JP2888118B2

JP2888118B2 - 制振装置

Info

Publication number: JP2888118B2
Application number: JP29672593A
Authority: JP
Inventors: 健二白浜; 義高竹内
Original assignee: OOBAYASHIGUMI KK
Current assignee: OOBAYASHIGUMI KK
Priority date: 1993-11-26
Filing date: 1993-11-26
Publication date: 1999-05-10
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JPH07150810A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、建物などの構造物の
３次元免震を行い、かつロッキング振動を制振すること
ができる制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、建物などの構造物の免震や制
振は、主として水平２方向（２次元）のみに対して考え
られてきた。ところが、例えば原子力施設などにおいて
は、水平２方向のみならず上下方向（３次元）の振動に
対しても免震や制振を行おうという機運が高まってい
る。そして、３次元の免震を行う場合には、上下方向に
柔軟性のある支持装置が必要となる。ところが、このよ
うな装置では、ロッキング振動と呼ばれる垂直面内での
回転振動が発生しやすい。このロッキング振動は、本来
の免震や制振の機能に対してマイナスの要因となるもの
であり、特に、構造物の重心が高い場合には、このロッ
キング振動の影響は著しいものとなる。

【０００３】このようなロッキング振動を防止する装置
として、トーションバーを用いたものが既に公開されて
いる（特開昭６３−１８０７４６）。この装置は、ロッ
キング振動に伴って構造物が傾くと、トーションバーが
捩じれ、トーションバーのバネ性により構造物を水平状
態に戻そうとする力が生じるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記装置は、
トーションバーを用いるため装置の配置の自由度が小さ
い。即ち、トーションバーの両端によって支えられる構
造物の２点は、このトーションバーによって直線的に結
ばれねば、トーションバーの機能が働かない。従って、
この２点の間のスペースはトーショバーを配置するため
のスペースとして使われる。また、さらに複数のトーシ
ョンバーを用いる場合にはその分だけ多数のスペースが
必要となってしまう。

【０００５】この発明は、以上の問題点を解決するため
に成されたもので、ロッキング振動を制振でき、しかも
装置の配置の自由度が大きい制振装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、この発明に係わる請求項１の制振装置は、基礎上
に鉛直荷重を支持すると共に水平方向の振動を吸収する
積層ゴムを介して中間基礎版を設け、該中間基礎版上に
上下方向の振動を吸収するバネを介して上部基礎版を設
け、該上部基礎版と中間基礎盤との間にこれらの上下方
向の相対振動を減衰させる複数のダンパーを配設し、前
記中間基礎版に前記上部基礎版の側方に延びる縦壁を形
成し、該縦壁で上部基礎版の外周部をガイドローラを介
して係止させるようにしたことを特徴とする。

【０００７】また、請求項２の制振装置は、前記ダンパ
ーがオイルダンパーであり、前記上部基礎版のロッキン
グ振動によって上下逆方向に作動するオイルダンパー同
士を対にしてそのロッキング振動時に容積が縮小される
側の油室同士を相互に連通接続させたことを特徴とす
る。

【０００８】さらに、請求項３の制振装置は、前記オイ
ルダンパーが前記上部基礎版あるいは中間基礎版の少な
くともいずれか一方に補助バネを介して連結されている
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１の制振装置では、ロッキング振動に伴
って上部基礎版が傾くと、複数のダンパーのうち伸縮動
作の速いものと遅いものとができる。そして、速いもの
は大きな減衰作用を、遅いものは小さな減衰作用を生
じ、結局、ロッキング振動を抑止する働きをする。さら
に中間基礎版の縦壁にガイドローラーを介して上部基礎
版が係止案内されていることにより、このロッキング振
動の防止はより確実なものになり、しかもこのときロッ
キング振動は減衰されているから、ガイドローラを介し
て上部基礎盤と中間基礎版との間に働く力も可及的に低
減される。

【００１０】請求項２の制振装置では、ロッキング振動
を含まない通常の上下振動のときは、一対のオイルダン
パーは同方向に作動し、相互に連通される油室は容積の
拡大側と縮小側となるから、オイルは普通に流れ、通常
の減衰作用を生じる。そして、ロッキング振動を含むと
きは、一対のオイルダンパーは逆方向に作動し、相互に
連通される油室は縮小側同士並びに拡大側同士となるか
ら、オイルは流れにくくなり、オイルダンパーの伸縮動
作が阻害されるので、ロッキング振動の防止が図られ、
さらに中間基礎版の縦壁にガイドローラーを介して上部
基礎版が係止案内されていることにより、このロッキン
グ振動の防止はより確実なものになり、しかもこのとき
ロッキング振動は減衰されているから、ガイドローラを
介して上部基礎盤と中間基礎版との間に働く力も可及的
に低減される。

【００１１】請求項３の制振装置では、ロッキング振動
によっては一対のダンパー同士間でオイルが全く流れず
ロッキング振動に対して剛性が大きくなり過ぎてしまう
事態が発生する虞に対し、補助バネである程度のロッキ
ング振動を許すことによって、ロッキング振動に対する
剛性を最適のものに調整することが可能になり、さらに
中間基礎版の縦壁にガイドローラーを介して上部基礎版
を係止して案内することにより、このロッキング振動を
確実に制限する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図３にお
いて説明する。

【００１３】構造物である建物１を支える基礎構造３
は、通常の基礎５、その上の中間基礎版７、更にその上
の上部基礎版９の３層構造となっている。即ち、通常の
基礎５の上には鉛直荷重を支持して水平方向の振動を許
容吸収する積層ゴム１１が配され、この積層ゴム１１を
介して中間基礎版７が配設される。これにより中間基礎
版７の水平２方向の振動の免震が行われる。また、図示
しないが、基礎５と中間基礎版７の間には水平２方向の
相対振動を減衰させるダンパーが設けられ、水平振動に
対する制振が行われる。

【００１４】中間基礎版７の上には、上下方向の振動を
許容吸収する複数のバネ１３が設けられ、このバネ１３
を介して上部基礎版９が配設される。また、中間基礎版
７と上部基礎版９との間にはこれらの上下方向の相対振
動を減衰させる複数のオイルダンパー１５が配設され
る。そして、上部基礎版９の上には構造物である建物１
が立てられている。

【００１５】図２の拡大図に示すように、複数のオイル
ダンパー１５は上部基礎版９のロッキング振動に対して
上下逆方向に作動するオイルダンパー１５同士が組み合
わされて対になっている。そして、各対のオイルダンパ
ー１５はロッキング振動時に容積が縮小される側の油室
同士が相互に配管１７で連通接続されている。即ち、個
々のオイルダンパー１５はシリンダー１９の中央が隔壁
２１によって区切られ、この隔壁２１をピストンロッド
２３が貫通している。ピストンロッド２３の上下には２
つのピストン２５、２７が設けられている。上方のピス
トン２５と隔壁２１の間に上側の油室２９が形成され
る。下方のピストン２７と隔壁２１の間には下側の油室
３１が形成される。そして、対となる一方のオイルダン
パーの上側の油室２９は、他方のオイルダンパーの下側
の油室３１に配管１７によって接続されている。このよ
うにして、２本の配管１７で各対のオイルタンパー１５
を相互に接続する。

【００１６】オイルダンパー１５のピストンロッド２３
の上部には、ピン結合３３を介して連設棒３５が設けら
れ、この連設棒３５の上端はピン結合３７を介して上部
基礎版９に取り付けられている。これにより、オイルダ
ンパー１５は水平方向の振動には作用しないものとなっ
ている。

【００１７】各バネ１３は、中間基礎版７上で上部基礎
版９を支えている。なお、図示しないが、この中間基礎
版７と上部基礎版９の間においても、水平２方向に働く
複数のダンパーを設けることが可能である。

【００１８】中間基礎版７の周囲の部分には、オイルダ
ンパー１５やバネ１３を囲むようにして上方に延長され
た縦壁３８が設けられ、この縦壁３８は上部基礎版９の
側面周囲にそって延長されている。この延長部分７Ａに
おいて、上部基礎版９と中間基礎版７との間には複数の
ガイドローラー３９が上下方向に配置されており、この
ガイドローラー３９を介して上部基礎版９は上下方向に
相対移動可能に中間基礎版７に係止案内され、平行な状
態を維持されやすくなる。中間基礎版７は積層ゴム１１
の働きなどにより基礎５に対し水平な状態を維持される
ので、結局は上部基礎版９も水平な状態が維持されやす
くなる。このようなガイドローラー３９の働きと、前記
オイルダンパー１５を用いた装置の働きとにより、ロッ
キング振動のより確実な防止が図られることになる。

【００１９】以下、本実施例の作用について説明する。

【００２０】地震など外力による振動には、水平２方向
の成分、上下振動の成分、更には垂直面内での回転振動
（ロッキング振動）の成分などが含まれている。水平２
方向の振動は、積層ゴム１１の働きにより基礎５から中
間基礎７へ伝達されにくい。また、一部伝達された水平
２方向の振動は、図示しないダンパーにより減衰され得
る。

【００２１】上下振動がロッキング振動を含まない通常
のものである場合には、各バネ１３が免震の機能を果た
し、各オイルダンパー１５が制振の機能を果たす。即
ち、通常の上下振動の時、対となるオイルダンパー１５
の一方の上側の油室２９と、他方の下側の油室３１との
容積増減は、その変化の値の大きさが同じである。つま
り、容積が縮小される側の油室のオイルは配管１７内に
押し出されて容積が拡大される側の油室へ移動する。こ
れにより、オイルは普通に流れ、この流れに伴い通常の
減衰作用を生じ、制振の機能を果たす。

【００２２】一方、上下振動にロッキング振動を含む
時、一部のバネ１３は縮む動作をし、残りの一部のバネ
１３は伸びる動作をし、更に残りは伸びも縮みもしない
という状態が存在し得る。これらの伸縮動作は、各オイ
ルダンパー１５についても同様に言える。このような場
合、ロッキング振動の時に、対となる一方のオイルダン
パー１５の上側の油室２９とこれに連通される他方のオ
イルダンパー１５の下側の油室３１との容積増減の変化
は異なる。例えば、一方のオイルダンパー１５では上側
の油室２９の容積が大きく縮小するのに対し、他方のオ
イルダンパーでは下側の油室３１の容積は小さくしか拡
大しないこともある。また、一方の上側の油室２９の容
積が縮小しようとしているときに、他方の下側の油室３
１の容積も縮小しようとする場合もある。これらの場合
には、オイルは流れにくいか、まったく流れない。従っ
て、オイルダンパー１５の伸縮動作は許されにくくなる
か、まったく許されない。このため、オイルダンパー１
５は上部基礎版９及び建物１を水平の状態に維持しよう
とすることになり、結局、ロッキング振動を制振する働
きを果たす。

【００２３】以上のようにして、オイルダンパー１５が
配管１７により接続されることで、ロッキング振動が制
振される。しかも、配管１７は、従来のトーションバー
を用いた装置（特開昭６３−１８０７４６）に比べ配置
が自由である。即ち、この従来の装置は、トーションバ
ーの両端で支える２点を、トーションバーによって直線
的に繋ぐように配置しなければならないが、本実施例に
よれば配管１７は２点を直線的に繋ぐ必要はなく、大き
く迂回させ、あるいは図２のように中間基礎版７などの
内部に配管することも可能である。このため、装置を取
り付ける際の自由度が大きくなる。更に、複数のオイル
ダンパー１５のどれとどれを対にするかが任意に決めら
れ、予想されるロッキング振動の状態に応じて、最適の
組み合わせで、対となるオイルダンパー１５を決めるこ
とができる。

【００２４】なお、以上の実施例において各オイルダン
パー１５のピストンロッド２３はピン結合３３、３７を
介して直接に上部基礎版９に取り付けられるものであっ
たが、他の実施例においては図３に示すように、補助バ
ネ４１を介して上部基礎版９に取り付けることも可能で
ある。このように補助バネ４１を設けることで、ロッキ
ング振動に対する剛性を最適のものに調整できる。即
ち、前記実施例（図２）に示すようにピストンロッドが
直接上部基礎版に取り付けられる場合には、ロッキング
振動に対する剛性が非常に大きくなってしまう可能性が
ある。つまり、ロッキング振動の状態によっては、配管
１７の内部をオイルがまったく流れない場合があり得る
ことは前述した通りである。そのような場合にはオイル
ダンパー１５はまったく伸縮動作を許されず、ロッキン
グ振動に対する剛性が非常に大きくなってしまう。そこ
で、ある程度のロッキング振動を許す補助バネ４１を設
けることで、この補助バネ４１のバネ係数を調整し、そ
の建物１に対する最適な、ロッキング振動に対する剛性
を実現することができる。

【００２５】つまり、このように補助バネ４１のバネ係
数を適切なものにすることで、ロッキング振動に対する
系の固有周期を調整できる。そして、この固有周期を、
地震などの入力波のロッキング成分よりも長周期で、か
つ水平・上下方向の免震・制振固有周期よりも短周期に
とることで、前述のロッキング防止機能を保持しつつ、
入力波のロッキング成分はカットする特性をもたせるこ
とが期待できる。なお、この補助バネは中間基礎版７側
に設けるようにしてもよい。

【００２６】また、図示しないが上記補助バネ４１の代
わりに、配管１７の途中に圧力変動をある程度吸収し得
る調圧室を設け、この調圧室による調整圧力を任意に可
変できるようにすれば、その建物１に対する最適なロッ
キング振動に対する剛性を実現することができる。

【００２７】また、以上の実施例においてはオイルダン
パー１５はそれぞれ対となって配管１７で接続されるも
のであったが、他の実施例においては単に独立して設け
ることもできる。また、ダンパーはオイルダンパーに限
らず他の摩擦などを利用したダンパーであっても良い。
このように独立したダンパーを複数設けた場合であって
も、ロッキング振動を抑止する働きをすることができ
る。即ち、ロッキング振動に伴い建物１及び上部基礎版
９が傾く動きをすると複数のダンパーには伸縮動作の早
いものと遅いものができる。そして、例えば縮む動作の
早いものは大きな減衰作用を生じ、縮む早さの遅いもの
は小さな減衰作用を生じる。同様に、伸びる動作の早い
ものは大きな減衰作用を生じ、伸びる動作の遅いものは
小さな減衰作用を生じる。このようにして、建物１など
の大きく傾いた側で大きな減衰作用が生じ、結局、ロッ
キング振動は抑止される。そして複数のダンパーを設け
るようにしても、従来のトーションバーを設けるものに
比べて装置を取り付ける際の自由度は極めて大きくな
る。

【００２８】さらに、上記各実施例においては、中間基
礎版７に対し上部基礎版９がガイドローラー３９を介し
て案内されていることで、ロッキング振動の防止はより
確実なものになり、しかもこのときロッキング振動は減
衰されているから、ガイドローラ３９を介して上部基礎
版９と中間基礎版７との間に働く力も可及的に低減され
る。

【００２９】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明によれば次ぎのような優れた効果を発揮する。

【００３０】請求項１の制振装置によれば、ロッキング
振動に伴い複数のダンパー間で伸縮動作に速い遅いがで
き、従って減衰作用に大小が生まれ、これによりロッキ
ング振動が抑止される。さらに、中間基礎版に対し上部
基礎版がガイドローラーを介して案内されていること
で、ロッキング振動の防止はより確実なものになり、し
かもこのときロッキング振動は減衰されているから、ガ
イドローラを介して上部基礎盤と中間基礎版との間に働
く力も可及的に低減される。

【００３１】また、複数のダンパーを設けるようにして
も、従来のトーションバーを設けるものに比べて装置を
取り付ける際の自由度を大きくできる。

【００３２】請求項２の発明によれば、ロッキング振動
を含まない通常の上下振動のときは、一対のオイルダン
パーは同方向に作動し、相互に連通される油室は容積の
拡大側と縮小側となるから、オイルは普通に流れ、通常
の減衰作用を生じる。そして、ロッキング振動を含むと
きは、一対のオイルダンパーは逆方向に作動し、相互に
連通される油室は縮小側同士並びに拡大側同士となるか
ら、オイルは流れにくくなり、オイルダンパーの伸縮動
作が阻害されて、ロッキング振動の防止が図られる。ま
た、オイルダンパーを接続する配管は、対となるオイル
ダンパーを直線的に結ぶ必要がなく、大きく迂回させた
り、中間基礎版や上部基礎版の内部に配管したりするこ
とができ、装置を取り付ける際の自由度を大きくでき
る。

【００３３】また、中間基礎版に対し上部基礎版がガイ
ドローラーを介して案内されていることで、ロッキング
振動の防止はより確実なものになり、しかもこのときロ
ッキング振動は減衰されているから、ガイドローラを介
して上部基礎盤と中間基礎版との間に働く力も可及的に
低減される。

【００３４】請求項３の発明によれば、オイルダンパー
が補助バネを介して配されることにより、補助バネがあ
る程度のロッキング振動を許し、ロッキング振動に対す
る剛性が大きくなり過ぎないよう最適のものに調整で
き、かつ中間基礎版の縦壁にガイドローラーを介して上
部基礎版を係止して案内することにより、このロッキン
グ振動を確実に制限できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体側面図である。

【図２】図１のＩＩ部拡大図である。

【図３】他の実施例における図２に相当する図である。

【符号の説明】

１建物（構造物）３基礎構造５基礎７中間基礎版９上部基礎版１１積層ゴム１３バネ１５オイルダン
パー１７配管１９シリンダー２１隔壁２３ピストンロ
ッド２５、２７ピストン２９上側の油室３１下側の油室３３、３７ピン
結合３８縦壁３９ガイドロー
ラー４１補助バネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−398（ＪＰ，Ａ) 特開平４−34188（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−201278（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−55177（ＪＰ，Ａ) 特開平３−233084（ＪＰ，Ａ) 特開平１−230345（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−89751（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E04H 9/02 F16F 15/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基礎上に鉛直荷重を支持すると共に水平
方向の振動を吸収する積層ゴムを介して中間基礎版を設
け、該中間基礎版上に上下方向の振動を吸収するバネを
介して上部基礎版を設け、該上部基礎版と中間基礎盤と
の間にこれらの上下方向の相対振動を減衰させる複数の
ダンパーを配設し、前記中間基礎版に前記上部基礎版の
側方に延びる縦壁を形成し、該縦壁で上部基礎版の外周
部をガイドローラを介して係止させるようにしたことを
特徴とする制振装置。
【請求項２】前記ダンパーがオイルダンパーであり、
前記上部基礎版のロッキング振動によって上下逆方向に
作動するオイルダンパー同士を対にしてそのロッキング
振動時に容積が縮小される側の油室同士を相互に連通接
続させたことを特徴とする請求項１記載の制振装置。
【請求項３】前記オイルダンパーが前記上部基礎版あ
るいは中間基礎版の少なくともいずれか一方に補助バネ
を介して連結されていることを特徴とする請求項２記載
の制振装置。