JP2791778B2

JP2791778B2 - 免震装置

Info

Publication number: JP2791778B2
Application number: JP63307046A
Authority: JP
Inventors: 俊二藤井; 雅祥久野
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1988-12-06
Filing date: 1988-12-06
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JPH02153140A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は構造物の免震装置に関わるものである。

（従来の技術）従来の構造物の免震装置は、第２図に示すように、構
造物における上部構造体Ａと下部構造体Ｂとの間、即ち
柱脚１と基礎２との間に滑り支承体３が、梁６と地中梁
７の間に水平反力気候８が夫々介装してある。

上記滑り支承体３は、その上面は柱脚１に固定し、同
支承体３の下面は、基礎２の上面に固設したステンレス
鋼板上に、滑動可能に支持した構成になっている。尚、
滑り支承体３の下タンメンには弗素樹脂板５が層着して
あり、地震時における滑動を容易にしてある。図中９は
上部構造体Ａの柱、10は床である。

（本発明が解決しようとする課題）前記したような従来の構造物の免震装置にあっては、
次ぎのような課題がある。

＜イ＞前記滑り支承体の弗素樹脂板とステンレス鋼板と
摩擦係数は0.1程度であるため、構造物の上部構造体に
は、同構造体の重量の0.1倍程度の地震力が作用する場
合があり、前記摩擦係数が低減されない限り、地震力は
これ以下には低減することは不可能である。従って、十
分な免震システムとはなりえず、より効果的な免震シス
テムの開発が必要となっている。

＜ロ＞また、上部構造体に作用する地震力が摩擦力（上
部構造体の重量の0.1倍）を超えると滑り支承体は滑り
始めるが、滑り変位（変位量）を制御することは、でき
ず、そのため過大な滑り変位や、残留滑り変位が生じる
惧れがあった。

＜ハ＞構造物を構成する上部構造体下部構造体との間に
は複数の滑り支承体が介装してあり、これらの各柱脚と
基礎との間の滑り支承体に作用する荷重は一定していな
い。即ち、上部構造体を構成する中柱、側柱、隅柱にお
ける各柱脚の滑り支承体には、夫々異なる常時荷重（軸
力）が作用しており、また、地震時には構造物のロッキ
ング運動によって地震時荷重（地震時軸力）が加わるた
め、各滑り支承体に作用する荷重は常に変動する。この
ように各支承体に作用する荷重が一定でないため、摩擦
抵抗する支承部と滑動する支承部が混在し、地震継続中
に、構造物の捩れ変位が生じる惧れがあった。

（発明の目的）本発明は上記したような従来技術の課題を解決するた
めになされたもので、地震発生時に、構造物における上
部構造体に作用する地震力を低減して、滑り支承体の過
大な滑り変位や残留変位を回避し、構造物全体の捩れ変
位を防止する、免震装置を提供する点にある。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するため、本発明の免震装置は、柱脚
と基礎との間に介装した滑り支承体の下面に凹設した流
体室と、流体室内に封入した流体と、流体室に接続した
流体加圧装置とを園えた免震構造物において、柱脚及び
基礎に設置した地震動センサーと、流体室に設置した圧
力計と、前記センサー及び圧力計に接続した制御装置と
を備え、地震発生時に、前記センサーからの地震動検知
信号を制御装置で受けて流体加圧装置を制御し、同加圧
装置により流体室に加圧流体を封入し、同加圧流体の圧
力を制御する構成である。

更に、前記記載の免震装置を構造物の各柱脚及び基礎
に配備し、地震発生時に、各流体室の加圧流体の圧力を
制御し、各滑り支承の作用荷重が均一となるように制御
する構成である。

（作用）本発明は前記のように構成してあるので、＜イ＞請求項１の免震装置は、地震力を低減すると共に
滑り変位や残留変位位を低減する場合である。

柱脚及び基礎に設置した地震動センサーと、流体室に
設置した圧力計と、前記センサー及び圧力計に接続した
制御装置とを備え、地震発生時に、前記センサーからの
地震動検知信号を制御装置で受けて流体加圧装置を制御
し、流体室に加圧流体を自動的に封入することによっ
て、柱脚部の作用荷重（常時軸力及び地震時軸力）の一
部若しくは大部分を支持し、その分、滑り支承体が負担
する荷重は低減されると共に、支承体が元の位置から滑
ろうとする時は、流体の圧力が下がり滑りにくくなる。
更に、滑り変位が大きくなるほど圧力が下がって滑りに
くくなる。これと逆に、支承体が又の位置に近ずこうと
する時は、圧力が上がり滑り易くなる。その結果、過大
な滑り変位や残留滑り変位が回避される。

＜ロ＞請求項２の免震装置は、地震力を低減すると共に
構造物の捩れ変位を防止する場合である。

構造物の各柱脚と基礎との間に流体室を形成し、地震
発生時に地震動センサーからの地震動検知信号を受け、
各流体室に接続した流体加圧装置により自動的に各流体
室の加圧流体の圧力を制御し、各滑り支承体の作用荷重
が均一となるように制御することによって、構造物に作
用する地震力が低減すると共に、各滑り支承体は同じ滑
りに調整され、構造物に捩れ変位が生じるのを防止する
ことができる。

（実施例）以下、本発明を第１図の実施例について説明する。

＜イ＞滑り支承体３に設けた流体室12 滑り支承体３は図示の例によると、支承部3bと、同支
承部3bの下端の滑り板3aからなり、この滑り板3aの下面
に凹部が形成してある。

流体室12は、滑り支承体３下端の滑り板3aの下面に凹
設し、凹部を囲繞する外周部と期そ２との間をシール材
11でシールして形成してあり、施工を容易にするため簡
略化した構造になっている。

流体室12内には、油又は水、若しくは他の液体などの
体が封入してある。

流体室12には、流体を加圧するための流体各圧装置13
が導管14を介して接続してある。

＜ロ＞免震装置（その１）柱脚１と基礎２の間に介装した滑り支承体３の下面に
凹設した流体室12と、流体室12内に封入した流体と、流
体室12に接続した流体加圧装置13とを備えた免震構造物
において、地震動センサー等を設置して自動的に流体を
加圧、制御することにより、地震力を低減すると共に、
過大な滑り変位や残留変位を低減する装置である。

滑り支承体３の下面に凹設した流体室12内に流体が封
入してあり、同室12に導管14により流体加圧装置13が接
続し、また圧力計18が設置してある。

柱脚１に加速度計15及び変位計16が、基礎２に加速度
計17が夫々設置してあり、また、これらの地震動センサ
ー及び圧力計18に制御装置19が接続してある。

前記センサーは、地震発生時に上部構造体Ａ及び下部
構造体Ｂの動きを自動的に検知する装置であって、加速
度計15,17及び変位計16が検知した地震動の入力信号を
制御装置19で受けて演算処理し、最適な流体圧となるよ
うに流体加圧装置13を制御し、自動的に流体室12に加圧
流体を封入し、また、この流体の圧力を制御する機構に
なっている。

例えば流体が油の場合、地震発生時に、制御装置19に
より加圧装置13のコンプレッサーが自動的に作動して流
体室12内の油は最適状態に加圧され、この油圧により柱
脚１に作用する荷重（常時軸力及び地震時軸力）の一部
若しくは大部分は支持されるので、その分、支承体３に
おける滑り板3aが負担する支持力は軽減する。従って、
滑り支承体３と基礎２との接触面に作用する摩擦力が軽
減し、上部構造体Ａに作用する地震力は低減する。

そして、前記支承体３が元の位置から滑ろうとする
時、流体室12内の油圧が下がり滑りにくくなる。更に、
滑り変位が大きくなるほど圧力が下がって滑りにくくな
る。これと逆に、同支承体３が元の位置に近ずこうとす
る時、油圧が上がり滑り易くなる。従って、過大な滑り
変位や残留滑り変位が回避される。

＜ハ＞免震装置（その２）この免震装置は、前記＜ロ＞の免震装置を構造物の各
柱脚１及び基礎２に配備し、地震発生時に各流体室12内
に封入した流体を加圧、制御することにより、地震力を
低減すると共に、構造物全体に捩れが生じないようにし
た装置である。

構造物には、各支承体３下端の滑り板3aの下面に凹設
した流体室12と、これらの各流体室12内に封入した流体
と、各流体室12に接続した流体加圧装置13と、各柱脚１
及び基礎２に配置した地震動センサーと、各流体室12に
設備した圧力計18と、前記センサー及び圧力計18に接続
した各制御装置19とが備えてある。地震発生時に、前記
各センサーからの地震動検知信号を各制御装置19で受け
て、最適な流体圧となるように自動的に各流体室12の加
圧流体の圧力を制御することによって、上部構造体Ａに
作用する地震力は低減する。

即ち、流体が油の場合、各制御装置19により各加圧装
置13のコンプレッサー（油圧ポンプ）が作動して各流体
室12内の油は最適状態に加圧され、この油圧により各柱
脚１の作用荷重（常時軸力及び地震時軸力）の一部若し
くは大部分は支持されるので、その分、各支承体３下端
の滑り坂3aが負担する支持力は軽減する。従って、各滑
り支承体３と基礎２との接触面に作用する摩擦力が軽減
し、上部構造体Ａに作用する地震力は低減する。

また、各加圧装置13により油圧を調整し、各支承体３
下端の滑り坂3aの作用荷重が均一となるように制御する
ことによって、上部構造体Ａに作用する地震力が低減す
ると共に、各支承体３は同じ滑りに調整されるので、構
造物に捩れ変位が生じることがない。

＜ニ＞滑り支承体３下端の滑り坂3aに作用する荷重の低
減について側柱９の場合の具体例を以下に示す。側柱９の柱脚１
の滑り支承体３に常時軸力100tfが作用し、流体室12に
設置した圧力計18により油圧の目標値（初期値）を、例
えば75tfに設置する。

地震発生時に、地震動センサー（加速度計15,17及び
変位計16）からの検知信号を制御装置19で受けて流体加
圧装置13のコンプレッサーにより流体室12内の油は75tf
に加圧され、支持体３下端の滑り板3BAに作用軸力は25t
fに低減される。

地震継続中に、地震時の圧縮軸力50tfが加わると、コ
ンプレッサー13が作動して前記油圧は更にtf加圧されて
125tfに上がり、支承体３下端の滑り板3aの作用軸力は2
5tfを保つ。また、地震時の引張軸力50tfが作用する
と、前記油圧100tf減圧されて25tfに下がり、滑り板3a
の作用軸力は25tfの一定値を保つ。従って、支承体３下
端の滑り板3aに作用する荷重（常時軸力及び地震時軸
力）を常に25tfの一定値に低減することができる。

尚、地震時軸力（圧縮、引張）は、地震継続中刻々変
わり、制御装置19と連動してコンプレッサー13のサーボ
バルブが自動的に開閉して油圧を調整（加圧又は減圧）
するようになっている。

＜ホ＞構造物全体におる荷重の低減について各滑り支承体３に作用するっ常時軸力は予め計算して
あり、各常時軸力及び地震時軸力を所望の一定値に低減
するために、各流体室12毎に設置した圧力計18により油
圧の目標値（初期値）を設定しておく。

地震発生時に、各地震動センサー（加速度計15,17及
び変位計16）からの検知信号により、各コンプレッサー
13が作動して各流体室12の油圧が加圧されて、各支承体
３下端の滑り板3aの作用軸力は一定値に低減される。

地震継続中に、各滑り支承体３に地震時の圧縮又は引
張軸力が作用すると、各コンプレッサー13により、自動
的に前記油圧は加圧又は減圧され、この油圧によって各
支承体３下端の滑り坂3aの作用軸力は一定値を保つ。従
って、構造物の各柱脚１の滑り支承体３に作用する荷重
（常時軸力及び地震時軸力）、即ち上部構造体Ａに作用
する地震力は低減されることになる。

尚、各支承体３の作用軸力が引張軸力にならない程度
に、所望の軸力低減値及び油圧の目標値を初期段階に設
定しておくとよい。

＜ヘ＞滑り変位の制御について従来の免震装置の場合、構造物の各柱脚１の支承体３
と滑り板3aに作用する荷重（軸力）は比較的大きいた
め、基礎２との接触面に摩擦力が働いて支承体３は滑り
にくくなり、従って上部構造体Ａに地震力が作用し免震
効果が十分でなかった。

本発明は、構造物における各柱脚１の支承体３の滑り
坂3aに作用する荷重（常時軸力及び地震時軸力）を低減
することにより、上部構造体Ａに作用する地震力は低減
され、支承体３は滑り易くなる。

この滑り変位を小さく調整する制御は、地震発生時
に、各柱脚１の変位計16及び各流体室12の圧力計18から
の信号を制御装置19で受け、流体加圧装置13により各流
体室12の油圧を制御して地震動による滑り変位を目標値
に抑える。

即ち、地震動による滑り変位が目標値を超えて更に増
しつつある時は、流体加圧装置13が作動して油圧は急速
に、又は徐々に減圧され、滑り変位の増大は抑制され
る。これと逆に滑り変位が減少しつつある時は、加圧さ
れて滑り易くなり元の位置に戻る。

従って、任意の方向の地震動に対し、各滑り支承体３
の滑り変位（変位量）が調整され微小値に抑えられるの
で、過大な変位や残留滑り変位が回避される。

＜ト＞捩れ変位の防止について地震発生時に、各地震振動センサーからの地震動検知
信号を受け、各流体室12に接続した流体加圧装置13によ
り、自動的に各流体室12内に油圧を制御し、各支承体３
の滑り板3aの作用荷重が均一となるように制御すること
によって、各構造体Ａに作用する地震力が低減すると共
に、各支承体３は同じ滑りに調整される。その結果、構
造物に捩れ変位が生じるのを防止することができる。

＜チ＞また、流体室12の流体は平常時には加圧せず、加
速度計15,17で地震動を検知すると、エアバックに用い
られる火薬等を使用した加圧装置13によって、急激に流
体室12内の流体を加圧してもよい。

＜リ＞本発明の適用例側柱９の場合の適用例を以下に示す。

柱脚１に作用する全荷重（常時軸力及び地震時軸力）
Ｗは150tfとする。直径70cmの滑り支承体３を用いる
と、基礎１との接触面に作用する圧力は150×10³/（35
×35×π）＝39.0kgf/cm²となる。

流体室12、即ち支承体３における滑り坂3aの凹部の内
径を50cmとすると、全荷重Ｗの3/4を流体室12内の油圧
で支承するために必要な油圧は、150×10³×3/4（25×2
5×π）＝57.5.kgf/cm²となる。これは油圧を用いて十
分に実現できる圧力である。

従って、側柱９の柱脚１に作用する荷重は、（全荷重
Ｗ）×1/4×0.1、即ち、0.025倍に軽減される。

（発明の効果）本発明の構造物の免震装置は、囲繞説明したようにな
るから次ぎのような効果を得ることができる。

＜イ＞柱脚及び基礎に設置した地震動センサーと、同セ
ンサー及び流体加圧装置を接続した制御装置とを備え、
地震発生時に、前記センサーからの地震動検知信号を制
御装置で受けて流体加圧装置を制御し、同加圧装置によ
り流体室に加圧流体を封入することによって、柱脚部の
作用荷重（常時軸力及び地震時軸力）の一部若しくは大
部分を支持し、その分、滑り支承体が負担する荷重が低
減すると共に、流体の圧力を制御することによって、滑
り変位（変位量）が自動的に抑制され、その結果、過大
な滑り変位や残留滑り変位を回避することができる。

＜ロ＞構造物の各柱脚と基礎との間に流体室を形成し、
地震発生時に地震動センサーからの地震動検知信号を受
け、各流体室に接続した流体加圧装置により、自動的に
各流体室の加圧流体の圧力を制御し、各滑り支承体の作
用荷重が均一となるように制御することによって、構造
物に作用する地震力が低下すると共に、各支承体は同じ
滑りに調整され、その結果、構造物に捩れ変位が生じる
のを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図本発明に係わる免震装置の一実施例を説明する
縦断面図。第２図従来の免震装置を示す縦断面図。（符号）Ａ……上部構造体、Ｂ……下部構造体、１……柱脚、２
……基礎３……滑り支承体、８……水平反力機構、12……流体室 13……流体加圧装置、15……加速度計、16……変位計 17……加速度計、18……圧力計、19……制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E04B 1/36 E04H 9/02 331

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】柱脚と基礎との間に介装した滑り支承体の
下面に凹設した流体室と、流体室内に封入した流体と、
流体室に接続した流体加圧装置とを備えた免震構造物に
おいて、柱脚及び基礎に設置した地震動センサーと、流体室に設置した圧力計と、前記センサー及び圧力計に接続した制御装置とを備え、地震発生次に、前記センサーからの地震動検知震号を制
御装置で受けて流体加圧装置を制御し、同加圧装置により流体室に加圧流体を封入し、同加圧流
体の圧力を制御することを特徴とする、免震装置。
【請求項２】請求項（１）に記載の免震装置の構造物の
各柱脚及び基礎に配備し、地震発生時に、各流体室の加圧流体の圧力を制御し、各滑り支承体の作用荷重が均一となるように制御するこ
とを特徴とする、免震装置。