JPH0321740A - 地盤に支持される構造物の制振装置 - 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〕 この発明は、地盤側と構造物との間に伝達される振動を
減衰することにより地盤側に支持される構造物を制振す
る装置に関する。構造物には、建物、土木構造物等の他
、これらに支持される機械類も含まれる。

Ｃ従来の技術〕 従来の制振技術としては、■地盤側と構造物との間に積
層ゴムを介在させて、このゴムと構造物とで形威される
水平方向の振動系の固有周期を地震の卓越周期よりも大
幅に長くし、以て構造物の共振を回避するとともに、地
盤側と構造物との間にダンバを介在させて振動の減衰を
図るものや、■積層ゴムの代わりに滑り支承を用いてＴ
Ｊ．量の支持と振動減衰とを行い、且つ水平抵抗部材を
用いて復元力を持たせているものがある。前記ダンパと
しては、液圧ダンパ．鉄筋の降伏による振動エネルギを
減衰するもの，摩擦により振動エネルギを吸収するもの
が主であるゆ （発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、前記従来の技術にあっては、前記のでは
積層ゴムとダンパ、前記■では滑り支承と水平抵抗部材
を夫々用いているように、地盤側と構造物側との間に複
数種類の装置を介在させる必要がある一方、前記■では
上下方向の振動（所謂Ｎ隅れ）を減衰することはできな
いし、また前記ダンパ自体にも次のような問題点がある
。すなわち、液圧ダンパは伸縮によって水平方向の振動
を減衰させるものであるため東西方向と南北方向のよう
な二方向の振動を減衰させることが困難であり、また鉄
筋の降伏によるものは小さい変位に対しては鉄筋が降伏
しないために効果がなく、且つ大変位の後には残留変位
の問題があるから交換が必要になり、さらに摩擦による
場合には４度，湿度や摩擦面の加工精度によって摩擦力
にばらつきがあるために減衰力が一定しないという問題
点がある。

この発明はかかる従来技術の問題点を解決するものであ
って、１種類の装置によって上下方向及び水平方向の振
動に対処し且つ水平二方向の振動にも対処するとともに
減衰力にばらつきのない制振装置を提供することを目的
としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明における地盤に支持される構造物の制振装置は
、地盤側に固定される基台と、地盤側に支持される構造
物側に固定される基台とを有し、一方の基台はそれが固
定される地盤側又は構造物側に球面支承機構を介して固
定されるものとし、前記両基台の間Ｃこ構造物の荷重を
支持するゴム状弾性体を固着し、前記ゴム状弾性体の内
部に流体室を設け、この流体室は前記両基台間で複数が
並列に設けられるものとし、前記各流体室には容積を可
変とした副次室を絞りを介して連通ずるとともに、前記
複数の流体室間も絞りを介して連通している。

前記各流体室には個別に副次室が設けられ、各流体室間
の連通を、これらの流体室に対応する各副次室間で、前
記流体室と副次室との間の絞りとは別の絞りを介して行
うことにより、連通される両流体室間には、流体室と副
次室との間の絞りと、両副次室間の絞りとを介在させる
ものとしてもよい。

また前記各流体室間を前記副次室を介して連通すること
により、流体室と副次室との間の絞りを、相互に連通さ
れる両流体室間の絞りに兼用することもできる。

さらに複数の流体室を、流体室と副次室との間の絞りと
は別の絞りにより直接連通することも可能である。

前記いずれの場合も、両基台間に構造物の荷重を支持す
る複数のゴム状弾性体を並列に固着し、前記ゴム状弥性
体の内部に個別に流体室を設けたものでもよい。

なお、前記した絞りは、具体的にはチョーク及びオリフ
ィスのいずれであってもよい。

〔作用〕

地震等の地盤側から振動力が入力された場合及び機械設
備の振動等により構造物側から振動力が入力された場合
には、この発明の制振装置では２つの基台間に相対位置
及び相対姿勢の少なくとも一方が変化する。

前記振動力の水平方向の力によって、地盤側と構造物側
とが水平方向に相対移動して、球面支承機構において球
面運動を伴いながら一方の基台が傾斜する。このためゴ
ム状弾性体には他方の基台との間で圧縮される部分と伸
長される部分があり、これに伴って複数の流体室にも体
積が縮小されるものと拡大されるものとがある。このと
き縮小される流体室からは内部流体が絞りを；ＴＪ　Ａ
　シて副次室に移動し、また拡大される流体室には副次
室から内部流体が絞りを通過して移動するとともに、両
流体室間でも内部流体が絞りを介して縮小側から拡大側
に移動する。そして流体の絞り通過時に発生する流体と
絞りとの間の流通抵抗力によって、前記入力された振動
力は減衰され、よって地盤側と構造物側との間での振動
伝達が抑制される。

また前記振動力の垂直方向の力によって、両基台間の距
離が変化してゴム状弾住体が上下に伸縮するために、各
流体室が同期して同相で伸縮する。

これにより流体室と副次室との間で絞りを通過しながら
流体が移動するから、その絞りによる減衰力で地盤側と
構造物側との間での振動伝達が抑制される。前記振動力
が作用する方向が水平及び垂直方向以外の成分を含むと
きには、前記２つの態様の減衰作用が合成されて表れる
。

前記制振装置において、複数の副次室間を絞りを介して
連通ずることにより、この絞りを介して両流体室間を連
通ずると、両流体室間の流体の移動は、流体室と副次室
との間の絞りと、副次室間の絞りとを通過して行われる
から高い減衰力を得ることができる。

また前記制振装置において、？！数の副次室間を連通ず
ることにより？！数の流体室間を往復する流体は副次室
を通過するために、流体室と副次室との間の絞りが、流
体室相互間の絞りを兼ねることになる。このため、流体
室相互間専用の絞りを格別に構成する必要がない。

さらに、複数の流体室を、流体室と副次室との間の絞り
とは別の絞りにより直接連通すると、上下振動成分と水
平振動威分とを別の絞りにより減衰することになるから
、両成分の振動に対する減衰力を個別に設定することが
できる。

これらの場合において、両基台間のゴム状弾性体を複数
のものとし、各ゴム状弾性体内に個別に流体室を設けた
場合には、流体室を設けたゴム状弾性体の数の増減によ
って制振装置の振動減衰力と構造物の支持力とを３１！
節して設定することができる。

［実施例］ 第１〜７図は第１実施例を示す図である。まず地盤に支
持される構造物の制振装置ｌについて説明すると、この
制振装置１は、地盤に構築された基礎等からなる地盤側
２と、これの上に支持される建築構造物等をなす構造物
側３との間に配置されるものであり、地盤側２に固定さ
れる基台４と、構造物側３に固定される基台５とを有す
る。

前記両基台４，５の間には構造物側３の荷重を支持する
ゴム状弾性体６が固着される。この固着は加硫接着や接
着剤による接着等の公知の手段が採用されている。前記
ゴム状弾性体６の内部には流体室７を設ける。この流体
室７は前記両基台４．５間で複数が並列に設けられるも
のとし、前記各流体室７には、基台４の反対側において
設けられて容積を可変とした副次室８を、絞り９を介し
て連通している。副次室８は基台４に液密に装着された
可撓性又は伸縮性の袋状の部材内に形威される。また副
次室８間は前記絞り９とは別の絞り１ｌによって連通さ
れ、以て流体室７どうしは二つの絞り９と一つの絞り１
ｌとによって運通されている。これら流体室７と副次室
８と絞り９，１１内には粘度が調整された液体が封入さ
れている。

なお、前記絞り１１に代えて両副次室８どうしを絞り作
用を無視できる単なる通路により連通してもよい。この
場合には流体室７どうじの間には二つの絞り９が介在す
ることになる。また副次室８の位置は、基台４における
ゴム状弾性体６とは反対側の面ではなく、他の位置に設
けられるものであってもよい。

この実施例では、基台４は地盤側２に直接固定され、ま
た基台５は柱１２と球面支承機構１３とを介して構造物
側３に固定される。すなわら、基台５の上面には柱ｌ２
が垂直に立設され、この柱１２の周囲と基台５上面との
間には、柱ｌ２の補強と荷重の分散のためにスチフナ−
１４が固定される。柱１２の−Ｌ端而は凸状球面をなし
、また構造物側３に固定された座体ｌ５の下面にある座
面ば前記凸状球面に対応する凹状球面をなして、両面が
球面接触することにより構造物側３の荷量を角度変化自
在に支承する球面支承機構１３が構成されている。なお
、球面支承機横１３としては、前記とは逆に柱１２に凹
状球面を設ける一方、座体ｌ５側に凸状球面を設けてこ
れらを球面接触させてもよい。

かかる制振装置工を第４．５図の例では建物に用いる。

すなわら、鉄筋コンクリート等からなる基礎を地盤側２
とする一方、その上に構築される建物を構造物側３とし
、両者２．３間に複数の制振装置ｌを介在させていて、
構造物側３は制振装置１を介して地盤側２上に支持され
ている。

そこで、地震等の振動によって地盤側２と構造物側３と
の間に相対的な振動が発生したときには、その振動のう
ち水平方向の振動成分によっては第６図のように基台４
に対して基台５が傾斜し、また逆方向に傾斜する。また
垂直方向の振動成分によっては第７図のように基台４に
対して基白５が平行のまま接近し且つ離れる。

第６図の水平振動にあっては、球面支承機構ｌ３により
接触する凹凸の球面間に滑りを生しさせながら基台４に
対して基台５が傾く。これによりゴム状弾性体６の変形
を伴いながら一方の流体室７が圧縮され他方の流体室７
が伸長される。そこで、圧縮された流体室７の流体は絞
り９を経て副次室８に流出し、伸長された流体室７には
その副次室８から絞り９を経て流体が流入する。このと
き両副次室８間にも圧力差が生しるから圧力の高い副次
室８から低い副次室８へ向けて絞り１１を介して流体の
移動がある。かかる水平振動にあっては第６図のように
基台５の右端が下がる状態と、逆に球面支承機構１３が
左へ移動して基台５の左端が下がる状態との間で揺れが
繰り返され、これによって流体室７と副次室８との間及
び副次室８間で流体の往復移動が繰り返されて、その間
に絞り９，１１を通過する液体の流通抵抗によって振動
が減衰される。ここで、副次室８どうしを連通ずるのが
単なる通路であって絞りを構戒していないときには、前
記減衰力は主として絞り９のみから得られる。したがっ
て、この場合の絞り９は、流体室７と副次室８との間で
往復する流体のための絞りと、流体室７相互間で往復す
る流体のための絞りとを兼ねている。

また、第７図の垂直振動時には、基台４に対して基台５
が近接及び離隔する方向に振動するために、各流体室７
は同時に圧縮と伸長とが繰り返される。前記流体室７の
体積変化により副次室８も体積変化を繰り返すが、各流
体室７の体積変化が増減同相に同期するために、流体は
流体室７とこれに絞り９を介して連通ずる副次室８の間
のみにおいて行われ、前記のように副次室８相互間での
流体の移動は行われない。従ってここでの振動減衰力は
主として絞り９のみによって得られる。

これらの振動が停止すると、ゴム状弾性体６は形状が復
元するために、地盤側２と構造物側３との相対位置は振
動人力前と同一の状態となる。

かくして、二〇制振装置１によれば、１つの装置で構造
物側３の支承、水平抵抗部材、ダンパーの各機能を有す
る。また柱ｌ２の長さを調節することによって、水平方
向の剛性を調節することができるから、重量の相違する
構造物側３に対しても柱１２の長さを変えることによっ
て対応ずることができる。さらに前記制振装置１は、図
示の状態とは天地を逆に使用することも可能である。

第８．９図は第２実施例を示す図である。

この実施例では、ゴム状弾性体６の内部に各流体室７相
互間を直接連通する絞り１１を設けている。これによっ
て上下方向の振動用の絞り９と、水平方向の振動用との
絞り１１を各独立させ、以て各振動に対する減衰力を個
別に設定することができるようにしている。なお、副次
室８は各流体室７に対応して個別に設けているが、鎖線
で示ず副次室８のように、各流体室７に連通ずる共通の
副次室８としてもよいことは勿論である。この構戒は複
数の副次室８間に第１実施例のような絞り１１を設けな
い場合に実現することができる。他の構或及び作用は第
１実施例と同一である。

第１０，１１図は、両基台４．５の間に複数のゴム状弾
性体６を並列に配置したうえ、各ゴム状弾性体６内に流
体室７を個別に設けて制振装置１を構威している。これ
によればゴ１、状弾性体６の数に応じて構造物側３の支
持力を設定することができる。他の構威及び作用は前記
第１実施例と同一である。

以上の各実施例においてはゴム状弾性体６及び流体室７
を平断面円形にしたが、これらの形状は必ずしも前記円
形に限られないし、またゴム状弾性体６としては積層ゴ
ムを使用したが、ゴム質の性状を備えていれば合威樹脂
を材質とすることも可能である。また基台４，５は必ず
しも板状の部材に限られるものではない。さらにこの発
明では地震力の減衰のみならず、地盤側２と構造物側３
との間の相対的な振動を全て減衰することができるから
、構造物側３として振動発生機械や振動発生構造物を設
定すれば振動の他への伝達を防止することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明においては、１種類の装
置によって構造物側を支承し、上下方向及び水平方向の
振動を減衰でき、且つ水平二方向の振動にも対処できる
とともに、流体は性状が安定しているため減衰力にばら
つきがなく、さらに継続反覆して制振することのできる
装置を得ることができる． 特に前記制振装置において、複数の副次室間を絞りを介
して連通ずることにより、この絞りを介して両流体室間
を連通ずると、両流体室間の流体の移動は、流体室と副
次室との間の絞りと、副次室間の絞りとを通過して行わ
れ・るから高い減衰力を得ることができる。

また前記制振装置において、複数の副次室間を連通ずる
ことにより複数の流体室間を往復する流体は副次室を通
過するために、流体室と副次室との間の絞りに、流体室
相互間の絞りを兼ねさせると、流体室相互間専用の絞り
を格別に構成する必要がなくなる． さらに、複数の流体室を、流体室と副次室との間の絞り
とは別の絞りにより直接連通すると、上下振動成分と水
平振動或分とを別の絞りにより減衰することになるから
、両成分の振動に対する減衰力を個別に設定することが
できる。

これらの場合において、両基台間のゴム状弾性体を複数
のものとし、各ゴム状弾性体内に個別に流体室を設けた
場合には、流体室を設けたゴム状弾性体の数の増減によ
って制振装置の振動減衰力と構造物の支持力とを調節し
て設定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の一部切欠正面図、第２図は第１図
の■−■線断面図、第３図は第１図の■■線断面図、第
４図は第１実施例の装置の使用例を示す正面図、第５図
は第４図の■−Ｖ線断面図、第６図は第１実施例の装置
の水平振動時の説明図、第７図は第１実施例の装置の垂
直振動時の説明図、第８図は第２実施例の一部切欠正面
図、第９図は第８図のＩＸ−ＩＸ線断面図、第１Ｏ図は
第３実施例の一部切欠正面図、第１１図は第１０図のＸ
Ｉ−ＸＩ線断面図である。 ｌ・・・制振装置、２・・・地盤側、３・・・構造物側
、４．５・・・基台、６・・・ゴム状弾姓体、７・・・
流体室、８・・・副次室、９・・・絞り、ｌ１・・・絞
り、１２・・・柱、１３・・球面支承機構、ｌ５・・・
座体。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）地盤側に固定される基台と、地盤側に支持される
   構造物側に固定される基台とを有し、一方の基台はそれ
   が固定される地盤側又は構造物側に球面支承機構を介し
   て固定されるものとし、前記両基台の間に構造物の荷重
   を支持するゴム状弾性体を固着し、前記ゴム状弾性体の
   内部に流体室を設け、この流体室は前記両基台間で複数
   が並列に設けられるものとし、前記各流体室には容積を
   可変とした副次室を絞りを介して連通するとともに、前
   記複数の流体室間も絞りを介して連通したことを特徴と
   する地盤に支持される構造物の制振装置。
2. （２）各流体室には個別に副次室が設けられ、各流体室
   間の連通を、これらの流体室に対応する各副次室間で、
   前記流体室と副次室との間の絞りとは別の絞りを介して
   行うことにより、連通される両流体室間には、流体室と
   副次室との間の絞りと、両副次室間の絞りとを介在させ
   たことを特徴とする第１請求項記載の地盤に支持される
   構造物の制振装置。
3. （３）各流体室間を前記副次室を介して連通することに
   より、流体室と副次室との間の絞りを、相互に連通され
   る両流体室間の絞りに兼用したことを特徴とする第１請
   求項記載の地盤に支持される構造物の制振装置。
4. （４）複数の流体室を、流体室と副次室との間の絞りと
   は別の絞りにより直接連通したことを特徴とする第１請
   求項記載の地盤に支持される構造物の制振装置。
5. （５）両基台間に構造物の荷重を支持する複数のゴム状
   弾性体を並列に固着し、前記ゴム状弾性体の内部に個別
   に流体室を設けたことを特徴とする第１〜４請求項の何
   れかに記載の地盤に支持される構造物の制振装置。