JPH09242819A

JPH09242819A - 免震装置

Info

Publication number: JPH09242819A
Application number: JP8055657A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Fujimoto; 滋藤本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 1997-09-16
Anticipated expiration: 2016-03-13
Also published as: CN1060296C; CN1161592A; JP3761241B2; US5816559A

Abstract

(57)【要約】【課題】特別なロッキング防止機構を使用することな
くコンパクトで、上下方向に作用する自重による支持荷
重と地震荷重を支持する機構と、水平方向の地震荷重を
支持する機構とを分離し、互いの力の干渉を極力なく
し、水平と上下方向の免震能力を十分発揮できる免震装
置を提供する。【解決手段】構造床１上に配置され免震対象物１１を
載置する床本体２と、床本体２が構造床１に対して水平
方向に変位したときに床本体２に復元力を与える第１の
復元手段４と、水平方向に変位したときに減衰力を与え
る第１の減衰手段６と、床本体２から構造床１側に突設
された上部係合部材２１と、この上部係合部材２１に接
触しながら摺動し第１の復元手段４に設けられた下部係
合部材１６と、床本体２下部に設けられ上下方向に変位
したときに復元力を与える第２の復元手段２４と、上下
方向に変位したときに減衰力を与える第２の減衰手段２
５と、床本体２を水平方向に移動可能に支持する支持手
段３を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、免震対象構造物を
支持すると共に、水平および上下方向の揺れを伴う地震
に対して免震対象構造物の水平方向および上下方向の揺
れを同時に低減する免震装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より大地震から建屋内床上あるいは
屋外に設置された各種機械・電気設備を保護するため、
例えば、特公昭60-39831号公報や特公平3-74304 号公報
に記載されたように床と床に配置された各種機械・電気
設備を支持するベアリングと水平方向に復元力と減衰力
を持つ復元力装置の組み合わせにて水平方向の免震を行
う床免震装置が開示されている。

【０００３】また、図９に示すように、ベアリングと減
衰装置の代わりにベース板部材４２に載置された摩擦部
材４３を水平方向の支持機構とし、これを床本体２の支
柱６１に設けられたばね固定用突起４５と構造床１に設
けられたばね固定部材４６に懸架された水平方向ばね部
材４４で水平方向の復元力を得る水平方向床免震装置が
ある。

【０００４】加えて、図１０に示すように支持機構とし
て床本体２の支柱６１に設けられたボール５０などのベ
アリングを用い、復元力のみを与える機構としてすり鉢
状の皿形ボール受け板５１を用いた水平床免震装置があ
る。

【０００５】さらに、図１１に示すように薄いゴム板６
５と鉄板６６を水平に互いに重ねあわせて接着して積層
ゴム６２としたものを上部ベース板６３と下部ベース板
６４の間で挟んで構造床１と床本体２あるいは免震対象
構造体の間に設けて水平方向の復元力を得る水平免震装
置などがある。

【０００６】これらの水平免震装置はいずれも上下方向
に高剛性を有し、水平方向には地震の水平動の卓越振動
数より低い固有振動数となるよう低い剛性を有するよう
設計されており、水平方向の水平動のみを低減するもの
となっている。

【０００７】しかるに、1995年1 月17日に発生した兵庫
県南部地震でも明らかなように、直下型地震では水平動
成分だけでなく、上下動成分も大きく、構造物の上下方
向の揺れも増幅させ、被害が生じる可能性がある。この
ような地震に対しては、前記床免震装置はいずれも上下
動に対しては何等効果を発揮しないばかりか、上下方向
には上下方向地震力が直接伝わり、各種機械・電気設備
を設置して免震の対象となっている床自体が上下方向の
振動すなわち面外振動が大きく増幅し、前記機器・設備
が破損する可能性がある。

【０００８】このため、上下方向にも免震効果をもたら
すため、例えば、図１２のように水平免震装置と床本体
２との間に内筒４１と外筒４０を設け、その内部に上下
方向ばね部材３９などを設置したものや、図１３のよう
に図１２の装置に上下方向ばね部材３９と並列に内筒４
１、外筒４０の外側に上下方向減衰部材４７を設置し、
上下方向の揺れをさらに抑制しようとしたものがある。
なお、図１２および図１３において、図９と同一の構成
においては同一の符号を付している。

【０００９】また、図１４のように図１０におけるボー
ル５０などのベアリングを側部下部にばね受け４８を延
設する支柱６１内部に設け、上下方向ばね部材３９をこ
のばね受け４８と床本体２間に設置して、支柱６１を外
筒４０の内部で上下動可能に設けたものや、図１５のよ
うに図１１に示した装置の上部に空気ばね５２を直列に
設置したものなどが提案されている。また、図１６の免
震装置では、地盤６０上に基礎５９を設け、その上に水
平方向免震部材５６を介して載置された架台５５全体を
水平方向免震部材５６により水平方向に免震し、その架
台５５内部に免震対象構造体１１を上下方向免震部材５
７を介して設置している。そして、免震対象構造体１１
全体のロッキング振動を抑制するために架台５５の側部
に、上下方向にスライドし水平方向の変形を拘束する上
下方向ベアリング部材５８を設置してロッキング振動防
止装置としているものも提案している。ここで、ロッキ
ング振動とは、床本体が変位する軸と直交する方向の軸
回りの回転運動をいう。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】1995年1 月17日に発生
した兵庫県南部地震でも明らかになったように、直下型
地震の場合、水平動だけでなく、上下動も大きいため、
従来からの特公昭60-39831号公報、特公平3-74304 号公
報の水平免震装置、図９、図１０、図１１に示される水
平免震装置では上下方向に免震されず、構造的に剛とな
っているので、水平免震装置から上下動が直接伝わり、
これらにより支持されている床構造は上下方向に揺れが
大きく増幅し、床構造に設置している免震対象構造物を
破損させる可能性がある。さらに、床構造体が上下方向
の揺れにより大きく変形した場合、床構造体と結合して
いる水平免震装置は大きな力を受け、破損すると、水平
方向の免震能力も損なうので、最終的に免震構造および
免震対象構造物が破壊する可能性がある。

【００１１】このため、上下方向の地震動の低減を図る
ために、図１２乃至１５に示される装置ようにコイルば
ねや空気ばねにより上下方向の剛性を小さくし、上下方
向の地震動の衝撃を和らげる。しかし、上下方向の剛性
を柔らかくすると、水平方向の剛性や水平軸に対する回
転剛性も付随的に柔らかくなるため、免震装置により支
持されている床全体の水平方向の揺れを増加させたり、
ロッキング振動が大きく励起されるようになり、免震能
力が大きく低下する。特に、図１５の構造の空気ばねの
部分はこれらの問題が大きくなる可能性を持っている。
図に１６示される装置では水平方向の振動やロッキング
振動を防止する効果が高いが、これらの振動を防止する
ための十分剛で大がかりな架台が新たに必要となるた
め、構造全体が大型化しコストも高くなるため、建物内
に容易に設置することが困難となる。

【００１２】また、図１２乃至１４の場合は１つの構造
の中に床構造体および免震対象構造物の自重を支持し、
水平および上下方向の地震荷重も受け持つため、水平方
向の地震荷重が上下免震装置に作用し、上下方向の地震
荷重が水平方向に作用し、それぞれの本来の免震構造に
干渉するようになるため、本来のそれぞれの免震能力が
発揮できなくなる可能性がある。例えば、図１２，１３
では水平方向のベアリングとして摩擦部材を用いてお
り、減衰部材も兼ねている。この時の摩擦力は地震がな
いときは重力による静的な自重に摩擦係数の積となる。
しかし、上下地震動が作用すると上下方向に作用する支
持荷重は重力による静的自重の他に、地震上下動と床構
造体の揺れによる慣性力の和となり、水平方向の摩擦力
が上下方向の揺れにより大幅に変動するため、当初予定
していた水平方向のベアリング機能と摩擦による減衰能
力が期待できなくなる可能性もある。図１４では水平復
元力をすり鉢上のボール受け板の下り斜面で発生する下
向きの重力（加速度）の下り方向の分力に依存するた
め、上記のように地震に上下動があると下向き加速度が
大きく変動するので、水平復元力も大きく変動し、所定
の水平方向免震機能を発揮できない可能性がある。

【００１３】さらに、コイルばねや空気ばねを上下免震
に用いる場合には、重力による支持荷重と上下地震荷重
を同時に支持するため、ばねには大きな上下変形が生じ
ることになるため、上下方向の剛性をある程度以上に柔
にできず、このため、上下免震能力が限定される課題が
ある。

【００１４】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、特別なロッキング防止機構を使用することな
くコンパクトで、上下方向に作用する自重による支持荷
重と地震荷重を支持する機構と、水平方向の地震荷重を
支持する機構とを分離し、互いの力の干渉を極力なく
し、水平と上下方向の免震能力を十分発揮できる免震装
置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の免震装置は、構造床上に配置され免
震対象物を載置する床本体と、前記床本体が構造床に対
して水平方向に変位したときに前記床本体に復元力を与
える第１の復元手段と、水平方向に変位したときに減衰
力を与える第１の減衰手段と、前記床本体から前記構造
床側に突設された上部係合部材と、この上部係合部材に
接触しながら摺動し前記第１の復元手段に設けられた下
部係合部材と、前記床本体下部に設けられ上下方向に変
位したときに復元力を与える第２の復元手段と、上下方
向に変位したときに減衰力を与える第２の減衰手段と、
前記床本体を水平方向に移動可能に支持する支持手段を
有するものである。

【００１６】請求項２記載の免震装置は、請求項１記載
の免震装置において、第１の復元手段は、構造床に一対
のガイド機構が対向して設けられ、この対向設置された
各々一対のガイド機構の間に対向方向にのみ摺動可能に
設けられた一対の摺動部材と、この一対の摺動部材間を
連絡する弾性体と、一対の摺動部材が所定の距離以内に
接近することを防止する第１の停止部材を有するもので
ある。

【００１７】請求項３記載の免震装置は、下部係合部材
が、上部係合部材に接触しながら摺動する回転部材と、
この回転部材を軸受けを介して支持する軸を有するもの
である。

【００１８】請求項４記載の免震装置は、上部係合部材
と接触して摺動する下部係合部材を構成する回転部材の
上下方向長さが、回転部材と接する上部係合部材の接触
部材の上下方向方向長さと床本体における上下方向の予
め求められた所定の想定最大変位の２倍の和より大き
く、下部係合部材の回転部材上端が、上部係合部材の接
触部材上端より高い位置にあり、その差は床本体におけ
る地震時の上下方向の所定の最大想定変位以上であり、
また、下部係合部材の回転部材下端は上部係合部材の接
触部材下端より低い位置にあり、その差は床本体におけ
る地震時の上下方向の所定の最大想定変位以上であるも
のである。

【００１９】請求項５記載の免震装置は、下部係合部材
と接触する上部係合部材の接触面に上部係合部材よりも
低摩擦係数を有する接触部材を設けたものである。請求
項６記載の免震装置は、下部係合部材と接触する上部係
合部材の接触面に設けた低摩擦係数を有する接触部材と
上部係合部材との間に上部係合部材の剛性より小さい弾
性部材を介挿したものである。

【００２０】請求項７記載の免震装置は、第２の復元手
段が、筒体内に収納された螺旋状の弾性体であって、第
２の減衰手段がこの螺旋状の弾性体の内部に収容され、
支持手段がこの第２の減衰手段および第２の復元手段の
下部に設けられて筒体内に収納され、第２の復元手段の
床本体と免震対象物との全体重量に対する上下方向固有
振動数が、第１の復元手段の床本体と免震対象物との全
体重量に対する水平方向固有振動数よりも大きく、第２
の減衰手段の床本体と免震対象物との全体重量に対する
上下方向減衰定数は、第１の減衰手段の床本体と免震対
象物との全体重量に対する水平方向減衰定数よりも大き
いものである。

【００２１】請求項８記載の免震装置は、螺旋状の弾性
体が収納される筒体の下端と水平方向に移動自在の支持
手段の上端に筒体下端と支持手段上端の上下方向の相対
的変位量が０以下となるの場合に、互いの相対的な動き
を拘束する第２の停止部材を有し、この第２の停止部材
設置時の支持手段上端と筒体下端との上下方向の距離が
床本体における地震時の上下方向の所定の最大想定変位
より大きいものである。

【００２２】請求項９記載の免震装置は、水平方向に移
動自在の支持手段が収納される筒体の内壁に、この内壁
と支持手段との間に介挿され、支持手段と接してこの支
持手段と筒体との水平方向の相対的な移動のみを拘束す
る支持手段または筒体よりも低摩擦材を設けた上下方向
スライド部材を有するものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１及び図２により請求項１乃至
３に係る本発明の免震装置の第１の実施の形態を説明す
る。図１（ａ）は第１の実施の形態を示す縦断面図、図
１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図を示
す。図１（ａ）に示すように第１の実施の形態に係る免
震装置は床本体２に上下免震装置２３ａを納める筒体２
３が固定して設けられ、床本体２および筒体２３は上下
免震装置２３ａ、すなわち上下方向の復元手段であり並
列に配置された上下方向用弾性体２４および上下方向の
減衰手段である上下方向用減衰部材２５を介して水平方
向に低摩擦で滑動する支持手段である移動支持機構３に
支持されている。移動支持機構３は金属製のボール１２
などのベアリングをその下部に有しており、構造床１に
固定されたすべり板１０を自由に滑動する。また、筒体
２３は移動支持機構３と水平方向に接触しない程度の小
ギャップを持っている。筒体２３は、移動支持機構３を
部分的に覆い、筒体２３に対して水平方向に離れるのを
拘束し、水平方向に一体となって移動させ、上下方向に
は筒体２３と移動支持機構３との相対的移動を許す構成
となっている。

【００２４】一方、床本体２と水平方向の復元手段であ
る復元力装置４は、床本体２下部に固定される上部係合
部材２１と復元力装置４側の下部係合部材１６とで接触
している。この部分は基本的には特公平3-74304 号公報
で提案されている水平免震装置と同じものである。

【００２５】復元力装置４、筒体２３、すべり板１０の
配置は図１（ｂ）に示すとおりである。なお、復元力装
置４は、すべり板１０上を摺動する摺動部材５、ストッ
パ７、引っ張りばね８、ガイド機構１３、ガイド部材２
２から構成されている。また、水平方向の減衰手段とし
て、水平減衰装置６を備えている。摺動部材５はすべり
板１０上に設けられたガイド部材２２と、このガイド部
材２２の上部に設けられたガイド機構１３によって摺動
可能に挟持され、さらにガイド機構１３によって、上方
に外れないように嵌合わされている。

【００２６】図２（ａ）は図１（ｂ）におけるＢ−Ｂ線
矢視断面図である。図２（ａ）には摺動部材５と、ガイ
ド機構１３およびガイド部材２２の上下方向の位置関係
が示されている。また、引っ張りばね８は突起１５間に
懸架されている。ストッパ７は、摺動部材５の水平方向
の摺動を制限するために設けられているものであり、図
２（ａ）中に示される左右の摺動部材５，５はそれぞれ
ストッパ７，７によってそれ以上内側には移動できない
構成となっている。

【００２７】図２（ｂ）は図２（ａ）における記号Ｉの
部分を拡大して示す断面図である。下部係合部材１６
は、上部係合部材２１と接触する回転部材であるローラ
ー１９と、軸１７とを有している。また、この軸１７は
これを固定する軸部ベース２０上に設けられている。こ
の軸部ベース２０は摺動部材５に固定される構成となっ
ている。ローラー１９は復元力を紙面左右方向に伝達
し、床本体２の紙面垂直方向の動きに対しては、ローラ
ー１９が回転し互いの拘束がない状態となる。

【００２８】図２（ｃ）は図２（ｂ）におけるＣ−Ｃ線
矢視断面図である。上部係合部材２１に接触するローラ
ー１９は、その内部に軸受け１８を介して軸１７で支持
される。

【００２９】このように構成された本発明の免震装置に
係る第１の実施の形態によれば、例えば、直下型大地震
が発生し、構造床１に水平動および上下動が伝わって来
ると、各方向の復元力装置４、上下免震装置２３ａが作
用するようになる。この時、床本体２の水平方向の揺れ
による水平方向の慣性力の大部分は復元力装置４に作用
し、上下免震装置２３ａには作用しないで、水平方向の
揺れが低減される。この復元力装置４と床本体２の係合
部においては上部係合部材２１と下部係合部材１６は水
平方向に拘束され、上下方向に拘束されないので床本体
２の上下方向の動きや、構造床１からの地震による揺れ
を伝えない。

【００３０】ここで、復元力装置４の作用について詳細
に説明する。復元力装置４では、床本体２が例えば、図
１（ｂ）において右方向に揺れたとすると、床本体２に
設けられた左右の上部係合部材２１，２１（図中下部に
示される。）も右方向に移動する。このとき、左側の摺
動部材５は左側のストッパ７によって、図示された位置
よりも右側には移動できないものの、右側の摺動部材５
は右側の上部係合部材２１と下部係合部材１６のローラ
ー１９が接触しながら床本体２の揺れに応じて移動す
る。従って、引っ張りばね８が伸び、右側の摺動部材５
を左に戻そうとする復元力が働くことになる。左側に揺
れた場合には、この逆の作用が生じることになる。ま
た、水平減衰装置６は左右に床本体２が揺れた場合に、
その運動エネルギーを熱エネルギーに変換し揺れを減衰
させるのである。

【００３１】一方、図中左側に示された復元力装置４に
おいては、左右に揺れが生じた場合には上部係合部材２
１，２１は、ここでも左右に揺れることになるが、左側
に示された復元力装置４の摺動部材５，５の摺動方向と
は異なるため、摺動は生じることはなく、ローラー１
９，１９が上部係合部材２１に接触しながら摺動するこ
とになる。

【００３２】さらに、床本体の上下方向の揺れあるいは
ロッキング振動による上下方向の動きは上下免震装置２
３ａに作用し、これらの上下方向動きが低減される。従
って、復元力装置４は床本体２や構造床１からの上下方
向の力をほとんど受けず、また、上下免震装置２３ａは
床本体２や構造床１から水平方向の力をほとんど受けな
いため、それぞれの免震装置は本来の機能を発揮し、所
定の免震効果を効果的に提供できる。

【００３３】図３（ａ），（ｂ）により請求項４に係る
本発明の免震装置の第２の実施の形態を説明する。図３
（ａ）は第２の実施の形態に係る免震装置の復元力装置
４の部分を示す構成図である。また、図３（ｂ）は図３
（ａ）において記号ＩＩで示した部分を拡大して示す構
成図である。図３（ａ），（ｂ）において図１（ａ），
（ｂ）と同一部分には同一符号を付し、その構成の説明
は省略する。

【００３４】図３（ｂ）には、図１（ａ）において示し
た上下免震装置２３ａのばね力と床本体２と免震対象構
造体１１による重力とが釣り合った状態を示す。図３
（ｂ）において、上部係合部材２１と接して係合する下
部係合部材を構成するローラ１９の上下方向長さ（図３
（ｂ）中Ｄ１で示す。）は、ローラ１９と接する上部係
合部材２１の接触部材２６の上下方向幅（図３（ｂ）中
Ｄ２で示す。）と床本体２の上下方向に関する想定最大
相対変位（以下この変位をＤ０とする。）の２倍との和
より大きくしている。その理由は、床本体の可動範囲を
考えると、上下方向に想定最大相対変位を確保する必要
があるからである。この想定最大相対変位を下回る幅し
か有していない場合には、下方に床本体２が下降した場
合には復元力装置４の摺動部材５に衝突する可能性があ
り、上方向に動作した場合には、ローラー１９と上部係
合部材２１がはずれてしまう可能性があるからである。

【００３５】さらに、この状態において、ローラ上部長
さ（図３（ｂ）中Ｄ３で示す。）は想定する上下方向最
大相対変位Ｄ０より大きく、また、ローラ下部長さ（図
３（ｂ）中Ｄ４で示す。）も想定する上下方向最大相対
変位Ｄ０より大きくしている。すなわち、以下の条件と
している。

【００３６】Ｄ３、Ｄ４＞Ｄ０Ｄ１＝Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４本実施の形態によれば、地震上下動により、上下免震装
置２３ａが作動し、床本体２が上下方向に変位した時、
床本体２と一体となって動く上部係合部材２１はローラ
１９に接しながらローラ１９の軸方向に上下に移動す
る。この時、ローラの長さを接触部材１９が相対的に移
動し得る最大の長さにしておけば、接触部材１９はロー
ラー１９を越え、外れることなく、また、復元力装置４
のベース２０や摺動部材５に衝突することはないので、
水平方向の復元力機能が確実に得られるので、水平方向
の確実な免震効果を提供できる。

【００３７】図４（ａ），（ｂ）により請求項５に係る
本発明の免震装置の第３の実施の形態を説明する。図４
（ａ）に示すように、上部係合部材２１においては、下
部係合部材を構成するローラ１９に接する箇所に摩擦係
数が金属板よりも十分小さい接触部材２６を取り付けて
いる。接触部材２６としては、具体的にはテフロン板等
があるが、摩擦係数が上部係合部材２１の構造材よりも
小さければ、ローラー１９との摺動特性が改善されるた
め、その材料は特定されない。また、この接触部材２６
は上部係合部材２１に突設されたはり３１の端部に設け
られている。

【００３８】本実施の形態によれば、ローラ１９は摩擦
係数が十分小さい接触部材２６と接しているので、図４
（ｂ）に示すように床本体２がローラ１９を押しつける
方向に水平方向に変位し、ローラ１９と上部係合部材２
１すなわち接触部材２６とは押しつけ力が作用する。さ
らに、地震上下動により床本体２が上下方向に変位する
時、ローラ１９と接触部材２６との間にローラ１９の軸
１７の方向すなわち上下方向に押しつけ力と摩擦係数に
比例した摩擦力が発生する。この摩擦力は床本体２が変
位した方向の復元力装置４のローラ１９と上部係合部材
２１にのみ発生し、反対側の復元力装置４のローラ１９
と上部係合部材２１は互いに離れているので、これらの
間には摩擦力は発生しない。従って、床本体２は復元力
装置４の係合部において上下方向にアンバランスな摩擦
力を受けることになり、床本体２がアンバランス振動や
ロッキング振動を励起する可能性がある。そこで、本発
明のように、接触部材２６として低摩擦材を用いている
ので、摩擦力が非常に小さくなり、各係合部での上下方
向のアンバランスな力が十分小さくなり、床本体２のロ
ッキング振動などの有害な振動が発生しにくくなる。こ
のことにより、本免震装置は優れた３次元免震能力を発
揮できる。

【００３９】ここで、アンバランス振動について、説明
を加える。図４（ａ）に示されるような免震床である床
本体２に複数の上部係合部材２１が係合している場合に
おいて、地震発生時に床本体２が上下動するとき、床面
レベルが全体的に上下動することが望ましいが、これら
復数の上部係合部材２１とローラー１９との上下方向の
摩擦力は常に同一値であることは稀である。従って、例
えば床本体２が水平方向に揺動しながら上下動するよう
な場合には、水平方向の変位によって上部係合部材２１
とローラー１９が接触する側と接触しない側が生じる。
このとき、上下方向の摩擦力は上部係合部材２１とロー
ラー１９の接触によって発生するので、床本体２の重心
位置に対して摩擦力の作用位置が偏るため、床本体２は
床全体が水平面を保てず、ねじれを生じながら揺動する
ことになる。これをアンバランス振動という。このた
め、上部係合部材２１とローラー１９の摩擦力は可能な
限り小さいことが望ましいのである。

【００４０】なお、ロッキング振動とは、床本体２本体
が変位する軸と直行する方向の軸まわりの回転運動をい
う。図５（ａ）、（ｂ）により請求項６に係る本発明の
免震装置の第４の実施の形態を説明する。

【００４１】図５（ａ）に示すように、本実施の形態に
おいては、上部係合部材２１においては、下部係合部材
を構成するローラ１９と接する接触部材２６とはり３１
との間にゴムなどの柔軟な弾力性を持つ素材で形成され
た弾性部材３２を取り付けている。

【００４２】本実施の形態によれば、図５（ｂ）に示す
ように床本体２がローラ１９を押しつける方向に水平方
向に変位し、床本体２がロッキング振動などにより、傾
いた場合、ローラ１９は上部係合部材２１により、はり
３１の部分で押しつけ力と曲げモーメントが作用する。
さらに、地震上下動により床本体２が上下方向に変位す
る時、ローラ１９と接触部材２６との間にローラ軸方向
すなわち上下方向に押しつけ力と摩擦係数に比例した摩
擦力が発生する。特に、上部係合部材２１と接触部材２
６の剛性は剛に近いため、ローラ１９には床本体２によ
るモーメントを直接受け、ローラ１９が損傷する可能性
があると共に、接触部材２６もローラ１９に対する押し
つけ圧力が上下方向で異なり、局部的な大きな圧力によ
り、摺動面が破損し、上下方向の摺動機能が落ちる可能
性がある。このような状態では水平方向の免震能力ばか
りでなく、上下方向の免震能力も低下する可能性があ
る。そこで、接触部材２６と上部係合部材２１との間に
ゴムなどの柔軟な弾力性を持つ素材で形成された弾性部
材３２を取り付けると、床本体２の回転変位により、接
触部材２６と上部係合部材２１の押しつけ面がローラ１
９の軸に対し傾いても、弾性部材３２により、弾性部材
３２が不均一な圧縮力に応じてたわみ、ローラ１９に対
する接触部材２６の局部的に過大な押しつけ力を緩和
し、さらに、接触部材２６はローラ１９に対し、均一な
接触面を保つことができる。従って、接触部材２６の局
部的な接触による損傷がなくなり、また、上下方向の摩
擦力の変動も小さくなるので上下方向のスムーズな摺動
が期待できる。また、ローラ１９には過大な曲げモーメ
ントが作用せず、ローラ１９表面や軸１７の損傷もなく
なる。以上のことにより、本実施の形態に係る免震装置
は優れた３次元免震能力を発揮できる。

【００４３】つぎに、図６により請求項７に係る本発明
の免震装置の第５の実施の形態を説明する。第５の実施
の形態においては、上下免震装置２３ａにおいて床本体
２に上下方向の復元力を与える上下方向弾性体２４と、
上下方向の減衰力を与えるオイルダンパーなどの上下方
向減衰部材２５を並列に設置し、かつ、上下方向弾性体
２４の構造の内側に上下方向減衰部材２５を取り付けて
いる。上下方向弾性体２４と上下方向減衰装置２５の力
は筒体上部固定板３３によって床本体２に伝達される。
また、筒体上部固定板３３は、床本体２と免震対象構造
体１１の自重を上下方向弾性体２４に伝達する支持構造
でもある。

【００４４】さらに、上下免震装置２３ａによる床本体
２と免震対象構造体１１に対する上下方向固有振動数
は、水平方向に作用する復元力装置４による床本体２と
免震対象構造０に対する水平方向固有振動数より大きく
している。例えば、通常、水平方向の固有振動数は0.2
〜 0.5Hzに設定されるが、これに対して上下方向の固有
振動数は1 〜 1.6Hzの範囲に設定される。

【００４５】また、上下方向減衰部材２５により決定さ
れる床本体２と免震対象構造体１１全体の上下方向減衰
定数は、水平方向に作用する復元力装置４に設置されて
いる減衰装置による床本体２と免震対象構造０全体の水
平方向減衰定数より大きくしている。例えば、通常、水
平方向の減衰定数は0.2 〜 0.3程度に設定されることが
多いが、これに対して上下方向の減衰定数はこれより大
きく設定される。

【００４６】本実施の形態によれば、上下方向弾性体２
４と上下方向減衰部材２５を並列に設置し、かつ、上下
方向弾性体２４の構造の中に上下方向減衰部材２５を設
置しているので、上下方向減衰部材のための特別なスペ
ースをとる必要がないため、上下免震装置２３ａ全体の
水平断面方向および上下方向の大きさを小さくすること
ができ、装置自体をコンパクトにすることができる。さ
らに、高さも低くなるので、床本体２の高さも全体的に
低くでき、床本体２全体のロッキング振動も抑制でき
る。

【００４７】また、上下方向の固有振動数も水平方向の
それよりも高く設定しているので、上下方向の上下方向
弾性体２４の剛性も高いため、自重による上下方向弾性
体２４のたわみが小さく、また、上下方向固有振動数は
上下地震動卓越振動数より低く設定しているので、上下
地震動に対しても変動する相対変位は小さい。また、上
下方向の剛性を高めていることから、ロッキングに対す
る剛性も大きいため、ロッキングによる回転変位も小さ
くすることができる。

【００４８】さらに、上下方向の減衰定数を水平方向の
減衰定数より大きくとっているので、仮に地震上下動が
水平動より大きい場合でも、床本体２が上下方向に過大
に変位することを抑制することができる。また、ロッキ
ング振動が発生した場合でもロッキング振動によって発
生する上下免震装置２３ａ部の上下相対変位をその大き
な減衰力にてロッキング振動を抑制することができる。

【００４９】以上のことから、本発明により、床本体に
過大な上下方向の変位やロッキング振動が地震動により
発生しても、上下方向の変位やロッキングによる回転変
位を抑制することができるので、上下方向弾性体２４に
過大な変形を与えず、上下方向弾性体２４の破損を防ぐ
ことができると共に、上下方向振動やロッキング振動を
効率良く低減できる。従って、本実施の形態に係る免震
装置は優れた３次元免震能力を発揮できる。

【００５０】つぎに、図７（ａ）および図７（ｂ）によ
り請求項８に係る本発明の免震装置の第６の実施の形態
を説明する。本実施の形態は図７（ａ）に示すように、
筒体２３下端に内側に向かって移動支持機構３と筒体２
３の上下方向の動きを阻害しないようなギャップを設け
た停止部材である筒体突起３６を設け、また、移動支持
機構３の上端に外側に向かって筒体２３との上下方向の
動きを阻害しないような停止部材である移動支持機構突
起３５を設け、この両者の突起３５、３６間の空間およ
び筒体突起３６の下面とすべり板１０上面との長さが、
それぞれ床本体２の地震時の予め想定した最大相対変位
より大きくなるようにしている。移動支持機構上部突起
３５上部には移動支持体上部筒体３４を設けて上下免震
装置２３ａが水平方向にずれを生じた場合においても所
定位置に定まるようにしている。

【００５１】本実施の形態によれば、地震動により、床
本体２が上下方向に揺れ、筒体２３と移動支持機構３と
が相対的な動きをしても、この動きを阻害しない隙間を
設けているので、上下方向の動きが阻害されずに、スム
ースに動き、免震装置２３ａは上下方向免震能力を十分
発揮できる。また、床本体２が水平方向に変位した場合
は、筒体２３の内壁および筒体突起３６が移動支持機構
突起３５外壁および移動支持機構３外壁を押し、力を伝
え、移動支持機構３が水平方向に滑る。この力は移動支
持機構３のすべり摩擦力はボール１２のころがり摩擦の
ため十分小さく、筒体２３と移動支持機構３との間に作
用する押しつけ力は小さいため、互いの上下方向の動き
を阻害するまでの上下方向摩擦力を生じず、互いに接触
しながら上下方向に相対的に動く。

【００５２】しかしながら、図７（ｂ）に示すように、
免震装置のメンテナンスなどで持ち上げたり、あるい
は、万一、非常に大きな上下地震動により、床本体２が
上下方向に大きく変位し、移動支持機構３の上面を越え
るような場合には、上記図６に示す構造であると、筒体
２３から移動支持機構３が外部にずれたり、はずれて、
もとに戻らなくなることになる。このような場合、上下
免震装置２３ａや移動支持機構３が破損するばかりでな
く、連鎖的に、上下支持機構３が上下支持機能を失い、
床本体２が落下して、復元力装置４を破損させる可能性
がある。ひいては、３次元免震能力を失い、免震対象構
造体を破損させるばかりか、免震装置周囲の構造物まで
破損させてしまう可能性がある。

【００５３】本実施の形態においては、免震装置のメン
テナンスなどで持ち上げたり、あるいは、万一、非常に
大きな上下地震動により、床本体２が上下方向に大きく
変位し、移動支持機構３の上面を越えるような場合にお
いても、筒体突起３６と移動支持機構突起３５あるの
で、これらの相対変位０の状態で互いが上下方向のスト
ッパとして作用し、移動支持機構３が筒体２３から外れ
ることを阻止し、常に、筒体３と上下免震装置２３ａと
移動支持機構を一体にしておくことができ、どのような
状態でも免震能力を一定に保つことができる。

【００５４】従って、本実施の形態によれば、上下免震
能力、上下方向支持機能および水平方向すべり機能すな
わち地震力遮断機能が失われることがないので、免震装
置や免震対象構造体１１を破損させることがなくなり、
優れた３次元免震能力を発揮できる。

【００５５】次に、図８により請求項９に係る本発明の
免震装置の第７の実施の形態を説明する。本実施の形態
によれば、図８に示すように、地震時に筒体２３の内壁
に移動支持機構３と水平および上下方向に接触する範囲
で筒体２３と移動支持機構３との上下方向の相対的な動
きを阻害しないような隙間を設け、筒体２３の内壁の上
記接触範囲に低摩擦係数を持つ材料からなる筒体摺動部
材３７を取り付けている。

【００５６】図７（ａ）に示した第６の実施の形態の場
合においては、地震時に床本体が水平および上下方向に
変位した時、移動支持機構３が筒体２３によって水平方
向に押され、接触しながら上下方向に摺動する。この
時、筒体２３内壁と移動支持機構３外壁との摺動部分の
摩擦力が大きいと、上下方向の摩擦抵抗が大きくなり、
各上下免震装置２３ａで上下方向の作用力にアンバラン
スが生じ、床本体２に複雑な振動が励起される可能性が
ある。しかしながら本実施の形態によれば、筒体２３内
壁に移動支持機構３あるいは筒体２３よりも低摩擦係数
を持つ材料からなる上下方向スライド部材である」筒体
摺動部材３７を取り付けているので、移動支持機構３外
壁と摺動が生じても発生する摩擦力は小さく、上下方向
の動きは滑らかとなり、摩擦力が床本体２に対してアン
バランス振動を励起させる可能性は非常に小さくなる。
従って、上下方向の摩擦力を低減し、動きをなめらかに
することができるので、上下方向の免震能力を十分発揮
することができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明に係わる免震装置によれば、以下
のような効果が得られる。請求項１乃至３記載の免震装
置によれば、例えば、直下型大地震が発生し、構造床に
水平動および上下動が伝わって来ると、各方向の免震装
置が作用するようになる。この時、床本体の水平方向の
揺れによる水平方向の慣性力の大部分は第１の復元手段
および第１の減衰手段に作用し、上下方向の第２の復元
手段および第２の減衰手段には作用しないで、水平方向
の揺れが低減される。この第１の復元手段と床本体の係
合部においては上部係合部材と下部係合部材は水平方向
に拘束され、上下方向に拘束されないので床本体の上下
方向の動きや、構造床からの地震による揺れを伝えな
い。また、床本体の上下方向の揺れあるいはロッキング
振動による上下方向の動きは第２の復元手段や第２の減
衰手段に作用し、これらの上下方向動きが低減される。
従って、第１の復元手段は床本体や構造床からの上下方
向の力をほとんど受けず、また、上下免震装置は床本体
や構造床から水平方向の力をほとんど受けないため、そ
れぞれの免震装置は本来の機能を発揮し３次元の免震効
果を向上させることができる。

【００５８】請求項４記載の免震装置によれば、地震上
下動により、上下方向の動きに作用する第２の復元手段
と第２の減衰手段が作動した場合に、上部係合部材が回
転部材を越え、外れることがなく、また、第１の復元手
段や摺動部材に衝突することはないので、水平方向の復
元力が確実に得られ免震効果の信頼性の向上を図ること
ができる。

【００５９】請求項５記載の免震装置によれば、上部係
合部材の下部係合部材との接触面に低摩擦係数を有する
接触部材を用いているので、摩擦力が低減され、上部、
下部係合部材での上下方向のアンバランスな力が小さく
なり、床本体のロッキング振動などの有害な振動が発生
しにくくなる。従って３次元免震効果の向上を図ること
ができる。

【００６０】請求項６記載の免震装置によれば、上部係
合部材は下部係合部材に対し、均一な接触面を保つこと
ができるので、上部係合部材の局部的な接触による上下
方向の摩擦力の変動が小さくなり上下方向のスムーズな
摺動が期待できる。また、下部係合部材には過大な曲げ
モーメントが作用せず、下部係合部材表面の損傷もなく
なる。従って、３次元免震効果の信頼性の向上を図るこ
とができる。

【００６１】請求項７記載の免震装置によれば、第２の
復元手段の内部に第２の減衰手段を設置しているので、
配置効率の向上を図ることができ、免震装置自体をコン
パクトにすることができる。さらに、免震装置自体をコ
ンパクトにできることから、床本体の高さも全体的に低
くできるので、床本体全体のロッキング振動の抑制も向
上させることができる。

【００６２】また、上下方向の固有振動数も水平方向の
それよりも高く設定していることから、上下方向につい
ての剛性も高く、ロッキングに対する剛性も大きくする
ことができる。

【００６３】さらに、上下方向の減衰定数を水平方向の
減衰定数より大きくとっているので、仮に地震上下動が
水平動より大きい場合でも、床本体が上下方向に過大に
変位することを抑制することができる。また、ロッキン
グ振動が発生した場合でもロッキング振動によって発生
する上下相対変位を第２の減衰手段にて減衰させ、ロッ
キング振動を抑制することができる。よって、床本体に
過大な上下方向の変位やロッキング振動が地震動により
発生しても、上下方向の変位やロッキングによる回転変
位を抑制することができるので、第２の復元手段に過大
な変形を与えず、その破損を防ぐことができると共に、
上下方向振動やロッキング振動を効率良く低減でき３次
元免震効果を向上させることができる。

【００６４】請求項８記載の免震装置によれば、メンテ
ナンスなどで持ち上げたり、あるいは、万一、非常に大
きな上下地震動により、床本体が上下方向に大きく変位
しても、支持手段が筒体から外れることを阻止でき、常
に筒体、第２の復元装置、第２の減衰装置および支持手
段を一体にしておくことができるため免震効果の信頼性
向上を図ることができる。

【００６５】請求項９記載の免震装置によれば、筒体内
壁と支持手段外壁との間に発生する摩擦力は小さいの
で、支持手段の上下方向の動きは滑らかとなり、摩擦力
が床本体に対してアンバランス振動を励起させる可能性
を低減させることができる。よって、特に上下方向の免
震効果を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係る免震装置の第１の実施の
形態を示す側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線矢
視断面図。

【図２】（ａ）は図１（ｂ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面
図、（ｂ）は（ａ）において記号Ｉで示した部分を拡大
して示す縦断面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＣ−Ｃ線矢
視断面図。

【図３】（ａ）は本発明に係る免震装置の第２の実施の
形態を示す側面図、（ｂ）は（ａ）において記号ＩＩで
示した部分を拡大して示す側面図。

【図４】（ａ）は本発明に係る免震装置の第３の実施の
形態において、復元力装置側の下部係合部材と床本体側
の上部係合部材の配置を示す側面図、（ｂ）は地震時に
床本体が水平・上下方向に変位した場合の床本体と復元
力装置の下部係合部材と床本体側の上部係合部材の動き
の概念を示す側面図。

【図５】（ａ）は本発明に係る免震装置の第４の実施の
形態において、復元力装置側の下部係合部材、床本体側
の上部係合部材の配置を示す側面図、（ｂ）は地震時に
床本体が水平・上下方向に変位し、回転した場合の床本
体と復元力装置側の下部係合部材と床本体側の上部係合
部材の動きの概念を示す側面図。

【図６】本発明に係る免震装置の第５の実施の形態を一
部縦断面で示す側面図。

【図７】（ａ）は本発明に係る免震装置の第６の実施の
形態において、上下免震装置の内部を一部縦断面で示す
側面図、（ｂ）は床本体が上下方向に変位した場合の床
本体と上下免震装置と移動支持機構の位置関係を示す側
面図。

【図８】本発明に係る免震装置の第７の実施の形態を一
部縦断面で示す側面図。

【図９】免震装置の従来例を示す構成図。

【図１０】免震装置の従来例を示す構成図。

【図１１】免震装置の従来例を示す構成図。

【図１２】免震装置の従来例を示す構成図。

【図１３】免震装置の従来例を示す構成図。

【図１４】免震装置の従来例を示す構成図。

【図１５】免震装置の従来例を示す構成図。

【図１６】免震装置の従来例を示す構成図。

【符号の説明】

１…構造床２…床本体３…
移動支持機構４…復元力装置５…摺動部材６…
水平減衰装置７…ストッパ８…引っ張りばね９…
係合部材１０…すべり板１１…免震対象構造体１２
…ボール１３…ガイド機構１５…突起１６…下部係合部材１７…軸１８
…軸受け１９…ローラー２０…軸部ベース２１
…上部係合部材２２…ガイド部材２３…筒体２３
ａ…上下免震装置２４…上下方向弾性体２５…上下方向減衰装置２６…接触部材３１…はり３２
…弾性部材３３…筒体上部固定板３４…移動支持体上部筒体３５…移動支持体機構突起３６…筒体突起３７
…筒体摺動部材３９…上下方向ばね部材４０…外筒４１
…内筒４２…ベース板部材４３…摩擦部材４４
…水平方向ばね部材４５…ばね固定用突起４６…ばね固定部材４７
…上下方向減衰部材４８…ばね受け５０…ボール５１
…皿形ボール受け板５２…空気ばね５５…架台５６
…水平方向免震部材５７…上下方向免震部材５８…上下方向ベアリング部
材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造床上に配置され免震対象物を載置す
る床本体と、前記床本体が構造床に対して水平方向に変
位したときに前記床本体に復元力を与える第１の復元手
段と、水平方向に変位したときに減衰力を与える第１の
減衰手段と、前記床本体から前記構造床側に突設された
上部係合部材と、この上部係合部材に接触しながら摺動
し前記第１の復元手段に設けられた下部係合部材と、前
記床本体下部に設けられ上下方向に変位したときに復元
力を与える第２の復元手段と、上下方向に変位したとき
に減衰力を与える第２の減衰手段と、前記床本体を水平
方向に移動可能に支持する支持手段とを有することを特
徴とする免震装置。
【請求項２】前記第１の復元手段は、構造床に一対の
ガイド機構が対向して設けられ、この対向設置された各
々一対のガイド機構の間に前記対向方向にのみ摺動可能
に設けられた一対の摺動部材と、この一対の摺動部材間
を連絡する弾性体と、前記一対の摺動部材が所定の距離
以内に接近することを防止する第１の停止部材とを有す
ることを特徴とする請求項１記載の免震装置。
【請求項３】前記下部係合部材は、前記上部係合部材
に接触しながら摺動する回転部材と、この回転部材を軸
受けを介して支持する軸とを有することを特徴とする請
求項１または２記載の免震装置。
【請求項４】前記上部係合部材と接触して摺動する前
記下部係合部材を構成する回転部材の上下方向長さは回
転部材と接する上部係合部材の接触部材の上下方向方向
長さと床本体における上下方向の予め求められた所定の
想定最大変位の２倍の和より大きく、下部係合部材の回
転部材上端は上部係合部材の接触部材上端より高い位置
にあり、その差は床本体における地震時の上下方向の前
記最大想定変位以上であり、また、下部係合部材の回転
部材下端は上部係合部材の接触部材下端より低い位置に
あり、その差は床本体における地震時の上下方向の前記
最大想定変位以上であることを特徴とする請求項３記載
の免震装置。
【請求項５】前記下部係合部材と接触する前記上部係
合部材の接触面に上部係合部材よりも低摩擦係数を有す
る接触部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至４記
載の免震装置。
【請求項６】前記下部係合部材と接触する前記上部係
合部材の接触面に設けた前記低摩擦係数を有する接触部
材と前記上部係合部材との間に上部係合部材の剛性より
小さい弾性部材を介挿したことを特徴とする請求項５記
載の免震装置。
【請求項７】前記第２の復元手段は筒体内に収納され
た螺旋状の弾性体であって、第２の減衰手段はこの螺旋
状の弾性体の内部に収容され、前記支持手段はこの第２
の減衰手段および前記第２の復元手段の下部に設けられ
て筒体内に収納され、前記第２の復元手段の前記床本体
と前記免震対象物との全体重量に対する上下方向固有振
動数は、第１の復元手段の前記床本体と前記免震対象物
との全体重量に対する水平方向固有振動数よりも大き
く、前記第２の減衰手段の前記床本体と前記免震対象物
との全体重量に対する上下方向減衰定数は、第１の減衰
手段の前記床本体と前記免震対象物との全体重量に対す
る水平方向減衰定数よりも大きいことを特徴とする請求
項１記載の免震装置。
【請求項８】前記螺旋状の弾性体が収納される筒体の
下端と前記水平方向に移動自在の支持手段の上端に筒体
下端と前記支持手段上端の上下方向の相対的変位量が０
以下となるの場合に互いの相対的な動きを拘束する第２
の停止部材を有し、この第２の停止部材設置時の前記支
持手段上端と前記筒体下端との上下方向の距離は床本体
における地震時の上下方向の予め求められた所定の最大
想定変位より大きいことを特徴とする請求項７記載の免
震装置。
【請求項９】前記水平方向に移動自在の支持手段が収
納される筒体の内壁に、この内壁と前記支持手段との間
に介挿され、前記支持手段と接してこの支持手段と前記
筒体との水平方向の相対的な移動のみを拘束する支持手
段または筒体よりも低摩擦材を設けた上下方向スライド
部材を有することを特徴とする請求項７または８記載の
免震装置。