JPH09317237A - 構造物の免震装置及び免震構法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 維持管理が不要で設置スペースの小さな安価
な免震装置と免震構法を実現する。 【解決手段】 基盤側支持部材 4,5 から吊り部材 6, 1
0, 12, 16 を介して構造物側支持部材 7, 9 を揺動可能
に吊り下げる。吊り部材 6, 10, 12, 16 が基盤側支持
部材 4, 5 と構造物側支持部材 7, 9 との間の水平振動
の伝達を遮断して、好ましい免震効果をもたらす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、構造物と支持基盤との
間の水平振動の伝達を遮断する免震装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビルなどの免震装置として、建物の約一
層分に相当する積層ゴムの免震層を建物の基礎の間に複
数箇所に渡って設けた装置が、例えば特開平 6-66045
号により知られている。

【０００３】免震層は鋼板で挟んだゴムを複数層に渡っ
て積み重ねることで構成され、地震による地盤の水平振
動に対してはこの免震層が内部でずれを起こし、応答加
速度レベルを低減することで、上部構造物の振動を防止
ないし抑制する。

【０００４】

【発明の課題】しかしながら、この免震装置の場合、高
価な積層ゴムを大量に使用することからコストが極めて
高く、装置の配置に大きなスペースを要するという問題
があった。

【０００５】また、地震時にはゴムが大変形を起こして
免震層間にずれを生じるため、地震の後に免震層は原型
に完全には復帰せず、いわゆる残留変形が避けられな
い。このような残留変形やゴムの材質劣化による機能低
下を防ぐために、この免震装置は入念な維持管理を必要
とする。けれども、免震層自体が占める空間に加えてこ
のような維持管理のための空間を確保すると、建物本来
の目的に利用できる空間はさらに減少してしまう。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決すべくなされ
たもので、維持管理が不要で、設置スペースが小さく、
かつ安価な免震装置と免震構法を実現することを目的と
する。

【０００７】

【課題を達成するための手段】請求項 1 の発明は、基
礎または地盤からなる支持基盤とその上方の構造物との
間に介装して支持基盤と構造物との間の水平振動の伝達
を遮断する構造物の免震装置において、支持基盤に支持
された基盤側支持部材と、構造物を支持する構造物側支
持部材と、基盤側支持部材から構造物側支持部材を揺動
可能に吊り下げる吊り部材と、を備えている。

【０００８】請求項 2 の発明は、請求項 1 の免震装置
において、吊り部材をロープで構成している。

【０００９】請求項 3 の発明は、請求項 1 の免震装置
において、吊り部材を基盤側支持部材と構造物側支持部
材とにそれぞれ緩く結合した鋼棒で構成している。

【００１０】請求項 4 の発明は、請求項 1 の免震装置
において、吊り部材を束ねられた複数の細径鋼棒で構成
し、かつ基盤側支持部材と構造物側支持部材とにそれぞ
れ緩く結合している。

【００１１】請求項 5 は、請求項 1-4 のいずれか一つ
の免震装置において、基盤側支持部材として支持基盤に
立設した複数の支柱と、支柱間を連結する第 1 の梁部
材とを備え、構造物側支持部材として構造物に固定した
柱状部材と柱状部材から水平方向に延びる第 2 の梁部
材とを備え、第 1 の梁部材と第 2 の梁部材とを複数の
吊り部材で連結している。

【００１２】請求項 6 の発明は、請求項 5 の免震装置
において、第 2 の梁部材を略円形に形成し、かつ複数
の支柱の内側に配置している。

【００１３】請求項 7 は、請求項 1 - 6 のいずれか一
つの免震装置において、基盤側支持部材と構造物側支持
部材との相対振動を減衰するダンパを備えている。

【００１４】請求項 8 の発明は、請求項 7 に記載の免
震装置において、前記ダンパを基盤側支持部材と構造物
側支持部材とで挟持している。

【００１５】請求項 9 の発明は、請求項 1 の免震装置
を構造物と支持基盤との間に所定の間隔で複数配置して
構造物を支持している。

【００１６】

【作用】請求項 1 の発明においては、構造物側支持部
材を基盤側支持部材に吊り下げる吊り部材が、構造物側
支持部材と基盤側支持部材の水平方向の相対変位を一定
範囲で許容することにより、支持基盤と構造物との間の
水平振動の伝播を遮断する。

【００１７】請求項 2 の発明においては、ロープで構
成された吊り部材が構造物側支持部材と基盤側支持部材
の相対変位を容易にする。

【００１８】請求項 3 の発明においては、鋼棒で構成
された吊り部材が構造物に大きな支持力をもたらすとと
もに、構造物側支持部材と基盤側支持部材とに緩く結合
する結合部がこれらの支持部材間の相対変位を許容す
る。

【００１９】請求項 4 の発明においては、構造物側支
持部材と基盤側支持部材とに緩く結合する結合部がこれ
らの支持部材間の相対変位を許容するとともに、構造物
側支持部材と基盤側支持部材の相対振動に対して、束ね
られた複数の細径鋼棒間の摩擦抵抗により減衰力を発生
させる。

【００２０】請求項 5 の発明においては、支持基盤に
立設した複数の支柱を連結する第 1の梁部材と、構造物
に固定した柱状部材から水平方向に延びる第 2 の梁部
材とを連結する複数の吊り部材が、構造物の荷重を分散
して支持するとともに、基盤側支持部材と構造物側支持
部材との相対変位を許容する。

【００２１】請求項 6 の発明においては、複数の支柱
の内側に配置された略円形の第 2 の梁部材が、柱状部
材の荷重を均等に吊り部材に伝達する。

【００２２】請求項 7 の発明においては、基盤側支持
部材と構造物側支持部材との相対振動を減衰するダンパ
が、構造物に制振作用をもたらす。

【００２３】請求項 8 の発明においては、ダンパを基
盤側支持部材と構造物側支持部材とで挟持する構造がダ
ンパの小型化を可能にする。

【００２４】請求項 9 の発明においては、構造物と支
持基盤との間に所定の間隔で複数配置された免震装置が
構造物の荷重を分散して支持することで、個々の免震装
置の小型化を可能にするとともに、その設置を容易にす
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】図 1 と図 2 にこの発明の第 1
の実施形態を示す。

【００２６】図 1 において、1 は構造物である建物の
柱、2 は建物の梁 (または土台)、3は地盤内部に打設し
たコンクリートよる建物の基礎である。

【００２７】免震装置は梁 2 と基礎 3 の間に配置され
る。

【００２８】免震装置は、基礎 3 に固定された 4 本の
支柱 4 と、支柱 4 の上端部に剛結した環状梁 5 を備
える。環状梁 5 の形状は図 2 に破線で示される。

【００２９】環状梁 5 には、吊り部材として 4 本のワ
イヤロープ 6 がそれぞれ各支柱 4の結合部の略中間に
位置するように略等間隔で係止される。

【００３０】免震装置は、また梁 2 に鋼製プレート 8
を介して固定された中実鋼柱 7 と、中実鋼柱 7 の下端
に固着した図 2 に示すような十字形の鋼製の受け梁 9
とを備える。

【００３１】受け梁 9 の四方に延びるの腕の各端部に
は前述の 4 本のワイヤロープ 6 の各下端が係止され
る。これにより、受け梁 9 は環状梁 5 から 4 本のワ
イヤロープ 6 で吊り下げられた状態となる。

【００３２】建物と基礎 3 の間には、上記のように構
成された数多くの免震装置が所定の間隔で配設される。

【００３３】なお、環状梁 5 が第 1 の梁部材を、受け
梁 9 が第 2 の梁部材を構成する。また、支柱 4 と環
状梁 5 が基盤側支持部材を、中実鋼柱 7 と受け梁 9
が構造物側支持部材を、ワイヤロープ 6 が吊り部材を
構成する。

【００３４】次に作用を説明する。

【００３５】地震により、基礎 3 に固定された支柱 4
が地盤とともに水平方向に振動すると、支柱 4 に結合
する環状梁 5 と、中実鋼柱 7 に結合する受け梁 9 と
に、水平方向に逆向きの力が作用する。この時、受け梁
9 を環状梁 5 から吊り下げるワイヤロープ 6 は上端
と下端に水平方向に逆向きに加わる力により傾斜し、受
け梁 9 をブランコ状に揺動させる。これにより、柱 1
と梁 2 を含む構造物が、基礎 3 に対して水平方向に相
対変位する。このため、基礎 3 が構造物に及ぼす加振
力は遮断され、柱 1 や梁 2 には伝わらない。

【００３６】ブランコ状に支持された受け梁 9 は基礎
3 からの加振力がなくなれば、重力による振り子安定作
用で加振前の位置に復帰し、何らの残留変形を生じな
い。また、柔軟性の大きいワイヤロープ 6 で吊り下げ
られた受け梁 9 は広い範囲で揺動可能であり、したが
って、許容すべき変位量に対して免震装置の装置の高さ
を低く抑えることができ、さらに免震装置は特別な維持
管理が不要なため維持管理空間の確保も不要である。

【００３７】なお、ワイヤロープ 6 の代わりに繊維系
の材質のロープを使用することも可能である。

【００３８】図 3 はこの発明の第 2 の実施形態を示
す。

【００３９】この実施形態では、吊り部材として鋼棒 1
0 を使用する。鋼棒 10 は環状梁 5と受け梁 9 をそれ
ぞれ上下方向に貫通し、貫通端に螺合するナット 11 に
より環状梁 5 と受け梁 9 に係止される。

【００４０】このために、鋼棒 10 を貫通させる貫通孔
が環状梁 5 と受け梁 9 に形成されるが、その際に貫通
孔の内周と鋼棒 10 の外周との間に若干のクリアランス
を確保する。これにより、鋼棒 10 は環状梁 5 と受け
梁 9 に対してそれぞれ緩く結合し、環状梁 5 に対して
所定の角度範囲で受け梁 9 を揺動自由に支持する。

【００４１】この実施形態のように、ワイヤロープ 6
に代えて鋼棒 10 を使用すると、受け梁 9 の支持力が
増加する。したがって、この構成はビルなど単位重量の
大きな建物の免震装置に適している。

【００４２】図 4 にこの発明の第 3 の実施形態を示
す。

【００４３】ここでは、前記第 2 実施形態の鋼棒 10
の代わりに複数の細径棒鋼 12 を用いる。細径棒鋼 12
は要所で結束リング 13 により束ねられる。この実施形
態では、梁 2 と基礎 3 の水平方向の相対変位により、
受け梁 9 がブランコ状に揺動する際に、細径棒鋼 12
間にずれが生じ、このずれに伴う摩擦抵抗が受け梁 9の
振動を減衰する減衰力として作用する。免震装置をこの
ように構成することにより、基礎 3 から建物への振動
の伝播を遮断するだけでなく、建物の振動を減衰するこ
とができる。なお、この実施形態ではすべての吊り部材
を細径棒鋼 12 で構成しているが、吊り部材の一部を前
記第 2 の実施形態の棒鋼 10 で構成すれば、その割合
に応じて減衰力が変化するので、好ましい免震効果が得
られる。

【００４４】図 5 と 6 にこの発明の第 4 の実施形態
を示す。

【００４５】この実施形態では、前記第 1 実施形態と
同様の免震装置に、ダンパ 14 を取り付ける。ダンパ 1
4 は図 5 に示すように、円形を 4 分割した扇形に形成
され、十字形の受け梁 9 の各腕部の間に固着する。ダ
ンパ 14 の扇型の半径は、中立位置でダンパ 14 の外周
が支柱 4 に接するように設定する。ダンパ 14 の材質
は荷重の解放により原形に復帰する弾性材であれば何で
も良く、ゴム、金属、シリコンなどを使用することがで
きる。

【００４６】この実施形態によれば、支柱 4 と受け梁
9 の相対変位に対してダンパ 14 が変形し、これら部材
の相対振動を減衰する。この構成では、吊り部材は受け
梁 9に加わる垂直荷重を支持するとともに、基礎 3 の
加振力を遮断する機能のみを担い、構造物の振動減衰は
もっぱらダンパ 14 が行う。したがって、加振力の遮断
と振動減衰とを吊り部材のみで行う場合に比べて、設計
の自由度が拡大する。また、ダンパ 14 は免震装置の内
部に構成され、免震装置と別にダンパを設ける必要がな
いので、設置スペースの点でも有利である。

【００４７】ダンパ 14 は必ずしも、中立位置で支柱 4
に接している必要はない。すなわち、図 5 と 6 の各
中心線の右側に示されるダンパ 14A のように、外径を
より小さくしても良い。この場合に、ダンパ 14A は一
定以上の振幅の振動のみを減衰することになる。

【００４８】図 7 と図 8 にこの発明の第 5 の実施形
態を示す。

【００４９】この実施形態では、中実鋼柱 7 と環状梁
5 の間に環状のダンパ 15 を介装する。ダンパ 15 は前
記第 4 の実施形態と同様の材質の弾性材で構成され、
環状梁 5 の内周に固着する。図 7 と 8 の各中心線の
左側に示されるように、ダンパ 15 の内周は中実鋼柱 7
に当接する。しかしながら、図 7 と 8 の各中心線の
右側に示されるダンパ 15A のように、内周と中実鋼柱
7 との間に間隙をあけることも可能である。これらのダ
ンパ 15 と 15A は、それぞれ前記第 4 の実施形態のダ
ンパ 14 と 14A と同様の振動減衰作用をもたらす。

【００５０】図 9 と 10 にこの発明の第 6 の実施形態
を示す。

【００５１】この実施形態では、8 本の支柱 4 を略等
しい角度間隔で円周上に配置し、受け梁 9 を円形のデ
ィスク状に形成して、支柱 4 の内側に配置する。そし
て、ロープあるいは鋼棒で構成された 8 本の吊り材 16
により、受け梁 9 を環状梁 5から吊り下げる。吊り材
16 の一端は略等しい角度間隔で環状梁 5 に係止さ
れ、もう一端は支柱 4 の内側に位置するディスク状の
受け梁 9 の外周部に係止される。

【００５２】この実施形態においては支柱 8 と吊り材
16 の数量や径を支持する荷重に応じて自由に選択する
ことができる。

【００５３】以上の各実施形態はいずれも地震により支
持基盤が構造物に及ぼす加振力を遮断するためのもので
あるが、この発明は地震時の加振力の遮断に限定され
ず、構造物側の振動が支持基盤に伝達するのを遮断する
目的をもった振動体の支持構造としても有効である。

【００５４】

【発明の効果】以上のように請求項 1 の発明によれ
ば、構造物側支持部材を基盤側支持部材に吊り下げる吊
り部材が、構造物側支持部材と基盤側支持部材の水平方
向の相対変位を一定範囲で許容することにより、支持基
盤の動揺の構造物への伝播を遮断するので簡易な構造で
効率の良い免震構造を実現できる。

【００５５】請求項 2 の発明によれば、ロープで構成
された吊り部材が構造物側支持部材と基盤側支持部材の
相対変位を容易にするので、振動の遮断性に優れた免震
構造を小型の装置で実現できる。

【００５６】請求項 3 の発明によれば、鋼棒で構成さ
れた吊り部材により、構造物の支持力が増加する。

【００５７】請求項 4 の発明によれば、基盤側支持部
材と構造物側支持部材とにそれぞれ緩く結合した細径棒
鋼が、各支持部材の相対変位により摩擦抵抗を発生させ
ることで、基盤側支持部材と構造物側支持部材の相対振
動を減衰する。このため、免震装置の振動吸収能力が向
上する。

【００５８】請求項 5 の発明によれば、支持基盤に立
設した複数の支柱を連結する第 1 の梁部材と、構造物
に固定した柱状部材から水平方向に延びる第 2 の梁部
材とを連結する複数の吊り部材が、構造物の荷重を分散
して支持するとともに、基盤側支持部材と構造物側支持
部材との相対変位を許容するので、小さな装置で大きな
構造物支持力と、好ましい振動遮断効果が得られる。

【００５９】請求項 6 の発明によれば複数の支柱の内
側に配置された略円形の第 2 の梁部材が、柱状部材の
荷重を均等に吊り部材に伝達するので、支柱や吊り部材
の数量を変更することで、荷重条件に応じて設計変更が
容易になる。

【００６０】請求項 7 の発明によれば、ダンパが基盤
側支持部材と構造物側支持部材との相対振動を減衰する
ので、免震装置の振動吸収能力が向上する。

【００６１】請求項 8 の発明によれば、ダンパを基盤
側支持部材と構造物側支持部材とで挟持することで、ダ
ンパの設置に要するスペースが節約されるため、ダンパ
機能を備えた免震装置の小型化が可能となる。

【００６２】請求項 9 の発明によれば、請求項 1 の免
震装置を構造物と支持基盤との間に所定の間隔で複数配
置することにより、免震装置の配置や維持管理に必要な
スペースが大幅に削減され、免震効率の高い支持構造が
低コストで実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第 1 の実施形態を示す免震装置の
縦断面図である。

【図２】図 1 の中の A - A 矢視図である。

【図３】この発明の第 2 の実施形態を示す免震装置の
縦断面図である。

【図４】この発明の第 3 の実施形態を示す免震装置の
縦断面図である。

【図５】この発明の第 4 の実施形態を示す免震装置の
水平断面図である。

【図６】図 5 の中の B - B 矢視図である

【図７】この発明の第 5 の実施形態を示す免震装置の
縦断面図である。

【図８】図 7 の中の C - C 矢示図である。

【図９】この発明の第 6 の実施形態を示す免震装置の
縦断面図である。

【図１０】図 9 の中の D - D 矢示図である。

【符号の説明】

1 柱 2 梁 3 基礎 4 支柱 5 環状梁 6 ワイヤロープ 7 中実鋼柱 9 受け梁 10 鋼棒 12 細径棒鋼 13 結束リング 14, 14A, 15, 15A ダンパ 16 吊り部材

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持基盤とその上方の構造物との間に介
   装して支持基盤と構造物との間の水平振動の伝達を遮断
   する構造物の免震装置において、支持基盤に支持された
   基盤側支持部材と、構造物を支持する構造物側支持部材
   と、基盤側支持部材から構造物側支持部材を揺動可能に
   吊り下げる吊り部材と、を備えたことを特徴とする構造
   物の免震装置。
2. 【請求項２】 吊り部材がロープである請求項 1 に記
   載の構造物の免震装置。
3. 【請求項３】 吊り部材が基盤側支持部材と構造物側支
   持部材とにそれぞれ緩く結合した鋼棒である請求項 1
   に記載の構造物の免震装置。
4. 【請求項４】 吊り部材が束ねられた複数の細径鋼棒で
   あって、かつ基盤側支持部材と構造物側支持部材とにそ
   れぞれ緩く結合した請求項 1 に記載の構造物の免震装
   置。
5. 【請求項５】 前記基盤側支持部材は支持基盤に立設し
   た複数の支柱と、支柱間を連結する第 1 の梁部材とを
   備え、前記構造物側支持部材は構造物に固定した柱状部
   材と柱状部材から水平方向に延びる第 2 の梁部材とを
   備え、第 1 の梁部材と第 2 の梁部材とを複数の吊り部
   材で連結した、請求項 1 - 4 のいずれか一つに記載の
   構造物の免震装置。
6. 【請求項６】 前記第 2 の梁部材が略円形に形成さ
   れ、かつ前記複数の支柱の内側に配置されている、請求
   項 5 に記載の免震装置。
7. 【請求項７】 前記基盤側支持部材と構造物側支持部材
   との相対振動を減衰するダンパを備えた、請求項 1 - 6
   のいずれか一つに記載の免震装置。
8. 【請求項８】 前記ダンパが基盤側支持部材と構造物側
   支持部材とに挟持される弾性材を備えた、請求項 7 に
   記載の免震装置。
9. 【請求項９】 請求項 1 の免震装置を構造物と支持基
   盤との間に所定の間隔で複数配置して構造物を支持する
   構造物の免震構法。