JPH0434247A

JPH0434247A - 免震装置

Info

Publication number: JPH0434247A
Application number: JP13853890A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Fujimoto; 滋藤本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1992-02-05
Anticipated expiration: 2015-03-27
Also published as: JP3026446B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、構造物を支持して免震を行う免震装置に関す
る。

（従来の技術）地震による地震動によって構造物が破壊されるのを防止
するために、従来より各種の免震装置が提案されている
。

第１３図は、従来の一般的な免震装置を示す説明図であ
る。この図に示すように、免震装置１゜Ｏは、構造物１
０１の下部と地盤１０２上に設けられた基礎１０３との
間に複数介装されており、この免震袋Ｗ１００で構造物
を支持すると共に、地震時に免震機能を発揮して構造物
１００が破壊されるのを防止する。

次に、前記した従来の免震装置１００の各種構造を第１
４図乃至第１９図を参照して説明する。

第１４図、第１５図に示した免震装置１００は、水平方
向だけに免震機能を発揮するように構成されている。即
ち、第１４図に示した免震装置１００は、基礎１０３の
上部に支持台１０４を固定し、支持台１０４と構造物１
０１の下部との間に支持体１０５を介装して構造物１０
１を支持する構造になっている。支持体１０５は、防振
ゴムあるいは積層ゴム等で構成された水平方向に可撓性
を有し垂直方向には剛性が高（なるよう構成された弾性
材１０６と、この弾性材１０６の上部と下部に固着され
た上端板１０７と下端板１０８とで構成されている。そ
して、上端板１０７が構造物１０１の下部に、下端板１
０８が支持台１０４の上部にそれぞれ固着されている。

そして、地震が発生した際にその地震動（水平方向の地
震動）によって弾性材１０６で形成された支持体１０５
が水平方向に変形することにより、地震エネルギーが弾
性材１０６の変形エネルギに変換され、構造物１０１に
伝達される地震力が低減される。

一方、第１５図に示した免震装置１０ｏは、構造物１０
１の下部にすべり板１０９を固定すると共に、基礎１０
３の上部に支持台１０４を固定し、すべり板１０９と支
持台１０４との間に前記支持体１０５を介装して構造物
１０１を支持する構造になっている。支持体１０５の上
端部１０７は、すべり板１０９の下部に摺動可能に設置
されており、ある−窓以上の大きさ（摩擦力以上の大き
さ）の地震動がすべり板１０９に作用した時にすべり板
１０９と上端板１０７が相対移動する。

そして、地震が発生した際にその地震動（水平方向の地
震動）によって前記同様弾性材１０６で形成された支持
体１０５が水平方向に変形することにより、地震エネル
ギーが弾性材１０６の変形エネルギーに変換され、構造
物１０１に伝達される地震動が低減される。更に、前記
した場合よりも大きな地震動が作用した場合、前記支持
体１゜５が水平方向に変位すると共に、すべり板１０９
と支持体１０５の上端板１０７との間の摩擦力に抗して
すべり板１０９と上端板１０７（即ち、構造物１０１と
支持体１０４）とが相対移動することにより、また、摩
擦力による振動エネルギー消費により、構造物１０１に
伝達される地震力が低減される。

ところで、前記第１４図、第１５図に示した免震袋［１
００においては、前記したように支持体１０５の弾性材
１０６は水平方向のみに弾性を有し垂直方向は剛性が高
いので、水平方向の地震動に対しては良好な免震機能を
発揮するが、上下方向の地震動に対しては免震機能を発
揮しない。

このため、直下型地震のように比較的大きな上下地震動
が生じた場合、構造物１０１は支持体１゜５を介して基
礎１０３に支持されているため、上下方向の揺れが増幅
されて構造物１０１に伝わる可能性がある。

このため、水平方向と上下方向を免震する３次元免震装
置が提案されている。第１６図乃至第１９図は、従来の
３次元免震を行う免震装置１００を示す概略図である。

第１６図に示した免震装置ｆｌ　００は、基礎１゜３と
構造物１０１との間に、水平方向および上下方向に弾性
を有する両端が基礎１０３と構造物１０１にそれぞれ固
着された金属製のコイルスプリング１１０を介装して構
造物１０１を支持する構造になっている。

そして、地震が発生した際に、その地震動（水平方向と
上下方向の地震動）によってコイルスプリング１１０が
水平方向および上下方向にそれぞれ弾性変形することに
より、水平方向と上下方向の地震動を吸収して免震機能
を発揮する。

第１７図に示した免震装置１００は、基礎１゜３と構造
物１０１との間に、両面が支持部材１１１ａ、１ｌｌｂ
で固着されたゴム膜１１２内に空気あるいは他の気体を
密封して構成された空気バネ１１３を介装して構造物１
０１を支持する構造になっており、ゴム膜１１２の弾性
変形と内部の気体の圧縮時の弾性によって、水平方向と
上下方向の地震動を吸収して免震機能を発揮する。

第１８図に示した免震装置１００は、基礎１０３と構造
物１０１との間に、前記した弾性材１０６で形成される
支持体１０５とその上部に空気ばね１１３を接続して介
装し、水平方向の免震は支持体１０５及び空気バネ１１
３で行い、水平方向および上下方向の免震は空気ばね１
１３のみて行う構造になっている。

第１９図に示した免震装置１００は、基礎１０３上に固
着したころがり板１１４上を回動自在に移動する複数の
ボールベアリング１１５を設けた台車１１６と、その上
部に接続されたガイド軸１１７が内部に配設されている
金属製のコイルスプリング１１０とて構成されており、
この免震装置１００を基礎１０３と構造物１０１との間
に介装して、構造物１０１を支持する構造になっている
。

また、台車１１６の両側面には、固定具１１８ａ。

１１８ｂに一端側を固着したバネ１１９ａ、１１９ｂが
接続されており、このノくネ１１９ａ、１１９ｂのバネ
力によって台車１１６の水平方向の移動が制限される。

コイルスプリング１１０とガイド軸１１７の両端はそれ
ぞれ台車１１６の上部と構造物１０１の下部に固着され
ている。

そして、この免震装置１００では、水平方向の免震はこ
ろがり板１１４上をボールベアリング１１５の回動によ
って台車１１６がバネ１１９ａ。

１１９ｂのバネ力に抗して移動することによって行い、
上下方向の免震はコイルスプリング１１０の弾性変位に
より行う構造になっている。

ところで、前記した第１６図乃至第１９図に示した各免
震装置１００は以下のような問題点があった。

第１６図に示した免震装置１００においては、コイルス
プリング１１０の弾性のみで構造物１０１の自重を支持
しているので、初期状態ではコイルスプリング１１０に
大きな圧縮変形が生じている。このため、コイルスプリ
ング１１０を材料強度的にみた場合に、初期状態の圧縮
状態から地震による揺れを吸収する可変変位量は小さい
。従って、コイルスプリング１１０は、大荷重を十分に
支持することが困難なので、免震する上下地震動のレベ
ルを比較的小さいものに設定せざるを得ず、大地震時に
は十分な免震機能を発揮できなかった。

また、コイルスプリング１１０は、水平方向の地震動に
対してはそれに対応して水平方向に変形するが、同時に
コイルスプリング１１０の幾何学的形状の制約により上
下方向にも変形が生じるため、構造物１０１に複雑な水
平方向の回転方向及び上下方向が組み合わさった達成振
動が発生する。

更に、コイルスプリング１１０は回転に対する剛性が小
さいので、地震によって構造物１０１が水平方向及び上
下方向に揺れると構造物１０１の慣性力によって、コイ
ルスプリング１１０に構造物１０１からのモーメントが
作用して上部に回転変位が生じる。このため、第２０図
に示すようにコイルスプリング１１０に角度θのねじれ
が生じたり、構造物１０’ｌにロッキング振動が発生し
て破損する恐れがある。

また、第１７図に示した免震装置１００においては、空
気ばね１１３は、ゴム膜１１２の形状変形上の制約によ
って水平方向および上下方向に大変形が許容されていな
いので、大地震時には良好な免震機能を発揮できなかっ
た。また、空気ばね１１３は、回転に対する剛性が低い
ので、水平方向および上下方向の地震動によってねじれ
が生じたり、構造物１０１にロッキング振動が発生して
破損する恐れがある。

また、第１８図に示した免震装置１００においては、大
地震時の地震動によって基礎１０３と構造物１０１間の
水平相対変位が大きくなる場合、弾性材１０６で形成さ
れる支持体１０５よりも変形許容量が小さい空気ばね１
１３が先に破断変位を越える恐れがある。このため、こ
の免震袋！１００は、空気ばね１１３の免震能力に依存
するので、大地震時には十分な免震機能を発揮できなか
った。また、空気ばね１１３は、前記したように回転に
対する剛性が小さいので、水平方向および上下方向の地
震動によって角度θのねじれが生じたり（第２１図参照
）、構造物１０１にロッキング振動が発生して破損する
恐れがある。

また、第１９図に示した免震装置１００においては、上
下方向の地震動に対してはガイド軸１１７を内部に配設
したコイルスプリング１１０によって免震を行う構成で
あるが、ガイド軸１１７の剛性が高くないので、コイル
スプリング１１０は、水平方向および上下方向の地震動
によって発生する構造物１０１のロッキング振動を抑え
ることができない。また、コイルスプリング１１０は、
前記したように回転に対する剛性が小さいので、地震に
よって構造物１０１が揺れると構造物１０１の慣性力に
よって、コイルスプリング１１０に構造物１０１からの
モーメントが作用して上部に回転変位が生じてねじれが
発生し、大地震時には良好な免震機能を発揮できなかっ
た。

（発明が解決しようとする課題）前記したように従来の免震装置１００では、水平方向の
みの免震作用しかないものや、水平方向および上下方向
の地震動によって水平方向と上下方向の変形が互いに連
成し合うため、構造物１０１に複雑な振動が発生する問
題点があった。

また、上下方向の免震を行うコイルスプリング１１０や
空気バネ１１３は、回転に対する剛性が小さいので、ね
じれが生じたり構造物１０１にロッキング振動が発生す
る問題点があった。

更に、コイルスプリング１１０や空気ばね１１３は、免
震を行う適用範囲にずれがあるので効率的な免震を行う
ことができなかった。

本発明は上記に示した課題を解決する目的でなされ、ね
じれ変形や構造物のロッキング振動を抑制し、水平方向
と上下方向の免震をそれぞれ独立して効率的に行うこと
ができる免震装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）前記した課題を解決するために第１の本発明は、構造物
と地盤上の基礎との間に、下部が前記基礎の上部に固着
されると共に上部が前記構造物の下部に固着され、上下
方向のみに弾性を有し水平面内任意方向に略等しい剛性
を有する支持板を複数積層して介装したことを特徴とし
ている。

また、第２の本発明は、構造物と地盤上の基礎との間に
、下部が前記基礎上に配設された水平方向のみに弾性を
有する第１の支持手段と、下部が前記支持手段の上部に
固着されると共に上部が前記構造物の下部に固着され、
上下方向のみに弾性を有し水平面内任意方向に略等しい
剛性を有する支持板を複数積層して成る第２の支持手段
とを介装したことを特徴としている。

（作用）第１の本発明によれば、上下方向のみに弾性を有し、水
平面内任意方向に略等しい剛性を有する支持板を複数積
層して構造物を支持することによって、構造物の上下方
向の免震を良好に行うことができる。更に、本発明の構
造は、支持板の面外曲げ変形（構造物ロッキング変形に
対応）に対しても大きな剛性を保持できるため、構造物
のロッキングに対しても良好な抑制を行うことができる
。

また、第２の本発明によれば、水平方向のみに弾性を有
する支持手段によって構造物の水平方向の免震を行い、
また、上下方向のみに弾性を有し、水平面内任意方向に
略等しい剛性を有する複数積層された支持板によって上
下方向の免震を行うことにより、水平方向と上下方向の
免改をそれぞれ独立して効率的に行うことができる。更
に、構造物の水平及び上下方向の揺れに対して、ロッキ
ング振動を含む複雑な達成振動を最小限に抑制すること
ができる。

（実施例）以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第１実施例
に係る免震装置を示す側面図と平面図である。両図に示
すように、この免震装置１は、円板状に形成された径の
異なる複数（図では４枚）の金属製の支持板２を同心円
状に積層し、中央部を複数のボルト等の固定金具３によ
って締付は固定されている。支持板２は、上下方向（厚
さ方向）のみに弾性を有し直交両方向に等しい剛性を有
しており、下端側から上端側に向って径が大きくなるよ
うにして積層されている。また、支持板２は、初期状態
では外周部が上方に反った状態にある。

そして、第２図に示すように、この免震装置１を基礎４
と構造物５との間に配設して構造物５を支持し、下端の
支持板２ａを基礎４上にボルト７で固着されている支持
台６に支持板２を締付は固定する固定金具３によって固
定し、上端の支持板２ｂの外周部を構造物５にボルト８
で固定する。

この状態で支持板２は水平状態になる。また、上端の支
持板２ｂのボルト８で固定された内周側と対向する構造
物５の下部には、上下方向の地震動によって上端の支持
板２ｂと構造物５とが干渉しないように切欠き部５ａが
形成されている。このような構成により、上下方向の免
震を行うことができる。

本実施例に係る免震装置１は上記のように構成されてお
り、第３図、第４図に示すように、地理が発生した際に
その地震動（上下方向の地震動）によって支持板２が上
下方向に振動することにより、地震エネルギーが支持板
２の振動エネルギーに変換され、構造物５に伝達される
地震力が低減される。

第５図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第２実施例
に係る免震装置を示す側面図と平面図である。

両図に示すように、この免震装置１０は、上下方向の免
震を行う前記に示した円板状に形成された径の異なる複
数（図では４枚）の金属製の支持板２とその下部に配設
される水平方向の免震を行う積層ゴム１１とで構成され
ている。

支持板２は、上下方向（厚さ方向）のみに弾性を有し直
交両方向に等しい剛性を有しており、下端側から上端側
に向って径が大きくなるようにして積層され、中央部を
複数のボルト等の固定金具３によって締付は固定されて
いる。また、支持板２は、初期状態では外周部が上方に
反った状態にある。

積層ゴム１１は、水平方向のみに弾性を有しており、両
端面にはそれぞれ上端板１２と下端板１３が固着され、
支持板２と上端板１２間は支持板２を締付は固定する固
定金具３によって一体に接続されている。

そして、第６図に示すように、この免震装置１０を基礎
４と構造物５との間に配設して構造物５を支持し、積層
ゴム１１の下端面に固着した下端板１３を基礎４上にボ
ルト７によって固定し、上端の支持板２ｂの外周部を構
造物５にボルト８で固定する。この状態で支持板２は水
平状態になる。

また、上端の支持板２ｂのボルト８で固定された内周側
と対向する構造物５の下部には、上下方向の地震動によ
って上端の支持板２ｂと構造物５とが干渉しないように
切欠き部５ａが形成されている。このような構成により
、水平方向及び上下方向の三次元免震を行うことができ
る。

本実施例に係る免震装置１０は上記のように構成されて
おり、上下方向のみの地震動を有する地震が発生した場
合には、第７図、第８図に示すように、支持板２が上下
方向に振動することにより、地震エネルギーが支持板２
の振動エネルギーに変換され、構造物５に伝達される地
震力が低減される。

また、水平方向のみの地震動を有する地震が発生した場
合には、第９図に示すように、積層ゴム１１が水平方向
に弾性変形することにより、地震エネルギーが積層ゴム
１１の変形エネルギーに変換され、構造物５に伝達され
る地震力が低減される。

この時、円板状の支持板２は、ねじれ変形に対する剛性
が高いので構造物５にロッキング振動が生じることはな
く、また、水平方向の剛性も高いので、支持板２が水平
方向に変形することもない。

また、上下方向および水平方向の地震動を有する地震か
発生した場合には、第１０図に示すように、支持板２が
上下地震動によって上下方向に履動すると共に、積層ゴ
ム１１が水平地震動によって水平方向に弾性変形する。

よって、地震エネルギーが支持体２の振動エネルギーに
変換されると共に、積層ゴム１１の変形エネルぞ−に変
換され、構造物５に伝達される地震力が低減される。

この時、支持板２はねじれ変形に対する剛性が高いので
、構造物５にロッキング振動が生じるこはない。

このように、上下方向のみの地震動の場合には支持体２
だけで免震し、また、水平方向のみの地震動の場合には
積層ゴム１１だけで免震し、更に、上下方向および水平
方向の地震動の場合には、支持板２と積層ゴム１１がそ
れぞれ独立して上下方向と水平方向の免震を良好に行う
ことができるので、構造物５に複雑な上下方向と水平方
向の達成振動が生じることを防止することができる。

また、積層される支持板２の枚数あるいは積層される支
持板２の締付は力を調整することによって、構造物５の
上下方向の減衰力を容易に調節することができる。

第１１図は、本発明の第３実施例に係る免震装置を示す
側面図である。この図に示すように、この免震装置２０
は、上下方向の免震を行う前記した円板状に形成された
径の異なる複数（図では４枚）の金属製の支持板２と、
その下部に配設される水平方向の免震を行う水平免震装
置３０とで構成されている。

支持板２は、上下方向（厚さ方向）のみに弾性を有し直
交両方向に等しい剛性を有しており、下端側から上端側
に向って径が大きくなるようにして積層され、中央部を
複数のボルト等の固定金具３によって締付は固定されて
いる。

水平免震装置３０は、基礎４上に固着したころがり板３
１上を転勤自在に移動する複数のボールベアリング３２
を設けた台車３３と、台車３３の両側面とその外側に設
けた固定具３４ａ、３４ｂ間に配設されたバネ３５ａ、
３５ｂとで構成されており、台車３３の水平方向の移動
は、バネ３５ａ、３５ｂのバネ力によって制限される。

台車３３上に固着された支持台３６には、下端の支持板
２ａが支持板２を締付固定する固定金具３によって固定
され、構造物５の下部には、上端の支持板２ｂがボルト
８で固定されている。

本実施例に係る免震装置２０は上記のように構成されて
おり、上下方向の地震動に対しては、前記したように支
持板２が上下方向に振動して免震を行い、水平方向の地
震動に対しては、ボールベアリング３２を設けた台車３
３がバネ３５ａ、３５ｂのバネ力に抗して移動すること
によって免震を行う。

このように、本実施例においても前記同様上下方向と水
平方向の免震をそれぞれ独立して効率的に行うことがで
きる。

第１２図は、前記各実施例における支持板２の撓み一復
元力特性を示した図であり、支持板２は、上下方向の地
震動による振動によって変形する際に、隣接する面同士
の間に生じる面方向の摩擦力によって図中Ａ、Ｂ、Ｃ，
Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ａの履歴を描き、この履歴（Ａ、Ｂ、Ｃ，
Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ａ）内の面積が振動吸収エネルギーとなる
。

このように、支持板２は固定金具３によって締付は固定
されているので、支持板２の上下方向の振動により、隣
接する面同士の間に面方向の摩擦力が生じて振動エネル
ギーの一部を吸収し、より効率的な上下方向の免震を行
うことができる。

また、前記した各実施例では、上下方向の免震を行う支
持板２をそれぞれ径が異なる円板状に形成して積層した
が、これに限らす、略同じ径に形成した支持板２を積層
しても良く、更に　支持板２の形状は、用量外にも水平
任意（又は水平面内任意方向）方向に等しい高剛性を有
するような多角形でも良い。

［発明の効果］以上、実施例に基づいて具体的に説明したように請求項
１に係る本発明によれば、上下方向のみに弾性を有し水
平面内任意方向に等しい剛性を有する複数積層された支
持板により構造物を支持することによって、上下方向の
地震動に対して効率的な免震を行うことができる。

また、請求項２に係る本発明によれば、水平方向の地震
動に対しては、水平方向のみに弾性を有する支持手段に
よって免震を行い、上下方向の地震動に対しては、上下
方向のみに弾性を有し、水平面内任意方向に等しい剛性
を有する複数積層された支持板によって免震を行うこと
により、水平方向と上下方向の免震をそれぞれ独立して
効率的に行うことができる。また、支持板は、ねじれ変
形に対する剛性が高いので、上下方向および水平方向の
地震動の場合でも、構造物にロッキング振動が生じるこ
とを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】第１図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第１実施例
に係る免震装置を示す側面図と平面図、第２図は、同免
震装置を構造物と基礎との間に介装した状態を示す側面
図、第３図、第４図は、同免震装置の作動状態を示す側
面図、第５図（ａ）。（ｂ）は、それぞれ本発明の第２実施例に係る免震装置
を示す側面図と平面図、第６図は、同免震装置を構造物
と基礎との間に介装した状態を示す側面図、第７図乃至
第１０図は、同免震装置の作動状態を示す側面図、第１
１図は、本発明の第３実施例に係る免震装置を示す側面
図、第１２図は、第１．第２．第３実施例の上下方向の
免震を行う支持板の撓み一復元力特性を示す図、第１３
図は、構造物と基礎との間に介装された免震装置を示す
概略図、第１４図乃至第１９図は、従来の免震装置を示
す側面図、第２０図、第２１図は、それぞれ従来の免震
装置が作動した時にねじれが生じた状態を示す側面図で
ある。１．１０．２０・・・免震装置２・・・支持板　　　　　３・・・固定金具４・・・基
礎　　　　　　５・・・構造物１１・・・積層ゴム　　
　３０・・・水平免鰻装置３２・・・ボールベアリング３３・・・台車２５ａ、３５ｂ−・・バネ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）構造物と地盤上の基礎との間に、下部が前記基礎
の上部に固着されると共に上部が前記構造物の下部に固
着され、上下方向のみに弾性を有し水平面内任意方向に
略等しい剛性を有する支持板を複数積層して介装したこ
とを特徴とする免震装置。
（２）構造物と地盤上の基礎との間に、下部が前記基礎
上に配設された水平方向のみに弾性を有する第１の支持
手段と、下部が前記支持手段の上部に固着されると共に
上部が前記構造物の下部に固着され、上下方向のみに弾
性を有し水平面内任意方向に略等しい剛性を有する支持
板を複数積層して成る第２の支持手段とを介装したこと
を特徴とする免震装置。
（３）前記支持板は、円板状に形成されており、この支
持板を同軸線上に複数積層して、各支持板の中央部を貫
通した複数の固定金具により締付けて固定したことを特
徴とする請求項１、２記載の免震装置。
（４）前記円板状の支持板を、前記基礎側の下端から前
記構造物側の上端に向って径が大きくなるようにして積
層したことを特徴とする請求項３記載の免震装置。