JPH09195579A

JPH09195579A - 免震装置

Info

Publication number: JPH09195579A
Application number: JP926596A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Tamura; 暢崇田村
Original assignee: HAUJINGU TAMURA KK
Current assignee: HAUJINGU TAMURA KK
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の免震装置は、専ら構造物に対する水平
方向の振動の入力を対象としており、縦揺れに対処する
ものでなかった。【解決手段】基礎２に埋設されたシリンダ３と、シリ
ンダ３内に配置されて構造物に固定されたピストン４と
を備える。シリンダの下部には吸排気管１２が接続さ
れ、吸排気管の地表外部には、吸気方向には全開するが
徐々に排気する調整弁が内装されている。ピストンの上
端にはフランジ１７がねじ結合により一体化され、この
フランジ上に水平方向の支承７が固定されている。シリ
ンダ本体１０の上面とフランジ１７の下面とはその縁が
切られており、離間可能となっている。鉛直方向上向き
の振動に対しては、構造物の上昇を許容するものの、い
ったん上昇した構造物の降下速度を小さくし、もって構
造物自体の崩壊、並びに構造物内の設備、家具等の転倒
を防止することができるのである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、免震装置、特に鉛
直方向の地震入力による構造物の崩壊を防止することが
できる免震装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】構造物の免震装置として、積層ゴムアイ
ソレータやダンパ等が知られている。積層ゴムアイソレ
ータは一対のプレートの間にゴム板と鋼板とをサンドイ
ッチ状に交互に積層してなるものであり、基礎と免震さ
れる構造物との間に介在され、上部構造物の荷重を鉛直
支持するとともに、水平方向に柔らかいばねとして作用
し、地震入力エネルギを弾性歪みエネルギとして吸収す
るものである。また、ダンパは、地震時の共振現象を避
けるために基礎と構造物との相対変形を抑制したり、変
形を復元させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の免震装置は、専ら構造物に対する水平方向の振
動（いわゆる横揺れ）を対象としており、鉛直方向の振
動（いわゆる縦揺れ）に対処するものでなかった。すな
わち、比較的震源が浅い場所では縦揺れ成分が大きく地
表面に作用し、その地震エネルギーはきわめて高いもの
となる。例えば、最近国内において大被害をもたらした
阪神大震災は、震度７以上の巨大な震度であったと結論
づけられ、構造物の崩壊が随所に観察されているが、こ
のような崩壊は横揺れのみならず縦揺れにも起因するも
のとの報告がなされている。

【０００４】本発明は、以上の問題を解決するものであ
り、構造物に対する鉛直方向の振動エネルギーを減衰さ
せることで、構造物の崩壊を防止することができる免震
装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、構造物の基礎側に固定され
たシリンダと、該シリンダ内に配置されて上下方向に相
対摺動可能に挿通され、かつ構造物の下部に連結したピ
ストンと、該ピストンの相対的な上昇によって前記ピス
トン及びシリンダ間に形成される空隙に生ずる負圧によ
り該空隙内に大気を導入する一方、前記ピストンの相対
的な降下に応じて前記空隙内に導入された大気を徐々に
外部に排出する吸排気調整手段とを備えることを特徴と
する。

【０００６】この構成としたことにより、地震の際、基
礎に鉛直方向上向きの振動が入力されるとシリンダ及び
ピストンとも上昇するが、地震の入力が鉛直方向下向き
に変わると基礎と一体化されたシリンダは降下するが、
慣性によってピストンは上昇を続ける。ピストンがシリ
ンダより相対的に上昇すると、ピストン下部に空隙が形
成されて、この空隙に吸排気調整手段から大気が導入さ
れる。

【０００７】次いで、ピストンのシリンダに対する相対
上昇がピークに達すると、ピストンがシリンダに対して
相対的に降下するが、空隙の圧縮空気は徐々に外部に排
気されるので、シリンダに対するピストンが徐々に降下
するため、空隙内の大気が圧縮されて空気ダンパとして
作用することと相俟って、構造物が鉛直方向の入力エネ
ルギによって受ける衝撃を和らげることができる。ピス
トンとシリンダとの間に空隙が生じている状態で、地震
の第２波を受けた際にも、ピストンとシリンダとが鉛直
方向に接近する方向及び離間する方向のいずれの方向に
対しても空隙内の大気が空気ダンパとして作用するの
で、ピストンのシリンダに対する相対降下のみならず相
対上昇をも和らげることができ、もって、構造物に加わ
る地震の鉛直方向の入力エネルギを減衰させることがで
きる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、前記給排気調整
手段を、前記空隙と外部とを連通する連通管と、該連通
管の外端部に設けられた調整弁とからなる構成であるの
で、簡単な構成でありながら上記効果を達成することが
できる。

【０００９】請求項３に記載の発明は、前記ピストンと
構造物下部との間に積層ゴムからなる免震支承を介在さ
せるものであるので、鉛直方向の振動エネルギーだけで
なく、水平方向の振動エネルギーにも対応させることが
できる。

【００１０】請求項４に記載の発明は、前記免震支承を
シリンダの上部内側にあってピストン上部に連結させた
ので、免震装置の高さ寸法を低くすることができ、構造
物の有効高さを大きくすることができる。

【００１１】請求項５に記載の発明は、前記シリンダの
外部に構造物の基礎との一体化を図るための突起を設け
たので、シリンダが基礎から抜けることがなく、上記降
下を確実に達成することができる。

【００１２】請求項６に記載の発明は、前記ピストンの
外周部またはシリンダの内周部に鉛直方向に沿って刻設
されたオリフィス溝を備えたことにより、シリンダに対
するピストンの相対移動を円滑にすることができる。

【００１３】請求項７に記載の発明は、前記オリフィス
溝の途中に空気溜めを設けたことにより、さらに相対移
動を円滑にすることができる。

【００１４】請求項８に記載の発明は、前記ピストンを
鉛直方向に二分割したことにより、構造物に対する入力
エネルギーを二段階に減少させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００１６】図１，２は、本発明の第一実施例を示して
いる。図において、免震装置１は、構造物下部の基礎２
に軸方向が鉛直方向となるよう埋設固定されたシリンダ
３と、シリンダ３内に配置され図の矢印方向に示す鉛直
方向に沿って昇降移動可能に挿通されたピストン４と、
ピストン４の上部に下面が固定されその上面が構造物の
柱５の下部及び地中梁６の取合い部の下部に連結され、
図の矢印方向に示す水平方向の振動入力を減衰させる周
知の積層ゴム板からなる支承７とから概略構成されてい
る。

【００１７】シリンダ３は、複数のアンカーボルト８を
介して基礎２に連結された取付け座９と、この取付け座
９上に一体かつ鉛直に立設されたシリンダ本体１０とか
らなるもので、シリンダ本体１０の外周には基礎２にア
ンカーを取るための複数の環状フランジ１１が固設され
ているとともに、このフランジ１１の一部は基礎２に埋
設された鉄筋などにボルトなどの緊結具によって連結さ
れている。なお、フランジに代えて、シリンダ本体１０
と基礎２との一体化が図れるものであれば、シリンダ本
体１０の外周にプレート状、スタッド状等種々のものを
固設することができる。

【００１８】取付け座９には一端が地表外部に連通され
て基礎２に埋設された吸排気管１２の他端が接続され、
吸排気管１２は、取付け座９に開口した吸排気ポート９
ａを通じてシリンダ本体１０の底部中心に連通してい
る。また、この実施例では、シリンダ本体１０の上部一
側部には大気ポート１０ａが開口され、この大気ポート
１０ａはその他端が地表外部に連通された大気管１４に
接続されている。

【００１９】吸排気管１２の地表突出部には、雨水や小
動物の侵入を防止するためのトラップ１５が冠せられて
いるとともに、吸排気ポート９ａへの吸気方向には全開
するが、吸排気ポート９ａからの排気を徐々に排気する
よう排気方向には管径が狭められる図示しない調整弁が
内装されている。一方、大気管１４には、同様なトラッ
プ１５が冠せられているが、単に外部に開放されている
だけで調整弁は内装されていない。

【００２０】ピストン４は、その上端にプランジャ１６
を一体に突設したものであって、図１に示すように、ピ
ストン４の降下位置ではピストン４の上部とシリンダ本
体１０との間に所定の空隙ｄが形成されていて両者の相
対移動を許容している。プランジャ１６の上端にはフラ
ンジ１７がねじ結合により一体化され、このフランジ１
７上に前記支承７を固定するとともに、取付けボルト１
８を介して前記取合い部との連結部１９に結合してい
る。そして、シリンダ本体１０の上面とフランジ１７の
下面とはその縁が切られており、離間可能となってい
る。

【００２１】さらに、ピストン４の外周の一部には、上
下方向に沿ってオリフィス溝２０が刻設され、このオリ
フィス溝２０によってシリンダ本体１０の底部と上部側
とが連通している。オリフィス溝２０は、図２に示すよ
うに断面矩形状となっているが、三角形、半円形など種
々の形状を採用することができる。

【００２２】そして、構造物が構築される場所、構造物
の種類、構造物の規模等に応じ、想定される地震の規模
に鑑みて、シリンダ３，ピストン４の軸方向の長さ及び
径、吸排気管１２の管径、調整弁により調整される吸排
気の速度バランス、オリフィス溝２０のオリフィス効
果、免震装置の個数等を任意に設定することにより、鉛
直方向上向きの振動に対しては、構造物の上昇を許容す
るものの、いったん上昇した構造物の降下速度を小さく
し、もって構造物自体の崩壊、並びに構造物内の設備、
家具等の転倒を防止することができるのである。

【００２３】以上の免震装置１は、図３（ａ）に示すよ
うに、一つの構造物［イ］の下部における前記取合い部
の交点位置の数に応じて多数配置されており、水平方向
の振動に対しては積層ゴム板からなる支承７によって免
震効果を得ることになる。

【００２４】また、強い鉛直方向上向きの振動があった
場合には、図３（ｂ）に示すように、その第１波により
免震装置１（シリンダ３，ピストン４，上記支承７等）
及び構造物［イ］がともにその振幅Ｗの大きさに応じて
同時に上昇する。地震の入力が鉛直方向下向きに変わる
と、基礎２と一体化されたシリンダ３は降下するが、構
造物［イ］と一体化されたピストン４は慣性によって上
昇を続ける。ピストン４がシリンダ３より相対的に上昇
すると、ピストン４の下部に空隙が形成されて、負圧に
よりこの空隙に吸排気管１２から大気が導入される。な
お、この実施例では、ピストン４の上昇初期において大
気管１４を通じてシリンダ３内の大気が排気される。

【００２５】次いで、図３（ｃ）に示すように、構造物
［イ］と一体化されたピストン４のシリンダ３に対する
相対上昇がピークに達すると、ピストン４がシリンダ３
に対して相対的に降下するが、空隙の圧縮空気は吸排気
管１２及び調整弁を通じて徐々に外部に排気されるの
で、シリンダ３に対してピストン４が徐々に降下するた
め、空隙内の大気が圧縮されて空気ダンパとして作用す
る。従って、構造物［イ］が鉛直方向の入力エネルギに
よって受ける衝撃を和らげることができ、上昇後の急激
な降下による構造物自体の崩壊等を防止することができ
る。

【００２６】ピストン４とシリンダ３との間に空隙が生
じている状態で、地震の第２波，第３波…を受けた際に
も、ピストン４とシリンダ３とが鉛直方向に接近する方
向及び離間する方向のいずれの方向に対しても空隙内の
大気が空気ダンパとして作用するので、ピストン４のシ
リンダ３に対する相対降下のみならず相対上昇をも和ら
げることができ、もって、構造物［イ］に加わる地震の
鉛直方向の入力エネルギを減衰させることができる。

【００２７】また、この実施例では、地表外部に調整弁
が設けられているので、メンテナンスが可能であるとい
った効果をも奏する。

【００２８】なお、この実施例において、大気管１４や
オリフィス溝２０は、選択的に採用されるものであり、
本発明において必須のものではない。また、排出ポート
１０ａをオリフィスとすることもでき、この場合には、
ピストン４（構造物）の上昇時においてもその上昇速度
を小さくでき、直接的な鉛直方向上向きの振動を減衰す
ることができる。

【００２９】以下、他の実施例について説明する。他の
実施例において、第一実施例と同一箇所には同一符号を
付し、異なる箇所のみ異なる符号を用いて説明する。

【００３０】図４は、この発明の第二実施例を示してい
る。この実施例では、吸排気管が二つ設けられており、
一方の吸排気管１２（図中左側）は前記実施例と同様、
取付け座９の吸気ポート９ａに連通しており、他方の吸
排気管２１（図中右側）は、同じく調整弁機構を備えて
いるがシリンダ本体１０の下部側面に開口した吸気ポー
ト１０ｂに連通している。吸排気管２１に対応してピス
トン２２の下部周囲は小径化されており、この小径部分
２３とシリンダ本体１０の間に空隙ｄ1 が形成されてい
る。

【００３１】このピストン２２は本体部分のみであっ
て、これの上部に積層ゴムからなる支承２４が設置固定
されている。この支承２４は、シリンダ本体１０の上端
と同一かまたはわずかに突出した状態とされ、柱及び地
中梁６の取合い部に連結部１９を介して連結されてい
る。これにより、連結部１９に対する地表からの突出高
さを可及的に低く設定できるようにしている。この支承
２４は、構造物側の水平移動に伴う変形を許容するた
め、鋼板及びゴムが上方に積層されるに従って漸次小径
化されている。

【００３２】さらに、ピストン２２の周囲の上下方向に
刻設されたオリフィス溝２５は、支承２４の側部に開口
し、直接大気側に連通しているとともに、このオリフィ
ス溝２５の途中に大気溜りとなる大型の円形溝２６が刻
設されている。

【００３３】従って、本実施例では、ピストン２２の降
下時における圧縮大気の排出時の大気流がこの円形溝２
６に一時蓄えられ、順次排出されることにより、ダンパ
効果がピストン２２の底部とシリンダ３間だけでなく、
オリフィス溝２５の途中でも生ずることにより、さらに
スムーズなピストン２２の降下動作を行えることができ
る。また、吸排気管を二つ設けたことで、一方が故障し
た場合であっても、他方の確実に鉛直方向の免震効果を
奏することができる。

【００３４】図５は第三実施例を示している。この実施
例では、第二実施例とほぼ同様の構成であるが、ピスト
ンは下部側ピストン２８と、上部側ピストン２９とに二
分割されている。下部側ピストン２８の下部周縁は、シ
リンダ本体１０との間に空隙ｄ1 を生ずる小径部３０が
形成され、前記と同様下部給気ポート１０ｂに連通し、
その上部外周に鉛直方向にオリフィス溝３１が刻設され
ている。上部側ピストン２９は前記第二実施例と同様
に、上部に支承２４を配置し、この支承２４を介して構
造物に直結したものであって、その周囲の鉛直方向にオ
リフィス溝３２が刻設されるとともに、この底部と下部
側ピストン２８の頂面には、それぞれ凹部３３が形成さ
れ、両接合面間に大気溜めとなる空隙ｄ2 が形成されて
いる。また、この空隙ｄ2 の接合面はシリンダ本体１０
の中間位置に開口した吸入ポート１０ｃに連通してい
る。この吸入ポート１０ｃには吸排気管３４が接続さ
れ、前記空隙ｄ2 に接続されている。

【００３５】従って、本実施例では、ピストン２８、２
９が上昇した状態で、それぞれの吸排気管２１及び３１
を通じてその底部とシリンダ本体１０との空隙ｄ1 及び
ピストン２８，２９同士に形成された空隙ｄ2 内に大気
が導入され、その大気を各オリフィス溝３１，３２を通
じてシリンダ本体１０の上部開口側に排出させつつ、ゆ
っくりと降下する。なお、下部側ピストン２８のオリフ
ィス溝３２から排出される大気は空隙ｄ2 に入り、さら
に上部側ピストン２９のオリフィス溝３３を伝って外部
に排出されることになり、その途中の空隙ｄ2 が大気溜
りとして作用することで、構造物に直結した上部側ピス
トン２９に対する緩衝作用を行うことでさらにスムーズ
な降下動作を行うことになる。

【００３６】図６は第四実施例を示している。この実施
例では、シリンダ本体１０の上端部が基礎２の表面よ
り僅かに上方に突出している点、図中右側のオリフィ
ス溝２０がシリンダ本体１０の側部に形成された吸排気
ポート３５に向けて水平方向に折れ曲がって形成されて
おり、吸排気管１２の下端部が吸排気ポート３５に接続
されている点（オリフィス溝２０を折れ曲がり形成する
代わりに、シリンダ本体１０の内周部を穿って連通路を
形成してもよい）、シリンダ本体１０の外周部には基
礎２との一体化を図るためにプレート３７が固設されて
いる点で前述の実施例と相違している。この実施例にお
いても、上述した実施例と同様な効果が得られる。

【００３７】なお、上記第一ないし第四の実施例で示し
た技術的事項は、任意に他の実施例と組み合わせて実施
することができることはいうまでもない。また、吸排気
管を二つ設ける場合には、一方を給気専用とし、他方を
排気専用とすることもできる。さらに、吸排気管を設け
ることなく、オリフィスのみで本発明にかかる吸排気を
行うこともできる。

【００３８】また、ピストンの上下外周部に周方向の溝
を形成し、この溝にシールリングを嵌合してもよい。ピ
ストンは上部及び下部のみをシリンダの内周部に摺接さ
せ、中間部を小径化することもできる。さらに、シリン
ダ及びピストンの形状は、円筒状でなく平断面矩形状等
任意の形状であってもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明にかかる構造物の免震装置にあっては、ピストンがシ
リンダより相対的に上昇すると、ピストン下部に形成さ
れる空隙に吸排気調整手段から大気が導入され、その
後、ピストンがシリンダに対して降下すると、シリンダ
に対するピストンが徐々に降下するため、空隙内の大気
が圧縮されて大気ダンパとして作用することと相俟っ
て、構造物が鉛直方向の入力エネルギによって受ける衝
撃を和らげることができるので、従来の免震装置に比べ
て縦揺れに対しても免振効果を得ることができる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例による免震装置の断面図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は同免震装置の作用を示す説明
図である。

【図４】本発明の第二実施例を示す免震装置の断面図で
ある。

【図５】本発明の第三実施例を示す免震装置の断面図で
ある。

【図６】本発明の第四実施例を示す免震装置の断面図で
ある。

【符号の説明】

１免震装置２基礎３シリンダ４ピストン５柱６梁７免震支承９吸入ポート１０シリンダ本体１０ａ排出ポート１２、２１、３４大気取入れ管１４大気排出管２０、２５、３１、３２オリフィス溝２６円形溝（大気溜り）３３凹部（大気溜り）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物の基礎側に固定されたシリンダ
と、該シリンダ内に配置されて上下方向に相対摺動可能
に挿通され、かつ構造物の下部に連結したピストンと、
該ピストンの相対的な上昇によって前記ピストン及びシ
リンダ間に形成される空隙に生ずる負圧により該空隙内
に大気を導入する一方、前記ピストンの相対的な降下に
応じて前記空隙内に導入された大気を徐々に外部に排出
する吸排気調整手段とを備えることを特徴とする免震装
置。
【請求項２】前記給排気調整手段は、前記空隙と外部
とを連通する連通管と、該連通管の外端部に設けられた
調整弁とからなることを特徴とする請求項１に記載の免
震装置。
【請求項３】前記ピストンと構造物下部との間に積層
ゴムからなる免震支承を介在させたことを特徴とする請
求項１または２に記載の免震装置。
【請求項４】前記免震支承をシリンダの上部内側にあ
ってピストン上部に連結させたことを特徴とする請求項
１ないし３のいずれかに記載の免震装置。
【請求項５】前記シリンダの外部に構造物の基礎との
一体化を図るための突起を設けたことを特徴とする請求
項１ないし４のいずれかに記載の免震装置。
【請求項６】前記ピストンの外周部またはシリンダの
内周部に鉛直方向に沿って刻設されたオリフィス溝を備
えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記
載の免震装置。
【請求項７】前記オリフィス溝の途中に空気溜めを設
けたことを特徴とする請求項６記載の免震装置。
【請求項８】前記ピストンを鉛直方向に二分割したこ
とを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の免
震装置。