JPH10205112A

JPH10205112A - 免震装置

Info

Publication number: JPH10205112A
Application number: JP2422797A
Authority: JP
Inventors: Taro Nakagawa; 太郎中川; Takashi Miyama; 剛史三山; Hiroshi Kurabayashi; 浩倉林; Daisuke Yaguchi; 大輔矢口
Original assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd; Fujita Corp
Current assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd; Fujita Corp
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 1998-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】床面の高さレベルを自動調整できるととも
に、安価に構成可能な免震装置を提供する。【解決手段】床パネル６６を支持する鉄骨梁７０の下
面に、免震装置の弾性支持手段として空気バネ装置６２
とコイルバネ装置６４を配置する。空気バネ装置６２
は、中空体１４の内部に補助タンク１８および供給ホー
ス２０を介してコンプレッサ１６からの圧縮空気を供給
することで高さ調整自在である。高さ検出用センサ２４
の検出結果に基づいて、位置調整装置２２により補助タ
ンク１８の給排気を制御することにより、空気バネ装置
６２の高さレベルを調整し、床パネル６６の傾き等を自
動的に調整する。空気バネ装置６２とコイルバネ装置６
４との併用構造により、空気バネ装置６２の数を減らし
て、安価な免震装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物等の床に設け
られ、地震等の際の床の揺れを低減させるための免震装
置に関し、特に上下方向の振動に対して免震床を免震支
持する免震装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の免震床に設けられる
免震装置として、水平方向および上下方向の弾性支持手
段と減衰手段とを合わせた３次元方向の免震機能を有す
る構成の装置が提供されている。このような免震装置に
おいて、水平方向の荷重を弾性支持する弾性支持手段と
してコイルバネ装置が一般的に用いられ、水平方向の振
動を減衰する減衰手段としてオイルダンパ、粘弾性体ダ
ンパ、摩擦ダンパが一般的に用いられている。また、上
下方向の荷重を弾性支持する弾性支持手段として、空気
バネ装置またはコイルバネ装置が用いられ、上下方向の
振動を減衰する減衰手段として、水平方向と同様に、オ
イルダンパ、粘弾性体ダンパ、摩擦ダンパが用いられて
いる。このような免震装置で考慮すべき点は、通常の使
用時においては、床上を歩いたときに揺れたりすること
がないように、ある振動レベルまでは免震装置が働かな
いように制動するトリガを設ける必要がある。さらに、
上下方向の免震装置では、床面を常に水平に保つような
構成とする必要がある。

【０００３】図８は、上述した上下方向の振動に対して
免震床を免震支持する免震装置の弾性支持手段として空
気バネ装置を採用した場合の構成例を示す側断面図であ
り、図９は空気バネ装置の配置を示す平面図である。こ
の空気バネ装置４は、上面板１０と下面板１２とにわた
り内部に空間部が区画されるように設けられた膜体１３
からなる中空体１４を備え、この中空体１４に圧縮空気
を供給するようにしたものである。前記膜体１３は、例
えばゴム製のものであり、外周部が蛇腹状の円筒状に形
成されており、上面板１０と下面板１２との間に密閉状
態で装着されている。前記中空体１４内部の空気量の調
整は空気量調整装置１５により行なわれ、空気量調整装
置１５はコンプレッサ１６や補助タンク１８等からな
る。補助タンク１８は中空体１４の内部と連通してお
り、この補助タンク１８を備えることによって、中空体
１４の見かけの空気容積を大きくできるため、空気バネ
装置４のバネ剛性を下げることができる。コンプレッサ
１６は、圧縮空気供給ホース２０を介して補助タンク１
８の中へ圧縮空気を供給することによって中空体１４の
内部へ圧縮空気を供給できるように接続されている。

【０００４】また、空気量調整装置１５の制御は位置調
整装置２２により行なわれ、位置調整装置２２は、上面
板１０側に設けた高さレベル検知用のセンサ２４の検出
値に基づいて、コンプレッサ１６による中空体１４への
圧縮空気の供給を制御する。このような位置調整装置２
２により、上面板１０の高さレベルを一定に保つよう
に、空気バネのバネ力を制御し、免震床を水平に保持す
るようになっている。また、上面板１０は、ライナ２６
を介して図８では図示しない床梁鉄骨および免震床パネ
ルに取り付けられている。また、下面板１２は、更に下
面のボールベアリング２８を介して下側固定部材３０等
に支持されている。

【０００５】なお、ボールベアリング２８は、下面板１
２を水平方向に移動可能に支持している。このボールベ
アリング２８によって、空気バネが免震床の水平方向の
動きに対して追随でき、空気バネ装置４が、支障なく上
下方向の揺れに対する緩衝装置として機能することがで
きる。また、この空気バネ装置４は、前記中空体１４の
圧縮変形を下限で止める下限ストッパ３２を有してい
る。図９は、図８に示す空気バネ装置４の配置を丸印４
で示している。図示のように、方形状の免震床２に対
し、縦横直交する方向に複数の空気バネ装置４がマトリ
クス状に配列されている。なお、不図示ではあるが、上
下方向の振動を減衰する減衰手段として、オイルダン
パ、粘弾性体ダンパ、摩擦ダンパ等が免震床２と下側固
定部材３０との間に設けられ、これにより免震装置が構
成されている。

【０００６】次に、図１０は、上述した上下方向の振動
に対して免震床を免震支持する免震装置の弾性支持手段
としてコイルバネ装置を採用した場合の構成例を示す側
断面図であり、図１１はコイルバネ装置の配置を示す平
面図である。このコイルバネ装置６は、上面板３４と下
面板３６との間に圧縮コイルバネ３８を配置したもので
ある。また、上面板３４と下面板３６に設けたガイド片
４０、４２のガイド孔に、上面板３４から垂下したガイ
ドピン４４を嵌合することにより、上面板３４と下面板
３６とを水平方向に位置決めした状態で、上下に変位可
能にガイドしている。

【０００７】また、上面板３４と、その上面に配置され
たライナ４６との間には、高さレベル調整用のネジ機構
が設けられている。このネジ機構は、上面板３４に形成
した挿通孔に下面より挿入した調整ネジ４８にナット５
０を螺合し、調整ネジ４８の先端とナット５０の螺合位
置によって、上面板３４とライナ４６との間隔を調整す
ることにより、ライナ４６の高さレベルを一定に保つよ
うにして、免震床を水平に保持するようになっている。

【０００８】また、このコイルバネ装置６においても、
ライナ４６の上面には、図１０では示さない床梁鉄骨お
よび免震床パネルが取り付けられている。また、下面板
３６は、更に下面のボールベアリング５２を介して下側
固定部材５４等に支持されている。なお、ボールベアリ
ング５２の機能は、上述した空気バネの場合のボールベ
アリング２８と同様である。また、このコイルバネ装置
６にも、前記圧縮コイルバネ３８の圧縮変形を下限で止
める下限ストッパ５６を有している。図１１は、図１０
に示すコイルバネ装置６の配置を四角印６で示してい
る。図示のように、方形状の免震床２に対し、縦横直交
する方向に複数のコイルバネ装置６がマトリクス状に配
列されている。なお、不図示ではあるが、上下方向の振
動を減衰する減衰手段として、オイルダンパ、粘弾性体
ダンパ、摩擦ダンパ等が免震床２と下側固定部材５４と
の間に設けられ、これにより免震装置が構成されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、弾性支
持手段として上述した空気バネ装置を用いた免震装置で
は、免震床の高さレベルを自動調整できるという利点は
あるものの、高価であるという欠点がある。一方、弾性
支持手段としてコイルバネ装置を用いた免震装置では、
安価である反面、免震床のレベル調整が困難であるとい
う欠点がある。すなわち、この免震装置では、予め調整
ネジ４８によりレベル調整しておき、免震床が積載物等
を載せて傾いた場合には、調整ネジ４８を締め直してレ
ベル調整し直す必要がある。そして、この作業は、免震
床上の積載物を取り除き、更に免震床パネルを剥して床
下のバネ部分を露出させた状態で行わなければならす、
大変な手間と労力を有するものである。又、空気バネ装
置はその特性上、上下の固有振動数を１．５Ｈｚまで下
げるのが限界となっている。一方、高性能な免震装置と
するためには固有振動数は低い方が好ましい。そこで本
発明の目的は、床面の高さレベルを自動調整できるとと
もに、高性能で安価に構成可能な免震装置を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、上下方向の荷重を弾性支持する弾性支持手段
と上下方向の振動を減衰する減衰手段からなり上下方向
の振動に対して免震床を免震支持する免震装置であっ
て、前記弾性支持手段は、複数の空気バネ装置と複数の
コイルバネ装置とが併設されて構成され、前記空気バネ
装置は、空気が封入され上下方向の荷重を弾性支持する
中空体と、前記中空体の内部の空気量を調整する空気量
調整装置とを備え、前記コイルバネ装置は上下方向の荷
重を弾性支持する圧縮コイルバネを備え、更に、前記免
震床の複数箇所の高さを検出し、その検出結果に基づい
て前記空気量調整装置を制御する位置調整装置が設けら
れていることを特徴とする。

【００１１】また、本発明は、水平方向の第１の方向に
前記空気バネ装置または前記コイルバネ装置の一方が間
隔をおいて複数列設され、前記第１の方向と直交する第
２の方向に前記空気バネ装置と前記コイルバネ装置とが
交互に間隔をおいて列設されていることを特徴とする。
また、本発明は、水平方向の互いに直交する第１の方向
および第２の方向に、前記空気バネ装置と前記コイルバ
ネ装置とが交互に間隔をおいて列設されていることを特
徴とする。また、本発明は、前記免震床は略々矩形であ
り、その矩形の縦横の辺に平行な互いに直交する第１方
向及び第２方向に行列を成すように前記空気バネ装置及
び前記コイルバネ装置が間隔をおいて列設されており、
各コイルバネ装置の両側には常に空気バネ装置が配置さ
れると共に、前記免震床の隅部にも空気バネ装置が配置
されていることを特徴とする。また、本発明は、前記空
気バネ装置の中空体は、免震床の下面の上側支持部材に
取着される上面板と、免震床の下方の下側支持部材側で
支持される下面板と、これら上面板と下面板とにわたり
内部に空間部が区画されるように設けられた膜体とで構
成され、前記コイルバネ装置の圧縮コイルバネは、免震
床の下面の上側支持部材に取着される上面板と、免震床
の下方の下側支持部材側で支持される下面板との間に配
設されていることを特徴とする。

【００１２】また、本発明において前記空気バネ装置お
よび前記コイルバネ装置の下面板は、ボールベアリング
機構を介して前記下側支持部材上で、水平方向に移動可
能に支持されていることを特徴とする。また、本発明
は、前記コイルバネ装置が、上面板と下面板とを水平方
向に位置決めし、かつ、上下方向に変位可能にガイドす
るガイド機構を有していることを特徴とする。また、本
発明は、前記空気量調整装置は、前記位置調整装置の制
御によって前記中空体内に圧縮空気を供給するコンプレ
ッサと、前記空気バネ装置のバネ剛性を低下させるため
の前記中空体の内部と連通した補助タンクとを有するこ
とを特徴とする。また、本発明は、前記空気バネ装置お
よび前記コイルバネ装置が、前記中空体または前記圧縮
コイルバネの圧縮変形を下限で止める下限ストッパを有
していることを特徴とする。

【００１３】本発明に係る免震装置において、上下方向
の振動に対して、空気バネ装置とコイルバネ装置の双方
が弾性支持手段として機能し、減衰手段と共に免震床パ
ネルの上下方向の振動を有効に抑制する。また、位置調
整装置によって空気バネ装置による高さレベルを自動的
に調整し、免震床の傾斜等に対して自在に応答でき、免
震床の水平状態を適正に保持できる。また、コイルバネ
は空気バネに比べ剛性を小さくすることが可能である。
そこで、空気バネ装置とコイルバネ装置を組み合わせる
事により、空気バネ装置だけで免震床を構成する場合に
比べ低い固有振動数にできる。そして、空気バネ装置と
コイルバネ装置の両方を複合的に用いることで、空気バ
ネ装置のみを採用した免震床に比べて安価に構成でき、
コイルバネ装置のみを採用した免震床に比べ高性能に構
成できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明による免震装置の実
施の形態例について説明する。図１は、本発明による免
震装置の弾性支持手段の一例を示す側断面図であり、図
２は、図１に示す免震床の平面図、図３は、図１に示す
弾性支持手段の配置を示す平面図である。図示のよう
に、本例の免震装置は上下方向の振動に対して免震床を
免震支持するもので弾性支持手段と減衰手段（不図示）
からなり、弾性支持手段は複数の空気バネ装置６２と複
数のコイルバネ装置６４とで構成され、図３において、
免震床６０における空気バネ装置６２の配置を丸印で示
し、コイルバネ装置６４の配置を四角印で示している。
図１において、床パネル６６は複数の支柱６８により鉄
骨梁７０の上面に支持されており、鉄骨梁７０の下面
に、空気バネ装置６２とコイルバネ装置６４が配置され
ている。なお、床パネル６６や複数の支柱６８、鉄骨梁
７０等からなる構造体により免震床６０が構成されてい
る。

【００１５】鉄骨梁７０は、それぞれ空気バネ装置６２
またはコイルバネ装置６４を設けるための第１の鉄骨７
０Ａと、各鉄骨７０Ａを繋ぐ第２の鉄骨７０Ｂとを継手
部７０Ｃで連結し、全体として断面が矩形波形状に形成
されている。すなわち、第１の鉄骨７０Ａは、第２の鉄
骨７０Ｂより高い位置に配置され、各第１の鉄骨７０Ａ
の下面に、空気バネ装置６２またはコイルバネ装置６４
が設けられている。なお、床パネル６６の水平度を維持
するためには、鉄骨梁７０の十分な剛性と強度が必要で
あり、特に図１に示すような構造では、継手部７０Ｃの
剛性と強度について配慮する必要がある。また、空気バ
ネ装置６２は、図８に示したものと共通であるので、個
々の構成要素については説明を省略するとともに、以下
の説明では図８を援用して説明する。

【００１６】また、図４は、本例の免震床６０に設けた
コイルバネ装置６４を示している。図示のように、この
コイルバネ装置６４は、上記図１０に示す構成より、上
面板３４とライナ４６との間の高さレベル調整用のネジ
機構（調整ネジ４８およびナット５０）を排除し、上面
板３４とライナ４６とを重ね合わせたものである。すな
わち、本例の免震床６０では、高さレベルの調整は、専
ら空気バネ装置６２を用いて自動的に行うことから、コ
イルバネ装置６４の高さレベルの調整は不要となり、上
述した調整ネジ４８やナット５０を排除したものとなっ
ている。これにより、コイルバネ装置６４の構成も簡素
になり、その分、コストダウンを達成できる。なお、コ
イルバネ装置６４のその他の構成は、上記図１０に示す
ものと共通であるので、同一の部材には同一の符号を付
して、個々の説明は省略する。

【００１７】また、図２において、本例の免震床６０
は、建物の４つの柱７４の間に方形枠型の固定床７６を
架設し、この固定床７６の中央の開口部に免震床６０を
配置したものであり、固定床７６の上面と床パネル６６
の上面とが、ほぼ面一の状態で配置されている。また、
空気バネ装置６２およびコイルバネ装置６４の下面板１
２、３６は、上述したボールベアリング２８、５２を介
して、柱７４に架設された固定部材３０、５４上に支持
されている。なお、不図示ではあるが、上下方向の振動
を減衰する減衰手段として、オイルダンパ、粘弾性体ダ
ンパ、摩擦ダンパ等が免震床６０と下側固定部材３０、
５４との間に設けられ、これにより免震装置が構成され
ている。

【００１８】図５は、以上のような免震床の高さレベル
調整方法を示す説明図である。図５の（１）に示すよう
に、本例の免震床６０は、中央をコイルバネ装置６４で
支持され、両側を空気バネ装置６２で支持されており、
両側の空気バネ装置６２において高さ調整を行うことに
より、免震床６０を水平に保持するようになっている。
例えば、図５の（２）に示すように、積載物７２によっ
て免震床６０が傾いた場合、各空気バネ装置６２は、こ
の傾いた状態を免震床６０の複数箇所に配置したセンサ
２４（図８参照）によって検出する。

【００１９】そして、積載物７２側に位置する空気バネ
装置６２では、位置調整装置２２による中空体１４への
圧縮空気の供給量を増大し、また、反対側の空気バネ装
置６２では、位置調整装置２２による中空体１４への圧
縮空気の供給量を抑制する。これにより、図５の（３）
に示すように、免震床６０を水平状態に復帰させる。す
なわち、本例では、免震床６０の両側に空気バネ装置６
２を配置したことにより、効率よく免震床６０の傾きを
修正することができる。

【００２０】以上のような免震床６０では、空気バネ装
置６２およびコイルバネ装置６４からなる弾性支持手段
と減衰手段（不図示）により、上下方向の振動を有効に
抑制できる。また、空気バネ装置６２によって免震床６
０の傾きを自動的に調整することができ、これにより、
コイルバネ装置６４の面倒なレベル調整を省ける。ま
た、空気バネ装置６２とコイルバネ装置６４の両方を複
合的に用いることで、コイルバネ装置６４の構成を簡素
化すると共に、高価な空気バネ装置の数を削減でき、空
気バネ装置のみを採用した免震装置に比べて安価に構成
できる。

【００２１】なお、空気バネ装置６２とコイルバネ装置
６４の配置としては、図３に示す例に限らず、図６に示
すように、水平方向の互いに直交する第１の方向および
第２の方向に、空気バネ装置６２とコイルバネ装置６４
とを交互に間隔をおいて列設してもよく、あるいは、図
７に示すように、水平方向の第１の方向に空気バネ装置
６２またはコイルバネ装置６４の一方を間隔をおいて複
数列設し、前記第１の方向と直交する第２の方向に空気
バネ装置６４とコイルバネ装置６４とを交互に間隔をお
いて列設してもよい。これらの、図６及び図７の具体例
では、略々矩形の免震床６０の縦横の辺に平行な互いに
直交する第１方向及び第２方向に行列を成すように空気
バネ装置６２及びコイルバネ装置６４が間隔をおいて列
設されている。そして、各コイルバネ装置６４の両側に
は常に空気バネ装置６２が配置されると共に、免震床６
０の四隅の位置にも空気バネ装置６２が配置されてい
る。このように、免震床６０の隅部に空気バネ装置６２
を配置しておくと、免震床６０の姿勢制御に有利であ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、上下方向
の荷重を弾性支持する弾性支持手段と上下方向の振動を
減衰する減衰手段からなり上下方向の振動に対して免震
床を免震支持する免震装置であって、前記弾性支持手段
は、複数の空気バネ装置と複数のコイルバネ装置とが併
設されて構成され、前記空気バネ装置は、空気が封入さ
れ上下方向の荷重を弾性支持する中空体と、前記中空体
の内部の空気量を調整する空気量調整装置とを備え、前
記コイルバネ装置は上下方向の荷重を弾性支持する圧縮
コイルバネを備え、更に、前記免震床の複数箇所の高さ
を検出し、その検出結果に基づいて前記空気量調整装置
を制御する位置調整装置が設けられている構成とした。
また、空気バネ装置のみを用いる場合、上下方向の固有
振動数は１．５Ｈｚが下限であるが、コイルバネ装置の
固有振動数をもっと低く設定することにより、全体とし
ての固有振動数を１．５Ｈｚよりも低くすることがで
き、免震装置として高性能になる。そのため、免震床の
傾きを空気バネ装置によって自動調整することが可能で
あるとともに、空気バネ装置とコイルバネ装置の併用に
より高性能（低い固有振動数に設定可）で安価な構成と
することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による免震装置の弾性支持手段の一例を
示す側断面図である。

【図２】免震床の平面図である。

【図３】弾性支持手段の配置を示す平面図である。

【図４】図１に示す免震装置のコイルバネ装置を示す側
断面図である。

【図５】図１に示す免震装置の傾き調整の説明図であ
る。

【図６】本発明の免震装置の弾性支持手段の他の配置例
を示す平面図である。

【図７】本発明の免震装置の弾性支持手段の他の配置例
を示す平面図である。

【図８】免震装置の弾性支持手段として空気バネ装置を
採用した場合の構成例を示す側断面図である。

【図９】空気バネ装置の配置を示す平面図である。

【図１０】免震装置の弾性支持手段としてコイルバネ装
置を採用した場合の構成例を示す側断面図である。

【図１１】コイルバネ装置の配置を示す平面図である。

【符号の説明】

１４中空体１５空気量調整装置２２位置調整装置３８圧縮コイルバネ６０免震床６２空気バネ装置６４コイルバネ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者倉林浩東京都江東区辰己３丁目５番３号三菱製鋼株式会社内 (72)発明者矢口大輔東京都江東区辰己３丁目５番３号三菱製鋼株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下方向の荷重を弾性支持する弾性支持
手段と上下方向の振動を減衰する減衰手段からなり上下
方向の振動に対して免震床を免震支持する免震装置であ
って、前記弾性支持手段は、複数の空気バネ装置と複数のコイ
ルバネ装置とが併設されて構成され、前記空気バネ装置は、空気が封入され上下方向の荷重を
弾性支持する中空体と、前記中空体の内部の空気量を調
整する空気量調整装置とを備え、前記コイルバネ装置は上下方向の荷重を弾性支持する圧
縮コイルバネを備え、更に、前記免震床の複数箇所の高さを検出し、その検出
結果に基づいて前記空気量調整装置を制御する位置調整
装置が設けられている、ことを特徴とする免震装置。
【請求項２】水平方向の第１の方向に前記空気バネ装
置または前記コイルバネ装置の一方が間隔をおいて複数
列設され、前記第１の方向と直交する第２の方向に前記
空気バネ装置と前記コイルバネ装置とが交互に間隔をお
いて列設されている請求項１記載の免震装置。
【請求項３】水平方向の互いに直交する第１の方向お
よび第２の方向に、前記空気バネ装置と前記コイルバネ
装置とが交互に間隔をおいて列設されている請求項１記
載の免震装置。
【請求項４】前記免震床は略々矩形であり、その矩形
の縦横の辺に平行な互いに直交する第１方向及び第２方
向に行列を成すように前記空気バネ装置及び前記コイル
バネ装置が間隔をおいて列設されており、各コイルバネ
装置の両側には常に空気バネ装置が配置されると共に、
前記免震床の隅部にも空気バネ装置が配置されている請
求項１記載の免震装置。
【請求項５】前記空気バネ装置の中空体は、免震床の
下面の上側支持部材に取着される上面板と、免震床の下
方の下側支持部材側で支持される下面板と、これら上面
板と下面板とにわたり内部に空間部が区画されるように
設けられた膜体とで構成され、前記コイルバネ装置の圧
縮コイルバネは、免震床の下面の上側支持部材に取着さ
れる上面板と、免震床の下方の下側支持部材側で支持さ
れる下面板との間に配設されている請求項１記載の免震
装置。
【請求項６】前記空気バネ装置および前記コイルバネ
装置の下面板は、ボールベアリング機構を介して前記下
側支持部材上で、水平方向に移動可能に支持されている
請求項５記載の免震装置。
【請求項７】前記コイルバネ装置は、上面板と下面板
とを水平方向に位置決めし、かつ、上下方向に変位可能
にガイドするガイド機構を有している請求項５記載の免
震装置。
【請求項８】前記空気量調整装置は、前記位置調整装
置の制御によって前記中空体内に圧縮空気を供給するコ
ンプレッサと、前記空気バネ装置のバネ剛性を低下させ
るための前記中空体の内部と連通した補助タンクとを有
する請求項１記載の免震装置。
【請求項９】前記空気バネ装置および前記コイルバネ
装置は、前記中空体または前記圧縮コイルバネの圧縮変
形を下限で止める下限ストッパを有している請求項１記
載の免震装置。