Ａで拘束され、上部構造Ｇの転倒モーメントは抑止される。
また、地震動に含まれる立振動成分に付いては、支持台系３Ａの弾性脚部１１Ａにより当該振動は吸収され、上部構造Ｇへの伝播を阻止する。
この立振動阻止機能は免震床、嫌振動性の精密機械の支持台、において有用である。
【００３４】
（更に他の態様）
本発明は叙上の実施形態に限定されない。
叙上の実施形態では、可動台９はその上面に凹設した拘束溝２０内に拘束梁８を配してなるが、拘束溝を凹設することなく、直接的に拘束梁８を該可動台９の上面に当接してもよい。この態様において更に、可動台より上面が平滑な腕部材を延設し、該腕部材の上面を拘束梁８にて押圧する態様も採り得る。
本発明は更に、柱部材が１本の態様、更には２本、及び３本の態様も採り得ることは発明の基本思想で述べた。
柱部材を５角形以上の多角形に配する態様も同じく発明の基本思想で述べた。なお、柱部材が２本の態様において、拘束梁８は拘束溝２０内に軸方向にのみ移動を許容して、軸直角方向には遊隙を存せず拘束されて嵌装される態様を採ることができる。これにより、１軸方向に移動を許容する免震支持装置並びに免震支持方法が実現できる。
【００３５】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術思想の範囲内で種々設計変更が可能である。すなわち、以下の態様は本発明の技術的範囲内に包含されるものである。
▲１▼叙上の実施形態では緩衝機構５を備えたが、該緩衝機構５を省略してもよい。▲２▼叙上の実施形態では、柱部材７を矩形の角部に４本配し、かつ全方向移動可能としたが、相対する辺の拘束梁８と拘束溝２０とを軸方向のみ移動自在とする態様を採ることができる。これにより、１軸方向に移動を許容する免震支持装置並びに免震支持方法が実現できる。
▲３▼叙上の実施形態では、基台６と可動台９とをすべり態様としたが、両者の間に鋼球などの転がり部材を介装させ、転がり態様としてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本免震支持装置によれば、地震動に対し基台と可動台とのすべり面をもって上部構造を下部構造の振動から遮断し、かつ、そのすべり面は広い支持面をなすばかりでなく、水平状をなすので地震動による変位中においても上部構造に何ら悪影響（例えば縦振動）を与えることなく、かつ広い支持面を保持したまま有効に支持する。また、本免震支持装置は全体が剛性体よりなるので、支持面においても高い載荷能力を有し、小型化が図れる。
そして、地震動の変位は、本免震支持装置において所定の移動空間を保持することにより水平面の全方向に対処できる。
特に留意すべきは、本免震支持装置では、地震動の変位においても、上部構造に連動する可動台はその上面が拘束梁により均等に押圧拘束され、該可動台の上揚力を封じ、上部構造に生じる転倒モーメントを阻止し、免震機能とともに上揚力の阻止機能を共有する極めて有用なものとなっている。
また、本免震支持装置内の復帰機構により、減衰機能を発揮し、地震変位中においても速やかに初期位置に復帰することができるが、該復帰機構４に予圧縮力を導入することにより、容易にトリガー機能を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の免震支持装置の全体構成を示す一部側面一部垂直断面図（図２の１−１線側面・断面図）
【図２】同じく本免震支持装置の全体構成を示す一部平面一部水平断面図（図１の２−２線平面・断面図）
【図３】図２の３−３線断面図。
【図４】図３の部分拡大図。
【図５】図４の５−５線矢視図。
【図６】本免震支持装置の設置及び配置の例示図。
【図７】本実施形態の他の免震支持装置の態様を示す垂直断面図（図８の７−７線断面図）。
【図８】その一部平面一部断面図（図７の８−８線平面・断面図）。
【図９】図８の９−９線断面図。
【図１０】ロック機構の模式図。
【符号の説明】
Ｓ，Ｓ１…免震支持装置、１…基台系、２…可動台系、３…支持台系、４…復帰機構、５…緩衝機構、６…基台、７…柱部材、８…拘束梁、９…可動台、１０…支持台、１８…拘束孔、２０…拘束溝、２２…コイルばね、２５…ゴム輪、２８…ロック機構

Claims (16)

1. 基礎又は地盤等の下部構造に連動する基台系と、該基台系に水平移動を許容して設置される可動台系とからなり、建造物、機械又は床構造等の上部構造が前記可動台系に直接もしくは該可動台系に載置される支持台系を介して連動する免震支持装置において、
   前記基台系は、剛性体の基台と、前記基台に対称を保って立設される少なくとも２本の柱部材と、前記柱部材の上部において該柱部材間に剛性を保って架け渡される拘束梁とからなり、
   前記可動台系は、前記基台の上面にすべり面を介してすべり可能に剛性体の可動台が載置され、該可動台には前記柱部材をすべり方向に移動間隙を存して受け入れる拘束孔が開設され、かつ該可動台の上面は前記拘束梁との当接によってすべり方向への移動のみが許容されて拘束され、
   前記柱部材と可動台との間にはばね材を主体とする復帰機構が介装されてなる、
   ことを特徴とする免震支持装置。
2. 拘束梁は可動台に凹設されたすべり方向への移動間隙を存して受け入れる拘束溝内に配される請求項１に記載の免震支持装置。
3. 拘束梁は可動台より突設された腕部の上位に配される請求項１に記載の免震支持装置。
4. 支持台系は省略され、上部構造は可動台系に固設される請求項１ないし３のいずれかに記載の免震支持装置。
5. 柱部材は矩形の角部の４か所に配される請求項１ないし４のいずれかに記載の免震支持装置。
6. 復帰機構のばね材に予圧縮力が導入されてなる請求項１ないし５のいずれかに記載の免震支持装置。
7. 復帰機構は拘束孔内に配される請求項１ないし６のいずれかに記載の免震支持装置。
8. 柱部材と可動台との間には緩衝機構が介装される請求項１ないし７のいずれかに記載の免震支持装置。
9. 緩衝機構は拘束孔内に配される請求項８に記載の免震支持装置。
10. 拘束梁と可動台との間にはロック機構が介装される請求項１ないし９のいずれかに記載の免震支持装置。
11. 支持台系は矩形平板状をなす支持台を主体とし、複数の脚を介して可動台に載置固定される請求項１ないし３のいずれかに記載の免震支持装置。
12. 支持台は弾性支持される請求項１１に記載の免震支持装置。
13. 請求項１の免震支持装置において、そのすべり移動を転がり移動に替えてなる免震支持装置。
14. 転がり移動手段は複数の鋼球よりなり、基台と可動台との間に介装されてなる請求項１３に記載の免震支持装置。
15. 基礎又は地盤等の下部構造に連動する基台系と、該基台系に水平移動を許容して設置される可動台系とからなり、建造物、機械又は床構造等の上部構造が前記可動台系に直接もしくは該可動台系に載置される支持台系を介して連動する免震支承において、
    前記基台系は、剛性体の基台と、前記基台の中央部に立設される１本の柱部材と、前記柱部材の上部において剛性を保って張設される拘束部材とからなり、
    前記可動台系は、前記基台の上面にすべり面を介してすべり可能に剛性体の可動台が載置され、該可動台には前記柱部材をすべり方向に移動間隙を存して受け入れる拘束孔が開設され、かつ該可動台の上面は前記拘束梁との当接によってすべり方向への移動のみが許容されて拘束され、
    前記柱部材と可動台との間にはばね材を主体とする復帰機構が介装されてなる、
    ことを特徴とする免震支持装置。
16. 基礎又は地盤等の下部構造に連動する基台系と、該基台系に水平移動を許容して設置される可動台系とからなり、建造物、機械又は床構造等の上部構造が前記可動台系に直接もしくは該可動台系に載置される支持台系を介して連動する免震支持装置をもって上部構造を免震支持する方法において、
    前記基台系は、剛性体の基台と、前記基台に対称を保って立設される１又は２以上柱部材と、前記柱部材の上部において剛性を有し該柱部材より張設される拘束梁とからなり、
    前記可動台系は、前記基台の上面にすべり面を介してすべり可能に剛性体の可動台が載置され、該可動台には、前記柱部材をすべり方向に移動間隙を存して受け入れる拘束孔が開設され、
    前記柱部材と可動台との間にはばね材を主体とする復帰機構が介装され、
    地震動に伴い前記基台と前記可動台とをすべり変位させ、前記可動台の上面を拘束梁によってすべり変位のみを許容して拘束してなる、
    ことを特徴とする免震支持方法。

Images