(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造床上に配置され免震対象物を載置する床本体と、前記床本体が構造床に対して水平方向に変位したときに前記床本体に復元力を与える第１の復元手段と、水平方向に変位したときに減衰力を与える第１の減衰手段と、前記床本体から前記構造床側に突設された上部係合部材と、この上部係合部材に接触しながら摺動し前記第１の復元手段に設けられた下部係合部材と、前記床本体下部に設けられ上下方向に変位したときに復元力を与える第２の復元手段と、上下方向に変位したときに減衰力を与える第２の減衰手段と、前記床本体を水平方向に移動可能に支持する支持手段とを有し、前記下部係合部材は、前記上部係合部材に接触しながら摺動する回転部材と、この回転部材を軸受けを介して支持する軸とを有し、さらに、 前記上部係合部材と接触して摺動する前記下部係合部材を構成する回転部材の上下方向長さは回転部材と接する上部係合部材の接触部材の上下方向方向長さと床本体における上下方向の予め求められた所定の想定最大変位の２倍の和より大きく、下部係合部材の回転部材上端は上部係合部材の接触部材上端より高い位置にあり、その差は床本体における地震時の上下方向の前記最大想定変位以上であり、また、下部係合部材の回転部材下端は上部係合部材の接触部材下端より低い位置にあり、その差は床本体における地震時の上下方向の前記最大想定変位以上であることを特徴とする免震装置。
【請求項２】
前記下部係合部材と接触する前記上部係合部材の接触面に上部係合部材よりも低摩擦係数を有する接触部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の免震装置。
【請求項３】
前記下部係合部材と接触する前記上部係合部材の接触面に設けた前記低摩擦係数を有する接触部材と前記上部係合部材との間に上部係合部材の剛性より小さい弾性部材を介挿したことを特徴とする請求項２記載の免震装置。
【請求項４】
前記第２の復元手段は筒体内に収納された螺旋状の弾性体であって、第２の減衰手段はこの螺旋状の弾性体の内部に収容され、前記支持手段はこの第２の減衰手段および前記第２の復元手段の下部に設けられて筒体内に収納され、前記第２の復元手段の前記床本体と前記免震対象物との全体重量に対する上下方向固有振動数は、第１の復元手段の前記床本体と前記免震対象物との全体重量に対する水平方向固有振動数よりも大きく、前記第２の減衰手段の前記床本体と前記免震対象物との全体重量に対する上下方向減衰定数は、第１の減衰手段の前記床本体と前記免震対象物との全体重量に対する水平方向減衰定数よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の免震装置。
【請求項５】
前記螺旋状の弾性体が収納される筒体の下端と前記水平方向に移動自在の支持手段の上端に筒体下端と前記支持手段上端の上下方向の相対的変位量が０以下となるの場合に互いの相対的な動きを拘束する第２の停止部材を有し、この第２の停止部材設置時の前記支持手段上端と前記筒体下端との上下方向の距離は床本体における地震時の上下方向の予め求められた所定の最大想定変位より大きいことを特徴とする請求項４記載の免震装置。
【請求項６】
前記水平方向に移動自在の支持手段が収納される筒体の内壁に、この内壁と前記支持手段との間に介挿され、前記支持手段と接してこの支持手段と前記筒体との水平方向の相対的な移動のみを拘束する支持手段または筒体よりも低摩擦材を設けた上下方向スライド部材を有することを特徴とする請求項４または５記載の免震装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、免震対象構造物を支持すると共に、水平および上下方向の揺れを伴う地震に対して免震対象構造物の水平方向および上下方向の揺れを同時に低減する免震装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より大地震から建屋内床上あるいは屋外に設置された各種機械・電気設備を保護するため、例えば、特公昭60-39831号公報や特公平3-74304 号公報に記載されたように床と床に配置された各種機械・電気設備を支持するベアリングと水平方向に復元力と減衰力を持つ復元力装置の組み合わせにて水平方向の免震を行う床免震装置が開示されている。
【０００３】
また、図９に示すように、ベアリングと減衰装置の代わりにベース板部材４２に載置された摩擦部材４３を水平方向の支持機構とし、これを床本体２の支柱６１に設けられたばね固定用突起４５と構造床１に設けられたばね固定部材４６に懸架された水平方向ばね部材４４で水平方向の復元力を得る水平方向床免震装置がある。
【０００４】
加えて、図１０に示すように支持機構として床本体２の支柱６１に設けられたボール５０などのベアリングを用い、復元力のみを与える機構としてすり鉢状の皿形ボール受け板５１を用いた水平床免震装置がある。
【０００５】
さらに、図１１に示すように薄いゴム板６５と鉄板６６を水平に互いに重ねあわせて接着して積層ゴム６２としたものを上部ベース板６３と下部ベース板６４の間で挟んで構造床１と床本体２あるいは免震対象構造体の間に設けて水平方向の復元力を得る水平免震装置などがある。
【０００６】
これらの水平免震装置はいずれも上下方向に高剛性を有し、水平方向には地震の水平動の卓越振動数より低い固有振動数となるよう低い剛性を有するよう設計されており、水平方向の水平動のみを低減するものとなっている。
【０００７】
しかるに、1995年1 月17日に発生した兵庫県南部地震でも明らかなように、直下型地震では水平動成分だけでなく、上下動成分も大きく、構造物の上下方向の揺れも増幅させ、被害が生じる可能性がある。このような地震に対しては、前記床免震装置はいずれも上下動に対しては何等効果を発揮しないばかりか、上下方向には上下方向地震力が直接伝わり、各種機械・電気設備を設置して免震の対象となっている床自体が上下方向の振動すなわち面外振動が大きく増幅し、前記機器・設備が破損する可能性がある。
【０００８】
このため、上下方向にも免震効果をもたらすため、例えば、図１２のように水平免震装置と床本体２との間に内筒４１と外筒４０を設け、その内部に上下方向ばね部材３９などを設置したものや、図１３のように図１２の装置に上下方向ばね部材３９と並列に内筒４１、外筒４０の外側に上下方向減衰部材４７を設置し、上下方向の揺れをさらに抑制しようとしたものがある。なお、図１２および図１３において、図９と同一の構成においては同一の符号を付している。
【０００９】
また、図１４のように図１０におけるボール５０などのベアリングを側部下部にばね受け４８を延設する支柱６１内部に設け、上下方向ばね部材３９をこのばね受け４８と床本体２間に設置して、支柱６１を外筒４０の内部で上下動可能に設けたものや、図１５のように図１１に示した装置の上部に空気ばね５２を直列に設置したものなどが提案されている。また、図１６の免震装置では、地盤６０上に基礎５９を設け、その上に水平方向免震部材５６を介して載置された架台５５全体を水平方向免震部材５６により水平方向に免震し、その架台５５内部に免震対象構造体１１を上下方向免震部材５７を介して設置している。そして、免震対象構造体１１全体のロッキング振動を抑制するために架台５５の側部に、上下方向にスライドし水平方向の変形を拘束する上下方向ベアリング部材５８を設置してロッキング振動防止装置としているものも提案している。ここで、ロッキング振動とは、床本体が変位する軸と直交する方向の軸回りの回転運動をいう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
1995年1 月17日に発生した兵庫県南部地震でも明らかになったように、直下型地震の場合、水平動だけでなく、上下動も大きいため、従来からの特公昭60-39831号公報、特公平3-74304 号公報の水平免震装置、図９、図１０、図１１に示される水平免震装置では上下方向に免震されず、構造的に剛となっているので、水平免震装置から上下動が直接伝わり、これらにより支持されている床構造は上下方向に揺れが大きく増幅し、床構造に設置している免震対象構造物を破損させる可能性がある。さらに、床構造体が上下方向の揺れにより大きく変形した場合、床構造体と結合している水平免震装置は大きな力を受け、破損すると、水平方向の免震能力も損なうので、最終的に免震構造および免震対象構造物が破壊する可能性がある。
【００１１】
このため、上下方向の地震動の低減を図るために、図１２乃至１５に示される装置ようにコイルばねや空気ばねにより上下方向の剛性を小さくし、上下方向の地震動の衝撃を和らげる。しかし、上下方向の剛性を柔らかくすると、水平方向の剛性や水平軸に対する回転剛性も付随的に柔らかくなるため、免震装置により支持されている床全体の水平方向の揺れを増加させたり、ロッキング振動が大きく励起されるようになり、免震能力が大きく低下する。特に、図１５の構造の空気ばねの部分はこれらの問題が大きくなる可能性を持っている。図に１６示される装置では水平方向の振動やロッキング振動を防止する効果が高いが、これらの振動を防止するための十分剛で大がかりな架台が新たに必要となるため、構造全体が大型化しコストも高くなるため、建物内に容易に設置することが困難となる。
【００１２】
また、図１２乃至１４の場合は１つの構造の中に床構造体および免震対象構造物の自重を支持し、水平および上下方向の地震荷重も受け持つため、水平方向の地震荷重が上下免震装置に作用し、上下方向の地震荷重が水平方向に作用し、それぞれの本来の免震構造に干渉するようになるため、本来のそれぞれの免震能力が発揮できなくなる可能性がある。例えば、図１２，１３では水平方向のベアリングとして摩擦部材を用いており、減衰部材も兼ねている。この時の摩擦力は地震がないときは重力による静的な自重に摩擦係数の積となる。しかし、上下地震動が作用すると上下方向に作用する支持荷重は重力による静的自重の他に、地震上下動と床構造体の揺れによる慣性力の和となり、水平方向の摩擦力が上下方向の揺れにより大幅に変動するため、当初予定していた水平方向のベアリング機能と摩擦による減衰能力が期待できなくなる可能性もある。図１４では水平復元力をすり鉢上のボール受け板の下り斜面で発生する下向きの重力（加速度）の下り方向の分力に依存するため、上記のように地震に上下動があると下向き加速度が大きく変動するので、水平復元力も大きく変動し、所定の水平方向免震機能を発揮できない可能性がある。
【００１３】
さらに、コイルばねや空気ばねを上下免震に用いる場合には、重力による支持荷重と上下地震荷重を同時に支持するため、ばねには大きな上下変形が生じることになるため、上下方向の剛性をある程度以上に柔にできず、このため、上下免震能力が限定される課題がある。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、特別なロッキング防止機構を使用することなくコンパクトで、上下方向に作用する自重による支持荷重と地震荷重を支持する機構と、水平方向の地震荷重を支持する機構とを分離し、互いの力の干渉を極力なくし、水平と上下方向の免震能力を十分発揮できる免震装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の免震装置は、構造床上に配置され免震対象物を載置する床本体と、前記床本体が構造床に対して水平方向に変位したときに前記床本体に復元力を与える第１の復元手段と、水平方向に変位したときに減衰力を与える第１の減衰手段と、前記床本体から前記構造床側に突設された上部係合部材と、この上部係合部材に接触しながら摺動し前記第１の復元手段に設けられた下部係合部材と、前記床本体下部に設けられ上下方向に変位したときに復元力を与える第２の復元手段と、上下方向に変位したときに減衰力を与える第２の減衰手段と、前記床本体を水平方向に移動可能に支持する支持手段とを有し、前記下部係合部材は、前記上部係合部材に接触しながら摺動する回転部材と、この回転部材を軸受けを介して支持する軸とを有し、さらに、 前記上部係合部材と接触して摺動する前記下部係合部材を構成する回転部材の上下方向長さは回転部材と接する上部係合部材の接触部材の上下方向方向長さと床本体における上下方向の予め求められた所定の想定最大変位の２倍の和より大きく、下部係合部材の回転部材上端は上部係合部材の接触部材上端より高い位置にあり、その差は床本体における地震時の上下方向の前記最大想定変位以上であり、また、下部係合部材の回転部材下端は上部係合部材の接触部材下端より低い位置にあり、その差は床本体における地震時の上下方向の前記最大想定変位以上であるものである。
【００１９】
請求項２記載の免震装置は、下部係合部材と接触する上部係合部材の接触面に上部係合部材よりも低摩擦係数を有する接触部材を設けたものである。
請求項３記載の免震装置は、下部係合部材と接触する上部係合部材の接触面に設けた低摩擦係数を有する接触部材と上部係合部材との間に上部係合部材の剛性より小さい弾性部材を介挿したものである。
【００２０】
請求項４記載の免震装置は、第２の復元手段が、筒体内に収納された螺旋状の弾性体であって、第２の減衰手段がこの螺旋状の弾性体の内部に収容され、支持手段がこの第２の減衰手段および第２の復元手段の下部に設けられて筒体内に収納され、第２の復元手段の床本体と免震対象物との全体重量に対する上下方向固有振動数が、第１の復元手段の床本体と免震対象物との全体重量に対する水平方向固有振動数よりも大きく、第２の減衰手段の床本体と免震対象物との全体重量に対する上下方向減衰定数は、第１の減衰手段の床本体と免震対象物との全体重量に対する水平方向減衰定数よりも大きいものである。
【００２１】
請求項５記載の免震装置は、螺旋状の弾性体が収納される筒体の下端と水平方向に移動自在の支持手段の上端に筒体下端と支持手段上端の上下方向の相対的変位量が０以下となるの場合に、互いの相対的な動きを拘束する第２の停止部材を有し、この第２の停止部材設置時の支持手段上端と筒体下端との上下方向の距離が床本体における地震時の上下方向の所定の最大想定変位より大きいものである。
【００２２】
請求項６記載の免震装置は、水平方向に移動自在の支持手段が収納される筒体の内壁に、この内壁と支持手段との間に介挿され、支持手段と接してこの支持手段と筒体との水平方向の相対的な移動のみを拘束する支持手段または筒体よりも低摩擦材を設けた上下方向スライド部材を有するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２により請求項１乃至３に係る本発明の免震装置の第１の実施の形態を説明する。図１（ａ）は第１の実施の形態を示す縦断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図を示す。図１（ａ）に示すように第１の実施の形態に係る免震装置は床本体２に上下免震装置２３ａを納める筒体２３が固定して設けられ、床本体２および筒体２３は上下免震装置２３ａ、すなわち上下方向の復元手段であり並列に配置された上下方向用弾性体２４および上下方向の減衰手段である上下方向用減衰部材２５を介して水平方向に低摩擦で滑動する支持手段である移動支持機構３に支持されている。移動支持機構３は金属製のボール１２などのベアリングをその下部に有しており、構造床１に固定されたすべり板１０を自由に滑動する。また、筒体２３は移動支持機構３と水平方向に接触しない程度の小ギャップを持っている。筒体２３は、移動支持機構３を部分的に覆い、筒体２３に対して水平方向に離れるのを拘束し、水平方向に一体となって移動させ、上下方向には筒体２３と移動支持機構３との相対的移動を許す構成となっている。
【００２４】
一方、床本体２と水平方向の復元手段である復元力装置４は、床本体２下部に固定される上部係合部材２１と復元力装置４側の下部係合部材１６とで接触している。この部分は基本的には特公平3-74304 号公報で提案されている水平免震装置と同じものである。
【００２５】
復元力装置４、筒体２３、すべり板１０の配置は図１（ｂ）に示すとおりである。
なお、復元力装置４は、すべり板１０上を摺動する摺動部材５、ストッパ７、引っ張りばね８、ガイド機構１３、ガイド部材２２から構成されている。また、水平方向の減衰手段として、水平減衰装置６を備えている。摺動部材５はすべり板１０上に設けられたガイド部材２２と、このガイド部材２２の上部に設けられたガイド機構１３によって摺動可能に挟持され、さらにガイド機構１３によって、上方に外れないように嵌合わされている。
【００２６】
図２（ａ）は図１（ｂ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。図２（ａ）には摺動部材５と、ガイド機構１３およびガイド部材２２の上下方向の位置関係が示されている。また、引っ張りばね８は突起１５間に懸架されている。ストッパ７は、摺動部材５の水平方向の摺動を制限するために設けられているものであり、図２（ａ）中に示される左右の摺動部材５，５はそれぞれストッパ７，７によってそれ以上内側には移動できない構成となっている。
【００２７】
図２（ｂ）は図２（ａ）における記号Ｉの部分を拡大して示す断面図である。下部係合部材１６は、上部係合部材２１と接触する回転部材であるローラー１９と、軸１７とを有している。また、この軸１７はこれを固定する軸部ベース２０上に設けられている。この軸部ベース２０は摺動部材５に固定される構成となっている。ローラー１９は復元力を紙面左右方向に伝達し、床本体２の紙面垂直方向の動きに対しては、ローラー１９が回転し互いの拘束がない状態となる。
【００２８】
図２（ｃ）は図２（ｂ）におけるＣ−Ｃ線矢視断面図である。上部係合部材２１に接触するローラー１９は、その内部に軸受け１８を介して軸１７で支持される。
【００２９】
このように構成された本発明の免震装置に係る第１の実施の形態によれば、例えば、直下型大地震が発生し、構造床１に水平動および上下動が伝わって来ると、各方向の復元力装置４、上下免震装置２３ａが作用するようになる。この時、床本体２の水平方向の揺れによる水平方向の慣性力の大部分は復元力装置４に作用し、上下免震装置２３ａには作用しないで、水平方向の揺れが低減される。この復元力装置４と床本体２の係合部においては上部係合部材２１と下部係合部材１６は水平方向に拘束され、上下方向に拘束されないので床本体２の上下方向の動きや、構造床１からの地震による揺れを伝えない。
【００３０】
ここで、復元力装置４の作用について詳細に説明する。
復元力装置４では、床本体２が例えば、図１（ｂ）において右方向に揺れたとすると、床本体２に設けられた左右の上部係合部材２１，２１（図中下部に示される。）も右方向に移動する。このとき、左側の摺動部材５は左側のストッパ７によって、図示された位置よりも右側には移動できないものの、右側の摺動部材５は右側の上部係合部材２１と下部係合部材１６のローラー１９が接触しながら床本体２の揺れに応じて移動する。従って、引っ張りばね８が伸び、右側の摺動部材５を左に戻そうとする復元力が働くことになる。左側に揺れた場合には、この逆の作用が生じることになる。また、水平減衰装置６は左右に床本体２が揺れた場合に、その運動エネルギーを熱エネルギーに変換し揺れを減衰させるのである。
【００３１】
一方、図中左側に示された復元力装置４においては、左右に揺れが生じた場合には上部係合部材２１，２１は、ここでも左右に揺れることになるが、左側に示された復元力装置４の摺動部材５，５の摺動方向とは異なるため、摺動は生じることはなく、ローラー１９，１９が上部係合部材２１に接触しながら摺動することになる。
【００３２】
さらに、床本体の上下方向の揺れあるいはロッキング振動による上下方向の動きは上下免震装置２３ａに作用し、これらの上下方向動きが低減される。従って、復元力装置４は床本体２や構造床１からの上下方向の力をほとんど受けず、また、上下免震装置２３ａは床本体２や構造床１から水平方向の力をほとんど受けないため、それぞれの免震装置は本来の機能を発揮し、所定の免震効果を効果的に提供できる。
【００３３】
図３（ａ）は本実施の形態に係る免震装置の復元力装置４の部分を示す構成図である。また、図３（ｂ）は図３（ａ）において記号ＩＩで示した部分を拡大して示す構成図である。図３（ａ），（ｂ）において図１（ａ），（ｂ）と同一部分には同一符号を付し、その構成の説明は省略する。
【００３４】
図３（ｂ）には、図１（ａ）において示した上下免震装置２３ａのばね力と床本体２と免震対象構造体１１による重力とが釣り合った状態を示す。図３（ｂ）において、上部係合部材２１と接して係合する下部係合部材を構成するローラ１９の上下方向長さ（図３（ｂ）中Ｄ１で示す。）は、ローラ１９と接する上部係合部材２１の接触部材２６の上下方向幅（図３（ｂ）中Ｄ２で示す。）と床本体２の上下方向に関する想定最大相対変位（以下この変位をＤ０とする。）の２倍との和より大きくしている。その理由は、床本体の可動範囲を考えると、上下方向に想定最大相対変位を確保する必要があるからである。この想定最大相対変位を下回る幅しか有していない場合には、下方に床本体２が下降した場合には復元力装置４の摺動部材５に衝突する可能性があり、上方向に動作した場合には、ローラー１９と上部係合部材２１がはずれてしまう可能性があるからである。
【００３５】
さらに、この状態において、ローラ上部長さ（図３（ｂ）中Ｄ３で示す。）は想定する上下方向最大相対変位Ｄ０より大きく、また、ローラ下部長さ（図３（ｂ）中Ｄ４で示す。）も想定する上下方向最大相対変位Ｄ０より大きくしている。すなわち、以下の条件としている。
【００３６】
Ｄ３、  Ｄ４  ＞  Ｄ０
Ｄ１  ＝  Ｄ２  ＋  Ｄ３  ＋  Ｄ４
本実施の形態によれば、地震上下動により、上下免震装置２３ａが作動し、床本体２が上下方向に変位した時、床本体２と一体となって動く上部係合部材２１はローラ１９に接しながらローラ１９の軸方向に上下に移動する。この時、ローラの長さを接触部材１９が相対的に移動し得る最大の長さにしておけば、接触部材１９はローラー１９を越え、外れることなく、また、復元力装置４のベース２０や摺動部材５に衝突することはないので、水平方向の復元力機能が確実に得られるので、水平方向の確実な免震効果を提供できる。
【００３７】
図４（ａ），（ｂ）により請求項２に係る本発明の免震装置の第２の実施の形態を説明する。図４（ａ）に示すように、上部係合部材２１においては、下部係合部材を構成するローラ１９に接する箇所に摩擦係数が金属板よりも十分小さい接触部材２６を取り付けている。接触部材２６としては、具体的にはテフロン板等があるが、摩擦係数が上部係合部材２１の構造材よりも小さければ、ローラー１９との摺動特性が改善されるため、その材料は特定されない。また、この接触部材２６は上部係合部材２１に突設されたはり３１の端部に設けられている。
【００３８】
本実施の形態によれば、ローラ１９は摩擦係数が十分小さい接触部材２６と接しているので、図４（ｂ）に示すように床本体２がローラ１９を押しつける方向に水平方向に変位し、ローラ１９と上部係合部材２１すなわち接触部材２６とは押しつけ力が作用する。さらに、地震上下動により床本体２が上下方向に変位する時、ローラ１９と接触部材２６との間にローラ１９の軸１７の方向すなわち上下方向に押しつけ力と摩擦係数に比例した摩擦力が発生する。この摩擦力は床本体２が変位した方向の復元力装置４のローラ１９と上部係合部材２１にのみ発生し、反対側の復元力装置４のローラ１９と上部係合部材２１は互いに離れているので、これらの間には摩擦力は発生しない。従って、床本体２は復元力装置４の係合部において上下方向にアンバランスな摩擦力を受けることになり、床本体２がアンバランス振動やロッキング振動を励起する可能性がある。そこで、本発明のように、接触部材２６として低摩擦材を用いているので、摩擦力が非常に小さくなり、各係合部での上下方向のアンバランスな力が十分小さくなり、床本体２のロッキング振動などの有害な振動が発生しにくくなる。このことにより、本免震装置は優れた３次元免震能力を発揮できる。
【００３９】
ここで、アンバランス振動について、説明を加える。図４（ａ）に示されるような免震床である床本体２に複数の上部係合部材２１が係合している場合において、地震発生時に床本体２が上下動するとき、床面レベルが全体的に上下動することが望ましいが、これら復数の上部係合部材２１とローラー１９との上下方向の摩擦力は常に同一値であることは稀である。従って、例えば床本体２が水平方向に揺動しながら上下動するような場合には、水平方向の変位によって上部係合部材２１とローラー１９が接触する側と接触しない側が生じる。このとき、上下方向の摩擦力は上部係合部材２１とローラー１９の接触によって発生するので、床本体２の重心位置に対して摩擦力の作用位置が偏るため、床本体２は床全体が水平面を保てず、ねじれを生じながら揺動することになる。これをアンバランス振動という。このため、上部係合部材２１とローラー１９の摩擦力は可能な限り小さいことが望ましいのである。
【００４０】
なお、ロッキング振動とは、床本体２本体が変位する軸と直行する方向の軸まわりの回転運動をいう。
図５（ａ）、（ｂ）により請求項３に係る本発明の免震装置の第３の実施の形態を説明する。
【００４１】
図５（ａ）に示すように、本実施の形態においては、上部係合部材２１においては、下部係合部材を構成するローラ１９と接する接触部材２６とはり３１との間にゴムなどの柔軟な弾力性を持つ素材で形成された弾性部材３２を取り付けている。
【００４２】
本実施の形態によれば、図５（ｂ）に示すように床本体２がローラ１９を押しつける方向に水平方向に変位し、床本体２がロッキング振動などにより、傾いた場合、ローラ１９は上部係合部材２１により、はり３１の部分で押しつけ力と曲げモーメントが作用する。さらに、地震上下動により床本体２が上下方向に変位する時、ローラ１９と接触部材２６との間にローラ軸方向すなわち上下方向に押しつけ力と摩擦係数に比例した摩擦力が発生する。特に、上部係合部材２１と接触部材２６の剛性は剛に近いため、ローラ１９には床本体２によるモーメントを直接受け、ローラ１９が損傷する可能性があると共に、接触部材２６もローラ１９に対する押しつけ圧力が上下方向で異なり、局部的な大きな圧力により、摺動面が破損し、上下方向の摺動機能が落ちる可能性がある。このような状態では水平方向の免震能力ばかりでなく、上下方向の免震能力も低下する可能性がある。そこで、接触部材２６と上部係合部材２１との間にゴムなどの柔軟な弾力性を持つ素材で形成された弾性部材３２を取り付けると、床本体２の回転変位により、接触部材２６と上部係合部材２１の押しつけ面がローラ１９の軸に対し傾いても、弾性部材３２により、弾性部材３２が不均一な圧縮力に応じてたわみ、ローラ１９に対する接触部材２６の局部的に過大な押しつけ力を緩和し、さらに、接触部材２６はローラ１９に対し、均一な接触面を保つことができる。従って、接触部材２６の局部的な接触による損傷がなくなり、また、上下方向の摩擦力の変動も小さくなるので上下方向のスムーズな摺動が期待できる。また、ローラ１９には過大な曲げモーメントが作用せず、ローラ１９表面や軸１７の損傷もなくなる。
以上のことにより、本実施の形態に係る免震装置は優れた３次元免震能力を発揮できる。
【００４３】
つぎに、図６により請求項４に係る本発明の免震装置の第４の実施の形態を説明する。第５の実施の形態においては、上下免震装置２３ａにおいて床本体２に上下方向の復元力を与える上下方向弾性体２４と、上下方向の減衰力を与えるオイルダンパーなどの上下方向減衰部材２５を並列に設置し、かつ、上下方向弾性体２４の構造の内側に上下方向減衰部材２５を取り付けている。上下方向弾性体２４と上下方向減衰装置２５の力は筒体上部固定板３３によって床本体２に伝達される。また、筒体上部固定板３３は、床本体２と免震対象構造体１１の自重を上下方向弾性体２４に伝達する支持構造でもある。
【００４４】
さらに、上下免震装置２３ａによる床本体２と免震対象構造体１１に対する上下方向固有振動数は、水平方向に作用する復元力装置４による床本体２と免震対象構造０に対する水平方向固有振動数より大きくしている。例えば、通常、水平方向の固有振動数は0.2 〜 0.5Hzに設定されるが、これに対して上下方向の固有振動数は1 〜 1.6Hzの範囲に設定される。
【００４５】
また、上下方向減衰部材２５により決定される床本体２と免震対象構造体１１全体の上下方向減衰定数は、水平方向に作用する復元力装置４に設置されている減衰装置による床本体２と免震対象構造０全体の水平方向減衰定数より大きくしている。例えば、通常、水平方向の減衰定数は0.2 〜 0.3程度に設定されることが多いが、これに対して上下方向の減衰定数はこれより大きく設定される。
【００４６】
本実施の形態によれば、上下方向弾性体２４と上下方向減衰部材２５を並列に設置し、かつ、上下方向弾性体２４の構造の中に上下方向減衰部材２５を設置しているので、上下方向減衰部材のための特別なスペースをとる必要がないため、上下免震装置２３ａ全体の水平断面方向および上下方向の大きさを小さくすることができ、装置自体をコンパクトにすることができる。さらに、高さも低くなるので、床本体２の高さも全体的に低くでき、床本体２全体のロッキング振動も抑制できる。
【００４７】
また、上下方向の固有振動数も水平方向のそれよりも高く設定しているので、上下方向の上下方向弾性体２４の剛性も高いため、自重による上下方向弾性体２４のたわみが小さく、また、上下方向固有振動数は上下地震動卓越振動数より低く設定しているので、上下地震動に対しても変動する相対変位は小さい。また、上下方向の剛性を高めていることから、ロッキングに対する剛性も大きいため、ロッキングによる回転変位も小さくすることができる。
【００４８】
さらに、上下方向の減衰定数を水平方向の減衰定数より大きくとっているので、仮に地震上下動が水平動より大きい場合でも、床本体２が上下方向に過大に変位することを抑制することができる。また、ロッキング振動が発生した場合でもロッキング振動によって発生する上下免震装置２３ａ部の上下相対変位をその大きな減衰力にてロッキング振動を抑制することができる。
【００４９】
以上のことから、本発明により、床本体に過大な上下方向の変位やロッキング振動が地震動により発生しても、上下方向の変位やロッキングによる回転変位を抑制することができるので、上下方向弾性体２４に過大な変形を与えず、上下方向弾性体２４の破損を防ぐことができると共に、上下方向振動やロッキング振動を効率良く低減できる。従って、本実施の形態に係る免震装置は優れた３次元免震能力を発揮できる。
【００５０】
つぎに、図７（ａ）および図７（ｂ）により請求項５に係る本発明の免震装置の第５の実施の形態を説明する。本実施の形態は図７（ａ）に示すように、筒体２３下端に内側に向かって移動支持機構３と筒体２３の上下方向の動きを阻害しないようなギャップを設けた停止部材である筒体突起３６を設け、また、移動支持機構３の上端に外側に向かって筒体２３との上下方向の動きを阻害しないような停止部材である移動支持機構突起３５を設け、この両者の突起３５、３６間の空間および筒体突起３６の下面とすべり板１０上面との長さが、それぞれ床本体２の地震時の予め想定した最大相対変位より大きくなるようにしている。移動支持機構上部突起３５上部には移動支持体上部筒体３４を設けて上下免震装置２３ａが水平方向にずれを生じた場合においても所定位置に定まるようにしている。
【００５１】
本実施の形態によれば、地震動により、床本体２が上下方向に揺れ、筒体２３と移動支持機構３とが相対的な動きをしても、この動きを阻害しない隙間を設けているので、上下方向の動きが阻害されずに、スムースに動き、免震装置２３ａは上下方向免震能力を十分発揮できる。また、床本体２が水平方向に変位した場合は、筒体２３の内壁および筒体突起３６が移動支持機構突起３５外壁および移動支持機構３外壁を押し、力を伝え、移動支持機構３が水平方向に滑る。この力は移動支持機構３のすべり摩擦力はボール１２のころがり摩擦のため十分小さく、筒体２３と移動支持機構３との間に作用する押しつけ力は小さいため、互いの上下方向の動きを阻害するまでの上下方向摩擦力を生じず、互いに接触しながら上下方向に相対的に動く。
【００５２】
しかしながら、図７（ｂ）に示すように、免震装置のメンテナンスなどで持ち上げたり、あるいは、万一、非常に大きな上下地震動により、床本体２が上下方向に大きく変位し、移動支持機構３の上面を越えるような場合には、上記図６に示す構造であると、筒体２３から移動支持機構３が外部にずれたり、はずれて、もとに戻らなくなることになる。このような場合、上下免震装置２３ａや移動支持機構３が破損するばかりでなく、連鎖的に、上下支持機構３が上下支持機能を失い、床本体２が落下して、復元力装置４を破損させる可能性がある。ひいては、３次元免震能力を失い、免震対象構造体を破損させるばかりか、免震装置周囲の構造物まで破損させてしまう可能性がある。
【００５３】
本実施の形態においては、免震装置のメンテナンスなどで持ち上げたり、あるいは、万一、非常に大きな上下地震動により、床本体２が上下方向に大きく変位し、移動支持機構３の上面を越えるような場合においても、筒体突起３６と移動支持機構突起３５あるので、これらの相対変位０の状態で互いが上下方向のストッパとして作用し、移動支持機構３が筒体２３から外れることを阻止し、常に、筒体３と上下免震装置２３ａと移動支持機構を一体にしておくことができ、どのような状態でも免震能力を一定に保つことができる。
【００５４】
従って、本実施の形態によれば、上下免震能力、上下方向支持機能および水平方向すべり機能すなわち地震力遮断機能が失われることがないので、免震装置や免震対象構造体１１を破損させることがなくなり、優れた３次元免震能力を発揮できる。
【００５５】
次に、図８により請求項６に係る本発明の免震装置の第６の実施の形態を説明する。本実施の形態によれば、図８に示すように、地震時に筒体２３の内壁に移動支持機構３と水平および上下方向に接触する範囲で筒体２３と移動支持機構３との上下方向の相対的な動きを阻害しないような隙間を設け、筒体２３の内壁の上記接触範囲に低摩擦係数を持つ材料からなる筒体摺動部材３７を取り付けている。
【００５６】
図７（ａ）に示した第５の実施の形態の場合においては、地震時に床本体が水平および上下方向に変位した時、移動支持機構３が筒体２３によって水平方向に押され、接触しながら上下方向に摺動する。この時、筒体２３内壁と移動支持機構３外壁との摺動部分の摩擦力が大きいと、上下方向の摩擦抵抗が大きくなり、各上下免震装置２３ａで上下方向の作用力にアンバランスが生じ、床本体２に複雑な振動が励起される可能性がある。しかしながら本実施の形態によれば、筒体２３内壁に移動支持機構３あるいは筒体２３よりも低摩擦係数を持つ材料からなる上下方向スライド部材である」筒体摺動部材３７を取り付けているので、移動支持機構３外壁と摺動が生じても発生する摩擦力は小さく、上下方向の動きは滑らかとなり、摩擦力が床本体２に対してアンバランス振動を励起させる可能性は非常に小さくなる。
従って、上下方向の摩擦力を低減し、動きをなめらかにすることができるので、上下方向の免震能力を十分発揮することができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明に係わる免震装置によれば、以下のような効果が得られる。
請求項１記載の免震装置によれば、例えば、直下型大地震が発生し、構造床に水平動および上下動が伝わって来ると、各方向の免震装置が作用するようになる。この時、床本体の水平方向の揺れによる水平方向の慣性力の大部分は第１の復元手段および第１の減衰手段に作用し、上下方向の第２の復元手段および第２の減衰手段には作用しないで、水平方向の揺れが低減される。この第１の復元手段と床本体の係合部においては上部係合部材と下部係合部材は水平方向に拘束され、上下方向に拘束されないので床本体の上下方向の動きや、構造床からの地震による揺れを伝えない。また、床本体の上下方向の揺れあるいはロッキング振動による上下方向の動きは第２の復元手段や第２の減衰手段に作用し、これらの上下方向動きが低減される。従って、第１の復元手段は床本体や構造床からの上下方向の力をほとんど受けず、また、上下免震装置は床本体や構造床から水平方向の力をほとんど受けないため、それぞれの免震装置は本来の機能を発揮し３次元の免震効果を向上させることができる。
【００５８】
さらに、地震上下動により、上下方向の動きに作用する第２の復元手段と第２の減衰手段が作動した場合に、上部係合部材が回転部材を越え、外れることがなく、また、第１の復元手段や摺動部材に衝突することはないので、水平方向の復元力が確実に得られ免震効果の信頼性の向上を図ることができる。
【００５９】
請求項２記載の免震装置によれば、上部係合部材の下部係合部材との接触面に低摩擦係数を有する接触部材を用いているので、摩擦力が低減され、上部、下部係合部材での上下方向のアンバランスな力が小さくなり、床本体のロッキング振動などの有害な振動が発生しにくくなる。従って３次元免震効果の向上を図ることができる。（００５９）請求項５記載の免震装置によれば、上部係合部材の下部係合部材との接触面に低摩擦係数を有する接触部材を用いているので、摩擦力が低減され、上部、下部係合部材での上下方向のアンバランスな力が小さくなり、床本体のロッキング振動などの有害な振動が発生しにくくなる。従って３次元免震効果の向上を図ることができる。
【００６０】
請求項３記載の免震装置によれば、上部係合部材は下部係合部材に対し、均一な接触面を保つことができるので、上部係合部材の局部的な接触による上下方向の摩擦力の変動が小さくなり上下方向のスムーズな摺動が期待できる。また、下部係合部材には過大な曲げモーメントが作用せず、下部係合部材表面の損傷もなくなる。従って、３次元免震効果の信頼性の向上を図ることができる。
【００６１】
請求項４記載の免震装置によれば、第２の復元手段の内部に第２の減衰手段を設置しているので、配置効率の向上を図ることができ、免震装置自体をコンパクトにすることができる。さらに、免震装置自体をコンパクトにできることから、床本体の高さも全体的に低くできるので、床本体全体のロッキング振動の抑制も向上させることができる。
【００６２】
また、上下方向の固有振動数も水平方向のそれよりも高く設定していることから、上下方向についての剛性も高く、ロッキングに対する剛性も大きくすることができる。
【００６３】
さらに、上下方向の減衰定数を水平方向の減衰定数より大きくとっているので、仮に地震上下動が水平動より大きい場合でも、床本体が上下方向に過大に変位することを抑制することができる。また、ロッキング振動が発生した場合でもロッキング振動によって発生する上下相対変位を第２の減衰手段にて減衰させ、ロッキング振動を抑制することができる。よって、床本体に過大な上下方向の変位やロッキング振動が地震動により発生しても、上下方向の変位やロッキングによる回転変位を抑制することができるので、第２の復元手段に過大な変形を与えず、その破損を防ぐことができると共に、上下方向振動やロッキング振動を効率良く低減でき３次元免震効果を向上させることができる。
【００６４】
請求項５記載の免震装置によれば、メンテナンスなどで持ち上げたり、あるいは、万一、非常に大きな上下地震動により、床本体が上下方向に大きく変位しても、支持手段が筒体から外れることを阻止でき、常に筒体、第２の復元装置、第２の減衰装置および支持手段を一体にしておくことができるため免震効果の信頼性向上を図ることができる。
【００６５】
請求項６記載の免震装置によれば、筒体内壁と支持手段外壁との間に発生する摩擦力は小さいので、支持手段の上下方向の動きは滑らかとなり、摩擦力が床本体に対してアンバランス振動を励起させる可能性を低減させることができる。よって、特に上下方向の免震効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る免震装置の第１の実施の形態を示す側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図。
【図２】（ａ）は図１（ｂ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面図、（ｂ）は（ａ）において記号Ｉで示した部分を拡大して示す縦断面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＣ−Ｃ線矢視断面図。
【図３】（ａ）は図１の免震装置の復元力装置を示す側面図、（ｂ）は（ａ）において記号ＩＩで示した部分を拡大して示す側面図。
【図４】（ａ）は本発明に係る免震装置の第２の実施の形態において、復元力装置側の下部係合部材と床本体側の上部係合部材の配置を示す側面図、（ｂ）は地震時に床本体が水平・上下方向に変位した場合の床本体と復元力装置の下部係合部材と床本体側の上部係合部材の動きの概念を示す側面図。
【図５】（ａ）は本発明に係る免震装置の第３の実施の形態において、復元力装置側の下部係合部材、床本体側の上部係合部材の配置を示す側面図、（ｂ）は地震時に床本体が水平・上下方向に変位し、回転した場合の床本体と復元力装置側の下部係合部材と床本体側の上部係合部材の動きの概念を示す側面図。
【図６】本発明に係る免震装置の第４の実施の形態を一部縦断面で示す側面図。
【図７】（ａ）は本発明に係る免震装置の第５の実施の形態において、上下免震装置の内部を一部縦断面で示す側面図、（ｂ）は床本体が上下方向に変位した場合の床本体と上下免震装置と移動支持機構の位置関係を示す側面図。
【図８】本発明に係る免震装置の第６の実施の形態を一部縦断面で示す側面図。
【図９】免震装置の従来例を示す構成図。
【図１０】免震装置の従来例を示す構成図。
【図１１】免震装置の従来例を示す構成図。
【図１２】免震装置の従来例を示す構成図。
【図１３】免震装置の従来例を示す構成図。
【図１４】免震装置の従来例を示す構成図。
【図１５】免震装置の従来例を示す構成図。
【図１６】  免震装置の従来例を示す構成図。
【符号の説明】
１…構造床              ２…床本体            ３…移動支持機構
４…復元力装置          ５…摺動部材          ６…水平減衰装置
７…ストッパ            ８…引っ張りばね      ９…係合部材
１０…すべり板          １１…免震対象構造体  １２…ボール
１３…ガイド機構        １５…突起
１６…下部係合部材      １７…軸              １８…軸受け
１９…ローラー          ２０…軸部ベース      ２１…上部係合部材
２２…ガイド部材        ２３…筒体            ２３ａ…上下免震装置
２４…上下方向弾性体    ２５…上下方向減衰装置
２６…接触部材          ３１…はり            ３２…弾性部材
３３…筒体上部固定板    ３４…移動支持体上部筒体
３５…移動支持体機構突起３６…筒体突起        ３７…筒体摺動部材
３９…上下方向ばね部材  ４０…外筒            ４１…内筒
４２…ベース板部材      ４３…摩擦部材        ４４…水平方向ばね部材
４５…ばね固定用突起    ４６…ばね固定部材    ４７…上下方向減衰部材
４８…ばね受け          ５０…ボール          ５１…皿形ボール受け板
５２…空気ばね          ５５…架台            ５６…水平方向免震部材
５７…上下方向免震部材  ５８…上下方向ベアリング部材
【図１】
0003761241.tif 000002
【図２】
0003761241.tif 000003
【図３】
0003761241.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003761241.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003761241.tif 000008
【図８】
0003761241.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003761241.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003761241.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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