JP2907310B2 - 免振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、地震などの揺れに対
し構造物の揺れを極力抑えることのできる免振装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から原子力発電所の建屋、橋梁の脚
部などの重量構造物の揺れを抑えるための免振装置とし
て各種の提案がなされ、一部実用化されている。この種
の免振装置としては、積層ゴム（アイソレータ）を構造
物の基礎と上部構造との間に介在させたものが周知であ
り、この種の免振装置における積層ゴムは構造物に対す
る重量支持機構であるとともに復元力機構を兼用してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上の構造では、積層
ゴムによって構造物重量を支持しているため、構造物重
量に比例した積層ゴムの支持面積が必要であり、また積
層ゴムの復元力バネ係数は積層ゴムの断面積に比例し、
これに応じて免振構造物の固有振動数が定まる。一方、
構造物が地震波形に共振しないようにするには、構造物
の固有振動数を地震波形の周波数帯域を避け、これより
低くすれば良い。

【０００４】しかしながら、構造物の固有振動数は積層
ゴムの復元力を大きく設定すると高くなるため、構造物
重量が大きくなるほど重量支持と復元力との取り合いが
難しくなり、その構造物の固有振動数を低くすることに
限界があった。

【０００５】この発明は以上の問題を解決するものであ
って、その目的は、重量支持機構と復元力機構とを分離
することによってその構造物固有の振動数の設定を簡単
に行えるようにした免振装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、この発明の免振装置は、対面するプレートの間に水
平荷重により転動する転動体を挟持した鉛直荷重支持用
の多数の重量支持体を構造物の上部構造と下部構造の間
に設置するとともに、前記水平荷重に対して荷重方向に
弾性変形するゴム又はバネの復元力機構を前記上部構造
の重量を負担させずに前記上部構造と下部構造との間の
外周部のみに併設したことを特徴とするものである。

【０００７】また、対面するプレートの間に水平荷重に
より転動する転動体を挟持した鉛直荷重支持用の多数の
重量支持体を構造物の上部構造と下部構造の間に設置す
るとともに、前記水平荷重に対して荷重方向に弾性変形
するアイソレータである復元力機構を前記上部構造の重
量を負担させずに前記上部構造と下部構造との間の外周
部のみに併設したことを特徴とするものである。

【０００８】

【０００９】さらに、上部構造と下部構造の間には、前
記構造物の外側にあって、一端を前記上部構造に連結
し、他端を前記下部構造に連結して水平荷重を制振する
油圧制振機構を併設することが好ましい。

【００１０】

【００１１】ここで、前記転動体は、前記各プレートと
中間プレートとの間にそれぞれ挾持され、かつ互いに直
交する方向に配列されて、前記各プレートに線接触する
多数のコロからなるものや、前記各プレートに線接触す
るリニアベアリングからなるものとすることができる。

【００１２】

【作用】以上の構成によれば、構造物重量は重量支持体
がもっぱら支持し、復元力機構は構造物重量を負担せず
に構造物振動時における復元力機能を発揮するので、構
造物の固有振動数を復元力機構の復元力に対応して自由
に設定できる。

【００１３】復元力機構をゴム又はバネあるいはアイソ
レータで構成した場合にはその復元力がバネ係数に応じ
て定まり、また当該復元力機構は上部構造の重量を負担
させずに無荷重で上部構造と下部構造との間に固定し
て、その外周部のみに配置しているためゴムが劣化した
場合や、バネ係数の変更時に容易に交換できる。また、
油圧制振機構を併用した場合には地震の周波数，振幅に
応じてその制御力を設定でき、更に効果的な復元力を得
られることになる。

【００１４】転動体を直交するころ又はリニアベアリン
グで構成した場合には、全ての水平方向荷重に対応して
プレート間の相対的な水平移動に追随できる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を用いて詳
細に説明する。

【００１６】図１，２はこの発明に係る免振装置を具備
した建物を示しており、この建物は、基礎１上に上部構
造２を構築したもので、両者の間には多数の重量支持体
３がマトリックス状に配置され（図２に矩形状の配列で
示される）、上部構造２の鉛直荷重を分担支持してい
る。

【００１７】また、上部構造２の外周四隅部と基礎１と
の間にはゴム又はバネからなり復元力機構を構成する複
数の弾性体４が介在されている（図２に白丸で示され
る）。弾性体４は、上端部が上部構造２の底部に固定さ
れ、その下端部が基礎１の上面に固定されている。そし
て、この弾性体４には上部構造２の重量すなわち鉛直荷
重が加わっておらず、その復元力がバネ係数に応じた固
有振動数に設定され、また外周部のみに鉛直荷重が係っ
ていない状態で固定されているため、ゴムが劣化した場
合や、バネ係数の変更時における交換作業も簡単にでき
る。更に、上部構造２の外周囲にはそのプランジャ部５
ａを前記上部構造２に連結し、シリンダ部５ｂを前記基
礎１に連結した複数の油圧制振機構５が上部構造２を挟
んで対向配置されている。

【００１８】前記各重量支持体３は、図３に示すように
前記基礎１上に図示しないボルトなどを介して固定され
た鋼板からなるプレート３ａと、上部構造２の底面に同
じく図示しないボルトなどを介して固定された鋼板から
なるプレート３ｂと、両プレート３ａ，３ｂ間に配置さ
れた鋼板からなる中間プレート３ｃと、各プレート３
ａ，３ｂと中間プレート３ｃ間に挟持されかつ互いに直
交する方向に多数配列された棒鋼からなるころ３ｄとを
備え、各ころ３ｄは各プレート３ａ，３ｃ、３ｃ，３ｂ
に対し線接触状態で挟持され、前記上部構造２の鉛直荷
重Ｇ1 を支持するとともに、縦横の水平荷重Ｇ2,Ｇ3 が
加わるとその荷重方向に転動して基礎１に対する上部構
造２の相対的な水平移動を可能としている。

【００１９】また、この転動の際には隣り合うころ３ｄ
同士が接触していることによって滑り摩擦が発生し、こ
の滑り摩擦は一種の振動減衰装置の機能を達成する。

【００２０】なお、この滑り摩擦をなくしたい場合には
各ころ３ｄの両側にころ３ｄ同士の距離を保つための軸
受装置を設ければ良い。いずれにおいても各重量支持体
３に対する載荷荷重や，プレート３ａ，３ｂ，３ｃ，こ
ろ３ｄの材質や、ころ３ｄの本数や太さ，軸受方式など
により滑り摩擦が定まり、これに応じて減衰特性を最適
に設定することができる。

【００２１】また、前記ころ３ｄに替えて転動体として
ボ―ルを用いれば中間プレート３ｃが不要となり、全方
向の水平移動が可能となるが、プレート３ａ，３ｂに対
し点接触となり、大重量により接点部で塑性変形する懸
念があるので、重量支持体としてボール式のものを用い
る場合には、一部の重量支持体をボール式に代えること
が好ましい。さらに、前記ころ３ｄ或いはボールに替え
てプレート３ａ，３ｂに線接触するリニアベアリングを
用いることもでき、この場合にも、全ての水平方向の荷
重に対応してプレート３ａ，３ｂ間の相対的な水平移動
に追随することができる。

【００２２】前記各油圧制振機構５としてオイルダンパ
を用いた場合は、水平振動があると基礎１の水平振動に
よるシリンダ部５ｂの移動に応じて上部構造２に連結し
たプランジャ５ａが相対的に伸縮し、次のタイミングで
これと反対方向に同じ長さ分伸縮することにより上部構
造２の揺れを防止するための制御動作を行うものであ
り、前記弾性体４と協働する復元力機構として用いるこ
とによって、復元に必要な制御力を大巾に小さくするこ
とができる。また、油圧制振機構５を入力打消しのため
に用いると、プランジャ５ａを地動と逆方向に作動させ
て、上部構造物をほぼ完全に静止させることができる。

【００２３】なお、弾性体４と油圧制振機構５の組み合
わせは必ずしも必要でなく、復元力機構として弾性体４
を単独で用いても良い。

【００２４】図４及び図５は本発明の他の実施例を示
し、この実施例では、前述した実施例の弾性体４に替え
て、上部構造２の四隅部周縁と基礎１との間に復元力機
構を構成する複数のアイソレータ６，６が介在されてい
る。各アイソレータ６，６は、図４に一部拡大して示す
ように、基礎構造１と上部構造２とにそれぞれ固定され
たエンドプレート６ａ，６ｂ間にネオプレンゴム等で平
板状に形成された弾性シート６ｃと金属でこれと同形状
に形成された金属シート６ｄとを積層接着した従来のも
のと同様のものである。この構成により、前述の実施例
のように、構造物の固有振動数をアイソレータの復元力
に対応して自由に設定できるから、免振構造物の固有振
動数を地震の周波数帯域からずらして低く設定すること
ができ、全ての免振装置が高価なアイソレータで構成さ
れている従来の構成に比べて、構造物の固有振動数を低
くすることが可能になるばかりか、大幅なコストダウン
を図ることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上実施例によって詳細に説明したよう
にこの発明による免振装置にあっては、構造物重量は重
量支持体がもっぱら支持し、復元力機構は構造物重量を
負担せずに構造物振動時における水平方向の復元力機能
を発揮するので、構造物の固有振動数を復元力機構の復
元力に対応して自由に設定でき、これにより免振構造物
の固有振動数を地震の周波数帯域からずらして小さく設
定することが可能となり、免振効果を大巾に改善するこ
とができる。

【００２６】特に、復元力機構をゴム又はバネあるいは
アイソレータの弾性体で構成しており、載荷荷重を考慮
すること無くその弾性体の復元力バネ係数に応じて固有
振動数が定まるので、より厳密な設定が可能であり、し
かも外周部のみに無荷重で固定しているので、ゴムが劣
化した場合や、バネ係数の変更時に容易に交換できる利
点がある。また、油圧制振機構を併用した場合には地震
の周波数，振幅に応じてその制御力を可変でき、小さな
制御力によって更に効果的な復元力を得られることにな
る。

【００２７】また重量支持体を水平移動させるための転
動体を、直交する多数のころやリニアベアリングで構成
した場合には、全ての水平方向荷重に対応してプレート
間の相対的な水平移動に追随でき、線支持なので大荷重
を支持することができる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に係る免振装置を設けた建物
の概念的な説明図である。

【図２】同免振装置における重量支持体および復元力機
構の配置を示す平断面図である。

【図３】重量支持体の斜視図である。

【図４】この発明の他の実施例に係る免振装置を設けた
建物の概念的な説明図である。

【図５】同免振装置における重量支持体および復元力機
構の配置を示す平断面図である。

【符号の説明】 １ 基礎（下部構造） ２ 上部構造 ３ 重量支持体 ３ａ，３ｂ プレート ３ｃ 中間プレート ３ｄ ころ ４ 弾性体 ５ 油圧制振機構 ５ａ プランジャ（一端） ５ｂ シリンダ（他端） ６ アイソレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 哲夫 東京都清瀬市下清戸４丁目640番地 株 式会社大林組技術研究所内 (56)参考文献 特開 平３−217533（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−280308（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−201276（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E04H 9/02 331

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対面するプレートの間に水平荷重により
   転動する転動体を挟持した鉛直荷重支持用の多数の重量
   支持体を構造物の上部構造と下部構造との間に設置する
   とともに、前記水平荷重に対して荷重方向に弾性変形す
   るゴム又はバネの復元力機構を、前記上部構造の重量を
   負担させずに前記上部構造と下部構造との間の外周部の
   みに併設したことを特徴とする免振装置。
2. 【請求項２】 対面するプレートの間に水平荷重により
   転動する転動体を挟持した鉛直荷重支持用の多数の重量
   支持体を構造物の上部構造と下部構造の間に設置すると
   ともに、前記水平荷重に対して荷重方向に弾性変形する
   アイソレータである復元力機構を、前記上部構造の重量
   を負担させずに前記上部構造と下部構造との間の外周部
   のみに併設したことを特徴とする免振装置。
3. 【請求項３】 前記構造物の外側にあって、一端を前記
   上部構造に連結し、他端を前記下部構造に連結して水平
   荷重を制振する油圧制振機構を併設したことを特徴とす
   る請求項１または２に記載の免振装置。
4. 【請求項４】 前記転動体は、前記各プレートと中間プ
   レートとの間にそれぞれ挟持され、かつ互いに直交する
   方向に配列されて、前記各プレートに線接触する多数の
   コロからなることを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れかに記載の免振装置。
5. 【請求項５】 前記転動体は、前記各プレートと中間プ
   レートとの間にそれぞれ挟持され、かつ互いに直交する
   方向に配列されて、前記各プレートに線接触するリニア
   ベアリングからなることを特徴とする請求項１ないし３
   のいずれかに記載の免振装置。