JP2012219879A - 上下免震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】建屋全体を効率的に上下免震化することができる上下免震装置を提供する。
【解決手段】建屋全体としての上部構造物２と下部構造物４との間に設けられ、上部構造物２の荷重を支持可能な皿ばね１２と、上下方向にピストン運動し、皿ばね１２の水平変位を抑えるオイルダンパー１４とを備えるようにする。皿ばね１２は、複数枚を並列もしくは直列に重ね合わせて、またはこれを組み合わせて使用することができる。本発明によれば、皿ばね１２とオイルダンパー１４が一体的に配置され、建屋全体を効率的に上下免震化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、建屋全体を上下方向に免震化するための上下免震装置に関するものである。

従来、上下方向の地震動は水平方向に比べて小さいとされてきたため、通常の免震構造では水平動を対象とし、上下動には対応していない。しかし、直下型地震においては水平動と変わらないレベルの上下動が生じる可能性があり、また、生産施設、データセンター等建物機能によっては内包する機器類の機能維持のために上下応答の低減が求められる。

上下方向の揺れに対する対策としては、主に対象とするフロアだけを免震化する床免震や対象とする機器の足元を免震化する機器免震が実施されている。ただし、対象範囲が広い場合や対象とする機器が多数である場合には、コストが上がり、施工手間も増大するため、建屋全体を上下方向に免震化するほうが、施工手間、設置スペースの面で効率的である。建屋全体を上下方向に免震化する上下免震装置として、例えば、特許文献１、２に示すような装置が知られている。

ところで、建屋全体を上下方向に免震化するための免震部材には、建屋自重を支えるための荷重支持能力、上下方向の振動特性の長周期化、および上下方向の減衰性能が必要とされる。また、設置スペースを考慮した場合、振動特性を長周期化するための上下ばねと減衰機能を担うダンパーはできるだけ一体的に配置することが望ましい。

特開２００６−３４２６１８号公報 特開平８−２１８６７８号公報

以上より、上記の従来技術の問題点は以下のようにまとめられる。
（１）床免震・機器免震は、対象範囲が広い場合や対象物数量が多い場合に施工手間、コストの面で非効率的である。
（２）建屋自重を支持するだけの荷重支持能力を持ちながら、鉛直方向の振動特性の長周期化を図ることが難しい。
（３）上下動のエネルギーを吸収するための上下方向の減衰機能の確保が難しい。
（４）施工手間の省力化や設置場所の省スペース化が難しい。

このため、上記の問題点を解決することができ、建屋全体を効率的に上下免震化することができる上下免震装置の開発が望まれていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、建屋全体を効率的に上下免震化することができる上下免震装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係る上下免震装置は、上部構造物と下部構造物との間に設けられ、上部構造物の荷重を支持可能な皿ばねと、上下方向にピストン運動し、前記皿ばねの水平変位を抑えるオイルダンパーとを備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る上下免震装置は、上述した請求項１において、複数の皿ばねを並列に重ね合わせたことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る上下免震装置は、上述した請求項１または２において、複数の皿ばねを直列に重ね合わせたことを特徴とする。

本発明によれば、上部構造物と下部構造物との間に設けられ、上部構造物の荷重を支持可能な皿ばねと、上下方向にピストン運動し、前記皿ばねの水平変位を抑えるオイルダンパーとを備えるので、振動特性を長周期化するための皿ばねと減衰機能を担うオイルダンパーが一体的に配置されて省スペース化が図れ、建屋全体を効率的に上下免震化することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る上下免震装置の実施例を示す側断面図である。 図２は、皿ばねの側断面図である。 図３は、皿ばねの組み合わせによる荷重とたわみの関係図である。 図４は、本発明に係る上下免震装置の荷重特性の一例を示す図である。

以下に、本発明に係る上下免震装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１に示すように、本発明に係る上下免震装置１０は、上部構造物２（建屋全体）と下部構造物４との間に設けられ、上部構造物２の大きな荷重を支持可能な上下ばねとしての皿ばね１２を備える。

皿ばねは、図２に示すように、中心孔を有する皿状のばねである。その高さＨ、有効高さｈ、内径ｄ、外径Ｄ、厚さｔ等は、皿ばねの使用枚数、荷重条件、地震動条件等に応じて適宜設定することができる。皿ばね１２は、複数枚を並列（同じ向き）もしくは直列（向かい合わせ）に重ね合わせて、または並列と直列を組み合わせて使用することができる。

図１の上下免震装置１０では、外径６００ｍｍの皿ばね１２を並列に４枚、直列に５組重ねている。また、図１に示すように、皿ばね１２の中心孔には、上下方向にピストン運動するオイルダンパー１４が設置してある。これにより減衰性能が確保される。オイルダンパー１４は、皿ばね１２の水平変位を抑えるガイドの役割を兼ねる。このようにすることで、皿ばね１２とオイルダンパー１４が一体的に配置されて省スペース化が図れ、建屋全体を効率的に上下免震化することができる。

オイルダンパー１４は、上下方向にピストン運動可能なピストンロッド１４ａと、オイルを介してピストンロッド１４ａを収容する筒部材１４ｂとからなる。筒部材１４ｂは下部部材２６の上に設置してあり、ピストンロッド１４ａの上端は上部部材２８に接続してある。

また、上部構造物２の下面には上部プレート１８がアンカーボルト２０で固定してあり、下部構造物４の上面には下部プレート２２がアンカーボルト２４で固定してある。下部プレート２２上には皿ばね１２が配置され、上部プレート１８の下面に取り付けられた環状部材１６の下端が最上部の皿ばね１２の上面に当接している。これにより、皿ばね１２は環状部材１６を介して上部構造物２の荷重を支持する。

ここで、本実施例の上下免震装置１０は、５００ｔｆ程度の上部構造物２の常時荷重を支持し、±０．５Ｇの上下動に対して適用可能な仕様にしてある。上下免震層の高さＴ_０は１０００ｍｍ程度、皿ばね層の高さＴ_１は７００ｍｍ程度、オイルダンパーのストロークＳは１００ｍｍ程度である。

図３は、皿ばねの組み合わせによる荷重とたわみの関係図である。この図３に示すように、複数枚の皿ばねを重ねて使用することで任意のばね特性を得ることができる。設置の際には、複数枚重ねられた皿ばねのずれを防止するために、皿ばねの中心孔にガイドを通して設置するようにする。上下免震装置として皿ばねを使用する場合、ガイドは上下免震層の鉛直方向の動きを拘束しないようにピストンとして動く必要がある。そこで、本発明では、このピストン部をオイルダンパーとすることで、上下方向の減衰性能を得るようになっている。

図４は、上下免震装置１０の皿ばねによる荷重特性線図である。この図４に示すように、５００ｔｆの常時荷重時の皿ばねのたわみは３０ｍｍ程度である。このため、±０．５Ｇの上下動により上下に±１５ｍｍ程度に動くことになる。

また、この場合には、皿ばねの無荷重時から密着状態時までのたわみが６５ｍｍである。したがって、オイルダンパーのストロークＳとしては６５ｍｍ以上確保しておけばよい。

以上のことから、本発明の上下免震装置１０によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）建屋全体を上下免震とすることができ、効率的な上下免震化が可能となる。
（２）減衰機構（オイルダンパー）を皿ばねと一体化することで、別置きのダンパーが不要となり、施工手間が削減するとともに省スペース化が図れる。
（３）皿ばねの形状と組み合わせ方、およびオイルダンパーの性能をある程度任意に設定できるため、要求される鉛直特性に合わせた装置性能を設定可能である。
（４）水平免震と併用することで建屋の３次元免震化が可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、上部構造物と下部構造物との間に設けられ、上部構造物の荷重を支持可能な皿ばねと、上下方向にピストン運動し、前記皿ばねの水平変位を抑えるオイルダンパーとを備えるので、振動特性を長周期化するための皿ばねと減衰機能を担うオイルダンパーが一体的に配置されて省スペース化が図れ、建屋全体を効率的に上下免震化することができる。

以上のように、本発明に係る上下免震装置は、建屋全体を上下方向に免震化するのに有用であり、特に、建屋全体を効率的に上下免震化するのに適している。

２ 上部構造物
４ 下部構造物
１０ 上下免震装置
１２ 皿ばね
１４ オイルダンパー
１６ 環状部材
１８ 上部プレート
２２ 下部プレート
２０，２４ アンカーボルト
２６ 下部部材
２８ 上部部材

Claims (3)

1. 上部構造物と下部構造物との間に設けられ、上部構造物の荷重を支持可能な皿ばねと、
   上下方向にピストン運動し、前記皿ばねの水平変位を抑えるオイルダンパーとを備えることを特徴とする上下免震装置。
2. 複数の皿ばねを並列に重ね合わせたことを特徴とする請求項１に記載の上下免震装置。
3. 複数の皿ばねを直列に重ね合わせたことを特徴とする請求項１または２に記載の上下免震装置。

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