JP2006226313A - 免震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 施工時における高い施工精度が得られるとともに、竣工後においても、滑り板と滑り材との間の密着性保持効果と、微振動の増幅防止効果や地震発生時における滑り開始時の急激な荷重変化の緩和効果とを共に得ることができる免震装置を提供する。
【解決手段】 上部構造１１および下部構造１０のいずれか一方に固定される滑り板１２と、他方に一端部が固定される支承部材１３と、この支承部材１３の他端部に配設されて滑り板１２上を摺動可能な滑り材１４と、支承部材１３と滑り材１４との間に介装された弾性部材１５と、この弾性部材１５と並列的に支承部材１３と滑り材１４との間に介装された粘弾性ダンパー１９とを備えてなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特に微振動を嫌う機器等が設置された構造物の免震に適用して好適な剛滑り支承を用いた免震装置に関するものである。

地震に対して構造物の安全性を確保するために、当該構造物の基礎部分や中間階の柱等に免震装置を介装することにより、地震等によって地盤から構造物に伝播しようとする振動を抑えて、構造物の躯体に生じる応力や変形を少なくする様々な構造の免震装置が開発されている。このような免震装置の一種として、滑り支承によるものがある。

従来の上記滑り支承による免震装置としては、例えば図３に示すように、基礎等の下部構造１上に取り付けられたステンレス等からなる平板状の滑り板２と、上部構造３の下面に固定された上部部材４と、この上部部材４の下端部に設けられ下面に滑り板２上を摺動可能なテフロン（登録商標）等の素材からなる滑り材５と、上部部材４および滑り材５の間に介装されたゴムを用いた弾性層６とから概略構成されたものが知られている。

上記構成からなる従来の免震装置は、地震時に下部構造１が水平変位した際には、滑り材５が滑り板２上を摺動し、この摺動時に発生する摩擦力によって、上部構造３に作用しようとする水平地震力を減衰させて、上部構造３の健全性を確保するものである。

また、上部部材４と滑り材５との間に、馴染みゴム層とも呼ばれる弾性層６を介装しているため、施工時には当該弾性層６が下部構造１との間に生じる回転角を吸収することにより、滑り板２と滑り材５との密着性を確保することができて施工精度を高めることができる。

また、竣工後においても、上記弾性層６が上部構造４を構成する鉄筋コンクリートの乾燥収縮といった経年変化により、下部構造１との間に生じる回転角を吸収することができ、よって滑り板２と滑り材５との密着性を保持することができるという利点がある。
さらに、地震時に、滑り材５に滑りが生じる際に、急激な荷重変化が弾性層６の変形によって緩和されるために、上部構造４に衝撃的な加速度が発生することを防止することもできる。

ところが、上記構造物のうちには、半導体製造工場や精密機械工場などのように、振動を極端に嫌う多数の生産装置が設置されているものがある。そして、この種の構造物においては、微細加工を行う生産機器類等が床の微細な振動でも生産に支障を来すことから、床の振動許容値が厳しく制限されている。

このため、上記従来の免震装置を上記半導体製造工場等の構造物に用いた場合には、弾性層６が周辺部材に比べて軟らかく、構造物内に設置された機械等が発する設備振動や、構造物の外部を走行する車輌振動や、あるいは風や地盤の常時微動等に起因する微振動等によって当該弾性層６に変形が生じ、構造物の揺れが増幅するために、上記嫌振機器に悪影響を及ぼすという問題が生じてしまう。

そこで、上記問題点を解決し得る従来の他の滑り支承による免震装置として、図４に示すように、滑り板２および上部部材４と滑り材５を据え付けた後に、上部部材４と滑り材５とを連結部材７で緊結することにより、両者間に介装されている弾性層６の変形を拘束した免震装置が提案されている。
このような免震装置によれば、竣工後における弾性層６による微振動の増幅を防止することができる。

しかしながら、図４に示した免震装置にあっては、上述した上部構造４の経年変化により下部構造１との間に生じた回転角を吸収することができないために、竣工後における滑り板２と滑り材５との密着性を保持することが難しいという問題点がある。

また、上部部材４と滑り材５とが一体化されているために、地震時に滑り材５に滑りが生じる際に、弾性層６による急激な荷重変化の吸収効果を得ることができず、よって上部構造４に衝撃的な加速度が発生してしまうという問題点もある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、施工時における高い施工精度が得られるとともに、竣工後においても、滑り板と滑り材との間の密着性保持効果と、微振動の増幅防止効果や地震発生時における滑り開始時の急激な荷重変化の緩和効果とを共に得ることができる免震装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、上部構造および下部構造のいずれか一方に固定される滑り板と、他方に一端部が固定される支承部材と、この支承部材の他端部に配設されて上記滑り板上を摺動可能な滑り材と、上記支承部材と滑り材との間に介装された弾性部材と、この弾性部材と並列的に上記支承部材と滑り材との間に介装された粘弾性ダンパーとを備えてなることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記弾性部材が、上記支承部材および滑り材の中央部間に介装されるとともに、上記粘弾性ダンパーが、上記支承部材および滑り材の外周部間であって、かつ周方向に間隔をおいた複数個所に配置されていることを特徴とするものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記粘弾性ダンパーが、上記支承部材および滑り材間に介装された１層以上の粘弾性体を有してなり、かつ１層の上記粘弾性体の厚さ寸法が、上記弾性部材の厚さ寸法以下であることを特徴とするものである。ここで、上記粘弾性体としては、アクリル系、ジエン系あるいはウレタン系樹脂またはアスファルトゴム系等からなる各種の粘弾性体を適用することができる。

請求項１〜３のいずれかに記載の発明によれば、支承部材と滑り材との間に、弾性部材と粘弾性ダンパーとを並列的に介装しているので、これら弾性部材と粘弾性ダンパーが弾性変形することによって、上部構造を構成する鉄筋コンクリートの乾燥収縮といった経年変化により下部構造との間に生じた回転角を吸収することができ、よって竣工後においても、滑り板と滑り材との密着精度を確保することができる。

加えて、支承部材と滑り材との間に弾性部材が介装されているにも拘わらず、粘弾性ダンパーによって、上記支承部材と滑り材との間に上記弾性部材の変形を抑制する所定の剛性と、両者間の相対変位に対する減衰性を付与することができる。このため、構造物内に設置された機械等が発生する設備振動や、建物外部を走行する車輌振動、あるいは風や地盤の常時微動等に起因する微振動によって、弾性部材が変形することを抑制することができる。この結果、上記弾性部材の変形に起因する微振動の増幅を防止することができる。

さらに、地震発生時、滑り材が滑り板上で滑動を開始する際に、滑り材と支承部材との間に介装された上記弾性部材と粘弾性ダンパーとが変形することにより、急激な荷重変化が生じることを緩和することができるため、上部構造において衝撃的な加速度が発生することを防止することもできる。

ここで、支承部材と滑り材との間に弾性部材と粘弾性ダンパーとを並列的に介装する構造としては、各種の形態を採用することができるが、施工時に当該免震装置を据える付けるに際して、先ず支承部材と滑り材との間に弾性部材のみを介装させた状態で上部構造と下部構造との間に取り付け、上記弾性部材を馴染みゴム層として機能させることにより、施工時における下部構造との間に生じる回転角を吸収して、滑り板と滑り材との密着性を確保した後に、上記支承部材と滑り材との間に粘弾性ダンパーを介装することが望ましい。

このような観点から、請求項２に記載の発明のように、上記弾性部材を支承部材および滑り材の中央部間に介装し、上記粘弾性ダンパーを上記支承部材および滑り材の外周部間に介装することにより、粘弾性ダンパーを支承部材および滑り材の据付後に、別途取り付け可能となるように配置することが好ましい。またこの際に、粘弾性ダンパーを周方向に間隔をおいた複数個所に配置すれば一層好適である。

さらに、上記粘弾性ダンパーとして、対向配置された一対の平板部材間に粘弾性体を貼着したものを１層以上積層して使用した場合に、その剛性および減衰性は、各層における上記粘弾性体の貼付面積Ｓ（ｃｍ²）に比例し、厚さ寸法ｄ（ｃｍ²）に反比例する。したがって、請求項３に記載の発明のように、上記粘弾性体の厚さ寸法ｄを弾性部材の厚さ寸法よりも小さくすることにより、少ない貼付面積によっても所望の剛性と高い減衰性能を有する粘弾性ダンパーを得ることが可能になる。

図１および図２は、本発明に係る免震装置の一実施形態を示すもので、図中符号１０が基礎（下部構造）であり、符号１１が構造物の上部構造である。
そして、基礎１の上面に、ステンレス等からなる平板状の滑り板１２が固定されるとともに、これと対向する上部構造１１の下面には、鋼材や鉄筋コンクリートによって構成されて高い剛性を有する円柱状の支承部材１３の上端部が固定されている。

そして、上部構造１１から垂下された支承部材１３の下端部には、この支承部材１３とほぼ等しい断面形状を有する滑り材１４が滑り板１２上を摺動自在に配設されている。この滑り材１４は、全体がテフロン（登録商標）等の素材で構成してもよく、あるいは上部の本体部分を剛性に優れる鋼材等で形成し、滑り板１２と当接するその下端部にテフロン（登録商標）等の素材を一体化することによって構成してもよい。

ここで、支承部材１３の下面中央部には、円形状の凹部１３ａが形成されるとともに、これと対向する滑り材１４の上面中央部には、上記凹部１３ａに緩く係合する円形状の凸部１４ａが形成されている。そして、これら凹凸部１３ａ、１４ａ間に、ゴム等の所望の弾性を有する弾性部材１５が介装されている。

また、支承部材１３の下端部外周および滑り材１４の上端部外周には、それぞれこれらから突出して対向する平板部材１６、１７が、円周方向に等間隔をおいた複数個所（図では４個所）に設けられている。そして、これら平板部材１６、１７間に、粘弾性体１８が介装され、その上下面がそれぞれ平板部材１６、１７に貼着されることにより、粘弾性ダンパー１９が構成されている。なお、本実施形態においては、弾性部材１５の厚さ寸法は２〜３ｍｍであり、他方粘弾性体１８の厚さ寸法は、２ｍｍ以下に設定されている。また、上記粘弾性体としては、アクリル系、ジエン系あるいはウレタン系の高分子樹脂や、アスファルトゴム等が用いられている。

以上の構成からなる剛すべり支承による免震装置を基礎１０と上部構造１１との間に据え付けるには、基礎１０の上面に滑り板１２を固定するとともに、先ず粘弾性ダンパー１９の平板部材１６、１７を取り付けない状態で、支承部材１３の上端部を上部構造１１に固定することにより、弾性部材１５が介装された滑り材１４を滑り板１２上に摺動自在に配置する。

これにより、弾性部材１５を馴染みゴム層として十分に機能させ、施工時における基礎１０との間に生じる回転角を吸収して、滑り板１２と滑り材１４との密着性を確保することにより、高い施工精度を得る。次いで、平板部材１６、１７をそれぞれ支承部材１３および滑り材１４に取り付けることにより、これら支承部材１３と滑り材１４との外周部間に、粘弾性ダンパー１９を介装する。

このようにして据え付けられた上記免震装置によれば、支承部材１３と滑り材１４との間に、弾性部材１５と粘弾性ダンパー１９とを並列的に介装しているので、上部構造１１を構成する鉄筋コンクリートに乾燥収縮といった経年変化が生じた場合においても、弾性部材１５と粘弾性ダンパー１９の粘弾性体１８とが弾性変形することによって、基礎１０との間に生じた回転角を吸収することができる。この結果、竣工後においても、滑り板２と滑り材１４との密着精度を確保することができる。

しかも、粘弾性ダンパー１９によって、支承部材１３と滑り材１４との間に弾性部材１５の変形を抑制する所定の剛性と、両者間の相対変位に対する減衰性を付与することができるため、構造物内に設置された機械等が発生する設備振動や、建物外部を走行する車輌振動、あるいは風や地盤の常時微動等に起因する微振動によって、弾性部材１５が過度に変形することを抑制することができる。したがって、上記微振動により弾性部材１５が変形して、当該微振動が増幅されることを防止することができる。

さらに、地震発生時、滑り材１４が滑り板２上で滑動を開始する際に、滑り材１４と支承部材１３との間に介装された弾性部材１５と粘弾性ダンパー１９とが弾性変形することにより、急激な荷重変化が生じることを緩和することができ、よって上部構造１１において衝撃的な加速度が発生することも防止することができる。

加えて、弾性部材１５を支承部材１３と滑り材１４との中央部間に介装し、かつ粘弾性ダンパー１９を支承部材１３と滑り材１４との外周部であって、周方向に等間隔をおいた４個所に設置しているので、粘弾性ダンパー１９の後施工が容易であるとともに、バランス良く弾性部材１５および粘弾性ダンパー１９を機能させることができる。

しかも、粘弾性ダンパー１９の粘弾性体１８の厚さ寸法を、弾性部材１５の厚さ寸法よりも小さく設定しているために、少ない貼付面積によっても所望の剛性と高い減衰性能をを得ることができる。

なお、上記実施形態においては、基礎１０上に滑り板１２を固定し、上部構造１１に支承部材１３を固定した場合についてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、逆に上部構造１２側に滑り板１２を固定し、基礎１０側に支承部材１３および滑り材１４を取り付けることも可能である。

上記実施形態は、いわゆる基礎免震に上記免震装置を適用した例であるが、構造物の中間部に当該免震装置を介装する、いわゆる中間階免震における上部構造と下部構造との間にも同様に適用することができる。

本発明の免震装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図１の平面図である。 従来の免震装置を示す縦断面図である。 従来の他の免震装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ 基礎（下部構造）
１１ 上部構造
１２ 滑り板
１３ 支承部材
１４ 滑り材
１５ 弾性部材
１８ 粘弾性体
１９ 粘弾性ダンパー

Claims (3)

1. 上部構造および下部構造のいずれか一方に固定される滑り板と、他方に一端部が固定される支承部材と、この支承部材の他端部に配設されて上記滑り板上を摺動可能な滑り材と、上記支承部材と滑り材との間に介装された弾性部材と、この弾性部材と並列的に上記支承部材と滑り材との間に介装された粘弾性ダンパーとを備えてなることを特徴とする免震装置。
2. 上記弾性部材は、上記支承部材および滑り材の中央部間に介装されるとともに、上記粘弾性ダンパーは、上記支承部材および滑り材の外周部間であって、かつ周方向に間隔をおいた複数個所に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
3. 上記粘弾性ダンパーは、上記支承部材および滑り材間に介装された１層以上の粘弾性体を有してなり、かつ１層の上記粘弾性体の厚さ寸法は、上記弾性部材の厚さ寸法以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の免震装置。

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