(57)【要約】【課題】免震装置の減衰性能を能動的に変化させ、多様な入力振動に対して効果的な免震を行うことができる免震装置を提供することを目的としている。【解決手段】せん断変形可能な積層体４の内側に、入力振動を減衰させる減衰材５が積層体４の積層方向に貫設されている免震装置１において、減衰材５に対して可変的に圧力を加える加圧手段６が備えられている。【選択図】図１
2011141003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
せん断変形可能な積層体の内側に、入力振動を減衰させる減衰材が前記積層体の積層方向に貫設されている免震装置において、
前記減衰材に対して可変的に圧力を加える加圧手段が備えられていることを特徴とする免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層体を備えた免震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の免震装置として、従来、例えば下記特許文献１に記載されているような、ゴム等からなる軟質板と鋼板などからなる硬質板とを交互に積層した積層体（積層ゴム）に減衰材が貫設された免震装置が知られている。上記した減衰材は、入力振動を減衰させる部材であり、例えば鉛プラグや粘弾性体などからなる。例えば鉛プラグからなる減衰材の場合、積層体に形成された貫通孔に減衰材を圧入することで、積層体の積層方向に沿って減衰材が貫設される。また、上記した積層体は、その積層方向の両側にそれぞれ配設された一対の端板の間に介在されている。そして、これら一対の端板のうちの下側の端板を基礎等の下部構造に固定させると共に上側の端板を建物等の上部構造に固定させることで、下部構造と上部構造との間に免震装置が介装される。
【０００３】
上記した免震装置では、積層体の鉛直剛性が大きいため、上部構造の荷重を受けても積層体の沈み込みが小さく抑えられ、上部構造を長期的に安定支持することができる。また、地震動が入力されると、積層体が水平方向にせん断変形するため、上部構造の固有周期が長くなり、上部構造が受ける地震応力が緩和される。またこのとき、上記した積層体内に貫設された減衰材によって、地震動に対する上部構造の応答振動を減衰させることができる。例えば鉛プラグからなる減衰材の場合、積層体のせん断変形に伴い減衰材が塑性変形することで地震動に対する上部構造の応答振動が減衰される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−８９０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、免震装置における減衰機能をアクティブに制御して多様な入力振動に対して効果的な免震を行うことが求められている。
しかしながら、上記した従来の免震装置では、製造時の圧入や上部構造の荷重によって減衰材が一定の圧力で加圧されているので、免震装置の減衰性能は一定である。したがって、多様な入力振動に対して効果的な免震を行うことができない場合がある。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、免震装置の減衰性能を能動的に変化させ、多様な入力振動に対して効果的な免震を行うことができる免震装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る免震装置は、せん断変形可能な積層体の内側に、入力振動を減衰させる減衰材が前記積層体の積層方向に貫設されている免震装置において、前記減衰材に対して可変的に圧力を加える加圧手段が備えられていることを特徴としている。
【０００８】
このような特徴により、地震動等の外力が入力されると、積層体が積層方向に直交する方向にせん断変形し、これにより、上部構造の固有周期が長くなり、上部構造が受ける地震応力が緩和される。また、減衰材によって振動エネルギーが吸収され、上部構造の応答振動が減衰される。このとき、減衰材に加えられる加圧力に応じて減衰性能が変化するので、加圧手段による減衰材に対する加圧力を変化させることで、免震装置の減衰性能が変化する。すなわち、加圧手段を調整して減衰材に対する加圧力を大きくすることで減衰性能が高くなり、反対に、減衰材に対する加圧力を小さくすることで減衰性能が低くなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る免震装置によれば、加圧手段による減衰材に対する加圧力を調整することで減衰性能を能動的に変化させることができるので、多様な入力振動に対して効果的な免震を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための免震装置の縦断面図である。
【図２】本発明の変形例を説明するための免震装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る免震装置の実施の形態について、図面に基いて説明する。
なお、本実施の形態では、後述する積層体４の中心軸線を「軸線Ｏ」とし、その軸線Ｏに沿った方向を「軸方向」とし、軸線Ｏに直交する方向を「径方向」とし、軸線Ｏ周りの方向を「周方向」とする。また、上記した「軸方向」は、本発明における「積層方向」に相当する。また、軸方向の一方側（図１における上側）を「上方」とし、軸方向の他方側（図１における下側） を「下方」とする。
【００１２】
図１に示す免震装置１は、基礎等の下部構造１０と建物本体等の上部構造１１との間に介装され、上部構造１１を下部構造１０に対して相対的に水平移動可能に支持する装置である。この免震装置１の概略構成としては、下部構造１０に固定される下側端板２（本発明の端板に相当する。）と、上部構造１１に固定される上側端板３（本発明の端板に相当する。）と、下側端板２と上側端板３の間に介在された積層体４と、積層体４の内側に軸方向に沿って貫設された減衰材５と、減衰材５に対して可変的に圧力を加える加圧手段６と、を備えている。
【００１３】
下側端板２及び上側端板３は、例えば平面視円形の鋼板であり、上下に対向して配置されている。また、下側端板２及び上側端板３は、それぞれ積層体４の断面形状よりも大径に形成されていると共に、積層体４の軸方向両側にそれぞれ配設されており、これら下側端板２及び上側端板３の各外周部は、全周に亘って積層体４の径方向外側に向けて突出されている。また、下側端板２及び上側端板３は、例えばアンカーボルト等を介して下部構造や上部構造に固定されるプレートである。また、下側端板２の中央部には、減衰材５の下端部が嵌合される平面視円形の凹部２１が形成され、上側端板３の中央部には、減衰材５の上端部が嵌合される平面視円形の開口部３１が形成されている。下側端板２の開口部２１はキャップ２２（栓体）で閉塞されている。
【００１４】
積層体４は、複数の軟質板４０と硬質板４１とが交互に積層された積層構造の柱状体であり、水平方向にせん断変形可能な略円柱形状の積層体である。この積層体４の外周部には、上記した軟質板４０及び硬質板４１の外周を被覆する被覆ゴム４２が全周に亘って形成されている。軟質板４０と被覆ゴム４２とは、一体に形成された弾性変形可能な加硫ゴムからなり、上記した複数の硬質板４１と共に未加硫の軟質板４０及び被覆ゴム４２を加硫させることで、軟質板４０及び被覆ゴム４２と複数の硬質板４１とが加硫接着されている。上記した構成の積層体４は、鉛直剛性が高くて鉛直方向に沈みにくく、且つ水平剛性が低くて水平方向にせん断変形しやすい。
なお、上記した軟質板４０及び被覆部４２はゴム以外であってもよく、例えば軟質樹脂で形成することも可能である。また、上記した硬質板４１は、鋼板以外であってもよく、例えば硬質樹脂からなる板材であってもよい。
【００１５】
また、上記した積層体４には、複数の軟質板４０及び硬質板４１をそれぞれ貫通して軸方向に延在する貫通孔４３が形成されている。この貫通孔４３は、平断面視円形の孔部であり、積層体４の中心部分に形成されて軸線Ｏ上に延設されている。この貫通孔４３の下端は上記した下側端板２の凹部２１に連通され、貫通孔４３の上端は上記した上側端板３の開口部３１に連通されている。
【００１６】
減衰材５は、上記した貫通孔４３に圧入された金属部材であり、具体的には円柱形状の鉛プラグからなる。この減衰材５は、積層体４のせん断変形に伴い塑性変形することで入力振動を減衰させる部材であり、両端が端板２、３で固定された状態で積層体４の内側に貫設されている。すなわち、減衰材５の下端部は、上記した下側端板２の凹部２１の内側に圧入嵌合されており、減衰材５の上端部は、上記した上側端板３の開口部３１の内側に圧入嵌合されている。
【００１７】
加圧手段６は、例えば地震の加速度、地震波の周期、上部構造１１の応答加速度及び上部構造１１の固有周期に基づいて、減衰材５に対して加圧力を可変的に付与する手段であり、その概略構成としては、減衰材５を軸方向に押圧する押圧機構６０と、地震動や上部構造１１の応答加速度等を計測するセンサ６１と、センサ６１による計測値に基づいて押圧機構６０の駆動制御を行う制御部６２と、を備えている。
【００１８】
押圧機構６０は、軸方向に沿って昇降して減衰材５の上端面を押圧する押圧部６３が備えられた機構であり、例えば油圧シリンダ等の駆動機構によって押圧部６３を昇降させるものである。この押圧機構６０は、上部構造１１に形成された肉抜き部１２の内側に配設されており、押圧部６３の下端部（先端部）は、上側端板３の開口部３１の内側に挿入されて減衰材５の上端面に当接されている。
【００１９】
センサ６１には、地震の加速度や地震波の周期を計測する地震計と、上部構造１１の応答加速度を計測する加速度計と、が備えられている。このセンサ６１に用いる地震計や加速度計としては、公知の地震計や加速度計を用いることが可能である。
制御部６２は、上記した押圧機構６０を制御するＣＰＵ（処理装置）であり、センサ６１で計測された計測値を受信し、その計測値に基づく駆動信号を押圧機構６０に送信するものである。
【００２０】
次に、上記した構成からなる免震装置の作用について説明する。
【００２１】
上記した構成の免震装置１は、下側端板２を下部構造１０に固定すると共に、上側端板３を上部構造１１に固定することで、下部構造１０と上部構造１１との間に介装され、上部構造１１が免震装置１を介して下部構造１０上に支持される。このとき、積層体４の鉛直剛性が大きいため、上部構造１１の荷重を受けても積層体４の沈み込みが小さく抑えられ、上部構造１１を長期的に安定支持することができる。またこのとき、減衰材５には加圧手段６によって常時圧力が加えられており、減衰材５に圧縮力が付与されている。
【００２２】
そして、上記した下部構造１０に小規模地震の地震動が入力されると、積層体４内に貫設された鉛プラグからなる減衰材５の水平方向剛性によって上部構造１１の振動が抑えられる。
【００２３】
また、上記した下部構造１０に大規模地震の地震動が入力されると、積層体４が水平方向にせん断変形する。これにより、上部構造１１の固有周期が長くなり、上部構造１１が受ける地震応力が緩和される。
【００２４】
また、大規模地震の地震動が入力されて積層体４がせん断変形すると、鉛プラグからなる減衰材５が塑性変形することで振動エネルギーが吸収され、上部構造１１の応答振動が減衰される。このとき、地震の加速度などに基づいて加圧手段６による減衰材５に対する加圧力を変化させ、減衰材５による減衰性能を、実際の発生した地震の性状に応じて最適な減衰性能に変化させる。すなわち、センサ６１の計測値に基づいて制御部６２によって押圧機構６０を制御して減衰材５を押圧する押圧部６３を適宜昇降（進退）させ、減衰材５が地震に応じた最適な減衰性能を発揮するように、減衰材５の上端面への押圧力を調整する。
【００２５】
例えば、地震波の周期と上部構造１１の固有周期が近似しており、且つ、地震の加速度が小さい場合には、制御部６２によって押圧部６３を上昇させ、減衰材５に対する押圧力（加圧力）を低下させ、減衰材５による減衰性能を意図的に低下させる。これにより、上部構造１１の固有周期が長くなり、上部構造１１の応答加速度が下げられる。また、地震波の周期と上部構造１１の固有周期が離れており、地震の加速度が大きい場合には、制御部６２によって押圧部６３を下降させ、減衰材５に対する押圧力（加圧力）を増大させ、減衰材５による減衰性能を向上させる。これにより、上部構造１１の応答振動が小さく抑えられる。
【００２６】
上記した構成からなる免震装置１によれば、上述したように、加圧手段６による減衰材５に対する加圧力を調整することで減衰性能を能動的に変化させることができるので、多様な入力振動に対して効果的な免震を行うことができる。
【００２７】
以上、本発明に係る免震装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記した実施の形態では、減衰材５として鉛プラグからなる金属部材が積層体４の貫通孔４３の内側に圧入されているが、本発明における減衰材は、鉛プラグ以外であってもよく、例えば、鉛以外の金属部材やゴム等の弾性体、樹脂、粘性体、液体からなる減衰材であってもよい。
【００２８】
また、上記した実施の形態では、押圧機構６０、センサ６１及び制御部６２を備える加圧手段６が備えられているが、本発明における加圧手段は他の構成にすることも可能である。例えば、図２に示すように、積層体４の貫通孔４３の上下端が下側端板２及び上側端板３でそれぞれ閉塞され、その貫通孔４３の内側に液体からなる減衰材１０５が封入された構成の場合、加圧手段１０６として、液体を貯留するタンク１６０と、そのタンク１６０と積層体４の貫通孔４３とを接続する接続管１６２と、その接続管１６２を通してタンク１６０内の液体を積層体４の貫通孔４３に圧送するポンプ１６３と、地震動や上部構造１１の応答加速度等を計測するセンサ１６１と、接続管１６２に設けられて液体流量を調整する弁体１６４と、センサ１６１による計測値に基づいて弁体１６４及びポンプ１６３を制御する制御部１６５と、を備えた構成にすることができる。このような構成の免震装置１０１では、積層体４の貫通孔４３内に密封された液体に常時圧力を付与しておき、センサ１６１による計測値に応じて弁体１６４及びポンプ１６３を制御して貫通孔４３の内圧を調整することで、免震装置１０１の減衰性能を変化させることができる。
【００２９】
また、上記した実施の形態では、円柱形状の積層体４の中心部分に１本の減衰材５が貫設されているが、本発明は、積層体の形状、減衰材の貫設位置や本数は適宜変更可能であり、例えば、平面視矩形状の積層体に複数本の減衰材が貫設された構成の免震装置であってもよい。
【００３０】
また、本発明は、積層体が斜めに傾けて設置され、積層体が水平面に対して傾斜した方向にせん断変形する構成であってもよい。
その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１、１０１  免震装置
４  積層体
５、１０５  減衰材
６、１０６  加圧手段
【図１】
2011141003.tif 000003
【図２】
2011141003.tif 000004