JPH033723Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この考案は免震装置に関し、特に建築構造物全
体を大地震などから保護する免震装置に関する。

《従来技術と問題点》 従来から、例えば電子力発電所の建屋、橋梁の
脚部などの重量建築構造物の免震装置として各種
の提案がなされており、その一部はすでに実用化
されている。

この種の免震装置としては、平板状の弾性体、
例えばゴム板を鋼板などでサンドイツチ状に積み
重ねた積層ゴム構造が周知であるが、以下の問題
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、例えば強風など
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。

この考案は、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
つ構造物側に加わる外力に対しては適当な剛性を
有する免震装置を提供するところにある。

《問題点を解決するための手段》 上記目的を達成するため、この考案は、建築構
造物と基礎との間に介装される免震装置におい
て、建築構造物の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、基礎と建築構造物
に両端部の複数個所にそれぞれ球面軸受を介在さ
せて回動可能に挾持され、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ダンパーと
で構成した。

《作用》 上記構造の免震構造においては、弾性体と棒状
ダンパーとの重畳された履歴曲線が得られ、地震
エネルギーを大きく吸収して、建築構造物を保護
できる。

また、建築構造物側に加わる外力に対しては、
棒状ダンパーが適度な剛性を有しているため、構
造物が大きく揺れることを防止する。

さらに、棒状ダンパーは挾持部分で分断された
３連続梁形式であつて、多方向からの地震力に対
して、方向によるエネルギー吸収力が異なること
がなく、各方向で均等な減衰力が得られる。

《実施例》 以下、この考案の好適な実施例について添附図
面を参照にして詳細に説明する。

第１図および第２図は、この考案に係る免震装
置の一実施例を示している。

同図に示す免震装置は、建築構造物１０と基礎
１２との間に介装されており、建築構造物１０の
鉛直荷重を支持する弾性体１４と、棒状ダンパー
１６とで概略構成されている。

上記弾性体１４は、平板状のゴム板１４１と、
同じ形状の鋼板１４２とを交互に積層して、上下
端にエンドプレート１４３，１４３を取付けたも
のであつて、水平荷重に対する変位は、第４図に
点線で示すような状態となり、短周期波を主成分
とする地震波の吸収機能を有している。

弾性体１４は、両端のエンドプレート１４３，
１４３を、構造物１０および基礎１２にアンカー
材１８を埋設してそれぞれ固設されたベースプレ
ート２０，２０に緊締されている。

一方、上記棒状ダンパー１６は、断面が円形の
細長い鋼棒１６１と、４枚の上、下段プレート１
６２〜１６５と、鋼棒１６１と各プレート１６２
〜１６５とを結合する上、下段球面軸受１６６〜
１６９とで構成し、２枚ずつ対をなす上段、下段
プレート１６２〜１６５は、鋼棒１６１の両端近
傍にそれぞれ所定の間隔を保つて近接した位置に
取付ける。

棒状ダンパー１６の設置は、建築構造物１０の
上面側から凹所２２を形成し、その底壁部２４を
貫通する透孔２６に上記鋼棒１６１を挿通し、底
壁部２４の上下面に上記２枚の上段プレート１６
２，１６３を当接して、底壁部２４を挾み込むよ
うにしてボルト２８で固定する。

また、基礎１２側に対しては、段状の開口部３
０を凹設し、他の２枚の下段プレート１６４，１
６５を、基礎１２内に埋設したアンカーボルト３
２によつて固定する。

上述の如く設置された棒状ダンパー１６は、建
築構造物１０および基礎１２に対して、鋼棒１６
１の両端側が上、下段球面軸受１６６〜１６９を
介して、近接した個所で２段状に回動可能に挾持
された状態となる。

なお、各球面軸受１６６〜１６９の球体と鋼棒
１６１との間には、鋼棒１６１が抜け落ちない程
度の極く狭い間隔３４（0.5〜1.0mm程度）が設け
られている。また、第１図中符号１３で示すもの
は免震装置を設置する際に用いるジヤツキであ
る。

棒状ダンパー１６の水平荷重に対する挙動を、
第２図に基づいて説明する。

初期状態では、第２図Ａに示すように、鋼棒１
６１の両側にはほぼ等しい間隔３４が保たれてお
り、これを模式的に示したのが、同図ＣのＯであ
り、そして、基礎１２が同図矢印方向Ｘに移動す
ると、同図Ｂに示すように、下段球面軸受１６
８，１６９と上段球面軸受１６６，１６７と鋼棒
１６１との間隔３４が逆方向となり、この状態ま
では鋼棒１６１には荷重がかからない。

さらに、移動が進行すると、第２図ＣのＢに示
すように、対をなす上下段の球面軸受１６６〜１
６９で、鋼棒１６１と接する部分が互い違いにな
り、鋼棒１６１の回動が規制されて弾性変形が始
まる。

そして、さらに基礎１２の移動が続くと、鋼棒
１６１は塑性変形し（Ｂ−Ｃ）、基礎１２の移動
方向が逆（Ｙ方向）になると、鋼棒１６１は弾性
復旧し（Ｃ−Ｄ）、（Ｏ−Ａ）の約２倍の無荷重状
態（Ｄ−Ｅ）を経て、逆方向の弾性変形（Ｅ−
Ｆ）、同塑性変形（Ｆ−Ｇ）をする。

しかる後、再び基礎がＸ方向に移動すると、鋼
棒１６１は弾性復旧（Ｇ−Ｈ）、無荷重状態（Ｈ
−Ｉ）、弾性変形（Ｉ−Ｊ）という過程を辿る。

なお、第２図Ｃ中で太線で示したものは、上記
挙動中に鋼棒１６１と球面軸受１６６〜１６９と
が接触状態にあることを示している。

この挙動をグラフ表示したものが第３図であつ
て、本考案の免震装置全体の履歴曲線は、これと
上記弾性体１４とのものを合成したものとなる
（第４図参照）。

さて、上述の如く構成された本考案の免震装置
は、弾性体１４と棒状ダンパー１６が併設されて
いるため、装置全体としての水平荷重に対する特
性は、第４図に実線で示すように、これらの個別
特性を重畳したものとなり、地震エネルギーの吸
収度合いを示す履歴曲線の面積（第４図中点で囲
まれた部分）が大きくなり、その結果基礎１２か
ら建築構造物１０に伝達する振動を大幅に低減で
きる。

また、建築構造物１０に直接作用する外力に対
しても、鋼棒１６１が上下段の球面軸受１６６〜
１６９で短時間に規制され、その後は、鋼棒１６
１が適度な剛性を有しているため、これが大きく
揺れることを防止する。

さらに、上述した棒状ダンパー１６は、鋼棒１
６１とプレート１６２〜１６５、球面軸受１６６
〜１６９で構成され、構造が簡単且つ安価であつ
て、取替えも容易に行える。

第５図は、この考案の他の実施例を示してお
り、この実施例では、上記実施例の鋼棒１６１と
各球面軸受１６６〜１６９の球体との間隔３４内
に小経鋼球３６を介在させている。

このように構成することによつても上記実施例
と同じような作用効果が得られる。

なお、上記実施例では棒状ダンパー１６の鋼棒
１６１を１本で構成した場合を例示したが、この
考案の実施はこれに限定されることはなく、鋼棒
１６１は複数本であつてよい。

第７図から第９図はこの考案のさらに別の実施
例を示している。

この実施例では建築構造物１０の柱１０ａの下
方に、それぞれ弾性体１４，１４を配置するとと
もに、これらの弾性体１４，１４間に複数の棒状
ダンパー１６，１６……を配置している。

上記弾性体１４および棒状ダンパー１６は、構
造物１０の１階床梁１０ｂと、基礎梁１２ａとの
間に配設されている。

棒状ダンパー１６，１６は、第８図に示すよう
に、４本ずつが直線状に配列された８本で形成さ
れ、床梁１０ｂおよび基礎梁１２ａの双方にくし
歯状の凹凸を設け、凹部の側方からこれを挿入す
ることにより、上下段のプレート１６２〜１６５
を固定して取付けられている。

そして、これらの免震装置が配設された空間部
には、１階スラブ面の使用上支障のない個所に、
弾性体１４ないしは棒状ダンパー１６の取替えま
たはメンテナンス用の開口部を設けて入室できる
ようになつていて、１階の使用上の制約を回避し
ている。

ここで、上記棒状ダンパー１６，１６を取付け
るためのくし歯状の凹凸部は、現場打ちコンクリ
ートにより形成することも可能であるが、予めプ
レキヤスト部材とすることが望ましい。

つまり、棒状ダンパー１６の取付部分は、かな
り複雑な形状をしていて、しかも、寸法精度や高
強度を要求されるので、低スランプのコンクリー
トを用いて工場製作されるプレキヤスト部材を用
いれば、これらの点で有利となり、棒状ダンパー
１６の信頼性、施工性が向上する。

また、大地震などにより棒状ダンパー１６が変
形して、これを取り替える必要が生じた場合は、
棒状ダンパー１６の固定部をくし歯状の凹凸状に
形成したので、棒状ダンパー１６を水平方向に取
出し、取付けができ、上下方向のクリアランス
（空間部）を最小限にすることができる。

また、鋼棒１６１とプレート１６２，１６３，
１６４，１６５間には、例えば第６図に示す如き
板状の突起３０と、突起３０を挾む２枚の平板３
１，３１をそれぞれに溶着した回転防止機構を鋼
棒１６１の端部近傍に設けることが好ましい。

さらに、上記棒状ダンパー１６は、第３図に示
す履歴曲線を備えたものであり、地震エネルギー
の吸収ないしは減衰性能は、この履歴曲線によつ
て囲まれる面積および形状によつて把握され、こ
の性能は特に鋼棒１６１の性状に大きく依存して
いる。

従つて、高度の減衰性能を発揮させるために
は、鋼棒１６１には破断時塑性率が高いこと、す
なわち、延性に富んだ材料であつて、また歪み硬
化度が小さいことが望ましく、しかも、降伏応力
が高い程実際に用いる場合に効果的である。

これらの観点から鋼棒１６１としては、JIS
G4105に規定された高耐力、高延性のクロムモリ
ブデン鋼が好適であつて、特にその中でSCM435
鋼材が望ましい。

《考案の効果》 以上、実施例で詳細に説明したように、本考案
に係る免震装置は構造が比較的簡単であるにもか
かわらず、大きな地震エネルギー吸収機能を有す
る等各種優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の免震装置の一実施例を示す全
体構成図、第２図Ａ，Ｂは第１図の要部拡大図、
同図Ｃは棒状ダンパーの挙動を示す説明図、第３
図は同ダンパーの履歴曲線、第４図は免震装置の
全体の履歴曲線である。第５図はこの考案の他の
実施例を示す要部断面図である。第６図は回転防
止手段の一例を示しており、同図Ａは概略側面
図、同図Ｂは平面図である。第７図から第９図は
さらに別の実施例を示しており、第７図はそ全体
側面図、第８図はその平面図、第９図はその要部
断面図である。 １０……建築構造物、１２……基礎、１４……
弾性体、１６……棒状ダンパー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 建築構造物と基礎との間に介装される免震装置
   において、該建築構造物の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、該基礎と
   該建築構造物に両端の複数個所にそれぞれ球面軸
   受けを介在させて回動可能に挟持され、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
   状ダンパーとからなることを特徴とする免震装
   置。