JP3154022B2 - 可変減衰免震装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上部建屋の免震を行う
とともに、その減衰特性を変更可能な可変減衰免震装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上部建屋の免震を行う免震装置と
しては、基礎部に一端側が固定され他端側に上部建屋が
設置される積層ゴムと、基礎部と上部建屋との間に設け
られたダンパとを有するものが用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記免
震装置は、ダンパの減衰特性が一定であり規模の大きい
地震に対応するため該ダンパでは小振幅時に剛性を持っ
てしまい、小地震時において上部建屋の比較的長い固有
周期を短くし免震効果を小さくしてしまうという問題が
あった。また、積層ゴムによって得られる長い固有周期
を実現するためには、ダンパとしては、一般に大きな変
位（ストローク）を許容できるものとする必要がある。

【０００４】本発明の目的は、地震の大きさにかかわら
ず常に最適な減衰性能を得ることができ、しかも大きな
ストロークに対応できる可変減衰免震装置を提供するこ
とである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の可変減衰免震装置は、基礎部に一端側が固
定され他端側に上部建屋が設置される積層ゴムと、前記
基礎部と前記上部建屋との間に設けられたダンパとを有
し、前記ダンパは、前記基礎部に固定されるとともに内
周側に電極が設けられたケーシングと、前記上部建屋に
張設されたワイヤと、該ワイヤが巻き付けられるととも
に前記ケーシングに回転自在に支持され該ケーシング内
に位置する部分の外周側に電極が設けられた回転部材と
を有し、前記ケーシング内に、印加する電圧により粘度
が制御される電気粘性流体を封入してなり、前記上部建
屋に設けられて前記ワイヤを支持するワイヤ支持部は、
支持する前記ワイヤの張設方向にほぼ直交する方向に延
在するガイドレールに、その延在方向に沿って移動自在
となるよう支持されていることを特徴としている。

【０００６】

【作用】本発明の可変減衰免震装置によれば、上部建屋
が基礎部に対して振動すると、積層ゴムが変形するとと
もに、上部建屋に張設されたワイヤが該上部建屋ととも
に移動することになり、これにより、ワイヤが巻かれた
回転部材が回転することになる。ここで、回転部材を支
持するケーシング内には電気粘性流体が封入されている
ため、この電気粘性流体の粘度に応じた回転抵抗が回転
部材にかかることになる。よって、初期剛性の小さい積
層ゴムを用いており、また、ケーシング内周側に設けら
れた電極と回転部材の外周側に設けられた電極との間に
印加する電圧すなわち電気粘性流体に印加する電圧を変
えることにより、回転部材の回転抵抗すなわちダンパの
減衰定数および固有周期が変化することになるため、地
震の規模にかかわらず常に最適な減衰性能を得ることが
できる。しかも、ダンパとして回転型のものを用いてい
るため、大きなストロークに対応できる。また、上部建
屋に設けられてワイヤを支持するワイヤ支持部は、支持
するワイヤの張設方向にほぼ直交する方向に延在するガ
イドレールに、その延在方向に沿って移動自在となるよ
う支持されているため、ワイヤは、その張設方向に沿う
方向には上部建屋とともに移動するが、これに直交する
方向には上部建屋の移動に対して影響を及ぼさないフリ
ーな状態となる。

【０００７】

【実施例】本発明の一実施例による可変減衰免震装置を
図１〜図５を参照して以下に説明する。図１に示すもの
が本実施例の可変減衰免震装置１であり、該可変減衰免
震装置１は、基礎部２上の所定の複数位置に、一端側が
固定設置された初期剛性の小さい積層ゴム３を有してお
り、該積層ゴム３の他端側には、上部建屋４が設置され
ている。なお、積層ゴムとしては、天然ゴム系あるいは
シリコンゴム系の積層ゴムがあるが、特にその種類を限
定するものではない。

【０００８】上部建屋４の下面の所定範囲には、該上部
建屋４の移動に対して積層ゴム３に干渉せぬ所定位置に
ワイヤ支持部５が複数カ所設けられている。これらワイ
ヤ支持部５には、例えば図２に示すように、上部建屋４
の各辺部に沿って近接するもの同士が相互にほぼ９０゜
をなすように高張力鋼製のワイヤ６が張設されている。

【０００９】ここで、図３に示すように、各ワイヤ支持
部５は、上部建屋４の下面７側に該下面７に沿いかつ支
持するワイヤ６の張設方向にほぼ直交する方向に延在す
べく嵌め込まれたガイドレール８に、その延在方向に沿
って移動自在となるよう支持されている。これにより、
ワイヤ６は、後述のダンパ本体９に巻かれた状態におい
てその張設方向に沿う方向には上部建屋４とともに移動
し、これに直交する方向には上部建屋４の移動に対して
影響を及ぼさない（すなわちこの方向の上部建屋４の移
動時に無理な力がかからない）フリーな状態となる。

【００１０】対をなすワイヤ支持部５間の基礎部２上に
は、ワイヤ６とともにダンパを構成するダンパ本体９が
設けられており、このダンパ本体９は、図４および図５
に示すように、円筒部１０と、該円筒部１０の上端を閉
塞する上部閉塞部１１とから構成されるとともに基礎部
２上に固定設置されるケーシング１３を具備しており、
このケーシング１３の上部閉塞部１１には、円筒部１０
の軸線を中心に支持孔１４が形成されていて、さらに、
基礎部２にも支持孔１４と同軸に支持孔１５が形成され
ている。加えて、円筒部１０の内周面には、外部から通
電可能な電極１６が全周に固着されている。

【００１１】ケーシング１３には、上部閉塞部１１の支
持孔１４に回転自在に支持されるとともにケーシング１
３から突出する先端部にワイヤ６が巻き付けられ該ワイ
ヤ６の巻き付け部分にすべり止めを目的としてエンボス
加工が施された上部支持軸部１８と、基礎部２の支持孔
１５の内周面および底面に設けられたすべり支承１７
ａ，１７ｂ（またはベアリング）により回転自在に支持
される下部支持軸部１９と、これら支持軸部１９の間に
設けられ、支持孔１５の外側に設けられたすべり支承１
７ｃ（またはベアリング）で支持される大径の主軸部２
０とを有する段付円柱状の鋼製の回転部材２１が設けら
れている。加えて、この回転部材２１の主軸部２０の外
周面には、外部から通電可能な電極２２が電極１６に対
向するよう全周に固着されており、この電極２２と電極
１６との間には環状をなす一定の隙間が形成されてい
る。

【００１２】そして、ケーシング１３の電極１６と回転
部材２１の電極２２との隙間には、印加する電圧（すな
わち電界強度）を変更することにより粘度が変更制御で
きる電気粘性流体２３が封入されている。なお、ダンパ
本体９には、図示は略すが、電極１６，２２間の隙間か
ら支持孔１４，１５等を介してダンパ本体９の外部に電
気粘性流体が漏れるのを防止するシール構造が採用され
ている。また、両電極１６，２２は電気粘性流体２３を
介する以外では通電せぬよう所定の絶縁処理が施されて
いる。

【００１３】以上のような構成の本実施例の可変減衰免
震装置１によれば、地震等が発生し、上部建屋４が基礎
部２に対して振動すると、初期剛性の小さい積層ゴム３
が変形するとともに、上部建屋４に張設された各ワイヤ
６のうち上部建屋４の振動方向に沿うものが該上部建屋
４とともに移動することになり、これにより、このワイ
ヤ６が巻かれたダンパ本体９の回転部材２１の主軸部２
０がケーシング１３内で回転することになる。ここで、
回転部材２１を支持するケーシング１３内には電気粘性
流体２３が封入されているため、この電気粘性流体２３
の粘度に応じた回転抵抗が回転部材２１にかかることに
なり、よって、ケーシング１３の内側に設けられた電極
１６と回転部材２１の外側に設けられた電極２２との間
に印加する電圧すなわち電気粘性流体２３に印加する電
圧を変えることにより、回転部材２１の回転抵抗すなわ
ち免震装置１の減衰定数および固有周期が変化すること
になる。

【００１４】そして、図示は略すが、基礎部２および上
部建屋４の振動状態を検出するセンサと、このセンサか
らの情報により最適な減衰定数を割り出して両電極１
６，２２間すなわち電気粘性流体２３に印加する電圧を
制御する制御装置とを設けることにより、地震の大きさ
等による上部建屋４の振動状態に応じて、可変減衰免震
装置１の固有周期および減衰定数を制御することにな
り、地震の規模にかかわらず常に最適な制御力を与える
ことができる。したがって、低変位レベルから大変位ま
で最適な免震効果を発揮することができる。なお、この
場合、電気粘性流体２３は電界強度を変化させることに
よりその等価粘度が瞬時に変化するため応答遅れ等を生
じることがない。しかも、ダンパ本体９として回転型の
ものを用いているため、上部建屋４の大きなストローク
にも対応できる。

【００１５】なお、ケーシング１３および回転部材２１
を導電材料で形成した場合には、それぞれに電極を固着
する必要はなく、ケーシング１３および回転部材２１に
直接電圧を印加すればよく（この場合ケーシング１３お
よび回転部材２１が電極となる）、この場合も、ケーシ
ング１３および回転部材２１が電気粘性流体２３を介す
る以外では通電せぬよう所定の絶縁処理が施されること
になる。

【００１６】また、電気粘性流体の抵抗力を大きくする
場合等には、回転部材の主軸部を導電材料からなる複数
の円板状のプレートとし、かつケーシングの内側にも導
電材料からなる複数の円板状のプレートを回転部材のプ
レートと交互になるよう配置固定したり、あるいは、回
転部材の主軸部を円板状としこの主軸部に導電材料から
なる複数の径の異なる円筒状のプレートを軸線方向に沿
って同心状に固定し、かつケーシングにも導電材料から
なる複数の径の異なる円筒状のプレートを軸線方向に沿
って回転部材のプレートと交互になるよう配置固定した
りすることも可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の可変減衰
免震装置によれば、初期剛性の小さい積層ゴムとダンパ
とを組み合わせるとともに、ダンパは、ケーシング内周
側に設けられた電極と回転部材の外周側に設けられた電
極との間に印加する電圧すなわち電気粘性流体に印加す
る電圧を変えることにより、回転部材の回転抵抗すなわ
ちダンパの減衰定数および固有周期が変化することにな
るため、地震の規模にかかわらず常に最適な減衰性能を
得ることができる。したがって、低変位レベルから大変
位まで最適な免震効果を発揮することができる。しか
も、ダンパとして回転型のものを用いているため、大き
なストロークに対応できる。また、上部建屋に設けられ
てワイヤを支持するワイヤ支持部は、支持するワイヤの
張設方向にほぼ直交する方向に延在するガイドレール
に、その延在方向に沿って移動自在となるよう支持され
ているため、ワイヤは、その張設方向に沿う方向には上
部建屋とともに移動するが、これに直交する方向には上
部建屋の移動に対して影響を及ぼさずフリーな状態とな
り、その結果、この方向の上部建屋の移動時に無理な力
がかかることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による可変減衰免震装置を概
略的に示す正面図である。

【図２】本発明の一実施例による可変減衰免震装置のダ
ンパの平面配置図である。

【図３】本発明の一実施例による可変減衰免震装置のワ
イヤ支持部を示す斜視図である。

【図４】本発明の一実施例による可変減衰免震装置のダ
ンパを示す縦断面図である。

【図５】本発明の一実施例による可変減衰免震装置のダ
ンパを示す横断面図である。

【符号の説明】

１ 可変減衰免震装置 ２ 基礎部 ３ 積層ゴム ４ 上部建屋 ６ ワイヤ ９ ダンパ本体 １３ ケーシング １６，２２ 電極 ２１ 回転部材 ２３ 電気粘性流体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前林 和彦 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 来田 義弘 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 林 章二 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−110370（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−238972（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04H 9/02 331 F16F 15/02 - 15/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基礎部に一端側が固定され他端側に上部
   建屋が設置される積層ゴムと、前記基礎部と前記上部建
   屋との間に設けられたダンパとを有し、 前記ダンパは、 前記基礎部に固定されるとともに内周側に電極が設けら
   れたケーシングと、 前記上部建屋に張設されたワイヤと、 該ワイヤが巻き付けられるとともに前記ケーシングに回
   転自在に支持され該ケーシング内に位置する部分の外周
   側に電極が設けられた回転部材とを有し、 前記ケーシング内に、印加する電圧により粘度が制御さ
   れる電気粘性流体を封入してなり、 前記上部建屋に設けられて前記ワイヤを支持するワイヤ
   支持部は、支持する前記ワイヤの張設方向にほぼ直交す
   る方向に延在するガイドレールに、その延在方向に沿っ
   て移動自在となるよう支持されていることを 特徴とする
   可変減衰免震装置。