JPH11230259A

JPH11230259A - 免震装置

Info

Publication number: JPH11230259A
Application number: JP10035962A
Authority: JP
Inventors: Tatsuji Ishimaru; 辰治石丸; Takahiro Shintani; 隆弘新谷; Masaharu Kubota; 雅春久保田
Original assignee: Tobishima Corp
Current assignee: Tobishima Corp
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 1999-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】建物に引張力が作用しても、せん断変形して
免震機能を発揮できる免震装置を得る。【解決手段】免震装置１０のダンパー２８の引張力
で、高層ビル１４から受ける鉛直荷重の他に、積層ゴム
１６の積層部２６には、ゴム板３８、３９から圧縮軸力
が導入される。高層ビル１４が地震等で大きく揺れ、積
層部２６を上方へ持ち上げるような引張力が作用したと
する。しかし、この引張力は、ゴム板３８、３９で導入
した圧縮軸力で打ち消すことができるので、積層ゴム１
６の免震機能を維持することができる。また、ダンパー
２８のロッド３６は、軸方向の動きだけに制限される訳
ではないので、高層ビル１４の動きに追従して、任意の
方向へせん断変形等（捩り変形も含む）し、減衰力を発
揮して地震エネルギーを吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上部構造体と下部
構造体との間に配設され地震力の入力を遮断する免震装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在ある積層ゴムは、天然ゴムや減衰ゴ
ムを鋼板で積層し、中心部に鉛等の減衰材を入れた構造
となっている。

【０００３】このような積層ゴムは、ダンパーと併用さ
れて（併用されない場合もある）建物の免震装置として
使用され、地盤が揺れると、減衰ゴムや鉛等が水平方向
へ大きくせん断変形し、その特性によって構造物の固有
周期を延ばす構成である。また、組合わせたダンパーが
地震エネルギーを吸収し、建物の揺れを早く収束させ
る。

【０００４】ところで、積層ゴムは、建物から圧縮軸力
を受けて始めてその性能を発揮する構成であり、上方へ
持ち上げるような引張力が作用すると、本来の性能を発
揮することができない。

【０００５】このため、塔状比（建物高さ／建物幅）が
小さい（例えば３以下）建物にしか使用できず、塔状比
の大きい建物（例えば４程度）、つまり地震時に引張力
が作用するような建物の場合、建物全体を地盤から引っ
張るアンカーを別途設けるか、建物の下部にカウンター
ウエイトを設けるかして、積層ゴムに引張力が入らない
ように工夫している。

【０００６】しかし、このような構造では、設備が大が
かりとなり、免震構造建物の建設コストを削減すること
ができない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は係る事実を考
慮し、建物に引張力が作用しても、せん断変形して免震
機能を発揮できる免震装置を提供することを課題とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、上部構造体の荷重を受ける上板と、下部構造体に支
持される下板と、上板と下板の間にゴムと鉄板を積層し
た積層部と、で構成された積層ゴムが用いられている。

【０００９】そして、上部構造物と下部構造物との間に
は、積層ゴムの積層部に圧縮軸力を導入する弾性変形可
能な引張手段が設けられている。このため、積層部を上
方へ持ち上げるような引張力が作用しても、引張手段で
導入した圧縮軸力で打ち消すことができるので、積層ゴ
ムの免震機能を維持することができる。

【００１０】このため、建物全体を地盤から引っ張るア
ンカーやカウンターウエイトを設けなくても、塔状比の
大きい建物を免震構造とすることができる。また、引張
手段自体が、地震時に引張力を受けたとき、建物の動き
に追従して、任意の方向へ弾性変形することで、減衰力
を発揮して地震エネルギーを吸収することが可能とな
る。

【００１１】請求項２に記載の発明では、引張手段が、
積層部の周囲に配置されており、積層ゴムを設置した
後、引張手段を後付けすることができるようになってい
る。このため、施工現場において始めて、積層部に圧縮
軸力が導入されるので、ゴムの性能を長持ちさせること
ができる。

【００１２】請求項３に記載の発明では、引張手段が、
積層部の中心部に形成された収納部に予め配置されてい
る。この引張手段は、ゴムと鉄板の間が非接着式の積層
部に適しており、プレストレスを与えることにより、ゴ
ムと鉄板を加硫接着した接着式の積層ゴムと同等の性能
を発揮する。

【００１３】請求項４に記載の発明では、引張手段が、
上部構造体側に固定される上部枠体と、下部構造体側に
固定される下部枠体と、上部枠体と下部枠体との間に配
置された移動体と、上部枠体の内周面と移動体の上部に
固着され移動体と上部枠体をつなぐ上部減衰体と、下部
枠体の内周面と移動体の下部に固着され移動体と下部枠
体をつなぐ下部減衰体と、で構成されている。

【００１４】すなわち、上部構造体側に上部枠体を固定
し、減衰体を引っ張りながら下部枠体を下部構造体側に
固定する。これにより、減衰体が弾性変形して伸び、移
動体を介して積層ゴムの積層部に圧縮軸力が付与され
る。

【００１５】ここで、地震時には、減衰体が引張力を受
けながら自由に任意方向へ変化し、減衰性能を発揮しな
がら圧縮軸力を導入し、積層ゴムの積層部に引張力が作
用しないようにする。

【００１６】請求項５に記載の発明では、引張手段が、
上端部が上部構造体側に揺動可能に連結され、下端部が
下部構造体側に揺動可能に連結され、長手方向へ伸縮可
能な屈曲部が形成された板ばねで構成されている。

【００１７】これによって、地震時には、板ばねが引張
力を受けながら、曲げ方向の変形と、屈曲部における軸
方向の変形との２方向変形に変化し、減衰性能を発揮し
ながら圧縮軸力を導入し、積層ゴムの積層部に引張力が
作用しないようにする。

【００１８】

【発明の実施の形態】図２に示すように、第１形態に係
る免震装置１０は、コンクリートが打設された基礎面１
２に設置され、高層ビル１４を支承している。なお、免
震装置１０は、高層ビル１４に外周部、つまり地震時に
引張力が生じる箇所に配置することが望ましい。

【００１９】図４に示すように、免震装置１０は、積層
ゴム１６を備えている。積層ゴム１６は、受け台１８に
固定され高層ビル１４の荷重を受ける上板２０と、架台
２２に固定され基礎面１２に設置される下板２４とを有
しており、上板２０と下板２４の間には、ゴムと鉄板を
加硫溶着し何層にも積層した積層部２６が設けられてい
る。この積層ゴム１６は、高層ビル１４の大きな鉛直荷
重を支えると共に、水平方向へ柔らかい剛性を持ってい
る。

【００２０】また、上板２０と下板２４との間には、積
層部２６の四方を囲むようにして（図１０参照）、ダン
パー２８が配置されている。

【００２１】図１に示すように、このダンパー２８は、
上板２０へボルト３０で固定される環状の上部枠体３２
を備えている。この上部枠体３２の中央部には、移動体
としてのロッド３６の上部が位置している。そして、上
部枠体３２の内周面とロッド３６の外周面とに固着する
ように、上部枠体３２と同じ厚みの円板状のゴム板３８
等（減衰性を備えている）が加硫接着されている。

【００２２】また、下板２４へボルト３０で固定される
下部枠体３４も、同様に、ゴム板３９等を介してロッド
３６の下部と連結されている。

【００２３】次に、本形態に係る免震装置１０の作用を
説明する。先ず、免震装置１０の積層ゴム１６を高層ビ
ル１４の下部と基礎面１２との間に設置固定した後、ダ
ンパー２８の上部枠体３２を、図３に示すように、上板
２０にボルト３０で固定する。次に、下部枠体３４をジ
ャッキ等で引き下げ、図４に示すように、上下のゴム板
３８、３９を引き伸ばしながら、下部枠体３４を下板２
４にボルト３０で固定する。

【００２４】これによって、高層ビル１４から受ける鉛
直荷重の他に、積層ゴム１６の積層部２６には、ゴム板
３８、３９から圧縮軸力が導入される。

【００２５】ここで、高層ビル１４が地震等で大きく揺
れ、積層部２６を上方へ持ち上げるような引張力が作用
したとする。しかし、この引張力は、ゴム板３８、３９
で導入した圧縮軸力で打ち消すことができるので、積層
ゴム１６の免震機能を維持することができる。

【００２６】また、ダンパー２８のロッド３６は、軸方
向の動きだけに制限される訳ではないので、高層ビル１
４の動きに追従して、任意の方向へせん断変形等（捩り
変形も含む）し、減衰力を発揮して地震エネルギーを吸
収する。

【００２７】さらに、このダンパー２８は、積層部２６
の周囲に配置され、積層ゴム１６を設置した後、後付け
できるので、施工現場において始めて、積層部２６に圧
縮軸力が導入される。このため、ゴム板３８、３９の性
能を長持ちさせることができる。

【００２８】なお、ゴム板３８、３９として汎用のゴム
（イソプレン、ＳＢＲ、ＮＲ、ＩＲ、ＢＲ等）を考えて
いるが、アクリル系ゴムやシリコン系ゴムのように特殊
なゴムを使用することもできる。

【００２９】また、本形態では、ダンパー２８の取付方
法として、ジャッキ等で下部枠体３４を押し下げて固定
すると説明したが、これに限定されるものではない。例
えば、ロッドを切断して、下部枠体３４を下板２４へ、
上部枠体３２を上板２０に固定し、その後、ターンバッ
クル等でロッドを連結して、ゴム板３８、３９に引張力
を付与するようにしてもよい。

【００３０】次に、第２形態に係る免震装置４０を説明
する。図６に示すように、第２形態では、積層部４２の
中心部に円筒状の収納部４４が形成されており、ここ
に、ダンパー２８が配置されている。

【００３１】このような免震装置４０では、積層部４２
を構成するゴムと鉄板の間が加硫接着されてない非接着
式に適しており、ダンパー２８で積層部４２にプレスト
レスを与えることにより、第１形態で説明した接着式の
積層ゴム１６と同等の性能を発揮させることができる。

【００３２】次に、第３形態に係る免震装置４６を説明
する。図７に示すように、第３形態では、上板２０及び
下板２４からアンカー４８が突設されている。このアン
カー４８は、コンクリート等と付着しないようにしてあ
り、例えばグリス等の潤滑剤が塗布されており、受け台
１８及び架台２２に穿設されたアンカーホール５０へ挿
入されている。

【００３３】このように、積層ゴム１６の上板２０及び
下板２４を固定せず、アンカー４８を介して水平力だけ
を受け持つ構成とすることで、積層部２６には引張力を
一切負担させない構成となっている。

【００３４】次に、第４形態に係る免震装置５４を説明
する。図８に示すように、第４形態では、上板２０及び
下板２４にシアコッター５２が凸設されており、鉄製の
受け台１８及び架台２２に形成された凹部５６へ挿入さ
れている。すなわち、第４形態でも、第３形態と同様
に、積層ゴム１６に引張力が入力されないようにし、シ
アコッター５２でせん断力だけを伝達するようになって
いる。

【００３５】次に、第５形態に係る免震装置５８を説明
する。図９に示すように、第５形態では、ゴムの減衰力
を利用したダンパーに替えて、長方形状の板ばね６０が
用いられている。板ばね６０には、中央部にＳ字形状の
屈曲部６０Ａが形成されており、上端部がボルト６２で
上板２０に固定されている。また、板ばね６０の下端部
には、長孔６４が形成されており、この長孔６４が下板
２４に固定されたボルト６２に沿って揺動可能とされて
いる。

【００３６】このような構成で、積層ゴム１６に引張力
が作用しようとすると、屈曲部６０Ａが上下（長さ方
向）に屈曲して、積層ゴム１６に作用する引張力を打ち
消す。また、板ばね６０は４方向に配設されており、高
層ビルがどの方向に揺れても、板ばね６０は揺動して追
従できるようになっている。このとき、例えば、図９に
おいて左右に揺れたとすると、手前側の板ばね６０は、
左右の板ばね６０の曲げ変形を阻害しないように、上側
のボルト６２を中心に揺動する。

【００３７】なお、板ばね６０の材料としては、鋼材
（鉄、極低降伏点鋼、焼入れ鋼、超高力鋼等）を用いる
ことができる。また、通常は、復元力用のばねとして使
用するが、弾塑性ダンパーとして使用することもでき
る。

【００３８】また、積層ゴム１６とダンパー２８の組み
合わせは、図１０に示す第１形態、第３形態〜第５形態
や、図１１に示す第２形態のレイアウトに限定されるも
のではなく、図１２に示すように、積層ゴム１６の回り
に多数のダンパー２８を配置してもよく、また、図１３
に示すように、積層ゴム１６の回りをダンパー２８で円
形に取り囲んでもよく、さらに、図１４に示すように、
図１０と図１１を組み合わせたようなレイアウトでもよ
い。

【００３９】

【発明の効果】本発明は上記構成としたので、建物に引
張力が作用しても、せん断変形して免震機能を発揮でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１形態に係る免震装置のダンパーを示した斜
視図である。

【図２】第１形態に係る免震装置で高層ビルを免震構造
とした例を示す正面図である。

【図３】第１形態に係る免震装置の取付作業状態を示す
正面図である。

【図４】第１形態に係る免震装置の取付状態を示す正面
図である。

【図５】第１形態に係る免震装置の作動状態を示す正面
図である。

【図６】第２形態に係る免震装置の取付状態を示す正面
図である。

【図７】第３形態に係る免震装置の取付状態を示す正面
図である。

【図８】第４形態に係る免震装置の取付状態を示す正面
図である。

【図９】第５形態に係る免震装置の取付状態を示す正面
図である。

【図１０】免震装置の積層ゴムとダンパーのレイアウト
を示す説明図である。

【図１１】免震装置の積層ゴムとダンパーのレイアウト
を示す説明図である。

【図１２】免震装置の積層ゴムとダンパーのレイアウト
の変形例を示す説明図である。

【図１３】免震装置の積層ゴムとダンパーのレイアウト
の変形例を示す説明図である。

【図１４】免震装置の積層ゴムとダンパーのレイアウト
の変形例を示す説明図である。

【符号の説明】

１６積層ゴム２８ダンパー（引張手段）３２上部枠体３４下部枠体３６ロッド（移動体）３８ゴム板（上部減衰体）３９ゴム板（下部減衰体）４０積層ゴム６０板ばね（引張手段）

フロントページの続き (72)発明者新谷隆弘千葉県船橋市前原東５丁目８番16号 (72)発明者久保田雅春東京都千代田区三番町２番地飛島建設株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部構造体の荷重を受ける上板と、下部
構造体に支持される下板と、前記上板と下板の間にゴム
と鉄板を積層した積層部と、で構成された積層ゴムを用
いた免震装置であって、前記上部構造物と下部構造物との間に前記積層部に圧縮
軸力を導入する弾性変形可能な引張手段を設けたことを
特徴とする免震装置。
【請求項２】前記引張手段が、前記積層部の周囲に配
置されたことを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
【請求項３】前記引張手段が、前記積層部の中心部に
形成された収納部に予め配設されたことを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載の免震装置。
【請求項４】前記引張手段が、前記上部構造体側に固
定される上部枠体と、前記下部構造体側に固定される下
部枠体と、前記上部枠体と前記下部枠体との間に配置さ
れた移動体と、前記上部枠体の内周面と前記移動体の上
部に固着され移動体と上部枠体をつなぐ上部減衰体と、
前記下部枠体の内周面と前記移動体の下部に固着され移
動体と下部枠体をつなぐ下部減衰体と、で構成されたこ
とを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の免
震装置。
【請求項５】前記引張手段が、上端部が前記上部構造
体側に揺動可能に連結され、下端部が前記下部構造体側
に揺動可能に連結され、長手方向へ伸縮可能な屈曲部が
形成された板ばねであることを特徴とする請求項１〜請
求項３の何れかに記載の免震装置。