JP2006214187A - 免震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば地震発生時に地盤から建築物等に伝わる振動エネルギーを減少させる免震装置に係り、免震装置が負担する鉛直荷重が大きくなっても、その都度金型を製作する面倒がなく、しかも上部および下部構造体に対する取付け作業が増大することなく、容易・迅速に設置できるようにする。
【解決手段】ゴム等よりなる軟質層１と鋼板等よりなる硬質層２とを上下方向に交互に積層してなる積層体３を、上下一対の支持基板４，５を介して建築物等の上部構造体６と基礎側の下部構造体７とに取付けて地震等の発生時に地盤から建築物等に伝わる振動エネルギーを減少させる免震装置において、上記一対の支持基板４，５間に略同一大きさ形状の積層体３を複数個並べて設置するようにしたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば地震発生時に地盤から建築物等に伝わる振動エネルギーを減少させる免震装置に関する。

従来、地震発生時に地盤から建築物等に伝わる振動エネルギーを減少させる免震装置として、ゴム等よりなる軟質層と鋼板等よりなる硬質層とを上下に交互に積層してなる積層体（免震アイソレータ）を、建築物等の上部構造体と基礎側の下部構造体との間に介在させたものは知られている（例えば下記特許文献１，２参照）。また上記のような積層体（免震アイソレータ）と共に、鉛等の金属を柱状に形成したもの若しくは断面Ｕ字状に形成したもの等からなる振動エネルギー吸収体（免震ダンパ）を、上記の上部構造体と下部構造体との間に介在させたり、上記積層体内に組付けたものも知られている（例えば下記特許文献３，４参照）。

上記のような積層体を有する免震装置は、一般に上記積層体を上下一対の支持基板間に配置固定して、その各支持基板をそれぞれ上部構造体と下部構造体とにボルト等で取付けるもので、上記一対の支持基板間には通常１つの積層体が配置固定され、そのような上下一対の支持基板間に１つの積層体を配置してなる免震装置は、上部構造体と下部構造体との間に複数個設置するのが一般的である。従って、各免震装置が負担する前記建築物の鉛直荷重は、建築物全体の鉛直荷重を、上部構造体と下部構造体との間に設置される免震装置の数で割った値に相当し、また各免震装置が負担可能な鉛直荷重は、免震装置の大きさ特に積層体の横断面積によって決定される。

ところが、近年たとえば建築物の高層化によって、建築物全体の鉛直荷重は次第に増加する傾向にあり、それに伴って免震装置が負担すべき鉛直荷重も増大する傾向にある。そのため、上部構造体と下部構造体との間に設置する免震装置を増やすか、免震装置の積層体の横断面積を大きくしなければならない。しかし、免震装置を増やすと、その取付け作業に多大な労力と時間を要し、施工コストが増大すると共に、上部構造体と下部構造体との間に充分な設置スペースを確保するのが困難な場合も少なくない。一方、積層体の横断面積を大きくするには、その積層体を構成するゴム等よりなる軟質層の成形用金型を、その度毎に変更しなければならず金型の製作コストが増大する等の不具合がある。

特開昭５７−７１９６５号公報 特公昭５９−１８５００号公報 特開２０００−１０４７８７号公報 特表平８−５０４２５４号公報

本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、免震装置が負担する鉛直荷重が大きくなっても、その都度金型を製作する面倒がなく、しかも上部および下部構造体に対する取付け作業が増大することなく、容易・迅速に設置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。

上記の目的を達成するために本発明による免震装置は、以下の構成にしたものである。即ち、ゴム等よりなる軟質層と鋼板等よりなる硬質層とを上下方向に交互に積層してなる積層体を、上下一対の支持基板を介して建築物等の上部構造体と基礎側の下部構造体とに取付けて地震等の発生時に地盤から建築物等に伝わる振動エネルギーを減少させる免震装置において、上記一対の支持基板間に略同一大きさの積層体を複数個並べて設置するようにしたことを特徴とする。

上記のように一対の支持基板間に略同一大きさ形状の積層体を複数個並べて設置するようにしたことによって、積層体の横断面積を変更することなく、上記支持基板間に配置する積層体の個数を変更するだけで免震装置が負担すべき鉛直荷重を簡単・確実に確保することが可能となる。その結果、ゴム等よりなる軟質層を成形する金型を変更したり、上記免震装置の施工作業、すなわち上下支持基板の上部および下部構造体への取付け作業が増大することなく、免震装置を容易・迅速に設置することが可能となるものである。

以下、本発明による免震装置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、（ｂ）は正面図である。

本実施形態は、ゴム等よりなる軟質層１と鋼板等よりなる硬質層２とを上下に交互に積層して接着剤等で一体的に固着してなる略同一大きさ形状の積層体３を、上下一対の支持基板４，５間に複数個、図の場合は４つ配置して溶接等で固定し、上記各支持基板４，５をそれぞれ建築物等の上部構造体６と基礎側の下部構造体７とに図に省略したボルト等で取付けるようにしたものである。

上記積層体３の横断面積、すなわち上記軟質層１と硬質層２の積層面の表面積は適宜であるが、好ましくは既存の成形金型を有効利用することを前提として０．２〜１ｍ^２ 程度とするのが望ましい。また隣接する積層体３・３間の距離は、あまり小さいと積層体同士が干渉し、あまり大きいと、それに合わせて上下一対の支持基板４，５も大きくしなければならないため、０．０１〜０．３ｍの範囲内とするのが望ましい。

上記のように一対の支持基板４，５間に略同一大きさ形状の積層体３を複数個、図の場合は４つ並べて設置するようにしたことによって、積層体３の横断面積を変更することなく、上記支持基板４，５間に設置する積層体３の個数を変更するだけで各支持基板４，５が負担すべき鉛直荷重を確保することが可能となる。その結果、ゴム等よりなる軟質層１を成形する金型を変更したり、上記支持基板４，５の上部構造体６および下部構造体７への取付け作業が増大することなく、免震装置を容易・迅速に設置することが可能となるものである。

なお上記実施形態は支持基板４，５間に積層体３を４つ設置したが、例えば上記の免震装置を設置する建築物の階数が増えて上記支持基板４，５が負担すべき鉛直荷重が増大した場合には、それに応じて若しくは必要に応じて上記支持基板４，５間に設置する積層体３の個数を増やせばよい。図２はその一例を示すもので、同図（ａ）〜（ｅ）は順に前記図１よりも略同一大きさ形状の積層体３を１つずつ増やしていった例である。また例えば上記免震装置を設置する建築物の階数が減って上記支持基板４，５が負担すべき鉛直荷重が軽減された場合には、それに応じて若しくは必要に応じて上記支持基板４，５間に設置する積層体３の個数を３つ以下にすることもできる。

また上記実施形態は、積層体３すなわち軟質層１と硬質層２、および支持基板４，５の平面形状をそれぞれ円形に形成したが、その平面形状は適宜であり、例えば上記部材１〜５のいずれか又は全てを平面円形に形成してもよい。

さらに上記のような軟質層１と硬質層２との積層体３からなる免震装置（免震アイソレータ）と共に前記の上部構造体６と下部構造体７との間に免震用ダンパ等の振動エネルギー吸収体を、上記免震装置とは独立に、若しくは上記免震装置内、すなわち前記支持基板４，５間に設けるようにしてもよい。

図３はその一例を示すもので、前記図１の実施形態と略同様に形成した免震装置の各積層体３内に振動エネルギー吸収体８を設けたものである。特に、図の場合は各積層体３を構成する軟質層１および硬質層２に上下方向に貫通する平面円形の貫通孔３ａを形成してその貫通孔３ａ内に振動エネルギー吸収体８を収容したもので、その振動エネルギー吸収体８の材質としては、例えば塑性化可能な金属、具体的には、形状記憶合金、超塑性合金、もしくは鉛、錫、亜鉛、アルミニウム、銅、ニッケル或いはこれらの合金等を使用することができる。

なお、上記貫通孔３ａの平面形状は任意であり、また上記振動エネルギー吸収体８の上下両端部は支持基板４，５に一体的に固着するもので、その固着手段は溶着等その他適宜である。また上記各積層体３と振動エネルギー吸収体８との間には、必要に応じて摩擦低減材（減摩材）を介在させると、地震等による振動時に上記各積層体３と振動エネルギー吸収体８の変位や変形動作がスムースになり、振動エネルギーをより円滑に減少させることができると共に、振動エネルギー吸収体８の交換が容易となる。

図４は振動エネルギー吸収体８の他の配置例を示すもので、本例は前記図１の実施形態のように所定の間隔をおいて配置した前記複数個の隣り合う積層体３・３間に形成されるスペースＳ内に振動エネルギー吸収体８を収容配置したものである。その振動エネルギー吸収体８の材質としては前記と同様のものが使用可能であり、また積層体３と振動エネルギー吸収体８との間には、必要に応じて前記と同様の摩擦低減材を介在させると、前記と同様の作用効果が得られる。

なお、上記図４のように隣接する積層体３・３間に形成されるスペースＳの一部に開口部（積層体３で囲まれていない部分）Ｓａがあると、振動エネルギー吸収体８の材質によっては積層体３の層間変形によって漏れ出すおそれがある。そこで、上記図４の実施形態においては、上記の開口部Ｓａに振動エネルギー吸収体８が漏れ出すのを防ぐための漏出防止板５を設置したものであるが、例えば図５のように上記開口部Ｓａに別の積層体３を設置して上記開口部Ｓａから振動エネルギー吸収体８が漏れ出さないようにすることもできる。また上記の漏出防止板９に耐火性能を持たせることによって、免震装置全体に耐火性能を持たせることも可能である。

また図６は振動エネルギー吸収体８のさらに他の配置例を示すもので、本例は前記図１の実施形態のように所定の間隔をおいて配置した前記複数個の隣り合う積層体３・３間およびその周囲に、それらの積層体３とは独立に振動エネルギー吸収体８を配置したものである。本例の振動エネルギー吸収体８としては、例えば流体系ダンパーや鋼材或いは鉛系のＵ型ダンパー等を使用することができ、適宜の手段で支持基板４，５に固着すればよい。これらの振動エネルギー吸収体８は積層体３と接する必要はないため、積層体３の外部に配置することも可能である。

上記のように軟質層１と硬質層２との積層体３からなる免震装置と併用して前記建築物等の上部構造体６と地盤側の基礎等の下部構造体７との間に上記のような振動エネルギー吸収体８を設けると、上記積層体３による振動減衰機能と相まって、上記振動エネルギー吸収体８による振動エネルギー吸収機能とによって建築物に伝達される振動を更に効率よく減少させることが可能となる。特に上記図４〜図５のように積層体３を支持する支持基板４，５に振動エネルギー吸収体８を組付けるようにすると、それらの組付けは工場等で行うことができ、又その積層体３と振動エネルギー吸収体８とを組み付けた支持基板４，５を上部構造体６と下部構造体７に取付けるだけで上記積層体３および振動エネルギー吸収体８を所定の位置に容易に設置することができる等の利点がある。

本発明による免震装置は、上記のように一対の支持基板４，５間に略同一大きさ形状の積層体３を複数個並べて設置するようにしたことによって、積層体３の横断面積を変更することなく、上記支持基板４，５間に設置する積層体３の個数を変更するだけで免震装置が負担すべき鉛直荷重を容易に確保することができる。その結果、ゴム等よりなる軟質層を成形する金型を変更したり、上記支持基板の上部構造体および下部構造体への取付け作業が増大することなく、免震装置を容易・迅速に施工することが可能となるもので、免震装置の設計および選択の自由度が増し産業上の利用可能性を増大させることができる。

（ａ）は本発明による免震装置の一実施形態を示す正面図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線横断平面図。 （ａ）〜（ｅ）は積層体の配置個数を変更した例の横断平面図。 （ａ）は積層体中に振動エネルギー吸収体を設けた免震装置の正面図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線横断平面図。 （ａ）は隣接する積層体間に振動エネルギー吸収体を設けた免震装置の正面図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線横断平面図。 隣接する積層体間に振動エネルギー吸収体を設けた他の例の免震装置の横断平面図。 隣接する積層体間およびその周囲に積層体とは独立に振動エネルギー吸収体を設けた免震装置の横断平面図。

符号の説明

１ 軟質層
２ 硬質層
３ 積層体
４、５ 支持基板
６ 上部構造体
７ 下部構造体
８ 振動エネルギー吸収体
９ 漏出防止板
Ｓ スペース
Ｓａ 開口部

Claims (6)

1. ゴム等よりなる軟質層と鋼板等よりなる硬質層とを上下方向に交互に積層してなる積層体を、上下一対の支持基板を介して建築物等の上部構造体と基礎側の下部構造体とに取付けて地震等の発生時に地盤から建築物等に伝わる振動エネルギーを減少させる免震装置において、上記一対の支持基板間に略同一大きさ形状の積層体を複数個並べて設置するようにしたことを特徴とする免震装置。
2. 前記一対の支持基板間に、前記複数個の積層体とともに振動エネルギー吸収体を設けてなる請求項１に記載の免震装置。
3. 前記の振動エネルギー吸収体は、前記積層体の内方に収容配置してなる請求項２に記載の免震装置。
4. 前記の振動エネルギー吸収体は、前記複数個の隣り合う積層体間のスペース内に収容配置してなる請求項２に記載の免震装置。
5. 前記の振動エネルギー吸収体は、前記積層体とは独立に前記一対の支持基板間に設けてなる請求項２に記載の免震装置。
6. 前記の振動エネルギー吸収体として、塑性変形可能な金属を用いることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の免震装置。
   
   

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