JPH0262671B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、地震時における構造物の振動を抑
制する場合等に用いられる免震ダンパーに関する
ものである。

「従来の技術」 この種の免震ダンパーとしては、鋼材の剛性を
利用するものが知られている。これは、地震時の
荷重を鋼材に加えて曲げやねじれを生じさせて降
伏を起こさせ、その鋼材の弾塑性変形により振動
エネルギーを吸収しようとするものである。

このような免震ダンパーを用いた免震装置につ
いて、第１４図を参照して説明する。図中符号１
は構造物の基礎、２はこの基礎１に支持されてい
る建屋である。基礎１と建屋２間には三つの免震
ダンパー３…からなる免震装置Ｅが設けられてい
る。この免震ダンパー３…は、棒状の鋼材３ａ…
の基端を基礎１に固定し、その先端を建屋２の下
部にローラー支持した構成となつている。

建屋２は、通常時には第１４図ａに示すよう
に、各免震ダンパー３…の鋼材３ａ…が鉛直とな
つている状態で基礎１により支持されているが、
地震時等にこの構造物に対し図中の矢印で示すよ
うな水平方向の荷重Ｑが加わつた時には、ｂに示
すように鋼材３ａ…はまずその弾性限度内の曲げ
変形を生じる。この荷重Ｑの鋼材３ａ…の降伏荷
重Q₁となつた時に、その変位量δは降伏変位量
δyに達し、さらに大きな荷重Ｑに対してはｃに
示すように塑性変形してこれに対抗する。そして
この鋼材３ａ…の弾塑性変形により振動エネルギ
ーが吸収され、基礎１および建屋２の相対的な振
動は抑制される。

第１５図は、縦軸を荷重Ｑ、横軸を変位量δで
表した復元力特性図である。図中の実線は、上記
の三つの免震ダンパー３…からなる免震装置Ｅの
復元力特性を示し、破線は一つの免震ダンパー３
単独での復元力特性を示している。図中の線上の
ａ〜ｃ各点は、それぞれ第１４図ａ〜ｃで示した
状態に対応する点であり、この免震装置Ｅでは、
ａ−ｂ間において降伏変位量δyに至る弾性変形、
ｂ−ｃ間においてはδyを越えて塑性変形するこ
とが示されている。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上記のような免震ダンパー３では、
その降伏変位δy、降伏荷重Q₁の値は単に鋼材３
ａの剛性によつてのみ決定されるものであり、そ
れらを適宜設定することは困難であつた。

また、上記の免震ダンパー３は、上で説明した
場合のように複数本を並列に組み合わせて用いる
ことが一般的であるが、この場合には、総ての免
震ダンパー３に同時にかつ等しい荷重が加わるこ
とから、単独で用いる場合に比して、降伏荷重Ｑ
の値はあげることはできるが降伏変位δの値は変
えることはできないものである。すなわち第１５
図で明らかなように、破線で示した単独の場合の
降伏荷重Q₂に比して、三本の場合の降伏荷重Q₁
は３倍になるが、降伏変位量はいずれの場合も
δyのまま変わらない。

したがつて、上記のような免震ダンパー３で
は、単独で用いても、複数本組み合わて用いて
も、所要の降伏荷重、降伏変位および所要の復元
力特性を適宜設定できるものではなく、自由度の
乏しいものであつた。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、任意の降伏荷重、降伏変位を適宜設定でき、
所定の復元力特性を得ることの可能な免震ダンパ
ーを提供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、互いに対向する二つの部材の一方
に、先端部が他方の部材に向つて延びる棒状の複
数の鋼材の基端部をそれぞれ固定し、前記二つの
部材の他方には、前記各鋼材の先端部に対向する
位置に、前記各鋼材の先端部周囲に対し〓間を有
する状態でその鋼材の先端部を内包する環状のギ
ヤツプ機構を固定することにより、前記二つの部
材の相対変位が所定量に達した時に、鋼材の先端
部とギヤツプ機構の内周部が当接するように構成
して成り、しかも前記各鋼材先端部周囲と前記ギ
ヤツプ機構との間に形成した前記〓間を、各鋼材
とギヤツプ機構の組合せにおいてそれぞれ異なる
よう設定したことを特徴としている。

「作用」 この発明の免震ダンパーは、ギヤツプ機構によ
り二つの部材の相対変位が所定量に達するまでは
鋼材は荷重を受け持たず、変位が所定量以上にな
つた時に、はじめて鋼材に荷重がかかつて変形
し、鋼材はその弾塑性変形によつて振動エネルギ
ーを吸収する。

「実施例」 以下、この発明の実施例を第１図ないし第１３
図を参照して説明する。

まず、第１図ないし第５図を参照して、第１実
施例について説明する。これらの図において符号
１１は構造物の基礎、符号１２は建屋である。基
礎１１と建屋１２とは互いに対向し、建屋１２は
基礎１１に対して、たとえば積層ゴム（図示略）
等により、水平方向の相対変位を拘束されない状
態で支持されている。

これらの基礎１１と建屋１２間には、三つの免
震ダンパー１３，１４，１５によつて構成されて
いる免震装置Ａが設けられている。免震ダンパー
１３は、基端が基礎１１に埋設されて固定され、
先端部が建屋１２に向つて延びている棒状の鋼材
１３ａと、その鋼材１３ａの先端部を固定する固
定機構１３ｂにより構成されている。固定機構１
３ｂは、この内径寸法が鋼材１３ａの外径寸法と
等しい環状に形成されて建屋１２に固定されてお
り、また、その内周部にはエツジ１３ｃが形成さ
れている。この固定機構１３ｂは、鋼材１３ａの
先端部を内包しかつその内周部のエツジ１３ｃを
鋼材１３ａの外表面に当接させた状態で配設され
ている。これにより鋼材１３ａは、その先端部が
固定機構１３ｂにより水平方向に移動可能な状態
で建屋１２に固定されているので、上述した従来
の免震ダンパー３（第１４図参照）と同様に作用
するものであり、この免震ダンパー１３の復元力
特性も第３図ａに示すように、降伏荷重がQ₂の
時に降伏変位δyの値をとり、第１５図に破線で
示した従来の免震ダンパー３の復元力特性と同様
のものである。

また、免震ダンパー１４，１５は、基端が基礎
１１に固定されている鋼材１４ａ，１５ａと、建
屋１２に固定されているギヤツプ機構１４ｂ，１
５ｂにより構成されている。鋼材１４ａ，１５ａ
は上述した免震ダンパー１３における鋼材１３ａ
と同様の形状、寸法をなし、またその剛性も同様
のものである。ギヤツプ機構１４ｂ，１５ｂは、
内周部にエツジ１４ｃ，１５ｃがそれぞれ形成さ
れた環状とされており、鋼材１４ａ，１５ａの先
端部をその中心部に内包した状態で配設されてい
る。そして免震ダンパー１４においては鋼材１４
ａの周囲とギヤツプ機構１４ｂ内周部との間に、
上述した免震ダンパー１３の降伏変位量δyに等
しい寸法の〓間（ギヤツプ）g₁が形成されてお
り、また免震ダンパー１５においては、その降伏
変位量δyの２倍に等しい寸法の〓間（ギヤツプ）
g₂が形成されている。したがつて、免震ダンパー
１４，１５は、通常時においては鋼材１４ａ，１
５ａとギヤツプ機構１４ｂ，１５ｂとが当接して
おらず、地震時等において基礎１１と建屋１２が
水平方向に変位した時に、その変位量に応じて当
接するようになつている。

これにより、免震ダンパー１４は、第３図ｂに
その復元力特性を示すように、荷重Ｑによる基礎
１１と建屋１２の変位量がδyになるまでは荷重
を受け持たず、変位がそれ以上になつた時から荷
重が加わつて弾性変形が始まることになる。ま
た、免震ダンパー１５においては、第３図ｃに示
されるような復元力特性により、変位量が2δyに
なるまでは荷重を受け持たず、それ以上の変位に
対して荷重を受け持つことになる。

次に、第４図および第５図を参照して上記の三
つの免震ダンパー１３，１４，１５による免震装
置Ａの作用を説明する。第４図ａ〜ｅはこの構造
物に荷重が加えられた時の状態を模式的に示す図
であり、第５図はこの免震装置Ａ全体の、すなわ
ち各ダンパー１３，１４，１５のトータルの復元
力特性を示す図である。第５図における図中のａ
〜ｅの各点はそれぞれ第４図ａ〜ｅの状態に対応
している。

まず、第４図ａは、この構造物に荷重の加わつ
ていない通常時の状態を示し、鋼材１３ａ，１４
ａ，１５ａはそれぞれ鉛直方向に延びており、鋼
材１４ａ，１５ａの先端部はそれぞれギヤツプ機
構１４ｂ，１５ｂの中心部に位置している。この
状態から建屋１２に矢印で示す水平方向の荷重Ｑ
が加わつた時には、まず免震ダンパー１３に荷重
がかかり、その鋼材１３ａは弾性変形をしてこの
荷重Ｑの抵抗する。免震ダンパー１３の変位量が
降伏変位δyに達すると、ｂの状態となり、この
時、免震ダンパー１３は降伏荷重Q₁を維持した
ままでその剛性はゼロとなり、また、免震ダンパ
ー１４の剛材１４ａはギヤツプ機構１４ｂの内周
部に当接する。そのままさらに荷重が加わると免
震ダンパー１４が弾性変形を始め、その変位量が
δyに達すると、ｃに示す状態となる。この時免
震ダンパー１３は塑性変形してその変位量は2δy
となり、また免震ダンパー１５の鋼材１５ａはギ
ヤツプ機構１５ｂの内周部に当接する。以下同様
に、荷重が加わるにつれ、ｄに示すように免震ダ
ンパー１５の変位量がδyに達し、さらにはｅに
示すように免震ダンパー１５も塑性変形する。

このように、この免震装置Ａでは、各ダンパー
１３，１４，１５が順次荷重を受け持つていくこ
とから、この免震装置Ａのトータルの降伏変位の
値は第５図に示されるように3δyとなり、従来の
免震ダンパー３の組み合わせの場合に比して３倍
の変位量を得ることができる（第１５図参照）。
また、上記実施例では前記ギヤツプg₁，g₂をそれ
ぞれ鋼材１３ａ（１４ａ，１５ａ）の降伏変位量
δyに対して整数倍となるよう設定したものとし
たが、免震ダンパー１４，１５のギヤツプ寸法を
適宜設定することにより、所定の復元力特性を有
する装置を容易に計画することができる。ただ
し、このような前記ギヤツプg₁，g₂を、鋼材の降
伏変位量δyの整数倍に設定すれば、図面第５図
に示すようにある鋼材が降伏点に達すると同時に
別の鋼材が弾性変形を開始するというように各鋼
材が連続的に弾性変形して行くと共に、両部材１
１，１２の変位増加に伴つて鋼材が順次塑性変形
していくものとなり、これによつて極めて効果的
な免震作用が期待できる。

次に、第６図を参照して第２実施例について説
明する。なお、以下で説明する各実施例におい
て、上述した第１実施例と同様の構成要素につい
ては、第１図および第２図と同一符号を付し、詳
細な説明は省略する。

この第２実施例においては、三つの免震ダンパ
ー２３，２４，２５からなる免震装置Ｂが設けら
れている。免震ダンパー２３は鋼材２３ａの両端
が基礎１１、建屋１２にそれぞれ固定されてい
る。免震ダンパー２４，２５は、鋼材２４ａ，２
５ａが基礎１１と建屋１２間の距離の約半分程度
の長さとされてその基端が基礎１１に固定されて
おり、また、上述の免震装置Ａにおけるギヤツプ
機構１４ｂ，１５ｂと同様の、それぞれギヤツプ
寸法g₁，g₂を有するギヤツプ機構２４ｂ，２５ｂ
が、基端が建屋１２に固定されている鋼材２４
ｄ，２５ｄの先端に取り付けられており、鋼材２
４ａ，２５ａとギヤツプ機構２４ｂ，２５ｂとの
当接点が、基礎１１と建屋１２の中間位置となる
ようにされている。

この第２実施例の免震装置Ｂにおいても、荷重
は順次免震ダンパー２３，２４，２５に受け持た
れ、第１実施例の免震装置Ａと全く同様に作用
し、同様の効果を得ることができる。

次に、第７図ないし第１１図を参照して第３実
施例について説明する。この第３実施例では、建
屋１２は基礎１１に積層ゴム３０…により支持さ
れており、また、基礎１１と建屋１２間に、四つ
の免震装置Ｃが設けられている。免震装置Ｃは、
第９図ないし第１１図にその詳細を示すように、
三つの免震ダンパー３３，３４，３５が共通のベ
ース３６に取り付けられた構成となつている。す
なわち、各免震ダンパー３３，３４，３５のそれ
ぞれの鋼材３３ａ，３４ａ，３５ａの基端は、基
礎１１に固定されたベース３６に固定部材３７…
により固定されている。また、建屋１２には、ベ
ース３６に対向する位置に、鋼材３３ａ，３４
ａ，３５ａの先端部がそれぞれ挿通し得る挿通孔
３３ｂ，３４ｂ，３５ｂが形成されているプレー
ト３８が固定されている。挿通孔３３ｂの内径は
鋼材３３ａの外径と等しく、挿通孔３４ｂ，３５
ｂの内径は、鋼材３４ａ，３５ａの周囲にそれぞ
れ〓間g₁，g₂が形成されるような寸法とされてい
る。すなわち、プレート３８の挿通孔３３ｂは免
震ダンパー３３の固定機構、挿通孔３４ｂ，３５
ｂはそれぞれ免震ダンパー３４，３５のギヤツプ
機構となるものである。

この免震装置Ｃにおいても、基礎１１と建屋１
２の相対変位量に応じて免震ダンパー３４，３５
の鋼材３４ａ，３５ａがプレート３８の挿通孔３
４ｂ，３５ｂの内周部に当接することにより、免
震ダンパー３３，３４，３５が地震時の荷重を順
次受け持たせることができ、所定の降伏変位、降
伏荷重を適宜設定することができる。

次に、第１２図および第１３図を参照して第４
実施例について説明する。この第４実施例の免震
装置Ｄは、積層ゴム４０の周囲に、それぞれ四つ
ずつの免震ダンパー４３…，４４…，４５…が、
共通のプレート４６，４７間に取り付けられた構
成となつている。すなわち、プレート４６，４７
の中央部には、建屋１２の鉛直荷重を受け持つ積
層ゴム４０が取り付けられている。また、基礎１
１に固定される下側のプレート４６には、積層ゴ
ム４０の周囲に、各免震ダンパー４３，４４，４
５の鋼材４３ａ，４４ａ，４５ａの基端が固定さ
れて取り付けられている。鋼材４３ａの先端部
は、建屋１２に固定される上側のプレート４７に
固定され、鋼材４４ａ，４５ａの先端部は、プレ
ート４７に取り付けられている環状のギヤツプ機
構４４ｂ，４５ｂ内に位置するようにされてい
る。ギヤツプ機構４４ｂ，４５ｂ内面と鋼材４４
ａ，４５ａとの間には、それぞれ〓間g₁，g₂が形
成されている。

この免震装置Ｄによれば、上述した各実施例の
場合と同様の作用効果が得られるばかりでなく、
積層ゴム４０と複数の免震ダンパー４３，４４，
４５が一体となつているので、基礎１１と建屋１
２間にこの免震装置Ｄを配設するのみで総ての免
震ダンパーを設置することができ、工事の簡略化
を図ることができる。

以上、この発明の実施例について説明したが、
この発明は上記実施例に限定されるものではな
い。たとえば、上記実施例ではいずれも従来の免
震ダンパーと本発明の免震ダンパーとを組み合わ
せて用いるようにしたが、本発明の免震ダンパー
のみを用いることでも勿論良い。また、上記実施
例では本発明の免震ダンパーを、ギヤツプ寸法の
異なる二種類のみ用いた例について説明したが、
要求される降伏変位、降伏荷重、復元力特性に応
じて、種々のギヤツプ寸法g₁，g₂を有する多数の
免震ダンパーを適宜組み合わせるようにすれば良
い。さらに、本発明は、構造物の免震のみなら
ず、振動特性の異なる二部材間の免震を目的とし
て広く用いることができるものである。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によれ
ば、基端が固定された鋼材の先端部を、二部材間
の相対変位が所定量に達した時に、ギヤツプ機構
の内周部に順次当接するようにしたので、任意の
降伏荷重、降伏変位を適宜設定することが可能と
なり、効果的な免震作用を発揮する所要の復元力
特性を容易に設定することができるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１３図はこの発明の実施例を示す図
である。第１図〜第５図は第１実施例を示し、第
１図はこの第１実施例の免震装置の構成を示す立
断面図、第２図は第１図−線視平断面図、第
３図ａ〜ｃはそれぞれこの免震装置において用い
られる各免震ダンパーの復元力特性図、第４図ａ
〜ｅはこの免震装置の作用を説明するための図、
第５図はこの免震装置の復元力特性を示す図であ
る。第６図は第２実施例の免震装置を示す立断面
図である。第７図〜第１１図は第３実施例を示
し、第７図はこの第３実施例の免震装置の構成を
示す立面図、第８図は第７図−線視平断面
図、第９図は第７図部の拡大立断面図、第１０
図は第９図−線視図、第１１図は第９図
−線視図である。第１２図〜第１３図は第４
実施例を示し、第１２図はこの第４実施例の免震
装置の立面図、第１３図は平断面図である。第１
４図〜第１５図は従来の免震ダンパーによる免震
装置を示し、第１４図ａ〜ｃはこの免震装置の作
用を説明するための図、第１５図はこの免震装置
の復元力特性を示す図である。 １１……基礎（一方の部材）、１２……建屋
（他方の部材）、１４，１５……免震ダンパー、１
４ａ，１５ａ……鋼材、１４ｂ，１５ｂ……ギヤ
ツプ機構、２４，２５……免震ダンパー、２４
ａ，２５ａ……鋼材、２４ｂ，２５ｂ……ギヤツ
プ機構、３４，３５……免震ダンパー、３４ａ，
３５ａ……鋼材、３４ｂ，３５ｂ……挿通孔（ギ
ヤツプ機構）、４４，４５……免震ダンパー、４
４ａ，４５ａ……鋼材、４４ｂ，４５ｂ……ギヤ
ツプ機構、g₁，g₂……〓間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに対向する二つの部材１１，１２間に設
   けられて、これら二つの部材の対向面に沿う方向
   の相対的な振動を抑制する免震ダンパーであつ
   て、前記二つの部材の一方に、先端部が他方の部
   材に向つて延びる棒状の複数の鋼材１４ａ，１５
   ａ，２４ａ，２５ａ，３４ａ，３５ａ，４４ａ，
   ４５ａの基端部をそれぞれ固定し、前記二つの部
   材の他方には、前記各鋼材の先端部に対向する位
   置に、前記各鋼材の先端部周囲に対し〓間g₁，g₂
   を有する状態でその鋼材の先端部を内包する環状
   のギヤツプ機構１４ｂ，１５ｂ，２４ｂ，２５
   ｂ，３４ｂ，３５ｂ，４４ｂ，４５ｂを固定する
   ことにより、前記二つの部材１１，１２の相対変
   位が所定量に達した時に、鋼材の先端部とギヤツ
   プ機構の内周部が当接するように構成して成り、
   しかも前記各鋼材先端部周囲と前記ギヤツプ機構
   との間に形成した前記〓間g₁，g₂を、各鋼材とギ
   ヤツプ機構の組合せにおいてそれぞれ異なるよう
   設定したことを特徴とする免震ダンパー。 ２ 前記鋼材と前記ギヤツプ機構の組合せにおい
   て形成した前記各〓間を、前記鋼材の降伏変位量
   （δy）の整数倍に設定したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の免震ダンパー。