JP3463110B2 - 免震床の三次元免震装置 - 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、建物内部で使用され
る振動（地震）に弱い電子計算機施設、各種の研究施
設、あるいは原子力施設などの設置及び保護に好適な免
震床の三次元免震装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特公平４−１５４号公報には、免震床の
水平方向の揺れを減衰させる床免震装置が記載され公知
に属する。特開昭６２−８６２６６号公報には、免震床
の上下方向の揺れを減衰させる上下方向免震装置が記載
されて公知に属する。最近、免震床の水平方向の揺れ及
び上下方向の揺れを抑制する三次元免震装置も開発され
（特願平４−９４４４３号の発明）、一部では実用化が
始められている。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】三次元免震床の要請
に対し、従来の水平方向免震装置と上下方向免震装置を
組合せて使用する方式は合理性に乏しく、三次元免震の
実効性が低い。また、設備工事に手間と費用が嵩む欠点
がある。一方、先に出願した特願平４−９４４４３号明
細書及び図面に記載された三次元免震装置は、これを実
用化のために試験して検討、研究を進めたところ、下記
のようにいくつかの問題点、改善点が確認された。

【０００４】第一に、免震床の上下方向の揺れを減衰さ
せる上下方向粘性ダンパーは、実用上の実効性が低く、
むしろ空気バネの変形抵抗、あるいは上下方向スライド
機構のすべり抵抗などによる減衰作用に置き換えが可能
である。そうすることによって三次元免震装置の構造が
簡素化され、設置の工数を省け、調整の面倒さも軽減さ
れ、経済性を高められる。

【０００５】第二に、上下方向の免震を前提とする以
上、免震床のレベリング制御手段が重要であり、免震床
を常に一定の高さに保持するセルフレベリング機能の有
効性と実効性が確保されねばならない。そこでこの発明
は、先願に係る特願平４−９４４４３号の発明を基礎と
して、前記の問題点、改善点を改良してその完成度、実
用化度を高めることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した従来の課題を解
決するための手段として、請求項１に記載した発明に係
る免震床の三次元免震装置は、免震床の水平方向の揺れ
及び上下方向の揺れを抑制する三次元免震装置であっ
て、免震床２５の鉄骨架台２を床スラブ３上に水平３６
０°全方向及び上下方向への自由で滑らかな移動が可能
に支持する床支承部１と、免震床の水平方向及び上下方
向への移動を減衰させる緩衝部（エネルギー吸収部）と
で構成した。前記床支承部１は、免震床の鉄骨架台２を
支持する垂直な支持体の足元に、床スラブ３上に固定さ
れた鋼板１８の平面上を転がる複数の鋼球１７を介在せ
しめた構成である。前記免震床の水平方向緩衝部は、免
震床の移動に抵抗する粘性体ダンパー４と、水平方向に
移動した免震床の復元力を発生する引張型の水平方向バ
ネ機構１２とで構成され、前記水平方向バネ機構１２及
び粘性体ダンパー４の一次側は床スラブ３に固定され、
二次側が免震床の鉄骨架台２と結合されている。前記免
震床の上下方向緩衝部は、前記床支承部の足元の鋼球１
７よりも上方の支持体部分と鉄骨架台２との間に設けら
れ免震床の荷重を常時支える圧縮型の上下方向空気バネ
７０と、前記空気バネ７０の中心部に、前記鋼球１７よ
りも上方の支持体部分の上部に垂直上向きに設けられた
上向きガイド１４及び免震床の鉄骨架台２から垂直下向
きに設けられ前記上向きガイド１４へスライド可能には
め合わされた下向きガイド１６とによる上下方向スライ
ド機構とで構成されており、免震床の上下方向変位を計
測するレベルセンサーで制御される前記空気バネ７０の
空気圧制御手段を具備していることをそれぞれ特徴とす
る（図１〜３）。

【０００７】

【０００８】

【０００９】請求項２に記載した発明は、請求項１に記
載した免震床の三次元免震装置において、免震床の水平
方向緩衝部を構成する引張型の水平方向バネ機構１２
は、一次側と二次側をスライド自在にはめ合わされたシ
リンダ１２ａとプランジャー１２ｂの形式で構成され、
前記シリンダ１２の後端部とプランジャー１２ｂの前端
部との間に引張り用コイルバネ１１の両端部が止着され
ており、前記コイルバネ１１の一端を止着した部分に他
端の止着部分との間で前記コイルバネ１１を伸縮させる
予張力導入機構が付設された構成であることも特徴とす
る。

【００１０】

【００１１】請求項３に記載した発明は、請求項１に記
載した免震床の三次元免震装置において、免震床の水平
方向緩衝部を構成する水平方向バネ機構と粘性体ダンパ
ーは、作動流体を収容したシリンダ６内にダンパーロッ
ド１０ａ及びそのピストン１０が収容され、前記ピスト
ン１０には作動流体を収容したシリンダ６内の前室７と
後室８を連通させるオリフィス９が設置されており、引
張り用のコイルバネ１１が前記シリンダ６の外周に巻装
され、該コイルバネ１１の一端はシリンダ６の後端部に
止着され他端はダンパーロッド１０ａの前頭部に止着さ
れたピストン・シリンダ型の水平方向バネダンパー機構
として構成したものに置換され、前記ダンパーロッド１
０ａが免震床２５と結合され、シリンダ６側のタイロッ
ド３２が床スラブ３に固定されており、前記コイルバネ
１１の一端を止着した部分に他端の止着部分との間で前
記コイルバネ１１を伸縮させる予張力導入機構が付設さ
れていることも特徴とする。

【００１２】請求項４に記載した発明は、請求項３に記
載した免震床の三次元免震装置において、免震床の水平
方向の緩衝部を構成する水平方向バネダンパー機構５
は、免震床の鉄骨架台２に設けられた緩衝作用部Ｐ又は
同鉄骨架台２を支持する床支承部１に対し、前記制動部
Ｐ又は床支承部１を中心として配置された複数基を一組
として設置され、各水平方向バネダンパー機構５の内向
きの二次側が免震床の振動ストロークよりも十分に長い
チエン１５によって前記緩衝作用部Ｐ又は床支承部１と
連結され、一次側が床スラブ３に固定されていることも
特徴とする（図１１Ａ，Ｂ）。

【００１３】

【作用】建物に地震等による水平力が作用し床スラブ３
が水平移動するとき、同床スラブ３上に床支承部１で支
持された免震床２５（の鉄骨架台２）は、床支承部１と
床スラブ３との間に介在する鋼球１７の転がりにより、
小さな摩擦抵抗で滑らかに相対移動する。こうして免震
床が床スラブ３に対して相対的な水平移動をするとき、
水平方向の緩衝部を構成する粘性体ダンパーにおいて粘
性抵抗受体４ｄが高粘性体４ｂの粘性せん断抵抗を受け
てエネルギー吸収が行なわれ、免震床の水平振動をソフ
トに減衰させ振動周期の長期化と変位量（振動ストロー
ク）の低減化が奏される。と同時に、同じく水平方向緩
衝部を構成する引張型の水平バネ機構１２は免震床２５
と床スラブ３との相対移動に伴なって引き伸ばされ復元
力を蓄積する。従って、相対移動した免震床は、前記水
平方向バネ機構１２の復元力により原位置へゆるやかに
復元される。

【００１４】尚、前記水平方向バネ機構１２に予張力が
導入されていると、その予張力の大きさ以下の水平入力
に対しては、免震床の相対移動は完全に拘束され、免震
床の不快な微振動が防止される。免震床２５に地震等に
よる鉛直力が作用し免震床（の鉄骨架台２）が上下方向
に揺れる場合、この揺れは床支承部１を構成する垂直方
向（鉛直方向）にスライド自在な上下方向スライド機構
１４と１６により自由に許容されるが、同時に免震床の
上下方向緩衝部を構成する圧縮型の上下方向バネ機構
（空気バネ７０）は、鉛直入力による免震床の上下方向
の移動に対する変形抵抗として減衰作用を奏し、同時に
復元力も蓄積する。従って、免震床２５は上下方向バネ
機構によって原位置（一定の高さ位置）に復元される。

【００１５】地震あるいは上載荷重の変動などで免震床
２５が上下方向へ変位すると、その変位はレベルセンサ
ーで計測され、空気バネ７０の空気室の空気圧が加圧又
は減圧されて床レベルが一定に保たれる。空気バネ７０
は免震床２５の上下振動に対する変形抵抗として効果的
な減衰作用を奏するので、別途に減衰用の緩衝部を設け
る必要がない。

【００１６】上述のようにして、水平方向の揺れに対す
る水平方向免震と上下方向の揺れに対する上下方向免震
の作用が同時に複合的に組合わされて奏され、三次元免
震の作用効果が奏される。

【００１７】

【実施例】次に、図示した本発明の実施例を説明する。
図１〜図３に示した免震床の三次元免震装置は、建物の
各階の床躯体に相当するコンクリート造の床スラブ３の
上に床支承部１によって免震床２５の鉄骨架台２がおよ
そ２５０〜３００mmの高さに支持されている。鉄骨架台
２の上に床板２５を張るなどして免震床が完成され、該
免震床の上にＯＡ機器類を設置して使用される。

【００１８】床支承部１は、図２あるいは図８Ａ，Ｂに
配置パターンを例示したように、免震床（の鉄骨架台
２）の平面形状と積載荷重の大きさ及び支持の安定性な
どを考慮して適正なピッチで配置されている。床支承部
１の構成は図５に詳示したように、足元の多数の鋼球１
７の転がりを利用して小さな摩擦抵抗で水平３６０°全
方向へ滑らかに移動する構成で免震床を支持する。具体
的には床スラブ３の上面に水平に固定された直径が８０
０mm位の鋼板１８の上を転がる鋼球１７の上に上載鋼板
１９を載せた構成とされている。前記鋼球１７は、同鋼
球が転がりながら循環移動することを許容する鋼球循環
路を有し前記上載鋼板１９の外周及び上部を覆う形に取
り付られた鋼球保持器４３によって集合状態の拘束を受
けている。上載鋼板１９は倒立Ｔ形をなし、その周縁部
は前記鋼球保持器４３との間に鋼球１７を挟んで円滑に
循環移動させるのに適した半円形状に形成されている。
この上載鋼板１９の上部に立上がる短い軸部１９ａの上
に広いバネ受けプレート５１が略水平に固定され、該バ
ネ受けプレート５１の上面の略中心部に前記軸部１９ａ
の中心線を共有する配置で円筒形状の上向きガイド１４
が垂直上向きに設けられている。他方、鉄骨架台２の下
面の対応位置に、円形鋼板による反力受けプレート５２
がボルト止め等の手段で固定され、該反力受けプレート
５２の略中心部に前記上向きガイド１４と中心線を共有
し同上向きガイド１４の内径と略同径の下向きガイド１
６が下向きに設けられ、この下向きガイド１６は前記上
向きガイド１４のすべり軸受１３へスライド可能にはめ
合わされ、もって上下方向スライド機構が構成されてい
る。この上下方向スライド機構の動作によって鉄骨架台
２の上下振動が許容され、しかも水平力が伝達される。

【００１９】前記バネ受けプレート５１と前記反力受け
プレート５２との間に、免震床の上下方向緩衝部を構成
する圧縮型のバネ機構として、免震床の上載荷重を常時
支える強さの空気バネ７０が、前記上下方向スライド機
構の外周を同心円状配置に包囲した形で設置されてい
る。この空気バネ７０には、長い供用期間中の空気圧の
変動を補償し、床レベルを一定に保つ空気圧の自動制御
手段が次のように付設されている。図１において６０は
圧縮空気を発生し供給するコンプレッサであり、これは
レベリングバルブ６１と空気管で接続されている。コン
プレッサ６０の能力は、４．６kg／cm² ぐらいのものが
使用されている。レベリングバルブ６１の具体的構成は
図６Ａ，Ｂに詳示したように、レベルセンサーを兼ねた
自動開閉弁であり、ＪＩＳ記号で表現すると図６Ｃのよ
うな構成である。レベリングバルブ６１は前記反力受け
プレート５２の下面に固定して設置され、レベリングセ
ンサーの入力端であるアーム６１ａのコロ６１ｂが空気
バネ７０の外面に当接され、空気バネ７０の上下変位を
アームの回転角によって計測する。図６Ｂのイ点が中立
位置で、ロ点が下方変位の位置、ハ点が上方変位の位置
である。弁本体部６１ｃは、前記アーム６１ａの回転変
位にしたがって自動開閉される。このレベリングバルブ
６１は空気管によって補助タンク６２と接続され、補助
タンク６２は更に空気管６３によって空気バネ７０の空
気室と接続されている。前記補助タンク６２は空気バネ
７０の上下方向の適切なバネ定数を得るために使用され
ており、鉄骨架台２へ固定されている。床支承部の１個
当りが負担する上載荷重は約１０００kgで設計されてお
り、有効外径が約１６cmの空気バネ７０は中間リング７
１で三段の蛇腹構造とされ、その空気室には約４kg／cm
² 程度の空気圧が供給されている。この空気バネ７０は
１５０kgの載荷によって約２５mmぐらい変形する。前記
の収縮変形をレベリングバルブ６１が計測すると、コン
プレッサ６０によって補助タンク６２、更には空気バネ
７０の空気室内の空気圧が加圧され、空気バネ７０を膨
脹させて床レベルが一定に保たれる。免震床に作用した
鉛直力によって免震床（の鉄骨架搆２）に上下振動が発
生したときは、前記空気バネ７０の変形抵抗として上下
の動きをゆるやかにし変位を減少させる減衰作用が奏さ
れる。前記の減衰作用は、大きな地震ばかりでなく、風
荷重や弱震、あるいは大型車両の通過等により発生する
小さな上下振動に対しても免震効果を良く発揮する。

【００２０】次に、図１の実施例において、免震床の水
平方向緩衝部を構成する引張型の水平方向バネ機構１２
は、床支承部１を中心として例えば図２のように直角４
方向に配置されている。各水平方向バネ機構１２の内向
きの二次側が、免震床の水平振動ストロークよりも十分
に長いチェン１５（具体的には図９参照）により床支承
部１の例えばバネ受けプレート５１の周縁部に連結さ
れ、一次側は床スラブ３に固定されたアンカー２０に止
着されている。この水平方向バネ機構１２の具体的構成
は図７Ａ，Ｂに示したように、シリンダ１２ａの中にプ
ランジャー１２ｂが摺動自在に組み込まれたプランジャ
ー型シリンダと、このプランジャー型シリンダの外周に
巻装された引張りバネ１１とで構成されている。引張り
バネ１１の前端は、プランジャー１２ｂの前頭部のバネ
受け３１の外周に止着されている。前記シリンダ１２ａ
の後端部のシリンダヘッド３３には、床スラブ３に固定
されたアンカー２０と連結するためのタイロッド３２の
基端がねじ込まれ、同タイロッド３２はロックナット３
５により固定して軸方向へ突き出されている。前記タイ
ロッド３２の外周の雄ネジ３２ａにねじ込まれたスリー
ブ型ダイアル２２のスリーブ部分２２ａに、バネ受け４
０が回転自在に設置され、このバネ受け４０の外周に前
記引張りバネ１１の後端部が止着され、もって前記バネ
受け３１との間で引張りバネ１１を伸縮させる予張力導
入機構が構成されている。バネ受け４０の抜けは、スト
ップフランジ２２ｂにて阻止されている。前記タイロッ
ド３２が床スラブ３に固定されたアンカー２０に通され
ナット止めされる。前記プランジャー１２ｂの前端部に
チェン（又はワイヤーでも可）の一端が連結され、該チ
ェンの他端は床支承部１を構成する前記バネ受けプレー
ト５１の外縁部に止着されている。

【００２１】従って、上記水平方向バネ機構１２におい
て、予張力導入機構のダイアル２２を例えば正転方向に
回すと、タイロッド３２とのネジ運動によってバネ受け
４０が図７Ｂのように右方へ移動され、前部のバネ受け
３１との距離が大きくなった分だけ引張りバネ１１が伸
長され、相当な予張力が設定される。このように設定さ
れた予張力は、平常時はシリンダ１２ａの先端とプラン
ジャー１２ｂのバネ受け３１とが突き当った関係と剛性
とに反力をとって自己保持する。従って、地震等によっ
て建物に作用する水平力が前記予張力以下の場合、免震
床（の鉄骨架台２）の揺れは前記予張力の効果として完
全に拘束され、床スラブ３との間に相対移動を生じな
い。つまり、一般に風荷重や道路を走行する大型車輛に
起因するような微弱な水平方向振動は完全に防止され、
免震床の日常的に不快な揺れは排除される。前記水平方
向バネ機構１２に設定された予張力以上の水平力が作用
した場合にのみ、免震床は床スラブ３との間に相対的な
水平移動を発生し、その移動方向と正反対側に位置する
水平方向バネ機構１２のみがチェンを通じて引張られ、
引張リバネ１１の伸長量に対応するバネ力を復元力とし
て蓄積する。図７Ａに示した水平方向バネ機構１２の場
合、前記引張りバネ１１の伸縮動作と方向性は、シリン
ダ１２ａとプランジャ１２ｂとの摺動関係によって規制
される。免震床の前述した水平移動において、その移動
方向と反対側に位置する水平方向バネ機構以外は、各々
のチェンが屈曲して一切の力を及ぼさない。振動ストロ
ーク（振幅）の終端に達した免震床は、前記のように復
元力を蓄積した水平方向バネ機構１２によって引き戻さ
れ、ゆっくりと原位置に復元する。

【００２２】次に、同じく免震床の水平方向緩衝部を構
成し、免震床の移動に抵抗する水平方向粘性ダンパーと
して、図４には桶型の粘性体ダンパー４を示している。
この粘性体ダンパー４の配置は、図２又は図８Ａ，Ｂに
例示したように、上記床支承部１及び水平方向バネ機構
１２からは完全に独立した位置であって免震床の平面に
関して検討して定めた個数と配置で設置されている。こ
の桶型粘性体ダンパー４は、一例として直径が約７００
mm、高さが約１００mmぐらいで上面を開口された浅型容
器（桶）４ａが床スラブ３上にインサートアンカー等の
手段で固定され、浅型容器４ａの中にシリコン系又はブ
タン系の高分子化合物（粘性物質）である高粘性体４ｂ
が収容されている。一方、免震床の鉄骨架台２の下面の
該当位置には、粘性抵抗を伝える伝達棒４６が下向きに
突設され、この伝達棒４６がスライド可能にはめ込まれ
た円筒４５の下端に薄い粘性抵抗受板４ｄが略水平に取
り付けられている。粘性抵抗受板４ｄは高粘性体４ｂの
中に浸漬され、浅型容器４ａの底面との間に数mm程度の
平行な粘性抵抗間隙ｓが保持されている。前記間隙ｓ
は、前記粘性抵抗受板４ｄに固定した厚さｓのスライダ
４ｅが浅型容器４ａの底に着底して滑る構成で確保され
ている。従って、免震床（の鉄骨架台２）と床スラブ３
との相対移動に伴って高粘性体４ｂ中の粘性抵抗受板４
ｄが水平移動すると、同粘性抵抗受板４ｄに一定大きさ
の粘性せん断抵抗が働き、免震床に減衰作用が奏され
る。前記粘性せん断抵抗力の大きさは、高粘性体４ｂの
粘性係数、及び相対運動する粘性抵抗受板４ａの面積、
並びにその相対速度に比例し、二面（浅型容器４ａの底
面及び粘性抵抗受板４ｂの下面）の粘性抵抗間隙ｓの大
きさに反比例する。前記の粘性せん断抵抗力は、水平３
６０°全方向に、同一速度であれば変位振幅、振動数に
よらず一定の大きさである。粘性抵抗受板４ｄに相対速
度が与えられると、粘性せん断抵抗力は矩形波的に急峻
な立ち上がりを示して振動にきわめて敏感に反応し、減
衰応答性に優れる。従って、この粘性体ダンパー４は、
大きな地震ばかりでなく、風荷重や弱震、あるいは大型
車両の通過等により発生する小さな水平振動に対しても
免震効果を良く発揮する。この免震効果は、高粘度の高
粘性体４ｂを用いるほど顕著に表れる。一方、図３にも
示したように鉄骨架台２の梁−梁間に略水平に架け渡し
て固定された支持板２３の下に、垂直上向きの高さ調節
ボルト２７によって取付プレート２１が設けられ、該取
付プレート２１の下面から垂直下向きに前述の伝達棒４
６が突き出されている。そして、前記粘性抵抗受板４ｄ
の上面に垂直上向きの円筒４５が立ち上げられ、該円筒
４５の中に前記伝達棒４６がスライド可能にはめ込まれ
て上下方向のスライド機構が構成されている。前記伝達
棒４６と円筒４５の間のスライドによって鉄骨架台２の
高さの変動が許容され、しかも粘性抵抗受板４ｄに作用
する水平方向の粘性せん断抵抗は鉄骨架台２へ確実に伝
達される。図３中の符号２４は浅型容器４ａを床スラブ
３へ固定するアンカーボルトである。免震床（フリーア
クセスフロアパネル）２５は、棒状の支柱（ペディスタ
ル）２６によって鉄骨架台２の上方約４００〜６００mm
の高さ位置に略水平に支持されている。

【００２３】以上に説明した三次元免震装置の主要な構
成要素の平面的配置をパターン化して示したものが図８
Ａである。選択された複数の床支承部１を中心として引
張型の水平方向バネ機構１２が直角４方向の放射状配置
に設置されている。また、図８Ｂに示した配置パターン
のように、引張型の水平方向バネ機構１２を免震床の鉄
骨架台２に定めた複数の緩衝作用部ｐを中心として直角
４方向の放射状配置に設置した構成で実施することもで
きる。更には図８Ｃ又はＤのようにバネ機構１２の本数
及び設置角度を変えて水平３６０°全方向に働くように
設置することが可能である。

【００２４】

【第２の実施例】床支承部１とこれに複合化した上下方
向緩衝部の構成は、図９ような構成で実施することもで
きる。床スラブ３の上に盛った高さ調整用のモルタル４
１の上に、ホルダケーシング４２によって平板状の鋼板
１８が水平に固定され、前記鋼板１８の上面を自由に転
がりリテーナ４３によって集合状態を拘束された複数の
鋼球１７の上に、同じくホルダケーシング４４で保持さ
れた平板状の上載鋼板１９が水平に載せられている。上
載鋼板１９のホルダケーシング４４の上面の中心部に、
図５の実施例と同様、円筒形状の上向きガイド１４が垂
直上向きに設けられている。他方、鉄骨架台２の下面の
対応位置に、平らな円形鋼板による反力受けプレート５
２がボルト止め等の手段で固定され、該反力受けプレー
ト５２の略中心部から下向きに前記上向きガイド１４と
中心線を共有し同上向きガイド１４の内径と略同径の下
向きガイド１６が垂直下向きに設けられ、これが前記上
向きガイド１４の中にスライド可能にはめ合わされ、上
下方向スライド機構が構成されている。この上下方向ス
ライド機構のスライドによって鉄骨架台２の上下移動が
許容されつつ水平力の伝達も行われる。前記上載鋼板１
９のホルダケーシング４４の上面と前記反力受けプレー
ト５２の下面との間に、免震床の上載荷重を支える強さ
の空気バネ７０が、前記スライド機構の外周を同心円状
配置に包囲した形に設置されている。水平方向緩衝部を
構成する引張型の水平方向バネ機構の二次側から延びて
きたチェン１５は、上載鋼板１９のホルダケーシング４
４の周縁部に止着されている。従って、免震床が上下方
向に揺れる場合には、空気バネ７０の変形抵抗が、揺れ
をゆるやかな動きにし変位量を縮小する減衰作用を奏す
る。

【００２５】

【第３の実施例】図１０は、水平方向に移動した免震床
を元位置へ復元させる復元力を発生する引張型の水平方
向バネ機構と、同免震床の水平移動に抵抗し緩衝する水
平方向粘性体ダンパーとを一つに複合化すると共に予張
力導入機構を備えたピストン・シリンダ型のバネダンパ
ー装置５を示している。このバネダンパー装置５は、作
動流体（この場合は、高粘性体である必要はない。）と
しての油を収容したシリンダ６内にピストン１０が摺動
自在に設置され、そのピストンロッド１０ａはスリーブ
２８のオイルシール２９、３０を貫通して先細円錐形状
でバネ受け兼用の軸継手３１のネジ孔へ約半分の長さね
じ結合されている。前記シリンダ６の外径はφ３０ぐら
い、ピストン１０の有効ストロークは２５０mmぐらいで
ある。前記軸継手３１のネジ孔の外側約半分に、ダンパ
ーロッド３６が前記のピストンロッド１０ａと共通な中
心線上で一連にねじ結合され、もって前記軸継手３１と
ダンパーロッド３６及びピストンロッド１０ａは一体的
に動作する構成とされている。前記ピストン１０は、そ
の前室７と後室８とを軸方向に連通させる複数のオリフ
ィス９を有する。しかもピストン１０の後室側の面に
は、一部のオリフィス９につき、ピストン１０が前進す
る際にオリフィス９を通じて前室７から後室８に向かっ
て流れる作動流体の流れ圧で押し開かれる逆止弁３４が
設置されている。つまり、ピストン１０が図１０の右方
へ移動する復元（収縮）動作時には、逆止弁３４が流れ
圧によって押し開かれ、全部のオリフィス９…が開口さ
れるので、作動流体の流れ抵抗は大幅に低減され（絞り
効果小）、ピストン１０はコイルバネ１１の働きにより
低抵抗で軽やかに前進移動する。つまり、バネダンパー
装置５の復元動作は円滑で速やかであり、ピストンロッ
ド１０ａの座屈の心配はない。逆に、ピストン１０が図
１０の左方へ移動する伸長動作時（減衰作用時）には、
一部のオリフィス９は前記逆止弁３４で閉止されてしま
い、残るオリフィス９に限定されて流れる作動流体に大
きな流れ抵抗（絞り効果）が働き、それが減衰力とな
る。このバネダンパー装置５の場合、引張り用のコイル
バネ１１の左端は前記先細円錐形状の軸継手３１の外周
に巻締めて止着され、右端はシリンダ６の右端部に同シ
リンダとは別体として設けた予張力導入機構を構成する
バネ受４０の外周に止着されている。シリンダ６の後端
部のシリンダヘッド３３にタイロッド（ねじ軸）３２の
基端がねじ込まれており、ロックナット３５で固定した
タイロッド３２は軸方向右方に突き出されている。タイ
ロッド３２の外周の雄ネジ３２ａにねじ込まれたスリー
ブ型ダイアル２２のスリーブ部分２２ａの外周に、前記
のばね受け４０が回転自在に設置されている。バネ受け
４０の抜けはストップフランジ２２ｂにて阻止されてい
る。従って、スリーブ型ダイヤル２２を正・逆方向に回
すと、タイロッド３２とのネジ運動によってバネ受け４
０が左右方向へ移動され前部の軸継手３１との距離が大
小に変化する結果、コイルバネ１１が伸縮され、コイル
バネ１１に前記伸縮量に相当する大きさの予張力が設定
される。この予張力は、平常時はシリンダ６及びスリー
ブ２８が軸継手３１へ突き当っている構成に基いて軸継
手３１と後方のバネ受け４０との間に働き自己保持され
る。従って、地震力などの水平入力が、前記のように設
定された予張力以下の場合、ピストン１０が動かされる
ことはなく、免震床の振動は完全に拘束される。このバ
ネダンパー装置５は、図１の水平方向バネ機構１２と同
様に、ダンパーロッド３６にチェンの一端を連結し、同
チェンの他端が床支承部のバネ受けプレートに連結した
形で使用される。タイロッド３２は床スラブ上に固定し
たアンカーに通してナット止め等される。

【００２６】図１１Ａは前記のバネダンパー機構５を図
８Ａのパターンと同様、免震床を支える複数の床支承部
１を中心として直角４方向に４個配置した場合の実施例
を示し、図１１Ｂは前記のバネダンパー機構５を鉄骨架
台２に定めた複数の緩衝作用部Ｐを中心として直角４方
向に４個配置した実施例を示している。また、図１１
Ｃ，Ｄのようにバネダンパー装置５を非放射状の配置と
し、あるいは直角２方向の配置で設置し使用することも
可能である。

【００２７】上記のバネダンパー装置５を使用すると、
図４に示した粘性体ダンパーが無用となり、免震床設置
の施工が極めて容易である。バネダンパー装置５は予め
工場で高精度に、恒久的に不変の構成で設計、製作でき
て品質保証に優れ、運搬や保管に至便である。しかも、
バネダンパー装置５は現場に搬入し据え付けるだけで済
むからである。長い供用期間中に免震性能が変化する危
惧がなく、長く安定した性能の床免震装置を提供でき
る。バネダンパー装置５は、工場で製作した後に現場へ
搬入しセッティングするだけの単純作業で誰でも簡単に
取り扱え、図４の桶型粘性体ダンパーのように微妙な調
整とか高粘性液体の注ぎ足しなどの面倒な作業がないの
で、メンテナンスフリーでもある。このバネダンパー装
置５のバネを圧縮型とすることにより、上下方向バネダ
ンパー装置として使用することもできる。

【００２８】なお、前記した各実施例の予張力導入機構
の構成は、ネジ運動を応用した上記スリーブ型ダイアル
２２による構成にはかぎらない。シリンダ外周の引張り
バネ１１を伸縮させる種々な機構を採用して実施するこ
とができる。

【００２９】

【本発明が奏する効果】本発明に係る免震床の三次元免
震装置によれば、単一のシステムとして免震床の三次元
免震の目的が達成され、事務所ビルなどで多用されてい
るＯＡ機器などを地震等による被害から保護することに
寄与する。本発明は特に、上下方向の粘性体ダンパーを
省いた構成なので、床支承部の構成がすこぶる簡単化さ
れ、製作及び装置施工の手数及び調整の手数が削減さ
れ、メンテナンスフリーであり、経済性が大幅に向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】三次元免震装置の実施例を主要部について示し
た立面図である。

【図２】三次元免震装置を模式的に示した平面図であ
る。

【図３】三次元免震装置の粘性体ダンパー部分の断面図
である。

【図４】粘性体ダンパーの詳細図である。

【図５】空気バネ部分による床支承部詳細の詳細な断面
図である。

【図６】Ａ，Ｂはレベリングバルブの側面図と正面図、
ＣはＪＩＳ記号図である。

【図７】Ａ〜Ｄは水平方向バネ機構の断面図と予張力導
入機構の動作説明図である。

【図８】Ａ〜Ｄは三次元免震装置の異なる平面配置パタ
ーン図である。

【図９】床支承部の異なる実施例を示した断面図であ
る。

【図１０】バネダンパー機構の断面図である。

【図１１】Ａ〜Ｄは三次元免震装置の異なる平面配置パ
ターン図である。

【符号の説明】

１ 床支承部 ２ 鉄骨架台 ３ 床スラブ ４ 水平方向粘性体ダンパー（桶型） ５ バネダンパー機構 １７ 鋼球 １８ 鋼板 １９ 上載鋼板

フロントページの続き (72)発明者 山本 正幸 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者 原 誠 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者 山口 伸夫 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者 川口 澄夫 神奈川県藤沢市桐原町８番地 オイレス 工業株式会社内 (72)発明者 曽根 信行 東京都江東区東雲一丁目９番31号 三菱 製鋼株式会社 音・振動部内 (56)参考文献 特公 平５−87624（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平４−154（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平３−50861（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04F 15/18

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】免震床の水平方向の揺れ及び上下方向の揺
   れを抑制する三次元免震装置であって、 免震床の鉄骨架台を床スラブ上に水平３６０°全方向及
   び上下方向への自由で滑らかな移動が可能に支持する床
   支承部と、免震床の水平方向及び上下方向への移動を減
   衰させる緩衝部とで構成されており、 前記床支承部は、免震床の鉄骨架台を支持する支持体の
   足元に、床スラブ上に固定された鋼板上を転がる複数の
   鋼球を介在せしめた構成であり、 前記免震床の水平方向緩衝部は、免震床の移動に抵抗す
   る粘性体ダンパーと、水平方向に移動した免震床の復元
   力を発生する引張型の水平方向バネ機構とで構成され、
   前記水平方向バネ機構及び粘性体ダンパーの一次側は床
   スラブに固定され、二次側は免震床に結合されているこ
   と、 前記免震床の上下方向緩衝部は、前記床支承部の足元の
   鋼球よりも上方の支持体部分と鉄骨架台との間に設けら
   れて免震床の荷重を常時支える圧縮型の上下方向空気バ
   ネと、前記空気バネの中心部に、前記鋼球よりも上方の
   支持体部分の上部に垂直上向きに設けられた上向きガイ
   ド及び免震床の鉄骨架台から垂直下向きに設けられ前記
   上向きガイドへスライド可能にはめ合わされた下向きガ
   イドとによる上下方向スライド機構とで構成されてお
   り、免震床の上下方向変位を計測するレベルセンサーで
   制御される前記空気バネの空気圧制御手段を具備してい
   ることをそれぞれ特徴とする、免震床の三次元免震装
   置。
2. 【請求項２】免震床の水平方向緩衝部を構成する引張型
   の水平方向バネ機構は、一次側と二次側とをスライド自
   在にはめ合わせたシリンダとプランジャーの形式で構成
   され、前記シリンダの後端部とプランジャーの前端部と
   の間に引張り用コイルバネの両端部が止着されており、
   前記コイルバネの一端を止着した部分に他端の止着部分
   との間で前記コイルバネを伸縮させる予張力導入機構が
   付設された構成であることを特徴とする、請求項１に記
   載した免震床の三次元免震装置。
3. 【請求項３】免震床の水平方向緩衝部を構成する水平方
   向バネ機構と粘性体ダンパーは、作動流体を収容したシ
   リンダ内にダンパーロッド及びそのピストンが収容さ
   れ、前記ピストンには作動流体を収容したシリンダ内の
   前室と後室を連通させるオリフィスが設置され、引張り
   用のコイルバネが前記シリンダの外周に巻装され、該コ
   イルバネの一端はシリンダの後端部に止着され他端はダ
   ンパーロッドの前頭部に止着されたピストン・シリンダ
   型の水平方向バネダンパー機構として構成したものに置
   換され、前記ダンパーロッドが免震床と結合され、シリ
   ンダ側のタイロッドが床スラブに固定されており、前記
   コイルバネの一端を止着したバネ受けが、他端の止着部
   分との間で前記コイルバネを伸縮させる予張力導入機構
   として構成されていることを特徴とする、請求項１に記
   載した免震床の三次元免震装置。
4. 【請求項４】免震床の水平方向緩衝部を構成する水平方
   向バネダンパー機構は、免震床の鉄骨架台に設けられた
   緩衝作用部又は同鉄骨架台を支持する床支承部に対し、
   前記緩衝作用部又は床支承部を中心として配置された複
   数基を一組として設置され、各水平方向バネダンパー機
   構の内向きの二次側が免震床の振動ストロークよりも十
   分に長いチエンによって前記緩衝作用部又は床支承部と
   連結され、一次側が床スラブに固定されていることを特
   徴とする、請求項３に記載した免震床の三次元免震装
   置。