JP2016023713A - 免震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動を減衰させるための摩擦抵抗力に速度依存性を持たせることが可能な免震装置を提供する。
【解決手段】免震装置１は、上部構造体５０と下部構造体５１との間に設置される免震装置１である。上部構造体５０に連結された支持部材２と、下部構造体５１に連結され、粘性体３を収容する収容部１０と、湾曲凹部状の上面４Ａおよび上面４Ａに対応する形状を有する下面４Ｂを有し、上面に支持部材２の当接面２ｃが当接する湾曲部材４と、を備える。支持部材２が上面に４Ａ対して摺動移動することにより、摩擦抵抗力を発生させると共に、湾曲部材４が収容部１０上を下面４Ｂの形状に沿って転動し、収容部１０の粘性体３を流動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、建造物等の上部構造体と基礎等の下部構造体との間に設置され、下部構造体から上部構造体への地震等による震動の伝達を抑えるための免震装置に関する。

従来より、建物等の上部構造体に固定された支持部材の滑り面を、基礎等の下部構造体に固定されたベースプレートに対して摺動可能に当接させて、支持部材の滑り面とベースプレートとの間の摩擦抵抗力により、振動を減衰させる摩擦型の免震装置が提案されている。

しかし、従来の摩擦型の免震装置では、支持部材の滑り面とベースプレートとの間の摩擦抵抗力は、支持部材のベースプレートに対する相対的な摺動移動の速度によらず一定であるため、摩擦抵抗力は速度依存性を有さない。このため、摩擦抵抗力に速度依存性を有する免震装置を提供することができない。

そこで、本発明の目的は、振動を減衰させるための摩擦抵抗力に速度依存性を持たせることが可能な免震装置を提供することである。

本発明の一態様による免震装置は、上部構造体と下部構造体との間に設置される免震装置であって、前記上部構造体の下側に配置される支持部材と、前記支持部材の下側であって前記下部構造体の上側に配置され、粘性体を収容する収容部と、前記支持部材と前記収容部との間に配置され、湾曲凹部状の湾曲上面および前記湾曲上面に対応する形状を有する湾曲下面を有し、前記湾曲上面に前記支持部材の下面が当接する湾曲部材と、を備え、前記支持部材が前記湾曲上面に対して摺動移動することにより、摩擦抵抗力を発生させると共に、前記湾曲部材が前記収容部上を前記湾曲下面の形状に沿って転動し、前記収容部の前記粘性体を流動させる。

前記収容部は、前記下部構造体上に配置されるベースプレートと、伸縮性を有する筒状部材とを備え、前記筒状部材は、上端部が前記湾曲部材の外周縁に、下端部が前記ベースプレートの外周縁に接続され、前記粘性体は、前記ベースプレートと、前記湾曲部材と、前記筒状部材と、により密封されても良い。

前記収容部は、上側が開口する有底筒状をなし、前記湾曲部材は、前記湾曲下面が前記粘性体に直接接触するように、前記収容部内に配置されても良い。

前記湾曲部材の外周縁部には、前記湾曲上面へ前記粘性体が流れ込むのを防止する流入防止部材が設けられても良い。

前記収容部は、柔軟性を有し前記粘性体を収容する袋状部材を有し、前記湾曲部材は、前記袋状部材の上側に配置され、前記湾曲下面は前記袋状部材に当接しても良い。

前記袋状部材は、環状をなしても良い。

本発明によれば、振動を減衰させるための摩擦抵抗力に速度依存性を持たせることが可能な免震装置を提供することができる。

第１の実施形態に係る免震装置の断面図を示す。 下部構造体が水平方向に移動した時の免震装置の状態を示す図である。 第２の実施形態に係る免震装置の断面図を示す。 第３の実施形態に係る免震装置の断面図を示す。 第４の実施形態に係る免震装置の断面図を示す。 免震装置を軽量物の免震に用いたときの設置状態を示す図である。

本発明の実施形態における免震装置について図面を参照しながら説明する。図１は、第１の実施形態における免震装置１の断面図である。

図１に示すように、免震装置１は、建造物等の上部構造体５０と、基礎等の下部構造体５１との間の免震層に設置される。

免震装置１は、支持部材２と、粘性体３を収容する収容部１０と、湾曲部材４とを備える。粘性体３は、高粘度の高分子材料で構成され、その粘性抵抗力は速度依存性を有する。

支持部材２は、上部構造体５０の下側に配置され、支持部２Ａと、滑り部２Ｂとを備える。支持部材２の支持部２Ａは、鋼材等により構成され、上部構造体５０にボルト等により連結され固定されている。滑り部２Ｂは、支持部２Ａの下端に設けられ、一定の曲率を有する曲面状の当接面２ｃを有する。また、滑り部２Ｂは、黒鉛等を含む固体潤滑剤や油を含む樹脂または金属材料で構成されている。

収容部１０は、支持部材２の下側であって下部構造体５１の上側に配置され、ベースプレート１１と、筒状部材１２とを備える。ベースプレート１１は、下部構造体５１上に配置され、鋼材等により構成され、円盤状をなし、下部構造体５１にボルト等により連結され固定されている。筒状部材１２は、ゴム等の伸縮性を有する材料により構成され、円筒状をなし、ベースプレート１１の外径とほぼ同じ内径を有する。筒状部材１２は、上端部１２Ａと、下端部１２Ｂとを有し、下端部１２Ｂは、ベースプレート１１の外周縁１１Ａに接着剤等により密着して接続されている。このように、ベースプレート１１と筒状部材１２とにより、粘性体３を収容可能な凹部状の収容部１０が構成される。

湾曲部材４は、支持部材２と収容部１０との間に配置され、鋼材等により構成され、円形皿状をなし、上面４Ａと下面４Ｂとを有する。上面４Ａは、湾曲凹部状をなし、滑り部２Ｂの当接面２ｃと略等しい曲率を有する。摺動面となる上面４Ａに対しては、潤滑被膜の有無を問わず、潤滑被膜する場合は黒鉛等が含まれた固体潤滑剤がコーティングされている。滑り部２Ｂの当接面２ｃは、上面４Ａに対し面接触する。なお、上面４Ａのうち滑り部２Ｂの当接面２ｃが接触する部分には、建造物等の上部構造体５０の重量がかかる。下面４Ｂは、上面４Ａに対応する湾曲形状を有している。湾曲部材４の外周縁４Ｃには、筒状部材１２の上端部１２Ａが接着剤等により密着して接続されている。

粘性体３は、湾曲部材４の下面４Ｂに接触し、ベースプレート１１と湾曲部材４との間に介在し、筒状部材１２により密封されている。

次に、免震装置１による振動の減衰動作について、図１、２を参照して説明する。

例えば、地震が発生すると、振動が下部構造体５１に伝わり、下部構造体５１が水平方向に移動する。これに伴い、ベースプレート１１、筒状部材１２、粘性体３、および湾曲部材４が水平方向にする。その結果、支持部材２の滑り部２Ｂが、相対的に湾曲部材４の上面４Ａ上を摺動移動し、免震装置１は図２に示すような状態となる。支持部材２が移動した側に位置する湾曲部材４は、ベースプレート１１に近接するように転動し、筒状部材１２は縮む。一方、支持部材２が移動した側と反対側に位置する湾曲部材４は、ベースプレート１１から離間するように転動し、筒状部材１２は伸びた状態となる。そして、滑り部２Ｂの当接面２ｃと湾曲部材４の上面４Ａとの間に生じる摩擦抵抗力と、湾曲部材４の転動による粘性体３の粘性抵抗力とにより、振動が減衰される。

また、速度依存性を有する粘性体３は、湾曲部材４の転動の速度に応じた粘性抵抗力を発生する。すなわち、支持部材２が、湾曲部材４に対して相対的に高速で摺動移動するときは、湾曲部材４は速く転動しようとするので、粘性体３は大きな粘性抵抗力を発生する。よって、湾曲部材４は転動しにくくなる。これにより、支持部材２の滑り部２Ｂが、湾曲部材４の上面４Ａの傾斜を滑り上がるようになり、湾曲部材４の上面４Ａに当接する滑り部２Ｂの当接面２ｃの面圧が増して、摩擦抵抗力が増加する。このように、支持部材２が、湾曲部材４に対して相対的に高速移動するときは、高い摩擦抵抗力が発生する。

一方、支持部材２が、湾曲部材４に対して相対的に低速で摺動移動するときは、湾曲部材４の転動速度は遅くなり、粘性体３は大きな粘性抵抗力を生じない。このため、支持部材２の移動に伴って、粘性体３は流動し、湾曲部材４は転動する。よって、支持部材２の滑り部２Ｂは、あたかも平面上を滑るようになるため、摩擦抵抗力が低くなる。このように、支持部材２が、湾曲部材４に対して相対的に低速移動するときは、低い摩擦抵抗力が発生する。

このように、本実施形態の免震装置１では、支持部材２が湾曲部材４の上面４Ａに対して摺動移動することにより、摩擦抵抗力を発生させると共に、湾曲部材４が収容部１０のベースプレート１１上を湾曲部材４の下面４Ｂの形状に沿って転動し、粘性体３を流動させるように構成されている。よって、支持部材２が、湾曲部材４に対して相対的に高速で摺動移動するときは、上記のように摩擦抵抗力は高くなる。一方、支持部材２が、湾曲部材４に対して相対的に低速で摺動移動するときは、上記のように摩擦抵抗力は低くなる。このように、摩擦抵抗力により振動を減衰する免震装置１において、摩擦抵抗力に速度依存性を持たせることができる。

また、粘性体３は、ベースプレート１１と、湾曲部材４と、筒状部材１２と、により密封されているので、粘性体３が外部に漏れるのを防止することができ、簡易な構成の免震装置１を提供することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る免震装置について、図３に基づいて説明する。図３は、第２の実施形態に係る免震装置１０１の断面図を示す。なお、第１の実施形態の免震装置１と同一の部材について、同一の参照番号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。

図３に示すように、免震装置１０１の収容部２０は、鋼材等により構成され、底部２０Ａと筒状部２０Ｂとにより上側が開口する有底筒状をなし、下部構造体５１にボルト等により連結され固定されている。また、粘性体３は、収容部２０内に収容されている。

湾曲部材４は、下面４Ｂが粘性体３に直接接触するように、収容部２０内に配置されている。また、流入防止部材５が、湾曲部材４の外周縁部４Ｃと、収容部２０の筒状部２０Ｂとに接着剤等により接続されている。流入防止部材５は、湾曲部材４が転動した時に、上面４Ａに対し粘性体３が流れ込むのを防止する。流入防止部材５は、ゴム等の伸縮性を有する材料により構成され、環状をなしている。

本実施形態の免震装置１０１においても、摩擦抵抗力により振動を減衰する免震装置１０１において、摩擦抵抗力に速度依存性を持たせることができる。また、流入防止部材５により、湾曲部材４の上面４Ａに粘性体３が流れ込むのを防止することができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る免震装置について、図４に基づいて説明する。図４は、第３の実施形態に係る免震装置２０１の断面図を示す。なお、第１の実施形態の免震装置１と同一の部材について、同一の参照番号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。

図４に示すように、免震装置２０１の収容部３０は、収容桶３１と、円盤状の袋状部材３２とを有する。収容桶３１は、鋼材等により構成され、上側が開口する有底筒状をなし、下部構造体５１にボルト等により連結され固定されている。袋状部材３２は、収容桶３１内に配置され、ゴム等の柔軟性を有する材料により構成され、内部に粘性体３を収容している。袋状部材３２は、上側部３２Ａおよび下側部３２Ｂを有し、上側部３２Ａに対し湾曲部材４が載置されている。

なお、袋状部材３２の上側部３２Ａと湾曲部材４は、接着剤等により接合されても良いし、袋状部材３２の下側部３２Ｂと収容桶３１とは、接着剤等により接合されても良い。

本実施形態の免震装置２０１においても、摩擦抵抗力により振動を減衰する免震装置２０１において、摩擦抵抗力に速度依存性を持たせることができる。

次に、本発明の第４の実施形態に係る免震装置について、図５に基づいて説明する。図５は、第４の実施形態に係る免震装置３０１の断面図を示す。なお、第３の実施形態の免震装置２０１と同一の部材について、同一の参照番号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。

図５に示すように、本実施形態における収容部４０の袋状部材４２は、環状（浮き輪形状）をなしている。袋状部材４２は、上側部４２Ａおよび下側部４２Ｂを有し、上側部４２Ａに対し湾曲部材４が載置されている。なお、袋状部材４２の上側部４２Ａと湾曲部材４は、接着剤等により接合されても良いし、袋状部材４２の下側部４２Ｂと収容桶３１とは、接着剤等により接合されていても良い。

本実施形態の免震装置３０１においても、摩擦抵抗力により振動を減衰する免震装置３０１において、摩擦抵抗力に速度依存性を持たせることができる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。

例えば、支持部材２の支持部２Ａは、鋼材等により構成したが、天然ゴム等からなるゴムと、内部鋼板とを積層した積層ゴムにより構成されても良い。

また、筒状部材１２は、ゴム等の伸縮性を有する材料により構成したが、伸縮性を有する材料ではなく、筒状部材１２の湾曲部材４とベースプレート１１とに接合されていない部分を蛇腹状にして伸縮するようにして構成しても良い。

また、上記の第１〜第４の実施形態では、免震装置１、１０１、２０１、３０１が、建造物等の上部構造体５０と、基礎等の下部構造体５１との間の免震層等に設置される例について説明した。すなわち、建造物等の重量物の免震に免震装置を用いる例について説明した。これに対し、免震装置を軽量物の免震に用いても良い。

例えば、図６に示すように、免震装置４０１を、上部構造体１５０と床等の下部構造体１５１との間に設置しても良い。なお、上部構造体１５０としては、精密機器（例えば、コンピュータサーバ、コピー機）、美術品収納ケース、ファイル棚、自動販売機等が挙げられる。また、上部構造体１５０の底面１５０Ａの例えば四隅にそれぞれ設けられる（図６では２つのみ示す。）。

免震装置４０１の構成は、第１〜第４の実施形態の免震装置１、１０１、２０１、３０１のいずれかと同様の構成である。なお、免震装置１、１０１、２０１、３０１において、支持部材２、湾曲部材４、ベースプレート１１、収容部２０、および収容桶３１は、重量物である建物等を支持するため、鋼材等により構成されていたが、本実施形態の免震装置４０１は、軽量物である精密機器等を支持するため、支持部材２、湾曲部材４、ベースプレート１１、収容部２０、および収容桶３１は、樹脂等により構成されても良い。また、本実施形態の免震装置４０１の寸法は、第１〜第４の実施形態の免震装置１、１０１、２０１、３０１と比較してかなり小さい寸法である。例えば、第１〜第４の実施形態の免震装置１、１０１、２０１、３０１の平面視における寸法が例えば約１６００ｍｍであるのに対し、本実施形態の免震装置４０１の平面視における寸法は例えば約１００〜２００ｍｍである。

また、上部構造体１５０がファイル棚等の場合は、免震装置４０１を上部構造体１５０および下部構造体１５１に固定せずに、上部構造体１５０および下部構造体１５１の間に配置する状態で使用しても良い。また、上部構造体１５０が、美術品収納ケースである場合には、上部構造体１５０に対し支持部材２を接着剤等により固定し、下部構造体１５１に対しベースプレート１１、収容部２０、および収容桶３１を接着剤、ケミカルアンカー等により固定しても良い。

１、１０１、２０１、３０１、４０１：免震装置、３：粘性体、２：支持部材、４：湾曲部材、４Ａ：上面、４Ｂ：下面、５：流入防止部材、１０、２０、３０、４０：収容部、１１：ベースプレート、１２：筒状部材、３２、４２：袋状部材

Claims (6)

1. 上部構造体と下部構造体との間に設置される免震装置であって、
   前記上部構造体の下側に配置される支持部材と、
   前記支持部材の下側であって前記下部構造体の上側に配置され、粘性体を収容する収容部と、
   前記支持部材と前記収容部との間に配置され、湾曲凹部状の湾曲上面および前記湾曲上面に対応する形状を有する湾曲下面を有し、前記湾曲上面に前記支持部材の下面が当接する湾曲部材と、を備え、
   前記支持部材が前記湾曲上面に対して摺動移動することにより、摩擦抵抗力を発生させると共に、前記湾曲部材が前記収容部上を前記湾曲下面の形状に沿って転動し、前記収容部の前記粘性体を流動させる免震装置。
2. 前記収容部は、前記下部構造体上に配置されるベースプレートと、伸縮性を有する筒状部材とを備え、
   前記筒状部材は、上端部が前記湾曲部材の外周縁に、下端部が前記ベースプレートの外周縁に接続され、
   前記粘性体は、前記ベースプレートと、前記湾曲部材と、前記筒状部材と、により密封されている請求項１に記載の免震装置。
3. 前記収容部は、上側が開口する有底筒状をなし、
   前記湾曲部材は、前記湾曲下面が前記粘性体に直接接触するように、前記収容部内に配置されている請求項１に記載の免震装置。
4. 前記湾曲部材の外周縁部には、前記湾曲上面へ前記粘性体が流れ込むのを防止する流入防止部材が設けられている請求項３に記載の免震装置。
5. 前記収容部は、柔軟性を有し前記粘性体を収容する袋状部材を有し、
   前記湾曲部材は、前記袋状部材の上側に配置され、前記湾曲下面は前記袋状部材に当接している請求項１に記載の免震装置。
6. 前記袋状部材は、環状をなしている請求項５に記載の免震装置。
   
   

Images