JPH0288834A - 免震装置 - Google Patents

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〕 本発明は免震装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、免震装置の考え方は地盤と構造物とを絶縁して地
震動を免れ、構造物とその内部の安全性を高めるための
機能を持つ装置であり、構造物が地震動を受けた時、構
造物の揺れがゆっくりとした周期に変ることにより、構
造物および内部設置物の倒壊を防止するものである。

具体的には地盤と構造物との間に免震装置を設置するこ
とにより、構造物と地盤とが別々に揺れるように設計・
建設する。

これらの免震装置は一般建築物、原子カプラント、機器
装置等の分野においてコストダウン、内部構造物の安全
性の向上、立地条件の拡大等の効果をもたらす。

これら免震装置の従来技術として、株式会社ブノヂスト
ンのマルチラバーベアリングがある。

マルチラバーベアリングの構造が第７図に示されている
。同図に示されているように、マルチラバーベアリング
は地震のようなエネルギーによって振動させられる建物
側構造物上に取付けられる上フランジ２と、地盤側構造
物３に取付けられる下フランジ４と、これら上フランジ
２と下フランジ４との間で用途に応じた特性から設定さ
れた厚さのゴムを積み重ねたゴム５と、ゴムと交互に積
み重ねられた鉄板（板状金属）６とが一体化されている
。このように構成された免震装置例えばマルチラバーベ
アリングは鉛直方向には硬く、水平方向には柔かい特性
を持っている。そのため、地震のような荷重を受けた場
合、水平方向の加振は地盤側と建物側とで異った動きを
示し、地震動による衝撃を免れる構造となっている。

第８図には、この株式会社ブリデストンのマルチラバー
ベアリングのカタログに記載されている地震応答の状況
が示されている。同図は横軸に時間をとり、縦軸に加速
度をとって時間による加速度の変化特性を示したもので
ある。地震動を受けた時の応答加速度は、同図記載の地
震入力波形、建物応答波形から明らかなように、１／３
〜１１５へと低減され、構造物の安全性を高めている。

また第９図には別の構造例としてオイレス工業株式会社
のオイレスレットラバーベアリング（鉛コア積層ゴム）
の構造が示されている。鉛コア精層ゴムの免震装置は、
構造物の一方の部分に取付けられた上フランジ２と、こ
の上フランジ２から隔てられて構造物の他方の部分に取
付けられた下フランジ４と、上フランジ２および下フラ
ンジ４間に位置し、かつこれら上、下フランジ２，４に
接触する重量支持部材で上フランジ２および下フランジ
・１間の高さ方向に交互に積み重ねられた弾性材料層（
ゴム）５および剛性材料層（板状金属）６よりなる重量
支持部材と、この重量支持部材内に拘束された少なくと
も一つの釦部材７とから構成されている。構造物の２つ
の部分の間に相対的水平運動が生した時に、相対的に移
０Ｊする上フランジ２および下フランジ４によって重量
支持部材を変形させ、かつ釦部材７を塑性的に変形させ
てエネルギを吸収することにより、建物や内部の機器へ
の地震人力を大幅に低減する。

第１０図にはオイレス工業株式会社のオイレスレッドラ
バーベアリングのカタログにｔ己救されている地震応答
解析例が示されている。同図は横軸に最大応答加速度を
とり、縦軸に階をとって最大応答加速度と階との関係を
免震モデル、非免震モテルについて解析したものである
。すなわち鉄筋コンクリ−１・造り、地上５階建の建物
モデルで実際の地震波３種（（１）Ｅ　Ｌ　　ＣＥＮ１
’ＲＯＮＳ　　（１９／１０）　。

（２ンＴＡｌ＝’Ｔ　ＩＥす（＋９５２）　、　（３）
八戸ＮＳ　（１９６８）　）を入力波として使用、最大
入力は地表速度５０　ａｎ　／　ｓｅｃによるオイレス
レッドラバーベアリング設置時の地震応答解析を行った
ものである。

この結果からも明らかなように、構造物と地盤との間に
オイレスレッ１くラバーベアリングを装着することによ
り、水平方向の地震等の振動を緩和し、揺れと作用力と
を数分の１に、ｆｉ、９．することによって、構造物自
体の揺れがほとんどなくなり、構造物自体はもとより、
内部機器や設置物の損壊、転倒がなくなり、構造物等の
安全を図ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の第７図では上下方向の地震時の応答変位
、応答加速度がゴムの弾性により増幅される。免震装置
の設計例として３イ１直方向ばね定数には、Ｓを受圧面
積、Ｅ′をゴムの見かけの弾性率、ｎをゴム層数、ｔを
ゴム厚とした場合に、Ｓ−Ｅ’ 　　８　ｔ で算出される。この式で見かけの弾性率Ｅ′はゴムその
ものの弾性率Ｅｏと形状とによって決定されるものであ
り、ゴムの見かけの弾性率Ｅ′と弾性率ＥＬＩとの関係
式はいくつかの実験式が今までに発表されている。

一例として、Ｅ’　＝Ｅｏ　（１＋１．６５Ａ２）この
式でＡは形状による係数であり、Ｓを受圧面積、Ｂを側
壁自由面積とすると、Ａ＝Ｓ／Ｂを使用する。

上述の第７図の従来技術を考えた場合、上記式のゴムの
弾性により求まる免震装置のばね定数は鉛直方向の地震
応答に大きな影響を与える。地震荷重を受けた場合、水
平方向加振に対する上フランジに取付けられている構造
物の応答加速度は１／３〜１１５程度に減衰するが、同
時にかかる鉛直方向成分の荷重による鉛直方向の応答加
速度は、免震ゴムの弾性により増幅される。これは構造
物に免震装置を設置しない場合、すなわちゴムの弾性が
ない場合に比べ１．２〜１．３倍の応答加速度が生じる
。

これらの免震装置を原子カプラントや化学プランＩ〜な
どのような高い信頼性が要求されるプラントに適用する
場合には、考慮に入れるべき地震力として大地震を想定
し、その信頼性を確保することが要求される。

また、通常の建造物についても同様のことが云える。従
って建物や内部の構造物に対する耐壽用の設計条件とし
て、大きな地震の入力を考慮しなければならなくなり、
そのため建物の構造が大きくなったり、剛性を確保する
ためにブラント等の機器の板厚を厚くしたり、建物の床
を厚くしたりしなければならず、免震装置を使用したこ
とによる合理化の効果に反する恐れがある。

また、上記従来技術である積層ゴム免震装置は水平方向
振動の減衰能力に対する配慮がなされておらず、免震装
置として用いる場合はしばしば別置のダンパを設ける必
要がある。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり。

地震時における鉛直方向の応答加速度の増加をおさえ、
健全な水平方向の免震を可能とした免震装置を堤供する
ことを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、上フランジ、板状金属に凸部を設け、上、
下フランジ間を凸部を介した板状金属で保持すると共に
、凸部の径方向側とゴムとの間に空隙を設けることによ
り、達成される。

〔作用〕

上フランジ、板状金属に凸部を設け、上、下フランジ間
を凸部を介した板状金属で保持すると共に、凸部の径方
向側とゴムとの間に空隙を設けたので、地震時の水平方
向の荷重に対してはゴムの復元力により免震効果が発揮
され、鉛直方向の荷重に対しては板状金属によって支え
られてゴムの弾性の影響を受けなくなって、水平方向の
免震が可能で鉛直方向の応答加速度の増加がおさえられ
るようになる。

すなわち地震等の荷重が加わった場合、まず水平方向の
荷重に対しては、上フランジと下フランジとの水平相対
変位をゴム（免震ゴム）の復元力により免震効果を発揮
する。

また、鉛直方向の荷重に対しては積み重ねられた凸部材
のゴム内部の板状金属によって荷重を支え、ゴムの弾性
による応答加速度をおさえることができる。

更に、付加的な殿能として、ゴム内部の板状金属の凸部
先端面と下側で接する同形の内部の板状金属との摩擦力
によってダンピング効果を得ることができ、また、凸部
の材質を変えることによりｆ、＠振力の調整が可能とな
るのみならず、凸部側面部に空間を設はオイルを注入す
ることによってもダンピング効果を得ることができる。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図には本発明の一実施例が示されている。なお従来と
同じ部品には同し符号を付したので説明を省略する６本
実施例では上フランジ２、［反状金＠６に凸部を設け、
上、下フランジ２，４１ｉ１を凸部を介した板状金属６
で保持すると共に、凸部の径方向側とゴム５との間に空
隙８を設けた。

このようにすることにより地震時の水平方向の荷重に対
してはゴム５の復元力により免震効果が発揮され、鉛直
方向の荷重に対しては板状金属６によって支えられてゴ
ム５の弾性の影響を受けなくなって、地震時における鉛
直方向の応答加速度の増加をおさえ、健全な水平方向の
免震を可能とした免震装置を得ることができる。

すなわち上フランジ２．板状金属６に凸部を設けたが、
板状金属６の凸部を、板状金属６である円板状のやや大
径の円板の中央に凸型になるように一体化し、かつ板状
金属６の径より小さい径の突起部６ａで形成した。この
突起部６ａの高さは、ゴムの特性と要求される条件とに
よって設定される重ね合せのゴム５の厚さに合せる。

上フランジ２の凸部も同様に板状金属６の径より小さい
径の突起部２ａを上フランジ２と一体に設■し、この上
フランジ２の突起部２ｄ先端面がその下にある板状金属
６の突起部６ａの反対側の面と接触する状態とする。同
様にこの板状金属６は更にその下の板状金属６の突起部
６ａの反対側の面に接触させ、これらの積み重ねが下フ
ランジ４からはじまり、上フランジ２まで重ねられた状
態となり、その周辺を積層されたゴム５が取り囲むよう
にした。そして板状金属６の突起部６８周囲に空隙８を
設けたが、これは板状金属６の突起部先端面と板状金属
６との接触によるゴム５の影響を小さくするためのもの
である。板状金属６の材質は特に規定しないが、摩擦条
件２強度、コスト等により選定すべきものである。突起
部２ａ。

６ａは金属やテフロン等が考えられる。本免震装置に地
震等の荷重が生じた場合の状態を第２図に示した。

同図に示されているように、地震の荷重により地盤が図
中矢印表示の方向へ振動すると、地盤側構造物３に取り
付けられた下フランジ４と建物側構造物１に取付けられ
た上フランジ２とに相対変位が生しる。この振動はゴム
５の効果により地盤側から建物側へ移る際周期が変わり
、別々の揺れとなる。従って建物側の揺れは小さくなり
、水平方向の免震が行われる。

鉛直方向を考えた場合、建物の鉛直荷重は免震装置内の
剛体である板状金属６によって支えられるため、ゴム５
の弾性による影響を受けず、応答が増幅される恐れはな
い。

また、建物側構造物１と地盤側構造物３との間に水平方
向の変位が起った場合、上フランジ２と下フランジ４と
の変位の中で板状金属６の突起部先端面と板状金属６と
の摩擦が生じる。この摩擦力は、水平方向の変位を減衰
させる力となるため、−層免震効果を高めることになる
。

このように本実施例によれば鉛直方向の地震時応答加速
度の増加がない状態で水平免震ができ、また、ダンピン
グ効果も期待できるため、免震合理化の効果を奏するこ
とができる。

第３図には本発明の他の実施例が示されている。

本実施例は上フランジ２．板状金属６の凸部を、これら
上フランジ２．板状金属６と別途形成し、かつ板状金属
６の径より小さい径の小径円板６ｂで形成した場合であ
る。すなわち上フランジ２゜板状金属６、下フランジ４
間は、間に小径円板６ｂを接触させた状態で重ね合され
ている。小径円板６ｂはダンピング効果として必要な摩
擦力に応じて選定され、金属やテフロン等が考えられる
。

このようにすることにより鉛直方向の荷重に対しても上
フランジ２．板状金属６．小径円板６ｂ。

下フランジ４で受けるようになって、剛性を確保するこ
とができ、前述の場合と同様な作用効果を奏することが
できろ。

第４図には本発明の更に他の実施例が示されている。本
実施例は凸部を突起部２　ａ　＋　６　ａと小径円ｉ６
ｂとで形成した場合である。この場合、鉛直方向の荷重
も上フランジ２．板状金属６．小径円板６ｂ、下フラン
ジ４で受けられるようになって、前述の場合と同様な作
用効果を奏することができる。

第５図および第６図には本発明の更に他の実施例が示さ
れている。本実施例は空隙８にオイル９を注入した場合
である。このようにすることにより空隙８に注入された
オイル９は、地震荷重によるゴム５の変形によって第６
図中に示した矢印の方向に流れる。このようにオイル９
が移動することによりオイルダンパ的効果をもたらし、
前述の場合よりも水平変位に対する減衰および復元力と
しての効果を上げることができる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明は地震時における鉛直方向の応答加
速度の増加がおさえられ、健全な水平方向の免震が可能
となって、地震時における鉛直方向の応答加速度の増加
をおさえ、健全な水平方向の免震を可能とした免震装置
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の免震装置の一実施例の縦断側面図、第
２図は同じく一実施例の変形状態を示す縦断側面図、第
３図は本発明の免震装置の他の実施例の縦断側面図、第
４図は本発明の免震装置の更に他の実施例の縦断側面図
、第５図は本発明の免震装置の更に他の実施例の縦断側
面図、第６図は第５図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第７図
は従来の免震装置の縦断側面図、第８図は同じ〈従来の
地震応答の状況を示す時間による加速度の特性図、第９
図は従来の免震装置の他の例の縦断側面図、第１０図は
同じ〈従来の他の例の地震応答解析例の免震モデル、非
免震モデルの最大応答加速度と階との関係を示す特性図
である。 １・・建物側構造物、２・・・上フランジ、２ａ・・・
突起部、３・・・地盤側構造物、４・・・下フランジ、
５・・・ゴム、６・・・板状金属、６ａ・・・突起部、
６ｂ・・・小径口δ−−−ヱ　暉 （１３ＯＬＩＪ 不生図 寓８図 時間 高 凹

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、地震で振動させられる構造物の一方の部分と係合す
   る上フランジおよび他方の部分と係合する下フランジ間
   に固定されたゴムと、このゴムの内部に前記上、下フラ
   ンジと平行に埋込まれた複数の板状金属とで構成される
   免震装置において、前記上フランジ、板状金属に凸部を
   設け、前記上、下フランジ間を前記凸部を介した板状金
   属で保持すると共に、前記凸部の径方向側と前記ゴムと
   の間に空隙を設けたことを特徴とする免震装置。 ２、前記凸部が、前記板状金属、上フランジと夫々一体
   に形成され、かつ前記板状金属の径より小さい径の突起
   部である特許請求の範囲第１項記載の免震装置。 ３、前記凸部が、前記板状金属、上フランジと別途形成
   され、かつ前記板状金属の径より小さい径の小径円板あ
   る特許請求の範囲第１項記載の免震装置。 ４、前記凸部が、前記突起部と小径円板とで形成された
   ものである特許請求の範囲第１項または第２項または第
   ３項記載の免震装置。 ５、前記突起部、小径円板が、金属またはテフロンで形
   成されたものである特許請求の範囲第２項または第３項
   または第４項記載の免震装置。 ６、前記空隙が、オイルが充填されたものである特許請
   求の範囲第１項記載の免震装置。