JPH1182615A - 構造体安定化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造部材を地震外乱の影響から保護するため
の安定化システムを提供する。 【解決手段】 振子アイソレータ（６０）は、地面に固
定された構造体と可動の構造部材との間に位置決めされ
る。振子アイソレータは、建築物とスラブ（３２）の床
面との間に延在するロッド（６０ａ）とすることが可能
であり、スラブの床面に接続されたロッドの端部は半球
摩擦ナックル継手または軸受すなわちナックルエレメン
ト／ソケットアセンブリを含む。その代わりとして、各
振子アイソレータを互いに関して運動可能であり各端部
でナックル継手を備える少なくとも１つのロッドにより
接続される１組の支持体とすることが可能である。ナッ
クル継手での摩擦を利用して地震外乱を減衰させること
により、地震外乱が生じた際に、固定された構造体と可
動性の構造部材との間の相対運動を制限する。振子アイ
ソレータの長さは調節可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】本発明は、構造体、たとえば建物、橋、
および印刷機のような機械を、地震外乱の影響から保護
するためのシステムに関し、より特定的には、地震外乱
の力の減衰を改善する、振子の、摩擦に基づくシステム
に関する。

【０００２】図１を参照して、本願の発明者による米国
特許第４，８６０，５０７号（以降「′５０７特許」と
呼ぶ）は、地震外乱の影響からたとえば建物といった構
造体１２を保護するための安定化システム１０を開示す
る。安定化システム１０は、対応するベース１６から可
撓性構成要素により吊り下げられる、縦の支持柱１５を
用いるベース分離システム１４を含む。このシステム１
４は、構造体１２のその基礎１８に関する「浮動」支持
を与えることにより、地震の間に地面から構造体１２に
伝達される水平方向の運動を最小にする。解放可能なイ
ンターロックシステム２０および減衰サブシステム２２
を、単独で、および／またはこのベース分離システム１
４と組合せて用いることができる。具体的には、解放可
能なインターロックシステム２０は通常、予め定められ
たしきい値レベルよりも低い線形の変位に対抗して構造
体１２をその基礎１８に固定する。しかしながら、この
システム２０は、地震外乱により生じるようなしきい値
を上回る力に応答する自動解放メカニズムを有する。こ
うした力は自動的に構造体１２を解除し、ベース分離シ
ステム１４により支持されて構造体が「浮動」できるよ
うにする。

【０００３】他方減衰サブシステム２２は、１つ以上の
対として配置される、流体圧で相互接続された流体圧ダ
ンパ２４および２６を用いる。各対のお蔭で、構造体１
２とその基礎１８との間の線形の相対変位を適切に減衰
させることができる。こうしたダンパは、その配置によ
って、構造体がその基礎に関し垂直軸を中心として旋回
する傾向を生み出すことを助けるが、また一旦こうした
傾向が生まれるとその旋回を妨げる役割を果たし得るこ
とがわかっている。

【０００４】本願発明者による米国特許第５，１５２，
１１０号（以降「′１１０特許」と呼ぶ）はさらに、流
体圧の平行から垂直への力または変位の変換をもたら
す、「Ｌ字形」構成の流体圧ダンパを用いた、改良され
た減衰サブシステムを開示する。Ｌ字形のダンパは各
々、第１および第２の一体化され角度的に関連づけられ
たダンパ構成要素を有する。ダンパ構成要素の離れたサ
ブチャンバはバルブで調節される導管を介して流体圧で
接続され、隣接するサブチャンバは流体圧で直接接続さ
れる。バルブを調節して所望の減衰レベルを生み出すこ
とができる。

【０００５】′５０７および′１１０特許の開示は、各
々が全体として本明細書中に直接採り入れられているか
のように有効に、特に本明細書に引用により援用する。

【０００６】本願発明者による同時係属中の出願特開平
１０−７２９５０では、１対の平行の（長手方向の）列
として配置されかつ地面に（たとえば杭打ちにより）固
定される複数の縦の支持柱からなる支持フレーム組立体
を含むベース分離システムについて述べられる。平行す
る列のそれぞれの縦の支持柱は対をなして間隔をあけら
れた関係で配置され、長手方向の支持梁は各列のそれぞ
れの柱を相互接続し、横断方向（または横方向）の支持
梁は平行する列の対をなす柱の間に延在しかつこれらの
柱を相互接続する。

【０００７】平行で長手方向の端縁を有する支持スラブ
は、縦の支持柱の平行する列と、関連の長手方向に延在
する支持梁との間に、これらと長手方向に平行して延在
するように、間隔をおいて平行する関係で配置される。
たとえば塊状鉄心スチールロッドといった長い振子アー
ムの上端は、縦の支持柱の上部と係合し、その下端はス
ラブと係合して、スラブのこの縦の支持柱からの振子型
懸架が与えられる。この配置は、′５０７特許により教
示されるような、建物の振子型「浮動」懸架と同様であ
る。さらに、オリフィスプラグを用いる流体圧減衰シス
テムが、スラブを、縦支持柱が接続される、支持してい
る基礎に相互接続する。

【０００８】ロッドは、対応する凹状のソケット内で摩
擦係合でドライベアリング表面として機能する半球状の
凸状ナックルエレメントを含むナックル継手を有する。
ロッドは、支持部を通して挿入されその上でナットを受
入れるねじ切りされた端部を有する。ナットの調整によ
りロッドの長さが調節される。

【０００９】ナックルエレメントは対応するソケット内
で動くことができるため、スラブは、地震外乱中の運動
の影響を受ける支持柱および関連の支持構造に対して浮
動しそのためにこれらから分離される。この摩擦係合
は、同時係属中の出願においては流体圧減衰システムの
減衰効果を補うものとして説明されているが、これは縦
支持柱に関するスラブの小さな変位の後したがってベア
リングを規定する対応するソケット内でのロッドの端部
またはナックルの相対的な旋回の後のことにすぎない、
すなわち、このような相対的な変位または運動がベアリ
ングにおける初期の動的摩擦を超えた後にすぎない。

【００１０】依然として必要とされているのは、このよ
うなシステムの実現化を単純化する一方で、システムの
有効性を高めかつ応用範囲を広める、システムの改良で
ある。たとえば、印刷機のような機械が、地震に対する
保護がないまたは保護が不十分な既存の建築物内に設置
され動作するような場合に、このような印刷機などの機
械を保護するための構造体安定化システムを提供するこ
とが非常に望ましい。さらに、便宜上の問題としてかつ
確実に単一または一体化された支持構造体を与えるため
に、建築物または何らかの既存のベース分離システムを
大幅に修正する必要なくして、このような機械を保護す
ることが望ましい。

【００１１】さらに望ましいのは、地震外乱の生じた際
に、ベース分離システムの特徴のために、建築物と基礎
との間で本質的な相対的な旋回が生じないことである。
具体的には上記のように、実際流体圧ダンパは、建築物
をその基礎に関して旋回させる傾向のある力を生み出す
原因となり得るため、このような流体圧ダンパに依存し
ない減衰システムもまた所望される。

【００１２】流体圧ダンパに基づくシステムを排除する
と、構造体を地震外乱から保護するための、あまり複雑
でなく、高価でなく、整備が少なくて済みかつ信頼性の
より高いシステムを得ることになるであろう。

【００１３】さらに、橋床のような構造体を、橋脚が受
ける地震外乱から切り離すための比較的簡単な装置が望
ましい。効率および性能を最適にするには、このような
装置は新築または既存の橋の改築の際に使用可能であ
り、調節により地盤沈下を補正することができ、整備が
不要で、かつ橋床を旋回させる傾向があるようなねじれ
の力を生じさせる原因とならないことが必要とされる。

【００１４】

【発明の概要】したがって本発明の目的は、構造体を地
震外乱の影響から保護するための改良された安定化シス
テムを提供することである。

【００１５】本発明の他の目的は、分離されたまたは分
離されていない構造体に関し構造部材の浮動支持を与え
る安定化システムを提供することである。

【００１６】本発明のさらに他の目的は、先行技術によ
るシステムよりも複雑でなく、信頼性が高く、コストが
低くかつ整備が少なくて済む構造体安定化システムを提
供することである。

【００１７】本発明のさらに他の目的は、本質的に減衰
を採り入れた改良された振子型浮動支持システムを提供
することである。

【００１８】本発明のさらに他の目的は、各々がナック
ル継手を含んでおり流体圧ダンパを用いる必要のない、
振子アイソレータのみを用いる効果的な構造減衰を提供
することである。

【００１９】本発明のさらに他の目的は、摩擦のみに依
存して建築物に対する地震外乱の影響を減じる安定化シ
ステムを提供することである。

【００２０】本発明のさらに他の目的は、単独の減衰装
置として整備不要の球形の滑りスラスト軸受に依存する
ベース分離システムを提供することである。

【００２１】本発明のさらに他の目的は、感度の高い機
械類に対し、振子型で摩擦に基づく浮動支持を与えるこ
とにより、こうした機械類を地震外乱による損傷から保
護することである。

【００２２】本発明のさらに他の目的は、構造体を支持
する複数の振子ロッドを提供することであり、このロッ
ドはシステムの単独の減衰要素の役割をするナックルア
センブリにおいて終端をなしている。

【００２３】本発明のさらに他の目的は、２つの対すな
わち凸型の半球形のナックルエレメントおよび整合する
凹型のソケットにより一体化される軸ナックル継手を各
々が備える、ナックル減衰振子アイソレータに依存する
構造体安定化システムを提供することである。

【００２４】本発明のさらに他の目的は、ロッドの端部
でナックル継手を用いる装置を介して地震による影響を
減じることであり、このナックル継手は振子分離応用例
各々に対し最適な減衰力を得るために、摩擦半径および
摩擦係数に従い選択されるものである。

【００２５】最後に本発明のさらに他の目的は、保護す
ることが求められる構造部材の相対的な高さの位置をモ
ニタするためのシステムを提供することにより、たとえ
ば基礎の沈下により生じた何らかの位置ずれ状態を検出
し、さらにこのようにして検出された位置ずれ状態また
はその他の不安定条件の補正を可能にすることである。

【００２６】同時係属中の特開平１０−７２９５０で述
べられた装置支持スラブのベース分離システムに対する
減衰力を決定する際に、ナックル継手の摩擦力の存在
は、その力が克服されねばならないものであるという文
脈において、たとえばプラグオリフィスサイズを増大さ
せなければならないという点において認識されかつ考慮
されたものであった。しかしながらさらにテストを行な
った結果、減衰制御のためにこのようなナックル継手の
摩擦力のみに依存することが実際可能であるということ
が初めて考察された。このようにして、本発明はナック
ル継手の摩擦力の強度を随意に変更し制御することによ
って効果的な減衰をもたらすという事実に気づいたこと
からなされたものである。

【００２７】本発明の上記およびその他の目的を達成す
るために、地面に接続された構造体と保護が求められる
構造体との間に位置決めされた振子アイソレータに基づ
いたナックル減衰双線形分離振子システムを含む、構造
体安定化システムが提供される。このシステムは、ナッ
クル継手ですなわち球形のナックルエレメントと対応す
るソケットとの界面で生じた摩擦に依存し、地震外乱に
よる影響を減じるものである。

【００２８】ある実施例では、本発明は、平行の（長手
方向の）列の対として配置されかつ地面に（たとえば杭
打ちなどにより）固定される複数の縦の支持柱からなる
支持フレーム組立体を含む。平行の列の垂直支持柱それ
ぞれは対にされ間隔を置かれた関係で配置され、長手方
向の支持梁は各列のそれぞれの柱を相互接続し、横断方
向（または横方向）の支持梁は平行の列の対にされた柱
の間に延在しかつこれらを相互接続する。

【００２９】支持スラブは縦の支持柱の平行の列とこれ
に関連づけられた長手方向に延在する支持梁との間に配
置され、したがってこれらと長手方向において平行に延
在する。スラブの平行の長手方向の端縁は、地震外乱が
生じた際のスラブの横方向の移動または相対変位以上で
あるが、これを大幅に上回るものではない距離だけ柱か
ら間隔が置かれる。

【００３０】スラブは、好ましい実施例では塊状鉄心ス
チールロッドであるナックル減衰振子アイソレータを介
して支持され、アイソレータの上端は縦支持柱に接続さ
れる支持梁と係合し下端はスラブと係合して、縦支持柱
からのスラブの振子型懸架をもたらす。縦支持柱は、必
要とされる振子の自由懸架長さ以上の距離までスラブの
上方に延在する。アイソレータのロッドは、支持梁に取
付けられた支持プレートを通して挿入され、関連のナッ
クルエレメント、対応のソケットおよびその上のナット
を受入れるねじ切りされた上端を有する。ナックルエレ
メントは半球形の構成を有し、すなわち半径がロッドの
半径よりも大きく、ドライベアリング表面として機能
し、対応するソケット内で摩擦係合で受入れられる。各
ナックルエレメントは対応するソケット内で制限された
運動を行なうことができる。関連のナットの調整によ
り、従属するロッドの自由長さを調節し、応じてロッド
により規定されるスラブの高さを調節する。

【００３１】各ロッドの下端は上端と同様、スラブの長
手方向の端縁に沿い位置づけられた対応のソケットに受
入れられる。ロッドのこの下端は同様にねじ切りされ受
入れられたナットを介して調節される。

【００３２】このシステムのために、スラブは、地震外
乱による運動の影響を受ける支持柱および関連の支持構
造に関し浮動することが可能であり、したがってこうし
た柱および構造から分離可能である。

【００３３】対応するナックルエレメントおよびソケッ
ト各々の間の摩擦係合、およびこれらの間の相対的回転
に対する対応の抵抗に意図的に依存して、支持柱および
関連の支持構造に関するスラブの、応じてこれらに関す
るロッドの端部の、変位または運動の減衰を与える。こ
うしたアイソレータは好ましくは構造体安定化システム
の単独の減衰源であるが、所望であれば引用した特許の
ベース分離システムにおいて用いられたような流体圧減
衰サブシステムにより与えられる減衰制御を補助的に用
いることができる。

【００３４】他の実施例では、ナックル減衰振子アイソ
レータ各々は、ロッドにより反転の関係で接続される１
対の支持体であり、橋脚、橋床、および梁システムの間
に延在し、ロッドの端部各々は再び、ナックルエレメン
ト／ソケットの組合せを含む。この対の第１の支持体は
第１の上部プレートおよび第２の対向する下部プレート
を有し、第１の上部プレートは中央開口部を含む。第１
および第２のプレートは第１および第２の間隔が置かれ
たアームにより接続される。第２のプレートは橋脚に固
く接続される。この対の第２の支持体もまた第１の上部
プレートおよび第２の対向する下部プレートを有する。
第２の下部プレートは中央開口部を含む。第２の支持体
の第１および第２のプレートもまた第１および第２の間
隔が置かれたアームにより接続される。第２の支持体の
第１の上部プレートは橋床および梁システムに固く接続
される。ロッドは第１および第２の支持体に形成された
中央開口部を通して受入れられナットにより固定され
る。

【００３５】さらなる実施例では、ナックル減衰振子ア
イソレータ各々は４つのロッドにより接続される２組の
支持体である。複数の振子アイソレータが橋床、梁シス
テムおよび橋脚間に延在する。第１および第３の支持体
各々は、第１の上部プレートおよび第２の対向する下部
プレートを含む。第１および第３の支持体の第１の上部
プレート各々はその端部に形成された２つの開口部を有
する。第１および第２のプレートはＴ字形のボディによ
り接続される。第２のプレートは橋脚に固く接続され
る。第２および第４の支持体もまた、第１の上部プレー
トおよび第２の対向する下部プレートを含み、第２の下
部プレートは各々２つの間隔が置かれた開口部を含む。
第２および第４の支持体のこれら第１および第２のプレ
ートもまた、Ｔ字形のボディにより接続される。第２お
よび第４の支持体の第１の上部プレートは橋床および梁
システムに固く接続される。４つのロッドは第１および
第３の支持体の第１のプレートにおいて、および第２お
よび第４の支持体の第２の下部プレートにおいて形成さ
れた開口部を通して受入れられる。各ロッドの対向する
端部各々でもまた、ソケットにより受入れられるナック
ルエレメントが形成され、その端部は上記のようにねじ
切りされてナットを受入れる。

【００３６】上記実施例の各々において、上記のような
レベルモニタシステムを使用できる。ナットを受入れる
各ロッドのねじ切りされた端部をこのモニタの結果に基
づき必要に応じて調節できる。

【００３７】本発明のその他の目的および利点は、添付
の図面と関連づけられた以下の説明より明らかになるで
あろう。図面では同じ参照番号は図面すべてにわたり同
じまたは同様の部分を示すものとする。

【００３８】明細書に採り入れられ明細書の一部をなす
添付の図面は、発明の実施例を示すものであり、説明と
ともに本発明の原理の解釈に役立つものである。

【００３９】

【好ましい実施例の説明】以降、本発明の好ましい実施
例を示す図２−２２をより詳しく参照する。

【００４０】例として高速印刷機のような高価な装置が
載置されるスラブまたは橋床といった構造体の一部を地
震から守るのに特に適したものとして、本発明は開示さ
れるが、システムはより広範にわたって応用可能であ
り、たとえば本願発明者による上記の特許および係属中
の出願で開示されるような構造体または建築物全体に対
する保護のために用い得ることが認識されるであろう。
さらに、この振子型システムを、′５０７および′１１
０特許において述べられたベース分離、減衰および／ま
たはインターロックシステムとともに、またはこれらの
または類似するシステムなしで用いることが可能であ
る。

【００４１】図２および３はそれぞれ、本発明の好まし
い実施例の振子構造体安定化システム２８に従い支持さ
れるスラブ３２を採り入れた、建築物／支持構造体３０
の端面立面図および平面図である。スラブ３２は、地震
外乱から保護されるべき市販の高速印刷機などの装置３
３のためのプラットフォームまたは支持体の役割を果た
すことができる。一般的にこのような印刷機は細長い構
造を有するため、支持スラブ３２は、これに対応して長
くかつ幅が狭く、関連する地域において通常予測可能な
最大の地震の条件下における運動から切り離されるよう
に支持されるのみならず、スラブが旋回しないように支
持されねばならない。

【００４２】図２に示すとおり、分離されていない建築
物３０または少なくともその支持フレーム部分は、従来
の態様で横方向に間隔が設けられる平行する列として配
置され、支持を受けるべき構造体の第１の方向（たとえ
ば長手方向）に延在する従来の杭材３４および３６の上
に組立てられる。基礎支持梁３８および４０は、杭材３
４および３６の平行の列それぞれに沿い長手方向に延在
しかつこれら杭材により支持される。横方向の支持梁４
２は、間隔を置かれ並列する長手方向支持梁３８および
４０の間を横断するように延在し、かつ対向する端部が
この長手方向支持梁に固く接続される。コンクリート床
４４は従来の態様で長手方向および横方向支持梁３８、
４０および４２の上に形成されかつこれらにより支持さ
れる。スチール強化コンクリートから形成することがで
きる対をなす縦の支持柱４６および４８の平行に間隔が
置かれた列はそれぞれ、下端部で長手方向の支持梁３８
および４０で支持され、上端部で一般的にはスチールＩ
ビームである横方向の（すなわち横断方向の）天井梁５
０により相互接続される。

【００４３】図３では、縦支持柱４６は、構造体３０の
第１の長手方向の壁５２に沿い間隔が設けられた柱４６
ａ、４６ｂ、４６ｃ…４６ｎという複数の柱として表わ
されている。縦支持柱４８も同様に、柱４６ａ、４６
ｂ、４６ｃ…４６ｎそれぞれと対をなす関係で、構造体
３０の第２の長手方向の壁５４に沿い間隔をあけた関係
で位置決めされる複数の柱４８ａ、４８ｂ、４８ｃ…４
８ｎに相当する。

【００４４】支持スラブ３２は、ナックル減衰双線形分
離システム２９を含む構造体安定化システム２８によ
り、構造体３０内で引き上げられた位置で保持される。
本実施例では、システム２９は、複数の第１の振子支持
体すなわち振子アイソレータ６０および複数の第２の振
子支持体すなわち振子アイソレータ６２を含み、これら
の上端部はそれぞれ、以下で述べるように複数の縦支持
梁４６および４８によりその間に延在する梁８４を介し
て支持され、これらの下端部は、支持スラブ３２の対向
する長手方向の端縁それぞれに沿い間隔をあけた位置に
支持される。

【００４５】スラブ３２は、柱４６および４８ならびに
壁５２および５４に対し間隔が設けられ必要に応じてス
ラブ３２が柱および壁から妨げられずに運動できるよう
にする。本明細書における例としては、最大の地震外乱
の結果生じる相対的な水平の変位の２つの最大直交（す
なわちＸおよびＹ成分）は１０インチに近いものである
と予測されるため、スラブ３２とこれを取囲む要素（す
なわち構造体３０の柱４６、４８、壁５２、５４など）
との間には、スラブ３２の周囲全体にわたり１４インチ
幅の隙間が設けられ、スラブ３２のこのような最大水平
変位を考慮している。

【００４６】図３の平面図で最もよくわかるように、ス
ラブ３２は連続する引き込められた部分すなわち窪み６
４ａ、６４ｂ、６４ｃ…６４ｎおよび６６ａ、６６ｂ、
６６ｃ…６６ｎを含む並列する長手方向の端縁６４およ
び６６を有する。これらの窪みは縦支持柱４６ａ、４６
ｂ、４６ｃ…および４８ａ、４８ｂ、４８ｃ…に関し、
壁５２および５４の内側表面とスラブ３２の長手方向の
端縁６４および６６との間の間隔（１４インチ）と実質
的に同じ間隔だけあけて、配置される。

【００４７】スラブ３２は、強化コンクリートまたは同
様の材料から形成され、モノリシックに一体化された強
化梁を含む。一体化された支持梁は、長手方向の外側の
支持梁６８および７０、長手方向の内側の支持梁７２お
よび７４、ならびに外側および内側の長手方向の支持梁
６８、７０、７２および７４の間に延在しかつこれらを
一体的に相互接続する複数の横断方向の支持梁７６ａ、
７６ｂ、７６ｃ…７６ｎを含む。

【００４８】スラブ３２は、その上に位置決めされた装
置３３の垂直方向の荷重に耐えるように設計されている
ことに加え、差分的な垂直方向の変位を最小にするため
のスチフネスをかなり有するようにも設計されている。
スラブ３２はまた、その上に載置された装置３３よりも
はるかに大きな質量を有し、装置３３を含めたスラブ３
２が動的分析のために単一の剛性のボディとして考えら
れるように設計されている。このように質量が大きいこ
とはまた、装置３３の標準の動作、始動または突然の停
止により生じる振動を最小にして僅かなレベルにするの
に役立つ。

【００４９】スラブ３２はさらに、以下で説明するよう
に、関連の振子支持体すなわち振子アイソレータ６０お
よび６２の一部であるロッドの遠方の（すなわち下側
の）端部を受入れるための、たとえば６４ａ、６６ａと
いった窪みそれぞれに隣接する、第１の長手方向の端縁
６４に沿うコーナー部分７８ａ、７８ｂ、７８ｃ…７８
ｎで、かつ第２の長手方向の端縁６６に沿うコーナー部
分８０ａ、８０ｂ、８０ｃ…８０ｎで強化される。

【００５０】図２で概略的に示されかつ図４および５に
示されるように、横断方向のスチールの梁８４は対応す
る縦支持柱４６および４８の対の間で延在し、かつ対向
する端部それぞれはこの対応の縦支持柱の対に接続され
る。振子支持体６０および６２は、各横断方向の梁８４
の対向する端部それぞれと関連の縦支持柱４６および４
８との接合部または接続部に固定され（図４および図５
ではこのような梁および縦支持柱４６ｂ、４８ｂのみが
示される）、より具体的には、梁８４から長手方向の支
持梁９０へと角度をなしてかつ対称的に延在する斜め方
向の支持梁８６および８８それぞれに固定される（図
４）。たとえば、例として図４に示される隣接する振子
ロッド６０ｂ−１および６０ｂ−２は、関連の縦支持柱
４６ｂに関し対称に間隔が置かれ並列する関係で、斜め
方向の支持梁８６および８８それぞれから下向きに延在
する。

【００５１】図３に示すように、第１の振子支持体６０
および第２の振子支持体６２のお蔭で、間隔が設けられ
たロッドの連続する対、具体的にはスラブ３２の第１の
横断方向の端部５６での第１の対６０ａ、６２ａ、連続
する対６０ｂ−１、６２ｂ−１、および６０ｂ−２、６
２ｂ−２など、ならびにスラブ３２の対向する横断方向
の端部５８での最後の対６０ｎ、６２ｎを設けることが
できる。振子ロッド６０ａ、６０ｂ−１、６０ｂ−２…
６２ａ、６２ｂ−１、６２ｂ−２…などは同一であり、
各々は４インチの直径のスチールロッドとすることがで
きる。各ロッド６０ａ、６２ａ、６０ｂ−１などの下端
は、スラブ３２における対応の強化されたコーナー７８
ａ、８０ａなどによって受入れられる。

【００５２】図５および６に示すように、ロッド６２ｂ
−２は、斜めの支持梁８６で支えられる上部開口台座プ
レート９２と関連づけられ、ロッド６２ｂ−２のねじ切
りされた上端部９４はここを通して挿入されナット９６
により適所で保持される。同様に、隣接するロッド６２
ｂ−１は、斜めの支持梁８８で支えられる上部開口台座
プレート９３と関連づけられ、ロッド６２ｂ−１のねじ
切りされた上端部９５はここを通して挿入されナット９
９により適所で保持される。

【００５３】図５のロッド６２ｂ−２の上端部９４をよ
り詳細に示した図６に示されているように、この端部
は、腕曲した座面１０４を有し半径がロッド６２ｂ−２
の半径よりも大きな拡大され半球状に成形されたナック
ルエレメント１００を含むナックル継手８２を含む。ナ
ックルエレメント１００はロッドでソケット１０２の中
で支えられ、ソケットもまたロッドで支えられ対応する
合わせ面１０６を有し、ロッド６２ｂ−２はビーム８６
に旋回の態様で接続される。好ましくは合わせ面１０４
および１０６は以下で説明するように、地震外乱が生じ
た際に支持振子ロッド６０ａ、６０ｂ−１、６２ａ、６
２ｂ−１、６２ｂ−２…などに関し（応じて支持フレー
ムおよび地面に関し）スラブ３２が線形的に運動するの
を全体的に減衰するための、摩擦ダンパとして機能する
ように設計される。

【００５４】ナックル継手８２は調整可能である。すな
わち、（流体圧または機械）ナットを締めたときに、ね
じ切りされたロッドは、滑動可能な緩い嵌めあいでナッ
クルエレメントおよびソケットの対応の孔を通るため、
ロッドはナックルエレメントおよびソケットを通して移
動する。より具体的には、図５−７に示した機械ナット
９６、９９および１１８を適切な距離だけ回転駆動し
て、スラブ３２の領域をたとえば引き上げたり引き下げ
たりすることができる。上記の係属中の出願のように、
この調整により初期段階の組立が容易になり、また後に
振子の長さを調整するのも容易になる。図７は、図５の
ロッド６２ｂ−２の下端部９７のナックル継手１０８の
斜視図である。下端部のナックルエレメント１１０は、
上記の図６で示した上端部９４のナックルエレメント１
００と構造上同一であり、単に逆になっているだけであ
る。すなわち、ナックルエレメント１１０は、腕曲した
座面１１２を有し半径がロッド６２ｂ−２の半径よりも
大きな拡大した半球形状のものである。各下側のナック
ルエレメント１１０は対応する合わせ面１１６を有する
ソケット１１４に受け入れられることで、ロッド６２ｂ
−２はスラブ３２に旋回の態様で接続される。合わせ面
１１２および１１６により、地震外乱の際、支持振子ロ
ッド（応じて支持フレームおよび地面）に関するスラブ
３２の線形的な運動を全体的に減衰させるための摩擦ダ
ンパとしてのナックル継手の機能全体がもたらされる。
図６に示した配置と同様、ロッドの各下端部はねじ切り
され、ナックルエレメント１１０およびソケット１１４
の中央の開口部を支え、かつねじ切りされたナット１１
８を支える。

【００５５】このナックル減衰振子分離システムを用い
るときには、ナックル継手は振子として作用するロッド
の各端部に設けられる。この事実は、一方側で振子を地
面に連結し、他方側では地震外乱の力から保護すべき構
造体に振子を連結する構造部材の形状または構造とは無
関係である。

【００５６】ナックルエレメント１００（１１０）／ソ
ケット１０２（１１４）は、一般的に、たとえばペンシ
ルバニア州のＳＫＦカンパニー オブ キング オブ
プロシア（SKF Company of King of Prussia）から入手
可能な、半球形の滑りスラスト軸受として知られてい
る。このような軸受は、一般的には軸受中心軸に対しあ
る角度で傾斜がつけられ、一般的には整備不要と考えら
れている、滑り接触の鉄と鉄との面を有する。これは主
として１方向の軸方向の荷重を支えることが意図されて
いるが、組合わされた荷重にも対処することが可能であ
る。

【００５７】こうした軸受は既知であるが、本発明に従
う地震の力の摩擦減衰を得るために用いられるとは考え
られていない。たとえば、このような従来の軸受はテフ
ロンコーティングされた合わせ面を有するかまたは潤滑
剤をさすことが可能であるが、どれも本明細書で求めて
いる所望の減衰効果とは逆の効果である摩擦の大幅な低
減をもたらすものである。本願は逆に、合わせ面で生じ
得る実質的な摩擦に依存するものである。

【００５８】振子支持体６０および６２は、関連する地
域の特徴を考慮して、適切な振子アームの長さを有する
ように設計されている。上記の先行技術の特許により教
示されているように、振子の長さは予期される地面の優
勢周期の２．５倍の固有周期以上に釣り合うものでなけ
ればならない。このことによりかつ上記の適切な減衰の
追加により、多くの場合では、地震外乱により生じる水
平加速はおよそ９０％減少させることができる。

【００５９】図８（Ａ）−１０は、ナックル減衰振子分
離双線形システムに関連する力を示すのに役立つもので
ある。

【００６０】図８（Ａ）および（Ｂ）は、ロッドの各端
部での摩擦ナックル継手減衰力を示す、上記システムの
概略図である。この力は以下の式により定義可能であ
る。

【００６１】 ＤＦ（Ｌ／２）＝ｒ（μｗ） （１） ＤＦ＝２μｒＫ （２） Ｌ ＝ 振子の有効長さ Ｗ ＝ 垂直荷重 ｒ ＝ ナックルエレメント半径 μ ＝ 摩擦係数 ＤＦ ＝ ナックル継手減衰力 Ｋ ＝ ばね係数（Ｗ／Ｌ） 上記の式および本明細書で用いられるその他の式は一般
に、何らかの単位系に基づく係数を含まないため、いか
なる単位系に対しても有効である。結果として得られる
数字の単位は、用いた系に従うものである。

【００６２】図１０では、ロッドの両端に設けられた２
つのナックルエレメント間の水平の相対変位を横軸に示
し、対応する水平の復元力を縦軸に示している。この図
にはまた、これら２つの変数間の関係を決定する等式が
示される。同図では、旋回の開始時に現われる変位およ
び復元力の大きさ、ならびにナックルエレメント間の最
大の残余の変位の大きさが示される。

【００６３】図１０および以下の式で用いられる用語は
下記のとおりである。 ｌ ＝ Ｌ−２ｒ、ナックル素子において旋回が生じる前また生じると きのロッドから屈曲部までのおよび振子の有効長さ Ｋｂ ＝ １２Ｅｌ／ｌ ロッドのばね係数 Ｋｐ１ ＝ Ｗ／ｌ ナックルエレメントにおける旋回前またはナックルエ レメントにおいて旋回が生じていないときのロッドのばね係数 Ｋｐ２ ＝ Ｗ／Ｌ ナックルエレメントにおける旋回中のロッドのばね係 数 Ｈ ＝ 復元水平力 Ｕ ＝ ナックルエレメントの相対水平変位 Ｕｓ ＝ 旋回の開始時のナックルエレメントの相対変位 Ｈｓ ＝ ナックルエレメントにおける旋回開始時の復元力 Ｕｏ ＝ ナックルエレメントの最大残余変位 Ｕｓ、ＨｓおよびＵｏの値は以下のとおりである。

【００６４】 Ｕｓ ＝ ＤＦ／（Ｋｂ＋Ｋｐｌ−Ｋｐ２） （３） Ｈｓ ＝ Ｕｓ（Ｋｐｌ−Ｋｂ） （４） Ｕｏ ＝ ２μｒ （５） 図９は、２つのナックルエレメントを接合するロッドを
示し、ナックルエレメントにおいて相対的な旋回が生じ
ていないときの復元力に等しい水平方向の剪断力のため
に変形している。これは図１０の０−１の部分の力の図
で表わされている。

【００６５】地震の間は分離システムの構成要素すべて
は運動している。したがって、分離された構造体に接続
される構成要素間の相対変位が重要となる。ナックルエ
レメントの旋回もこの減衰システムの発明に従えば重要
であり、単なる運動ではない。

【００６６】各振子引張り部材の両端部のナックル継手
によってのみ減衰作用がもたらされる簡素化された振子
アイソレータを用いたこの振子分離システムの効果を得
ようとして研究が行なわれている。このような装置は、
特に１秒未満の地震の優勢周期が予期されるような地域
における、建築物、橋および高架道の地震分離のために
有効に用いることができる。以下で説明するように、こ
うした振子アイソレータについては多くの配置が可能で
ある。

【００６７】このような研究に対し、カリフォルニア州
の大部分について当てはまるような優勢周期が１秒未満
の地域については典型的であると考えられる特定的な場
合についてテストを行なった。周知の１９４０年のエル
チェントロ（El Centro ）地震の影響は、一方は本明細
書で説明するナックル−摩擦減衰、他方は従来の粘性
（流体圧）減衰という２つのシステムの比較分析という
形で、地震に関し分離された集合体について研究を行な
った。両システムについては振子の長さは１５０ｃｍで
同じである。構造に用いられる材料に従いナックル継手
の摩擦係数を０．０５と０．１５との間で変化させるこ
とが可能であるため、μｒの値は０．５と５．０ｃｍと
の間として研究を行なった。粘性減衰の場合は、臨界的
減衰の値は０．０５と０．２０との間として仮定した。

【００６８】こうした研究を通して、振子システムは粘
性（流体圧）減衰とともに使用しても、ナックル−摩擦
減衰のみに依存しても非常に効果的であることが判明し
た。この結果は図１１（Ａ）−（Ｃ）および１２（Ａ）
−（Ｃ）に示され、ここでは、２つの減衰システム各々
についての３つの主要な地震応答について比較を行なっ
ている。同様に、何らかのタイプの地震ベースアイソレ
ータに適した構造体について、この構造体が加速度記録
図がわかっている地震に遇ったときにはいつでも、ピー
ク地面加速度（ＰＧＡ）、ピーク相対速度（ＰＲＶ）、
およびピーク相対変位（ＰＲＤ）を決定することができ
る。

【００６９】このような結果を得るためには、加速度記
録図に加え、上記の式（１）−（５）で決定される分離
システムの特徴を考慮することが必要であった。このよ
うな特徴は、図１１（Ａ）−（Ｃ）（１２（Ａ）−
（Ｃ））に示される結果をもたらす、システムのエネル
ギ散逸の基本となるものである。

【００７０】より具体的には、図１１および１２のグラ
フは、１５０ｃｍ有効長さ（Ｔ＝２．４６５）振子部材
の、エルチェントロ地震（ピーク地面加速度３３０ｃｍ
／ｓｅｃ² ）のシミュレーションに対する応答を示す。
図１１（Ａ）−（Ｃ）は、本明細書で述べられる球形ナ
ックル摩擦減衰システムにおける振子部材の応答を示
す。これと比較して、図１２（Ａ）−（Ｃ）は、線形的
粘性（流体圧）減衰システムにおける振子部材を示す。
これらの図面において、μは摩擦係数であり、ｒは半球
ナックルエレメントの半径であり、ξは臨界減衰の分数
である。ナックル摩擦減衰を用いると、最も重要な地震
応答である、分離された集合体の絶対加速度の大幅な低
減が得られる。この低減は、２．５ｃｍのμｒの値（こ
れはたとえば０．１２５の摩擦係数および２０ｃｍのナ
ックルエレメント半径に対応する可能性がある）に対
し、およそ７６％である。（地面では３３０ｃｍ／ｓｅ
ｃ² から８０ｃｍ／ｓｅｃ² である。） このシステムの減衰の程度は、整備不要のナックル継手
の構造において使用可能な種々の既知の材料の組合せに
よって変化する摩擦係数、およびその異なる半径を利用
することによって選択可能である。この点については、
既知の球形の軸方向のスラスト軸受が本発明にとっては
好ましい装置である。なぜなら、角度のある力が生じな
いからである。サイズは、支持されるべき軸方向の荷重
に対し製造者が推奨するものに従って決定される。予期
される荷重は構造上の分析によって決定される。軸方向
ナックル軸受製造者が定めるように整備は不要または予
測されない。上記のように、減衰力は式ＤＦ＝２μｒＷ
／Ｌより表わされるであろう。

【００７１】特別のパラメータを含む応用例、特に印刷
機とともに使用される上記のスラブシステムと同様の応
用例における地震応答の推定が可能である。このような
計算による推定は、ある瞬間「ｔ」に対する以下の力学
的等式に基づくものである。

【００７２】

【数１】

【００７３】上記の式中、以下の要素が用いられる。
「ａ」および「ｂ」−実験上のテストの結果得られた、
粘性の減衰が線形的でないときの相対速度の係数および
指数。（すなわち、流体圧ダンパが用いられるときに
は、印刷機スラブを含む特開平１０−７２９５０で述べ
られるように減衰力−速度テストを行なう必要がある。
このようなテストより、相対速度の係数「ａ」およびそ
の指数「ｂ」が決定される。） Ｆ−集合体に直接加わる摩擦減衰力（粘性のダンパに対
する摩擦によりおよび／または何らかの摩擦減衰要素に
より発生する可能性がある。） Ｋ−ばね係数。振子分離の特殊なケースでは、「Ｋ」は
以下の値を有する。

【００７４】１）−ケーブルを使用するとき Ｋ＝Ｋ_o ＝Ｗ／Ｌ （７） ２）−２つの固定された端部を備える可撓性ロッドが用
いられるとき Ｋ＝Ｋ_b ＋Ｋ_o （８） ３）−ロッドの対向する端部各々にナックル継手を設け
たロッドを使用するとき、Ｋについて２つの値がある。

【００７５】＊ナックルエレメントの旋回前（またはナ
ックルエレメントの旋回が生じないとき） Ｋ＝Ｋ_b ＋Ｋ_p1 （９） ＊ナックルエレメントの旋回中 Ｋ＝Ｋ_p2 （１０） ばね係数Ｋ_b は、旋回が生じる前の、ロッドの両端部間
の力と変位の比率に対応する。その値１２Ｅ１／ｌにつ
いては上記で示したとおりである。振子についてその長
さに関する変位が小さい場合のばね係数の値は、これが
支持する重量（Ｗ）を振子の長さ（Ｌ）で除算したもの
に等しい。

【００７６】旋回前（ｌ）と旋回後（Ｌ）とで振子の長
さは２つの異なる値をとるため、上記においてはばね係
数としてそれぞれ「Ｋ_p1」および「Ｋ_p2」が指定されて
いる。Ｋｏは、集合体をワイヤロープが支持している場
合のように、振子の長さが変化しないときの振子のばね
係数である。

【００７７】簡単なケースについては、以下に示した簡
約化した等式を用いて解くことができる。たとえば、ナ
ックル継手における摩擦により生じる力が減衰力のみで
あるようなときは以下のとおりである。

【００７８】

【数２】

【００７９】この等式は図８（Ａ）から９で示した成分
と同様の成分を有する双線形分離システムの場合に当て
はまり、このシステムは、エルチェントロ地震の南北の
成分の作用を受けるものであった。このテストは、０．
５ｃｍから５ｃｍへと０．５ｃｍの増分で変化するμｒ
の値についての、分離された集合体の絶対加速度、相対
速度および相対変位を得ることをめざしたものである。
この例では、ｍ、Ｋ_b、Ｋ_p1、Ｋ_p2およびＨｓは、以下
のデータから計算された。

【００８０】Ｗ＝６０，０００ｋｇ Ｌ＝１５０ｃｍ ｌ＝１１０ｃｍ Ｄ＝７．５ｃｍ（ロッド直径） ナックル減衰システムのみを用いた場合の結果は図１１
（Ａ）−（Ｃ）に示される。

【００８１】線形粘性減衰のみを考慮にいれた通常の場
合について対応する等式は以下のとおりである。

【００８２】

【数３】

【００８３】この式は、双方の減衰システムの性能を比
較するために、同じ上記の振子アイソレータシステムに
適用された。結果は図１１（Ａ）から１２（Ｃ）に示さ
れる。

【００８４】摩擦減衰力が発生するとき、またはこれが
直接集合体に与えられるときのような特殊なケースにつ
いては以下のとおりである。

【００８５】

【数４】

【００８６】ナックル摩擦減衰力を利用するときには、
流体圧ダンパは排除できる。上記のように、流体圧ダン
パは旋回力を減衰するのに役立つが、流体圧ダンパの使
用が旋回力の発生に寄与することを示唆する証拠があ
る。すなわち、このような傾向が生じるときには常に、
その原因は減衰システムにより生じる不平衡な力であ
る。したがって、流体圧ダンパを排除すれば、旋回力お
よびこれに対抗する必要性も排除できる。このコンセプ
トについては以下のように研究された。要約すると、ナ
ックル摩擦減衰のみを利用することにより、減衰力は常
に垂直の荷重に比例するものとなり、構造体の重心は作
用力と同じになる。したがって、旋回（ねじれモーメン
ト）は決して発生せず、これを補償する必要もない。

【００８７】より具体的には、図１３は、重心Ｏに集中
すると仮定される総重量Ｗを有し、反力ｒνが生じるい
くつかの支持体を備える不規則形状の建築物を表わす集
合体を示す。吊り下げられた支持体のばね定数は、垂直
の荷重および振子部材の長さに依存することが証明され
ている。小さな変位については以下のとおりである。

【００８８】 ｋ＝ｒν／Ｌ （１４） ｒν ＝ 所与の支持体の垂直反力 Ｌ ＝ 振子部材の長さ ＤＦ ＝ システム全体の減衰力 ｄｆ ＝ 所与の支持体の減衰力 μ ＝ ナックル継手すべての摩擦係数 ｒ ＝ ナックルエレメントの半径 Ｋ ＝ Ｗ／Ｌ＝集合体全体のばね定数 ｋ ＝ ｒν／Ｌ＝集合体全体のばね定数 ＤＦ ＝ ２μｒｋ＝μｒＷ／Ｌ ｄｆ ＝ ２μｒｋ＝２μｒ（ｒν／Ｌ） ある方向の並進運動が生じるときは常に、すべての振子
部材が同じ長さを有すると仮定すれば、すべての支持体
における変位は同一であり、各支持体において同じ支持
体における垂直反力ｒνに正比例する大きさの復元力が
現われるであろう。同時に、垂直荷重ｒνに比例する減
衰力も発生するであろう。したがって、水平方向の力は
すべて垂直反力に比例するため、その結果は必然的に、
垂直の力の結果として生じる同じ垂直面にあることにあ
る。したがって旋回（動的ねじりモーメント）は存在し
ないと推測できる。

【００８９】上記同時係属中の出願のように、本発明も
また、支持柱が載置される基礎の差動的沈降により生じ
る可能性がある差動的な垂直変位を検出するために、ロ
ッドの下の末端部が接続される懸架されたスラブ３２の
端縁部に沿う位置各々でのスラブ３２のレベルをモニタ
できる。記載された態様で、検出された高さの差はナッ
トを回転させて関連する振子のロッドの相対的な高さを
調整することにより補正される。

【００９０】この点に関し、図１４は、スラブ３２での
振子支持体接続位置各々での差動的な高さの変動をモニ
タするレベルモニタシステム１４８の概略図を示す。具
体的には、センサ１５０−１、１５０−２…１５０−ｎ
が、システム２８の縦支持柱４６および４８にスラブ３
２が接続する、隣接する対応の位置にある適切な検知場
所にそれぞれ載置される。導管１５２は、支持スラブ３
２の周囲に延在し、連続するセンサステーション１５０
−１、１５０−２…１５０−ｎすべてを効果的に接続す
る。

【００９１】ナックル減衰振子分離システム２９の第２
および第３の実施例について次に説明する。これらの実
施例は、各々が１つ以上のロッドを利用する複数の振子
アイソレータを含む。アイソレータは、橋床を橋脚から
分離させることによって橋脚が受ける地震外乱を減衰さ
せ、橋床をこれに関する損傷から保護することに応用さ
れる。

【００９２】図１５は、本発明に従う第２の実施例の側
面図であり、単一のロッドナックル減衰地震振子アイソ
レータ１６０を含む。このアイソレータ１６０は、全体
的には同一であるが互いに逆方向に向けられた第１およ
び第２の支持体１６２および１６４を含む。図１６はそ
の平面図であり、図１７はその斜視図である。

【００９３】第１の支持体１６２は、第１の上部プレー
ト１６６および第２の対向する下部プレート１６８を含
む。各プレート１６６および１６８は矩形であり、第１
のプレート１６６は第２のプレート１６８よりも小さ
い。第１の上部プレート１６６はまた、以下で述べるよ
うにロッド１９４を受入れるための中央開口部１７０を
含む。第１および第２のプレート１６６および１６８
は、第１のプレート１６６から第２のプレート１６８へ
と外向きに分岐し、パイプの形状をとることが可能な第
１および第２の間隔が置かれたアーム１７２および１７
４により接続される。

【００９４】第２の下部プレート１６８は、この好まし
い実施例では橋脚１７８である基礎に取付けられる部材
に複数のアンカー１７６を介して固く接続される。

【００９５】第２の支持体１６４もまた、第１の上部矩
形プレート１８０および第２の対向するそれよりも小さ
な下部矩形プレート１８２を含む。第２の下部プレート
１８２は以下で述べるように同じロッド１９４を受入れ
るための中央開口部１８４を含む。この第２の支持体１
６４の第１および第２のプレート１８０および１８２は
同様に第２のプレート１８２から第１のプレート１８０
に向かい外側に分岐する第１および第２の間隔が置かれ
たアームまたはパイプ１８６および１８８により接続さ
れる。第２の支持体１６４の第１の上部プレート１８０
は、ここではひとつの梁１９３として図示される梁シス
テムを含む橋梁または橋床１９２に、複数のアンカー１
９０を介して固く接続される。

【００９６】第１および第２の支持体１６２および１６
４の間には、第１の支持体１６２の第１のプレート１６
６、および第２の支持体１６４の第２のプレート１８２
に形成された中央開口部１７０および１８４を通して受
入れられる振子引張り部材またはロッド１９４が延在す
る。ロッド１９４の対向する端部１９６および１９８各
々の近傍には、ソケット２０４および２０６それぞれに
受入れられるナックルエレメント２００および２０２を
各々が含む、整備不要の半球形スラスト軸受すなわちナ
ックル継手１９７および１９９が形成される。さらに、
各端部１９６および１９８はねじ切りされてナット２０
８および２１０を支える。上記の部材各々は好ましくは
鉄からなるものである。ナックル継手１９７および１９
９の重心は２１２で示される。

【００９７】本発明の実施例に対しいくつかの寸法が以
下に記載されているが、これらの寸法は、橋の大きさお
よび重量、橋が位置する地域で予測される地震活動など
により異なる可能性があるため、単なる例示である。

【００９８】第１の支持体１６２の第２のプレート１６
８および第２の支持体１６４の第１のプレート１８０の
長さは約１．３７ｍである。これらのプレート１６８お
よび１８０の幅は約０．６６ｍであり、厚みは約０．０
３ｍである。第２の支持体１６４の第１のプレート１８
２および第１の支持体１６２の第２のプレート１６６の
長さは約０．８ｍであり、その幅は約０．３５ｍであ
る。これらのプレートの厚みは約０．０３ｍである。各
アーム１７２、１７４、１８６、および１８８の高さは
約１．３ｍである。振子の有効長さ「Ｌ」は約１．５ｍ
である。第１および第２の支持体１６２および１６４が
その高さに沿って重なり合うようにすることにより、か
つこれらが振子引張り部材すなわちロッド１９４を共有
するようにすることにより、装置の全体の高さをかなり
小さくし建設を容易にできることがわかる。

【００９９】図１８は、上記の本願の第２の実施例に従
う複数の間隔が置かれた単一ロッド振子アイソレータ１
６０を採り入れた橋２１４の斜視図である。振子アイソ
レータ１６０は橋梁２１６と橋脚１７８との間に位置決
めされていることがわかる。

【０１００】浮動スラブに関する上記の第１の実施例と
同様、この第２の実施例もまた所望であれば上記のよう
な図１４に示したものと同様のレベルモニタシステムを
採用することができる。しかしながら、橋および高架道
の場合、例としてカリフォルニア州北部の大部分におけ
るように、地震が起こった際に地面の優勢周期が１秒未
満と予測されるようなときは常に、ナックル減衰振子分
離システム２９が適切であろう。こうした短い優勢周期
は通常、重大な沈下が予測されないような固い地盤で現
われる。したがって、永久レベルモニタシステムは通常
必要でない。設置および使用中に、レベルモニタシステ
ムをナットを備えねじ切りされたロッドとともに用いて
橋床のレベルを調整できる。２つのナックルで固定され
るロッドの長さの調整が必要であれば、ロッドの一方の
端部のみで行なうことができるであろう。

【０１０１】図１９は、本発明に従うナックル減衰振子
分離システム２９の第３の実施例の側面図であり、図２
０は、その平面図であり、簡潔化のために橋床は削除さ
れている。図２１は、図１９および２０に示された振子
アイソレータの斜視図である。これらの図面が示してい
るように、第３の実施例は４ロッドナックル減衰振子ア
イソレータ２２０を含む。このアイソレータ２２０は、
全体的には同一であるが対にされたものが互いに逆方向
に向けられた第１から第４の支持体２２１、２２２、２
２３および２２４を含む。具体的には、第１および第３
の支持体２２１および２２３はアイソレータ２２０の上
部分で位置決めされ、逆向きの第２および第４の支持体
２２２および２２４に接続される。

【０１０２】第１および第３の支持体２２１および２２
３各々は、第１の上部プレート２２６および２２８なら
びに第２の対向する下部プレート２３０および２３２を
含む。プレート２３０および２３２各々は矩形であり、
第１のプレート２２６および２２８は第２のプレート２
３０および２３２よりも大きい。以下で述べるように、
第１の上部プレート２２６および２２８でもまた、ロッ
ド２８０、２８２、２８４および２８６を受入れるため
の２つの開口部２３４および２３６ならびに２３８およ
び２４０がそれぞれその端部に形成される。第１および
第３の支持体２２１および２２３の第１および第２のプ
レート２２６および２２８ならびに２３０および２３２
は丈夫なＴ字形のボディ２４２および２４４により接続
される。第２のプレート２３０および２３２各々は複数
のアンカー２４６および２４８を介してこの実施例では
橋脚２５０である基礎に取付けられた部材に接続され
る。第１および第３の支持体２２１および２２３の第１
のプレート２２６および２２８は以下で述べるように、
基礎すなわち橋床の梁に取付けられた部材に固定されな
いが、第２および第４の支持体２２２および２２４に取
付けられる。

【０１０３】第２および第４の支持体２２２および２２
４もまた、第１の上部矩形プレート２５２および２５４
ならびに第２のより大きな対向する下部矩形プレート２
５６および２５８を含む。第２の下部プレート２５６お
よび２５８は各々、以下で述べるように同じロッド２８
０、２８２、２８４および２８６を受入れるための、各
端部それぞれに１つずつ設けられた、２つの間隔があけ
られた開口部２６０および２６２ならびに２６４および
２６６を含む。これら第１および第２のプレート２５
２、２５４、２５６および２５８は同様に、Ｔ字形のボ
ディ２６８および２７０により接続されるが、図１９に
示された第１および第３の支持体２２１および２２３の
「Ｔ」に対しては逆である。第２および第４の支持体２
２２および２２４の第１の上部プレート２５２および２
５４は、梁システムを含む橋床２７６に、複数のアンカ
ー２７２および２７４を介して固く接続されるが、ここ
では梁システムとして１つのビーム２７８が示されてい
る。

【０１０４】第１および第３の支持体２２１および２２
３ならびに第２および第４の支持体２２２および２２４
の端縁部の間には、第１および第３の支持体２２１およ
び２２３の第１のプレート２２６および２２８、ならび
に第２および第４の支持体２２２および２２４の第２の
下部プレート２５６および２５８に形成された開口部２
６０−２６６を通して受入れられる、４つのスチールロ
ッド振子引張り部材２８０、２８２、２８４および２８
６が延在する。各ロッド２８０−２８６の対向する端部
各々に、上記で述べたように、各々が、ナックルエレメ
ント２８８ａ、２８９ａ、２９０ａ、２９１ａ、２９２
ａ、２９３ａ、２９４ａ、２９５ａおよび対応するソケ
ット２８８ｂ、２８９ｂ、２９０ｂ、２９１ｂ、２９２
ｂ、２９３ｂ、２９４ｂ、２９５ｂを含む、整備不要の
半球スラスト軸受すなわちナックル継手２８１ａ、２８
１ｂ、２８３ａ、２８３ｂ、２８５ａ、２８５ｂ、２８
７ａおよび２８７ｂが形成される。さらに、各々のロッ
ドの端部もまたねじ切りされナット２９６ａ、２９６
ｂ、２９８ａ、２９８ｂ、３００ａ、３００ｂ、３０２
ａおよび３０２ｂを支える。好ましくは上記部材各々は
鉄から形成される。

【０１０５】橋床梁２７８の幅は約０．６ｍである。橋
脚２５０の幅（図１９に示す）は約０．０８ｍである。
第１および第３の支持体２２１および２２３の第１の上
部プレート２２６および２２８の長さ、ならびに第２お
よび第４の支持体２２２および２２４の第２のプレート
２５６および２５８の長さは約１．８ｍである。第１か
ら第４の支持体の高さは各々約１．１ｍである。「振子
有効長さ」すなわち「Ｌ」もまた約１．５ｍである。第
１および第３の支持体２２１および２２３をその高さに
沿って第２および第４の支持体２２２および２２４と重
ね合わせることにより、かつこれらがロッド２８０、２
８２、２８４および２８６という共通の振子引張り部材
を有するようにすることによって、振子有効長さＬをか
なり小さくし建設を容易にすることができることがわか
る。

【０１０６】図２２は、本発明の第３の実施例に従う、
複数の間隔を設けられた４ロッドアイソレータ２２０を
採り入れた橋３０４の斜視図である。振子アイソレータ
を床３０５と各橋脚２５０との間に位置決めできること
がわかる。各々のアイソレータ２２０は同一である。

【０１０７】上記の第１および第２の実施例と同様、こ
の第３の実施例でも所望であればレベルモニタシステム
を利用することが可能であるが、通常はこれは不要であ
ろう。橋床２７６は必要に応じてナットを調整すること
によって水平にできる。

【０１０８】上記第２および第３の実施例のようにこの
振子アイソレータシステムを橋または高架道において利
用することにより、以下の利点が得られる。

【０１０９】１．すべてのアイソレータについて振子の
長さ「Ｌ」が同一であるため、システムの減衰力および
復元力は垂直の荷重Ｗに比例し、したがって、橋床の旋
回は生じない。

【０１１０】２．橋床の加速は地面の加速の７０％から
９０％低減可能である。 ３．水平の残余の変位が非常に小さい。これは最大値が
式Ｕｏ＝±２μｒにより得られるランダムな数であろ
う。

【０１１１】４．振子アイソレータに対し適切な配置を
選択することにより、このシステムを新築の際に、およ
び既存の橋または高架道の改築の際にうまく用いること
ができる。高速道の通行を妨げることなく改築が可能で
ある。上記のスラブの実施例で述べたように、振子アイ
ソレータに対し流体圧ジャッキを用い次に機械ナットを
調節することにより徐々に荷重を行なうことができる。

【０１１２】５．長い橋では伸縮継手の間隔が非常に大
きくなる可能性があるが、橋の新築の多くの場合におい
て伸縮継手を完全に排除することができる。

【０１１３】６．振子アイソレータは工場で容易に製造
可能であり、その後橋の建築現場で設置できる。

【０１１４】最後に、関連の特許について先に述べたイ
ンターロックシステムを、特に風によって生じる水平方
向の力がナックルの摩擦力よりも大きいと予測されるよ
うなときには、ここで説明した本発明を高層の建築物に
応用する際に、用いることができる。特殊な状況ではま
た、これらの特許において述べられたような流体圧減衰
システムを用いることも望ましいであろう。

【０１１５】これらのシステムの変形を効果的に同様の
応用例および多種の建築物、橋および他の構造体に対し
て実現することができるであろう。したがって、当業者
にとっては、本発明のシステムから多数の変形例および
適用例が生まれることは明らかであり、したがって、前
掲の特許請求の範囲では、本発明の真の精神および範囲
内のこのような変形例および適用例すべてを包含するこ
とが意図される。

【図面の簡単な説明】

【図１】上記特許に従う構造体安定化システムを採り入
れた構造体および関連の支持基礎の概略的な端面立面の
断面図である。

【図２】荷重を支えるスラブ、およびスラブのための振
子型減衰システムを採り入れた、本発明の第１の実施例
に従う、建築物（支持フレーム）構造体の概略的な端面
立面の断面図である。

【図３】図２の線３−３に沿う、支持フレーム構造体お
よびスラブの概略的な平面図であり一部は断面を示す。

【図４】第１の実施例に従う、縦支持柱の上部分、なら
びに振子ロッドの上端部を支持する関連の横方向および
斜め方向の梁の部分図である。

【図５】図４に示すものと同様の、構造体の上部分の拡
大部分図である。

【図６】本発明に従う、振子ロッドの上端部におけるナ
ックルエレメント／ソケットの組合せの側面断面図であ
る。

【図７】スラブの対応する端縁部分における、振子ロッ
ドの下端部のナックルエレメント／ソケットの組合せの
斜視図である。

【図８】（Ａ）はナックル減衰力の説明に役立つ、対応
するソケットそれぞれに係合する対向する端部のナック
ルエレメントを備えるロッドの概略図であり、（Ｂ）は
これもナックル減衰力を説明するのに役立つ概略図であ
る。

【図９】ロッドの対向する端部のナックルエレメントの
相対変位の概略図である。

【図１０】ナックルエレメントの相対変位後に加えられ
ることが可能な復元力を示す図である。

【図１１】（Ａ）−（Ｃ）はナックル減衰を用いる際
の、分離システムについてのピーク絶対加速度、相対速
度および相対変位それぞれを示すグラフの図である。

【図１２】（Ａ）−（Ｃ）は、粘性（流体圧）減衰を使
用する際の、図１１（Ａ）−（Ｃ）に示されるのと同じ
ピーク応答を示すグラフの図である。

【図１３】本発明に従うナックル減衰システムを備えた
不規則な形状の建築物に対しねじりモーメントがない場
合を示す図である。

【図１４】本発明とともに使用されるレベルモニタシス
テムの概略図である。

【図１５】単一ロッドナックル減衰橋地震アイソレータ
を含む、本発明に従う第２の実施例の側面図である。

【図１６】図１５に示した単一ロッドナックル減衰橋地
震アイソレータの平面図である。

【図１７】図１５および１６に示したアイソレータの斜
視図である。

【図１８】本発明の第２の実施例に従う間隔が設けられ
た単一ロッドアイソレータを複数採り入れた橋の斜視図
である。

【図１９】４ロッドナックル減衰橋地震アイソレータを
含む、本発明に従う第３の実施例の側面図である。

【図２０】図１９に示した４ロッドナックル減衰橋地震
アイソレータの平面図である。

【図２１】図１９および２０に示したアイソレータの斜
視図である。

【図２２】本発明の第３の実施例に従う複数の間隔が設
けられた４ロッドアイソレータを採り入れた橋の斜視図
である。

【符号の説明】

２８ 振子構造体安定化システム ２９ ナックル減衰双線形分離システム ３２ スラブ ４６ 支持柱 ５２ 壁 ６０ 振子支持アイソレータ ８４ 梁

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地震外乱に反応する構造体安定化システ
   ムであって、 地面に接続される第１の構造部材と、 地面に対し可動であり安定化されるべき第２の構造部材
   と、 複数の振子アイソレータとを含み、アイソレータ各々
   は、第１の構造部材に接続される第１の部分と第２の構
   造部材に接続される第２の部分とを有し、第１および第
   ２の部分は各々、地震外乱に対抗して第２の構造部材を
   安定化させるために半径および表面摩擦係数が選択され
   る球形軸受を含む、構造体安定化システム。
2. 【請求項２】 第１の構造部材は建築物構造体であり、
   第２の構造部材は平坦な部材であり、複数の振子アイソ
   レータは、建築物と平坦な部材との間に延在する複数の
   ロッドを含み、第１の部分は建築物構造体に接続される
   各ロッドの第１の端部にあり、第２の部分は平坦な部材
   に接続される各ロッドの第２の端部にある、請求項１に
   記載の構造体安定化システム。
3. 【請求項３】 第１の構造部材は橋脚であり、第２の構
   造部材は橋床であり、複数の振子アイソレータ各々は、
   ２つの端部を有し橋脚と橋床との間に延在する少なくと
   も１つのロッドにより接続される複数の支持体を含み、
   各ロッドの２つの端部各々は球形軸受を備える、請求項
   １に記載の構造体安定化システム。
4. 【請求項４】 複数の支持体は各々、第１の上部プレー
   トおよび第２の下部プレートを備える第１の支持体を含
   み、第１のプレートは開口部を含み、第１および第２の
   プレートは第１および第２のアームにより接続され、第
   ２のプレートは橋脚に固く接続され、複数の支持体は各
   々さらに、第１の上部プレートおよび第２の下部プレー
   トを備える第２の支持体を含み、第２のプレートは開口
   部を含み、第２の支持体の第１および第２のプレートは
   第１および第２のアームにより接続され、第２の支持体
   の第１の上部プレートは橋床に固く接続され、少なくと
   も１つのロッドは第１および第２の支持体に形成された
   開口部を通して受入れられる単一のロッドであり、球形
   軸受はソケットに受入れられるナックルエレメントであ
   る、請求項３に記載の構造体安定化システム。
5. 【請求項５】 各ロッドの端部はねじ切りされ、球形軸
   受を通過し、ナットを受入れる、請求項４に記載の構造
   体安定化システム。
6. 【請求項６】 複数の支持体の各々は、各々が第１の上
   部プレートおよび第２の下部プレートを有する第１から
   第４の支持体を含み、第１の上部プレートには２つの開
   口部が形成され、第１および第２のプレートはボディに
   より接続され、第２のプレートは橋脚に固く接続され、
   第２および第４の支持体は第１の上部プレートおよび第
   ２の下部プレートを含み、第２の下部プレートには２つ
   の開口部が形成され、第２の支持体の第１および第２の
   プレートはボディにより接続され、第２および第３の支
   持体の第１の上部プレートは橋床に固く接続され、少な
   くとも１つのロッドは第１および第３の支持体の第１の
   プレートならびに第２および第４の支持体の第２の下部
   プレートに形成された開口部を通して受入れられる４つ
   のロッドであり、球形軸受はソケットに受入れられるナ
   ックルエレメントである、請求項３に記載の構造体安定
   化システム。
7. 【請求項７】 各ロッドの端部はねじ切りされ、球形軸
   受を通過し、ナットを受入れる、請求項６に記載の構造
   体安定化システム。
8. 【請求項８】 建築物構造体は地面に接続される基礎上
   の建築物であり、平坦な構造体は建築物におけるフロア
   スラブであり、複数のロッドは建築物に接続される上端
   部およびスラブに接続される下端部を有し、複数のロッ
   ドは建築物から吊り下げてスラブを支持する一方で、ス
   ラブと建築物との間の相対運動を制限することによっ
   て、地震外乱の結果生じる基礎の運動がスラブに伝達さ
   れることを制限する、請求項２に記載の構造体安定化シ
   ステム。
9. 【請求項９】 振子アイソレータの第１および第２の部
   分の少なくとも一方と関連づけられ、個別に動作して第
   ２の構造部材のレベルを調節できる部材をさらに含む、
   請求項１に記載の構造体安定化システム。
10. 【請求項１０】 第２の構造部材に取付けられた複数の
    レベルモニタセンサを備えるレベルモニタシステムをさ
    らに含み、対応するモニタセンサのそれぞれのレベルの
    差動的変化を検出する、請求項１に記載の構造体安定化
    システム。
11. 【請求項１１】 地震外乱に反応する構造体安定化シス
    テムであって、 地面に接続される第１の構造部材と、 地面に関して可動であり安定化されるべき第２の構造部
    材と、 複数の振子アイソレータを含むナックル減衰振子分離シ
    ステムとを含み、複数の振子アイソレータは各々、第１
    の構造部材に接続される第１の部分および第２の構造部
    材に接続される第２の部分を有し、第１および第２の部
    分は各々、半球ナックルエレメントおよび対応するソケ
    ットを備えるナックル継手を含み、継手の半径および表
    面摩擦係数を選択して地震外乱に対抗して第２の構造部
    材を安定化させる、構造体安定化システム。
12. 【請求項１２】 第１の構造部材は建築物構造体であ
    り、第２の構造部材は平坦な部材であり、複数の振子ア
    イソレータは、建築物と平坦な部材との間に延在する複
    数のロッドを含み、第１の部分は建築物構造体に接続さ
    れる各ロッドの第１の端部にあり、第２の部分は平坦な
    部材に接続される各ロッドの第２の端部にある、請求項
    １１に記載の構造体安定化システム。
13. 【請求項１３】 第１の構造部材は橋脚であり、第２の
    構造部材は橋床であり、複数の振子アイソレータの各々
    は、２つの端部を有し橋脚と橋床との間に延在する少な
    くとも１つのロッドにより接続される複数の支持体を含
    む、請求項１１に記載の構造体安定化システム。
14. 【請求項１４】 複数の支持体の各々は、第１の上部プ
    レートおよび第２の下部プレートを備える第１の支持体
    を含み、第１のプレートは開口部を含み、第１および第
    ２のプレートは第１および第２のアームにより接続さ
    れ、第２のプレートは橋脚に固く接続され、複数の支持
    体の各々はさらに、第１の上部プレートおよび第２の下
    部プレートを備える第２の支持体を含み、第２のプレー
    トは開口部を含み、第２の支持体の第１および第２のプ
    レートは第１および第２のアームにより接続され、第２
    の支持体の第１の上部プレートは橋床に固く接続され、
    少なくとも１つのロッドは第１および第２の支持体に形
    成された開口部を通して受入れられる単一のロッドであ
    る、請求項１３に記載の構造体安定化システム。
15. 【請求項１５】 各ロッドの端部はねじ切りされ、ナッ
    クル継手を通過しナットを受入れる、請求項１３に記載
    の構造体安定化システム。
16. 【請求項１６】 複数の支持体の各々は、各々が第１の
    上部プレートおよび第２の下部プレートを有する第１か
    ら第４の支持体を含み、第１の上部プレートには２つの
    開口部が形成され、第１および第２のプレートはボディ
    により接続され、第２のプレートは橋脚に固く接続さ
    れ、第２および第４の支持体は第１の上部プレートおよ
    び第２の下部プレートを含み、第２の下部プレートには
    ２つの開口部が形成され、第２の支持体の第１および第
    ２のプレートはボディにより接続され、第２および第３
    の支持体の第１の上部プレートは橋床に固く接続され、
    少なくとも１つのロッドは、第１および第３の支持体の
    第１のプレートならびに第２および第４の支持体の第２
    の下部プレートに形成された開口部を通して受入れられ
    る４つのロッドである、請求項１３に記載の構造体安定
    化システム。
17. 【請求項１７】 各ロッドの端部はねじ切りされ、ナッ
    クル継手を通過しナットを受入れる、請求項１６に記載
    の構造体安定化システム。
18. 【請求項１８】 建築物構造体は地面に接続される基礎
    上の建築物であり、平坦な構造体は建築物におけるフロ
    アスラブであり、複数のロッドは建築物に接続される上
    端部およびスラブに接続される下端部を備え、複数のロ
    ッドは建築物からスラブを吊り下げて支持する一方で、
    スラブと建築物との間の相対運動を制限することによ
    り、地震外乱の結果生じた基礎の運動がスラブに伝達さ
    れるのを制限する、請求項２に記載の構造体安定化シス
    テム。
19. 【請求項１９】 振子アイソレータの第１および第２の
    部分の少なくとも一方に関連づけられ、個別に動作して
    第２の構造部材のレベルを調節できる部材をさらに含
    む、請求項１１に記載の構造体安定化システム。
20. 【請求項２０】 地震外乱に反応する構造体安定化シス
    テムであって、 地面に接続される第１の構造部材と、 地面に関し可動であり安定化されるべき第２の構造部材
    と、 各々が長く延ばされ、第１の構造部材に接続される第１
    の部分と第２の構造部材に接続される第２の部分とを備
    える複数のナックル減衰振子アイソレータとを含み、第
    １および第２の部分は各々、凸形半球ナックルエレメン
    トおよび対応する凹形ソケットを備える軸方向ナックル
    継手を含み、各アイソレータの長さならびに継手の半径
    および表面摩擦係数を選択して地震外乱に対抗して第２
    の構造部材を安定化させる、構造体安定化システム。
21. 【請求項２１】 第１の構造部材は建築物構造体であ
    り、第２の構造部材は平坦な部材であり、複数の振子ア
    イソレータは、建築物と平坦な部材との間に延在する複
    数のロッドを含み、第１の部分は建築物構造体に接続さ
    れる各ロッドの第１の端部にあり、第２の部分は平坦な
    部材に接続される各ロッドの第２の端部にある、請求項
    ２０に記載の構造体安定化システム。
22. 【請求項２２】 第１の構造部材は橋脚であり、第２の
    構造部材は橋床であり、複数の振子アイソレータの各々
    は、２つの端部を備え橋脚と橋床との間に延在する少な
    くとも１つのロッドにより接続される複数の支持体を含
    む、請求項２０に記載の構造体安定化システム。
23. 【請求項２３】 複数の支持体は各々、第１の上部プレ
    ートおよび第２の下部プレートを備える第１の支持体を
    含み、第１のプレートは開口部を含み、第１および第２
    のプレートは第１および第２のアームにより接続され、
    第２のプレートは橋脚に固く接続され、複数の支持体は
    各々さらに、第１の上部プレートおよび第２の下部プレ
    ートを備える第２の支持体を含み、第２のプレートは開
    口部を含み、第２の支持体の第１および第２のプレート
    は第１および第２のアームにより接続され、第２の支持
    体の第１の上部プレートは橋床に固く接続され、少なく
    とも１つのロッドは第１および第２の支持体に形成され
    た開口部を通して受入れられる単一のロッドである、請
    求項２２に記載の構造体安定化システム。
24. 【請求項２４】 各ロッドの端部はねじ切りされ、ナッ
    クル継手を通過しナットを受入れる、請求項２３に記載
    の構造体安定化システム。
25. 【請求項２５】 複数の支持体は各々、各々が第１の上
    部プレートおよび第２の下部プレートを含む第１から第
    ４の支持体を含み、第１の上部プレートには２つの開口
    部が形成され、第１および第２のプレートはボディによ
    り接続され、第２のプレートは橋脚に固く接続され、第
    ２および第４の支持体は第１の上部プレートおよび第２
    の下部プレートを含み、第２の下部プレートには２つの
    開口部が形成され、第２の支持体の第１および第２のプ
    レートはボディにより接続され、第２および第３の支持
    体の第１の上部プレートは橋床に固く接続され、少なく
    とも１つのロッドは、第１および第３の支持体の第１の
    プレートならびに第２および第４の支持体の第２の下部
    プレートに形成された開口部を通して受入れられる４つ
    のロッドである、請求項２２に記載の構造体安定化シス
    テム。
26. 【請求項２６】 各ロッドの端部はねじ切りされナック
    ル継手を通過しナットを受入れる、請求項２５に記載の
    構造体安定化システム。
27. 【請求項２７】 建築物構造体は地面に接続される基礎
    上の建築物であり、平坦な構造体は建築物におけるフロ
    アスラブであり、複数のロッドは建築物に接続される上
    端部およびスラブに接続される下端部を有し、複数のロ
    ッドはスラブを建築物から吊り下げて支持する一方で、
    スラブと建築物との間の相対運動を制限することによ
    り、地震外乱の結果生じる基礎の運動がスラブに伝達さ
    れることを制限する、請求項２１に記載の構造体安定化
    システム。
28. 【請求項２８】 振子アイソレータの第１および第２の
    部分の少なくとも一方に関連づけられ、個別に動作して
    第２の構造部材のレベルを調節することができる部材を
    さらに含む、請求項２０に記載の構造体安定化システ
    ム。