JPH09119479A - 上下免震用アイソレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地震発生時に建物等の構造物に作用する上下
方向の地震力を低減することができる上下免震用アイソ
レータを提供する。 【解決手段】 内筒７に対し外筒１２が相対的に昇降し
て両者の嵌め合いが深くなったり浅くなったりすること
により上下方向に伸縮動し得るようにし、この際、前記
外筒１２内に形成されている空気室１４を拡縮させ、該
空気室１４と前記内筒７内に形成されている下側の空気
室１０との間でオリフィス８を介して空気の移動を行わ
せて、該空気がオリフィス８を通過する際の通気抵抗に
よって、上下方向の地震力の減衰を図るようにし、更
に、内筒７と外筒１２の間隙１８に設けた水平ストッパ
２０により、外筒１２の水平方向の移動を拘束させ且つ
上下方向の移動を許容させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上下免震用アイソ
レータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の免震構造の一例を示すもの
で、ゴム板と金属板とを上下方向に対し交互に積層して
成る積層ゴムａを基礎ｂ上に多数配置し、各積層ゴムａ
上に建物ｃを設置し、支持させるようにしたものであ
る。

【０００３】そして、前記各積層ゴムａが有する上下方
向の載荷能力と水平方向のばね特性とによって、大重量
の建物ｃを水平方向に移動可能な状態で安定性良く支持
し、且つ、前記水平方向のばね特性によって、地震発生
時には建物ｃに作用する水平方向の地震力を低減し得る
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た如き従来構造における積層ゴムａでは、その積層方向
に対する振動吸収能力が十分でないため、地震発生時
に、建物ｃに作用する上下方向の地震力を低減すること
ができなかった。

【０００５】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、地震発生時に建物等の構造物に作用する上下方向の
地震力を低減することができる上下免震用アイソレータ
を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、両端を閉塞さ
れて内部に空気室を形成する内筒と、一端側を前記内筒
に対して嵌合され且つ他端側を閉塞されて前記内筒との
間にオリフィスを介して前記空気室へ連通する別の空気
室を形成する外筒と、外筒と内筒の側面間に形成される
僅少な隙間を気密に閉塞し得るよう外筒側に一端を固着
されて前記僅少な隙間に入り込み且つ該隙間内で折り返
されて他端を内筒側に固着された筒状の可撓膜とによっ
て上下方向へ伸縮動可能な空気ばねを設け、該空気ばね
の外筒と内筒の側面間の隙間に、外筒の水平方向への移
動を拘束し且つ上下方向の移動を許容可能な水平ストッ
パを介装したことを特徴とする上下免震用アイソレータ
にかかるものである。

【０００７】この場合において、外筒の一端側に大径部
を形成して、外筒の大径部と内筒の側面との間に比較的
広い間隙を形成し、該比較的広い間隙に、ゴム板と金属
板とを水平方向に積層して成る積層ゴムを、周方向に多
数設けて水平ストッパを構成しても良い。

【０００８】上記構成によれば、以下の作用が得られ
る。

【０００９】地震が発生した場合、上下免震用アイソレ
ータを構成する空気ばねが上下方向に弾性変位して上下
方向の地震力を吸収する。即ち、空気ばねは、内筒に対
し外筒が相対的に昇降して両者の嵌め合いが深くなった
り浅くなったりすることにより上下方向に伸縮動する
が、この伸縮動に追従して前記外筒内に形成されている
空気室が拡縮され、該空気室と前記内筒内に形成されて
いる空気室との間でオリフィスを介して空気の移動が行
われることになり、該空気がオリフィスを通過する際の
通気抵抗によって、振動エネルギーの減衰が図られる。

【００１０】この際、内筒と外筒との比較的大きな間隙
に設けられた水平ストッパによって、外筒は水平方向の
移動を拘束され且つ上下方向の移動を許容されるので、
空気ばねを構成する外筒と内筒の僅少な隙間は、その全
周を可撓膜内に抱持された空気によって確実に保持さ
れ、前記外筒と内筒とが座屈したり、或いは、前記隙間
内で折り返された可撓膜の内面どうしが接触して大きな
摺動抵抗を生じたりする等の不具合が未然に回避される
ことになり、空気ばねの上下方向の正常な伸縮動作動が
良好に保持される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。

【００１２】図１〜図３は本発明の実施の形態の一例を
示すものである。

【００１３】図１において符号１は免震すべき構造物で
ある建物２を支持するための基礎を示しており、該基礎
１には免震支持空間３が凹設され、該免震支持空間３の
底面には、上下方向に弾性変位可能な空気ばね４がバラ
ンス良く多数配置されて、上下免震用アイソレータ５を
構成している。

【００１４】上記空気ばね４は、図２及び図３に示すよ
うに、受圧プレート６上に立設された内筒７の上面を、
中央部にオリフィス８を開口された中間プレート９で閉
塞することにより前記内筒７内に空気室１０を形成し、
且つ、前記内筒７の上部に、受圧プレート１１によって
上面を閉塞された外筒１２を、僅少な隙間１３を有して
嵌合することにより、外筒１２と内筒７との間に前記オ
リフィス８を介して空気室１０へ連通する空気室１４を
形成し、更に、前記外筒１２と内筒７との僅少な隙間１
３を密閉するために、前記上側の受圧プレート１１の下
面に一端を固着されて外筒１２の内周面に沿い下向きに
延びる筒状のゴム膜１５（可撓膜）を、前記僅少な隙間
１３内で内筒７の外周面に沿うよう上向きに折り返し
て、前記ゴム膜１５の他端を前記中間プレート９の上面
に固着した構造となっている。

【００１５】更に、外筒１２の下端には、段差部１６を
介して、大径部１７が形成されており、内筒７と外筒１
２の大径部１７との間の比較的広い間隙１８には、ゴム
板と金属板とを水平方向に積層して成る積層ゴム１９が
周方向に対し多数（例えば８箇所）設けられて、外筒１
２の水平方向の移動を拘束し且つ上下方向の移動を許容
し得る水平ストッパ２０を構成している。

【００１６】前記各空気ばね４の上には、図１に示すよ
うに、前記免震支持空間３内に収まる大きさの中間スラ
ブ２１が載置されており、該中間スラブ２１の上面に
は、ゴム板と金属板とを上下方向に交互に積層して成る
積層ゴム２２が多数バランス良く配置され、水平免震用
アイソレータ２３を構成している。尚、前記積層ゴム２
２と空気ばね４は、例えば、およそ１対３〜１対４の割
合で設けられる。

【００１７】そして、これら各積層ゴム２２の上には、
免震すべき構造物である建物２が載置される。

【００１８】次に、本実施の形態の作動について説明す
る。

【００１９】地震が発生した場合、内筒７と外筒１２の
大径部１７との比較的広い間隙１８に設けられた積層ゴ
ム１９から成る水平ストッパ２０によって、各空気ばね
４は水平方向の移動を拘束されているため、免震支持空
間３内で空気ばね４によって支持されている中間スラブ
２１は、水平方向の地震力により基礎１と共に横揺れす
ることとなる。そして、前記中間スラブ２１の上には水
平方向に弾性変位可能な積層ゴム２２から成る水平免震
用アイソレータ２３が設けられているため、積層ゴム２
２が水平方向に弾性変位して水平方向の地震力を吸収
し、水平免震用アイソレータ２３によって支持される建
物２に作用する水平方向の地震力が大幅に低減されるこ
とになる。

【００２０】一方、上下方向の地震力によって基礎１は
縦揺れするが、該基礎１と中間スラブ２１との間には空
気ばね４から成る上下免震用アイソレータ５が介在され
ているので、該空気ばね４が上下方向に弾性変位して上
下方向の地震力を吸収し、上下免震用アイソレータ５に
支持された中間スラブ２１と積層ゴム２２と建物２に作
用する上下方向の地震力が大幅に低減される。

【００２１】このとき、上下免震用アイソレータ５を構
成する空気ばね４は、内筒７に対し外筒１２が相対的に
昇降して両者の嵌め合いが深くなったり浅くなったりす
ることにより上下方向に伸縮動するが、この伸縮動に追
従して前記外筒１２内に形成されている上側の空気室１
４が拡縮され、該空気室１４と前記内筒７内に形成され
ている下側の空気室１０との間でオリフィス８を介して
空気の移動が行われることになり、該空気がオリフィス
８を通過する際の通気抵抗によって、振動エネルギーの
減衰が図られる。

【００２２】更に、前述した如く、水平ストッパ２０に
よって水平方向の移動を拘束されるので、空気ばね４を
構成する外筒１２と内筒７の僅少な隙間１３は、その全
周をゴム膜１５内に抱持された空気によって確実に保持
され、前記外筒１２と内筒７とが座屈したり、或いは、
前記隙間１３内で折り返されたゴム膜１５の内面どうし
が接触して大きな摺動抵抗を生じたりする等の不具合が
未然に回避されることになり、空気ばね４の上下方向の
正常な伸縮動作動が良好に保持される。

【００２３】尚、大重量の建物２を免震支持する場合、
空気ばね４の一個当りの荷重支持能力が数百トンにも達
し（例えば、２０万ｔｏｎ級の建物２を５００個の空気
ばね４で支持させる場合、空気ばね４の一個当りの荷重
支持能力は４００ｔｏｎとなる）、各空気ばね４には数
十Ｋｇ／ｃｍ²もの空気圧が作用すると考えられるが、
本実施の形態の如く、外筒１２と内筒７との間に形成さ
れる僅少な隙間１３にゴム膜１５を折り返して入り込ま
せるようにした場合、この折り返し位置におけるゴム膜
１５の円弧部分に作用する円周応力をσ、ゴム膜１５の
肉厚をｔ、円弧部分の内半径をｒ、内圧をｐとすると、
円周応力σは、

【数１】σ＝ｒｐ／ｔ で表わされることから、ゴム膜１５の肉厚ｔと内圧ｐと
が同一条件であれば円弧部分の内半径ｒが小さくなるほ
ど円周応力σも小さくなることがわかり、構造上、ゴム
膜１５の内半径ｒを極めて小さくすることができるの
で、現存する繊維強化ゴム等から成るゴム膜１５を使用
した空気ばね４でも十分に大重量の建物２を免震支持さ
せることが可能となる。

【００２４】この際、外筒１２の下端に、段差部１６を
介して、大径部１７を形成することにより、ゴム膜１５
の内半径ｒが極めて小さくなるようにした状態で、内筒
７と外筒１２の大径部１７との間の比較的広い間隙１８
に支障なく水平ストッパ２０を挿入配置することが可能
となる。

【００２５】ここで、上下免震用アイソレータ５と水平
免震用アイソレータ２３をそれぞれ単機能として別体化
し、中間スラブ２１を介在させて上下に配置させるよう
にしたのは、それぞれに要求される能力や設置個数など
が著しく異なるため、両者の機能を一体化させたような
ものを作ろうとしても、構造が複雑となるばかりで、実
際には両機能を共に十分に発揮できないようなものにな
ってしまうことによる。

【００２６】又、上下免震用アイソレータ５として空気
ばね４を使用したのは、空気を入れたり抜いたりするこ
とによって、容易に上下方向に伸縮動させられるため、
組立てやメンテナンスを簡単化できるからであり、これ
が金属ばねのようなものだと、常時弾性力が作用してい
るため人為的に伸縮動させることが難しく、組立てやメ
ンテナンスに困難を伴うことによる。

【００２７】尚、本発明の上下免震用アイソレータは、
上述の実施の形態にのみ限定されるものではなく、図示
されている空気ばね４は天地を逆にして配置するように
しても良いこと、ゴム膜１５に代え他の材料にて製造し
た可撓膜を用いても良いこと、その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿
論である。

【００２８】

【発明の効果】上記した本発明の上下免震用アイソレー
タによれば、地震発生時に建物等の構造物に作用する上
下方向の地震力を低減することができるという優れた効
果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示す全体概略図で
ある。

【図２】図１における空気ばねの一例を示す断面図であ
る。

【図３】図２におけるＩＩＩ部分の拡大図である。

【図４】従来例を示す全体概略図である。

【符号の説明】

４ 空気ばね ５ 上下免震用アイソレータ ７ 内筒 ８ オリフィス １０，１４ 空気室 １２ 外筒 １３ 隙間 １５ ゴム膜（可撓膜） １７ 大径部 １８ 間隙 １９ 積層ゴム ２０ 水平ストッパ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端を閉塞されて内部に空気室を形成す
   る内筒と、一端側を前記内筒に対して嵌合され且つ他端
   側を閉塞されて前記内筒との間にオリフィスを介して前
   記空気室へ連通する別の空気室を形成する外筒と、外筒
   と内筒の側面間に形成される僅少な隙間を気密に閉塞し
   得るよう外筒側に一端を固着されて前記僅少な隙間に入
   り込み且つ該隙間内で折り返されて他端を内筒側に固着
   された筒状の可撓膜とによって上下方向へ伸縮動可能な
   空気ばねを設け、該空気ばねの外筒と内筒の側面間の隙
   間に、外筒の水平方向への移動を拘束し且つ上下方向の
   移動を許容可能な水平ストッパを介装したことを特徴と
   する上下免震用アイソレータ。
2. 【請求項２】 外筒の一端側に大径部を形成して、外筒
   の大径部と内筒の側面との間に比較的広い間隙を形成
   し、該比較的広い間隙に、ゴム板と金属板とを水平方向
   に積層して成る積層ゴムを、周方向に多数設けて水平ス
   トッパを構成した請求項１記載の上下免震用アイソレー
   タ。