(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持構造物と、これの上方に間隔を設けて配置される免震構造物との間に、これら両構造物間を水平免震する水平免震装置と、両構造物間を上下免震する上下免震装置とを並列配置するとともに、該水平免震装置と支持構造物又は免震構造物の少なくとも一方との間に、上記上下免震装置のばね剛性よりも小さいばね剛性の緩衝用弾性体を介在させたことを特徴とする三次元免震装置。
【請求項２】
上記上下免震装置と支持構造物又は免震構造物の少なくとも一方との間に、両者の相対移動を許容する滑動機構を介在したことを特徴とする請求項１に記載の三次元免震装置。
【請求項３】
上記滑動機構は、転がり支承又は滑り支承であることを特徴とする請求項２に記載の三次元免震装置。
【請求項４】
上記水平免震装置は、水平方向に等方性の復元性能を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の三次元免震装置。
【請求項５】
上記上下免震装置は、皿ばねの積層体であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の三次元免震装置。
【請求項６】
上記上下免震装置に、エネルギー吸収装置を付加したことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の三次元免震装置。
【請求項７】
上記緩衝用弾性体は、皿ばねの積層体であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の三次元免震装置。
【請求項８】
上記上下免震装置は、上記水平免震装置が荷重支持機能を喪失したことに応じて、上記免震構造物の荷重を支持するフェールセーフ機能を有することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の三次元免震装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水平方向および上下方向の免震機能を備えた三次元免震装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所等の重要施設では地震等による影響を極力無くす建築物として構築されるが、その重要施設を立地条件にかかわらず構築できる立地拡大を目指したサイトフリーと、設備の標準化によるコスト低減を目指した標準化プラント構築とを可能とする免震構造の採用が望まれる。
【０００３】
一般に、ビル等の建築物の免震は積層ゴム等を用いた水平免震構造が採用されるが、これに上下免震構造を併用することにより三次元免震を達成して地震から建築物を効率良く保護することができ、これを上記重要施設に適用することにより建築物の標準化が可能となる。
【０００４】
この種の三次元免震装置としては、例えば特開平８−２１８６７８号公報に開示されるものが提案されている。この三次元免震装置は、積層ゴム等の水平免震装置の下部または上部に上下免震機構を付加して構成され、つまり、水平免震装置と上下免震機構とを上下方向に直列配置して構成されるようになっており、建築物の重量がこれら水平免震装置および上下免震機構に入力されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の三次元免震装置にあっては、建築物が地震入力時の上下振動に共振するのを避けるためには、該建築物側の上下方向の固有振動数を長周期化することが望ましい。つまり、地震により入力される上下振動の卓越周期は０．５秒以下の範囲に存在するため、上下免震機構で決定される建築物側の上下方向の振動周期は０．５秒以上に設定する必要がある。このように建築物を長周期化するためには、上下免震機構のばね剛性を小さく、つまり上下ばねを柔らかくする必要がある。
【０００６】
ところが、このように上下免震機構のばねを柔らかくすると、建築物の荷重を確実に支持できなくなるとともに、建築物のロッキング振動が励起されることになる。このため、どうしても上下免震機構のばね剛性を大きくして固めに設定せざるを得ず、建築物の上下振動周期が免震領域から短周期方向にずれて効果的に上下免震できないおそれがある。そして、このように免震領域からずれると建築物の上下振動が大きくなり、延いては該建築物に引抜き力が大きく作用して、積層ゴム等で構成される水平免震装置が損傷されるおそれもある。
【０００７】
また、建築物の荷重を支持するために上記上下免震機構のばね剛性を大きくした場合には、この上下免震機構の当該ばね剛性に起因する上下変動荷重が水平免震装置の性能に大きな影響を与える。例えば、上記特開平８−２１８６７８号公報に開示されるように水平免震装置の上に直列に該上下免震機構を設けて構成した場合に、水平力によって積層ゴムにせん断力が発生するが、このせん断抵抗は大きな上下変動荷重によって大きく変動する。すなわち、水平免震装置自身が備える水平ばね剛性で本来達成されるべき水平免震性能に対して、上記上下免震機構の大きなばね剛性に起因する上下変動荷重が影響し、水平免震装置単体を目的通りの性能で設計することが困難になる。
【０００８】
以上の理由から従来の三次元免震装置では、水平および上下の三次元方向の免震機能を的確かつ十分に発揮できているとはいえず、従って、これを上記重要施設等に適用して建築物の標準化を達成することは、著しい困難を伴うという課題があった。
【０００９】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、専ら水平免震を行う水平免震装置と、専ら上下免震を行う上下免震装置とを並設することにより、それぞれの免震装置で負担する鉛直荷重を分担し、もって水平免震装置による水平免震機能を十分に確保しつつ、上下免震装置の上下免震機能をも十分に確保して、三次元方向に優れた免震機能を発揮させることができる三次元免震装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明の三次元免震装置は、支持構造物と、これの上方に間隔を設けて配置される免震構造物との間に、これら両構造物間を水平免震する水平免震装置と、両構造物間を上下免震する上下免震装置とを並列配置するとともに、該水平免震装置と支持構造物又は免震構造物の少なくとも一方との間に、上記上下免震装置のばね剛性よりも小さいばね剛性の緩衝用弾性体を介在させたことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、水平免震装置と上下免震装置とを並列配置したことにより、これら両免震装置にかかる免震構造物の鉛直荷重をそれぞれで分担支持することができる。このときの荷重分担割合は、上下免震装置のばね剛性と、水平免震装置に直列配置される緩衝用弾性体のばね剛性とを異ならせることによって任意に設定することができる。従って、水平免震装置で負担する鉛直荷重を少なくして十分な水平免震機能を発揮することができる。
【００１２】
また、地震時の上下変動荷重を主に上下免震装置で負担するため、当該上下免震装置のばね剛性を適宜設定することにより、上下免震装置に支持される免震構造物の上下方向の長周期化が可能となって、十分な上下免震機能を発揮させることができる。
【００１３】
更に、上記緩衝用弾性体にかかる鉛直荷重が減少されることにより、該緩衝用弾性体のばね剛性を小さくできるため、水平免震装置に作用する上下振動の軸力変動をより小さくし、水平免震装置の安定した免震性能を確保することができる。
【００１４】
更にまた、緩衝用弾性体を直列配置した水平免震装置に対して上下免震装置が並列配置されるため、該上下免震装置の剛性により免震構造物のロッキング振動を抑制することができる。
【００１５】
従って、水平免震装置による水平免震機能を的確に十分に確保しつつ、上下免震装置による上下免震機能をも適切かつ十分に確保して三次元方向に優れた免震機能を発揮し、もって、これを建築物に適用することにより、建築物の標準化やサイトフリーを達成できる三次元免震装置を得ることができる。さらに、上下免震装置のばね剛性を緩衝用弾性体のばね剛性よりも大きく設定しているので、免震構造物の鉛直荷重の分担割合を上下免震装置で大きくすることができる。このため、緩衝用弾性体と直列に配置された水平免震装置に作用する鉛直荷重が低減され、水平免震装置によって的確かつ十分な水平免震機能を確保することができる。さらに、緩衝用弾性体のばね剛性を上下免震装置のばね剛性よりも小さく設定しているので、水平免震装置に入力される上下振動の軸力変動を小さなものとすることができて、水平免震装置による水平免震機能を安定に確保することができる。
【００１６】
また、上記上下免震装置と、支持構造物または免震構造物の少なくとも一方との間に両者の相対移動を許容する滑動機構を介在することが望ましい。
【００１７】
この構成によれば、支持構造物と免震構造物との間の水平振動が上下免震装置に入力されるのを滑動機構によって低減し、もって、該上下免震装置のばね剛性が水平免震装置の免震性能に影響するのを低減することができる。また、上記滑動機構が滑動するときの摩擦抵抗値を適宜設定しておくことにより、この摩擦抵抗を水平振動の減衰要素として機能させることができる。
【００１８】
更に、上記滑動機構は、転がり支承もしくは滑り支承であることが望ましい。
【００１９】
この構成によれば、転がり支承もしくは滑り支承により支持構造物と免震構造物との間の水平振動が上下免震装置に入力されるのを著しく低減し、該上下免震装置のばね剛性が水平免震装置に影響するのをほとんど無くすことができるため、該水平免震装置は予め設定した水平免震機能を発揮でき、該水平免震装置の設計が容易になる。
【００２３】
更にまた、上記水平免震装置は、水平方向に等方性の復元性能を有する、例えば積層ゴムなどであることが望ましい。
【００２４】
この構成によれば、水平面内でのいかなる方向に対しても適切な水平免震機能を発揮させることができる。
【００２５】
また、上記上下免震装置は、皿ばねの積層体であることが望ましい。
【００２６】
この構成によれば、上下振動の入力により皿ばねはその錐体部分が拡縮されることとなり、この拡縮変形により互いに積層された皿ばねどうしで擦り合うため、このときの摩擦効果により剛性および減衰効果を得ることができる。
【００２７】
更に、上記上下免震装置に、エネルギー吸収装置を付加することができる。
【００２８】
この構成によれば、上下振動の入力によりエネルギー吸収装置が作動して上下方向の振動エネルギーを吸収することができる。
【００２９】
更にまた、上記緩衝用弾性体は、皿ばねの積層体であることが望ましい。
【００３０】
この構成によれば、上下振動に伴う軸力変動を低減できることに加えて、皿ばねはその錐体部分が拡縮されることとなり、この拡縮変形により互いに積層された皿ばねどうしで擦り合うため、このときの摩擦効果により剛性および減衰効果を得ることができる。
【００３１】
また、上記上下免震装置は、上記水平免震装置が荷重支持機能を喪失したことに応じて、上記免震構造物の荷重を支持するフェールセーフ機能を備える。
【００３２】
このように構成すれば、過大な振動入力によって水平免震装置が破損などした場合に、上下免震装置により免震構造物の全荷重を支持でき、免震構造物が落下したり大きく傾いたりして倒壊するのを防止できる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の三次元免震装置１０の基本的な構造を示し、支持構造物１２と、これの上方に所定間隔を設けて配置される免震構造物１４との間に、これら両構造物１２，１４間を水平免震する水平免震装置１６と、両構造物１２，１４間を上下免震する上下免震装置１８とを並列配置するとともに、該水平免震装置１６と支持構造物１２または免震構造物１４の少なくとも一方との間に緩衝用弾性体２０を介在させることにより構成してある。
【００３４】
そして図２〜図７には、本発明の三次元免震装置１０の具体的な実施例が示されている。図２は三次元免震装置の正面図、図３は図２中Ａ−Ａ線断面図、図４は水平免震装置および緩衝用弾性体の一部を断面した正面図、図５は上下免震装置の一部を断面した正面図、図６は上下免震装置のばね特性図、図７は緩衝用弾性体のばね特性図である。
【００３５】
即ち、本実施形態の三次元免震装置１０は、支持構造物１２と免震構造物１４との間に介在され、該三次元免震装置１０によって免震構造物１４の鉛直荷重を支持するようになっている。該三次元免震装置１０は、水平免震装置１６と、これに並列配置される上下免震装置１８と、水平免震装置１６の上方に直列配置される緩衝用弾性体２０とを備えて構成される。これら水平免震装置１６，上下免震装置１８および緩衝用弾性体２０で同図に示す１つのユニットとなり、このユニットが免震構造物１４の下面に複数個配置されて全体の三次元免震を行うようになっている。他方、並列配置であれば、必ずしもユニット化する必要はなく、個数も同数である必要はない。
【００３６】
上記水平免震装置１６は、図４にも示すようにゴム層と鋼板とが交互に積層される積層ゴム２２で構成され、この積層ゴム２２には下方フランジ２２ａと上方フランジ２２ｂとが設けられる。該積層ゴム２２の設置部位には支持構造物１２から所定高さの鉄筋コンクリート造の設置台２４が突設され、この設置台２４上に下方フランジ２２ａを固定して積層ゴム２２が設置される。
【００３７】
一方、上記上下免震装置１８は、図５にも示すように皿ばね２６ａを積層した皿ばね積層体２６を用いて構成される。ここで、皿ばね２６ａの重ね方法に関し、同一向きに重ねたときは並列となり、反対向きに重ねたときは直列となる。該皿ばね積層体２６は、複数枚の並列皿ばね２６ａが交互に逆向きに直列となるように積層され、本実施形態では一組もしくは図３に示すように複数組、例えば４組の皿ばね積層体２６が配置される。そして、これら４組の皿ばね積層体２６の下側は、支持構造物１２に載置される滑動機構としての転がり支承２８もしくは滑り支承上に搭載される。皿ばね積層体２６の上側は、免震構造物１４に固定される上方取付板３０に取り付けられる。
【００３８】
また、上記緩衝用弾性体２０は、図４にも示すように上記上下免震装置１８と同様な皿ばね積層体３２を用いて構成され、該皿ばね積層体３２は、複数枚の並列皿ばね３２ａが交互に逆向きに直列となるように積層される。また、該皿ばね積層体３２は一組もしくは図３に示すように複数組、例えば４組が配置され、それぞれの下側は上記積層ゴム２２の上方フランジ２２ｂに載置されるとともに、上側は免震構造物１４に固定される上方取付板３４に取り付けられる。
【００３９】
上記上下免震装置１８の転がり支承２８は、図５に示すように下面が平坦となった支持脚２８ａと、該支持脚２８ａの周縁部を適宜隙間を設けて覆う外殻２８ｂと、これら支持脚２８ａと外殻２８ｂとの間の空間部に収納される多数の小球２８ｃとを備えて構成される。そして、上記支持脚２８ａは上記小球２８ｃを介在させた状態で支持構造物１２上面に敷設されるスライド基板３６に載置され、介在された小球２８ｃが転動することにより、該転がり支承２８と支持構造物１２とは極小さな滑動抵抗をもって滑動自在となっている。
【００４０】
また、上記皿ばね積層体２６を構成する皿ばね２６ａは一般に知られるように、中央部に開口部を形成したドーナツ状を成し、その周縁部は緩やかな錘体をなし、全体として中央が開口された笠状に形成されている。そして、各皿ばね積層体２６を構成する皿ばね２６ａは、その中央開口が同図に示すように上方取付板３０から垂設される筒状ポール３８外周に嵌合される。また、該筒状ポール３８の下端部は上記転がり支承体２８の支持脚２８ａ上面との間に所定の隙間δ1 が設けられるとともに、当該下端部の内周には摺動穴３８ａが若干拡径して形成される。
【００４１】
一方、上記転がり支承体２８の支持脚２８ａ上面には、筒状ポール３８に対向する位置にダボピン４０が突設され、該ダボピン４０が上記摺動穴３８ａ内に摺動自在に嵌合される。これらダボピン４０と摺動穴３８ａとの嵌合量および上記隙間δ1 は、入力される上下振動により予め想定される支持構造物１２と免震構造物１４との間の上下相対変位量に応じて決定される。また、ダボピン４０が摺動する摺動穴３８ａ部分には、図示しない空気抜き孔が形成されている。
【００４２】
更に、上記緩衝用弾性体２０の皿ばね積層体３２は、図４に示すように上記上下免震装置１８と同様、皿ばね３２ａの中央開口が上方取付板３４から垂設される筒状ポール４２外周に嵌合されるとともに、該筒状ポール４２の下端部に形成した摺動穴４２ａに、積層ゴム２２の上方フランジ２２ｂから突設されるダボピン４４が摺動自在に嵌合される。勿論、この場合にあってもダボピン４４と摺動穴４２ａとの嵌合量および筒状ポール４２と上方フランジ２２ｂとの間の隙間δ2 は、予め想定される支持構造物１２と免震構造物１４との間の上下相対変位量に応じて決定される。
【００４３】
ところで、上記上下免震装置１８のばね剛性は、図６の荷重−変位曲線に示すように変位に対する荷重の立ち上がりを大きくする一方、上記緩衝用弾性体２０のばね剛性は、図７の荷重−変位曲線に示すように変位に対する荷重の立ち上がりを小さくし、上下免震装置１８に比較して緩衝用弾性体２０のばね剛性を小さくしてある。
【００４４】
以上の構成により本実施形態の三次元免震装置１０では、支持構造物１２と免震構造物１４との間で水平免震装置１６と上下免震装置１８とが並列配置されることにより、地震による振動が入力されると水平免震装置１６により水平振動エネルギーが吸収されて水平免震されるとともに、上下免震装置１８により上下振動エネルギーが吸収されて上下免震され、これら水平免震と上下免震とをもって三次元免震される。また、水平免震装置１６の上部に直列配置された緩衝用弾性体２０は、該水平免震装置１６に作用する上下振動に起因する軸力変動を緩和する機能を備える。
【００４５】
ところで、上記水平免震装置１６と上下免震装置１８とが並列配置されたことにより、図１に示したようにこれら両免震装置１６，１８にかかる免震構造物１４の鉛直荷重Ｗをそれぞれで分担支持することができる。このときの荷重分担割合、例えば、水平免震装置１６で負担する鉛直荷重をβとした場合に、上下免震装置１８で負担する鉛直荷重はＷ−βとなり、このβは上下免震装置１８のばね剛性と上記緩衝用弾性体２０のばね剛性とを異ならせることによって任意に設定することができる。従って、水平免震装置１６で負担する鉛直荷重βは全荷重Ｗに対して少なくなるため、水平免震装置１６を構成する積層ゴム２２の負担荷重が低減する。このため、積層ゴム２２のゴム層の面圧依存性を低下することができ、積層ゴム２２は的確かつ十分な水平免震機能を発揮することができる。
【００４６】
また、このように水平免震装置１６の分担荷重が減少することにより、免震構造物１４の下側に配置する該水平免震装置１６の総個数を少なくすることができ、この個数削減によって水平免震に関して長周期化を確保し易くなり、かつコストの低減をも達成することができる。
【００４７】
更に、上下免震装置１８は水平免震装置１６に対して荷重分担割合を多くした場合にも、鉛直荷重Ｗの一部が該水平免震装置１６で負担されることにより、該上下免震装置１８で負担する鉛直荷重が減少することになる。従って、地震時の上下変動荷重を主に上下免震装置１８にて負担させることができ、そのばね剛性を任意に設定することにより、該上下免震装置１８に支持される免震構造物１４に対し上下方向の最適な長周期（例えば、０．５秒以上）へのチューニングを容易にすることができるとともに、支持荷重の調整範囲も広く確保することができる。
【００４８】
更にまた、上記緩衝用弾性体２０によって水平免震装置１６に作用する上下方向の軸力変動を緩和できることを上述したが、該緩衝用弾性体２０は水平免震装置１６と直列配置されるため、該水平免震装置１６と等しい鉛直荷重βがかかり、これによって緩衝用弾性体２０のばね剛性を上下免震装置１８に比較して小さくでき、それぞれのばね剛性は図６，図７に示したようになっている。従って、上記緩衝用弾性体２０を柔らかく設定できるため、積層ゴム２２の面圧依存性を更に低減し、水平免震時のゴムの性状の不安定性が解消して安定した性能を得ることができる。このため、地震の上下振動や水平振動による荷重変動の水平免震装置１６への作用を押さえることができ、このような荷重変動によって水平免震装置１６のばね特性に悪影響が生じることを防止できて、水平免震装置１６の設計が容易になる。
【００４９】
特に、本実施形態では上下免震装置１８の下部に転がり支承２８を設けて、水平方向の自由な滑動が可能となっているため、支持構造物１２と免震構造物１４との間の水平振動が上下免震装置１８に入力されるのを該転がり支承２８によって大幅に低減し、もって、該上下免震装置１８のばね剛性が水平免震装置１６に影響するのを極力低減することができる。この点からも該水平免震装置１６は予め設定した水平免震機能を発揮でき、該水平免震装置１６の設計が容易になるとともに、上記転がり支承２８や滑り支承が滑動するときの摩擦抵抗を水平振動の減衰要素として機能させることもできる。
【００５０】
また、本実施形態の三次元免震装置１０は、水平免震装置１６および緩衝用弾性体２０に並列に上下免震装置１８が配置されるため、該上下免震装置１８によっても免震構造物１４を支持していることによってロッキング振動を抑制することができる。
【００５１】
更に、水平免震装置１６と上下免震装置１８とを並列配置したことにより、過大な振動入力により水平免震装置１６に用いた積層ゴム２２が破損した場合に、上下免震装置１８によって免震構造物１４の全荷重を支持できるため、該免震構造物１４が落下したり大きく傾いたりして倒壊するのを防止できるフェールセーフ機能を享有することになる。
【００５２】
更にまた、上下免震装置１８および緩衝用弾性体２０はそれぞれ皿ばね積層体２６，３２で構成されるが、該皿ばね積層体２６，２８を構成する皿ばね２６ａ，３２ａの錘体部分は上下振動の入力により拡縮され、この拡縮変形により互いに積層された皿ばね２６ａ，３２ａどうしで擦り合うため、このときの摩擦効果により上下振動に対する剛性および減衰効果を得ることができる。また、図２中仮想線で示したように上下免震装置１８の上方取付板３０と転がり支承２８との間に油圧ダンパー５０等のエネルギー吸収装置を別途設けることにより、上下振動の入力により該油圧ダンパー５０が作動して振動エネルギーを吸収できるため、この構成によって必要な減衰を確保できるとともに、上下免震装置１８としての減衰量の設定が容易になる。
【００５３】
従って、本実施形態の三次元免震装置１０では、水平免震装置１６による水平免震機能を確保しつつ、上下免震装置１８による上下免震機能をも十分に確保して、三次元方向に優れた免震機能を発揮することができる。このため、該三次元免震装置１０を原子力発電所等の地震時の安全性が強く要求される重要施設の構造物等に適用することにより、該重要施設構造物の標準化、すなわち建物設備やプラント設備、例えば建物の骨組みや配管，サポート等を規格化を達成することができる。また、重要施設のサイトフリーを可能として立地条件の拡大を図ることができるとともに、他方、施設構造物の工費低減も達成することができる。
【００５４】
上記実施形態にあっては、免震構造物１４の荷重を水平免震装置１６と上下免震装置１８の両者で分担して支持する場合について説明したが、緩衝用弾性体２０を自由長で組み込むようにして、水平免震装置１６に荷重を作用させずに、上下免震装置１８により免震構造物１４の全荷重を負担させることも可能である。
【００５５】
勿論、本実施形態では水平免震装置１６を積層ゴム２２で構成したが、これに限ることなく水平免震を効果的に達成できる弾性部材であれば良く、また、上下免震装置１８および緩衝用弾性体２０をそれぞれ皿ばね積層体２６，３２で構成したが、これらにあっても皿ばね積層体２６，３２に代えてそれぞれの機能に適した弾性部材を用いることができる。更に、滑動機構として転がり支承２８を用いたが、勿論これに限ることはなく、滑らかな相対移動を許容する構造、例えば滑り支承やリニアレール等を用いることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に示す三次元免震装置にあっては、水平免震装置と上下免震装置とを並列配置して、それぞれにかかる免震構造物の鉛直荷重を分担支持することができる。また、上下免震装置は鉛直荷重に対してばね剛性を任意に設定できるので、上下免震装置に支持される免震構造物の上下方向の長周期化が可能となって、十分な上下免震機能を発揮することができる。
【００５７】
更に、上記水平免震装置に直列配置した緩衝用弾性体のばね剛性を小さくできるため、水平免震装置に作用する上下方向振動に起因する軸力変動を小さくして、水平免震装置のより安定した免震性能を確保することができる。更にまた、緩衝用弾性体を直列配置した水平免震装置に対して上下免震装置が並列配置されるため、該上下免震装置の剛性により免震構造物のロッキング振動を抑制することができる。
【００５８】
更に、水平免震装置の個数削減により、全体のばね剛性を低減して水平方向免震に係る長周期化の設定を容易化できるとともに、装置の配置レイアウトを容易にし、かつコスト低減をも達成できる。
【００５９】
従って、水平免震装置による水平免震機能を適切かつ十分に確保しつつ、上下免震装置による上下免震機能をも的確かつ十分に確保して三次元方向に優れた三次元免震性能を発揮させることができ、もって、これを建築物に適用することにより建築物の標準化やサイトフリーを達成することができる。
さらに、緩衝用弾性体のばね剛性を上下免震装置のばね剛性よりも小さく（上下免震装置のばね剛性を緩衝用弾性体のばね剛性よりも大きく）設定しているので、免震構造物の鉛直荷重の分担割合を上下免震装置で大きくすることができる。このため、緩衝用弾性体と直列配置された水平免震装置に作用する鉛直荷重が低減され、水平免震装置によって的確かつ十分な水平免震機能を確保することができる。さらに、緩衝用弾性体のばね剛性が上下免震装置のばね剛性よりも小さいので、水平免震装置に入力される上下振動の軸力変動を小さなものとすることができて、水平免震装置による水平免震性能を安定して確保することができる。
【００６０】
また、本発明の請求項２に示す三次元免震装置にあっては、上記上下免震装置と、支持構造物または免震構造物の少なくとも一方との間に相対移動を許容する滑動機構を介在したので、支持構造物と免震構造物との間の水平振動が上下免震装置に入力されるのを滑動機構によって低減し、もって、該上下免震装置の剛性が水平免震装置の免震性能に悪影響を与えることを防止することができる。また、上記滑動機構が滑動するときの摩擦抵抗値を適宜設定しておくことにより、この摩擦抵抗を水平振動の減衰要素として機能させることもできる。
【００６１】
更に、本発明の請求項３に示す三次元免震装置にあっては、上記滑動機構を転がり支承や滑り支承で構成したので、支持構造物と免震構造物との間の水平振動が上下免震装置に入力されるのを著しく低減できるため、上下免震装置の設計が容易になる。
【００６３】
更にまた、本発明の請求項４に示す三次元免震装置にあっては、上記水平免震装置を、水平方向に等方性の復元性能を有するものとしたので、水平面内でのいかなる方向に対しても適切な水平免震機能を発揮させることができる。
【００６４】
また、本発明の請求項５に示す三次元免震装置にあっては、上記上下免震装置を皿ばねの積層体で構成したので、上下振動の入力により皿ばねはその錐体部分が拡縮されることとなり、この拡縮変形により互いに積層された皿ばねどうしで擦り合うため、このときの摩擦効果により剛性および減衰効果を得ることができる。
【００６５】
更に、本発明の請求項６に示す三次元免震装置にあっては、上記上下免震装置にエネルギー吸収装置を付加したので、上下振動の入力によりエネルギー吸収装置が作動して上下方向の振動エネルギーを吸収することもできる。
【００６６】
更にまた、本発明の請求項７に示す三次元免震装置にあっては、上記緩衝用弾性体を皿ばねの積層体で構成したので、上下振動に伴う軸力変動を低減できることに加えて、皿ばねはその錐体部分が拡縮されることとなり、この拡縮変形により互いに積層された皿ばねどうしで擦り合うため、このときの摩擦効果により剛性および減衰効果を得ることができる。
【００６７】
また、本発明の請求項８に示す三次元免震装置にあっては、過大な振動入力によって水平免震装置が破損等した場合に、上下免震装置により免震構造物の全荷重を支持でき、免震構造物が落下したり大きく傾いたりして倒壊するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の三次元免震装置の基本的な構造を示す概略構成図である。
【図２】本発明の三次元免震装置の一実施形態を示す正面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の三次元免震装置の一実施形態を示す水平免震装置および緩衝用弾性体の一部を断面した正面図である。
【図５】本発明の三次元免震装置の一実施形態を示す上下免震装置の一部を断面した正面図である。
【図６】本発明の三次元免震装置の一実施形態を示す上下免震装置のばね特性図である。
【図７】本発明の三次元免震装置の一実施形態を示す緩衝用弾性体のばね特性図である。
【符号の説明】
１０  三次元免震装置
１２  支持構造物
１４  免震構造物
１６  水平免震装置
１８  上下免震装置
２０  緩衝用弾性体
２２  積層ゴム
２６  皿ばね積層体
２８  転がり支承
３２  皿ばね積層体
【図１】
0003724987.tif 000002
【図２】
0003724987.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003724987.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003724987.tif 000007
【図７】
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