JPH10115123A - 免振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の免振装置では、縦方向における長周期
の強振動を安定して減衰させるためには複雑な構造で、
高価となっていた。 【解決手段】 両端を平行に折曲げた四枚の板バネ部材
１の折曲げ片３同士を重ね合せ接合して菱形に組立て、
その中央の底部及び頂部をそれぞれ基礎５側及び免振対
象物である免振台あるいは免振床７に連結した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オフィスビル、集
合住宅などの建物その他構造物に用いて好適な、鉛直方
向の振動を制御可能な免振装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、各種構造物の地震による揺れ
を抑制するための免振装置として、種々の構造のものが
開発されており、一部実用化されている。この種の免振
装置としては、免震対象物である構造物とその基礎との
間に、積層ゴムあるいはアイソレータ、空気バネ、金属
コイルバネ等の弾性体を介在させたものが一般的であ
り、いずれも、専ら建物に対する水平方向の震動（いわ
ゆる横揺れ）の入力を対象として、その地震入力エネル
ギーを弾性歪みエネルギーとして吸収するようになって
おり、鉛直方向の震動（いわゆる縦揺れ）に対してはほ
とんど考慮されていなかった。

【０００３】ところが、最近国内において大災害をもた
らした阪神大震災では、建物やその他の構造物が多数崩
壊したが、その調査結果によると、このような崩壊は水
平方向の震動だけでなく、鉛直方向の震動も大きな要因
になっているとの報告がなされており、免振装置のより
一層の性能の向上をはかるためには、その鉛直方向の振
動に対しても十分な配慮をする必要があるということが
認識されてきている。

【０００４】ところで、上下振動を低減し得るものとし
て従来では、荷重支持機能を有して上下方向に柔らかい
構造の空気バネ，コイルバネ，などを用いた、いわゆる
防振装置が知られている。

【０００５】しかし、これらの装置では、柔らかいもの
であってもその固有振動数は１．５Ｈｚ前後であって、
約２Ｈｚ以上の高い振動周波数域でその振動低減効果が
得られるようになっていて、専ら機械振動などの小振動
域で防振機能を発揮するものであり、地震のような長周
期の縦揺れに対処できるものではなかった。

【０００６】このため従来では、上記縦揺れ低減のため
の装置は防振装置として限定使用し、地震時にはストッ
パ、揺れ止めなどの組合わせによって地震時の過大変形
を拘束する方法が採られていた。

【０００７】なお、振動センサや加振装置などを付加し
て地震の振動を相殺させるようにしたアクティブ制振装
置の開発も行われているが、装置そのものが高価とな
り、かつランニングコストも高く、しかも実用上では未
だ小振動防止用程度にしか適用し得ない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記縦揺れを
低減する防振装置を長周期振動に対応させることが考え
られ、その方法としては、例えば市販されている通常の
空気バネを用いる場合には、これをそのまま使用すると
その低減可能な振動周期は圧縮荷重に対して理論上１．
５Ｈｚ程度が下限値となるから、補助エアタンク等を併
設してより一層柔らかくする必要がある。

【０００９】しかしながら、このように柔らかくした空
気バネであると、横方向の不安定性が増大してしまうだ
けでなく、沈み込み変位量が大きくなる問題が生ずるた
め、この問題に対する新たな対応策が必要となる。

【００１０】また例えば、コイルバネを用いる場合に
は、縦長のコイルバネを採用するとか、コイルバネを多
段に積層する方法が容易に思いつくが、横方向の挫屈不
安定性の問題があり、この対策として例えば特公昭５５
−４１３８４号公報に開示されているように、筒状容器
にコイルバネを入れる方法があるが、沈み込む静的変位
にいかに対応するかの問題が生じ、難しさと同時に装置
も複雑化して高価なものとなる。

【００１１】本発明は以上の課題を解決するものであっ
て、その目的は、固有振動数が長周期であって、かつ横
方向の拘束力が高く、しかも低コストに供給できる免振
装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のうち請求項１記載の発明は、両端を平行に
折曲げた四枚の板バネ部材の折曲げ端面同士を互いに重
ね合せ接合して菱形に組立て、その中央底部及び頂部を
それぞれ基礎側及び免振対象物側に連結したことを特徴
とするものである。

【００１３】以上の構成の免振装置では、縦方向に対し
てはパンタグラフ式に伸縮して鉛直方向の剛性が低く、
柔らかいものとなる一方で、水平方向に対する拘束力は
同程度鉛直方向の剛性を有するコイルバネと比較して格
段に優れ、その剛性は高いものとなる。また、使用鋼材
の材質や、一つあたりに加わる荷重などに応じてその最
適固有振動数を計算式により適宜容易に設定できる。

【００１４】本発明のうち、請求項２記載の発明は、請
求項１記載の発明における前記菱形を上下複数段配置
し、その中央底部及び頂部をそれぞれ基礎側及び免振対
象物側に連結したことを特徴とするものである。

【００１５】したがって、この請求項２記載の発明で
は、その積層段数に応じて長周期化を図ることができ
る。

【００１６】本発明のうち請求項３記載の発明は、請求
項１または２記載の発明における各板バネ部材が、一対
の板バネ本体の間に減衰部材を一体に積層配置したもの
であることを特徴とするものである。

【００１７】したがって、この請求項３記載の発明で
は、長周期強振動の場合に、パンタグラフ式の伸縮に応
じた長周期の減衰効果が得られると同時に、減衰部材の
介在により微小振動に対する減衰効果をも発揮させるこ
とができる。

【００１８】本発明のうち請求項４記載の発明は、請求
項１〜３記載の発明の前記免振装置が、基礎と免振対象
物との間の複数箇所に配置され、各免振装置の板バネ部
材の端部同士をプレート状連結部材で連結したことを特
徴とするものである。

【００１９】したがって、この請求項４記載の発明で
は、各免振装置に偏心荷重が作用しても連結部材によっ
て相互に拘束しあうので、局部的沈み込みを防止でき
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について添付図面を参照して詳細に説明する。図１、図
２は本発明の第一実施例を示している。先ず、図１は本
発明の免振装置１を構成する組立要素である板バネ部材
２を示すものである。この板バネ部材２を構成する材料
としては、耐久性・強度・信頼性に富む鋼板を用い、こ
れを適宜の幅および長さに形成し、その両端部を所用角
度で平行に折曲げ、この各折曲げ片３に連結用のボルト
孔３ａを形成し、図２に示すように、四枚の板バネ部材
２のそれぞれの折曲げ片３同士を重ね合せ、ボルト４に
より接合することによって菱形に組立て、免振装置１に
形成したものである。

【００２１】そして、この免振装置１は、その菱形の中
央底部を基礎５にボルト６を介して固定するとともに、
同じく頂部を建物側の免振台あるいは免振床７に同じく
ボルト６を介して固定することによって、免振機能を発
揮する。なお、当然ながら免振床７の大きさ、規模に応
じて複数箇所に配置される。

【００２２】以上の免振装置１の固有振動数ｆ（Ｈｚ）
は次の計算式によって導かれる。

【００２３】

【数１】 ここで、上記計算式において Ｗ：荷重 Ｅ：ヤング率 Ｉ：断面二次モーメント ｇ：重力加速度 ｌ：鋼板長さ である。また、鋼板は許容応力度σａを満足する。

【００２４】

【数２】 ここで、Ｚは断面係数である。

【００２５】したがって、免振装置１を構成する板バネ
部材２の材質や大きさ、および装置に加わる荷重などに
応じて、当該免振装置１の固有振動数を適宜任意に設定
することができ、例えば０．５〜１．０Ｈｚなどの範囲
に設計することで、強振動で長期周波数に対応した減衰
特性を得ることができることになる。

【００２６】図３は、本発明の第二実施例を示すもので
ある。なお、図において前記と同一箇所には同一符号を
付し、新たに付加された箇所にのみ新たな符号を用いて
説明する。この実施例では、前述の菱形の免振装置１を
２段に重ね、その菱形の中央底部を基礎５に設けた取付
台５ａにボルト６を介して固定するとともに、同じく頂
部を建物側の免振台あるいは免振床７に同じくボルト６
を介して固定し、さらに隣合う免振装置１（図示省略）
同士の端部折曲げ片３ａの間に挟んだ状態で、板バネ部
材２と同一の鋼材等でなるプレート状連結部材８の両端
を連結している。

【００２７】したがって、この実施例では前記第一実施
例よりさらに長周期化を図ることができる。また、各免
振装置１に偏心荷重が作用しても連結部材８によって相
互に拘束し合うことになるので、局部的沈み込みが防止
される。

【００２８】なお、当然ながら、免振装置１を三段重
ね、あるいは四段重ねとより多段に構成することで、さ
らに長周期化を図ることができる。

【００２９】図４は本発明の第三実施例を示すものであ
る。この実施例では、免振装置１を構成する板バネ部材
１０は、前記第一、第二実施例と同様な鋼材からなり、
両端を所用角度で折曲げた一対の板バネ本体１１の間に
減衰部材となる粘性シート１２を積層固着したもので、
各板バネ本体１１同士の折曲げ片１４における両端接合
部および中央上下接合部は同じく粘性シート１２を介し
て固着し、菱形形状に形成されている。

【００３０】粘性シート１２は、高減衰ゴム、天然材料
の複合材、高分子材などの素材から構成されるものであ
る。

【００３１】したがって、この実施例では、長周期、強
振動には菱形のパンタグラフ形状の伸縮により対応する
とともに、機械振動などの微小振動に対しては前記粘性
シート１２による減衰効果が得られる。

【００３２】図５、６は、以上の免振装置１の具体的配
置例を示す。図において、免振床７の中央部を支持する
縦横３つの免振装置１のうち中心に位置する一つは、免
振装置１同士の菱形が直交して交わる形態であり、両側
二つは菱形が交わる形態であって、中心側と連結部材８
を介して連結する片側を除去した組合わせ形状を取って
いる。また、角部に位置する免振装置１はその板バネ部
材２がＬ字形に直交して交わる変形菱形をなしており、
それぞれ連結部材８を介して中央および中心位置の免振
装置に連結している。

【００３３】すなわち、このように配置部位に応じて板
バネ部材２（１０）の組合わせを変更することで、建物
の各部位に対応した組合わせを行うことができる。図で
は、最小配置を示しているが、免振床７の大きさが大き
い場合であってその内側に配置される免振装置１の全て
は菱形が直交する組合わせ形状となり、外周は菱形とこ
れに交わる片側形状、周囲角部は直交形状の組合わせと
なる。

【００３４】なお、この配置は図３に示すように二段な
いしはそれ以上の積層形態でも配置できるし、図４に示
す板バネ本体１１間に粘性シート１２を介在したものを
組合わせることもできる。

【００３５】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
この発明に係る免振装置によれば、縦方向に対してはパ
ンタグラフ式に伸縮して鉛直方向の剛性が低く、柔らか
いものとなる一方で、水平方向に対する拘束力は同程度
の鉛直方向の剛性を有するコイルバネと比較して格段に
優れ、その横剛性は高いものとなる。また、使用鋼材の
材質、一つあたりに加わる荷重などに応じてその最適固
有振動数を計算式により適宜任意に設定でき、しかもそ
の構造は簡単であり、もって固有振動数が長周期であっ
て横方向の拘束力が高い免振装置を低コストに提供でき
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる免振装置の基本構成要素である
板バネの斜視図である。

【図２】同板バネを組立てて構成した免振装置の断面説
明図である。

【図３】同免振装置を二段重ね配置した場合を示す断面
説明図である。

【図４】同免振装置に粘性シートを組合わせた場合を示
す斜視図である。

【図５】同免振装置の具体的配置例を示す平面図であ
る。

【図６】図５のＡ−Ａ線における断面説明図である。

【符号の説明】

１ 免振装置 ２，１０ 板バネ部材 ３ 折曲げ片 ５ 基礎 ７ 免振台あるいは免振床（免振対象物） ８ 連結部材 １１ 板バネ本体 １２ 粘性シート（減衰部材）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端を平行に折曲げた四枚の板バネ部材
   の折曲げ端面同士を重ね合せ接合して菱形に組立て、そ
   の中央の底部及び頂部をそれぞれ基礎側及び免振対象物
   側に連結したことを特徴とする免振装置。
2. 【請求項２】 前記菱形を上下複数段配置し、その中央
   底部及び頂部をそれぞれ基礎側及び免振対象物側に連結
   したことを特徴とする請求項１記載の免振装置。
3. 【請求項３】 各板バネ部材は、一対の板バネ本体の間
   に減衰部材を一体に積層配置したものであることを特徴
   とする請求項１または２記載の免振装置。
4. 【請求項４】 前記免振装置は、基礎と免振対象物との
   間の複数箇所に配置され、各面振装置の板バネ部材の端
   部同士をプレート状連結部材で連結したことを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれかに記載の免振装置。