JPH09217786A

JPH09217786A - 構造物の免震構造

Info

Publication number: JPH09217786A
Application number: JP2256296A
Authority: JP
Inventors: Motoharu Yatsuhashi; 元治八橋; Shuji Yamamoto; 修治山本; Motohisa Murayama; 元久村山
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1996-02-08
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】構造物の免震構造において、二種類の装置
（免震支持体・紐状弾性体）を組み合わせただけの簡単
かつ安価な構成により地震等による構造物の振動を良好
に抑制し、しかも優れた耐風機能をも免震構造に具備さ
せる。【解決手段】基礎２と建築物４との間に介在し、か
つ、滑り支承により建築物４を水平方向に移動自在に支
持する免震支持体６を備えた建築物の免震構造におい
て、基礎２と建築物４との間に、減衰性を有する複数本
の紐状弾性体８を平面視で放射状に配設し、各紐状弾性
体８の一端を建築物４の底面側に固着すると共に他端を
基礎２側に固着した。

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
に関する。

【０００２】

【従来の技術】建築物や機械類などに対する地震の振動
の伝播を防止する免震支持体として、ゴム等からなる弾
性層と鋼板等からなる剛性板層とを交互に多数層に積層
した免震支持体が知られている。この種の免震支持体
は、一般に免震積層ゴムと称されるもので、弾性層の水
平方向の弾性変形によって構造物への振動の伝播を防止
し、それと同時に免震支持体および構造物からなる振動
系の固有周期（以下「免震周期」という）を、地震の水
平振動の周期より長くすることによって、地震による構
造物の振動を抑制する。一般に免震周期Ｔ_fは、次式
（１）で表される。Ｔ_f＝２π（Ｗ／（ｇ・Ｋ_f））^1/2 ・・・（１）但し、Ｗ；構造物の重量ｇ；重力加速度Ｋ_f；免震積層ゴムの水平バネ定数ここで、Ｋ_fは、次式（２）で表される。Ｋ_f＝Ａ・Ｇ／ｈ・・・（２）但し、Ａ；弾性層の断面積Ｇ；弾性層のせん断弾性係数ｈ；弾性層の高さ

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前式（１）からわかる
ように、免震周期Ｔ_fは構造物の重量Ｗの平方根に比例
し、水平バネ定数Ｋ_fの平方根に反比例するため、木造
住宅のように重量Ｗが小さい軽量構造物において免震周
期Ｔ_fを長くするには、前式（２）からわかるように、
弾性層のせん断弾性係数Ｇを小さくするか、弾性層の直
径を小さくするかまたは高さｈを大きくして、水平バネ
定数Ｋ_fを小さくする必要がある。通常は弾性層の高さ
ｈを大きくせざるを得ず、免震積層ゴムが丈高い（細長
い）形状となるため、地震時に構造物に対して基礎が水
平方向に大きく変位すると、免震積層ゴムが座屈して構
造物を充分に支えきれなくなる恐れがある。この座屈を
防止するためには、弾性層の弾性力を増大させるか免震
積層ゴムを太くすればよいが、そのようにした場合は前
述のように免震周期Ｔ_fが短くなってしまい、免震特性
が低下するといった不都合が生ずる。

【０００４】そこで、前記座屈を防止する手段として、
転がりまたは滑りによる支承と免震積層ゴムとを組み合
わせた複合支承を採用した技術も知られている（特開昭
６４−１７９４５号、特開平３−８７４７６号公報参
照）が、免震構造全体が比較的高価なものとなってしま
う。また、この種の複合支承においては、転がりまたは
滑りによる支承のみに構造物の全荷重を支持させるよう
にしているため、まず滑り支承の個数および配置が制約
され、次いで免震積層ゴムの配置にも影響が及び、よっ
て免震構造を自由にレイアウトできないという不都合も
生ずる。

【０００５】免震積層ゴムに代えて座屈の心配のないバ
ネ・ダンパを設置し、これに転がり支承あるいは滑り支
承を組み合わせた免震構造も知られているが、この場合
は三種類の装置（転がりまたは滑り支承・バネ・ダン
パ）が必要となるため、免震構造全体が複雑になるとい
う問題点がある。

【０００６】さらに、滑り支承における支持板の摺動面
に勾配を付けるなどの工夫をして、摺動面を摺動する滑
り体を地震終了時に支持板における通常位置に自然に復
帰させるようにし、これによりバネ・ダンパを省略する
ことも考えられる。しかし、この場合は、支持板の摺動
面や滑り体に高い寸法精度などが要求されるため、免震
構造の製造コストが影響を受けると同時に、地震時等に
おける構造物の水平方向の変位量が非常に大きくなって
しまう恐れがある。

【０００７】さらに、構造物における免震機能と耐風機
能とは相反するものであり、そのため、両者を同時に構
造物に具備させることは非常に困難であるという問題が
従来より提起されており、よって、優れた耐風機能をも
備えた免震構造が強く要望されている。

【０００８】本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、二種類の装置を組み合わせただけの
簡単かつ安価な構成により地震等による構造物の振動を
良好に抑制し、しかも優れた耐風機能をも具備した構造
物の免震構造を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、次のような構成を有する。請求項１の発明
は、基礎と構造物との間に介在し、かつ、転がり支承ま
たは滑り支承により前記構造物を水平方向に移動自在に
支持する免震支持体を備えた構造物の免震構造におい
て、基礎と構造物との間に、減衰性を有する複数本の紐
状弾性体を平面視で放射状に配設し、該各紐状弾性体の
一端を構造物の底面側に固着すると共に他端を基礎側に
固着したことを特徴とする構造物の免震構造である。

【００１０】請求項２の発明は、前記紐状弾性体が、高
減衰ゴムからなるものであって、横断面略円形または横
断面略多角形の紐状体、横断面略円形または横断面略多
角形の紐状体を撚り合わせたものもしくは編組したも
の、あるいは、これらの組み合わせからなるものである
ことを特徴とする請求項１記載の構造物の免震構造であ
る。

【００１１】請求項３の発明は、前記紐状弾性体を予張
して配設したことを特徴とする請求項１または２記載の
構造物の免震構造である。

【００１２】請求項４の発明は、基礎と構造物との間
に、構造物が水平方向に所定量変位したときに緊張して
構造物の変位を規制する変位限定手段を配設したことを
特徴とする請求項１、２または３記載の構造物の免震構
造である。

【００１３】請求項１および請求項２の発明によれば、
地震時などに基礎と構造物とが前記免震支持体を介して
水平方向に相対的に変位すると、減衰性を有する前記紐
状弾性体が伸縮しながら振動エネルギーを吸収し、構造
物の振動が減衰されるようになる。また、複数の弾性体
が平面視で放射状に配設されることから、水平方向のあ
らゆる向きに対して構造物の振動を抑制することができ
る。したがって、転がり支承または滑り支承による免震
支持体と紐状弾性体とからなる二種類の装置を組み合わ
せただけの簡単かつ安価な構成により、地震等による構
造物の振動を良好に抑制することができる。

【００１４】請求項３の発明によれば、前記紐状弾性体
を予張して配設したので、転がり支承または滑り支承に
よる前記免震支持体が、地震終了時などにおいて容易に
通常の状態に復帰するようになる。これに対して、紐状
弾性体が予張されていない場合（紐状弾性体を自然長の
状態で設置する場合）は、前記免震支持体における摩擦
力が作用して免震支持体が元の状態に完全に復帰しなく
なる恐れがある。なお、本発明において「予張」とは、
紐状弾性体をその自然長からやや伸ばした状態に緊張さ
せておくことをいう。

【００１５】請求項４の発明によれば、構造物が水平方
向に所定量変位したときに、前記変位限定手段が緊張し
て構造物の変位を規制するので、例えば構造物に地震力
よりも大きな風力が作用した場合でも、構造物の水平方
向の変位が前記所定量以下に限定されると共に、前記紐
状弾性体がその許容範囲を越えて伸びることもない。ま
た、風力により生ずる構造物の浮き上がりなども、前記
変位限定手段の緊張によって防止される。なお、本発明
において「所定量」とは、地震を想定した場合の構造物
の最大設計変位である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。本実施形態は、図１〜図３に示すよ
うに、基礎２と建築物（構造物の一例）４との間に介在
し、かつ、滑り支承により建築物４を水平方向に移動自
在に支持する免震支持体６を備えた建築物の免震構造に
おいて、基礎２と建築物４との間に、減衰性を有する四
本の紐状弾性体８を平面視で放射状に配設し、各紐状弾
性体８の一端を建築物４の底面側に固着すると共に他端
を基礎２側に固着したものである。また、基礎２と建築
物４との間には、建築物４が水平方向に所定量Ｄ変位し
たときに緊張して建築物４の変位を規制するチェン１０
（変位限定手段の一例）が紐状弾性体８に沿って配設さ
れている。以下、各部材の構成を詳細に説明する。

【００１７】建築物４は、図２に示すように、その底部
に土台４ａを備えている。この土台４ａは、横断面略Ｈ
形の複数のＨ形鋼１２を建築物４の底部における各辺上
および対向する辺を結ぶ線上に適宜配置し、これら複数
のＨ形鋼１２を強固に一体的に接合した剛性の高いもの
である。

【００１８】免震支持体６は、図１に示すように、建築
物４の土台４ａにおける四隅それぞれに配置されてい
る。各免震支持体６は、図２に示すように、滑り支承に
よるものであって、土台４ａ側に固定された上側支持板
６ａと、基礎２側に固定された下側支持板６ｂと、上側
支持板６ａの下面に固定されると共に下側支持板６ｂに
摺動自在に接触した球面状の下端部を有する滑り体６ｃ
とから主に構成される。なお、本発明に係る「免震支持
体」とは、滑り体６ｃによるものに限定されず、ボール
ベアリングやフリーベアリング等による転がり支承、あ
るいは、直交ローラとレールとを組み合わせた転がり支
承などを含む。

【００１９】紐状弾性体８は、図５に示すように、高減
衰ゴムや、減衰性および弾性を具備した合成樹脂などか
らなる横断面略円形（楕円形を含む）のものである。ま
た、紐状弾性体８は、図５に示す横断面略円形のものに
限定されず、横断面略多角形（三角形・矩形を含む）の
紐状体（図６参照）、横断面略円形または横断面略多角
形の紐状体を撚り合わせたもの（図７参照）もしくは編
組したもの（図８参照）、あるいは、これらを適宜組み
合わせたものなどでもよい。

【００２０】四本の紐状弾性体８は、図１および図２に
示すように、それぞれの一端が土台４ａの略中央部に接
続部１６ａを介して固着されると共に、それぞれ建築物
４の各隅部に向けて伸び、それぞれの他端が前記下側支
持板６ｂの縁に接続部１６ｂを介して固着される。ま
た、紐状弾性体８は、予張された状態で設置されてお
り、通常の状態でも弾性的に基礎２と建築物４とを連結
している。すなわち、図２に示すように滑り体６ｃが下
側支持板６ｂの中心に位置し建築物４が通常の位置にあ
るとき、四本の紐状弾性体８を含む建物全体は、前記弾
性力により最も安定した状態となる。なお、四本の紐状
弾性体８は、建築物４の中央部に位置する内側の一端を
基礎２側に固着し、外側の他端を建築物４側に固着して
もよい。また、本実施形態において「予張」とは、紐状
弾性体８をその自然長からやや伸ばした状態に緊張させ
ておくことをいう。

【００２１】チェン１０は、図９（ａ）に示すように金
属製あるいはプラスチック製等の複数のリング１０ａで
構成されたものであり、各紐状弾性体８それぞれに付設
される。チェン１０は、図２に示すごとく、紐状弾性体
８と同様に一端が土台４ａに接続部１６ａを介して固着
され、他端が接続部１６ｂを介して下側支持板６ｂに固
着される。また、チェン１０は、図２に示すように風力
や地震力が作用しない通常の状態では十分に弛んでお
り、図４に示すように建築物４が水平方向に所定量Ｄ変
位したときには、張り切ってそれ以上の建築物４の変位
を規制する。なお、本実施形態において「所定量」と
は、地震を想定した場合の建築物４の最大設計変位であ
る。

【００２２】以上のような構成を有する本実施形態によ
れば、次のような作用・効果が得られる。例えば、図２
の紙面に対して左右方向に地震が起きた場合、図２に示
す通常の状態から、図３に示すように免震支持体６の滑
りにより基礎２と建築物４とが水平方向に相対的に変位
すると、建築物４の変位方向とは反対側（図３では右
側）の紐状弾性体８が引っ張られて伸びながら振動エネ
ルギーを吸収し、建築物４の振動を減衰させる。一方、
建築物４の変位方向側（図３では左側）の紐状弾性体８
は、縮んだりあるいは撓んだりして前記相対変位に対応
する。このとき、建築物４の変位方向と反対側のチェン
１０は、多少伸びるものの弛んだ状態にあり免震機能
（紐状弾性体８の伸縮）には影響を与えない。そして、
対向する紐状弾性体８が交互に伸縮することにより、良
好に地震エネルギが紐状弾性体８に吸収されるようにな
る。そして、本実施形態においては、四本の紐状弾性体
８が平面視で放射状に配設されることから、水平方向の
あらゆる向きに対して建築物４の振動を抑制することが
できる。

【００２３】したがって、免震支持体６と紐状弾性体８
とからなる二種類の装置を組み合わせただけの簡単かつ
安価な構成により、地震等による建築物４の振動を良好
に抑制することができる。

【００２４】また、本実施形態によれば、四本の紐状弾
性体８それぞれを予張して配設したので、免震支持体６
が地震終了時などにおいて容易に通常の状態に復帰する
ようになる。すなわち、地震力が弱まって滑り体６ｃが
通常の状態に停止しようとする段階において、予張され
た四本の紐状弾性体８のその張力によって滑り体６ｃが
最も安定した状態つまり下側支持板６ｂの中心位置に確
実かつ速やかに復帰するようになる。これに対して、紐
状弾性体８が予張されていない場合（紐状弾性体８を自
然長の状態で設置する場合など）、前記免震支持体６に
作用する摩擦力によっては完全に免震支持体６が元の状
態に復帰しなくなる恐れがある。なお、より確実に免震
支持体６を通常の状態に復帰させ、かつ、紐状弾性体８
の予張力を軽減するため、滑り体６ｃが下側支持板６ｂ
の中心位置に容易に戻るよう下側支持板６ｂの上面を凹
状の曲面に形成してもよい。また、下側支持板６ｂに滑
り体６ｃを設けた場合は、上側支持板６ａの下面を前記
凹状の曲面に形成すればよい。また、上側支持板６ａと
下側支持板６ｂとの間に転動体を介在させた転がり支承
の場合には、上側支持板６ａの下面および下側支持板６
ｂの上面のうち少なくとも一方に前記凹状の曲面を形成
すればよい。

【００２５】また、本実施形態によれば、建築物４が水
平方向に所定量Ｄ変位したときに、チェン１０が緊張し
て建築物４のそれ以上の変位を規制するので、例えば建
築物４に地震力よりも大きな風力が作用した場合でも、
図４に示すように、建築物４の水平方向の変位が所定量
Ｄ以下に限定されると共に、紐状弾性体８がその許容範
囲を越えて伸びることもない。また、風力により生ずる
建築物４の浮き上がりなども、チェン１０の緊張によっ
て防止される。

【００２６】以上の作用・効果が得られる本実施形態を
一例とした本発明は、本実施形態のごとく強固に一体化
された土台を有する構造物に適用されることが望まし
い。すなわち、土台が強固に一体化された場合は、地震
時において土台全体として一つの固有振動を示すと考え
ることができるため、それに適用する減衰装置も一つの
手段（本実施形態の場合における四つの紐状弾性体から
なる一組の装置）で足りるが、角材等の木材からなる、
全体として変形しやすい土台の場合は、土台の複数箇所
でそれぞれ異なる振動特性を示すと考えられるため、該
複数箇所それぞれに専用の減衰装置を個々に配置する方
が好ましいからである。但し、木造であっても十分に強
固に一体化した土台であれば、本発明の免震構造はもち
ろん適用可能である。また、一体化された土台が一つの
構造物に複数ある場合には、一体化した土台毎に本発明
の免震構造を配置すればよい。

【００２７】なお、前記実施形態は本発明の好適な実施
の態様であり、本発明の技術的範囲は本実施形態に限定
されない。本発明に係る変位限定手段は、チェン１０に
限定されず、金属製またはプラスチック製等の棒状体１
８ａを節１８ｂを介して折れ曲がり可能に結合したリン
ク体１８（図９（ｂ）参照）、金属製またはプラスチッ
ク製等からなる素線を撚り合わせた紐状体２０（図９
（ｃ）参照）、素線を編組した柔軟な紐状体２２（図９
（ｄ）参照）でもよい。さらに、変位限定手段は、前記
チェン１０やリンク体１８、前記紐状体２０，２２を適
宜組み合わせたもの、その他一定限度以上伸びないまた
は伸びにくい柔軟性のある紐状体、あるいは、図９
（ｅ）に示すような、耐腐食や保護のためのゴムやプラ
スチックなどからなる被覆材（熱収縮チューブ等）２４
を前記チェン１０等（図９（ｅ）では一例としてリンク
体１８を示す）に被覆したものでもよい。また、変位限
定手段の材料としては、金属では炭素鋼等、プラスチッ
クではアラミド繊維等、その他ではカーボン繊維，ガラ
ス繊維等の高張力の材料が適用可能である。

【００２８】また、変位限定手段の配置および本数は、
前記実施形態に限定されるものではなく、構造物の種類
等に応じて適宜設定可能である。例えば、構造物の底面
の外周付近にて基礎と構造物とを変位限定手段で連結し
てもよく、この場合は、変位限定手段の長さを短くでき
ると共に、変位限定手段に生ずる張力の垂直方向成分が
大きくなるため構造物の浮き上がりをより確実に抑える
という有利な効果が得られる。

【００２９】また、前記実施形態は、土台４ａの略中央
部から土台４ａの四隅に向けて四本の紐状弾性体８を延
在させたものであるが、本発明に係る紐状弾性体の配列
はこれに限定されない。例えば、図１０に示すように、
土台４ａの略中央部から土台４ａの四辺の各中央位置に
向けて四本の紐状弾性体８を十字状に配置してもよく、
もちろんこの場合においても同様の作用効果が得られ
る。また、本発明に係る紐状弾性体の本数および長さに
ついては、免震構造の設計条件に応じて適宜選定可能で
ある。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明の通り、本発明によれば、二
種類の装置（免震支持体・紐状弾性体）を組み合わせた
だけの簡単かつ安価な構成により地震等による構造物の
振動を良好に抑制することができる。また、優れた耐風
機能をも免震構造に具備させることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の免震構造の平面図である。

【図２】本実施形態の免震構造の側面図である。

【図３】本実施形態の免震構造の側面図であって、基礎
と建築物とが相対的に変位したときの状態を示す図であ
る。

【図４】本実施形態の免震構造の側面図であって、基礎
と建築物とが相対的に所定量変位したときの状態を示す
図である。

【図５】本実施形態に係る横断面略円形の紐状弾性体の
斜視図である。

【図６】本実施形態に係る横断面矩形の紐状弾性体の斜
視図である。

【図７】本実施形態に係る撚り合わせた紐状弾性体の斜
視図である。

【図８】本実施形態に係る編組した紐状弾性体の斜視図
である。

【図９】（ａ）は本実施形態に係るチェンを示す図、
（ｂ）〜（ｅ）は変位限定手段の他の例を示す図であっ
て、（ｂ）はリンク体、（ｃ）は素線を撚った紐状体、
（ｄ）は素線を編組した紐状体、（ｅ）は被覆材を有す
る変位限定手段を示す図である。

【図１０】他の実施形態の免震構造の平面図である。

【符号の説明】

２基礎４建築物（構造物の一例）６免震支持体６ａ上側支持板６ｂ下側支持板６ｃ滑り体８紐状弾性体１０チェン（変位限定手段の一例）Ｄ所定量

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｅ０４Ｈ 9/02 ３５１Ｅ０４Ｈ 9/02 ３５１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基礎と構造物との間に介在し、かつ、転
がり支承または滑り支承により前記構造物を水平方向に
移動自在に支持する免震支持体を備えた構造物の免震構
造において、基礎と構造物との間に、減衰性を有する複数本の紐状弾
性体を平面視で放射状に配設し、該各紐状弾性体の一端
を構造物の底面側に固着すると共に他端を基礎側に固着
したことを特徴とする構造物の免震構造。
【請求項２】前記紐状弾性体は、高減衰ゴムからなる
ものであって、横断面略円形または横断面略多角形の紐
状体、横断面略円形または横断面略多角形の紐状体を撚
り合わせたものもしくは編組したもの、あるいは、これ
らの組み合わせからなるものであることを特徴とする請
求項１記載の構造物の免震構造。
【請求項３】前記紐状弾性体を予張して配設したこと
を特徴とする請求項１または２記載の構造物の免震構
造。
【請求項４】基礎と構造物との間に、構造物が水平方
向に所定量変位したときに緊張して構造物の変位を規制
する変位限定手段を配設したことを特徴とする請求項
１、２または３記載の構造物の免震構造。