JPH02199338A - 免震支持装置 - Google Patents

免震支持装置

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JPH02199338A
JPH02199338A JP1015575A JP1557589A JPH02199338A JP H02199338 A JPH02199338 A JP H02199338A JP 1015575 A JP1015575 A JP 1015575A JP 1557589 A JP1557589 A JP 1557589A JP H02199338 A JPH02199338 A JP H02199338A
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JP
Japan
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seismic isolation
bellows
laminated rubber
floor
quake
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JP1015575A
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English (en)
Inventor
Nobuo Masaki
信男 正木
Shoichi Morikawa
森川 尚一
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Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/046Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means using combinations of springs of different kinds
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E04H9/022Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings and comprising laminated structures of alternating elastomeric and rigid layers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
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    • E04H9/02Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E04H9/0235Anti-seismic devices with hydraulic or pneumatic damping

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Floor Finish (AREA)
  • Combined Devices Of Dampers And Springs (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電算機センター、原子炉設備、あるいは美術館
や博物館などの重要保安施設に対する地震等の震動の伝
達を減衰させる免震支持装置に関する。
〔従来の技術) 中低層の建物の固有震動数は約1〜2Hz程度であり、
地震のピーク周波数は5〜10Hzであるが、地震時に
は、建物が地震波の卓越成分と共振し、揺れが大きくな
ってかなりの被害が発生することがある。
このような建物にコンピュータ等が設置された場合、地
震時にコンピュータ等が倒壊し大きな被害が発生するこ
とが予測される。
このような被害を防止するため、空気ばねと積層ゴムと
を組み合わせることにより、水平方向のみならず鉛直方
向の振動も同時に減衰させる3次元的な免震支持装置が
提案されている。
前記積層ゴムはゴム状弾性材と鋼板または硬質プラスチ
ック板などの補強板とを交互に積層一体化した構造を有
し、前記ゴム状弾性材の力学的特性のため、上下方向の
荷重に対しては剛でばね定数が大きく、水平方向の荷重
に対しては柔でばね定数が小さいという特性を持ってお
り、上下方向と水平方向のばね定数比は100−100
0に及ぶ。かかる積層ゴムのみの支持装置では、水平方
向の免震は得られても上下方向の免震は不充分になる。
一方、空気ばねは上下方向にすぐれた免震効果を発揮す
るものである。
上記3次元的な免震支持装置の従来例は例えば特開昭6
3−89751号に開示されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来の3次元的な免震支持装置は、大型の積層
ゴムの一端に固定した内筒と該内筒を積層ゴムと反対側
から覆う外筒との間に、ダイアフラムで密閉空間を形成
し、該密閉空間内に所定圧の空気を充填する構成であっ
たので、次のような問題があった。
(1)免震支持装置1基当たりの荷重を大きくしなけれ
ば、積層ゴムの形状が偏平にならず、免震床構造に使用
する場合、該免震床構造の高さが大きくなり、床下に大
きな設置空間が必要になる。
(ii)また、荷重を大きくしなければ、積層ゴムの形
状が偏平になりにくいことから、軽荷重の場合、免震支
持装置の水平固有振動数を余り低くすることができず、
充分な免震効果を得るのが困難である。
(iii )実際の建屋等に施行する場合、地震時の水
平変位を押さえるためには別にダンパーが必要になる。
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決で
き、別置きダンパーを必要とせず、高荷重から軽荷重ま
で広い範囲の荷重ですぐれた免震性能を発揮しうる免震
支持装置を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、ベローズタイプの空気ばねと、複数位置で積
層ゴムを上下に複数個積み重ねるとともに各段の積層ゴ
ムの上下端面を安定板で互いに連結した構造の多段積層
ゴム組み立て体とを、上下に積み重ねて結合して成る免
震支持装置により、上記目的を達成するものである。
〔作用〕
ベローズタイプの空気ばねの鉛直方向を固有振動数は一
般に1〜2112程度であり、地震時の鉛直振動成分は
これによって殆ど全て除去される。
多段積層ゴム組み立て体の水平方向固有振動数は一般に
I Hz以下であり、積層ゴムのゴム自体として等価減
衰率が15%程度の高減衰ゴムを使用すれば、水平方向
の吸収可能な最大変位を200鶴程度に容易に向上させ
ることができ、大地震時でも充分に変位を吸収し減衰さ
せることができる。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明を具体的に説明する。
第5図は本発明による免震支持装置を用いた床構造を示
す平面図であり、第6図は第5図中の線Vl−Vlに沿
った部分縦断面図である。
第5図および第6図において、床スラブ21およびその
周囲の壁スラブ22から成る建屋内に、本発明による3
次元免震支持装置23を用いた免震床構造20が構成さ
れている。
この免震床構造20は、床スラブ21上にたてよこ所定
ピッチ(例えば3000m間隔)で配置された複数個の
免震支持装置23と、これらの免震支持装置23上にた
てよこ配列状態で支持された梁(フレーム)24と、こ
れらの梁24上にたてよこ所定ピッチで取付けられた高
さ調節式の受座(ペデスタル)25と、これらの受座2
5上に支持されて敷設されたフロアパネル26とで構成
されている。
前記免震床構造20の周囲には、所定中の間隔を設けて
、固定床構造30が設けられている。
この固定床構造30は、壁スラブ22の内側に沿って所
定巾で設けられ、床スラブ21上に固定された固定台3
1および該固定台31上に支持された固定フロア32で
構成されている。
前記固定台31は免震床構造20上のフロアパネル(可
動フロア)26の周縁部をも摺動可能に支持する広さを
有している。
前記固定フロア32と前記可動フロア26との間には、
地震時雨フロア32.26間に生じる水平方向相対変位
を吸収するための緩衝パネル27が設けられている。こ
の緩衝パネル27は前記固定台31上に摺動可能に支持
されている。
なお、前記可動フロア26はいわゆる免震床部分であり
、建屋内の床面積の殆どを占めるものであり、一方前記
固定フロア32は建屋と一体に振動する床部骨であり、
その面積は最小限に選定される。
可動フロア26の全周縁に沿って設けられる前記&!衝
パネル27は、水平力を受けた時容易に巾寸法を減じる
構造のパネルであればよく、例えif 1、ゴム状弾性
材の板あるいは相互にすべる斜面を有する複数のブロッ
クなどで構成することができる。
なお、前記可動フロア26、固定フロア32および緩衝
パネル27を含む前記床面上には、カーペットあるいは
パイル等の仕上げ材(不図示)が布設される。
第1図は本発明による免震支持装置23の一実施例を示
す部分側面図である。
第1図は、第6図中の免震床構造20の周縁部の1個所
での免震支持装置23およびその近傍を拡大して示す部
分側面図であり、対応する部分はそれぞれ同じ番号で表
示されている。
第1図において、免震支持装置23は、ベローズタイプ
の空気ばね35と多段積層ゴム組立体36とを上下に積
重ねて結合した構造を有する。
前記空気ばね35は、圧縮空気が充填される空気袋から
成るベローズ37の上下に端面板38A138Bを結合
するとともに、下側の端面板38Bを上側の端面板38
Aの角隅部(4ケ所)に植設した4本のガイド軸39に
沿って上下動可能に組付けた構造になっている。なお、
前記ガイド軸39には空気ばね35の最大圧縮位置を規
制するためのストッパ41が設けられている。
前記ベローズ37の内部は空気供給路42を通して補助
タンク43に接続され、該空気供給路42の途中に絞り
44が設けられている。さらに、前記補助タンク43は
チューブ45を介してコンプレッサ等の空気圧力源46
に接続され、該チューブ45の途中にレベリングパルプ
47が設けられている。
前記補助クンク43はベローズ37の空気圧および空気
量を変えて鉛直方向面を振動数を調整するためのもので
あり、その容量は例えば101程度に選定される。
前記絞り44は空気ばね(ベローズ)37に振動減衰能
を付与するためのものである。
また、前記レベリングバルブ47は、免震支持装置23
の高さ、すなわち第1図の場合は免震床26のレベル(
高さ)を制御するためのものである。
このベローズタイプの空気ばね35では、上下の端面板
38A、38Bが鉛直方向の4本のガイド軸39に案内
されているので水平変位は零で上下方向にのみ変位可能
である。
このような空気ばね35はその鉛直方向固有振動数を1
〜2Hz程度に容易に設定でき、このように設定するこ
とにより地震時の鉛直振動成分をほとんど全て除去する
ことができる。
第2図は前記多段積層ゴム組立体36の詳細を示す側面
図であり、第3図は第2図中の線m−mに沿った断面図
である。
第2図および第3図において、多段積層ゴム組立体36
は、複数位置(図示の例では4箇所)で積層ゴム51を
上下に複数個(図示の例では4箇)積み重ねるとともに
、各段の積層ゴム51の上下端面を安定板52で互いに
連結した構造を有するゆ 各積層ゴム51は、ゴム状弾性材と鋼板または硬質プラ
スチック板などの補強板とを交互に積層一体化した構造
を有し、上下の端面に一体的に設けたフランジ53で前
記安定板52に締結固定されている。
こうして構成された多段積層ゴム組立体36は、その下
端で床スラブ21に固定されその上端には前記空気ばね
35が結合されている。
第4図は第2図の多段積層ゴム組立体36が地震力によ
り水平方向に変位した状態を示す。
第2図および第3図で示すように要素弾性体としての積
層ゴム51を安定板52で連結して構成した多段積層ゴ
ム組立体36によれば、各積層ゴム51の上下の各端面
が安定板52で拘束されているので、全体として安定な
構造になる。
したがって、地震力が作用しても、第4図に示すように
座屈を生じることな(大きな水平方向変位を得ることが
でき、単体の積層ゴムで支持する場合に比べ単位面積当
たりの支持荷重を大巾に増大させることができる。
以上第2図〜第4図について説明した多段積層ゴム組立
体36を用いることにより、水平方向に大きな変位(例
えば±200+im)が得られ、各積層ゴム51のゴム
層として高減衰ゴムを使用すれば、高い振動減衰能を有
し、ダンパーを併用しなくともすぐれた免震性能を発揮
する免震支持装置23が得られる。
すなわち、多段積層ゴム組立体36の水平方向固有振動
数を容易に1. Hz以下に設定でき、特殊配合された
高減衰ゴムを使用することにより、ゴム自体が等価減衰
率15%程度の減衰能を持ち、水平方向の大きなく例え
ば約200mm)変位吸収能を有し、大地震時でも十分
に変位を吸収しうる免震支持装置が得られる。
なお、第1図の免震床構造においては、前記梁(フレー
ム)24をなるべく低くして前記可動フロア26との間
にスペースを確保し、該可動フロア26上に設置される
コンピュータ等への配線を容易に行いうる構造になって
いる。
また、第1図に示す免震支持装置23を床免震に使用す
る場合、1基当たりの荷重は通常1−・10トン程度に
設定するのが好ましい。
以上第1図〜第6図について説明した本発明の実施例に
係わる免震支持装置によれば、高減衰多段積層ゴム組立
体36とベローズタイプの空気ばね35とを上下に積み
重ねた構造にしたので、通常の床免震で好適と考えられ
る免震支持装置1基当たりの荷重1〜10トンの範囲に
おいて、別置きダンパーをa・要とせず、しかも、容易
に水平方向固有振動数をI Hz以下にするとともに鉛
直方向固有振動数を2 Hz以下にすることができ、軽
荷重でも水平方向変位吸収能を大きく (例えば200
皿程度)設定することができ、もって−5いかなる荷重
に対しても3次元方向に充分な振動減衰能を有し、すぐ
れた免震効果を発揮することが可能になった。
なお、図示の実施例では、多段積層ゴム組立体36の上
にベローズタイプの空気ばね35を結合したが、本発明
は、空気ばね35を下にしその上に多段積層ゴム組立体
36を積み重ねることによっても同様に実施することが
できる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなごとく、本発明の免震支持装置
によれば、ベローズタイプの空気ばねと、複数位置で積
層ゴムを上下に複数個積み重ねるとともに各段の積層ゴ
ムの上下端面を安定板で互いに連続した構造の多段積層
ゴム組立体とを、上下に積み重ねて結合する構成にした
ので、高荷重から軽荷重までいかなる荷重においても、
地震等の加振力に対し3次元方向に充分な振動減衰能を
有し、すぐれた免震効果を発揮しうる免震支持装置が得
られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による免震支持装置の一実施例を床免震
に使用する状態で示す側面図、第2図は第1図中の多段
積層ゴム組立体のみの側面図、第3図は第2図中の線m
−mに沿った断面図、第4図は第2図中の多段積層ゴム
組立体が水平方向に変位した状態を模式的に示す側面図
、第5図は第1図の免震支持装置を使用した免震床構造
の平面図、第6図は第5図中の線VI−Vlに沿った部
分縦断面図である。 23・・・−・−・・免震支持装置、35−−−−−一
−−ベローズタイプの空気ばね、36・・−・−・・・
多段積層ゴム組立体、37−−−・・・・・−ベローズ
、39−・・・−−−−ガイド軸、51・−・・・・−
・・・積層ゴム、52・−・−・−・・−安定板。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ベローズタイプの空気ばねと、複数位置で積層ゴ
    ムを上下に複数個積み重ねるとともに各段の積層ゴムの
    上下端面を安定板で互いに連続した構造の多段積層ゴム
    組立体とを、上下に積み重ねて結合して成る免震支持装
    置。
JP1015575A 1989-01-25 1989-01-25 免震支持装置 Pending JPH02199338A (ja)

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