JPS6366987B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 産業上の利用分野 本発明は地震によつて建築物等に加わる水平方
向と鉛直方向の入力加速度を共に減少させる免震
構体に関するものである。

ロ 従来技術 地震発生時に建物に加わる振動は水平動と上下
動とに分けられる。地動の水平方向加速度は最大
規模である７〜８マグニユチユードの地震のと
き、一般に0.3〜0.4Gである。上下動の加速度は
通常水平動の加速度の約1/2〜1/3程度であつて、
0.1〜0.2Gである。建物は平常時にもともと1G
（980gal）の重力加速度を受けているから、これ
が0.1〜0.2G増減してもたいした影響はなく、一
般の建物では、この上下動の加速度に対して構造
的な配慮を特にしていない。

地震の破壊力で問題になるのは、水平方向の加
速度である。水平方向の加速度を受けると建物は
第１図ａ，ｂ，ｃのように変形する。ａは各階の
柱が伸び縮みしないせん断変形、ｂは各階の柱が
伸び縮みして起きる曲げ変形、ｃは建物が変形せ
ず地盤が変形して起きるロツキングである。建物
の変形は実際には上記ａ，ｂ，ｃの三種の変形を
複合した形で同時に起こり、この変形の中でロツ
キングは顛倒のおそれがあり最も破壊力が大き
い。上記三種の変形に対して耐震設計をすると、
特に高層の建物の場合耐地震力を大きくとらねば
ならず設計が困難になり、建築費も多額になる。

そこで建物に加わる水平方向の加速度を減少さ
せる第２図に示すような免震構造が、本出願人等
によつて提唱されている。これは第３図及び第４
図に示すように複数枚の金属板１と複数枚の弾性
板２とを交互に積層して構成された複数個の免震
アイソレータ３，３…を、建物４とその基礎５の
間に間在させたものである。この免震アイソレー
タ３は薄い弾性板２を金属板１の間に挾んでいる
ので、大きな鉛直方向載荷能力と小さな水平方向
のバネ力を有している。従つて大重量の建物を水
平方向に可動な状態で安定性良く支持でき、建物
４の水平方向の固有振動周期を地震動の最大成分
の周期よりも大きくし、地震動に対する建物の動
きを第１図ｄに示すような低速のスウエイ運動に
することができる。この結果地震発生時に建物に
加わる水平方向の加速度を減少し、建物を地震動
から保護できる。

なお上記スウエイ運動において、地震終了後建
物が元の位置に戻らなくては困るし、変位量δが
大き過ぎても困るので、免震アイソレータ３の水
平方向のバネ力を適当な値に選定すると共に建物
と基礎との間に建物の振動エネルギーを吸収する
ダンパーを併設して、上記免震アイソレータ３を
実用性のあるものとする工夫がされている。この
ダンパーの一例として本出願人が先に出願した第
５図に示すようなものがある。これは建物の下部
に先細になるテーパー形状の弾塑性棒（鉄棒）６
を植立し、基礎５にこの弾塑性棒６の先部６ａを
出入自在に嵌入させる孔７を設けたものである。
この弾塑性棒６は建物４と基礎５とが相対運動を
すると撓み、その水平方向の振幅を制限すると共
に、ヒステリシス特性を有する弾塑性変形によつ
て運動エネルギーを吸収し振動の減衰を早める。

上記第２図に示す免震構造に第５図に示すダン
パー８を併設することによつて、建築構造、建築
構造中の家具及び配管設備等の安全性はこれで充
分に保つことができる。

而してコンピユータシステム、精密機械、及び
貴重品等を収納する金庫等を建物内に設置する場
合、地震発生時に生じる衝撃力をより少なくする
ことが要求される場合がある。ところが上記第２
図に示す免震構体は水平方向の免震作用のみを行
うものであつて、上下方向の加速度を減少させる
ことができない。

なお、実開昭57−97299号公報に、原子力発電
所の中央制御室として、中央制御室内の制御盤設
置床を、床面の縦方向のばね装置と側壁の横方向
のばね装置とによつて、浮動状態で支持したもの
が記載されている。この防振構造は縦方向と横方
向の振動の加速度を同時に低減しようとするもの
である。

しかしこの防振構造ではタービンの振動から制
御盤を保護する程度の効果しか得られない。この
理由は次の通りである。

第１は、中央制御室のみに防振構造を設けてい
るので、大地震があつたとき建物全体の破壊を防
止できず、この場合に中央制御室は当然に破壊さ
れてしまう。

第２に、床のみを防振する構造であり、建物全
体に対する免震が考慮されていないので、地震が
あると、建物は前述した第１図ａ，ｂ，ｃの如く
挙動し、中央制御室がある床の地震に対する応答
加速度は、建物の下部よりもむしろ増大してしま
う。

第３に、縦方向と横方向の振動を同時に低減す
るために中央制御室の床面に採用しているばね装
置では、一般に10cm程度の変形が限度であり、免
震アイソレータと異なり免震に必要な30〜40cm以
上の水平方向変形能力が得られない。このため、
地震動の周期に追随することとなり、免震効果が
得られない。特に上記第２の理由で述べた床の振
動が増幅された場合にはもはや、この振動を減少
させることは不可能になる。

ハ 発明の目的 本発明は建物に加わる地震の水平方向の入力加
速度を減少させると同時に、建物若しくは建物中
の特定の部屋又は装置に入力される上下（鉛直）
方向の加速度をも減少できる免震構体を提供する
ことを目的とする。

ニ 発明の構成 本発明は、剛体である構造物下部と、その基礎
の間に複数の免震アイソレータを挾むことによ
り、地盤から建物等の構造物に伝わる水平方向の
地震の入力加速度を減少し、さらに構造物下部の
上に、鉛直方向に緩衝作用をする緩衝材を介して
構造物又は構造物の一部を載置することにより、
上下（鉛直）方向の地震の入力加速度も減少する
ものである。

ホ 実施例 本発明の第１の実施例である第６図において、
５は地盤９上に設けられた基礎、１０は複数の免
震アイソレータ３，３…を挾んで基礎５の上に配
置された構造物（建物）下部である中間剛床、１
１，１１…は構造物上部（建物のほぼ全体）１２
を中間剛床１０の上に載置し鉛直方向に緩衝作用
を行う緩衝材、１３，１３…は構造物上部１２が
中間剛床１０に対して水平方向に移動しないよう
に規制する上下方向のスライドガイドである。免
震アイソレータ３，３…の両端は基礎５と中間剛
床１０に夫々固定される。また緩衝材１１はバネ
緩衝器のような機械式のシヨツクアブソーバを用
いる他、この緩衝材１０の設置面積を増加して、
鉛、コルク等の適宜な振動吸収材を用いることが
できる。

上記構成において地震が発生すると、中間剛床
１０より上の部分は、水平方向に一体となり地震
の周期より遅い周期で振動する。従つて中間剛床
１０より上の部分に入力される水平方向の加速度
はかなり減衰する。地盤からの上下方向の加速度
は中間剛床１０に、その大きさのまま入力される
が、それより上には緩衝材１１の作用によつて弱
められて、伝達される。

ここで、スライドガイド１３…は地震発生時に
構造物上部１２が構造物下部〔中間剛床１０〕に
対して水平方向に動くのを禁止して、緩衝材１１
による上下方向の振動吸収作用を良好に行わせ
る。このスライドガイド１３…がないと、構造物
上部１２は構造物下部に対して、水平方向と垂直
方向の複合振動をすることになり、極めて不安定
になる。

上記第１の実施例において緩衝材１１は、中間
剛床１０と構造物上部１２との間に、部分的に配
置されていたが、全面に敷きつめるようにしても
よい。この場合の構造例を第２の実施例として第
７図に示す。

この第２の実施例において、中間剛床１０の端
部１０′は構造物上部（建物）１２の側面に回り
込むように延長形成されている。この延長された
端部１０′と構造物上部１２の側面１２′との間
に、第３図及び第４図で説明した免震アイソレー
タ３，３…をその作動方向が鉛直方向になるよう
に嵌着固定し、上下方向のスライドガイド１３′
として使用する。この結果構造物上部１２は中間
剛床１０に対して水平方向には移動しない。そし
て、全面に敷き詰めた緩衝材１１の弾性変形によ
つて上下方向にのみ変位する。

ハ 発明の効果 本発明は、構造物下部と基礎との間に配置され
た免震アイソレータによつて、一旦水平方向の地
震入力を減少させて建物の顛倒モーメントを減少
させ、しかる後に鉛直方向に作用する緩衝材によ
つて上下動を吸収させ、免震を水平方向と鉛直方
向の二段階に分離して別々に行うから、三次元的
な免震が無理のない構造で可能になる。仮りに水
平方向と鉛直方向の免震を同時に行おうとしても
重量のある構造体を基礎に浮動状態で安定性良く
支持することは不可能であり、本発明のように免
震アイソレータを基礎に配置し、二段階に分けて
免震を行うのが合理的なのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は地震によつて建物が振動する状態を示
す図で、ａはせん断変形、ｂは曲げ変形、ｃはロ
ツキング、ｄはスウエイ運動を夫々示す、第２図
は水平方向の免震のみをする従来の免震構体の構
造を示す図、第３図及び第４図は免震アイソレー
タの正面図、及び平面図、第５図は第２図に示す
免震構体に併設して使用するダンパーの一例を示
す断面図、第６図及び第７図は、夫々本発明の第
１及び第２の実施例を示す断面図である。 １……金属板、２……弾性板、３……免震アイ
ソレータ、４……建物、５……基礎、１０……構
造物下部（中間剛床）、１１……緩衝材、１２…
…構造物上部、１３，１３′……上下方向のスラ
イドガイド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の金属板と弾性板とを交互に積層・固着
   して構成され、積層方向を鉛直にして基礎の上に
   並置固定された複数の免震アイソレータと、 これらの免震アイソレータの上に、載置・固定
   された構造物下部と、 構造物上部を構造物下部の上に載置支持して、
   その鉛直方向の振動を吸収する緩衝材と、 構造物上部を構造物下部に対して水平方向には
   移動しないように規制する上下方向のスライドガ
   イドとを具備したことを特徴とする免震構体。