JPH10339352A

JPH10339352A - 免震装置

Info

Publication number: JPH10339352A
Application number: JP11440698A
Authority: JP
Inventors: Mitsunori Kuriyama; 実則栗山; Yoshimitsu Murahashi; 喜満村橋; Hiroaki Kawakami; 寛明川上; Terutaka Ozaki; 照卓小崎; Mitsuru Sugisawa; 充杉沢; Hideji Nakamura; 秀司中村; Sakae Maruyama; 栄丸山; Kazusada Suzuki; 一弁鈴木
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 1998-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】摩擦係数を大幅に低減し、振動の長周期化に
よる減衰が図れ、かつ構成が簡潔で、メンテナンスフリ
ーの免震装置を提供する。【解決手段】水平方向に滑動可能に保持された鉛直荷
重滑り支承部材３と、弾性体４とを備え、基礎部２と上
部構造物５との間に配設される免震装置１であって、前
記鉛直荷重滑り支承部材３の下面にＰＴＦＥ板８を固着
し、ＰＴＦＥ板８を基礎部２に設置の滑り板９の上面に
滑動可能に支承させ、滑り板９の上面が液体の溜り部１
２となるように構成し、この滑り板９の上面に滞留させ
た高粘性液体１３を、前記鉛直荷重滑り支承部材３の下
面と滑り板９との間に介在させて滑り支承部２３を構成
したことを特徴とする

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、免震装置に係り、
特に戸建住宅等の軽負荷の用途に使用するのに好適し、
免震周期を長期化して、地震時に建物に入力される地震
力の低減を可能にした免震装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】免震装置は、一般にゴム支承体で構成さ
れ、このゴム支承体を地盤に設置し、この支承体を介し
て上部構造物を支持することにより、上部構造物に加わ
る地震力を免震するものが多い。そして、最近ではゴム
支承体の材質，構造等を改良して免震効果をより向上さ
せることが行なわれている。この種の改良の中で、水平
方向の地震力に対して、免震周期を長期化することで免
震効果を向上させる方法がある。つまり、地震の際に
は、地震の横揺れ周期と上部構造物の固有周期とが重な
って共振を起こし、比較的小さい地震の水平力に対して
も上部構造物は非常に大きな力を受けて甚大な被害を蒙
ることがある。この問題に対処する方法として、前述の
地震の横揺れ周期と上部構造物の固有周期を分断し、結
果として、地震の長周期化を図ることが試みられてい
る。この観点から改良がなされた免震装置として、例え
ば特開平５−１７９８３４号、実開平１−１２２１
０２号、特開平８−６８２３４号などが知られてい
る。

【０００３】の免震支持装置は、上部構造物の荷重を
支持する積層ゴム体と、上部構造物の荷重を支持しない
支持体とで構成され、この支持体の上部可動側が、下部
固定側に粘性体を介して可動的に支持されており、その
粘性抵抗による減衰作用も付加したものである。

【０００４】前記免震支持装置では、粘性体による粘性
抵抗のみで減衰を図るものである。つまり、粘性体の中
を抵抗板が移動することにより減衰するもので、滑り支
承を有しないから免震周期の長期化を図るという所期の
効果が期待できない。

【０００５】の滑り支承装置では、基礎部に設置の滑
り板との摩擦面にゲル状の潤滑材を介在させることによ
り、摩擦係数を低下させるようにして前記滑り板を配置
し、滑り板上に載置の積層ゴムで上部構造物を支持して
いる。

【０００６】前記滑り支承装置では、潤滑手段が固定潤
滑であるため、摩耗粉が発生し、メンテナンスが必要と
なり、かつ潤滑材の補充などが必要となる。

【０００７】の免震装置は、それぞれが上部構造物の
荷重を受ける状況で免震構造体と横揺れ防止装置とが並
設されていて、横揺れ防止装置は、固定部である鋼板上
面のテフロン板と、可動部である円柱状鋼板下面のテフ
ロン板とを接触させてあり、この滑り機構により地震の
長周期化を図ったもので、例えば風荷重などの小さい荷
重では前記テフロン板同士の摩擦抵抗により変位させな
い構造である。

【０００８】前記の免震装置では、減衰要素はテフロン
同士の摩擦減衰しかないため、ある程度の摩擦力が必要
となり、したがって装置の固有周期が高くなるという問
題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の免震装
置では、減衰手段として地震周期の長期化を図る場合、
前述のように、粘性体の中で抵抗体を可動させる方法
又は、潤滑材を使用する方法、摩擦減衰板を使用す
る方法のいずれかであったが、いずれの方法にも問題点
があり、最も有効に地震の長周期化を図ることは困難で
あった。

【００１０】本発明は前記従来の欠点を解決したもの
で、摩擦係数の大幅低減による長周期化と、滑り支承へ
の減衰性能の付加と、低コスト化と、メンテナンスフリ
ーとを兼ね備えた免震装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め第１の発明に係る免震装置は、水平方向に滑動可能に
保持された鉛直荷重滑り支承部材と、弾性体とを備え、
この両部材が基礎部と上部構造物との間に並設される免
震装置であって、前記鉛直荷重滑り支承部材の下面にＰ
ＴＦＥ部材を固着し、ＰＴＦＥ部材を基礎部に設置の滑
り板の上面に滑動可能に支承させ、かつ、前記滑り板の
上面が液体の溜り部となるように構成し、この滑り板の
上面に滞留させた高粘性液体を前記鉛直荷重滑り支承部
材の下面と滑り板との間に介在して滑り支承部を構成し
たことを特徴とする。第２の発明に係る免震装置は、水
平方向に滑動可能に保持された鉛直荷重滑り支承手段
と、弾性体とを備え、この両部材が基礎部と上部構造物
との間に並設される免震装置であって、前記鉛直荷重滑
り支承手段を、高粘性体を収容した上部開放の容器と、
上部構造物と容器底板とに上下端部を係止して、前記容
器内に設けられる鉛直荷重支持用金属製コイルバネと、
上部構造物に固定され、前記金属製コイルバネと同心的
に配置されて、その先端部が容器内の高粘性体に浸漬さ
れた抵抗部材とから構成し、前記容器底板の下面にＰＴ
ＦＥ部材を固着し、ＰＴＦＥ部材を基礎部に設置の滑り
板の上面に滑動可能に支承させ、かつ、前記滑り板の上
面が液体の溜り部となるように構成し、この滑り板の上
面に滞留させた高粘性液体を前記容器底板の下面と滑り
板との間に介在して滑り支承部を構成したことを特徴と
する。また、本発明では前記滑り板の上面に滞留の高粘
性液体はシリコーンオイルであり、前記容器に収容の高
粘性体はシリコーンゲルであることを特徴とする。

【００１２】第１の発明によると、地震が発生して、上
部構造物に地震力等の水平力が作用すると、鉛直荷重滑
り支承部材の下面に固着されたＰＴＦＥ板と滑り板と高
粘性液体とで構成される滑り支承部が滑り出す。このと
き、ＰＴＦＥ部材と滑り板の間にある高粘性液体が移動
した距離や、移動するときの速度，加速度に応じて粘性
減衰性能を有効に発揮する。第２の発明によると、第１
の発明と同様、地震が発生して、鉛直荷重支持用金属製
コイルバネを介して上部構造物に地震力等の水平力が作
用すると、当該金属製コイルバネを介して容器底板の下
面に固着されたＰＴＦＥ板と滑り板と高粘性液体とで構
成される滑り支承部が滑り出す。このとき、ＰＴＦＥ部
材と滑り板の間にある高粘性液体が移動した距離や、移
動するときの速度，加速度に応じて粘性減衰性能を有効
に発揮する。また、このとき、抵抗部材が容器内の高粘
性体中を移動することによっても前記地震力が減衰され
る。さらに、交通振動等により上部構造物に生じる鉛直
振動に対しては、前記鉛直荷重支持用金属製コイルバネ
が変形（伸縮）し、かつこの変形に伴って抵抗部材が高
粘性体中を移動することによって効果的に鉛直振動が低
減される。

【００１３】また、ＰＴＦＥ部材と滑り板との間に高粘
性液体を介在させてなる前記の滑り支承部は、低い面圧
においても摩擦を非常に小さく（２％〜３％）すること
が可能であるため、免震装置として固有周期を２秒〜３
秒まで長周期化できる。

【００１４】滑り支承部に使用する高粘性液体におい
て、化学的に安定しているシリコーンオイルを適用すれ
ば、劣化の懸念もなく、メンテナンスフリーとなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図を参照
して説明する。図１〜図４には本発明の第１実施形態に
係る免震装置１が示されており、この免震装置１は、共
通の基礎部２の上面に鉛直荷重滑り支承部材３と、弾性
体４を並設し、これらの両部材の上側に上部構造物５を
配設して構成されている。

【００１６】前記の免震支承装置１において、鉛直荷重
滑り支承部材３は、上部構造物５の鉛直荷重を専ら支承
する。弾性体４は専ら上部構造物５の水平方向の揺れを
制御するもので、その鉛直荷重は支持しない。そのため
鉛直荷重滑り支承部材３と、弾性体４は次のように構成
されている。

【００１７】鉛直荷重滑り支承部材３は所定の径と長さ
を有する金属の円柱体で構成され、上端にはフランジ６
を有している。フランジ６にはボルト挿入孔が開設され
ていて、このボルト挿入孔を通して固定ボルト７を上部
構造物５にネジ込むことにより、鉛直荷重滑り支承部材
３が上部構造物５に固定されている。鉛直荷重滑り支承
部材３の下端には、図１と図３に拡大図示するように
０．３ｍｍ程度の厚みを有するＰＴＦＥ板（ポリテトラ
フルオロエチレン、商標名テフロン）８が固着されて
いる。

【００１８】基礎部２上には、滑り板９としてステンレ
ス鋼板を鏡面状に研磨してなる鋼板が配置され、固定ボ
ルト１０を用いて前記基礎部２上に固定されている。鉛
直荷重滑り支承部材３は、その下端のＰＴＦＥ板８が前
記滑り板９の上面と横方向に滑動可能に当接しており、
それにより、鉛直荷重滑り支承部材３が上部構造物５を
横方向移動可能に支持している。なお、前記滑り板９と
しては滑り面の平滑性を保てればよく、必要な平滑度を
得られるように表面粗さとする。また、耐久性の点から
ステンレス鋼板に限らず、メッキなどの表面処理した鋼
板としてもよい。

【００１９】また、滑り板９の上面には、鉛直荷重滑り
支承部材３を取囲む配置で、かつこの支承部材３と所定
の間隔をあけて、環状の移動制限用起立壁１１が固着さ
れている。この移動制限用起立壁１１は、地震時におけ
る鉛直荷重滑り支承部材３の水平方向の移動を制限する
機能を有すると共に、この起立壁１１は、その内側と滑
り板９の上面とで液溜り部１２を形成する機能を有して
いる。そして、この液溜り部１２に所定量の高粘性液体
１３を収容する。

【００２０】前記移動制限用起立壁１１と滑り板９との
固定手段は任意であり、相互を一体成形してもよいし、
電気溶接等による溶接手段でもよい。あるいは、起立壁
１１の外周にフランジを出し、このフランジに設けたボ
ルト挿入孔を通して固定ボルトを滑り板９側にネジ込む
ことによっても固定できる（但し図示せず）。

【００２１】前記高粘性液体１３の具体例としては、シ
リコーンオイルが最適である。したがって、鉛直荷重滑
り支承部材３の下面のＰＴＦＥ板８は、滑り板９の上面
に直接接触するのではなく、前記高粘性液体１３の約
０．３ｍｍ程度の薄膜層１３ａを介して滑り板９に滑動
可能に支持されている。

【００２２】弾性体４は、地震によって上部構造物５が
横揺れする際の復元機能を付加するために設けられてい
る。図示例の弾性体４は、積層ゴム１４の上下に上部当
て板１５と下部当て板１６を固着してなる弾性体単体１
７を、２段重ねにして上下間をボルト等で固着して構成
されている。そして、下側の弾性体単体１７の下部当て
板１６が固定ボルト３３などの固着手段で基礎部２に固
着されている。

【００２３】また、上側の弾性体単体１７の上部当て板
１５には、係合突起１８を上面中心部に有する連結板１
９を固定ボルト等で固着し、上部構造物５の下面に固着
された環状の固定治具２０内に前記係合突起１８を係合
し、両部材を介して弾性体４と上部構造物５が、その横
揺れに対して一体移動するように設けられている。ま
た、弾性体４は、上部構造物５の荷重を設けないように
するため、係合突起１８と上部構造物５の下面との間に
間隙２１が形成されている。

【００２４】前記弾性体４は前述のとおり、上部構造物
５の横揺れの際、復帰動作をさせる水平バネ機能を有し
ていれば、積層ゴムに限定されず、軟質の合成樹脂材，
コイルバネその他の材質，部材を使用することができ
る。

【００２５】第１実施形態に係る免震装置において、上
部構造物５の鉛直荷重は、鉛直荷重滑り支承部材３の下
面がＰＴＦＥ板８を介して、基礎部２に設置の滑り板９
と圧接することで支持されている。また、このとき滑り
板９とＰＴＦＥ板８との間は、高粘性液体１３の薄膜層
１３ａを介して接触している。さらに、鉛直荷重滑り支
承部材３の周面と移動制限用起立壁１１との間には所定
の間隙２２が存在している。

【００２６】今、地震が発生して、上部構造物５に地震
力等の水平力が作用すると、ＰＴＦＥ板８と滑り板９と
高粘性液体１３とで構成される滑り支承部２３が滑り出
す。このときＰＴＦＥ板８と滑り板９の間にある高粘性
液体１３の薄膜層１３ａが移動した距離や、移動すると
きの速度，加速度に応じて粘性減衰性能を発揮する。

【００２７】また、ＰＴＦＥ板８と滑り板９との間に高
粘性液体１３の薄膜層１３ａを介在させてなる滑り支承
部２３は、低い面圧においても摩擦を非常に小さく（２
％〜３％）することが可能であるため、地震の周期と関
係なく、免震装置として固有周期を２秒〜３秒まで長周
期化でき、それにより、地震と上部構造物との振動周期
との間に共振を生ぜず、よって、上部構造物５の免震周
期の長期化を行なわせることで水平方向の地震力を減衰
できる。また、鉛直荷重滑り支承部材３の水平方向の移
動は、これが移動制限用起立壁１１との間隙２２の範囲
に制限される。

【００２８】また、上部構造物５が横揺れするのに伴っ
て、弾性体４は図２のように変形してバネ復元力が蓄勢
され、これにより上部構造物５は円滑に復帰動できる。

【００２９】図５には、本発明の第２実施形態が示され
ている。この第２実施形態では、弾性体４の上部と、上
部構造物５との係合構造が、第１実施形態と若干相違し
ている。

【００３０】つまり、第２実施形態では、弾性体４にお
ける上側の弾性体単体１７に固定ボルト２４で結合され
る連結板２５の上面中央部に連結ボルト２６が設けられ
ている一方、上部構造物５の下部には連結ボルト２６の
挿入孔２７を有した上方開放の凹部２８が形成されてい
る。

【００３１】そして、連結ボルト２６を前記ボルト挿入
孔２７に挿入したうえ、凹部２８内においてネジ部２９
にナット部材３０を螺合することで、弾性体４と上部構
造物５とが横方向の移動に対して連動連結されている。
また、このとき、ボルト挿入孔２７の筒状部３１の下端
と連結板２５との間に間隙３２を存在させてあり、それ
により上部構造物５の鉛直荷重が、弾性体４に作用しな
いように構成されている。他の構成は第１実施形態と同
じであり、また、その免震動作も第１実施形態と同様に
行なわれる。図６、図７には、本発明の第３実施形態が
示されている。この第３実施形態では、上部構造物５の
鉛直荷重支持手段が高粘性体３４を収容した容器３５
と、鉛直荷重支持用金属製コイルバネ３６と高粘性体３
４に浸漬された抵抗部材３７とから構成されている点が
第１、第２の実施形態と相違している。

【００３２】さらに説明すると、容器３５は底板３８か
ら周壁３９が立上った横断面円形で、かつ上方が開放さ
れた構造であり、この容器３５内にシリコーンゲルから
なる高粘性体３４が収容されている。鉛直荷重支持用金
属製コイルバネ３６は高粘性体３４中に浸漬され、かつ
その下端部は容器３５の底板３８に係止され、上端部は
上部構造物５の下面に固定ボルト３９で固定した取付板
４０に係止されている。抵抗部材３７は前記金属製コイ
ルバネ３６と同心的に配置されていて、先端部は高粘性
体３４中に浸漬されており、上端部は、上部構造物５の
下面にボルト３９で固定された取付板４０に固着されて
いる。

【００３３】容器底板３８の下面には、発明の第１実施
形態で説明したのと同じ０．３ｍｍ程度の厚みを有する
ＰＴＦＥ板８が固着されている。ＰＴＦＥ板８が滑り板
９の上面に滑動自在に当接しており、滑り板９の上面か
ら起立して環状の移動制限用起立壁１１が前記容器３５
を間隔を有して取囲む配置で設けられ、その内側の液溜
り部１２に所定量のシリコーンオイルからなる高粘性液
体１３が収容されている構成と、それによる作用は、発
明の第１実施形態と同じである。

【００３４】第３実施形態に係る免震装置において、上
部構造物５の鉛直荷重は、鉛直荷重支持用金属製コイル
バネ３６の下端が容器底板３８とＰＴＦＥ板８を介し
て、基礎部２に設置の滑り板９と圧接することで支持さ
れている。今、地震が発生して、上部構造物５に地震力
等の水平力が作用すると、ＰＴＦＥ板８と滑り板９と高
粘性液体１３とで構成される滑り支承部２３が滑り出
す。このときＰＴＦＥ板８と滑り板９の間にある高粘性
液体１３の薄膜層１３ａが移動した距離や、移動すると
きの速度，加速度に応じて粘性減衰性能を発揮し、この
点では、発明の第１実施形態と同じである。これに加え
て、第３実施形態では、上部構造物５と一体の抵抗部材
３７が容器３５内の高粘性体３４中を移動することによ
りその抵抗で前記地震の水平力が減衰される。

【００３５】さらに、上部構造物５には地震の水平力だ
けでなく、常時交通振動等の鉛直振動が作用する。この
鉛直振動に対しては、鉛直荷重支持用金属製コイルバネ
３６が変形し、かつ抵抗部材３７が高粘性体３４内を移
動することで上部構造物５に作用する鉛直振動が円滑に
減衰される。

【００３６】

【発明の効果】本発明の免震装置は、上部構造物を支持
する鉛直荷重滑り支承部材の下面のＰＴＦＥ部材を滑り
板と接触させ、かつ、その間にシリコーンオイル等の高
粘性液体を介在させて滑り支承部を構成したことよっ
て、面圧が小さい状態であっても摩擦係数を従来の支承
構造に比べて格段に小さくでき、これにより戸建住宅等
の軽負荷用の免震装置として最適なものとなる。さら
に、上部構造物の鉛直荷重を高粘性体中に浸漬した鉛直
荷重支持用金属製コイルバネを用いて支持することによ
り、常時発生する交通振動等の鉛直方向の振動を確実に
減衰させる効果を発揮させることができる。

【００３７】また、前記滑り支承部に高粘性液体を介在
させることによって、潤滑材で得られる減衰性能より
も、格段にすぐれた免震周期の長期化による減衰性能を
発揮させることが可能となる。さらに、本発明で用いる
高粘性液体と高粘性体は長期にわたってメンテナンスが
殆ど不要であるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る免震装置の静止状
態の断面図である。

【図２】図１の変位状態の断面図である。

【図３】図１の拡大断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。

【図５】本発明の第２実施形態に係る免震装置の断面図
である。

【図６】本発明の第３実施形態に係る免震装置の断面図
である。

【図７】図６のＢ−Ｂ断面図である。

【符号の説明】

１免震装置２基礎部３鉛直荷重滑り支承部材４弾性体５上部構造物６フランジ７固定ボルト８ＰＴＦＥ板９滑り板１０固定ボルト１１移動制限用起立壁１２液溜り部１３高粘性液体１３ａ薄膜厚１４積層ゴム１５上部当て板１６下部当て板１７弾性体単体１８係合突起１９連結板２０固定治具２１間隙２２間隙２３滑り支承部２４ボルト２５連結板２６連結ボルト２７ボルト挿入孔２８凹部２９ネジ部３０ナット部材３１筒状部３２間隙３３ボルト３４高粘性体３５容器３６鉛直荷重支持用金属製バネ３７抵抗部材３８底板３９固定ボルト４０取付板

フロントページの続き (72)発明者小崎照卓千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者杉沢充東京都千代田区大手町二丁目６番３号新日本製鐵株式会社内 (72)発明者中村秀司東京都千代田区大手町二丁目６番３号新日本製鐵株式会社内 (72)発明者丸山栄東京都千代田区大手町二丁目６番３号新日本製鐵株式会社内 (72)発明者鈴木一弁東京都千代田区大手町二丁目６番３号新日本製鐵株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平方向に滑動可能に保持された鉛直荷
重滑り支承部材と、弾性体とを備え、この両部材が基礎
部と上部構造物との間に並設される免震装置であって、
前記鉛直荷重滑り支承部材の下面にＰＴＦＥ部材を固着
し、ＰＴＦＥ部材を基礎部に設置の滑り板の上面に滑動
可能に支承させ、かつ、前記滑り板の上面が液体の溜り
部となるように構成し、この滑り板の上面に滞留させた
高粘性液体を前記鉛直支持部材の下面と滑り板との間に
介在して滑り支承部を構成したことを特徴とする免震装
置。
【請求項２】水平方向に滑動可能に保持された鉛直荷
重滑り支承手段と、弾性体とを備え、この両部材が基礎
部と上部構造物との間に並設される免震装置であって、
前記鉛直荷重滑り支承手段を、高粘性体を収容した上部
開放の容器と、上部構造物と容器底板とに上下端部を係
止して、前記容器内に設けられる鉛直荷重支持用金属製
コイルバネと、上部構造物に固定され、かつ前記金属製
コイルバネと同心的に配置されて、その先端部が容器内
の高粘性体に浸漬された抵抗部材とから構成し、前記容
器底板の下面にＰＴＦＥ部材を固着し、ＰＴＦＥ部材を
基礎部に設置の滑り板の上面に滑動可能に支承させ、か
つ、前記滑り板の上面が液体の溜り部となるように構成
し、この滑り板の上面に滞留させた高粘性液体を前記容
器底板の下面と滑り板との間に介在して滑り支承部を構
成したことを特徴とする免震装置。
【請求項３】前記滑り板の上面に滞留の高粘性液体は
シリコーンオイルであり、前記容器に収容の高粘性体は
シリコーンゲルであることを特徴とする請求項１又は２
記載の免震装置。