JP2736533B2

JP2736533B2 - 床免震装置

Info

Publication number: JP2736533B2
Application number: JP23464288A
Authority: JP
Inventors: 拓三宅; 三男石黒; 重孝安部; 伸夫山口; 浩速水; 相沢　　覚
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd; Oiresu Kogyo KK
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd; Oiresu Kogyo KK
Priority date: 1988-09-19
Filing date: 1988-09-19
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: JPH02210151A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、振動に弱い電子計算機その他のオリフィ
スオートメーション機器が設置された床が地震時等に水
平方向に振動するのを緩和する目的で使用される床免震
装置に係り、さらにいえば、床構造体の移動支障部とバ
ネダンパー機構とを一つに複合化した構成の床免震装置
に関するものである。

従来の技術床免震装置は、床構造体を移動支承部で水平移動が自
在に支持せしめ、この床構造体と固定床との間にダンパ
ー作用部を設置した構成を基本原理としている。

例えば特開昭62−86265号公報に記載された床免震
装置は、第９図に主要部の構造を示したとおり、Ｈ形鋼
で平版状に組立てられた床構造体Ｆにおける数箇所の荷
重バランスの良い位置が、鋼球ｂを用いた移動支承部Ｂ
により水平移動が自在に支持されている。そして、この
床構造Ｆと固定床Ｃとの間に数箇所ダンパー作用部Ａを
設置した構成とされている（第12図参照）。

ダンパー作用部Ａは、浅く平たい容器a₁を固定床Ｃに
固定し、その中に粘性液体a₂を収納せしめ、この粘性液
体a₂中に浸潰させて容器a₁の底面と一定の間隙をあけた
抵抗板a₃が構造材により前記床構造体Ｆに取付けられて
いる。

前記抵抗板a₃の中立位置を中心として直角４方向に引
張用コイルバネＥを配設し、その外端部は固定具ｅによ
り固定床Ｃに固定し、内端部は剛性のあるロッドＧ及び
フレキシブルなチェンｇを介して抵抗板a₃の支持体と連
結されている。

また、特願昭63−822号明細書及び図面に記載され
た床免震装置は、第10図と第11図に主要部構造を示した
とおり、床構造体Ｆは図示省略の移動支承部で例えば第
９図のように水平移動が自在に支持せしめ、その床構造
体Ｆと固定床Ｃとの間にダンパー作用部Ａを設置したも
のである。特に、イ）ダンパー作用部Ａは、床構造体Ｆの抵抗入力部で
あるロッドｆを中心として放射４方向に等配されたバネ
ダンパー機構Ｍの一端を前記ロッドｆと連結し、他端は
固定具ｅで固定床Ｃと連結されている。

ロ）固定床Ｃには、前記ロッドｆの中立位置から一定
の移動距離だけ離れた位置に平面形状が円形の反力台Ｔ
を固定している。

ハ）バネダンパー機構Ｍは、第11図のように粘性液体
Ｈを収容したシリンダＫとサブマリン型ピストンＰとよ
り成るピストン・シリンダ型粘性ダンパーと、シリンダ
ｋの外周に巻装した引張り用バネｎとを同心配置に複合
化した構成である。

ニ）バネダンパー機構Ｍの一端部は固定具ｅで固定床
Ｃに固定し、他端のピストンロッドから床構造体Ｆのロ
ッドｆに向かって延びる連結体Ｇには反力台Ｔの内側位
置に当接するストッパーＳを取り付け、このストッパー
Ｓの位置からロッドｆまでの間はチェン等の可撓連結体
ｇで連結した構成となっている。

本発明が解決しようとする課題（Ｉ）上記従来の床免震装置は、いずれも床構造体Ｆ
の移動支承部Ｂとダンパー作用部Ａとが個別に独立した
構造であり、それぞれ第12図に例示した如く床構造体Ｆ
の平面において移動支承部Ｂを例えば一辺が2m位の正方
形の各項点の位置に設置し、ダンパー作用部Ａは前記正
方形の中心部に１個設置するという具合いに、地震入力
に対する力のバランスを考慮した配置で多数組設置す
る。したがって、床構造体Ｆの床下が混み合い、各々の
設置スペースの確保が難しい。また、移動支承部Ｂ、及
びダンパー作用部Ａの設置に多くの手数がかかり、施工
が面倒であった。

（II）第９図の床免震装置の場合、粘性液体a₂を収容
した容器a₁の上面開口には一応蓋をスライド可能に設置
するが、機能上蓋で完全に密封することはできない。し
たがって、製造工場から現場へ運搬して設置するまでの
運搬と管理に手数がかかる。また、床の施工期間中又は
施工後の長い供用期間中にゴミその他の異物が粘性液体
a₂に混入するおそれがあり、混入した異物により粘性液
体a₂の変質又は粘性値の変化を生じダンパー性能が変化
するおそれがある。また、粘性液体a₂の注ぎ足しをしな
ければならない場合も想定され、メンテナンスに注意を
要する。

しかも粘性液体a₂中の抵抗板a₃が受ける粘性抵抗の大
きさは、抵抗板a₃と容器底面との間隔の大きさに反比例
するが、その間隔の大きさを保持するためには容器底面
の水平精度が重要であり、これを確保するための設置施
工は厳密を要求される。また、抵抗板a₃を取り付けるた
め床構造対Ｆに取付板a₄を架設しなければならず、ダン
パー作用部Ａの構成に多くの部材を必要とし、結局床免
震装置のコストが高くなるという問題点がある。

（III）第11図のようにピストン・シリンダ型の粘性
ダンパーと引張りバネＮとを複合化したバネダンパー機
構Ｍを使用した床免震装置の場合は、上記（II）の問題
点は一応解決されている。しかし、バネダンパー機構Ｍ
の粘性抵抗は、サブマリン型ピストンＰとシリンダＫの
内面との隙間の大きさで調整し所望の減衰力を得る構成
なので、粘性液体としてやはり高価なシリンダオイル等
を使用せざるを得ず、粘性ダンパーそのものが高価であ
る。

しかもこのバネダンパー機構ＭはピストンＰの往復双
方向に粘性抵抗が働くが、往行程（圧縮時）の粘性抵抗
は必要でなく無駄であるばかりでなくピストンロッドの
座屈の原因ともなって不都合である。さらに、第11図に
示したように、この床免震装置は、放射４方向に４個の
バネダンパー機構Ｍを設置した構成なので、バネダンパ
ー機構Ｍの個数が多い分だけ高価であり、施工にも手間
がかかるという問題点があり、それぞれ解決すべき課題
となっている。

課題を解決するための手段上記従来技術の課題を解決するための手段として、こ
の発明に係る床免震装置は、図面の第１図〜第８図に好
適な実施例を示したとおり、床構造体２を水平移動が自在に支持した移動支承部１
と、床構造体２と固定床３との間に設置されたダンパー
作用部４とから成る床免震装置において、移動支承部１を中心として放射方向にバネダンパー機
構５…を等配し、バネダンパー機構５の一端側を移動支
承部１の床構造体側構成部分18′（いわゆる抵抗入力
部）と連結し、他端は固定床３に連結し、もって移動支
承部１とダンパー作用部４とを一つに複合化したことを
特徴とする（第１図A,B）。

本発明はまた、上記の床面震装置におけるバネダンパ
ー機構５は、流体を収容したシリンダ６内に、前室７と
後室８を連通させるオリフィス９を有するピストン10を
もつピストン・シリンダ型ダンパーと、同ダンパーのシ
リンダ外周に巻装した引張り用コイルバネ11とを同心配
置に複合化したこと（第５図Ａ）、そして、ピストン・
シリンダ型ダンパーのピストン10のオリフィス９には、
ピストン10が前進し前室７から後室８に向かって作動流
体が流れるとき開く逆止弁34を設けたこと（第５図Ｂ）
もそれぞれ特徴とする。

さらに本発明は、上記の床面震装置において、前記バ
ネダンパー機構５のピストンロッド10aから移動支承部
１の床構造体側部分18′（抵抗入力部）に向かって延び
る連結体12にストッパー13を取付け、このストッパー13
の前記バネダンパー機構寄りの位置に前記連結体12と略
直角な直線形状の反力台14を固定床３に固定し、前記ス
トッパー13の位置から抵抗入力部2aまでの間はチエンの
如き可撓連結体15で連結したことも特徴とする（第１図
A,B）。

作用この床免震装置は、第２図のように床構造体２の移動
支承部１…の配置をまず決定し、その上でいずれの位置
の移動支承部１をダンパー作用部４との複合体とするか
を決めて施工する。移動支承部１は床構造体２を水平移
動自在に支持する。移動支承部１を中心として放射方向
に等配されたバネダンパー機構５…がダンパー作用部４
を構成し、地震入力の振動に対応して減衰作用を奏す
る。

バネダンパー機構５の引張り用バネ11にトリガー機能
用のプリテンションを導入すると、平常時このプリテン
ションはストッパー13から反力台14へと伝達して処理さ
れ、床構造体２の抵抗入力部2aには一切力を及ぼしめな
い。したがって、床構造体２は、その抵抗入力部である
移動支承部１の鋼製平板18′を中心として放射方向に配
置された可撓連結体15…で拘束された中立位置を保持す
る。そして、床構造体２への水平入力がトリガー設定値
以下だと、床構造体２は可撓連結体15…で拘束されたま
ま静止状態を保つ。

ところが、床構造体２にトリガー設定値以上の大きな
水平入力があった場合は、その引張り側に位置するバネ
ダンパー機構５の連結体15、12を通じて引張り用バネ11
が伸長され、かつピストン・シリンダ型ダンパーのピス
トン10が移動される。このため逆止弁34で大部分のオリ
フィス９が閉塞され、残りわずかなオリフィス９による
絞り効果により、ストロークの大小如何にかかわらず一
定大きさの減衰力が発生する。このとき圧縮側に位置す
るバネダンパー機構５に関しては、可撓連結体15が自在
に屈曲変形してそのピストンロッド10aには一切の力を
伝達せず、ダンパー作用には一切関与せしめない。

床構造体２の移動加速度が零になった時点からの復元
動作は、引張り用バネ11の引張力で行なわれる。このピ
ストン10の復元動作（前進行程）では、逆止弁34が開き
全部のオリフィス９が全開となって絞り抵抗が低下する
ので、床構造体Ｆは軽やかに復元動作し、ピストンロッ
ド10aの座屈の心配はない。ストッパー13が反力台14へ
当接した段階で全ての動きが停まる。

実施例次に、第１図〜第８図に示した本発明の実施例を説明
する。

第１図A,Bは本発明に係る床免震装置の全体構成図を
示したもので、床構造体２はボール17を用いた移動支承
部１にて水平移動が自在に支持されている。

即ち、固定床３と床構造体２とに鋼製平板18,18′が
各々平行に取り付け固定され、この上下二つの鋼製平板
18,18′の間に支持器19で拘束された多数のボール（鋼
球）17が介在せしめられ、同ボール17の転がり運動によ
って床構造体２の水平移動が低抵抗で行なわれるように
なっている。

上記のようにして移動支承部１で支持された床構造体
２と固定床３との間に、ダンパー作用部４が設置されて
いる。このダンパー作用部４は、第１図に平面配置を示
したように、移動支承部１を中心として120゜ずつ等角
間隔の放射３方向に３個のバネダンパー機構５…を配置
し、各バネダンパー機構５の外端部は固定床３へ固定し
たアンカーブラケット20へ連結されている。そして、バ
ネダンパー機構５の内端側から移動支承部１に向かって
求心方向に延びる剛性のダンパーロッド12は、途中で可
撓性のチェン15に変わって移動支承部１の床構造体側構
成部材である鋼製平板18′と連結されている。つまり、
鋼製平板18′が床構造体２の抵抗入力部とされている。

上記移動支承部１の鋼製平板18′の中立位置を中心と
して床構造体２が地震等の水平入力を受けた際に同鋼製
平板18′が移動する最大移動距離よりも少し離れた位置
に、反力台14が固定床３に固定されている。

反力台14は、上記ダンパーロッド12と略直角な直線形
状に配置されており（第１図Ａ）、具体的には固定床３
へアンカーボルト21で固定されたアングルより成る（第
４図）。鋼製平板18′を中心として120゜等間隔で放射
状に配置されたダンパーロッド12に対応して、反力台14
は平面形状を第１図Ａのように六角形状に構成されてい
る。但し、反力台14の平面形状は、ダンパーロッド12と
交差する反力台以外の部分を省略した独立のアングルで
構成しても良い。

ダンパーロッド12は、第４図のように反力台14のスリ
ット14a中に通し、その先端部にストッパー13を取り付
け、このストッパー13が反力台14に突き当たって制止さ
れるようになっている。前記スリット14aは反力台14の
ほぼ全長にわたって形成し、床構造体２（移動支承部
１）の水平方向振動に対して第１図Ａ中に２点鎖線で図
示したようにダンパーロッド12及びチェン15が必要十分
に大きく振られ得る構成とされている。

ストッパー13は、第３図と第４図に詳細を示したよう
に、ダンパーロッド12の先端部に略直角に通した止めボ
ルト22が中心をなし、この止めボルト22にコ字形の保持
枠23が取り付けられている。同保持枠23の垂直壁へダン
パーロッド12と同方向に通した連結ボルト24に圧縮用コ
イルバネ25を巻装し、同連結ボルト24の外端にチエン15
が連結されている。つまり、ダンパーロッド12に負荷さ
れた引張力は、ストッパー13を構成する保持枠23の基端
が反力台14へ当接し同反力台14へと伝達されるのであ
る。

圧縮用コイルバネ25は、床構造体２の抵抗入力部であ
る移動支承部１の鋼製平板18′と反力台14との間のチエ
ン15に有害なゆるみが施工時に発生することを防止し、
又はゆるみのない施工を容易に可能ならしめるための手
段である。即ち、上記ストッパー13の連結ボルト24へピ
ンで連結されたチエン15は、ピーンと張って圧縮用コイ
ルバネ25を若干縮めたぐらいの張力下でその他端を鋼製
平板18′へ連結し、もってゆるみの発生が防止される。
したがって、床構造体２と共に移動支承部１の鋼製平板
18′が引張り方向へ少しでも移動すると、この動きはそ
のまま引張り側のバネダンパー機構５へと伝達されて減
衰作用が発揮せしめられ、ゆるみの弊害は一切起こらな
い。チエン15の張力を適度に調整して鋼製平板18′への
連結を行なった後は、保持枠23の枠内へモルタルなどの
充填材を詰めて連結ボルト24及び圧縮用コイルバネ25の
関係が完全に固定される。

次に、バネダンパー機構５の詳細な構造は、第５図A,
Bに示した。動作流体としての油を収容したシリンダ６
内にピストン10を摺動自在に設置し、そのピストンロッ
ド10aはシリンダエンド28のオイルシール29、30を貫通
して、先細円錐形状の軸継手31へねじ接合されている。
シリンダ６の外径はφ30、ピストン10の有効ストローク
は250mmぐらいである。軸継手31には、ダンパーロッド1
2がピストンロッド10aと共通な中心線上でやはりネジ接
合されている。

ピストン10は、その前室７と後室８とを軸方向に連通
する数本のオリフィス９を有する。しかもオリフィス９
の後室側出入口には、第５図Ｂに詳細を示したようにピ
ストン10が前進し前室７から後室８にに向かって作動流
体が流れるとき、その流れ圧で開かれる逆止弁34を設置
し、その弁体で中心側に位置する大多数のオリフィスの
開口が閉塞されるようになっている。つまり、ピストン
10が第５図Ａの右方へ前進するとき（つまり、バネダン
パー機構５としては復元動作の時）は、逆止弁34が開い
て全部のオリフィス９…が全開となり同オリフィス９を
流れる作動流体の流れ抵抗が大幅に低減され、ピストン
10は低抵抗で軽やかに移動する。つまり、床構造体２の
復元動作は円滑であり、ピストンロッド10aが座屈する
心配はない。したがって、引張り用バネ11の復元力の大
部分は床構造体２の復元作用に働き効率がよい。

他方、ピストン10が第５図Ａの左方へ後退するとき
（つまり、バネダンパー機構５としては床構造体２の水
平入力で引張られている時）は、大多数のオリフィス９
…は逆止弁34で閉止されており、残る少数のオリフィス
９を流れる作動流体には大きな絞り抵抗が働き、よって
大きな減衰力が発生する。

引張り用コイルバネ31は、その一端を上述した先細円
錐形の軸継手31の外周に巻装して止着し、さらにシリン
ダ６の外周に巻装した上で、他端はシリンダヘッド35の
外周に巻き付けて止着されている。この引張り用コイル
バネ11の線径はφ８、巻数は58、セット荷重は3kg、最
大荷重は129kg位である。シリンダヘッド35のリングボ
ルト35aに上述したねじ軸32の一端がピンで連結されて
いる。

したがって、床構造体22が水平入力を受けてダンパー
ロッド12が引張られると、軸継手31がダンパーロッド12
と共に第５図Ａの左方へシリンダ６のシリンダエンド28
から離れるように移動し、引張り用バネ11を伸長させ
る。と同時にピストンロッド10a及びピストン10も合一
に左方へ移動されて減衰作用が奏されるのである。

その他の実施態様第６図〜第８図は、プリテンションの導入及びその調
整が容易な構成のバネダンパー機構５を示している。即
ち、第６図と第７図はプリテンション導入前の状態を示
したもので、シリンダ６の右端には別体としてのバネ受
け40を設け、これに引張り用バネ11の右端を巻き付けて
止着されている。シリンダ６の右端に長いコ字形の位置
決め枠41を同シリンダ６の軸方向に長く固定し、前記バ
ネ受け40は位置決め枠41の両脚部に沿って移動可能とさ
れている。バネ受け40は、位置決め枠41の長手方向に一
定のピッチで設けたボルト孔42…へ止めボルト43を通し
て位置決め固定されている。このバネ受け40へリングボ
ルト44を取付け、連結板45を介してねじ軸32とピンボル
ト46、47で連結されている。

したがって、止めボルト43を抜き、バネ受け40と位置
決め枠41との関係をフリーにした上でねじ軸32のロック
ナット33を正転方向に回すと、引張り用バネ11を伸長さ
せてプリテンションを導入することができる。そこで、
所望大きさのプリテンションを導入した時点で一致する
ボルト孔42へ止めボルト43を通しバネ受け40と位置決め
枠41との関係を固定することにより、導入したプリテン
ションの大きさが一定化されるのである（第８図）。

本発明が奏する効果以上に実施例と併せて詳述したとおりであって、この
発明に係る床免震装置は、ダンパー作用部４と床構造体
２の移動支承部１とを一つに複合化した構成であるか
ら、床構造体２の平面に対する移動支承部１とダンパー
作用部４の配置を別々に検討してその設置スペースの確
保を考える必要はなく、第２図のようにまず移動支承部
１の配置を最適な荷重バランスに基ずいて決定し、次い
でそのいずれの位置の移動支承部１にダンパー作用部４
を複合化させるかを考えればよく、設計の単純化が図
れ、かつ設計の自由度が高い。しかも、複合化された移
動支承部１とダンパー作用部４のスペースは一つに重な
り合うので、床構造体２と固定床３との間の空間の混雑
が大幅に改善され（第12図と第２図との対比）、ひいて
は施工性が良くなる。

また、ダンパー作用部４としては、引張り用バネ11と
ピストン・シリンダ型ダンパーとを同心配置に複合化し
た構成のバネダンパー機構５を使用しているので、設置
の施工が極めて容易である。即ち、ダンパー作用部４の
減衰力の大きさは、ピストン10に設けたオリフィス９の
孔径の大きさ及び本数（絞り抵抗の大きさ）として工場
で高精度に、かつ恒久的に不変の構成で設計、製作でき
るので、品質保証に優れる。そして、これらは現場に搬
入し設備するだけであるから、現場施工が容易、確実で
あり、供用期間中に免震性能が変化する危惧がなく安定
性の高い床免震装置を提供できる。

また、バネダンパー機構５は、工場で製作した後現場
へ搬入しセッティングするだけの単純作業で誰でも簡単
に取扱える。しかも、調整とか粘性液体の注ぎ込みなど
の面倒がないので、メンテナンスフリーで使用できる。

その上、バネダンパー機構５は安価な作動流体を使用
して組立てることができ、しかも一つのダンパー作用部
４にバネダンパー機構５は３個あれば足り、個数が少な
いので、その分安価であり、設備の手間も省力化される
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ・Ｂはこの発明に係る床免震装置の全体構成を
示した平面図と立体図、第２図は移動支承部とダンパー
作用部の平面配置図、第３図と第４図はストッパーと反
力台の関係を示した平面図と正面図、第４図と第５図は
バネダンパー機構の詳細図、第６図〜第８図はバネダン
パー機構のプリテンション導入のための異なる例を示し
た平面図と正面図、第９図は従来の床免震装置の全体構
成を示した斜視図、第10図と第11図は従来の異なるダン
パー作用部の要部構造を示した平面図と立面図、第12図
は従来の移動支承部とダンパー作用部の平面配置図であ
る。１……移動支承部、２……床構造体、３……固定床４……ダンパー作用部、５……バネダンパー機構 18′……移動支承部の鋼製平板（抵抗入力部）６……シリンダ、７……前室、８……後室９……オリフィス、10……ピストン 10a……ピストンロッド、11……引張り用バネ 12……連結体、13……ストッパー 14……反力台、15……可撓連結体 16……連結板、34……逆止弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安部重孝東京都中央区銀座８丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者山口伸夫東京都中央区銀座８丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者速水浩東京都江東区南砂２丁目５番14号株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者相沢覚東京都江東区南砂２丁目５番14号株式会社竹中工務店技術研究所内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】床構造体を水平移動が自在に支持した移動
支承部と、床構造体と固定床との間に設置されたダンパ
ー作用部とから成る床免震装置において、移動支承部を中心として放射方向にバネダンパー機構を
等配し、同バネダンパー機構の一端側を移動支承部の床
構造体側構成部分へ連結し、他端は固定床に連結してあ
り、移動支障部とダンパー作用部とが複合化されている
ことを特徴とする床免震装置。
【請求項２】バネダンパー機構は流体を収容したシリン
ダ内に、前室と後室を連通させるオリフィスを有するピ
ストンを設置したピストン・シリンダ型ダンパーと、同
ダンパーのシリンダ外周に巻装した引張り用バネとを同
心配置に複合化したものであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載した床免震装置。
【請求項３】バネダンパー機構のピストンロッドから移
動支障部の床構造体側部分に向かって延びる連結体にス
トッパーを取付け、このストッパーの前記バネダンパー
機構寄り位置に前記連結体と略直角な直線形状の反力台
を固定床に固定してあり、前記ストッパーの位置から抵抗入力部までの間は可撓連
結体で連結されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項又は第２項に記載した床免震装置。
【請求項４】ピストン・シリンダ型ダンパーのピストン
のオリフィスには、ピストンが前進し前室から後室に向
って流体が流れるとき開く逆止弁が設けられていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した床免震装
置。