JPS637473A - 構造物用免震支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、建築物等の構造物の荷重を支持するととも
に地震時の振動を吸収する構造物用免震支持装置に関し
、更に詳しくは、粘性せん断抵抗を利用する免震支持装
置に関する。

［従来の技術］ この種の構造物用免震支持装置として、特開昭５９−１
７９９７０号公報（以下「先行技術」という）がある。

第３図に該先行技術の免震装置の構造を示す。

この装置は設置物の基部Ｇを取り付けた取付は盤ａと基
礎部Ｂに固定した固定ｍｂとの間に、下面に低摩擦材Ｃ
を有し、固定盤すと間隙を存して粘性抵抗面ｄを有する
支承体ｅを設け、その外側を中空円筒ゴムｆで包囲し、
その内部に前記間隙を満たすように粘性体ｇを封入して
なるものである。

この構成により、地震その他の外力により構造物が強制
振動を受けると、低摩擦材Ｃを介して支承体ｅが固定ｍ
ｂ上をすべり、このすべり変位に伴い支承体ｅの下面と
固定Ｍｂの上面とは両面間に介在する粘性体ｇにより粘
性せん断抵抗力を受けて支承体ｅひいては構造物の変位
を阻止することとなる。

しかして、この装置は粘性せん断抵抗力によるので地震
の振動に対して鋭敏に作用し、地震エネルギを速やかに
減衰させ、かつ、水平方向にはあらゆる方向に移動する
ことができる。

しかしながら、地震時の構造物は負反力あるいは転倒モ
ーメントを受けてこの支持装置において上揚力が作用す
ることがある。この上揚力が構造物の鉛直荷重以下であ
れば格別の問題はないが、該上揚力が支持装置に作用す
る鉛直荷重を上回るとき支持装置の支承体の下面と固定
盤の上面との間隙に変化（間隔を大きくする）をもたら
し、減衰機能を低下させるという問題を生ずる。特に、
この種装置を軽量の建築物（例えば１〜３層程度の住宅
用建築物）への適用を図る場合、この問題は大きな技術
的課題となってくる。

［本発明の技術的課題〕 本発明は上記先行技術の有する問題を解消すべくなされ
たものであり、二面間の間隙に介在した粘性体の二面間
の相対運動により生ずる粘性せん断抵抗力の振動吸収作
用を有効に利用し、上部構造物に作用する上揚力を拘束
する手段を設け、上揚力の作用する状態においても減衰
機能に変化を与えることのない免震支持装置を得ること
をその技術的課題とする。

［本発明の構成］ 本発明の構造物用免震支持装置は上記目的を達成するた
め、次の構成（技術的手段）を採る。すなわち、■上部
構造の下面より垂設され、下端に抵抗板を水平に取り付
けた支承体と、■実質的に下板と上板とよりなり、前記
抵抗板を移動域を存して水平方向に移動自在に収容する
基礎に固定されたケーシングと、■前記ケーシング内に
充填された粘性体とからなり、■前記抵抗板はその上下
面に微小間隙を保持する軸受材を介して前記ケーシング
の下板及び上板により上下方向の移動を拘束され、■前
記抵抗板の下面と下板の上面と、前記抵抗板の上面と上
板の下面と、並びにこれらの相対向する面の間に介在す
る粘性体とにより粘性せん断抵抗発生部を形成してなる
。ことを特徴とする。

上記構成において、抵抗板の上下面に突出して設けられ
た軸受材は、上部構造の荷重を下部構造に伝達する支持
作用を奏するとともに、ケーシングの上板及び下板に挟
着された抵抗板の円滑な摺動を行わせ、かつ上板及び下
板と抵抗板との微小間隙を保持する、多機能の役目を果
すものである。

また、粘性体としては、通常の粘性体、例えばシリコン
油の外に、特に減衰特性の向上を図るべく高粘度の粘性
体１例えばポリイソプレチン、ポリプロピレン、ポリブ
テンなどの高分子粘性体、あるいはアスファルトなどが
使用される。

［作用］ 常時においては、上部構造の荷重は支承体より抵抗板の
下面の下部軸受材を介してケーシングの下板に伝達され
、構造物は安定して支持される。

構造物に地震等の急激な外力が作用すると構造物は強制
振動を起こし、この振動変位は支承体を介して抵抗板の
動きとなり、基礎に固定されたケーシングとの間に相対
運動が生じる。この相対運動は結局、軸受材を介して微
小間隙を隔てて相対向する二面（抵抗板の上面と上板の
下面、及び抵抗板の下面と下板の上面）間の相対変位と
なるが、これらの二面間には粘性体が介在するのでこれ
らの板面には変位方向とは反対方向に粘性せん断抵抗力
が生じることになる。この結果、構造物はこの粘性せん
断抵抗力による制動力を受け、その振動を速やかに減衰
させることとなる。

なお、粘性せん断抵抗は間隙に反比例し、流体の浸って
いる部分の面積及び２面の相対速度に正比例するから、
流体の浸っている部分の面積や相対速度が大きいほど、
そして移動板とケーシングとの間隙が小さい（換言すれ
ば軸受材の厚さが小さい）はど大きな抵抗力を得ること
ができる。

そして、粘性体に高粘度の高分子粘性体を用いるとき、
この傾向は一層顕著になる。すなわち、この粘性体は非
ニユートン流体特性、即ち擬塑性流体特性（流体の速度
が大きくなる程高粘度から低粘度に変化して流動し易く
なり、抵抗力の増加の度合が小さくなる現象、抵抗力は
速度のほぼ０．５〜０．６乗に比例する。）を示し、振
動する構造物に対し、より効果的な減衰特性を発揮する
ことになる。

構造物の振動に上揚力が加わったとき、粘性せん断抵抗
力を受ける抵抗板は上下移動が拘束されているので、こ
の上揚力を阻止するとともに粘性せん断抵抗発生部位の
間隙を一定に保ち、該間隙の変化に起因する粘性体の粘
性せん断抵抗力の変化（減少）はない。

［効果］ 本発明の構造物用免震支持装置は、上記構成よりなると
ともに作用を奏するものであるので、以下の特有の効果
を有する。

■　本装置によれば、構造物が軽量である場合に特に問
題となる上揚力を有効に阻止することができ、上揚力が
加わった際にも粘性せん断抵抗発生部の隙間を一定に保
ち安定した減衰性能を発揮することができる。

■　本装置によれば、粘性せん断抵抗発生部が抵抗板の
上下の２箇所に形成され、従来のものよりも大きな粘性
せん断抵抗力を得ることができ、それだけ装置を小型化
することができる。このため。

軽量構造物へ適用して特に有効である。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の免震支持装置の一実施例を示す。

ここに、Ｇは上部構造、Ｂは基礎である。

本装置Ｈは、上部構造Ｇと基ＦａＢとの間に介装され、
以下の各要素からなる。

１は基礎Ｂに固定されるケーシングであって。

下板２と、該下板２の上面に設けられた囲壁３と。

該囲壁３の開口部を覆い中央に円孔状の開口５を有する
上板４とからなる。ケーシング１の形状は、方形箱、円
筒形を問わず適宜形状のものが採用されうるが、本実施
例では円筒形のものを示す、下板２、囲壁３、上板４か
ら組み立てられるケーシング１は十分な液密性を有する
。このため、これらの各部材の衝接面に適宜のシール部
材（０リング、ガスケット）が配される。

ケーシング１において、下板２の上面並びに上板４の下
面は後記する粘性せん断抵抗面となるものであり、平滑
（鏡面）に形成される。また、下板２は上部構造Ｇの荷
重を支えるものであり、また上板４も上部構造Ｇの反力
を受けるものであるので十分な強度を有する。

ケーシング１の周縁にはポルト貫通孔６が穿設され、ま
た基礎Ｂには該ボルト貫通孔６に対応する位置にねじ孔
部材７が埋め込まれ、両者間にポルト８を挿し込んでケ
ーシング１を基礎Ｂに碇着させる。

１０は上部構造Ｇに取り付けられる支承体であって、取
付けｉｌｌと、該取付は盤１１の下面に溶接等により一
体に固定されケーシング１の開口５内に遊挿された円筒
状の支柱部材１２と、該支柱部材１２の下面に溶接等に
より一体に固定された抵抗板１３とからなる。

抵抗板１３はケーシングｌの内部空間に水平面のあらゆ
る方向に移動自在に移動域を存して配される。このため
、抵抗板１３はケーシング１の形状に応じて方形板、円
板状等の形状を有するが、通常は円板状に形成される。

また、抵抗板１３の上下面は粘性せん断抵抗面となるの
で平滑（鏡面）に形成される。

この支承体１０は後記する軸受材とともに上部構造Ｇの
荷重を支えるものであるので十分な強度を要求される。

該支承体１０の上部構造Ｇへの取付けは取付は盤１１に
穿設されたねじ孔１４に上部構造Ｇを貫通するポルト１
５を締め込んでなされる。

２０．２１は抵抗板１３の上下面の固着された軸受材（
下部軸受材２０、上部軸受材２１）である、軸受材２０
．２１の抵抗板１３の板面からの突出量はわずか（Ｑ、
５ｍｍ程度）であり、抵抗板１３はこれらの軸受材２０
．２１を介してケーシングｌの内部空間の上下面（換言
すれば上板４の下面及び下板２の上面）に衝接し、水平
方向の移動はすべりをもって自由とされるが、上下方向
の移動は拘束されることになる。

上部微小間隙である。

下部軸受材２０は構造物の荷重を直接支えるものであり
、また上部軸受材２１は構造物に上揚力が作用した際に
その力を受けるものであるので、十分な強度を有するも
のである。このためこれらの軸受材２０．２１には、銅
合金、薄鋼板上に黒鉛を含有をした銅系焼結合金層を一
体に被着形成した複層材、あるいは合成樹脂などが使用
され、これらは抵抗板１３の上下面に溶接、接着あるい
は埋込み等の方法によって固着される。

軸受材２０．２１の配置は抵抗板１３の形状に沿ってそ
の側縁部に適宜等間隔に存して上下同位置に配されるの
が通常であるが、上下の位置をずらせてもよく、また、
下部軸受材２０にあっては抵抗板１３の下面の中央に１
又は複数個配することもできる。

第２図（ａ）に下部軸受材２０の配置の一悪様を示し、
第２図（ｂ）に上部軸受材２１の一態様を示す。

２５はケーシング１内に充填された粘性体である。該粘
性体２５はケーシング１の開口部５の立上げ部分にまで
満たされ、開口部５を覆う可どう性のカバー２７によっ
て異物の侵入並びに粘性体の蒸発を防止する。

しかして、ケーシングｌ内には抵抗板１３の下面と下板
２の上面との対向面、抵抗板１３の上面と上板４の下面
との対向面、及びこれらの対向面間に介在する粘性体２
５とで「粘性せん断抵抗発生部」が形成される。

本実施例の免震支持装置は次のように作用する。

常時においては、上部構造Ｇの荷重は支承体１０より抵
抗板１３の下面の下部軸受材２１を介してケーシング１
の下板２に伝達され、構造物は安定して支持される。

今、構造物に地震等の急激な外力が作用すると構造物は
強制振動を起こし、この振動変位は支承体１０を介して
抵抗板１３の動きとなる。抵抗板１３は軸受材２０．２
１を介してケーシング１の下板２及び上板４−に微小間
隙Ｓｔ、Ｓ２を存して対面しているので、抵抗板１３の
動きにより両面間に相対運動が生じ、これらの両面間に
介在する粘性体２５により粘性せん断抵抗力が生じるこ
とになる。この結果、構造物はこの粘性せん断抵抗力に
よる制動力を受けてその振動を速やかに減衰させること
になる。

構造物の強制振動に付加して上揚力が本装置Ｈに作用し
たとしても、抵抗板１３は上部軸受材２０を介してケー
シング１の上板４によりその上方の変位は拘束されてい
るので抵抗板１３の浮上りは阻止され、二面間の間隙、
すなわち抵抗板１３の上下面と下板２及び上板４の面と
の微小間隙Ｓｌ。

Ｓ２は該止揚力によって変化せず、二面間の距離の変化
に起因する減衰機能の低下は起こらない。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の基本的技術思想の範囲内で種々設計変更が可能である
。すなわち、以下の態様は本発明の技術的範囲内に包含
されるものである。

■　図示した実施例ではケーシング１を個々独立した下
板２．囲壁３、上板４より組立て構成したが、下板２と
囲壁３とを一体化、もしくは上板４と囲壁３とを一体化
してもよい。

■　図示の実施例では軸受材２０．２１を抵抗板１３の
上下面に固着した態様を採ったが、それらをケーシング
ｌの下板２及び又は上板４に固着する態様を採ることも
可能であり、本発明の作用、効果に変化はない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図は本発明の実施例を示し、第１図は
その一実施例の縦断面図、第２図（ａ）　（ｂ）は抵抗
板への軸受材の取付は配置図である。第３図は従来例の
構造を示す断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上部構造（Ｇ）の下面より垂設され、下端に抵抗板
   （１３）を水平に取り付けた支承体（１０）と、実質的
   に下板（２）と上板（４）とよりなり、前記抵抗板（１
   ３）を移動域を存して水平方向に移動自在に収容する基
   礎（Ｂ）に固定されたケーシング（１）と、 前記ケーシング（１）内に充填された粘性体（２５）と
   からなり、 前記抵抗板（１３）はその上下面に微小間隙を保持する
   軸受材（２０、２１）を介して前記ケーシング（１）の
   下板（２）及び上板（４）により上下方向の移動を拘束
   され、 前記抵抗板（１３）の下面と下板（２）の上面と、前記
   抵抗板（１３）の上面と上板（４）の下面と、並びにこ
   れらの相対向する面の間に介在する粘性体（２５）とに
   より粘性せん断抵抗発生部を形成してなる、 ことを特徴とする構造物用免震支持装置。 ２、軸受材（２０、２１）は抵抗板（１３）に固着され
   てなる特許請求の範囲第１項に記載の構造物用免震支持
   装置。