JPH09137630A - 構造物の免震構造 - Google Patents

構造物の免震構造

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JPH09137630A
JPH09137630A JP32112095A JP32112095A JPH09137630A JP H09137630 A JPH09137630 A JP H09137630A JP 32112095 A JP32112095 A JP 32112095A JP 32112095 A JP32112095 A JP 32112095A JP H09137630 A JPH09137630 A JP H09137630A
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JP
Japan
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pedestal
sliding plate
pressure air
nozzle
seal
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Withdrawn
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JP32112095A
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English (en)
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Fumio Chatani
文雄 茶谷
Kichiya Haniyuda
吉也 羽生田
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Obayashi Corp
Original Assignee
Obayashi Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】上部構造物からの水平力や曲げモーメントによ
る杭の破壊を防止する。 【解決手段】本発明に係る構造物の免震構造は、杭1の
頂部に台座2を取り付け、該台座2の上に上部構造物3
に固着された脚4を載せてある。そして、脚4の下端に
取り付けた摺動板5を台座2に当接させ、脚4を台座2
で摺動支持するように構成してある。摺動板5の周縁に
は、可撓性材料で形成された環状外シール21を取り付
けるとともにその内側の摺動板5下面には環状内シール
22を取り付けてある。環状外シール21は、台座2と
摺動板5との間に隙間が生じた場合であってもこれに追
従できるような構造になっている。摺動板5のほぼ中央
にはノズル23を穿孔加工してあり、該ノズル23の出
口近傍に所定の圧力降下が生じたとき、該ノズル23か
ら高圧空気および気泡が噴出するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の免震構造
に係り、特に、構造物を支持する杭の免震構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】杭基礎は、良質な支持層が地下深くにあ
る場合に採用される基礎形式の一つであり、該支持層ま
で打ち込んだ杭の上に上部構造物を構築することによっ
て、構造物重量を支持層で安定支持することができるも
のである。
【0003】かかる杭は、その構造特性から水平力に対
して比較的弱点を持ちやすく、地震時には、上部構造物
から大きな水平力や曲げモーメントが杭頭に作用する。
そのため、杭の設計にあたっては、地震荷重について十
分な検討が行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、きわめ
て大きな地震に遭遇した場合には、杭頭には過大な水平
力や曲げモーメントが作用し、杭の破壊ひいては上部構
造物の倒壊といった不測の事態を招くおそれがある。
【0005】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、上部構造物からの水平力や曲げモーメントに
よる杭の破壊を防止することが可能な構造物の免震構造
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る構造物の免震構造は請求項1に記載し
たように、杭、基礎版などの基礎構造の頂部近傍に所定
の台座を取り付けて該台座の上に上部構造物に固着され
た脚の摺動板を当接させ、前記脚を前記台座で摺動支持
するように構成した構造物の免震構造において、前記摺
動板の周縁に可撓性材料で形成された環状外シールを取
り付けるとともにその内側の前記摺動板下面に環状内シ
ールを取り付けて二重シール構造とし、該環状内シール
内側の前記摺動板に高圧空気および気泡を噴出するノズ
ルを配設したものである。
【0007】また、本発明に係る構造物の免震構造は、
前記ノズルの入口近傍に発泡用抵抗体を配設するととも
に、該発泡用抵抗体を介して前記ノズルを高圧空気タン
クおよび起泡剤タンクに連通させたものである。
【0008】また、本発明に係る構造物の免震構造は、
高圧空気タンクおよび発泡器を前記脚内に配設し、該高
圧空気タンクおよび発泡器を前記ノズルに連通させたも
のである。
【0009】本発明に係る構造物の免震構造において
は、地震が生じていない通常時においては、環状内シー
ルが台座と密着しており、高圧空気は、環状内シールで
囲まれた空間内に充満されている。そして、高圧空気の
圧力が及ぶ台座および摺動板の摺動面の範囲は狭く、高
圧空気が上部構造物を押し上げる力は、上部構造物の自
重を下回る。したがって、上部構造物の脚は台座上に当
接され、上部構造物は安定支持される。
【0010】実質的に上下動を伴わない地震がきたとき
には、環状内シールと台座との密着状態はそのまま維持
され、上部構造物の鉛直荷重は、摺動面を介して台座で
支持されるとともに、脚と台座との相対移動が許容され
るため、上部構造物に入る水平方向の地震エネルギー
は、該摺動面で低減されるとともに、上部構造物から基
礎構造に作用する水平力や曲げモーメントも低減する。
【0011】一方、巨大地震ではまず縦揺れが起こり、
その後に横揺れが続くことが多いが、かかる地震に遭遇
した場合には、最初の縦揺れの際に脚の摺動板と台座と
の間に上下方向の隙間が生じ、環状内シールは、その動
きに追従できずに台座から離れる。すると、ノズル出口
近傍の圧力が下がって該ノズルから高圧空気と気泡が噴
出し、環状内シールと台座との隙間を経て外方に流出し
た後、摺動板の周縁に取り付けた環状外シールに囲まれ
た空間内に充満する。そして、高圧空気の圧力作用面が
拡張されたことによって、高圧空気による押上げ力が上
部構造物の自重を上回り、上部構造物の脚は台座から浮
上する。
【0012】すなわち、上下動がきっかけとなって生じ
た脚と台座との隙間は、該隙間に流れ込んだ高圧空気の
圧力によってその後も維持される。そして、隙間内の高
圧空気は、上下動の構造物への入力を低減させる空気ば
ねとして作用するとともに、高圧空気とともに流れ込ん
だ気泡は、その粘性力によって上部構造物の縦揺れを低
減するダンパーとして作用する。
【0013】次に、横揺れがきたとき、摺動板と台座と
の隙間がなお維持されていれば、上部構造物には地震エ
ネルギーがほとんど入力せず、上部構造物から基礎構造
へ作用する水平力や曲げモーメントもほとんど零とな
る。また、横揺れがくるまでに高圧空気が漏洩して上部
構造物を浮上させることができず、摺動板が台座に当接
する場合も生じるが、かかる場合であっても、すでに噴
出された気泡が潤滑剤となり、従来よりもはるかに摩擦
が少ない滑り支承を実現することができる。
【0014】なお、環状外シールは、台座上で相対的に
摺動するが、気泡が潤滑剤の役目を果たして摩擦を低減
し、地震エネルギーの伝達を防止するとともに該シール
の劣化や破損を防止する。また、かかる気泡は、環状外
シールと台座との間の気密状態を維持する役目も果た
す。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る構造物の免震
構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明す
る。
【0016】図1は、本実施形態に係る構造物の免震構
造を示した全体図である。同図でわかるように、本実施
形態に係る構造物の免震構造は、基礎構造である杭1の
頂部に台座2を取り付け、該台座2の上に上部構造物3
に固着された脚4を載せてある。そして、脚4の下端に
取り付けた摺動板5を台座2に当接させ、脚4を台座2
で摺動支持するように構成してある。
【0017】脚4は、円形鋼管等で形成された本体6の
上端にベースプレート7を溶接等で固着し、該ベースプ
レート7を上部構造物3のスラブに定着されたアンカー
ボルトにボルト8で固定してある。また、摺動板5は、
ボルト9で本体6の下端に固定してある。
【0018】台座2の上面および摺動板5の下面には、
摩擦を低減することができる材料、例えばテフロンを被
覆しておくのがよい。
【0019】なお、台座2の周縁には立ち上がり部10
を立設してあり、脚4の本体6との間にはゴムなどの緩
衝材11を配設してある。
【0020】図2(a) は、台座2および摺動板5近傍の
拡大詳細図である。同図でわかるように、摺動板5の周
縁には、可撓性材料で形成された環状外シール21を取
り付けるとともにその内側の摺動板5下面には環状内シ
ール22を取り付けて二重シール構造としてある。
【0021】環状外シール21は、図2(b) の斜視図で
わかるように台座2と摺動板5との間に隙間が生じた場
合であってもこれに追従できるような構造になってお
り、例えばリップ長を調整したダストシールやオイルシ
ールなどを用いるのがよい。また、後述する高圧空気の
圧力に対抗できるように、鋼線による補強を施したり、
リップを二重、三重構造とするのがよい。一方、環状内
シール22は、例えばOリングを用いて構成するのがよ
い。
【0022】摺動板5のほぼ中央にはノズル23を穿孔
加工してあり、該ノズル23の入口近傍には界面活性剤
等の起泡剤が通過したときにこれを発泡させるための発
泡用抵抗体24を取り付けてある。そして、ノズル23
は、図1に示すように、管25、26および逆止め弁3
2を介してそれぞれ高圧空気タンク27、起泡剤タンク
28に連通させてあり、ノズル23の出口近傍に所定の
圧力降下が生じたとき、該ノズル23から高圧空気およ
び気泡が噴出するようになっている。
【0023】なお、高圧空気タンク27には高圧コンプ
レッサー30を接続してあり、タンク27内の圧力を圧
力ゲージ29で常時監視しながら、必要なときだけバル
ブを開いて高圧コンプレッサー30から高圧空気を補充
することにより、該タンク27内を一定圧力に維持でき
るようになっている。また、起泡剤タンク28の上部空
間を管31を介して管25に連通させてあるので、高圧
空気タンク27の圧力は、起泡剤タンク28内の起泡剤
の液面にも作用し、起泡剤は、高圧空気の圧力によって
ノズル23に圧送される。
【0024】本実施形態に係る構造物の免震構造におい
ては、地震が生じていない通常時においては、図3(a)
に示すように、環状内シール22が台座2と密着してお
り、高圧空気は、環状内シール22で囲まれた空間内に
充満されている。そして、高圧空気の圧力が及ぶ台座2
および摺動板5の摺動面の範囲は同図にSA と表示され
た狭い範囲に限定される。そのため、高圧空気が上部構
造物3を押し上げる力は、該上部構造物の自重を下回
り、脚4は台座2上に当接され、上部構造物3は安定支
持される。
【0025】実質的に上下動を伴わない地震がきたとき
には、環状内シール22と台座2との密着状態はそのま
ま維持され、上部構造物3の鉛直荷重は、摺動面を介し
て台座2で支持されるとともに、脚4と台座2との相対
移動が許容されるため、上部構造物3に入る水平方向の
地震エネルギーは、該摺動面で低減されるとともに、上
部構造物3から杭1に作用する水平力や曲げモーメント
も低減する。
【0026】一方、巨大地震ではまず縦揺れが起こり、
その後に横揺れが続くことが多いが、かかる地震に遭遇
した場合には、最初の縦揺れの際に脚4の摺動板5と台
座2との間に上下方向の隙間が生じ、環状内シール22
は、その動きに追従できずに、図3(b) に示すように台
座2から離れる。
【0027】すると、ノズル23出口近傍の圧力が下が
って該ノズル23から高圧空気と気泡が噴出する。かか
る高圧空気は、同図に示すように、環状内シール22と
台座2の隙間を経て外方に流出した後、摺動板5の周縁
に取り付けた環状外シール21に囲まれた空間内に充満
し、台座2の上面および摺動板5の下面に作用する。ま
た、図3(c) に示すように、同じ空間内に気泡41も満
たされる。
【0028】高圧空気による圧力作用面は、図4でわか
るようにSB として表示された範囲に拡張され、高圧空
気による押上げ力は、上部構造物3の自重を上回って上
部構造物の脚4は台座2から浮上する。
【0029】このように、通常時において脚4を台座2
に当接させ、地震時に脚4を台座2から浮上させるに
は、上部構造物3の自重をW、高圧空気の圧力p0 とす
ると、 SA・p0<W<SB・P0 であればよいから、高圧空気の圧力p0 が W/SB<p0<W/SA なる条件を満足するように圧力p0 を適宜設定すればよ
い。なお、圧力作用面の拡張に伴って高圧空気の圧力p
0 が低下し、地震時の圧力は、実際には圧力p0より小
さくなる。そのため、かかる高圧空気の圧力P0 の低下
割合よりも、圧力作用面の増加割合が十分大きくなるよ
うに設計上の配慮が必要である。
【0030】このように、上下動がきっかけとなって生
じた脚4と台座2との隙間は、該隙間に流れ込んだ高圧
空気の圧力によってその後も維持される。そして、隙間
内の高圧空気は、上下動の構造物への入力を低減させる
空気ばねとして作用するとともに、高圧空気とともに流
れ込んだ気泡41は、その粘性力によって上部構造物3
の縦揺れを低減するダンパーとして作用する。
【0031】次に、横揺れがきたとき、摺動板5と台座
2との隙間がなお維持されていれば、上部構造物3には
地震エネルギーがほとんど入力せず、上部構造物3から
杭1に作用する水平力や曲げモーメントもほとんど零と
なる。また、横揺れがくるまでに高圧空気が漏洩して上
部構造物3を浮上させることができず、摺動板5が台座
2に当接する場合も生じるが、かかる場合であっても、
すでに噴出された気泡41が潤滑剤となり、従来よりも
はるかに摩擦が少ない滑り支承を実現することができ
る。
【0032】なお、環状外シール21は、台座上2で相
対的に摺動するが、気泡41が潤滑剤の役目を果たして
摩擦を低減し、地震エネルギーの入力を防止するととも
に該シール21の劣化や破損を防止する。また、かかる
気泡31は、環状外シール21と台座2との間の気密状
態を維持する役目も果たす。
【0033】以上説明したように、本実施形態に係る構
造物の免震構造によれば、横揺れが卓越する地震に対し
ては従来と同様の滑り支承が実現され、縦揺れが大きい
直下型地震に対しては、最初に到達する縦揺れで生じた
摺動板と台座との隙間内に高圧空気および気泡を噴出さ
せて、上下動に対する空気ばねおよび粘性ダンパーとし
て作用させ、引き続いて横揺れが到達したときには、摺
動板と台座との間の隙間が維持されていれば、上部構造
物に入力する地震エネルギーはほぼ完全に遮断される
し、たとえ摺動板と台座とが当接していても、縦揺れ時
に噴出された気泡が潤滑剤となって従来よりもはるかに
摩擦の小さい滑り支承を実現することができる。
【0034】したがって、特に大規模地震の場合の上部
構造物および杭の耐震性を格段に向上させることが可能
となる。
【0035】本実施形態では、杭の頂部に台座を取り付
けたが、基礎構造が杭形式でなくとも、基礎版等の所定
の基礎構造に取り付けるようにしてもよい。
【0036】また、本実施形態では、高圧空気タンクお
よび起泡剤タンクを外置きとしたが、図5に示すように
内蔵型としてもよい。
【0037】すなわち、脚4とほぼ同様の脚54内に
は、起泡剤と高圧空気とを収容したタンク55を設置し
てあり、該タンク55内にはノズル23に連通する発泡
器57を設置してある。そして、発泡器57は、管60
を介してタンク55の上部空間に連通してあるととも
に、管59を介して起泡剤収容空間に連通してある。
【0038】かかる構成においては、ノズル23の出口
近傍において一定の圧力降下が生じたとき、高圧空気が
管60を介して発泡器57に流入するとともに、起泡剤
が管59を介して発泡器57に流入し、かくして、ノズ
ル23から高圧空気および気泡が噴出する。
【0039】なお、タンク55の上部空間は管56を介
して外部と連通してあり、圧力ゲージ29で該タンク5
5内の圧力を監視しながら、随時、高圧空気を補充でき
るようになっている。また、タンク55の起泡剤収容空
間は管58を介して外部と連通してあり、随時、起泡剤
を補充できるようになっている。また、管60、管56
は、パイプサポート61によってタンク55内に固定し
てある。
【0040】かかる構成によれば、高圧空気および起泡
剤が自給可能な状態となるので、地震の際に動力源が絶
たれたり供給管が破断するといった不測の事態が生じた
としても、摺動板と台座との間に生じた隙間内に高圧空
気および気泡を噴出させるのに何の支障もない。
【0041】なお、かかる変形例におけるその他の作用
並びに効果は、上述の実施形態とほぼ同様であるので、
ここでは詳細な説明を省略する。
【0042】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る構造物
の免震構造は、杭、基礎版などの基礎構造の頂部近傍に
所定の台座を取り付けて該台座の上に上部構造物に固着
された脚の摺動板を当接させ、前記脚を前記台座で摺動
支持するように構成した構造物の免震構造において、前
記摺動板の周縁に可撓性材料で形成された環状外シール
を取り付けるとともにその内側の前記摺動板下面に環状
内シールを取り付けて二重シール構造とし、該環状内シ
ール内側の前記摺動板に高圧空気および気泡を噴出する
ノズルを配設したので、上部構造物からの水平力や曲げ
モーメントによる杭の破壊を防止することができる。
【0043】
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係る構造物の免震構造の全体図。
【図2】(a)は摺動板および台座近傍の拡大詳細図、(b)
は環状外シールの全体斜視図。
【図3】本実施形態に係る構造物の免震構造の作用を説
明する図であり、(a) は通常時における圧力作用範囲を
示した図、(b) は高圧空気の圧力作用状態を示した図、
(c)は気泡の流入状態を示した図。
【図4】同じく本実施形態に係る構造物の免震構造の作
用を説明する図。
【図5】本実施形態の変形例を示した図。
【符号の説明】
1 杭(基礎構造) 2 台座 3 上部構造物 4 脚 5 摺動板 21 環状外シール 22 環状内シール 23 ノズル 24 発泡用抵抗体 27 高圧空気タンク 28 起泡剤タンク 41 気泡 55 タンク 57 発泡器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 杭、基礎版などの基礎構造の頂部近傍に
    所定の台座を取り付けて該台座の上に上部構造物に固着
    された脚の摺動板を当接させ、前記脚を前記台座で摺動
    支持するように構成した構造物の免震構造において、 前記摺動板の周縁に可撓性材料で形成された環状外シー
    ルを取り付けるとともにその内側の前記摺動板下面に環
    状内シールを取り付けて二重シール構造とし、該環状内
    シール内側の前記摺動板に高圧空気および気泡を噴出す
    るノズルを配設したことを特徴とする構造物の免震構
    造。
  2. 【請求項2】 前記ノズルの入口近傍に発泡用抵抗体を
    配設するとともに、該発泡用抵抗体を介して前記ノズル
    を高圧空気タンクおよび起泡剤タンクに連通させた請求
    項1記載の構造物の免震構造。
  3. 【請求項3】 高圧空気タンクおよび発泡器を前記脚内
    に配設し、該高圧空気タンクおよび発泡器を前記ノズル
    に連通させた請求項1記載の構造物の免震構造。
JP32112095A 1995-11-15 1995-11-15 構造物の免震構造 Withdrawn JPH09137630A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003039357A1 (fr) 2001-11-09 2003-05-15 Kabushiki Kaisha Topcon Dispositif permettant de mesurer une caracteristique optique de l'oeil
JP2017227323A (ja) * 2016-06-21 2017-12-28 根本企画工業株式会社 免震装置用空気パッド

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Effective date: 20030204