JPH08233029A - バッグによる免震及びダンパー装置 - Google Patents

バッグによる免震及びダンパー装置

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JPH08233029A
JPH08233029A JP8166395A JP8166395A JPH08233029A JP H08233029 A JPH08233029 A JP H08233029A JP 8166395 A JP8166395 A JP 8166395A JP 8166395 A JP8166395 A JP 8166395A JP H08233029 A JPH08233029 A JP H08233029A
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JP
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bag
board
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horizontal
water
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JP8166395A
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Tetsuro Nagata
鐵郎 永田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 地震動の垂直・水平振動を、バッグを利用し
た装置で共に吸収し完成度の高い免震構造物を得るため
の免震装置とダンパー装置である。 【構成】(イ)下エアバッグ及び水バッグを、下盤と上
盤との間に設置、下エアバッグはパイプで上エアバッグ
と連結、水バッグはパイプで安全弁と連結し、各パイプ
は上盤に固定する。 (ロ)免震装置としてセットする時は、始めに構造物の
自重をエアバッグ群で負担し、所定の高さと水平を得る
ように給圧する。次に、水バッグ群に水を注水するが、
これのバッグ内圧はバッグと上下盤との接触が完全に図
られる程度(エアバッグ圧の1〜2%程)に抑えて注水
し、免震装置のセットが完了する。 (ハ)ダンパーは、下盤上の升状突起物と、これに対応
して、上盤に開けた方形の開口部との間に、安全弁付き
水バッグを設置し、これに給圧することでセットが完了
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はバッグを用いて、垂直
振動をエアクッションとして吸収し、水平振動はコロガ
リ機能を発揮して吸収する。また、ダンパーは平常時の
風荷重等に対抗し、更に過変動防止及び共振防止に備
え、構造物を地震動より保護し安全を図る免震装置及び
ダンパー装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、耐震設計でもそうであったよう
に、地震は水平振動のみに主眼が置かれていたため、お
おかたの免震装置はスベリ板、コロガリ玉、または防振
ゴム、吊り下げ等の構造を用いて、水平振動の吸収を中
心に、垂直振動は若干の減衰効果を図るものであり、完
全な免震装置とは言えなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】地震による破壊的外力
に対して、耐震構造物は力で対抗するように設計し建設
されてきたが、設計強度以上の水平振動が負荷した場合
は構造部材の破断が生じ、垂直振動では柱の座屈による
構造物の倒壊があった。これに対し、地震動を吸収して
構造物の安全を図るとされてきた従来の免震装置は、垂
直振動に対しては、まったく用を為さない状態であっ
た。そこで本発明は、水平振動、垂直振動を共に吸収し
一般家屋を始め中階層ビル、人工地盤、高架橋等、種々
の構造物の免震装置及びダンパー装置として発明された
ものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】気体を封入したバッグ
(以下エアバッグと称する)及び液体を封入したバッグ
(以下水バッグと称する)を、地盤側基礎構造物(以
下、下盤と称する)と、構造物側基礎(以下上盤と称す
る)との間にバランス良く、かつ必要数をそれぞれ設置
する。この時、死荷重(自重)をエアバッグ群で、活荷
重(移動荷重)を水バッグ群で負担するように設置す
る。垂直震動時に於いては、水バッグに装置してある安
全弁が作動し封入水を排出、荷重負担をエアバッグに移
し、エアクッションとして垂直振動を吸収する。一方、
水平震動時におけるバッグは、360度方向にコロガリ
機能を発揮し水平振動を吸取する。ダンパーは、下盤よ
りの升状突起物と、それを囲む上磐との間に水バッグを
設置し、平常時の風荷重等に備え、地震時に於いては前
述と同様の働きと過変動防止及び共振防止に備え、かつ
地震後の復元作業に用いる。
【0005】
【作用】
(イ)上面が水平で平滑な、そして、対象構造物の端部
に近い所にダンパー装置用の升状突起物(1)を複数個
持つ下盤(2)を建設する。次にバッグを挿入するため
に必要な、10cm程度の高さを有する支持台(3)
で、支持する形で上盤(4)及び構造物(5)を建設す
る。この上盤には、下エアバッグ(6)等を挿入するた
めと、パイプ(7)の通過のために必要な孔(8)を開
け、また、下盤に設けた升状突起物に対応する位置に方
形の開口部(9)を、水バッグ挿入に必要な間隙を置い
て開けて置く。 (ロ)下エアバッグは、バッグ中心の位置に取り付けた
太めのパイプで、上盤に開けた孔を通り、上エアバッグ
(10)に連結する。水バッグ(11)もバッグ中心の
位置に取り付けた太めのパイプで上盤に開けた孔を通り
上盤上の安全弁(12)と連結し、それぞれのパイプは
上盤に固定する。 (ハ)免震装置のセットは主構造物の完成後に行うが、
始めにエアバッグ群のみで構造物の自重を負担する状態
で構造物が水平に、かつ上下盤の間隔が30cm程度以
上になるように高圧空気を調整しながら補給し、エアバ
ッグに内圧をかける。次に、水バッグ群に水(脱気水+
不凍液)を注水するが、これのバッグ内圧は、バッグと
上下盤との接触が完全に図られる程度(エアバッグ圧の
1〜2%程)に抑えて注水し、免震装置のセットが完了
する。この時、それぞれのバッグの上下盤との接触面
は、上下面共に同一面積の円形を為し、支持力(バッグ
内圧×片側接触面積)を発揮する。 (ニ)本装置の平常時は、水バッグが非圧縮性のため、
移動荷重が負荷した時点で瞬間的に水バッグ内圧が上昇
し支持力が生じるため、構造物の変動は無視できる範囲
である。 (ホ)地震の垂直震動による地盤の急上昇時に、水バッ
グに装置してある安全弁が作動(次項で説明)し封入水
を排出、体積を縮小させ、荷重負担をエアバッグに移
す。エアバッグは下から突き上げてきた下盤のため下バ
ッグ内の空気が圧縮され内圧が急上昇するが、同時に上
下を結ぶ太めのパイプにより、下バッグより上バッグへ
空気が急速に移流し均圧化するため、下バッグの内圧は
下バッグのみの場合に比し大幅に緩和される。例えば、
下磐の変動で下バッグが半分に圧縮された状態で比較す
ると、下バッグのみの場合の内圧は、平常の2倍(10
0%増)になるが、平常時の下バッグの2倍の体積を有
する上バッグがある時の内圧は、平常の1.2倍(20
%増)となり、その効果は5倍にもなる。したがって、
下盤の急激な突き上げがあっても本装置では、緩やかな
上向きの力に変換され、構造物は保護される。次に、突
き上げた下盤が下へ急激に変動したときの作用を観る
と、変動の早さ(加速度)分だけ下バッグに掛かる構造
物の自重は相対的に軽くなり、更に平常時よりバッグ内
圧は高くなっているため、上バッグより下バッグへ勢い
良く空気が移流し、下バッグの体積は平常時に近い状態
に復元する。このため構造物の垂直方向は、大きく変位
することなく保護される事になる。つまり、本装置がエ
アクッションとして垂直振動を吸収するため構造物は穏
やかで微少な変動に抑えることができる。また、安全弁
を作動させ封入水を排出し、体積を縮小させた時点以降
の水バッグは、上盤にぶら下がっている状態になり、構
造物が地震動に共振することを防止することと、垂直方
向のダンパーの役目も果たす。 (ヘ)前項の安全弁の作動方法には2手法が考えられ
る。第1の手法は、下盤上に設置した加速時計(垂直・
水平方向)の計測値が設定値を超過した時、安全弁(排
出弁)を作動させる。第2の手法は、移動加重を超える
一定値以上の圧力を水バッグに受けた時、安全弁が作動
する方法がある。 (ト)一方、水平震動時における上下盤間のバッグは、
バッグ中心の位置に取り付けたパイプの取付による制約
を受けるが、その接地距離のほぼ半分の範囲に於いて3
60度方向にコロガリ機能を発揮し水平振動を吸収す
る。 (チ)ダンパーは、下盤よりの升状突起物(1)と、そ
れを方形に囲む上盤との間に安全弁付き水バッグ(1
3)を設置し、平常時の風荷重等の横方向荷重に対抗す
る。地震時の水平震動時に於いては、水バッグに装置し
てある安全弁が作動(前述に同じ)し、封入水を排出す
る。その結果、体積を縮小させ水平方向の動きを自由に
する。また、方形に囲む上盤により過変動の防止をす
る。更に、垂直震動時はコロガリ機能により垂直方向の
抵抗は排除される。 (リ)地震後の垂直位置復元作業は、免震装置のセット
と同様に行うことで、水平位置復元作業はダンパー部の
水バッグ圧を調整することで行える。 (ヌ)メンテナンスは、バッグと連結したパイプに装着
した圧力センサー(14)でバッグ内圧を監視し、補給
水・補給圧作業の外、圧力異常低下のバッグが発生した
ら、そのバッグを個別に撤去交換することで、経年変化
に対応することができる。また、重要構造物に於いて
は、これらの監視、補給水・補給圧作業をコンピュータ
ーでもって管理・運営する事も可能である。
【0006】
【実施例】本発明に使用するバッグの材質を、市中で入
手可能な一般的材料(ガラス繊維と合成ゴム)で製作す
ると、その引張り許容応力として、約200kgf/c
は充分に得られる値である。したがって、この値よ
り安全率を考慮して使用圧力を20kgf/cmとし
た場合、支持力としては200t/mを得られる。例
えば、上下盤との接触面が直径80cmのバッグの場
合、その片側設置面積は、0.5mだから、1バッグ
当たり100tの支持力が得られる。次に、装着部のベ
タ基礎面積が、10m×10m=100mで、バッグ
の装着面積が5割の時、バッグによる全支持力は10,
000tとなるため、充分に一般構造物に利用可能であ
る。更に、バッグ材質を強度の高いもので製作するなら
ば、その使用圧力を100kgf/cm=1,000
t/mに高めることは容易である。したがって、これ
の利用方法及び利用箇所は拡大するものと考えられる。
これらの実施例を図4及び図5に示す。
【0007】
【発明の効果】耐震構造物は、構造物が大きくなるにつ
れ、また設定震度を大きくするにつれ、耐震構造物の建
設費は急激に膨張する。しかも、設定震度以上の地震に
遭遇すると当然のことながら設計強度を上回る外力で構
造物は破壊される。そして、その都度、設定震度を大き
くする設計指針の見直しを行ってきた。これに対し本発
明の装置は、従来の免震装置に無い水平振動・垂直振動
を共に吸収することから、完成度の高い免震構造物を建
設でき、その建設費用(一般建設費用+免震装置費用)
は構造物が大きくなるほど耐震構造物に比し有利とな
る。更に、想定以上の地震に遭遇しても、その構造物の
位置する地盤の極端な隆起・陥没がない限り、安定を得
ることができることから、抜本的な地震対策となり得
る。小は一般住家、中は中階層ビル、大は人工地盤とそ
の上に建つ高層ビル、あるいは、一街区毎の人工地盤と
ビル群等、その利用は都市部に於いて特に大きく効果が
発揮される。土木構造物に於いても駅構内等を含む高架
部をそっくり人工地盤上に構築する等スケールの大きな
発想の実現に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のバッグ装着用基礎構造断面図
【図2】本発明の免震装置であるバッグセット状況断面
【図3】本発明のダンパー装置であるバッグセット状況
平面図
【図4】本発明の実施例その1 建築物への応用例
【図5】本発明の実施例その2 土木構造物への応用例
【符号の説明】
1、升状突起部物(ダンパー装置用) 2、下盤(地盤側基礎構造物) 3、支持台 4、上盤(構造物側基礎) 5、構造物 6、下エアバッグ 7、パイプ(給気・給水バルブ及び圧力センサー付き) 8、孔(パイプ装着用) 9、開口部(ダンパー装着用) 10、上エアバッグ 11、水バッグ 12、安全弁(排出弁) 13、安全弁(排出弁)付き水バッグ 14、圧力センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F16F 9/10 F16F 9/10

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気体を封入したバッグ(Bag)及び液
    体を封入したバッグを、地盤側基礎構造物と構造物側基
    礎との間に設置し、地震等に起因する垂直及び水平振動
    を吸収するバッグによる免震及びダンパー装置。
JP8166395A 1995-03-01 1995-03-01 バッグによる免震及びダンパー装置 Pending JPH08233029A (ja)

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Cited By (6)

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