JP2004218798A

JP2004218798A - 免震装置

Info

Publication number: JP2004218798A
Application number: JP2003009356A
Authority: JP
Inventors: Eisuke Kashiwagi; 栄介柏木
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】例えばビル等の建築物や橋梁等の構築物に用いる免震装置に関する。更に詳しくは、地震発生時に上記のような建築物や構築物等の構造物に伝達される震動を低減もしくは減衰させるための免震装置に係り、震動吸収性能が低下したり、弾性支持体の弾性復元力が低下することなく、弾性支持体の座屈を簡単・確実に防止できるようにする。
【解決手段】枠体２内に弾性支持体３を一体的に設けると共に、その弾性支持体３の上部に上記枠体２の長手方向に相対移動可能な可動支持体４を上記弾性支持体３と一体的に設けてなる複数個の弾性支持ユニット１を上記枠体２の長手方向が互い直交するように重ねて配置したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えばビル等の建築物や橋梁等の構築物などにアイソレータ等として用いる免震装置に関する。更に詳しくは、地震発生時に上記のような建築物や構築物等の構造物に伝達される震動を低減もしくは減衰させるための免震装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地震発生時に上記のような建築物や構築物等の構造物に伝達される震動エネルギーを低減もしくは減衰させるために、例えば下記特許文献１のように構造物と基礎との間にゴム等の弾性支持体よりなる免震装置を介在させることが提案されており、上記のような弾性支持体としては例えばゴム等の弾性体と鋼板等の剛性板とを上下方向に交互に順次積層したものが多く用いられている。
【０００３】
上記のような免震装置による震動吸収性能は、一般に上記弾性体の水平方向のバネ定数を小さくするほど良くなる反面、水平方向の相対変位量は大きくなる。そのため、上記の変位量が所定の限度以上に大きくなると、上記の弾性体と剛性板とを積層した弾性支持体が座屈する等の不具合がある。
【０００４】
そこで、例えば下記特許文献２においては、上記のような弾性支持体を水平方向に所定の間隔をおいて３つ以上並べて設け、それら各弾性支持体の上下方向中間位置に共通１個の板状の連結材を介在させることが提案されているが、弾性支持体の限界変形量を大きくするには、弾性支持体の径を大きくする必要があった。このため、建物等の重量が軽いものは、所定の面圧が得られずに免震性能が充分に発揮されない等の問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６０−２２３５７６号公報
【特許文献２】
特開平６１−１４３４０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みて提案されたもので、免震性能が低下することなく、弾性支持体の座屈を簡単・確実に防止することのできる免震装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明による免震装置は、以下の構成としたものである。即ち、枠体内に弾性支持体を一体的に設けると共に、その弾性支持体の上部に上記枠体の長手方向に相対移動可能な可動支持体を上記弾性支持体と一体的に設けてなる複数個の弾性支持ユニットを有し、その各弾性支持ユニットを上記枠体の長手方向が互い直交するように重ねて配置したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。図１は本発明による免震装置の一実施形態を示すもので、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はその正面図である。
【０００９】
図において、１は弾性支持ユニットで、該ユニット１は本実施形態においては図２および図３に示すように上面が開口する横断面略コ字形の枠体２と、その枠体２内に設けた弾性支持体３と、その弾性支持体３の上面に設けた横断面略エ字形の可動支持体４とで構成されている。
【００１０】
上記の枠体２および可動支持体４は、本実施形態においてはそれぞれ鋼材で形成されている。また上記弾性支持体３は本実施形態においては所定厚さの弾性体３１と剛性板３２とを上下方向に交互に複数枚積層した構成であり、その弾性体３１としては例えば合成ゴムや天然ゴムもしくは高減衰ゴム等を用いることができ、また剛性板３２としては例えば鋼板等を用いることができる。また上下に隣り合う各弾性体３１と剛性板３２とは互いに接着材等で一体的に固着するとよく、また最上位の剛性板３２と可動支持体４および最下位の剛性板３２と枠体２の底部２ａとは互いに接着材やボルト等で一体的に固着するとよい。
【００１１】
上記可動支持体４は、枠体２に対して、その長手方向（図２においてＸ−Ｘ方向）に相対的に移動可能であり、その相対移動に伴って上記各弾性体３１および剛性板３２が図４のように移動変形するように構成されている。図２および図３において、４ａは断面エ字形の可動支持体４の上片、４ｂは下片、２１は可動支持体４の上方への浮き上がり防止用のストッパで、図の場合は枠体２の両側壁２ｂの上部に可動支持体４の下片４ｂの両側縁部が当接する内向きの突出部を枠体２と一体に形成して該突出部をストッパ２１としたものであるが、上記のような突出部を形成する部材を枠体２と別体に形成して溶接もしくはボルト等で両側壁２ｂの上部に一体的に固着するようにしてもよい。
【００１２】
前記図１は上記のように構成された弾性支持ユニット１を前後方向および左右方向に各々２本ずつ重ねて井桁状に配置したもので、下側のユニット１の枠体２は、例えば建築物等の構造物を建てる際の基礎Ａの上面等に設置して図に省略したボルト等で固定し、下側のユニット１の可動支持体４と上側のユニットの枠体２とは溶接もしくはボルト等で固定する。また上側のユニット１の可動支持体４上には建築物等の構造物Ｂを載置してボルト等で固定する。
【００１３】
上記の構成において、地震発生時に地盤と共に基礎Ａが、例えば図１（ｂ）において左右方向に震動すると、上側のユニット１の弾性支持体３が図４（ａ）および（ｂ）のように移動変形して建築物等の構造物Ｂに伝達させる震動が低減される。また地震による震動が図１（ｂ）において前後方向に作用する場合には、下側のユニット１の弾性支持体３が上記と同様に弾性変形して構造物Ｂに伝達させる震動が低減されるもので、上記の下側のユニットと上側のユニットは互いに直交方向に配設されているので、基礎Ａの略水平面内におけるいずれの方向の震動に対しても構造物Ｂに伝達させる震動を良好に低減させることができるものである。
【００１４】
また上記弾性支持体３は枠体２の長手方向にのみ変形し、しかも、その弾性支持体３は枠体２の長手方向に充分に長く、もしくは高さ方向に充分に高く形成できるので、前記の座屈を簡単・確実に防止することが可能となる。また弾性支持体３を長く形成することによって弾性支持体３に掛かる単位面積当たりの荷重（面圧）を低減することができるので、上記弾性支持体３として弾性係数の大きな材質のものを使用することが可能となり、震動吸収性能を大幅に向上させることができる。
【００１５】
なお上記弾性支持体３の幅（図２におけるＹ−Ｙ方向の長さ）や長さ（図２におけるＸ−Ｘ方向の長さ）を変えて弾性支持体３の支持面積（水平方向の面積）を変更することで、建築物等の構造物Ｂの荷重が同じであっても面圧を所定の値に適宜変更可能であり、水平方向の剛性を適宜設計することができる。また逆に構造物Ｂの荷重が異なっていても、上記の支持面積を変えることで、面圧を所定の値に一定に保つことが可能であり、例えばビルのような重量建物や住宅等の軽量建物にも使用することができる。
【００１６】
また図示例のように枠体２に可動支持体４の浮き上がり防止用のストッパ２１を設けると、地震発生時の上下動で枠体２と可動支持体４とがずれたり、構造物Ｂが転倒するのを防止することができる。
【００１７】
さらに上記のように各ユニット１を基礎Ａと構造物Ｂとの間に介在させた状態において、各ユニットの弾性支持体３は、構造物Ｂの荷重で枠体２の幅方向に拡がる傾向となり、その各弾性支持体３が枠体２の両側壁２ｂに適度な圧力で接触している場合には、弾性支持体３の変形時に枠体２との接触摩擦力で震動エネルギーを吸収するダンパー機能を持たせることができる。なお、上記の摩擦力があまり大きいと、弾性支持体３の震動変形動作が阻害されて前記の震動低減機能が低下するおそれがあり、そのような場合には、上記両側壁２ｂと弾性支持体３との接触面に減摩剤を塗布する等の減摩処理を施すか、或いは上記両側壁２ｂと弾性支持体３との間に隙間を設けるようにしてもよい。上記両側壁２ｂと可動支持体４との対向部についても同様である。
【００１８】
上記実施形態は、弾性支持ユニット１を前後方向および左右方向に各々２本ずつ重ねて井桁状に配置したが、そのユニット１の配置本数は適宜であり、例えば前後方向および左右方向にそれぞれ所定の間隔をおいて各々３本以上並べて格子状に配置してもよい。
【００１９】
また例えば図５に示すように弾性支持ユニット１を前後方向および左右方向に各々１本ずつ重ねて十字状に配置してもよく、その場合、基礎Ａと構造物Ｂとの間には、例えば図のような補助柱５を設ける。その補助柱５と構造物Ｂとの間には、例えば図のようにボールベアリング等の転動機構６を設けて、構造物Ｂの水平方向の移動を許容する、或いは摩擦材等を介在させて、震動吸収用のダンパーとしての機能を持たせることもできる。
【００２０】
さらに上記のように弾性支持ユニット１を十字状または井桁状もしくは格子状に配置したものを、基礎Ａと構造物Ｂとの間の複数箇所に設置するようにしてもよく、また上記のような免震装置は基礎Ａと構造物Ｂとの間に限らず、構造物Ｂの上下方向中間位置に設けるようにしてもよい。
【００２１】
上記実施形態は、弾性支持体３として所定厚さのゴム等よりなる弾性体３１と鋼板等の剛性板３２とを交互に積層したものを用いたが、例えば図６のように弾性支持体３をゴム等の弾性体３１のみで構成してもよく、また所定厚さのゴム等よりなる弾性体３１を上下方向に複数枚積層したものを用いることもできる。それらいずれの場合にも、必要に応じて前記のように枠体２の両側壁２ｂとの接触面に減摩処理を施すか、或いは上記両側壁２ｂとの間に隙間を設けるようにしてもよい。
【００２２】
また上記実施形態は、枠体２に可動支持体４の上方への浮き上がり防止用のストッパ２１を設けたが、必要に応じて可動支持体４の下側への移動もしくは上下両方向への移動を規制するストッパを設けてもよい。図７はその一例を示すもので、同図（ａ）は枠体２の両側壁の上部内面に、可動支持体４の下片４ｂが係合する横向きコ字形の凹部２０を形成して、その上辺を前記のストッパ２１に兼用させると共に、上記凹部２０の下辺を可動支持体４の下側への移動を規制するストッパ２２とした例、同図（ｂ）は枠体２の両側壁２ｂの上部に、それと別体に形成した横向きコ字形の部材２ｃを溶接もしくはボルト等で取付けて該コ字形部材２ｃの上辺を前記のストッパ２１に兼用させると共に、コ字形部材２ｃの下辺を可動支持体４の下側への移動を規制するストッパ２２とした例である。
【００２３】
上記可動支持体４の下片４ｂと上記各ストッパ２１・Ｓ２との上下方向の間隔は、適宜設定して可動支持体４の枠体２に対する該枠体２の長手方向の相対移動を許容すると共に、可動支持体４の上下動範囲を適宜規制するもので、上記のように可動支持体４の上方への移動でけでなく下側への移動をも規制するようにすると、例えば構造物Ｂの荷重が枠体２の長手方向一端側にのみ多く掛かって弾性支持体３が変形したり、構造物Ｂが傾くのを防止することができる。
【００２４】
また前記コ字形枠体２の両側壁２ｂは、必ずしも枠体２の長手方向全長にわたって設ける必要はなく、例えば図８に示すように枠体２の長手方向複数箇所にのみ側壁２ｂを設けるようにしてもよい。その場合にも図のように側壁２ｂの上部に可動支持体４の上方への浮き上がり防止用のストッパ２１を設けるとよく、また必要に応じて前記と同様の要領で可動支持体４の下降移動を規制するストッパ２２を設けることもできる。
【００２５】
また前記の弾性支持体３および可動支持体４は、枠体２よりも短く形成してもよく、また枠体２の両端部には可動支持体４の枠体長手方向の移動を規制するストッパを設けてもよい。図９はその一例を示すもので、可動支持体４の下片４ｂと弾性支持体３とを枠体２よりも短く形成すると共に、枠体２の両端部に可動支持体４の枠体長手方向の移動を規制するストッパ２３を設けた構成である。
【００２６】
上記のように構成すると、弾性支持体３が所定の限度、例えば許容変形量以上に変形するのを防止することができる。また上記のストッパ２３を例えばゴムやばね等の弾性体で形成すれば、可動支持体４がストッパ２３に当たるときの衝撃を緩衝することができる。
【００２７】
さらに例えば図１０に示すように弾性支持体３の長手方向両端部、もしくは図１１のように弾性支持体３の長手方向中間位置の一箇所もしくは複数箇所に塑性変形可能なダンパー材７を配置すれば、地震発生時に上記弾性支持体３が各図（ａ）の状態から各図（ｂ）のように変形する際に、上記ダンパー材７が図のように変形し、その変形時の抵抗で地震エネルギーを吸収することができる。上記のダンパー材７としては、例えば鉛、錫、亜鉛等の塑性変形可能な金属または合成樹脂もしくはその他の高粘性材等を用いることができる。
【００２８】
また上記各実施形態において弾性支持体３を構成する前記の弾性体３１として前記のような高減衰ゴムを用いれば、弾性支持体３にもダンバー機能を持たせることができる。また本発明の免震装置は他の各種のダンパーと併用することもできる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明による免震装置は、上記のように枠体２内に弾性支持体３を一体的に設けると共に、その弾性支持体３の上部に上記枠体２の長手方向に相対移動可能な可動支持体４を上記弾性支持体３と一体的に設けてなる複数個の弾性支持ユニット１を上記枠体２の長手方向が互い直交するように重ねて配置した構成であるから、上記弾性支持体３は枠体２の長手方向にのみ変形し、その弾性支持体３は枠体２の長手方向に充分に長く形成できるので、前記の座屈を簡単・確実に防止することができる。また弾性支持体３を長く形成することによって弾性支持体３に掛かる単位面積当たりの荷重を低減することができるので、上記弾性支持体３として弾性係数の大きな材質のものを使用することが可能となり、震動吸収性能を大幅に向上させることができる。さらに支持体３の支持面積を変えることで、構造物の荷重が同じであっても面圧を変更可能であり、逆に構造物の荷重が異なっていても所定の目夏を自由に設定可能である。また浮き上がり防止用のストッパを設けると、構造物に引き抜き方向（上方に浮き上がる方向）の力が作用したときに転倒を防止することができる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明による免震装置の一実施形態を示す平面図。
（ｂ）はその正面図。
【図２】上記免震装置に用いた弾性支持ユニットの斜視図。
【図３】上記弾性支持ユニットの横断面図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は上記免震装置の動作状態を示す正面図。
【図５】（ａ）は本発明による免震装置の他の実施形態を示す平面図。
（ｂ）はその正面図。
【図６】弾性支持ユニットの変更例を示す横断面図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は弾性支持ユニットの他の変更例を示す横断面図。
【図８】弾性支持ユニットの更に他の変更例を示す横断面図。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は弾性支持ユニットの更に他の変更例を示す縦断面図。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は弾性支持ユニットの更に他の変更例を示す縦断面図。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は弾性支持ユニットの更に他の変更例を示す縦断面図。
【符号の説明】
１弾性支持ユニット
２枠体
２ａ底部
２ｂ側壁
２０凹部
２１〜２３ストッパ
２４ダンパー材
３弾性支持体
３１弾性体
３２剛性板
４可動支持体
４ａ上片
４ｂ下片
５補助柱
６転動機構
７ダンパー材

Claims

枠体内に弾性支持体を一体的に設けると共に、その弾性支持体の上部に上記枠体の長手方向に相対移動可能な可動支持体を上記弾性支持体と一体的に設けてなる複数個の弾性支持ユニットを有し、その各弾性支持ユニットを上記枠体の長手方向が互い直交するように重ねて配置したことを特徴とする免震装置。
前記枠体に前記可動支持体の上方への浮き上がり防止用のストッパを設けてなる請求項１記載の免震装置。
前記可動支持体の前記枠体長手方向への移動を規制するストッパを設けてなる請求項１または２記載の免震装置。
前記ストッパを弾性体で形成してなる請求項３記載の免震装置。
前記弾性支持体の長手方向中間位置にダンバー材を介在させてなる請求項１〜４のいずれかに記載の免震装置。