JPH0262668B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、免震装置に関する。 従来から、原子力発電所の建屋、橋梁の脚部等
の重量構造物の免震装置として各種の提案がなさ
れ、その一部は実用化されている。 この種の免震装置としては、平板状の積層ゴム
を用いたものが周知であるが、以下の欠点があつ
た。 すなわち、入力地震加速度が、例えば0.2ｇ以
上のように大きくなると、構造物の横滑りが発生
し易くなるとともに、弾性体を主体として構成し
ているため、地震エネルギーの吸収を示す履歴曲
線によつて囲まれた面積も小さいという問題があ
つた。 そこで、上記問題を解消し、大きなエネルギー
吸収が得られるように、上記積層ゴムと、地震力
が加わつた際に直ちに塑性変形をする軟質金属、
例えば鉛とを組合わせた免震装置が提案されてい
る。 しかしながら、このような免震装置では、地震
エネルギーの吸収機能は増大されるものの、地震
とは逆に構造物に短周期の振動、例えば強風等が
作用した際に、軟質金属が比較的小さい外力に対
しても塑性変形するために、構造物が予期した以
上に揺れるという問題がある。 この発明は、上述した問題の解決を意図してな
されたものであつて、その目的とするところは、
比較的大きな地震エネルギーの吸収能を備え、且
つ構造物側から加わる外力に対しては適当な剛性
を有するとともに、取付けや取換えが容易な免震
装置を提供するところにある。 上記目的を達成するため、この発明は、鉛直荷
重を支持し水平荷重に対して弾性変形をする弾性
体と、水平荷重に対して所定の弾性変形を経て塑
性変形をする棒状体とを上部構造と基礎構造との
間に併設した免震装置であつて、前記弾性体は、
交互に積層された平板状の弾性材と金属板とを有
し、前記棒状体は軸が鉛直方向に位置させられた
鋼棒からなることを特徴とする。 以下、この発明の好適な実施例について添附図
面を参照して詳細に説明する。 第１図から第４図は、この発明に係る免震装置
の一実施例を示すものである。 免震装置は、建築構造物等の上部構造１０と、
基礎構造１２の間に介装され、鉛直荷重を支持し
水平荷重に対して弾性変形する弾性体１４と、水
平荷重に対して所定の弾性変形を経て、塑性変形
する棒状体１６とから構成されている。 上記弾性体１４は、ネオプレンゴム等で平板状
に形成された弾性シート１４ａと、金属でこれと
同じ形状に形成された金属シート１４ｂとを接着
剤を介在させて交互に積層し、この両端に平板状
のエンドプレート１４ｃ，１４ｃを取付けて構成
し、各エンドプレート１４ｃ，１４ｃは上記上部
構造１０と基礎構造１２にそれぞれ固定されてい
る。 この弾性体１４は、水平荷重Ｑに対して、概略
第２図に示すような変形σ性状を呈する。 上記棒状体１６は、具体的には円形断面の鋼棒
であつて、上部構造１０および基礎構造１２に対
向して凹所１８，１８を形成し、この凹所１８，
１８に棒状体１６の上下端を遊嵌している。この
ような遊嵌構造は必ずしも必要でないが、遊嵌構
造を採用すれば、棒状体１６の取付けないしは取
換えがさらに一層容易になる。 この棒状体１６は、水平荷重Ｑに対して、概略
第３図に示すように、所定の弾性変形領域Ａを経
て降伏点Piに至り、その後は塑性変形領域Ｂとな
る変形σ性状を呈する。 ここで、降伏点Piは最大水平荷重Ｑに対して、
その1/4程度となるように設定することが好まし
く、より具体的には、現在想定されている最大級
の地震は、水平変位が約30cm程度と考えられてい
るため、降伏点Piは約7.5cm程度に設定する。 そして、上述した構成の免震装置の水平荷重に
対する変形性状は、第４図の実線で示すような略
平行四辺形状の履歴曲線となる。 つまり、同図に一点鎖線で示す弾性体１４の性
状曲線と、点線で示す棒状体１６の性状曲線とを
加え合せた性状を免震装置は有することになる。 本発明者らは、上述した免震装置の具体的な縮
小モデルを以下のように設定して振動解析を試み
た。 上記弾性体１４として直径が150mmの円板状の
ゴムシートと鋼板とを、約250mmに積層し、弾性
係数が50Kg／cmとなるように設定し、上記棒状体
１６として直径13mmで、その長さが約50cmのいわ
ゆるPC鋼棒Ｃ種１号と呼ばれる鋼棒を設定し、
上部および基礎構造の１０，１２の間隔を300mm
に設定した。 なお、上記鋼棒の弾性係数は112Kg／cmであつ
て、降伏点は200Kgの水平荷重で1.8cm変形する点
である。 また、鉛直荷重は5tonとし、これらの各数値は
４〜５階建のコンクリート構造物の約1/40に相当
する。 そして、上記条件の設定から以下の表１に示す
解析結果を得た。

【表】 上記結果から本発明の免震装置では、以下の効
果が得られる。 すなわち、現在想定されている巨大地震は、水
平変位が約30cm、最大周期0.1〜1.0秒であり、上
記表１のσ＝８cmはほぼこの値に相当する。 このような巨大地震に対しても系全体の固有周
期が1.6秒と長く、地震周期よりもかなり大きく
なる。 従つて、地震周期と共振して振幅が増大するこ
とが防止できる。 また、各変位における減衰定数も比較的大き
く、地震エネルギーを効果的に吸収する。 さらに、建物側に加わる強風等の外力に対して
は、上記棒状体１６の弾性領域内でこれを受ける
ため、鉛等の軟質金属を使用した免震装置より
も、構造物の揺れが少く比較的大きな剛性を示
す。 第５図は、この発明の他の実施例を示す概略図
で、その特徴点についてのみ説明する。 この実施例では、棒状体１６を略Ｓ字状に折曲
し、これを上部構造１０と基礎構造１２との間に
弾性体１４とともに併設しており、Ｓ字状棒状体
１６は上部構造１０の側面と基礎構造１２に端部
をそれぞれ固定している。 このように構成した装置でも免震装置は、第４
図に示すような特性が得られる。 そして、この構造の免震装置についても以下に
示すモデル条件で振動解析を行なつた。 すなわち、弾性体１４および上部、基礎構造１
０，１２間の間隔、鉛直荷重は、それぞれ上記実
施例と同じ値に設定し、Ｓ字状棒状体１６の直径
は22mmの鋼棒を、その長さが300mmとなるように
同一曲率で折曲するように設定した。 以下の表２は上記条件で解析した結果である。

【表】 なお、上記Ｓ字状棒状体１６の弾性係数は87.2
Kg／cm、降伏点は200Kgの水平荷重でσ＝2.3cmの
点であつた。 上記表２の結果は、上記表１とそれぞれの値は
若干異なるものの、Ｔ（系全体の周期）、heq（減
衰定数）は同じような傾向にあつて、上記実施例
と同等の効果が得られる。 なお、上記各実施例では、棒状体１６を単数で
使用する場合について例示したが、これを例えば
紐等で緩く束ねて複数本使用してもよい。 また、第２実施例の棒状体１６の折曲形状はＳ
字形のみではなくＵ字形であつてもよい。 以上実施例で詳細に説明したように、この発明
に係る免震装置では、弾性体と棒状体とを組合わ
せた変形性状が得られるため、地震エネルギーを
吸収する履歴曲線によつて囲まれた面積を比較的
大きくすることができるとともに、系の周期も地
震周期から離間することができ、共振による問題
も回避される上に、棒状体の軸が鉛直方向に位置
させられているので、上下方向に位置する上部構
造と基礎構造との間にこれを簡単に取付けること
ができ、しかも、取換えも簡単になるという各種
優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る免震装置の設置状態を
示す図、第２図は弾性体の特性図、第３図は棒状
体の特性図、第４図は免震装置の特性図、第５図
は他の実施例の概略図である。 １０……上部構造、１２……基礎構造、１４…
…弾性体、１６……棒状体、１８……凹所。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉛直荷重を支持し水平荷重に対して弾性変形
   をする弾性体と、水平荷重に対して所定の弾性変
   形を経て塑性変形をする棒状体とを上部構造と基
   礎構造との間に併設した免震装置であつて、前記
   弾性体は、交互に積層された平板状の弾性材と金
   属板とを有し、前記棒状体は軸が鉛直方向に位置
   させられた鋼棒からなることを特徴とする免震装
   置。 ２ 上記鋼棒は略Ｓ字状またはＵ字状に折曲され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の免震装置。