JP3319726B2 - 免震装置 - Google Patents

免震装置

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JP3319726B2
JP3319726B2 JP19878299A JP19878299A JP3319726B2 JP 3319726 B2 JP3319726 B2 JP 3319726B2 JP 19878299 A JP19878299 A JP 19878299A JP 19878299 A JP19878299 A JP 19878299A JP 3319726 B2 JP3319726 B2 JP 3319726B2
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道夫 倉持
日本電気システム建設株式会社
ドーピー建設工業株式会社
直身 北山
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は上部構造から懸垂
する芯材の回りに多重に配置される振動体から構成さ
れ、下部構造の水平方向の振動を遮断する免震装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】上部構
造から懸垂する芯材と、その回りに多重に配置される振
動体から構成され、下部構造の水平方向の振動を遮断す
る免震装置は特公昭54-16330号、特公昭54-40842号、特
公昭63-574号、特公昭63-21780号等のように規模の異な
る複数個の円錐台形の振動体を重ね、隣接する振動体を
吊り材で連結した構造をし、上部構造の鉛直荷重を芯材
と振動体が圧縮力として負担し、振動体間の吊り材が引
張力として負担することで、上部構造を下部構造に実質
的に吊り支持させる特徴を持つ。
【0003】また複数個の振動体が重なることで上部構
造と下部構造間の距離より大きい振り子長さを確保し、
全吊り材の全長の和に相当する振り子長さ分の振動周期
を上部構造に与えることにより上部構造を長周期化し、
下部構造の水平方向の振動を遮断する特徴を持つ。
【0004】一方、振動体が円筒状をし、振動体の圧縮
力負担部分が面材で構成されるため、相対的に外周側に
位置する振動体が、内周側の振動体の相対変位を阻害す
ることなくその振動体を支持する上で、外周側の振動体
が内周側の振動体より大きくなければならない。従って
最も外周側に位置する振動体の半径は各振動体の振幅の
和に相当する大きさを持つ必要があり、全体として免震
装置の占有面積が拡大する傾向がある。
【0005】この発明は上記の免震装置を発展させたも
ので、占有面積の拡大を招かない形の免震装置と、それ
に対して地震時の衝撃力を吸収する機能を付加した免震
装置を提案するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記免震装置では圧縮力
負担部分が振動体を構成し、引張力負担部材である吊り
材によって隣接する振動体を連結しているが、本発明で
は引張力負担部材である吊り材と、その両端が接続され
るフレームとベースから振動体を構成し、圧縮力負担部
材で隣接する振動体を互いに連結すると共に、圧縮力負
担部材を線材で構成することにより、振動体の下端の面
積を拡大する必要をなくし、多重に配置される振動体か
らなる免震装置の占有面積を縮小する。
【0007】免震装置は上部構造の鉛直荷重を圧縮力と
して負担する芯材と、芯材の外周に多重に配置される複
数個の振動体からなり、振動体は相対的に上方に位置す
るフレームと、フレームの下方に位置するベースと、フ
レームとベース間に架設され、ベースを吊り支持し、上
部構造の鉛直荷重を引張力として負担する吊り材から構
成される。
【0008】相対的に内周側に位置する振動体はその外
周側に位置する振動体に、圧縮力負担部材である斜材に
よって支持される。斜材は相対的に内周側に位置する振
動体のフレームと外周側に位置する振動体のベース間に
架設され、上部構造の鉛直荷重を圧縮力として負担し、
内周側の振動体を外周側の振動体に支持させる。
【0009】芯材の下端部は最も内周側に位置する振動
体のベースに接続され、最も外周側に位置する振動体は
そのフレームと下部構造間に架設される斜材を通じて直
接下部構造に、もしくは斜材から更にベースを通じて下
部構造に支持される。
【0010】芯材は全振動体のフレームを挿通し、上部
構造と下部構造間の相対変位時にフレームに対して相対
変位することから、フレームは芯材の相対変位を阻害し
ない開口を有する形状をする。
【0011】上部構造の鉛直荷重は芯材からそれに接続
されるベースに伝達され、ベースに伝達された鉛直荷重
は吊り材を介して上方のフレームに伝達され、更にフレ
ームを支持する外周側の振動体のベースに斜材を介して
伝達され、最終的には最も外周側に位置する振動体のフ
レームから斜材を経て、あるいは斜材とベースを経て下
部構造に伝達される。
【0012】上部構造は全吊り材の全長の和に相当する
長さの吊り材で下部構造に吊り支持された場合と同等の
支持状態になり、全吊り材の全長の和に相当する振り子
長さ分の振動周期が与えられることで長周期化し、下部
構造の水平方向の振動を遮断する。
【0013】下部構造の振動によって上部構造が下部構
造に対して相対変位をするときは、芯材が接続された最
も内周側の振動体のベースが上部構造と共にその上方の
フレームに対して相対変位すると共に、最も内周側の振
動体のフレームと、それに斜材によって連結された外周
側の振動体のベースがその上方のフレームに対して相対
変位し、全体的には各振動体のベースがその上のフレー
ムに対して生ずる相対変位量の和分の相対変位が上部構
造と下部構造間に生ずる。
【0014】下部構造の振動時に各振動体のベースがフ
レームに対して相対変位するとき、隣接する振動体の平
面形状と平面上の寸法が同一の場合、圧縮力負担部材が
面材であれば、ベースは圧縮力負担部材に衝突して変位
を生ずることができないが、本発明では圧縮力負担部材
である斜材が線材であることから、隣接する振動体の向
きを調整することで、ベースの周辺にその変位を許容す
る空間が生まれ、隣接する振動体の形状と寸法が同一で
あってもベースはフレームに対して相対変位できる。
【0015】例えば請求項2に記載のように振動体の平
面形状、すなわちフレームとベースが平面上、多角形状
をし、隣接する振動体が平面上、重複しないように配置
され、斜材がフレームの隅角部とベースの隅角部間に架
設されれば、フレームとベースが同一形状で、同一寸法
であっても斜材の架設位置以外の部分に内周側の振動体
のベースが外周側の振動体のベースに対して相対変位で
きる空間ができるため、相対的に外周側に位置する振動
体のベースが、内周側に位置する振動体のベースより必
ずしも大きい必要がない。
【0016】より具体的にはフレームとベースが共に正
三角形の場合、相対的に内周側に位置する振動体のベー
スと外周側に位置する振動体のベースを点対称に配置す
れば、両ベースが同一寸法であっても相対的に内周側の
ベースは、芯材がいずれかのフレームの内周に衝突する
まで、またはベースの辺の部分が外周側のベースの頂点
位置を通る斜材に衝突するまで外周側のベースに対して
相対変位できるため、外周側の振動体のベースが内周側
の振動体のベースより大きい必要がない。
【0017】フレームとベースが共に円形であっても、
吊り材が接続される部分をフレームとベースの周囲に張
り出す形で形成すれば、斜材を架設する上で、フレーム
とベースは多角形状であることと同等であるため、必ず
しもフレームとベースの基本形が多角形状である必要は
なく、フレームとベースの平面形状は問われないことに
なる。
【0018】上記の通り、従来の多重型免震装置の場
合、相対的に内周側に位置する振動体がその外周側に位
置する振動体の吊り材によって支持されることから、下
部構造の振動時には振動体単位で振動するため、隣接す
る振動体同士の衝突を回避するために外周側の振動体は
必ず内周側の振動体より大きくなければならない。
【0019】これに対し、本発明では同一形状、同一寸
法のベースの向きを変えて内周側の振動体と外周側の振
動体を配置することで、斜材を内周側の振動体のベース
と衝突しないように外周側の振動体のベースと内周側の
振動体のフレームとの間に架設することができるため、
外周側の振動体を内周側の振動体より大きくする必然性
がなくなる。
【0020】この結果、内周側の振動体から外周側の振
動体へかけて規模を拡大する必要がなくなり、多重に配
置される振動体からなる免震装置の占有面積の縮小が可
能になる。
【0021】また圧縮力負担部材が斜材であることで、
面材である場合より振動体の構成が単純化されると共
に、振動体自身の重量が軽量化されるため、製造コスト
の低減と、組み立て作業の能率向上が図られる。
【0022】加えて圧縮力負担部材が線材であること
で、振動体の構成部材全体が見通せるため、振動体の維
持・管理が容易に行える。吊り材と、フレームやベース
との接続部分に、上部構造と下部構造間の鉛直方向の相
対変位を遮断するためのバネを配置する場合、あるいは
鉛直方向の振動を抑制するためのダンパを配置する場合
にも、吊り材が圧縮力負担部材によって覆い隠されるこ
とがないため、バネやダンパの着脱と、維持・管理を容
易に行うことが可能になる。
【0023】請求項3では斜材の端部、もしくは中間部
に、斜材の軸方向に伸縮自在で、圧縮力を負担する能力
と復元力を有する衝撃吸収材を介在させることにより、
免震装置に衝撃力を吸収する機能を付加する。
【0024】地震動の初動による衝撃力は下部構造から
最も外周側に位置する振動体に入力することから、振動
体への衝撃力の伝達を遮断する上では、最も外周側に位
置する振動体のフレームと下部構造、もしくはベース間
に架設される斜材に衝撃吸収材を介在させることが合理
的であり、付加的にそれより内側の斜材に対しても衝撃
吸収材が介在させられる。
【0025】最も外周側に位置する振動体に接続される
斜材の一部に介在する衝撃吸収材は地震動により下部構
造に入力し、下部構造から直接、またはベースを通じて
斜材に伝達される鉛直方向、もしくは水平方向の衝撃力
によって収縮、もしくは伸長し、伸縮することで斜材の
上端が接続するフレームへの衝撃力の伝達を遮断、もし
くは緩和し、免震装置の性能を健全に保つ。衝撃吸収材
は収縮した後、復元力によって原形に復帰する。
【0026】斜材の上端が接続するフレームへの衝撃力
の伝達が遮断、もしくは緩和されることで、最も外周側
の振動体より内側に位置する振動体への衝撃力の伝達が
遮断され、免震装置が支持する上部構造も健全に保たれ
る。
【0027】衝撃吸収材には軸方向に伸縮可能な各種の
バネやゴムの他、ゴム素材中にカーボンを混入した高減
衰ゴム等が使用されるが、衝撃吸収材はバネの場合、変
形時にバネ間等に生ずる摩擦力によって、高減衰ゴムの
場合には変形時に発生する減衰力によって衝撃的な振動
を減衰させる。
【0028】
【発明の実施の形態】この発明の免震装置3は図1,図
2に示すように上部構造1に接続されながら、下部構造
2から絶縁され、平常時に上部構造1の鉛直荷重を圧縮
力として負担する芯材4と、芯材4の外周に多重に配置
され、下部構造2の振動時に振動を生ずる複数個の振動
体5から構成される。
【0029】振動体5は図1,図2に示す免震装置3を
簡略化した図8に示すように相対的に上方に位置するフ
レーム51と、フレーム51の下方に位置するベース52と、
フレーム51とベース52間に架設され、ベース52をフレー
ム51に吊り支持させ、平常時に上部構造1の鉛直荷重を
引張力として負担する吊り材53から構成される。
【0030】複数個の振動体5は、相対的に外周側に位
置する振動体5のフレーム51が内周側の振動体5のフレ
ーム51の上に位置し、外周側に位置する振動体5のベー
ス52が内周側の振動体5のベース52の下に位置するよう
に組み合わせられる。
【0031】またフレーム51とベース52が多角形状の場
合、図2に示すように隣接する振動体5,5のフレーム
51,51同士と、ベース52,52同士は平面上、互いに重複
しないように配置される。後述のようにフレーム51とベ
ース52が円形の場合は吊り材53が接続される部分となる
ガセットプレート等が互いに重複しないように配置され
る。
【0032】相対的に内周側に位置する振動体5のフレ
ーム51と外周側に位置する振動体5のベース52間、及び
最も外周側に位置する振動体5のフレーム51と下部構造
2間には、上部構造1の鉛直荷重を圧縮力として負担す
る斜材6が架設される。
【0033】斜材6によって内周側の振動体5はその外
周側の振動体5に支持され、最も外周側の振動体5は下
部構造2に支持される。図面では最も外周に架設される
斜材6の下端をベース52に接続し、ベース52を下部構造
2に接続しているが、斜材6の下端を直接下部構造2に
接続する場合もある。
【0034】図1,図2は最も外周側に位置する振動体
5のベース52の隅角部にベースプレート9を固定し、ベ
ースプレート9を下部構造2の基礎10にボルト8により
定着させることで、ベース52を下部構造2に接合した場
合を示すが、上部構造1と下部構造2の相対変位時に接
合状態を維持できれば、ベース52と基礎10、もしくは斜
材6と基礎10との接合方法は問われない。
【0035】上部構造1の鉛直荷重は芯材4から最も内
周側の振動体5のベース52に伝達され、引張力を負担す
る吊り材4によってベース52の上に位置するフレーム51
に伝達される。更にそのフレーム51から、圧縮力を負担
する斜材6によってその外周に位置する振動体5のベー
ス52に伝達され、最終的に最も外周側の振動体5のベー
ス52から、または最も外周側の振動体5のフレーム51と
下部構造2間に架設される斜材6から下部構造2に伝達
される。
【0036】斜材6は相対的に内周側に位置する振動体
5のフレーム51の一部と、外周側に位置する振動体5の
ベース52の一部とトラスを形成するように架設され、内
周側の振動体5のフレーム51と外周側の振動体5のベー
ス52は斜材6によって互いに連結されることで、下部構
造2の振動時に一体的に挙動する。
【0037】フレーム51とベース52が多角形状の場合、
斜材6はそれぞれの頂点間に架設され、その両端は図
3,図4に示すようにフレーム51の側面とベース52の側
面にボルト8等により固定されるガセットプレート11に
接合される。斜材6には形鋼や鋼管等の鋼材が使用され
るが、例えば鋼管の場合、ガセットプレート11は斜材6
に食い込んで溶接される。
【0038】芯材4は上部構造1に接合されて上部構造
1から懸垂し、全振動体5のフレーム51を挿通し、下端
部は最も内周側の振動体5のベース52に接合される。芯
材4には鋼管や形鋼等の鋼材の他、コンクリート、ある
いはそれらと同等の圧縮強度を有する材料が使用され
る。
【0039】図1,図2では芯材4を上部構造1の基礎
7にボルト8により接合しているが、上部構造1と下部
構造2の相対変位時に接合状態を維持できれば、芯材4
と上部構造1の基礎7との接合方法は問われない。
【0040】図1,図2は三角形状のフレーム51及びベ
ース52と、それぞれの頂点位置間に架設される三本の吊
り材53から三角柱状に形成される振動体5から免震装置
3を構成した場合の具体例を、図3〜図7は図1,図2
の詳細を示す。
【0041】振動体5が三角柱状をする場合、内周側に
位置する振動体5のフレーム51と、外周側に位置する振
動体5のベース52と、両者間に架設される斜材6は立体
トラスを構成し、フレーム51と斜材6とベース52は高い
剛性と強度を有する架構を形成するため、振動時の安定
性が高い利点がある。
【0042】図1,図2では最も内周側に位置する振動
体5と、その外周に隣接する振動体5の平面形状と平面
上の寸法を同一にし、更にその外周側に位置する振動体
5とその外周に隣接し、最も外周側に位置する振動体5
の平面形状と平面上の寸法を同一にしているが、隣接す
る振動体5,5の平面上の寸法を同一にするか、相違さ
せるかは免震装置3の設置面積や各振動体5の設計上の
振幅に応じて自由に設定される。
【0043】フレーム51の平面形状はその内周側を挿通
する芯材4のフレーム51に対する相対変位を阻害しなけ
ればよく、図示するような三角形や四角形、あるいは五
角形以上の多角形状に、もしくは円形状に形成される。
【0044】フレーム51とベース52は線材である形鋼や
鋼管等、剛性のある鋼材を多角形状に組み合わせ、互い
にボルトや溶接で接合することによりフレーム状に組み
立てられる他、面材である鋼板を多角形状や円形状等に
加工することにより板状に形成される。図1,図2では
山形鋼を突合せ溶接してフレーム51とベース52を組み立
てている。
【0045】フレーム51には芯材4が挿通することか
ら、フレーム51は芯材4の相対変位を阻害しない形状を
する必要があるため、鋼板で形成される場合は芯材4が
挿通する位置に芯材4の断面より大きめの開口が形成さ
れる。
【0046】下部構造2の振動時に芯材4と下部構造2
間の相対変位を利用して水平方向の、あるいは水平方向
と鉛直方向の振動を抑制するために、芯材4の下端を下
部構造2に設置される粘性流体中に挿入し、芯材4の表
面に粘性流体から受ける抵抗力を減衰力として利用する
場合等、芯材4の下端を下部構造2上のダンパに接続す
る場合には芯材4がベース52を貫通することになるが、
貫通しない場合はベース52に開口を形成する必要がない
ため、鋼板で形成される場合は盲板のまま使用される。
芯材4がベース52を貫通する場合もベース52は芯材4と
共に変位するため、フレーム51に形成する程の大きさの
開口を形成する必要はない。
【0047】最も内周側に位置するベース52には芯材4
の下端部が接合されることから、ベース52を鋼材により
組み立てる場合には基本となる鋼材間に、芯材4が接合
されるための鋼材が架設される。図1,図2ではベース
52に対する芯材4の傾斜を防止するために、芯材4の周
囲に控え柱41を配置し、芯材4とベース52間に架設して
いる。
【0048】吊り材53はフレーム51とベース52の周方向
に均等に配置され、フレーム51とベース52が多角形状の
場合は頂点位置に配置される。フレーム51とベース52が
円形の場合は多角形の頂点に対応する位置に、フレーム
51やベース52の外周側へガセットプレート等を張り出し
て突設することで、多角形状の場合と同様に吊り材53を
架設することができる。
【0049】吊り材53は平常時に引張力を負担するた
め、吊り材53にはケーブルやワイヤの他、鉄筋や形鋼、
鋼管等の鋼材が使用される。吊り材53は振動体5の振動
時にフレーム51とベース52に対して傾斜することから、
フレーム51とベース52には水平軸回りに回転自在に、あ
るいは傾斜自在に接続される。また吊り材53の、フレー
ム51とベース52への接続部分に捩じりを加えないよう、
鉛直軸回りに回転自在に接続する場合もある。
【0050】図1,図2では吊り材53にワイヤを使用し
ているが、上部構造1と下部構造2間に鉛直方向に相対
変位が生じた場合に吊り材53が圧縮力を負担でき、フレ
ーム51とベース52間の間隔が維持されるように、図5,
図6に示すようにワイヤの回りに鋼管等のパイプ5aを配
置している。この場合、パイプ5aがフレーム51とベース
52に対して自由に傾斜できるよう、パイプ5aとフレーム
51間、及びパイプ5aとベース52間には球ヒンジ5bが配置
され、球ヒンジ5b内にワイヤが挿通する。
【0051】ここではパイプ5aが球ヒンジ5bに対して接
触しながら相対回転変位し易いよう、球ヒンジ5bの下端
部分をパイプ5aの内部に嵌入させている。球ヒンジ5bに
明けられた、ワイヤが挿通する穴の径はパイプ5aの内径
より小さく、その穴にパイプ5aが引っ掛からない程度の
大きさに設定される。
【0052】また図5,図6ではワイヤの懸垂長さを調
整するためのスペーサ5fをフレーム51と球ヒンジ5b間に
介在させているが、球ヒンジ5bがスペーサ5fに対しても
相対回転変位し易く、また球ヒンジ5bの穴にスペーサ5f
の下端が引っ掛からないよう、スペーサ5fの、球ヒンジ
5bに接触する面を凹の球面状に形成し、この凹部分に球
ヒンジ5bの上端部分を嵌入させ、スペーサ5fと球ヒンジ
5bが面で接触できるようにしている。
【0053】図1,図2の場合、吊り材53であるワイヤ
の端部はフレーム51の懸垂位置を挿通し、フレーム51の
いずれかの部分に定着される。図5,図6ではワイヤの
先端にボルト5cを溶接し、そのボルト5cをナット5dで定
着している。
【0054】図5はワイヤのフレーム51への挿通位置を
屈曲させ、ボルト5c部分を寝かせてフレーム51に定着し
た場合、図6はフレーム51への挿通位置でボルト5cを定
着した場合を示す。図5の場合、ワイヤの定着部分と懸
垂部分の境界位置でワイヤが接触する部分には、ワイヤ
が屈曲することによる破損を防止するために、ワイヤ側
が湾曲した表面を持つ受け材5eが設置される。
【0055】図7は吊り材53として両端にねじが切られ
た棒鋼を使用した場合を示す。この場合、吊り材53は自
在継手の継手金物5gを介してフレーム51とベース52に接
続される。図3〜図7中、54はフレーム51やベース52の
隅角部を補強するための補強プレートを示す。
【0056】図7では継手金物5gとフレーム51間に、上
部構造1に対する下部構造2の鉛直方向の振動を遮断す
る皿バネ、コイルスプリング、輪バネ等のバネ5hを介在
させた場合を示しているが、継手金物5gとフレーム51間
にはこの他、ベース52がフレーム51に対して浮き上がり
を生じたときのフレーム51と継手金物5g間の相対変位を
利用して鉛直方向の振動を減衰させる、オイルダンパや
粘性ダンパ等のダンパを設置する場合もある。
【0057】上部構造1に対する下部構造2の水平方向
の、あるいは水平方向と鉛直方向の振動の減衰は前記の
通り、図示しないが、芯材4の下端をベース52を貫通さ
せ、下部構造2に設置された粘性流体内に浸すことによ
り行える。
【0058】図12〜図15、及び図16〜図19はフレーム51
の構成材である水平材51aとして両端にねじの切られた
棒鋼を使用し、隣接する水平材51a,51aの端部をV字
形に屈曲したU字ボルト51bを用いて互いに接合し、正
三角形状のフレーム51を構成した場合の、フレーム51と
吊り材53及び斜材6との取合い例を示す。水平材51aは
カプラー51cによってU字ボルト51bに接続される。
【0059】カプラー51cに螺合する水平材51aの端部
のねじとU字ボルト51bの端部のねじは互いに逆向きに
切られ、カプラー51cの回転によって水平材51aの端部
とU字ボルト51bの端部間の距離が調整される。水平材
51aとU字ボルト51b間の距離の調整後、ナット51d,
51dが本締めされ、水平材51aとU字ボルト51bの接合
が完了する。
【0060】図12〜図15は図12のx−x線矢視図である
図13、及びy−y線断面図である図14に示すようにU字
ボルト51bを上下から挟み込むカバープレート51e,51
eによって吊り材53の上端に接続される球ヒンジ5bを挟
み込みながら、カバープレート51e,51eから吊り材53
を吊り下げた場合を示す。
【0061】対になる2枚のカバープレート51e,51e
の各対向する面には球ヒンジ5bが納まる半球面状の溝と
U字ボルト51bが納まる半円柱状の断面の溝が形成され
ており、カバープレート51e,51eは球ヒンジ5bとU字
ボルト51bを挟み込んだ状態でボルト51fによって互い
に接合される。カバープレート51e,51eの接合後、U
字ボルト51bの各軸部にカプラー51c用とは別に螺合し
ているナット51dがカバープレート51e,51eの端面に
対して本締めされる。
【0062】カバープレート51e,51eの、球ヒンジ5b
が納まる溝はボルト51fで接合されたときに溝内で球ヒ
ンジ5bが自由に回転できる程度の大きさを持つ。または
球ヒンジ5bが溝内で自由に回転できるよう、オイルやベ
アリング、テフロン板その他の低摩擦材を介在させるこ
とにより球ヒンジ5bの表面と溝の表面との間の摩擦力が
低減される。
【0063】図面では図13,図14に示すように吊り材53
としてPC鋼棒等のPC鋼材を使用し、図5と同様に吊
り材53の回りにパイプ5aを配置すると共に、パイプ5aが
球ヒンジ5bに対して回転できるよう、パイプ5aの上端に
2個の球ヒンジ5b,5bを直列に配置し、上側の球ヒンジ
5bをカバープレート51e,51eで挟み込んでいる。
【0064】吊り材53は2個の球ヒンジ5b,5bを貫通
し、上側の球ヒンジ5bに、もしくは上側のカバープレー
ト51eに球状の座面を有するナット51gによって定着さ
れる。この場合、吊り材53はカバープレート51e,51e
に挟まれた球ヒンジ5bが溝内で回転することでフレーム
51に対して傾斜する。
【0065】斜材6の上端に接合されているガセットプ
レート11は図13及び図12のz−z線断面図である図15に
示すようにU字ボルト51bに支持されるクリップ状のU
字形ガセットプレート51hにボルト51iで接合される。
U字形ガセットプレート51hはU字ボルト51bの屈曲部
分を除く各軸部を回り込むことによりU字ボルト51bに
支持される。
【0066】図15に示すように下側のカバープレート51
eの、U字形ガセットプレート51hが配置される部分の
U字ボルト51bが納まる溝は上下に貫通して下面側が開
放し、U字形ガセットプレート51hはU字ボルト51bの
軸の回りに回転自在で、U字ボルト51bとカバープレー
ト51e,51eに曲げモーメントを伝達しない状態で両者
に接続される。
【0067】図16〜図19はフレーム51に関してU字ボル
ト51bの外側において吊り金物51jをU字ボルト51bに
支持させ、図16のx−x線矢視図である図17に示すよう
に吊り金物51jから吊り材53を吊り下げた場合である。
この場合も図16のz−z線断面図である図19に示すよう
にU字形ガセットプレート51hはU字ボルト51bの各軸
部に、その軸の回りに回転自在に支持される。
【0068】U字ボルト51bの各軸部にはU字形ガセッ
トプレート51hの軸方向の移動を拘束するための2枚の
幅止めプレート51k,51kが配置され、幅止めプレート
51k,51k間にU字形ガセットプレート51hが支持され
る。U字ボルト51bの屈曲部分寄りの幅止めプレート51
kはU字ボルト51bに接合されているストッパ51lに係
止することで位置決めされる。
【0069】図16に示すようにU字ボルト51bの各軸部
毎に、U字ボルト51bの対称軸に関して対称に配置され
ている両幅止めプレート51k,51kは各軸部に配置され
た後、溶接やボルトにより互いに接合されて一体化さ
れ、U字ボルト51bの両軸部の変形を防止し、U字ボル
ト51bの剛性を確保する働きをする。
【0070】吊り金物51jはU字ボルト51bの屈曲部分
が貫通する形でその回りに配置されることでU字ボルト
51bに回転自在に支持される。図面では吊り金物51jに
下端側から雌ねじ孔を形成し、この雌ねじ孔に吊り材53
の上端を螺入させて接合していることに伴い、吊り材53
がフレーム51に対して自由に傾斜できるよう、吊り金物
51jをU字ボルト51bの屈曲部分に、水平二方向の軸の
回りに回転自在に支持させている。
【0071】また図面では吊り金物51jがU字ボルト51
bに対して回転するときの相対的な回転を減衰させるた
めに、図16,図17及び図16のy−y線矢視図である図18
に示すようにU字ボルト51bの屈曲部分の周囲と吊り金
物51jの貫通孔との間にリング状の減衰ゴム51mを介在
させている。
【0072】図20は図16〜図19に示す吊り金物51jに接
続する吊り材53の構成例を示す。ここでは軸方向に分割
され、端部にねじが切られた複数本の引張材53a,53a
から吊り材53を構成し、引張材53a,53aの端部をカプ
ラー53bによって連結することにより吊り材53の全長の
長さ調整が行えるようにしている。吊り材53の長さ調整
により免震装置3のベース52のレベルが調整される。カ
プラー53bに螺合する両引張材53a,53aの端部のねじ
は互いに逆向きに切られる。
【0073】引張材53a,53aの端部間距離の調整後、
ナット53c,53cの緊結により引張材53a,53aの接合
が完了する。カプラー53bによって引張材53a,53aの
端部間距離の調整を行えるようにしたことに伴い、引張
材53a,53aの端部間距離の大きさに関係なく、常にパ
イプ5aのカプラー53b側の端面とナット53cに密着し、
ナット53cを緩みを防止する皿バネ53dをパイプ5aとナ
ット53c間に挟み込んでいる。
【0074】図13では図20に示す吊り材53と同様に斜材
6を、端部にねじが切られた複数本の圧縮材61,61に軸
方向に分割し、圧縮材61,61をカプラー61aで連結する
ことにより、吊り材53の長さ調整と共に、斜材6の全長
の長さ調整が行えるようにしている。圧縮材61,61の端
部間距離の調整後、ナット61b,61bの緊結により接合
が完了する。
【0075】図12〜図20に示す例ではフレーム51が水平
材51aとU字ボルト51bから構成されると共に、吊り材
53と斜材6がそれぞれ軸方向に分割された引張材53aと
圧縮材61から構成され、フレーム51と吊り材53、及び斜
材6の各構成材がカプラー51c、53b、61aによって接
続されることで、免震装置3が部位や部材毎に分割さ
れ、それぞれの長さ調整が自在であるため、免震装置3
の組立と組立誤差の調整が容易に行える利点がある。
【0076】図9−(a) ,(b) に図8に示す免震装置3
の平面と立面を示す。図10−(a) ,(b) は図9に示す免
震装置3の各振動体5が三角形の対角線方向に変位を生
じたときの様子を示す。図10−(a) において実線はベー
ス52を、鎖線はフレーム51を示す。
【0077】図10に示すように下部構造2の振動時には
最も内周側の振動体5のベース52に接続された芯材4
が、そのベース52を吊り支持するフレーム51を含む全フ
レーム51に衝突せず、また相対的に内周側の振動体5の
ベース52が、その外周側の振動体5のベース52に接続さ
れている斜材6に衝突しない範囲で、ベース52がフレー
ム51に対して相対変位し、全体的には各振動体5のベー
ス52のフレーム51に対する相対変位の和分の相対変位が
上部構造1と下部構造2間に生ずる。このとき、相対的
に内周側の振動体5のフレーム51と外周側の振動体5の
ベース52は一体的に挙動する。
【0078】図11−(a) ,(b) は振動体5の平面形状が
正方形で、その各頂点位置に吊り材53を配置すると共
に、隣接する振動体5,5のフレーム51の頂点と、ベー
ス52の頂点間に斜材6を架設した場合を示す。
【0079】図21〜図28は上記免震装置3に地震時の衝
撃力を吸収する機能を付加した請求項3の免震装置3に
おける斜材6の構成例を示す。斜材6の端部、もしくは
中間部には斜材6の軸方向に伸縮自在で、圧縮力を負担
する能力と復元力を有する衝撃吸収材12が介在する。
【0080】衝撃吸収材12は基本的に最も外周側に位置
する振動体5のフレーム51と下部構造2間、もしくはフ
レーム51とベース52間に架設される斜材6の一部に組み
込まれるが、それより内側の斜材6の一部に組み込まれ
る場合もある。
【0081】図21〜図26は軸方向に互いに分離した複数
本の圧縮材61,61等から斜材6を構成し、斜材6の軸方
向の中間部である隣接する圧縮材61,61等の間に衝撃吸
収材12を介在させた場合を、図27は斜材6の両端に衝撃
吸収材12を配置した場合を示す。
【0082】図21,図22は衝撃吸収材12としてバネ定数
の相違する複数個の皿バネ12aを直列に配置し、全皿バ
ネ12aをボルト13により連結しながら圧縮材61,61間に
介在させた場合の連結例を示す。衝撃吸収材12としての
バネには皿バネ12aの他、コイルバネ、輪バネ12c、板
バネ等も使用される。図示しないが、圧縮材61,61間に
複数本のボルト13を架設し、衝撃吸収材12を並列に配置
する場合もある。
【0083】各圧縮材61の衝撃吸収材12側の端部にはボ
ルト13が連結される定着材14が接続され、ボルト13は全
皿バネ12aと定着材14のプレート14aを貫通し、端部に
おいてプレート14aにナット15により衝撃吸収材12側へ
係止した状態で連結される。少なくともいずれか一方の
定着材14のプレート14aのボルト孔14bはボルト13の径
より大きく、その側のボルト13の端部は皿バネ12aの収
縮に伴い、圧縮材61側へ相対移動できる。
【0084】斜材6を構成する圧縮材61,61は平常時に
圧縮力を負担することから、図21の場合、皿バネ12aも
圧縮力を負担しているが、衝撃力によって更に圧縮材6
1,61に加わる圧縮力を吸収するために、全皿バネ12a
の内、相対的にバネ定数が大きい少なくとも1個の皿バ
ネ12aのバネ定数は圧縮力を負担した平常状態から更に
衝撃力によって収縮できるように設定される。
【0085】バネ定数の小さい皿バネ12aは平常時に負
担する圧縮力によって完全に収縮している場合もあり、
衝撃力によって圧縮材61,61に引張力が作用する場合は
収縮している皿バネ12aが伸長することにより衝撃力を
吸収する。
【0086】図21の場合、両定着材14,14が接近する向
きの衝撃力が作用したとき、その大きさに応じ、バネ定
数の小さい皿バネ12aからバネ定数の大きい皿バネ12a
側へ順次収縮し、多段階に衝撃力を吸収する。収縮時の
全皿バネ12aの収縮量はナット15によりボルト13に予め
引張力を与え、皿バネ12aに圧縮力を与えておくことに
よって制限される。
【0087】図22に示すように定着材14の皿バネ12a側
の面に、平常時の圧縮力に耐えながら、その圧縮力に付
加される衝撃力によってねじ山が切れるようなナット16
を皿バネ12aと直列に配置し、ボルト13に螺合しておけ
ば、平常時の圧縮力をボルト13のみに負担させ、皿バネ
12aに平常時の圧縮力を負担させず、衝撃力の作用時に
のみ皿バネ12aに圧縮力を負担させることができる。
【0088】この場合、平常時にはナット16がボルト13
の定着材14に対する移動を拘束するため、圧縮力はボル
ト13のみによって負担される。衝撃力が作用したときに
ナット16のねじ山が破断し、ボルト13が定着材14に対し
て自由に移動できるようになると同時に、圧縮力と衝撃
力を皿バネ12aが負担して収縮する。この場合もバネ定
数の小さい皿バネ12aからバネ定数の大きい皿バネ12a
側へ順次収縮し、多段階に衝撃力を吸収する。
【0089】図23,図24は図21、もしくは図22において
衝撃吸収材12を挟んで対向する定着材14,14の一方に、
他方に対して圧縮材61の軸方向に相対移動自在なガイド
棒14cを固定し、定着材14,14間に相対的な捩じれが生
じないよう、定着材14,14を互いに拘束した場合を示
す。ガイド棒14cは定着材14,14が互いに遠ざかる向き
に移動するときに他方の定着材14から抜け出さない程度
挿通する。
【0090】図23は図21と同様に多数の皿バネ12aを定
着材14,14間に配置した場合、図24は図23に示す複数枚
の皿バネ12aの中間にゴム12bを挟んだ場合を示す。ゴ
ム12bを用いる場合、圧縮力がゴム12bの全面に均等に
作用するよう、ゴム12bの両面はプレート22,22に挟み
込まれる。
【0091】図25は軸方向中間部にナット6cが螺合した
ボルト6aと、ボルト6aのナット6cから頭部6bまでが軸方
向に相対移動自在に挿通し、両端に端部プレート6e,6e
が接合された外管6dから斜材6を構成し、ボルト6aの頭
部6bと端部プレート6e間、及びナット6cと端部プレート
6e間に皿バネ12aを介在させた場合を示す。ボルト6aは
ナット6c側の端部プレート6eを軸方向に相対移動自在に
挿通する。
【0092】平常時の斜材6の圧縮力はボルト6aの頭部
6bと端部プレート6e間の皿バネ12aとボルト6aが負担
し、ナット6cと端部プレート6e間の皿バネ12aは斜材6
に引張力が作用したときにその力を圧縮力として負担す
る。
【0093】ボルト6aのナット6c寄りの端部と、外管6d
の、ボルト6aの頭部6b側の端部は斜材6の両端を振動体
5のフレーム51やベース52に接合するためのガセットプ
レート11,11にそれぞれ接合される。
【0094】ボルト6aが接合されたガセットプレート11
側の外管6dの回りには外管6dを包囲する内径を持ち、フ
ランジを有するキャップ6fが配置され、ボルト6aの軸方
向以外の外管6dの移動が拘束される。ボルト6aはキャッ
プ6fが外管6dと共にボルト6aに対して軸方向に自由に相
対移動できるよう、キャップ6fを挿通する。
【0095】両ガセットプレート11,11が接近する向き
の衝撃力が作用したときには、外管6dが接合されている
ガセットプレート11側の端部プレート6eとボルト6aの頭
部6b間に介在する皿バネ12aが収縮して衝撃力を吸収
し、両ガセットプレート11,11が遠ざかる向きの衝撃力
が作用したときには、ボルト6aが接合されているガセッ
トプレート11側の端部プレート6eとナット6c間に介在す
る皿バネ12aが収縮して衝撃力を吸収する。
【0096】図26は斜材6を2本の圧縮材61,61に分割
し、圧縮材61,61の対向する側に定着材14,14を接合す
ると共に、両定着材14,14間に連結ボルト17を架設し、
連結ボルト17の回りに衝撃吸収材12としての輪バネ12c
を配置した場合を示す。
【0097】連結ボルト17の両端の内、少なくとも一端
は図21のボルト13と同様にナット15により定着材14に対
して軸方向に相対移動自在に連結される。輪バネ12cの
回りには輪バネ12cのはらみ出しを拘束する管状のシリ
ンダ18が配置される。シリンダ18は一方の定着材14に接
合され、輪バネ12cの伸縮に伴い、他方の定着材14に対
して相対移動する。
【0098】各定着材14のプレート14aの輪バネ12c側
の面には輪バネ12cの両端に位置する外輪12eがその内
周側へ係合する突起14dが形成され、輪バネ12cは両端
において突起14dに係合することで連結ボルト17の半径
方向の移動に対して拘束される。
【0099】輪バネ12cは径の異なる内輪12dと外輪12
eを軸方向に交互に重ね合わせた形をし、隣接する内輪
12d,12d間と外輪12e,12e間にクリアランスが確保
されながら、互いに隣接する内輪12dと外輪12eが軸方
向を向く面に対して傾斜した接触面で互いに接触する。
平常時は、内輪12dと外輪12eの双方の接触面間に生ず
る摩擦力によって圧縮力を負担し、そのとき内輪12dは
周方向に収縮し、外輪12eは周方向に伸長する。
【0100】輪バネ12cは斜材6が負担する圧縮力を負
担したとき、内輪12dと外輪12eがそれぞれ一定の縮み
変形と伸び変形を生じた状態で平衡状態となる。その状
態からは、輪バネ12c全体では隣接する内輪12d,12d
間のクリアランスと外輪12e,12e間のクリアランスが
なくなるまで更に圧縮力を負担し、軸方向に収縮するこ
とが可能である一方、内輪12dと外輪12eの双方の接触
面が離脱するまで引張力を負担し、軸方向に伸長するこ
とが可能であり、収縮しきる状態から伸長しきる状態ま
での範囲で軸方向の衝撃力を遮断する。
【0101】輪バネ12cは、全体が収縮しきるまで圧縮
力を負担した状態から荷重が除去されたときに、内輪12
dと外輪12eに一定の歪みを残したまま荷重のみが低下
し、その後に内輪12dと外輪12eが原形に復帰する性質
を持ち、履歴曲線がループを描くため、衝撃力の作用時
に振動エネルギを吸収し、衝撃力を緩和するする機能も
併せ持つ。
【0102】図27は斜材6の両端が接合されるブラケッ
ト19、またはガセットプレート11と斜材6の端部との間
に衝撃吸収材12として皿バネ12aとゴム12bを配置した
場合を示す。ここでは斜材6の両端にねじを切り、その
ねじ部にスリーブ20の雌ねじを螺合させると共に、ブラ
ケット19のプレート19aを貫通するボルト21を皿バネ12
aとゴム12bを貫通させ、スリーブ20に軸方向に相対移
動自在に挿入している。ボルト21はスリーブ20へは螺合
せず、スリーブ20へのボルト21の挿入長さは引張力の作
用によってボルト21がスリーブ20から抜け出さない程度
確保される。
【0103】ゴム12bの両端はプレート22,22に挟み込
まれ、皿バネ12aの両端はプレート22と前記プレート19
aに挟み込まれる。図面では斜材6の両側に位置するゴ
ム12b,12bの内、一方のゴム12bを挟み込むプレート
22,22間に、両プレート22,22の相対移動を許容しなが
ら捩じりを防止するガイド棒22aを架設している。
【0104】図28は図24と図26に示す形の衝撃吸収材7
を組み合わせ、直列に配列させた場合を示す。
【0105】
【発明の効果】請求項1、請求項2では引張力負担部材
である吊り材とその両端が接続されるフレームとベース
から振動体を構成し、圧縮力負担部材である斜材によっ
て隣接する振動体を互いに連結して内周側の振動体を外
周側の振動体に支持させ、圧縮力負担部材を線材で構成
するため、隣接する振動体の向きを調整することで、ベ
ースの周辺にその変位を許容する空間が生まれ、隣接す
る振動体の平面形状と平面上の寸法が同一であっても振
動体のベースをフレームに対して相対変位させることが
できる。
【0106】フレームとベースが共に円形であっても、
吊り材が接続される部分をフレームとベースの周囲に張
り出す形で形成すれば、斜材を架設する上で、フレーム
とベースは多角形状であることと同等であるため、フレ
ームとベースの平面形状に関係なく、ベースとフレーム
の相対変位を確保することができる。
【0107】請求項2ではフレームとベースを平面上、
多角形状にし、隣接する振動体を平面上、重複しないよ
うに配置し、斜材をフレームの隅角部とベースの隅角部
間に架設するため、フレームとベースが同一形状で、同
一寸法であっても、吊り材の接続部分をフレームとベー
スから張り出すことなく、斜材の架設位置以外の部分に
内周側の振動体のベースが外周側の振動体のベースに対
して相対変位できる空間を形成できる。
【0108】この結果、内周側の振動体から外周側の振
動体へかけて規模を拡大する必要がなくなり、多重に配
置される振動体からなる免震装置の占有面積の縮小が可
能になる。
【0109】また圧縮力負担部材が斜材であるため、面
材である場合より振動体の構成が単純化されると共に、
振動体自身の重量が軽量化され、製造コストの低減と、
組み立て作業の能率向上が図られる。
【0110】加えて圧縮力負担部材が線材であるため、
振動体の構成部材全体が見通せるため、振動体の維持・
管理が容易に行える。吊り材と、フレームやベースとの
接続部分に、上部構造と下部構造間の鉛直方向の相対変
位を遮断するためのバネを配置する場合、あるいは鉛直
方向の振動を抑制するためのダンパを配置する場合に
も、吊り材が圧縮力負担部材によって覆い隠されること
がないため、バネやダンパの着脱と、維持・管理を容易
に行うことが可能になる。
【0111】請求項3では斜材の端部、もしくは中間部
に、斜材の軸方向に伸縮自在で、圧縮力を負担する能力
と復元力を有する衝撃吸収材を介在させるため、免震装
置に衝撃力を吸収する機能を付加することができる。
【0112】また衝撃吸収材が伸縮することで斜材の上
端が接続するフレームへの衝撃力の伝達を遮断、もしく
は緩和するため、免震装置の性能を健全に保つことがで
き、免震装置が支持する上部構造も健全に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】免震装置の構成例と設置例を示した立面図であ
る。
【図2】図1の平面図である。
【図3】斜材とベースの取合いを示した平面図である。
【図4】図3の立面図である。
【図5】吊り材とフレームの取合いを示した立面図であ
る。
【図6】吊り材とフレームの他の取合いを示した立面図
である。
【図7】吊り材とフレームの他の取合いを示した立面図
である。
【図8】図1に示す免震装置を簡略化して示した斜視図
である。
【図9】(a) は図8の平面図、(b) は図8の立面図であ
る。
【図10】(a) は図9−(a) のベースが変位を生じたと
きの様子を示した平面図、(b) は立面図である。
【図11】(a) は正方形状の振動体から構成される免震
装置を示した平面図、(b) は立面図である。
【図12】フレームの構成材端部の接合例を示した平面
図である。
【図13】図12のx−x線矢視図である。
【図14】図12のy−y線断面図である。
【図15】図12のz−z線断面図である。
【図16】フレームの構成材端部の他の接合例を示した
平面図である。
【図17】図16のx−x線矢視図である。
【図18】図16のy−y線矢視図である。
【図19】図16のz−z線断面図である。
【図20】吊り材を複数本の引張材から構成した場合の
引張材の接続例を示した立面図である。
【図21】請求項3の免震装置を構成する斜材を2本の
圧縮材に分割し、その間に衝撃吸収材を介在させた場合
を示した立面図である。
【図22】図21の変形例を示した立面図である。
【図23】図21の定着材間にガイド棒を架設した場合を
示した立面図である。
【図24】図23の変形例を示した立面図である。
【図25】(a) は斜材をボルトと外管から構成した場合
を示した立面図、(b) は(a) の断面図である。
【図26】(a) は衝撃吸収材として輪バネを使用した場
合を示した立面図、(b) は(a) の断面図である。
【図27】(a) は斜材の両端に衝撃吸収材を配置した場
合を示した立面図、(b) は(a) の側面図である。
【図28】図24と図26を組み合わせた場合を示した立面
図である。
【符号の説明】
1……上部構造、2……下部構造、3……免震装置、4
……芯材、41……控え柱、5……振動体、51……フレー
ム、52……ベース、53……吊り材、54……補強プレー
ト、5a……パイプ、5b……球ヒンジ、5c……ボルト、5d
……ナット、5e……受け材、5f……スペーサ、5g……継
手金物、5h……バネ、6……斜材、7……基礎、8……
ボルト、9……ベースプレート、10……基礎、11……ガ
セットプレート、51a……水平材、51b……U字ボル
ト、51c……カプラー、51d……ナット、51e……カバ
ープレート、51f……ボルト、51g……ナット、51h…
…U字形ガセットプレート、51i……ボルト、51j……
吊り金物、51k……幅止めプレート、51l……ストッ
パ、51m……減衰ゴム、53a……引張材、53b……カプ
ラー、53c……ナット、53d……皿バネ、61……圧縮
材、61a……カプラー、61b……ナット。6a……ボル
ト、6b……頭部、6c……ナット、6d……外管、6e……端
部プレート、12……衝撃吸収材、12a……皿バネ、12b
……ゴム、12c……輪バネ、12d……内輪、12e……外
輪、13……ボルト、14……定着材、14a……プレート、
14b……ボルト孔、14c……ガイド棒、15……ナット、
16……ナット、17……連結ボルト、18……シリンダ、19
……ブラケット、19a……プレート、20……スリーブ、
21……ボルト、22……プレート、22a……ガイド棒。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉持 道夫 埼玉県所沢市緑町1−5−8−302 (72)発明者 児島 帝二 東京都品川区東品川1丁目39番地9号 日本電気システム建設株式会社内 (72)発明者 成田 良輔 東京都品川区東品川1丁目39番地9号 日本電気システム建設株式会社内 (72)発明者 倉持 春夫 埼玉県川口市峯1389−5 (72)発明者 北山 直身 東京都福生市牛浜154番地 (72)発明者 鳥屋 隆志 埼玉県朝霞市泉水2−3−5−201 (56)参考文献 特開 平8−246705(JP,A) 特開 平2−35141(JP,A) 特開 平11−293955(JP,A) 特開 平1−239242(JP,A) 特開 昭63−161238(JP,A) 特開 昭56−131724(JP,A) 特開 昭61−102973(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E04H 9/02 331 E04B 1/36

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造的に絶縁された上部構造と下部構造
    間において、上部構造に接続されながら、下部構造から
    絶縁され、上部構造の鉛直荷重を圧縮力として負担する
    芯材と、芯材の外周に多重に配置される複数個の振動体
    からなり、振動体は相対的に上方に位置するフレーム
    と、フレームの下方に位置するベースと、フレームとベ
    ース間に架設され、ベースを吊り支持し、上部構造の鉛
    直荷重を引張力として負担する吊り材から構成され、相
    対的に内周側に位置する振動体のフレームと外周側に位
    置する振動体のベース間に、上部構造の鉛直荷重を圧縮
    力として負担し、内周側の振動体を外周側の振動体に支
    持させる斜材が架設され、芯材の下端部は最も内周側に
    位置する振動体のベースに接続され、最も外周側に位置
    する振動体はそのフレームと下部構造間に架設される斜
    材を通じて直接、もしくは間接的に下部構造に支持され
    る免震装置。
  2. 【請求項2】 フレームとベースは平面上、多角形状を
    し、隣接する振動体は平面上、互いに重複しないように
    配置され、斜材はフレームの隅角部とベースの隅角部間
    に架設されている請求項1記載の免震装置。
  3. 【請求項3】 斜材の端部、もしくは中間部に、斜材の
    軸方向に伸縮自在で、圧縮力を負担する能力と復元力を
    有する衝撃吸収材が介在している請求項1、もしくは請
    求項2記載の免震装置。
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