JP3311808B2 - 免震床の復帰装置及び復帰装置ユニット - Google Patents

免震床の復帰装置及び復帰装置ユニット

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JP3311808B2
JP3311808B2 JP07117393A JP7117393A JP3311808B2 JP 3311808 B2 JP3311808 B2 JP 3311808B2 JP 07117393 A JP07117393 A JP 07117393A JP 7117393 A JP7117393 A JP 7117393A JP 3311808 B2 JP3311808 B2 JP 3311808B2
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一顕 志気
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】A. 発明の目的 (1) 産業上の利用分野 この発明は、建物の床面に設置され、その上に載置され
ている機器類を地震時の振動から保護する免震床に関
し、更に詳しくは、その復帰装置並びに該復帰装置の一
要素を構成する復帰装置ユニットに関する。
【0002】(2) 従来の技術及びその問題点 本出願人らは先に、特開昭62−86265号、同86
266号公報において、この種の免震床を提案した。す
なわち、その免震床構造によれば、床構造体の各支点部
を支える移動支承部と、同床構造体と固定床面との間に
設置されたばね・ダンパ部との組合わせよりなり、その
移動支承体部はベアリングボールを介装することにより
水平移動の抵抗が極小で鉛直荷重のみ受けるようにな
し、そのばね・ダンパ部は床構造体の水平移動に対する
位置復帰機能、移動時のトリガ機能及び減衰機能を備え
てなる、ものである。しかしながら、該先行技術におい
ては、ばね・ダンパ装置が、ばね部とダンパ部との一体
式であり、ダンパ部の粘性体の注入作業並びにばね部の
予張力付与作業はすべて現場における作業となってい
る。このため、ばね・ダンパ装置の組付け作業が面倒で
施工性が劣るうえ、特にそのばね部での予張力付与作業
に正確性が期し難く、本装置ひいては免震床システムの
精度に悪影響を与えている。
【0003】そこで、これらの問題点を解決すべく、実
願平1−84427号(以下、先願技術という)によ
り、新たな免震床構造用の復帰装置として、一端に反
力受けを有する縦長状の縦構部材と、該縦構部材の他
端部に、該縦構部材に直交して固定され、かつその堅壁
に沿って長手方向の案内溝が形成された横構部材と、
縦構部材の反力受けに一端を係止され、縦構部材に沿っ
て配される戻しばねと、戻しばねの他端にその一端を
連結され、その他端はねじ部に形成されるとともに該ね
じ部を横構部材の案内溝に挿通される連結部材と、連
結部材の横構部材の案内溝から突出するねじ部に螺合さ
れ、該横構部材の背面に当接されるとともに案内溝に沿
って移動可能なストッパと、からなることを特徴とする
復帰装置ユニットを提案した。本装置ユニットの床構造
への組付けにおいて、可動床は支承によって支持され、
本装置ユニットの縦溝部材と横溝部材とからなる骨格体
を可動床に固設し、本装置ユニットの連結部材の延長を
床面に固設した定着部材に連結する。減衰装置は別途配
される。
【0004】しかして、本先願技術の復帰装置ユニット
によれば、以下の作用を有する。 (a) 戻しばねに導入された予張力は、反力受けと横構部
材に当接するストッパとによって保持される。 (b) 戻しばねに引張り方向の力が作用するとき、この力
が予張力以下であれば、戻しばねの変形(伸び)はゼロ
であって、この力を吸収する。また、この力が予張力を
超過するようになると、その超過する力の分だけ戻しば
ねは伸長することになり、いわゆるトリガー機能を発揮
する。また、戻しばねは伸長した分だけエネルギーを蓄
え、復帰機能を発揮する。 (c) 戻しばねに引張り方向とは逆の引戻し方向の力が作
用するとき、ストッパの機能によりこの力を戻しばねに
は伝達しない。 (d) 戻しばねに横方向成分の引張り・圧縮力が加わった
ときにもストッパは案内溝に沿って移動可能であり、か
つ、戻しばねはこの変位による伸びに追従するものであ
るので、本ユニットはこの変位を許容する。
【0005】本先願技術においては、種々の利点はある
ものの、ストッパの機構が複雑となるとともに横構部材
の可動床への取付けに手間がかかること、等の問題点が
ある。
【0006】(3) 発明が解決しようとする課題 本発明は上述した点に鑑み、先願技術における横構部材
を廃することができ、ストッパの機構を簡単化でき、か
つ、施工性の良好なこの種免震床に適用される復帰装置
及びそのユニットを得ることを目的とするものである。
【0007】B. 発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明の免震床の復帰装置ユニットは上記目的を達成す
るため、次の構成を採る。すなわち、両端に反力受けを
有し、剛性を保持する縦長状のケーシングと、前記ケー
シングの一方の反力受けに一端を係止され、該ケーシン
グに沿って配される戻しばねと、前記戻しばねの他端に
その一端を連結され、その他端はねじ部に形成されると
ともに該ねじ部を前記ケーシングの他方の反力受けの遊
挿孔に挿通される棒状の第1の連結部材と、前記第1の
連結部材の前記他方の反力受けの遊挿孔から突出するね
じ部に螺合され、該反力受けの背面に当接されるストッ
パと、前記ケーシングの一方の反力受けにその一端を連
接され、その中間に自在継手が介装される棒状の第2の
連結部材と、からなることを特徴とする。本発明の免震
床の復帰装置は、上記構成の復帰装置ユニットについ
て、第2の連結部材は定着部材を介して床面または可動
床に固設され、第1の連結部材は引張り材を介して可動
床または床面に固設されてなることを特徴をする。
【0008】(2) 作用 本復帰装置ユニットにおいて、戻しばねに導入された予
張力は、反力受けに当接するストッパによって保持され
る。戻しばねに引張り方向の力が作用するとき、この力
が予張力以下であれば、戻しばねの変形(伸び)はゼロ
であって、この力を吸収する。また、この力が予張力を
超過するようになると、その超過する力の分だけ戻しば
ねは伸長することになり、いわゆるトリガー機能を発揮
する。また、戻しばねは伸長した分だけエネルギーを蓄
え、復帰機能を発揮する。戻しばねに引張り方向とは逆
の引戻し方向の力が作用するとき、ストッパの機能によ
りこの力を戻しばねには伝達しない。本ユニットに横方
向の変位成分が加わったとき、自在継手がこの変位を吸
収し、かつ、戻しばねはこの変位による伸びに追従する
ものであるので、本ユニットは予張力を失うことなくこ
の変位を許容する。なお、本装置ユニットにおける戻し
ばねへの予張力の導入はユニットの加工・組立てととも
に、工場においてなされる。本復帰装置ユニットの床構
造への組付けにおいて、可動床は支承によって支持さ
れ、本復帰装置ユニットの第1連結部材をチェーン等の
引張り材を介して可動床に固設し、本復帰装置ユニット
の第2の連結部材の延長部を床面に固設した定着部材に
連結する。減衰装置は別途配される。
【0009】(3) 実施例 本発明の免震床の復帰装置及びその復帰装置ユニットの
実施例を図面に基づいて説明する。 (実施例の構成)図1〜図8はその一実施例を示す。す
なわち、図1及び図2は本復帰装置ユニットを含めた復
帰装置Sの全体を示す斜視図及び全体側面図、図3及び
図4はその要部の一部省略縦断面図及び平面図、図5〜
図8はその部分詳細図である。
【0010】図1及び図2を参照して、この復帰装置ユ
ニットRは、両端に反力受け1,2を有する縦長状のケ
ーシング3と、該ケーシング3に沿って配される戻しば
ね4並びに第1の連結部材5と、該第1の連結部材5に
固設されるストッパ6と、該ケーシング3の一端部から
延設され、途中に折れ曲げ自在の継手8を有する第2の
連結部材9と、を含む。そして、該第2の連結部材9の
他端部を定着把持する定着部材10と、前記第1の連結
部材5に連設して配されるチェーン12、並びに取付け
架台13を含めて復帰装置Sの全体を構成する。その
他、これらの図において、Fは床面、Hは可動床であ
る。
【0011】以下、更に図3〜図8を参照して、各部の
詳細構造を説明する。ケーシング3 (図3、図4、図5参照) ケーシング3は、剛性を保持する細長の半円筒状をな
し、両端において竪壁状に反力受け1,2が固設されて
いる。該反力受け1,2にはそれぞれ連結部材用の挿通
孔1a,1bが開設される。挿通孔1aには、第2の連
結部材9の端部のねじ部9aが挿通され、反力受け1を
挟んで複数(本実施例では3)のナットよりなるナット
組15により固定され、その端部にフック懸け部材16
が固設される。フック懸け部材16は平板体よりなり、
中央にフック懸け孔が穿設されている。
【0012】戻しばね4(図3、図4参照) 戻しばね4は引張りコイルばねが使用され、両端にフッ
ク4a,4bを有し、その一端のフック4aは前記した
第2の連結部材9の端部のフック懸け部材16と係合
し、他端のフック4bは第1の連結部材5の端部に固着
されたフック懸け部材17に係合される。
【0013】第1連結部材5・ストッパ6 (図3、図4、図6参照) 第1の連結部材5は剛性を保持する棒状体をなし、その
他端部はねじ部5aに形成され、反力受け2の挿通孔2
aに遊挿される。ストッパ6は該ねじ部5aに螺合さ
れ、反力受け2の背面に当接する。ストッパ6は、ナッ
ト部材(本実施例では2つのナット組6a,6b)より
なり、その背面は平坦面をもって反力受け2に当接す
る。該ストッパ6の回動締込みにより、戻しばね4に対
して予張力を導入する。この予張力の導入は、本ユニッ
トRの組立てを工場で行われる際に、同時的になされ
る。すなわち、適宜の張力測定具を第1の連結部材5の
端部に連結し、この張力を測定しながらストッパ6のナ
ット6aを連結部材5のねじ部5aにねじ込んでゆき、
該ナット6aを反力受け2aの背面に当接する。締付け
ナット6bによりナット6の緩みを阻止する。第1の連
結棒5の先端部には、チェーン12の取付け用のピン挿
通孔が穿設される。
【0014】第2連結部材9(図3、図4、図7参照) 第2の連結部材9は、剛性を保持する棒状体をなし、棒
本体の中間に自在継手8を介して、両端にねじ部9a,
9bが螺設されている。自在継手8は、いわゆるボール
ジョイントが採用される。この自在継手8は、連結部材
9の本体にねじ接合されたシャンク20と、該シャンク
20に一体に形成された球面ジャーナル21と、他方の
連結部材9にねじ接合され、球面ジャーナル21を抱持
するハウジング22と、該ハウジング22に螺合し、球
面ジャーナル21の他面を抱持するロック部材23と、
からなる。ハウジング22及びロック部材23にはそれ
らの内部に球面ジャーナル21の曲率に合致する凹球面
24が形成され、その摺接作用によりシャンク20を揺
動自在とする。
【0015】第2の連結部材9の他端部のねじ部9b
は、ナット組26を介して床面Fに固設された定着部材
10に固定される。すなわち、定着部材10は底板10
aと竪板部10bとから断面L形状をなし、底板10a
には床面Fに埋設されたプラグアンカー27に締め込ま
れる締付けナット28を介して固設され、第2の連結部
材9のねじ部9bは竪板部10bのボルト挿通孔に挿通
され、竪板部10bの両側に配されたナット組26相互
を締付けて固定される。
【0016】以上において、ケーシング3と戻しばね4
と第1連結部材5とから「ばね緩衝部」が構成され、第
2連結棒9により「折り曲げ自在部」が構成される。
【0017】チェーン12・取付け架台13 (図8参照) 引張り材をしてのチェーン12は第1の連結部材5の端
部と取付け架台13とにそれぞれピンをもって取付けら
れる。チェーン12は引張力のみを伝達する部材として
採用され、従って、これと同等であれば(例えばロー
プ)、適宜のものを採用することは自由である。取付け
架台13は、上面部13aと円柱部13bと下面部13
cとからなる。上面部13aは円柱棒13bの上面に一
体に取り付けられ、可動床との取付けに供せられ、下面
部13cは円柱部13bの下面に一体に取り付けられ、
チェーン12との取付けに供せられる。
【0018】(免震床構造への組付け・配置態様)図9
は免震床構造の各構成要素の配置の一例を示し、図10
及び図11はその部分構成図である。図において、Bは
移動支承体、Dは減衰装置である。図9に示されるよう
に、この免震床構造は、建物の躯体部をなす床部分の一
区画において、その床面Fに複数の移動支承体Bが配さ
れ、該支承体Bの上面に横構部材30と縦構部材31と
により格子状に組まれた可動床のフレーム(以下、床フ
レームという)Hが水平方向に可動自在に載置される。
床フレームHには適宜小梁32が架け渡される。そし
て、この床フレームH上に足場(図示せず)を介して小
型の床パネル(図示せず)が設置され、これらにより可
動床を構成する。足場は場合により省略されるものであ
り、また、床パネルも大型板を使用して差し支えなく、
本発明にとって非本質的事項である。床面Fと床フレー
ムHとの間には、本復帰装置ユニットRを組み込んだ復
帰装置S並びに減衰装置Dが介装される。
【0019】移動支承体Bはこの床フレームHを移動自
在に支える機能を有するが、復帰機能を有しない。本実
施例では、図10に示すように、上沓34と下沓35と
の間に複数のボール36を介装したボールベアリング型
の支承体を採用することにより、水平移動の抵抗が極小
化されている。なお、該構成は公知であり、他の支承態
様、例えば滑り支承等を採用することを妨げるものでは
ない。また、減衰装置Dについては、図11に示すよう
に、上方に向けて凹部を有し、床面Fに固設される鍋状
部材40と、床フレームHに適宜の連結部材41を介し
て固設され、その板面を前記鍋状部材40の凹部の底面
40aにわずかの間隙sを存して対設された抵抗板42
と、鍋状部材40の凹部内に充填される粘性流体43
と、からなる。本実施例の減衰装置Dは、いわゆる粘性
せん断抵抗型の減衰装置であって、抵抗板42の移動に
伴う抵抗板42と鍋状部材40の凹部の底面40aとの
相対移動により、その間に介在する粘性流体43に生ず
る粘性せん断抵抗により抵抗板42ひいては床フレーム
Hの運動を減衰する機能を有する。なお、該構成は公知
のものであり、この態様に限らず、例えば摩擦減衰を利
用したものも採用されうる。
【0020】本復帰装置ユニットRを組み込んだ復帰装
置Sはこの免震床構造において、床フレームHの下面に
固設された介装板45を介して、床面Fと床フレームH
との間に放射状に等間隔に配される。すなわち、介装板
45は小梁32間に架け渡されて固設され、復帰装置S
の取付け架台13の上面部13aと取付けボルト・ナッ
ト46をもって固設される(図8参照)。そして、この
復帰装置Sは、図例においては90°間隔に4個配され
て1組となっており、中央の縦構部材31を挟んで左右
に1組ずつ配される。この復帰装置Sの配設において、
本装置Sの各構成要素は直線上に並ぶ。すなわち、チェ
ーン12のたるみがないように張力の調整がなされるも
のであり、第2の連結部材9の端部のナット組25の締
込みによりなされる。
【0021】なお、復帰装置Sの配置態様に関して、本
実施例の放射型において、90°の等間隔に限らず、1
20°間隔(すなわち3個態様)のもの、あるいは72
°間隔(すなわち5個態様)のもの、等適宜の等間隔の
放射態様のものが採用されうる。また、これらの等間隔
でなくても、非対称配置であっても合力として、0とな
ればよいものである。
【0022】(実施例の作用・効果)本実施例の復帰装
置ユニットR及び該復帰装置ユニットRを使用した復帰
装置Sは以下の機能を発揮する。本復帰装置ユニットR
において、戻しばね4に導入された予張力は、反力受け
2に当接するストッパ6によって保持される。戻しばね
4に引張り方向の力が作用するとき、この力が予張力以
下であれば、戻しばね4の変形(伸び)はゼロであっ
て、この力を吸収する。また、この力が予張力を超過す
るようになると、その超過する力の分だけ戻しばね4は
伸長することになり、いわゆるトリガー機能を発揮す
る。また、戻しばね4は伸長した分だけエネルギーを蓄
え、復帰機能を発揮する。戻しばね4に引張り方向とは
逆の引戻し方向の力が作用するとき、ストッパ6の機能
によりこの力を戻しばね4には伝達しない。本ユニット
Rに横方向の変位成分が加わったとき、自在継手8がこ
の変位を吸収し、かつ、戻しばね4はこの変位による伸
びに追従するものであるので、本ユニットRは予張力を
失うことなくこの変位を許容する。
【0023】復帰装置ユニットRの単体での機能は上記
のとおりであるが、これを前記した建物における免震床
構造に組み込んで使用するとき、次のように機能する。
常時すなわち非地震時においては、床フレームHは本復
帰装置ユニットRの戻しばね4の予張力をもって定着部
材10を介して床面Fに固定されているので、床フレー
ムHは何ら移動することはない。地震動等の強大な強制
振動力を受けて建物が振動すると、床面Fはこの建物の
振動と一体に揺れるが、床フレームHは移動支承体Sに
移動自在に支持されたものであるので、床面Fの運動と
は絶縁されたものとなり、この運動には追従せず、床面
Fと床フレームHとの間に相対変位が生じる。そして、
床面Fと床フレームHとの間に介装された減衰装置D
は、この相対変位と反対方向に抵抗力を発揮し、この相
対変位を吸収する。
【0024】本復帰装置Sは取付け架台13を挟んで相
対する方向に配され、今1方向のみの変位についてみる
と、一方の復帰装置S(これをS1とする)は定着部材
10から離れる方向に移動し、このため引張り力が導入
される。しかして、この復帰装置においては戻しばね4
以外はすべて引張り力に対して非変形であるので、戻し
ばね4のみが伸長し、ストッパ6は反力受け2から離れ
る。この戻しばね4の伸びにより復帰エネルギーが蓄え
られる。また、他方の復帰装置S(これをS2とする)
は定着部材10に近づく方向に移動し、このため圧縮力
が導入される。しかるに、この復帰装置においては、圧
縮力はストッパ6により戻しばね4には伝わらず、チェ
ーン部12に作用することになる。該チェーン部12は
圧縮力には無抵抗であるのでたるみによってこの力を吸
収し、復帰装置としては何ら抵抗なく上記の移動を許容
する。次いで、上記とは反対方向へ振れると、復帰装置
S1は当初位置までは復帰エネルギーを放出し、それ以
後は圧縮状態となる。一方、復帰装置S2は当初位置ま
では無負荷状態であるが、それ以後は引張り力が作用し
その戻しばね4が伸長するとともに復帰エネルギーを蓄
えることになる。
【0025】このようにして、本復帰装置Sは、この振
動過程において、常時、床面Fと床フレームHとを初期
位置、換言すれば、減衰装置Dの定位置に戻す働きをな
す。そして、減衰装置Dとこの復帰装置Sとの協働作用
により、床面Fと床フレームHとの相対変化は速やかに
吸収される。本実施例の復帰装置Sによれば、戻しばね
に導入される予張力を現場での組付け作業に先立ってな
されるので、所望の大きさの予張力が良好な精度で導入
される。また、本実施例の支承装置Bと減衰装置Dと復
帰装置ユニットRとからなる免震床構造によれば、減衰
装置Dと復帰装置ユニットRとは分離されたものである
ので、それぞれを独立して配置することができ、空間的
節約を図ることができるばかりでなく、空間的制約にと
らわれず、自由な免震床システムを構築することができ
る。上述した免震床構造において、減衰装置Dを省略し
た態様の床構造を採ることができる。この態様によれ
ば、減衰性能は戻しばねによって発揮される。また、支
承装置Bに減衰機能を付加したもの(例えば摩擦支持)
を使用する態様の床構造を採ることもできる。本復帰装
置ユニットRによれば、自在継手8をもって可撓性を発
揮させ、このため、ストッパ6は簡単なナット構造で済
むので、構造が極めて簡単となり、製作・保守が容易と
なる。
【0026】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の基本的技術思想の範囲内で種々設計変更
が可能である。すなわち、以下の態様は本発明の技術的
範囲内に包含されるものである。 本実施例では、ケーシング3の反力受け1におけるフ
ック懸けを第2の連結部材9の端部を利用したものであ
るが、反力受け1に独立したフック懸け部材を設けてよ
いことは勿論である。
【0027】第2の連結部材9中に長さを調整する部
材としてターンバックルを介装すること。すなわち、図
3、図4に示すように、ターンバックル48は反力受け
1とボールジョイン8との間に介装される。該ターンバ
ックル48により、復帰装置ユニットRを含む復帰装置
Sの直線的配列がなされる。
【0028】復帰装置の配置態様において、図9に示
す1か所における放射態様を採らず、個々に独立して分
散配置され、全体として合力が0となるように配されれ
ばよいものである。図12はそのような免震床の別な配
置態様を示す。床フレームHは先の実施例のものよりも
大型化されているが、基本的にはそれと同様に横構部材
30と縦構部材31とからなる。そして、復帰装置Sは
1点集中の放射型を採らず、個々の復帰装置Sに分散さ
れていることを特徴とする。この復帰装置Sを縦構部材
31(もしくは横構部材30)を挟んで対称的に設置さ
れる。従って、全体的に戻しばね4の合力が0となるよ
うにされている。この実施例の免震床における復帰装置
の作動は先の実施例に準じる。この免震床によれば、復
帰装置Sが分散されて配されるので、放射型配置に比べ
て設置空間が節約できるとともに、配置の自由度が増大
する。なお、本免震床において、減衰装置Dを省略し得
ることは前述と同様である。
【0029】C. 発明の効果 本発明の免震床の復帰装置ユニットによれば、ストッパ
機構が簡単なナット構造で済み、更には横構部材が省略
できるので、構造が簡単となり、製作手間を省くことが
できる。更には、可動床への取付け手間が簡単化され、
施工効率が向上する。また、戻しばねに導入される予張
力を現場での組付け作業に先だってなされるので、所望
の大きさの予張力が良好な精度でなされる。更には、減
衰装置の設置位置に無関係に独立して設置されるもので
あるので、空間的な節約ができ、設置の自由度が増大す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の免震床の復帰装置ユニットを含む復帰
装置の一実施例の全体斜視図。
【図2】その側面図。
【図3】その要部の一部省略拡大縦断面図。
【図4】図3の平面図。
【図5】(a)図はケーシングの側断面図。(b)図は
正面図。
【図6】(a)図は第1の連結部材の平面図。(b)図
は側面図。
【図7】自在継手の構造を示す断面図。
【図8】引張り材及び取付け架台の拡大側面図。
【図9】免震床構造の各構成要素の配置を示す平面図。
【図10】その構成要素の移動支承の一例を示す断面
図。
【図11】その構成要素の減衰装置の一例を示す断面
図。
【図12】免震床構造の他の配置例図。
【符号の説明】
S…復帰装置、R…復帰装置ユニット、1,2…反力受
け、3…ケーシング、4…戻しばね、5…第1の連結部
材、6…ストッパ、8…自在継手、9…第2の連結部
材、10…定着部材、12…引張り材、13…取付け架
台、B…支承装置、D…減衰装置、H…床フレーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E04F 15/18 601 F16F 15/00 - 15/32

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】両端に反力受けを有し、剛性を保持する縦
    長状のケーシングと、 前記ケーシングの一方の反力受けに一端を係止され、該
    ケーシングに沿って配される戻しばねと、 前記戻しばねの他端にその一端を連結され、その他端は
    ねじ部に形成されるとともに該ねじ部を前記ケーシング
    の他方の反力受けの遊挿孔に挿通される棒状の第1の連
    結部材と、 前記第1の連結部材の前記他方の反力受けの遊挿孔から
    突出するねじ部に螺合され、該反力受けの背面に当接さ
    れるストッパと、 前記ケーシングの一方の反力受けにその一端を連接さ
    れ、その中間に自在継手が介装される棒状の第2の連結
    部材と、からなる復帰装置ユニット。
  2. 【請求項2】第2の連結部材には長さ調整用のターンバ
    ックルが介装されてなる請求項1に記載の復帰装置ユニ
    ット。
  3. 【請求項3】請求項1の復帰装置ユニットについて、第
    2の連結部材は定着部材を介して床面または可動床に固
    設され、第1の連結部材は引張り材を介して可動床また
    は床面に固設されてなることを特徴をする免震床の復帰
    装置。
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