JP2005249210A

JP2005249210A - 減衰装置

Info

Publication number: JP2005249210A
Application number: JP2005136723A
Authority: JP
Inventors: Tatsuji Ishimaru; 辰治石丸; Takahiro Shintani; 隆弘新谷; Masaharu Kubota; 雅春久保田
Original assignee: Tobishima Corp; I2S2 KK
Current assignee: Tobishima Corp; I2S2 KK
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】簡単な構成の減衰装置を構築することを課題とする。
【解決手段】回転板５５と回転板５９とが回転連結部に配置され相対回転可能とされる。この回転板５５と回転板５９の間には、減衰性能を備えた球体６１が挟持され圧縮変形している。従って、回転板５５と回転板５９とが相対回転すると、球体６１の弾性変形、転がりによるせん断変形、また、回転板５５と回転板５９との摩擦抵抗の組合わせによって、減衰作用を発揮する。
【選択図】図２３

Description

本発明は、地震による揺れを抑えることができる減衰装置に関する。

従来、免震装置等に用いられる回転体としての鉄球は、主として上部構造体を滑り易く支持する支承材兼ベアリング材として使用されるだけで、振動を減衰させる機構は、外部に設けられたダンパーに依存している。

このため、例えば、免震床等を構成する場合、ダンパーを配置するために、ある程度の床高が必要となり、階高が既に決まってしまっている既存の建物を免震床とするには無理があった。

本発明は係る事実を考慮し、簡単な構成の減衰装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明では、例えば、第１回転板と第２回転板とが回転連結部に配置され相対回転可能とされる。この第１回転板と第２回転板の間には、減衰性能を備えた回転体が挟持され圧縮変形している。従って、第１回転板と第２回転板とが相対回転すると、回転体の弾性変形、転がりによるせん断変形、また、第１回転板と第２回転板との摩擦抵抗の組合わせによって、減衰作用を発揮する。このような簡単な機構で、第１回転板と第２回転板に連結された構造部材を減衰することができる。

本発明は上記構成としたので、構成が簡単な減衰装置を得ることができる。

図１〜図４には、第１形態に係る減衰機構が用いられた免震床構造が示されている。この免震床構造では、柱１０に架設されたコンクリート製等の床スラブ１２の上に、減衰性能を有する材料（高減衰ゴム、天然ゴム、粘弾性体等）で成形された回転体としての球体１４が所定の間隔で敷き並べられている。

この球体１４の上には、図２に示すように、コンクリート板等の重量のある部材で形成された二重床材１６が載置される。これによって、球体１４は圧縮荷重を受け、楕円状に圧縮変形し、面で床スラブ１２及び二重床材１６と接触する。

また、二重床材１６の周囲は、一方が柱１０に固定された弾性ばね１８に連結されており、弾性ばね１８の復元力によって、二重床材１６のセット位置が保持されるようになっている。

次に、免震床構造の作用を説明する。

図２に示す状態において、地震等によって、床スラブ１２が左方向へ移動し、図３に示すように、床スラブ１２及び二重床材１６との面摩擦力によって球体１４が弾性変形する。そして、二重床材１６との相対移動量が、球体１４の弾性変形範囲内であるとき、その防振機能によって、床スラブ１２の揺れや振動が二重床材１６に伝わらない。

また、地震力が大きく、床スラブ１２と二重床材１６との相対移動量が球体１４の弾性変形範囲を越えると、図４に示すように、床スラブ１２と二重床材１６の相対移動に伴って、球体１４は、床スラブ１２と二重床材１６の間を右方向へ転がり始める。このとき、圧縮変形して潰れた球体１４は、回転時に内部がせん断変形するので、減衰力を発揮し、さらに、回転体が転がるときの床スラブ１２と二重床材１６との摩擦抵抗も同時に減衰力として作用するので、これらの組み合わせによって高い減衰効果を発揮する。

一方、床スラブ１２が、上下方向へ振動しても、球体１４がせん断変形して振動が減衰される。また、上述した減衰機構は、地震対策だけでなく、交通振動障害（建物の持つ固有周期によって生じる共振）をなくし、また、上階の子ども等が飛び跳ねることによって、下階に伝わる固体伝播音を消音することもできる。

なお、球体１４に掛ける圧縮力の大きさを、二重床材１６の重量を調整することによって変え、床スラブ１２及び二重床材１６との摩擦力を大きくすることによって、球体１４が転がり始めるまでの、転がり抵抗及び転がるときの摩擦抵抗を調整することもできる。

また、本形態では、二重床材１６の位置を弾性ばねの復元力によって保持したが、図５に示すように、二重床材１６を吊り材１７で吊すことによって、元の位置に戻るようにしてもよい。

さらに、本形態では、床スラブ１２及び二重床材１６の対向面をフラットにしたが、図６に示すように、円錐形の溝１９、２１を形成し、振動が終了したときに、一番安定した位置に球体１４が戻るようにすることもできる。また、図７に示すように、所定の曲率を持った凹部２３と凸部２５を形成して、球体１４が元の位置に戻るようにしてもよい。
次に、第２形態に係る減衰機構を説明する。

図８に示すように、第２形態では、第１形態と同様に、免震床構造に適用されており、基本的には第１形態と同様であるが、床スラブ１２の上に保持盤２０が載置されている点が異なる。

保持盤２０は、図１１に示すように、硬質プラスチック、軽量コンクリート、ＰＣ版等で成形された板材で、二重床材１６に当接しない板厚に設計されている。また、保持盤２０には、所定の間隔を置いて上下面を貫通する円形の保持部２２が形成されている。この保持部２２の内径は、球体１４が圧縮変形したときの外径より大きくされており、球体１４が非接触状態で取り囲まれている。これによって、球体１４が転がり始めたとき、初めて保持部２２に当たるようになっている。

このように、保持盤２０を配置することによって、球体１４の敷き並べ作業が容易になり、また、二重床材１６が上下振動したとき、球体１４が飛び跳ねて位置ズレすることがない。

次に、第２形態の作用を説明する。

本形態では、球体１４を保持部２２の内に非接触状態に保持することで、図９に示すように、球体１４の弾性変形が許容され、床スラブ１２の揺れや振動が二重床材１６に伝わらない。また、図１０に示すように、球体１４が転がり始めると、保持部２２を押しながら移動するので、保持盤２０と床スラブ１２との間に摩擦抵抗が発生し、球体１４の減衰作用と相まって、高い減衰効果を発揮する。

なお、本形態では、保持部２２の内周壁が直に切り立っているが、図１２に示す保持部２７のように、底部２７Ａが拡幅するように切り開いてもよい。これによって、球体１４が保持盤２０の下面に潜り込み、大きくせん断変形する。また、図１３に示す保持部２９では、天部が球体１４を包み込むように拡縮されているので、球体１４が保持部２９から飛び出すことがない。

さらに、本発明の減衰機構は、免震床だけでなく、図１４に示すように、１つの架構３１内に設けられた腰壁３３及び垂れ壁３５と柱１０との間に球体１４を挟み、架構３１を制振することもできる。

次に、第３形態に係る免震構造を説明する。

図１５に示すように、コンクリートが打設され平坦に均された基礎面２４へ、球体１４が敷き並べられている。この球体１４の上には、支持スラブ２６が載置されており、この支持スラブ２６の上に戸建ての建物２８が構築されている。

これによって、球体１４が圧縮変形し、建物２８を支える支承として、また、回転体の弾性変形、転がりによるせん断変形により、上下及び水平方向の振動を減衰するダンパーとしても機能する。このため、従来の免震構造と比較すると、狭いスペースに設置できる。

また、基礎面２４或いは支持スラブ２６に多少の不陸があっても、球体１４は圧縮変形して当接するので、隙間が生じることがなく、安定した構造となる。

なお、一般的に免震構造に適用される積層ゴムを利用した減衰装置は、単位面積当たり所定以上の荷重が作用しないと機能しない。

このため、通常の戸建ての建物の場合、軽量なので、免震構造とすることは困難であったが、本形態の免震構造を適用すれば、建物の重量等に応じて、球体の材質、球径等を変えることによって、理想的な免震構造を得ることができる。

また、図１６に示すように、保持盤２０（図１１参照）を基礎面２４の上に載置して、基礎面２４との間に摩擦抵抗を発生させるようにしてもよい。

さらに、図１７に示すように、高層ビル３２や重量のあるビル等の免震構造として、球体１４を利用する場合は、荷重によって球体１４が完全に潰れてしまわないように、鉄や硬質プラスチックで成形された球３４を基礎面３６とスラブ３８との間に入れ、一定の隙間を保持するようにすることが望ましい。

次に、第４形態に係る減衰装置を説明する。

図１８及び図１９に示すように、本形態に係る減衰装置４０は、底板４２Ａと天板４２Ｂとを備えた円筒状のケーシング４２を備えており、据え付けが容易なようにユニット化されている。

ケーシング４２の底板４２Ａには、高減衰ゴム等で球状に成形された球体４４が環状に敷き並べられている。この球体４４の上には、円板状の支持板４６が載せられている。また、支持板４６と天板４２Ｂとの間には、環状に配置された球体４８が挟持されて、圧縮変形しており、このように、支持板４６と天板４２Ｂとの間に球体４８を挟持することによって、支持板４６と底板４２Ａとの間に挟持された球体４４も圧縮変形する。

一方、支持板４６の中央部には、円柱状の受け部５０が突設されており、天板４２Ｂの中央部に形成された開口部５２から上方へ突出している。開口部５２の開口縁部には、下方へ屈曲したストッパー５４が形成されており、また、支持板４６の外周部にも、ストッパー５６が形成されている。このように、ストッパー５４、５６を設けることによって、球体４４、４８が支持板４６から抜け出さないようになっている。

なお、ストッパー５４、５６は、制振対象となる構造物の設計最大変形量に対応して、支持板４６のスライド動作を干渉しない位置に設けられている。

次に、本形態に係る減衰装置が、免震床に適用された例を説明する。

図２０に示すように、床スラブ１２の上に減衰装置４０が載置され、受け部５０で二重床材１６を支承している。これにより、床スラブ１２が振動して、支持板４６とケーシング４２とが相対移動すると、圧縮変形した球体４４、４８の転がりによって生じるせん断変形よる減衰力と、球体４４、４８が転がるときの支持板４６、底板４２Ａ、天板４２Ｂとの摩擦抵抗によって、高い減衰効果を発揮する。

また、減衰装置４０をユニット化することによって、据え付け工事が容易となり、免震床の建築コスト及び工程が削減できる。

なお、図２１に示す減衰装置５０のように、多段状に球体５２を積み重ねることによって、それぞれの球体５２が減衰作用を発揮するので、必要とされる減衰力に応じた減衰装置を構築できる。また、ケーシング及び支持板は円形である必要なく、平面視にて多角形であってもよい。

また、図２２には、本形態の減衰装置４０が、戸建ての建物２８の免震構造に適用された例が示されている。基礎面２４に、ケーシング４２が置かれ、受け部５０が床梁５４を支持している。

このため、図１５に示す支持スラブ２６が不要となり、また、基礎面２４に平坦性が余り要求されないので、施工が容易となる。

また、図２３に示す減衰装置５１では、軸部５３が中央に突設された回転板５５と、下方に軸部５７が突設された回転板５９とが、球体６１を挟持し圧縮変形させている。そして、軸部５３に連結されたアーム６３と軸部５７に連結されたアーム６５が相対回転すると、球体６１の弾性変形、転がりによるせん断変形、また、回転板５５と回転板５９との摩擦抵抗の組合わせによって、減衰作用を発揮する。

なお、要求される減衰性能に応じて、図２４に示す減衰装置６７のように、一方の回転板６９の上下面に球体７１を配置するようにしてもよく、また、図２５に示す減衰装置７３のように、回転板７５と回転板７７との対向面で球体７９を挟持し、さらに、回転板７５、７７の外面へ球体８１を配置し、円筒状のケース８３で取り囲むように構成してもよい。

この減衰装置７３では、回転板７５に設けられた軸部８５、回転板７７に設けられた軸部８７、及びケース８３へそれぞれアーム８９、９１、９３を連結することにより、アーム８９、９１、９３を一度に振動制御できる。

第１形態に係る減衰機構を備えた免震床構造を示す断面図である。第１形態に係る減衰機構を備えた免震床構造を示す断面図である。第１形態に係る減衰機構を備えた免震床構造を示す断面図である。第１形態に係る減衰機構を備えた免震床構造を示す断面図である。第１形態に係る減衰機構を備えた免震床構造の変形例を示す断面図である。床スラブ及び二重床材の変形例を示す断面図である。床スラブ及び二重床材の変形例を示す断面図である。第２形態に係る減衰機構を備えた免震床構造を示す断面図である。第２形態に係る減衰機構を備えた免震床構造を示す断面図である。第２形態に係る減衰機構を備えた免震床構造を示す断面図である。第２形態に係る減衰機構を備えた免震床構造に使用された保持盤の平面図である。保持盤の変形例を示す断面図である。保持盤の変形例を示す断面図である。球体が腰壁及び垂れ壁と柱との間に挟まれた例を示す断面図である。第３形態に係る免震構造が戸建ての建物に適用された例を示す立面図である。第３形態に係る免震構造が戸建ての建物に保持盤が使用された例を示す立面図である。第３形態に係る免震構造が高層ビルに適用された例を示す立面図である。第４形態に係る減衰装置を示す側断面図である。第４形態に係る減衰装置を一部切り欠いた斜視図である。第４形態に係る減衰装置が免震床に適用された例を示す断面図である。第４形態に係る減衰装置の変形例を示す断面図である。第４形態に係る減衰装置が戸建ての建物に適用された例を示す立面図である。第４形態に係る減衰装置の変形例を示す断面図である。第４形態に係る減衰装置の変形例を示す断面図である。第４形態に係る減衰装置の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１２床スラブ（移動部材）
１４球体（回転体）
１６二重床材（床材、移動部材）
１８弾性ばね（保持部材）
２０保持盤
２２保持部
２４基礎面
２６支持スラブ
２８建物
３４球体（回転体）
４２ケーシング
４２Ａ底板
４２Ｂ天板
４４球体（第１回転体）
４８球体（第２回転体）
５０受け部
５２球体（回転体）
５５回転板（第１回転板）
５８外筒
５９回転板（第２回転板）
６０内筒
６１球体（回転体）
６２球体（回転体）
７０球体（回転体）
８０中板
８２球体（回転体）
８４外板

Claims

第１回転板と、前記第１回転板に対して相対回転する第２回転板と、前記第１回転板と前記第２回転板に挟持され圧縮変形する減衰性能を備えた回転体と、を有することを特徴とする減衰装置。