JP2691471B2

JP2691471B2 - 免震支持装置

Info

Publication number: JP2691471B2
Application number: JP2220863A
Authority: JP
Inventors: 伸夫室田; 敬造立浪; 孝二石井; 厚彦八坂; 真巨飯塚; 淳田上
Original assignee: Kajima Corp; Bridgestone Corp
Current assignee: Kajima Corp; Bridgestone Corp
Priority date: 1990-08-22
Filing date: 1990-08-22
Publication date: 1997-12-17
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: US5353559A; JPH04102742A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ビルなどの建築物、地上施設、機械設備な
どの構造物を、基礎または他の構造物に対し、免震可能
に支持する免震支持装置の構造に関する。

〔従来の技術〕

地震等が発生した場合に、建物や機械装置などの構造
物に伝達される震動エネルギーを減少させる装置とし
て、該構造物と基礎との間または該構造物と他の構造物
との間に弾性支持体を装着し、地震等の外力に対する構
造物の共振を防ぐとともに応答加速度を減少させる免震
支持装置が採用されている。

前記弾性支持体には、例えば、バネを使用するもの、
防振ゴムを使用するもの、積層ゴムを使用するもの、ま
たは、これらの弾性支持体に各種のダンパーを併用する
ものなど、種々の型式のものが提案されている。

前記積層ゴムは、ゴムなどのエラストマーの層と金属
板などの補強板とを交互に積層状態で一体化したもので
あり、例えば、特開昭61−261845号あるいは特開昭61−
14340号などに開示されている。

しかし、上記防振ゴムを使用するものでは、大荷重用
にバネ定数を大きく設定すると、固有周期伸長が不充分
で地震応答低減効果が不足し、バネ定数を低く設定する
と大荷重の構造物を支持するための強度を確保するのが
困難ある。

また、上記弾性支持体を使用するものでは、いずれも
一定の固有振動数を持つため、地震動の広い周波数帯域
での共振を防止することができない。

さらに、上記弾性支持体とダンパーを併用するものが
使用されるが、このような構成では、機械的構造が複雑
になり、メインテナンスに手間を要し、コストが嵩むこ
とになる。

そこで、大重量を支持でき、かつ水平方向の許容変位
を大きくできる免震支持装置として、上記積層ゴムを使
用するものが提案されている。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕

しかし、上記積層ゴムを使用する免震支持装置におい
ては、水平方向の地震動に対しては優れた応答低減効果
を発揮できるが、固有周期の長周期化の面では未だ不充
分であり、特に上下方向の応答低減効果が低いという技
術的課題、並びに振動系が比較的短かい（２〜３秒程度
の）固有周期を持つため、種々の周期成分を持つ地震動
に対して充分な応答低減効果を得るのが困難であるとい
う技術的課題があった。

本発明は上記従来の技術課題に鑑みてなされたもので
あり、本発明の目的は、バネ系の固有周期を充分に長周
期化させたり、あるいは特定の固有周期を持たないよう
にさせ得るとともに、水平方向のみならず上下方向でも
充分な免震、防振効果を発揮することができ、施工性お
よびメインテナンス性を格段に向上させることができ、
しかも、バネ特性や減衰特性を容易に調整することがで
き、種々の振動外乱に適した免震、防振を行ない得る免
震支持装置を提供することである。

〔課題解決のための手段〕

本発明は、構造物と基礎との間または構造物と構造物
との間に支持体を設置し、その間で伝達される振動エネ
ルギーを減少させる免震支持装置において、前記支持体
は繊維補強されたゴム状膜材から成る袋の中に流体、ゴ
ム状固体または気体を密封した球状の袋状支持体から成
り、該袋状支持体は構造物と基礎との間または構造物と
構造物との間に圧縮変形状態でかつ転動可能な状態で前
記構造物の重量を常時支持するように設置される構成と
することにより、上記目的を達成するものである。

さらに、本発明は、上記構成に加えて、前記袋状支持
体に前記流体、ゴム状固体または気体の充填排出口が設
けられている構成とすることにより、施工およびメイン
テナンスを一層容易化し得る免震支持装置を提供するも
のである。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第２図は本発明による免震支持装置の一実施例を示す
側面図であり、第３図は第２図の一部破断平面図であ
る。

第２図および第３図において、構造物１と基礎または
他の構造物２との間に複数の袋状支持体３が所定間隔ご
とに配置されている。

すなわち、建物や機械設備等の構造物１を、基礎また
は他の構造物２の上に、前記袋状支持体３を介して支持
することにより、その間で伝達される振動エネルギーを
減少させる免震支持装置が構成されている。

前記“構造物”は、ビルや建屋等の建築物、橋桁や道
路等の土木建造物、コンピュータや原子力設備等の建
屋、種々の機械設備など、を総称するものである。

なお、以下の説明では、構造物１を支持するための上
記“基礎または他の構造物2"を“基礎2"と略称すること
にする。

第１図は、第３図中の線Ｉ−Ｉに沿って前記袋状支持
体３の一つを示す部分縦断面図である。

第１図〜第３図において、構造物１の底面４および基
礎２の上面５に互いに平行に形成された平坦面の間に、
前記袋状支持体３が設置されている。

各袋状支持体３は、繊維補強されたゴム状膜材から成
る袋６の中に流体、ゴム状固体または気体７を密封した
球状の球形袋体で構成されており、前記構造物１の重量
をその内圧（圧縮反力）で支持するものである。

また、各袋状支持体３は、構造物１の自重で圧縮変形
状態で設置されており、地震等で構造物１が基礎２に対
して水平方向（矢印Ａ）に変位する場合には、矢印Ｂ方
向に転動しながら構造物１の変位に追従することができ
る。

前記袋６は、例えば、ナイロン繊維、カーボン繊維、
ケブラー繊維、金属繊維等をゴム状弾性材内に一体化し
た補強構造をしている。

また、この袋６には所定数（通常１個または２個）の
充填排出口（口金具）８が設けられ、施工時に前記内容
物７を充填、加圧して構造物１を支持し、また、施工後
においても、前記内容物７を追加または減少することに
より内圧を変えてバネ特性を調整し得るように構成され
ている。

前記内容物７としては、水、オイル、アスファルトな
ど、粘弾性物質を含む種々の流体の他、ゴム等の低弾性
率の固体、あるいは空気等の気体を使用することができ
る。

第４図は前記繊維補強されたゴム状膜材から成る袋６
の構造例を示す一部破断側面図であり、第５図は第４図
中の線Ｖ−Ｖから見た正面図である。

前記袋６は、第４図に示すように、ゴム等の弾性材料
のみから成る内袋９の表面に、４層の繊維補強ゴム層10
₁〜10₄を接着または加硫等で一体的に接合した構造を有
している。

第６図は、各繊維補強ゴム層10₁〜10₄におけるコード
（補強繊維）11の配列例を示す斜視図であり、本実施例
では、前述のナイロン繊維、カーボン繊維、ケブラー繊
維、金属繊維等のコード11が図示のように球面状に２層
または３〜４層程度巻回されている。

なお、前記補強繊維としては、第６図のようなコード
11の代わりに、織布または短繊維など使用することもで
きる。

第７図は、以上説明した袋状支持体（球形袋体）３の
鉛直変位に対する同方向の反力（支持荷重）の特性を例
示するグラフである。

また、第８図は、前記袋状支持体が転動する時の水平
変位に対する同方向の抵抗力（摩擦力、減衰力）の特性
を例示するグラフである。

以上説明した実施例によれば、上側の構造物１へ伝達
される振動エネルギーを減少させる免震支持装置におい
て、上側の構造物１と下側の基礎または構造物２との間
に、繊維補強されたゴム状膜材９、10₁〜10₄から成る袋
６の中に流体、ゴム状固体または気体７を密封した球形
袋体（袋状支持体）３を、所定配列で設置することによ
り、圧縮変形状態でかつ転動可能な前記球形袋体３で前
記上側の構造物１の重量を支持するように構成し、さら
に、各球形袋体３に前記流体、ゴム状固体または気体７
の充填排出口８を設けたので、次のような効果が得られ
た。

（ｉ）従来の積層ゴムから成る免震支持装置に比べ、上
部構造物１と球形袋体３から成るバネ系の固有周期を著
しく長周期化することができ、さらには、特定の固有周
期を持たないようにすることができるため、広範囲の周
波数の振動に対して、前記構造物１の免震効果を高く維
持し得る免震支持装置が得られた。

（ii）水平方向のみならず、上下方向にも同様の優れた
免震効果を発揮し得る免震支持装置が得られた。

（iii）袋６内に充填される水や粘弾性物質等の流体、
ゴム等の固体、または空気等の気体、該袋６の弾性率、
使用内圧などの組み合せを選択することにより、バネ特
性、減衰力やトリガーレベル等の免震特性を容易に調整
することができ、種々の振動系において優れた免震、防
振を発揮し得る免震支持装置が得られた。

（iv）球形袋体３は適度の転がり抵抗を有するので、風
荷重等、転がり抵抗以下の外力に対して変位することが
無く、トリガ一性を有する免震支持装置が得られた。

（ｖ）施工性およびメインテナンス性に優れた免震支持
装置が得られた。

第９図および第10図は、それぞれ、本発明による免震
支持装置の他の実施例の要部構成を示す部分縦断面図で
ある。

これらの実施例においては、上側の構造物１の底面４
および下側の基礎２の上面５の所定位置、すなわち、袋
状支持体（球形袋体）３が設置される位置に、凹部11お
よび12、凹部13および14が形成されている。

第９図の上下の凹部11および12は、いずれも浅いすり
鉢状のテーパー面を有し、中心部で球形袋体３を安定状
態で保持し得る形状をしている。

第10図の上下の凹部13および14は、所定の深さを有す
る所定範囲（通常円形範囲）の平坦面で形成されてい
る。

第９図および第10図の各実施例は、以上の点で前述の
実施例と相違するが、その他の部分では実質上同じ構造
をしており、それぞれ対応する部分を同一符号で示し、
それらの詳細説明は省略する。

第９図および第10図の実施例によれば、前述の実施例
と同様の効果が得られる他、万一大きな地震が何度も発
生した場合でも、各球形袋体３の位置ズレを防止し得る
という効果が得られる。

さらに、第９図および第10図の実施例によれば、地震
時に球形袋体３が転動を繰り返しても、地震後には確実
に構造物１を原位置に復帰させる復元性が得られる。

第11図は、本発明による免震支持装置のさらに他の実
施例を示す縦断面図である。

本実施例においては、構造物１と基礎２との間に装着
される全ての球形袋体（袋状支持体）３が同心円弧面
（同一球面の一部）上に配置されている。

本実施例によっても、第９図の実施例の場合と同様、
地震後に構造物１を原位置に復帰させる復元性が得られ
る。

なお、第９図および第10図では、上下に同じ形状の凹
部11、12および凹部13、14を設ける場合を示したが、こ
れは、上下に異なる形状の凹部を形成したり、あるい
は、いずれか一方だけに凹部を形成するなど、必要に応
じて自由に実施できるものである。

第12図は、本発明による免震支持装置の施工例を示す
部分縦断面図である。

第12図の施工例においては、基礎または下部構造物２
の上面に鉄筋コンクリート製のペデスタル15を所定の配
置で形成しておき、まず、上部構造物１を前記ペデスタ
ル15上に構築し、その後、各ペデスタル15の間に未充填
の球形袋体３を挿入し、次いで、前記内容物７を各球形
袋体３に加圧充填することにより、ペデスタル15との間
に所定間隔ｄが生じる所定高さまで、上部構造物１を持
ち上げて支持する工法が採られる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、構
造物と基礎との間または構造物と構造物との間に支持体
を設置し、その間で伝達される振動エネルギーを減少さ
せる免震支持装置において、前記支持体は繊維補強され
たゴム状膜材から成る袋の中に流体、ゴム状固体または
気体を密封した球状の袋状支持体から成り、該袋状支持
体は構造物と基礎との間または構造物と構造物との間に
圧縮変形状態でかつ転動可能な状態で前記構造物の重量
を常時支持するように設置される構成としたので、バネ
系の固有周期を充分に長周期化させたり、あるいは特定
の固有周期を持たないようにさせ得るとともに、水平方
向のみならず上下方向でも充分な免震、防振効果を発揮
することができ、施工性およびメインテナンス性を格段
に向上させることができ、しかも、バネ特性や減衰特性
を容易に調整することができ、種々の振動外乱に適した
免震、防振を行ない得る免震支持装置が提供される。

また、本発明によれば、上記構成に加えて、前記袋状
支持体に前記流体、ゴム状固体または気体の充填排出口
が設けられている構成としたので、施工性およびメイン
テナンス性の一層の向上、あるいは、バネ特性や減衰特
性の調整の一層の容易化を図り得る免震支持装置が提供
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による免震支持装置の一実施例の要部構
成を示す部分縦断面図、第２図は本発明による免震支持
装置の一実施例を示す模式的側面図、第３図は第２図の
免震支持装置の一部破断平面図、第４図は第１図の袋状
支持体の袋の構造例を示す一部破断側面図、第５図は第
４図中の線Ｖ−Ｖから見た正面図、第６図は第４図中の
繊維補強ゴム層の補強繊維の配列を例示する斜視図、第
７図は第１図の袋状支持体の上下方向の荷電変位特性を
例示するグラフ、第８図は第１図の袋状支持体が転動す
る時の水平変位に対する同方向の抵抗力の特性を示すグ
ラフ、第９図および第10図はそれぞれ本発明による免震
支持装置の他の実施例の要部構成を示す第１図に対応す
る部分の部分縦断面図、第11図は本発明による免震支持
装置のさらに他の実施例を示す模式的縦断面図、第12図
は本発明による免震支持装置の施工例を示す模式的部分
縦断面図である。以下に、図面中の主要な構成部分を表す符号を列挙す
る。１……構造物（上側）、２……基礎または他の構造物
（下側）、３……袋状支持体（球形袋体）、６……袋、
７……流体、ゴム状固体、気体（袋状支持体の内容
物）、８……充填排出口、９……内袋、10₁〜10₄……繊
維補強ゴム層、11〜14……凹部、15……ペデスタル。

フロントページの続き (72)発明者八坂厚彦東京都調布市飛田給２丁目19番１号鹿島建設株式会社技術研究所内 (72)発明者飯塚真巨東京都調布市飛田給２丁目19番１号鹿島建設株式会社技術研究所内 (72)発明者田上淳東京都調布市飛田給２丁目19番１号鹿島建設株式会社技術研究所内 (56)参考文献特開昭59−145870（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−76237（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−37347（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−109060（ＪＰ，Ａ) 実開昭56−10530（ＪＰ，Ｕ) 実開昭59−101033（ＪＰ，Ｕ) 特許61135（ＪＰ，Ｃ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物と基礎との間または構造物と構造物
との間に支持体を設置し、その間で伝達される振動エネ
ルギーを減少させる免震支持装置において、前記支持体
は繊維補強されたゴム状膜材から成る袋の中に流体、ゴ
ム状固体または気体を密封した球状の袋状支持体から成
り、該袋状支持体は構造物と基礎との間または構造物と
構造物との間に圧縮変形状態でかつ転動可能な状態で前
記構造物の重量を常時支持するように設置されることを
特徴とする免震支持装置。
【請求項２】前記袋状支持体に前記流体、ゴム状固体ま
たは気体の充填排出口が設けられていることを特徴とす
る請求項１に記載の免震支持装置。