免震システム及び免震方法
【課題】第２の弾性体が引張領域から圧縮領域に入る際の剛性変化による上下応答の励起を緩和する。
【解決手段】
弾性範囲内の圧縮領域において荷重が大きくなると剛性が同じ又は小さくなる特性を有し減衰対象物１００を支持減衰対象物２００に対して上下方向に相対移動可能に支持する第１弾性体１０と、圧縮領域においては引張領域よりも剛性が大きくなる特性を有し減衰対象物１００を支持減衰対象物２００に対して上下方向に相対移動可能に支持する第２弾性体２０と、を備え、第２弾性体２０が圧縮力を受けるときは第１弾性体１０の剛性が弾性範囲内にあるときの第１弾性体１０の剛性の平均値よりも小さくなるように第１弾性体１０は減衰対象物１００から圧縮力を受け、第２弾性体２０が引張力を受けるときは第１弾性体１０の剛性が弾性範囲内にあるときの第１弾性体１０の剛性の平均値よりも大きくなるように第１弾性体１０は減衰対象物１００から圧縮力を受けることを特徴とする。
【解決手段】
弾性範囲内の圧縮領域において荷重が大きくなると剛性が同じ又は小さくなる特性を有し減衰対象物１００を支持減衰対象物２００に対して上下方向に相対移動可能に支持する第１弾性体１０と、圧縮領域においては引張領域よりも剛性が大きくなる特性を有し減衰対象物１００を支持減衰対象物２００に対して上下方向に相対移動可能に支持する第２弾性体２０と、を備え、第２弾性体２０が圧縮力を受けるときは第１弾性体１０の剛性が弾性範囲内にあるときの第１弾性体１０の剛性の平均値よりも小さくなるように第１弾性体１０は減衰対象物１００から圧縮力を受け、第２弾性体２０が引張力を受けるときは第１弾性体１０の剛性が弾性範囲内にあるときの第１弾性体１０の剛性の平均値よりも大きくなるように第１弾性体１０は減衰対象物１００から圧縮力を受けることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動が入力される支持構造物と、前記支持構造物上方の制振対象である減衰対象物との間に介在され、前記減衰対象物を支持する免震システム及び免震方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、弾性範囲内の圧縮領域において荷重が大きくなると剛性が同じ又は小さくなる特性を有し、支持構造物と減衰対象物との間に配置され、減衰対象物を支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第１の弾性体（例えば、皿バネ）と、圧縮領域においては引張領域よりも剛性が大きくなる特性を有し、支持構造物と減衰対象物との間であって前記第１の弾性体と並列に配置され、支持構造物及び減衰対象物にそれぞれ連結し、減衰対象物を支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第２の弾性体（例えば、積層ゴム）と、を備える免震システムが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−７４１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、第２の弾性体の引張領域における剛性が圧縮領域における剛性よりも著しく小さい場合には、第２の弾性体が引張領域から圧縮領域に入る際に、急激な剛性変化により上下応答が励起されるという課題がある。
【０００５】
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、第２の弾性体が引張領域から圧縮領域に入る際の剛性変化による上下応答の励起を緩和することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために、第１の発明は、振動が入力される支持構造物と、前記支持構造物上方の制振対象である減衰対象物との間に介在され、前記減衰対象物を支持する免震システムであって、弾性範囲内の圧縮領域において荷重が大きくなると剛性が同じ又は小さくなる特性を有し、前記支持構造物と前記減衰対象物との間に配置され、前記減衰対象物を前記支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第１の弾性体と、圧縮領域においては引張領域よりも剛性が大きくなる特性を有し、前記支持構造物と前記減衰対象物との間であって前記第１の弾性体と並列に配置され、前記支持構造物及び前記減衰対象物にそれぞれ連結し、前記減衰対象物を前記支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第２の弾性体と、を備え、前記第２の弾性体が圧縮力を受けるときは、前記第１の弾性体の剛性が、弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値よりも小さくなるように、前記第１の弾性体は前記減衰対象物から圧縮力を受け、前記第２の弾性体が引張力を受けるときは、前記第１の弾性体の剛性が、弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値よりも大きくなるように、前記第１の弾性体は前記減衰対象物から圧縮力を受けることを特徴とする免震システムである。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明に記載の免震システムであって、前記第１の弾性体の弾性範囲の下限である弾性限界点は、前記第１の弾性体の高さが前記第１の弾性体の自由高の１００％以下であって５０％以上の何れかであるときであることを特徴とする免震システムである。
【０００８】
第３の発明は、第１又は第２の発明に記載の免震システムであって、前記第１の弾性体は、皿バネを有する皿バネ部であることを特徴とする免震システムである。
【０００９】
第４の発明は、第３の発明に記載の免震システムであって、前記皿バネ部は、複数の皿バネが積層してなることを特徴とする免震システムである。
【００１０】
第５の発明は、第１から第４の発明の何れかに記載の免震システムであって、前記第２の弾性体は、複数のゴムシートを積み重ねた積層ゴムを有する積層ゴム部であることを特徴とする免震システムである。
【００１１】
第６の発明は、第１から第５の発明の何れかに記載の免震システムであって、前記支持構造物と前記減衰対象物との間に配置され、前記減衰対象物が前記支持構造物から受けた水平方向外力を減衰させるダンパーを備えることを特徴とする免震システムである。
【００１２】
第７の発明は、第１から第６の発明の何れかに記載の免震システムであって、前記第１の弾性体は、前記減衰対象物又は前記支持構造物に対して前記第１の弾性体を水平方向に自在に移動可能とする水平可動部を備えることを特徴とする免震システムである。
【００１３】
第８の発明は、第７の発明に記載の免震システムであって、前記水平可動部は、前記減衰対象物が前記支持構造物から受けた水平方向外力が所定値以下であれば摺動せず、前記減衰対象物が前記支持構造物から受けた水平方向外力が所定値よりも大きければ摺動する摩擦機構を備えることを特徴とする免震システムである。
【００１４】
第９の発明は、第７の発明に記載の免震システムであって、前記水平可動部は、転がり機構を備えることを特徴とする免震システムである。
【００１５】
第１０の発明は、振動が入力される支持構造物と前記支持構造物の上方に位置する制振対象である前記減衰対象物との間に配置され、弾性範囲内の圧縮領域において荷重が大きくなると剛性が同じ又は小さくなる特性を有し、前記減衰対象物を前記支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第１の弾性体と、前記支持構造物と前記減衰対象物との間であって前記第１の弾性体と並列に配置され、圧縮領域においては引張領域よりも剛性が大きくなる特性を有し、前記支持構造物及び前記減衰対象物にそれぞれ連結し、前記減衰対象物を前記支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第２の弾性体と、を備える免震装置を用いた免震方法であって、前記第２の弾性体が圧縮力を受けるときは、前記第１の弾性体の剛性が、弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値よりも小さくなるように、前記第１の弾性体は前記減衰対象物から圧縮力を受け、前記第２の弾性体が引張力を受けるときは、前記第１の弾性体の剛性が、弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値よりも大きくなるように、前記第１の弾性体は前記減衰対象物から圧縮力を受けるように設定することを特徴とする免震方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第２の弾性体が引張領域から圧縮領域に入る際の剛性変化による上下応答の励起を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態である免震システム１の概略構成を示す断面図である。
【図２】皿バネ部１０の構成を示す図である。
【図３】皿バネの重ね合わせ方のバリエーションを示す図である。
【図４】積層ゴム部２０の構成を示す斜視図である。
【図５】皿バネ部１０及び積層ゴム部２０のそれぞれについて荷重と変位の関係を示す図である。
【図６】皿バネ部１０の皿バネ１１と皿バネ１１の間に摩擦板１７を更に備える免震システム１の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜＜免震システム１の全体構成について＞＞
図１は、本発明の一実施形態である免震システム１の概略構成を示す断面図である。同図に示すように、免震システム１は、皿バネ部１０（「第１の弾性体」に相当）、積層ゴム部２０（「第２の弾性体」に相当）、ダンパー３０を備え、減衰対象物１００と支持構造物２００の間に介在した構成となっている。
【００１９】
図２は、皿バネ部１０の構成を示す図である。同図に示すように、皿バネ部１０は、皿バネ１１、上部支持部材１２、心棒１３、下部支持部材１４、摩擦材１５、滑り板１６を備える。
【００２０】
皿バネ１１は、中央部に円形状の貫通孔を有し、また外縁部も円形状であって、貫通孔から外縁部にかけては円錐状に広がる形状を有する弾性体である。皿バネ１１が押圧力を受けると、円錐状の外縁部が広がる方向に変形し、逆に押圧力が弱まると外縁部が閉じる方向に変形する。
【００２１】
皿バネ部１０は、同じ種類の皿バネを複数枚重ね合わせて備えてもよい。図３は、皿バネの重ね合わせ方のバリエーションを示す図である。同図に示すように、重ね合わせ方には、並列、直列、並列と直列の組合せがある。並列とは、皿バネの円錐状に広がる方向が同じとなるような重ね合わせ方である。並列に重ね合わせると、剛性が枚数倍になる。直列とは、皿バネの円錐状に広がる方向が互い違いになるような重ね合わせ方である。直列に重ね合わせると、たわみが枚数倍になる。並列と直列を組み合わせて皿バネを重ね合わせることにより、同じ種類の皿バネから様々な剛性及びたわみを有する皿バネ部１０を構成することができる。図２においては、３枚並列・直列２段の重ね合せを用いているが、免震システム１の設計条件に基づいて、最も適切な重ね合せを選択する。
【００２２】
なお、皿バネ１１の弾性限界点は、皿バネ１１の自由高ｈの５０％となる点とすると、皿バネをｎ枚並列・直列ｍ段で重ね合わせた場合の弾性限界点は、高さが０．５×ｈ×ｍとなる点となる。
【００２３】
上部支持部材１２は、減衰対象物１００の下面に連結する。上部支持部材１２の中央部には、円形上の凹部１２ａが設けられる。
【００２４】
心棒１３は、円柱形状を有し、その外径は、皿バネ１１の中央部の貫通孔の変形時最小内径（最大圧縮変位時における内径）よりも僅かに小さく、また上部支持部材１２の中央部の凹部１２ａの内径よりも僅かに小さい。心棒１３には、下側から順に、３枚の皿バネ１１が下向きに開いた方向に並列に重ね合わせて挿入され、次いで３枚の皿バネ１１が上向きに開いた方向に並列に重ね合わせて挿入される。心棒１３は、積層配置された皿バネ１１を、上下方向には変形可能にしつつ、水平方向の位置については規制する。心棒１４の上部先端は、上部支持部材１２の中央部の凹部１２ａに入り込んでいる。
【００２５】
下部支持部材１４は、円盤形状であり、その下面には摩擦材１５が取り付けられている。摩擦材１５は、フェノール樹脂、メラニン樹脂、フラン樹脂などの熱硬化型樹脂を結合材として、アラミド繊維、ガラス繊維、カーボンファイバーなどの繊維材料と、カシューダストとなどの摩擦調整材と、硫酸バリウムなどの充填剤とからなる複合摩擦材料で形成される。下部支持部材１４の上面には、心棒１３が一体的に立設される。
【００２６】
滑り板１６は、例えばステンレス板であり、支持構造物２００の上面に固着され、下部支持部材１４との間に摩擦材１５を介在させつつ、下部支持部材１４に押圧される。
【００２７】
図４は、積層ゴム部２０の構成を示す斜視図である。同図に示すように、積層ゴム２０は、上端板２０ａ及び下端板２０ｂと、肉厚が５ｍｍから３０ｍｍの薄いゴムシートと鋼板を交互に積み重ねた積層ゴムとを備える。上端板２０ａは減衰対象物１００の下面に連結し、下端板２０ｂは支持構造物２００の上面に連結する。積層ゴム部２０は、皿バネ部１０とともに減衰対象物１００を支持する。
【００２８】
ダンパー３０は、例えば油圧ダンパーであって、ピストンロッドとシリンダーのうち、一方が減衰対象物１００の側壁に連結され、他方が支持構造物２００の垂直擁壁に連結される。すなわち、複数のダンパー３０は、水平面の縦方向及び横方向の二次元的に配置され、減衰対象物１００と支持構造物２００との水平方向の相対移動を減衰させる。
【００２９】
図５は、皿バネ部１０及び積層ゴム部２０のそれぞれについて荷重と変位の関係を示す図である。図５Ａに示すように、積層ゴム部２０は、圧縮領域（符号ａ２で示す）において大きい剛性を示す。一方で、引張領域（符号ａ３で示す）においては、剛性は著しく低下する。すなわち、引張領域と圧縮領域の境界である原点ａ０を通過するときには、積層ゴム部２０の剛性は大きく変化する。
【００３０】
また、図５Ｂに示すように、皿バネ部１０は、圧縮領域において荷重がかかると初期には大きな剛性を示すものの、荷重が増加するとともに剛性は低下する。具体的には、図５Ｂにおいて、荷重がかかっていない状態の原点ｂ４から荷重が増加すると、符号ｂ３で示すようにグラフの傾きは大きい（すなわち、剛性が大きい）。しかし、荷重が増大するに従って、符号ｂ２で示すようにグラフの傾きが小さくなり（すなわち、剛性が小さくなり）、弾性限界点ｅに至る。ここで、原点ｂ４から弾性限界点ｅまでの間の皿バネ部１０の剛性の平均値は、原点ｂ４と弾性限界点ｅとを結ぶ直線ｃの傾きで示すことができるが、荷重が小さい状態（符号ｂ３で示す圧縮領域）では、大きな傾きで示されるように剛性は大きく、荷重が大きい状態（符号ｂ２で示す圧縮領域）では、小さな傾きで示されるように剛性は小さい。一方で、引張領域においては、皿バネ部１０は剛性を有さない。
【００３１】
なお、「弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値」は、上述の通り原点ｂ４と弾性限界点ｅとの間の剛性の平均値として求めたが、第１の弾性体の高さが自由高ｈとして０．５ｈからｈの間での剛性の平均値としてもよい。これは経験的に高さが０．５ｈとなるまで第１の弾性体が圧縮されると弾性限界に近づくことから、第１の弾性体の高さが０．５ｈを剛性の平均値を求める際の区切りとすることができる。
【００３２】
以上の構成により、本発明の免震システム１は、地震等による上下方向の外力を受けると、皿バネ部１０と積層ゴム部２０との上下方向の撓みによって、その外力を吸収する。また、水平方向の外力を受けると、皿バネ部１０とダンパー３０との減衰力により、その外力を吸収する。
【００３３】
＜＜免震システム１の作用について＞＞
次に、減衰対象物１００が上下方向の外力を受けた場合及び受けていない場合のそれぞれにおける免震システム１の作用について説明する。
【００３４】
＜減衰対象物１００が上下方向の外力を受けていない状態＞
まず、減衰対象物１００が外力を受けていない状態（以下、「静止状態」という）において、皿バネ部１０及び積層ゴム部２０は、減衰対象物１００の自重による荷重Ｆ０を負担する。ここで、積層ゴム部２０は、減衰対象物１００の荷重Ｆ０の一部である荷重Ｆａ１（Ｆａ１＜Ｆ０）を負担し、圧縮状態にある。このとき、積層ゴム部２０の状態は、図５Ａにおいては符号ａ１で示される。また、皿バネ部１０は、同様に、減衰対象物１００による荷重Ｆ０の一部を負担するが、剛性が小さい状態となるように荷重Ｆｂ１を（Ｆｂ１＜Ｆ０かつＦａ１＋Ｆｂ１＝Ｆ０）を負担させる。このとき、皿バネ部１０の状態は、図４Ｂにおいては符号ｂ１で示される。
【００３５】
＜減衰対象物１００が下向きの外力Ｆｄを受けた状態＞
減衰対象物１００が下向きの外力Ｆｄを受けると、皿バネ部１０及び積層ゴム部２０は、合わせて荷重（Ｆ０＋Ｆｄ）を負担する。このとき、積層ゴム部２０は、図４Ａの符号ａ５に示されるように、荷重Ｆａ５（Ｆａ５＞Ｆａ１）を負担する。また、皿バネ部１０は、図５Ｂの符号ｂ５に示されるように、荷重Ｆｂ５を（Ｆｂ５＞Ｆｂ１かつＦａ５＋Ｆｂ５＝Ｆ０＋Ｆｄ）を負担する。
静止状態において皿バネ部１０よりも積層ゴム部２０の方が剛性は大きいので、減衰対象物１００が静止状態から下向きの外力Ｆｄを受けると、外力Ｆｄによる荷重の増加分については、積層ゴム部２０と皿バネ部１０の負担割合は、静止状態のときに比べると積層ゴム部２０の負担割合が大きくなる。
【００３６】
＜減衰対象物１００が上向きの外力Ｆｕを受けた状態＞
減衰対象物１００が上向きの外力Ｆｕを受けて積層ゴム部２０に引張力Ｆａ６が生じた状態（以下、「引張状態」という）では、皿バネ部１０は、減衰対象物１００の荷重（Ｆ０−Ｆｕ）に加えて積層ゴム部２０の引張力Ｆａ６（Ｆａ６＞０）を負担する。すなわち、積層ゴム部２０は、図５Ａの符号ａ６に示されるように、引張力Ｆａ６が生じ、皿バネ部１０は、図５Ｂの符号ｂ６に示されるように、荷重Ｆｂ６を（Ｆｂ６＜Ｆｂ１かつＦｂ６−Ｆａ６＝Ｆ０−Ｆｕ）を負担する。
つまり、引張状態では、皿バネ部１０が負担する荷重Ｆｂ６は静止状態と比べて小さいので、図５Ｂの領域ｂ３で示すように皿バネ部１０は大きな剛性で減衰対象物１００の荷重を負担することができる。
【００３７】
＜積層ゴム部２０が「引張状態」から「圧縮状態」へ変化する場合＞
引張状態から、減衰対象物１００への上向きの外力Ｆｕがなくなる（又は減少する）等により積層ゴム部２０の引張力がなくなり圧縮力が働くようになる状態（以下、「圧縮状態」という）へ変化する場合について説明する。引張状態では、皿バネ部１０が大きな剛性で減衰対象物１００を支持する。
【００３８】
そして、引張状態から圧縮状態へ変化する点（以下、「中立状態」という）、すなわち図５Ａにおいては符号ａ０の点、図５Ｂにおいては符号ｂ０の点にそれぞれあるときでは、積層ゴム部２０は荷重を受けていない。一方で、皿バネ部１０が、減衰対象物１００の全ての荷重を負担し、大きな剛性で減衰対象物１００を支持する。
【００３９】
さらに、中立状態から圧縮状態となると、皿バネ部１０に加えて、積層ゴム部２０も少しずつ減衰対象物１００の荷重を負担しはじめる。このときの皿バネ部１０の剛性は、符号ｂ０から更に変位した点ｂΔの傾きＳｂΔで示され、積層ゴム部２０の剛性は、符号ａΔの傾きＳａΔで示される。ここで、傾きＳｂΔと傾きＳａΔとが同一値であれば、中立状態から圧縮状態への変化時に剛性に変化はないことから、上下応答が励起されない。また、傾きＳｂΔと傾きＳａΔとが同一値でなくとも、積層ゴム部２０は少しずつ荷重の負担を増加することから、免震システム１全体としての剛性は少しずつの変化にとどまり、よって中立状態から圧縮状態への変化時の上下応答はほとんど励起されない。
【００４０】
＜減衰対象物１００が水平方向の外力を受けた場合＞
減衰対象物１００が地震等の所定の値ＦＨ０よりも大きな外力ＦＨＡ（ＦＨＡ＞ＦＨ０）を水平方向に受けた場合、免震システム１は、ダンパー３０に加えて皿バネ部１０が水平方向に摺動して生じる減衰力により外力を減衰させる。すなわち、皿バネ部１０は、心棒１４によって皿バネ１１と上部支持部材１２と下部支持部材１４と摩擦材１５とは水平方向に相対移動不可となっているので、減衰対象物１００が水平方向へ移動すると、皿バネ１１と上部支持部材１２と下部支持部材１４と摩擦材１５とはともに水平移動する。一方で、滑り板１６は支持構造物２００側に固着されている。よって、減衰対象物１００が地震等の所定の値よりも大きな外力を水平方向に受けた場合、摩擦材１５と滑り板１６の間で摺動する。また、この場合、免震システム１のダンパー３０が作動し、ダンパー３０の減衰力により外力を減衰させる。
【００４１】
一方で、減衰対象物１００が風荷重等の所定の値ＦＨ０以下の外力ＦＨＢ（ＦＨＢ≦ＦＨ０）を水平方向に受けた場合、免震システム１のダンパー３０が作動し、ダンパー３０の減衰力により外力を減衰させる。このとき、皿バネ部１０は水平方向に摺動せず、減衰力も生じない。
【００４２】
以上、本実施形態の免震システム１によれば、積層ゴム部２０が引張領域から圧縮領域へ変化する際に生じる上下応答の励起を緩和することができる。
【００４３】
すなわち、本実施形態の免震システム１によれば、減衰対象物１００を主として積層ゴム部２０によって支持する場合には、引張状態又は中立状態から圧縮状態に変化すると、積層ゴム部２０の剛性は符号ａ６の点の傾きＳａ６から符号ａΔの点の傾きＳａΔへと変化することから、この剛性の変化の不連続点である原点ａ０（中立状態）を通過する際に、皿バネ部１０が減衰対象物１００を支持し、積層ゴム部２０の荷重負担は少しずつ増加するので、免震システム１全体としての剛性の変化は小さく、したがって上下応答の励起はほとんどない。
【００４４】
また、風荷重等の減衰対象物１００が所定の値Ｈ０以下の水平方向の外力を受けると、減衰対象物１００と支持構造物２００との間に設けられたダンパー３０の減衰力によって、免震することができる。
【００４５】
加えて、地震等の減衰対象物１００が所定の値Ｈ０よりも大きい水平方向の外力を受けると、皿バネ部１０が備える下部支持部材１４と滑り板１６が摺動する相対移動する。したがって、所定の値Ｈ０以下の水平方向の外力を受けた場合に比べて、所定の値Ｈ０よりも大きな外力を受けた場合には、皿バネ部１０及びダンパー３０によって、免震システム１はより大きな減衰力を発揮することができる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
【００４７】
例えば、図６は、皿バネ部１０の皿バネ１１と皿バネ１１の間に摩擦板１７を更に備える免震システム１の構成を示す図である。同図に示すように、免震システム１は、皿バネ部１０に摩擦板１７を更に備えていてもよい。
【００４８】
摩擦板１７は、皿バネ１１の外縁部において接触している。そして、皿バネ１１が押圧力を受けてその外縁部が広がる方向に変形すると、摩擦板１７に接している皿バネ１１の外縁部が摩擦板１７の表面を摺動することによって摩擦力を生じる。同様に、皿バネ１１が受ける押圧力が弱まりその外縁部が閉じる方向に変形すると、摩擦板１７に接している皿バネ１１の外縁部が摩擦板１７の表面を摺動することによって摩擦力を生じる。この摩擦力が、震動による皿バネ１１の圧縮及び反発を抑制する。
【００４９】
また、例えば、下部支持部材１４の下面には、摩擦材１５に代えてローラー（不図示）が設けられていても良い。ローラーが設けられた場合には、水平方向の減衰機能は、ダンパー３０が専ら担うこととなる。
【符号の説明】
【００５０】
１ 免震システム
１０ 皿バネ部
１１ 皿バネ
１２ 上部支持部材
１３ 心棒
１４ 下部支持部材
１５ 摩擦材
１６ 滑り板
１７ 摩擦板
２０ 積層ゴム部
３０ ダンパー
１００ 減衰対象物
２００ 支持構造物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動が入力される支持構造物と、前記支持構造物上方の制振対象である減衰対象物との間に介在され、前記減衰対象物を支持する免震システム及び免震方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、弾性範囲内の圧縮領域において荷重が大きくなると剛性が同じ又は小さくなる特性を有し、支持構造物と減衰対象物との間に配置され、減衰対象物を支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第１の弾性体（例えば、皿バネ）と、圧縮領域においては引張領域よりも剛性が大きくなる特性を有し、支持構造物と減衰対象物との間であって前記第１の弾性体と並列に配置され、支持構造物及び減衰対象物にそれぞれ連結し、減衰対象物を支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第２の弾性体（例えば、積層ゴム）と、を備える免震システムが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−７４１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、第２の弾性体の引張領域における剛性が圧縮領域における剛性よりも著しく小さい場合には、第２の弾性体が引張領域から圧縮領域に入る際に、急激な剛性変化により上下応答が励起されるという課題がある。
【０００５】
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、第２の弾性体が引張領域から圧縮領域に入る際の剛性変化による上下応答の励起を緩和することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために、第１の発明は、振動が入力される支持構造物と、前記支持構造物上方の制振対象である減衰対象物との間に介在され、前記減衰対象物を支持する免震システムであって、弾性範囲内の圧縮領域において荷重が大きくなると剛性が同じ又は小さくなる特性を有し、前記支持構造物と前記減衰対象物との間に配置され、前記減衰対象物を前記支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第１の弾性体と、圧縮領域においては引張領域よりも剛性が大きくなる特性を有し、前記支持構造物と前記減衰対象物との間であって前記第１の弾性体と並列に配置され、前記支持構造物及び前記減衰対象物にそれぞれ連結し、前記減衰対象物を前記支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第２の弾性体と、を備え、前記第２の弾性体が圧縮力を受けるときは、前記第１の弾性体の剛性が、弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値よりも小さくなるように、前記第１の弾性体は前記減衰対象物から圧縮力を受け、前記第２の弾性体が引張力を受けるときは、前記第１の弾性体の剛性が、弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値よりも大きくなるように、前記第１の弾性体は前記減衰対象物から圧縮力を受けることを特徴とする免震システムである。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明に記載の免震システムであって、前記第１の弾性体の弾性範囲の下限である弾性限界点は、前記第１の弾性体の高さが前記第１の弾性体の自由高の１００％以下であって５０％以上の何れかであるときであることを特徴とする免震システムである。
【０００８】
第３の発明は、第１又は第２の発明に記載の免震システムであって、前記第１の弾性体は、皿バネを有する皿バネ部であることを特徴とする免震システムである。
【０００９】
第４の発明は、第３の発明に記載の免震システムであって、前記皿バネ部は、複数の皿バネが積層してなることを特徴とする免震システムである。
【００１０】
第５の発明は、第１から第４の発明の何れかに記載の免震システムであって、前記第２の弾性体は、複数のゴムシートを積み重ねた積層ゴムを有する積層ゴム部であることを特徴とする免震システムである。
【００１１】
第６の発明は、第１から第５の発明の何れかに記載の免震システムであって、前記支持構造物と前記減衰対象物との間に配置され、前記減衰対象物が前記支持構造物から受けた水平方向外力を減衰させるダンパーを備えることを特徴とする免震システムである。
【００１２】
第７の発明は、第１から第６の発明の何れかに記載の免震システムであって、前記第１の弾性体は、前記減衰対象物又は前記支持構造物に対して前記第１の弾性体を水平方向に自在に移動可能とする水平可動部を備えることを特徴とする免震システムである。
【００１３】
第８の発明は、第７の発明に記載の免震システムであって、前記水平可動部は、前記減衰対象物が前記支持構造物から受けた水平方向外力が所定値以下であれば摺動せず、前記減衰対象物が前記支持構造物から受けた水平方向外力が所定値よりも大きければ摺動する摩擦機構を備えることを特徴とする免震システムである。
【００１４】
第９の発明は、第７の発明に記載の免震システムであって、前記水平可動部は、転がり機構を備えることを特徴とする免震システムである。
【００１５】
第１０の発明は、振動が入力される支持構造物と前記支持構造物の上方に位置する制振対象である前記減衰対象物との間に配置され、弾性範囲内の圧縮領域において荷重が大きくなると剛性が同じ又は小さくなる特性を有し、前記減衰対象物を前記支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第１の弾性体と、前記支持構造物と前記減衰対象物との間であって前記第１の弾性体と並列に配置され、圧縮領域においては引張領域よりも剛性が大きくなる特性を有し、前記支持構造物及び前記減衰対象物にそれぞれ連結し、前記減衰対象物を前記支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第２の弾性体と、を備える免震装置を用いた免震方法であって、前記第２の弾性体が圧縮力を受けるときは、前記第１の弾性体の剛性が、弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値よりも小さくなるように、前記第１の弾性体は前記減衰対象物から圧縮力を受け、前記第２の弾性体が引張力を受けるときは、前記第１の弾性体の剛性が、弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値よりも大きくなるように、前記第１の弾性体は前記減衰対象物から圧縮力を受けるように設定することを特徴とする免震方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第２の弾性体が引張領域から圧縮領域に入る際の剛性変化による上下応答の励起を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態である免震システム１の概略構成を示す断面図である。
【図２】皿バネ部１０の構成を示す図である。
【図３】皿バネの重ね合わせ方のバリエーションを示す図である。
【図４】積層ゴム部２０の構成を示す斜視図である。
【図５】皿バネ部１０及び積層ゴム部２０のそれぞれについて荷重と変位の関係を示す図である。
【図６】皿バネ部１０の皿バネ１１と皿バネ１１の間に摩擦板１７を更に備える免震システム１の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜＜免震システム１の全体構成について＞＞
図１は、本発明の一実施形態である免震システム１の概略構成を示す断面図である。同図に示すように、免震システム１は、皿バネ部１０（「第１の弾性体」に相当）、積層ゴム部２０（「第２の弾性体」に相当）、ダンパー３０を備え、減衰対象物１００と支持構造物２００の間に介在した構成となっている。
【００１９】
図２は、皿バネ部１０の構成を示す図である。同図に示すように、皿バネ部１０は、皿バネ１１、上部支持部材１２、心棒１３、下部支持部材１４、摩擦材１５、滑り板１６を備える。
【００２０】
皿バネ１１は、中央部に円形状の貫通孔を有し、また外縁部も円形状であって、貫通孔から外縁部にかけては円錐状に広がる形状を有する弾性体である。皿バネ１１が押圧力を受けると、円錐状の外縁部が広がる方向に変形し、逆に押圧力が弱まると外縁部が閉じる方向に変形する。
【００２１】
皿バネ部１０は、同じ種類の皿バネを複数枚重ね合わせて備えてもよい。図３は、皿バネの重ね合わせ方のバリエーションを示す図である。同図に示すように、重ね合わせ方には、並列、直列、並列と直列の組合せがある。並列とは、皿バネの円錐状に広がる方向が同じとなるような重ね合わせ方である。並列に重ね合わせると、剛性が枚数倍になる。直列とは、皿バネの円錐状に広がる方向が互い違いになるような重ね合わせ方である。直列に重ね合わせると、たわみが枚数倍になる。並列と直列を組み合わせて皿バネを重ね合わせることにより、同じ種類の皿バネから様々な剛性及びたわみを有する皿バネ部１０を構成することができる。図２においては、３枚並列・直列２段の重ね合せを用いているが、免震システム１の設計条件に基づいて、最も適切な重ね合せを選択する。
【００２２】
なお、皿バネ１１の弾性限界点は、皿バネ１１の自由高ｈの５０％となる点とすると、皿バネをｎ枚並列・直列ｍ段で重ね合わせた場合の弾性限界点は、高さが０．５×ｈ×ｍとなる点となる。
【００２３】
上部支持部材１２は、減衰対象物１００の下面に連結する。上部支持部材１２の中央部には、円形上の凹部１２ａが設けられる。
【００２４】
心棒１３は、円柱形状を有し、その外径は、皿バネ１１の中央部の貫通孔の変形時最小内径（最大圧縮変位時における内径）よりも僅かに小さく、また上部支持部材１２の中央部の凹部１２ａの内径よりも僅かに小さい。心棒１３には、下側から順に、３枚の皿バネ１１が下向きに開いた方向に並列に重ね合わせて挿入され、次いで３枚の皿バネ１１が上向きに開いた方向に並列に重ね合わせて挿入される。心棒１３は、積層配置された皿バネ１１を、上下方向には変形可能にしつつ、水平方向の位置については規制する。心棒１４の上部先端は、上部支持部材１２の中央部の凹部１２ａに入り込んでいる。
【００２５】
下部支持部材１４は、円盤形状であり、その下面には摩擦材１５が取り付けられている。摩擦材１５は、フェノール樹脂、メラニン樹脂、フラン樹脂などの熱硬化型樹脂を結合材として、アラミド繊維、ガラス繊維、カーボンファイバーなどの繊維材料と、カシューダストとなどの摩擦調整材と、硫酸バリウムなどの充填剤とからなる複合摩擦材料で形成される。下部支持部材１４の上面には、心棒１３が一体的に立設される。
【００２６】
滑り板１６は、例えばステンレス板であり、支持構造物２００の上面に固着され、下部支持部材１４との間に摩擦材１５を介在させつつ、下部支持部材１４に押圧される。
【００２７】
図４は、積層ゴム部２０の構成を示す斜視図である。同図に示すように、積層ゴム２０は、上端板２０ａ及び下端板２０ｂと、肉厚が５ｍｍから３０ｍｍの薄いゴムシートと鋼板を交互に積み重ねた積層ゴムとを備える。上端板２０ａは減衰対象物１００の下面に連結し、下端板２０ｂは支持構造物２００の上面に連結する。積層ゴム部２０は、皿バネ部１０とともに減衰対象物１００を支持する。
【００２８】
ダンパー３０は、例えば油圧ダンパーであって、ピストンロッドとシリンダーのうち、一方が減衰対象物１００の側壁に連結され、他方が支持構造物２００の垂直擁壁に連結される。すなわち、複数のダンパー３０は、水平面の縦方向及び横方向の二次元的に配置され、減衰対象物１００と支持構造物２００との水平方向の相対移動を減衰させる。
【００２９】
図５は、皿バネ部１０及び積層ゴム部２０のそれぞれについて荷重と変位の関係を示す図である。図５Ａに示すように、積層ゴム部２０は、圧縮領域（符号ａ２で示す）において大きい剛性を示す。一方で、引張領域（符号ａ３で示す）においては、剛性は著しく低下する。すなわち、引張領域と圧縮領域の境界である原点ａ０を通過するときには、積層ゴム部２０の剛性は大きく変化する。
【００３０】
また、図５Ｂに示すように、皿バネ部１０は、圧縮領域において荷重がかかると初期には大きな剛性を示すものの、荷重が増加するとともに剛性は低下する。具体的には、図５Ｂにおいて、荷重がかかっていない状態の原点ｂ４から荷重が増加すると、符号ｂ３で示すようにグラフの傾きは大きい（すなわち、剛性が大きい）。しかし、荷重が増大するに従って、符号ｂ２で示すようにグラフの傾きが小さくなり（すなわち、剛性が小さくなり）、弾性限界点ｅに至る。ここで、原点ｂ４から弾性限界点ｅまでの間の皿バネ部１０の剛性の平均値は、原点ｂ４と弾性限界点ｅとを結ぶ直線ｃの傾きで示すことができるが、荷重が小さい状態（符号ｂ３で示す圧縮領域）では、大きな傾きで示されるように剛性は大きく、荷重が大きい状態（符号ｂ２で示す圧縮領域）では、小さな傾きで示されるように剛性は小さい。一方で、引張領域においては、皿バネ部１０は剛性を有さない。
【００３１】
なお、「弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値」は、上述の通り原点ｂ４と弾性限界点ｅとの間の剛性の平均値として求めたが、第１の弾性体の高さが自由高ｈとして０．５ｈからｈの間での剛性の平均値としてもよい。これは経験的に高さが０．５ｈとなるまで第１の弾性体が圧縮されると弾性限界に近づくことから、第１の弾性体の高さが０．５ｈを剛性の平均値を求める際の区切りとすることができる。
【００３２】
以上の構成により、本発明の免震システム１は、地震等による上下方向の外力を受けると、皿バネ部１０と積層ゴム部２０との上下方向の撓みによって、その外力を吸収する。また、水平方向の外力を受けると、皿バネ部１０とダンパー３０との減衰力により、その外力を吸収する。
【００３３】
＜＜免震システム１の作用について＞＞
次に、減衰対象物１００が上下方向の外力を受けた場合及び受けていない場合のそれぞれにおける免震システム１の作用について説明する。
【００３４】
＜減衰対象物１００が上下方向の外力を受けていない状態＞
まず、減衰対象物１００が外力を受けていない状態（以下、「静止状態」という）において、皿バネ部１０及び積層ゴム部２０は、減衰対象物１００の自重による荷重Ｆ０を負担する。ここで、積層ゴム部２０は、減衰対象物１００の荷重Ｆ０の一部である荷重Ｆａ１（Ｆａ１＜Ｆ０）を負担し、圧縮状態にある。このとき、積層ゴム部２０の状態は、図５Ａにおいては符号ａ１で示される。また、皿バネ部１０は、同様に、減衰対象物１００による荷重Ｆ０の一部を負担するが、剛性が小さい状態となるように荷重Ｆｂ１を（Ｆｂ１＜Ｆ０かつＦａ１＋Ｆｂ１＝Ｆ０）を負担させる。このとき、皿バネ部１０の状態は、図４Ｂにおいては符号ｂ１で示される。
【００３５】
＜減衰対象物１００が下向きの外力Ｆｄを受けた状態＞
減衰対象物１００が下向きの外力Ｆｄを受けると、皿バネ部１０及び積層ゴム部２０は、合わせて荷重（Ｆ０＋Ｆｄ）を負担する。このとき、積層ゴム部２０は、図４Ａの符号ａ５に示されるように、荷重Ｆａ５（Ｆａ５＞Ｆａ１）を負担する。また、皿バネ部１０は、図５Ｂの符号ｂ５に示されるように、荷重Ｆｂ５を（Ｆｂ５＞Ｆｂ１かつＦａ５＋Ｆｂ５＝Ｆ０＋Ｆｄ）を負担する。
静止状態において皿バネ部１０よりも積層ゴム部２０の方が剛性は大きいので、減衰対象物１００が静止状態から下向きの外力Ｆｄを受けると、外力Ｆｄによる荷重の増加分については、積層ゴム部２０と皿バネ部１０の負担割合は、静止状態のときに比べると積層ゴム部２０の負担割合が大きくなる。
【００３６】
＜減衰対象物１００が上向きの外力Ｆｕを受けた状態＞
減衰対象物１００が上向きの外力Ｆｕを受けて積層ゴム部２０に引張力Ｆａ６が生じた状態（以下、「引張状態」という）では、皿バネ部１０は、減衰対象物１００の荷重（Ｆ０−Ｆｕ）に加えて積層ゴム部２０の引張力Ｆａ６（Ｆａ６＞０）を負担する。すなわち、積層ゴム部２０は、図５Ａの符号ａ６に示されるように、引張力Ｆａ６が生じ、皿バネ部１０は、図５Ｂの符号ｂ６に示されるように、荷重Ｆｂ６を（Ｆｂ６＜Ｆｂ１かつＦｂ６−Ｆａ６＝Ｆ０−Ｆｕ）を負担する。
つまり、引張状態では、皿バネ部１０が負担する荷重Ｆｂ６は静止状態と比べて小さいので、図５Ｂの領域ｂ３で示すように皿バネ部１０は大きな剛性で減衰対象物１００の荷重を負担することができる。
【００３７】
＜積層ゴム部２０が「引張状態」から「圧縮状態」へ変化する場合＞
引張状態から、減衰対象物１００への上向きの外力Ｆｕがなくなる（又は減少する）等により積層ゴム部２０の引張力がなくなり圧縮力が働くようになる状態（以下、「圧縮状態」という）へ変化する場合について説明する。引張状態では、皿バネ部１０が大きな剛性で減衰対象物１００を支持する。
【００３８】
そして、引張状態から圧縮状態へ変化する点（以下、「中立状態」という）、すなわち図５Ａにおいては符号ａ０の点、図５Ｂにおいては符号ｂ０の点にそれぞれあるときでは、積層ゴム部２０は荷重を受けていない。一方で、皿バネ部１０が、減衰対象物１００の全ての荷重を負担し、大きな剛性で減衰対象物１００を支持する。
【００３９】
さらに、中立状態から圧縮状態となると、皿バネ部１０に加えて、積層ゴム部２０も少しずつ減衰対象物１００の荷重を負担しはじめる。このときの皿バネ部１０の剛性は、符号ｂ０から更に変位した点ｂΔの傾きＳｂΔで示され、積層ゴム部２０の剛性は、符号ａΔの傾きＳａΔで示される。ここで、傾きＳｂΔと傾きＳａΔとが同一値であれば、中立状態から圧縮状態への変化時に剛性に変化はないことから、上下応答が励起されない。また、傾きＳｂΔと傾きＳａΔとが同一値でなくとも、積層ゴム部２０は少しずつ荷重の負担を増加することから、免震システム１全体としての剛性は少しずつの変化にとどまり、よって中立状態から圧縮状態への変化時の上下応答はほとんど励起されない。
【００４０】
＜減衰対象物１００が水平方向の外力を受けた場合＞
減衰対象物１００が地震等の所定の値ＦＨ０よりも大きな外力ＦＨＡ（ＦＨＡ＞ＦＨ０）を水平方向に受けた場合、免震システム１は、ダンパー３０に加えて皿バネ部１０が水平方向に摺動して生じる減衰力により外力を減衰させる。すなわち、皿バネ部１０は、心棒１４によって皿バネ１１と上部支持部材１２と下部支持部材１４と摩擦材１５とは水平方向に相対移動不可となっているので、減衰対象物１００が水平方向へ移動すると、皿バネ１１と上部支持部材１２と下部支持部材１４と摩擦材１５とはともに水平移動する。一方で、滑り板１６は支持構造物２００側に固着されている。よって、減衰対象物１００が地震等の所定の値よりも大きな外力を水平方向に受けた場合、摩擦材１５と滑り板１６の間で摺動する。また、この場合、免震システム１のダンパー３０が作動し、ダンパー３０の減衰力により外力を減衰させる。
【００４１】
一方で、減衰対象物１００が風荷重等の所定の値ＦＨ０以下の外力ＦＨＢ（ＦＨＢ≦ＦＨ０）を水平方向に受けた場合、免震システム１のダンパー３０が作動し、ダンパー３０の減衰力により外力を減衰させる。このとき、皿バネ部１０は水平方向に摺動せず、減衰力も生じない。
【００４２】
以上、本実施形態の免震システム１によれば、積層ゴム部２０が引張領域から圧縮領域へ変化する際に生じる上下応答の励起を緩和することができる。
【００４３】
すなわち、本実施形態の免震システム１によれば、減衰対象物１００を主として積層ゴム部２０によって支持する場合には、引張状態又は中立状態から圧縮状態に変化すると、積層ゴム部２０の剛性は符号ａ６の点の傾きＳａ６から符号ａΔの点の傾きＳａΔへと変化することから、この剛性の変化の不連続点である原点ａ０（中立状態）を通過する際に、皿バネ部１０が減衰対象物１００を支持し、積層ゴム部２０の荷重負担は少しずつ増加するので、免震システム１全体としての剛性の変化は小さく、したがって上下応答の励起はほとんどない。
【００４４】
また、風荷重等の減衰対象物１００が所定の値Ｈ０以下の水平方向の外力を受けると、減衰対象物１００と支持構造物２００との間に設けられたダンパー３０の減衰力によって、免震することができる。
【００４５】
加えて、地震等の減衰対象物１００が所定の値Ｈ０よりも大きい水平方向の外力を受けると、皿バネ部１０が備える下部支持部材１４と滑り板１６が摺動する相対移動する。したがって、所定の値Ｈ０以下の水平方向の外力を受けた場合に比べて、所定の値Ｈ０よりも大きな外力を受けた場合には、皿バネ部１０及びダンパー３０によって、免震システム１はより大きな減衰力を発揮することができる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
【００４７】
例えば、図６は、皿バネ部１０の皿バネ１１と皿バネ１１の間に摩擦板１７を更に備える免震システム１の構成を示す図である。同図に示すように、免震システム１は、皿バネ部１０に摩擦板１７を更に備えていてもよい。
【００４８】
摩擦板１７は、皿バネ１１の外縁部において接触している。そして、皿バネ１１が押圧力を受けてその外縁部が広がる方向に変形すると、摩擦板１７に接している皿バネ１１の外縁部が摩擦板１７の表面を摺動することによって摩擦力を生じる。同様に、皿バネ１１が受ける押圧力が弱まりその外縁部が閉じる方向に変形すると、摩擦板１７に接している皿バネ１１の外縁部が摩擦板１７の表面を摺動することによって摩擦力を生じる。この摩擦力が、震動による皿バネ１１の圧縮及び反発を抑制する。
【００４９】
また、例えば、下部支持部材１４の下面には、摩擦材１５に代えてローラー（不図示）が設けられていても良い。ローラーが設けられた場合には、水平方向の減衰機能は、ダンパー３０が専ら担うこととなる。
【符号の説明】
【００５０】
１ 免震システム
１０ 皿バネ部
１１ 皿バネ
１２ 上部支持部材
１３ 心棒
１４ 下部支持部材
１５ 摩擦材
１６ 滑り板
１７ 摩擦板
２０ 積層ゴム部
３０ ダンパー
１００ 減衰対象物
２００ 支持構造物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動が入力される支持構造物と、前記支持構造物上方の制振対象である減衰対象物との間に介在され、前記減衰対象物を支持する免震システムであって、
弾性範囲内の圧縮領域において荷重が大きくなると剛性が同じ又は小さくなる特性を有し、前記支持構造物と前記減衰対象物との間に配置され、前記減衰対象物を前記支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第１の弾性体と、
圧縮領域においては引張領域よりも剛性が大きくなる特性を有し、前記支持構造物と前記減衰対象物との間であって前記第１の弾性体と並列に配置され、前記支持構造物及び前記減衰対象物にそれぞれ連結し、前記減衰対象物を前記支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第２の弾性体と、
を備え、
前記第２の弾性体が圧縮力を受けるときは、前記第１の弾性体の剛性が、弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値よりも小さくなるように、前記第１の弾性体は前記減衰対象物から圧縮力を受け、
前記第２の弾性体が引張力を受けるときは、前記第１の弾性体の剛性が、弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値よりも大きくなるように、前記第１の弾性体は前記減衰対象物から圧縮力を受ける
ことを特徴とする免震システム。
【請求項２】
請求項１に記載の免震システムであって、
前記第１の弾性体の弾性範囲の下限である弾性限界点は、前記第１の弾性体の高さが前記第１の弾性体の自由高の１００％以下であって５０％以上の何れかであるときであることを特徴とする免震システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の免震システムであって、
前記第１の弾性体は、皿バネを有する皿バネ部であることを特徴とする免震システム。
【請求項４】
請求項３に記載の免震システムであって、
前記皿バネ部は、複数の皿バネが積層してなることを特徴とする免震システム。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の免震システムであって、
前記第２の弾性体は、複数のゴムシートを積み重ねた積層ゴムを有する積層ゴム部であることを特徴とする免震システム。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の免震システムであって、
前記支持構造物と前記減衰対象物との間に配置され、前記減衰対象物が前記支持構造物から受けた水平方向外力を減衰させるダンパーを備えることを特徴とする免震システム。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の免震システムであって、
前記第１の弾性体は、前記減衰対象物又は前記支持構造物に対して前記第１の弾性体を水平方向に自在に移動可能とする水平可動部を備えることを特徴とする免震システム。
【請求項８】
請求項７に記載の免震システムであって、
前記水平可動部は、前記減衰対象物が前記支持構造物から受けた水平方向外力が所定値以下であれば摺動せず、前記減衰対象物が前記支持構造物から受けた水平方向外力が所定値よりも大きければ摺動する摩擦機構を備えることを特徴とする免震システム。
【請求項９】
請求項７に記載の免震システムであって、
前記水平可動部は、転がり機構を備えることを特徴とする免震システム。
【請求項１０】
振動が入力される支持構造物と前記支持構造物の上方に位置する制振対象である前記減衰対象物との間に配置され、弾性範囲内の圧縮領域において荷重が大きくなると剛性が同じ又は小さくなる特性を有し、前記減衰対象物を前記支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第１の弾性体と、
前記支持構造物と前記減衰対象物との間であって前記第１の弾性体と並列に配置され、圧縮領域においては引張領域よりも剛性が大きくなる特性を有し、前記支持構造物及び前記減衰対象物にそれぞれ連結し、前記減衰対象物を前記支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第２の弾性体と、
を備える免震装置を用いた免震方法であって、
前記第２の弾性体が圧縮力を受けるときは、前記第１の弾性体の剛性が、弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値よりも小さくなるように、前記第１の弾性体は前記減衰対象物から圧縮力を受け、
前記第２の弾性体が引張力を受けるときは、前記第１の弾性体の剛性が、弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値よりも大きくなるように、前記第１の弾性体は前記減衰対象物から圧縮力を受ける
ように設定することを特徴とする免震方法。
【請求項１】
振動が入力される支持構造物と、前記支持構造物上方の制振対象である減衰対象物との間に介在され、前記減衰対象物を支持する免震システムであって、
弾性範囲内の圧縮領域において荷重が大きくなると剛性が同じ又は小さくなる特性を有し、前記支持構造物と前記減衰対象物との間に配置され、前記減衰対象物を前記支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第１の弾性体と、
圧縮領域においては引張領域よりも剛性が大きくなる特性を有し、前記支持構造物と前記減衰対象物との間であって前記第１の弾性体と並列に配置され、前記支持構造物及び前記減衰対象物にそれぞれ連結し、前記減衰対象物を前記支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第２の弾性体と、
を備え、
前記第２の弾性体が圧縮力を受けるときは、前記第１の弾性体の剛性が、弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値よりも小さくなるように、前記第１の弾性体は前記減衰対象物から圧縮力を受け、
前記第２の弾性体が引張力を受けるときは、前記第１の弾性体の剛性が、弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値よりも大きくなるように、前記第１の弾性体は前記減衰対象物から圧縮力を受ける
ことを特徴とする免震システム。
【請求項２】
請求項１に記載の免震システムであって、
前記第１の弾性体の弾性範囲の下限である弾性限界点は、前記第１の弾性体の高さが前記第１の弾性体の自由高の１００％以下であって５０％以上の何れかであるときであることを特徴とする免震システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の免震システムであって、
前記第１の弾性体は、皿バネを有する皿バネ部であることを特徴とする免震システム。
【請求項４】
請求項３に記載の免震システムであって、
前記皿バネ部は、複数の皿バネが積層してなることを特徴とする免震システム。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の免震システムであって、
前記第２の弾性体は、複数のゴムシートを積み重ねた積層ゴムを有する積層ゴム部であることを特徴とする免震システム。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の免震システムであって、
前記支持構造物と前記減衰対象物との間に配置され、前記減衰対象物が前記支持構造物から受けた水平方向外力を減衰させるダンパーを備えることを特徴とする免震システム。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の免震システムであって、
前記第１の弾性体は、前記減衰対象物又は前記支持構造物に対して前記第１の弾性体を水平方向に自在に移動可能とする水平可動部を備えることを特徴とする免震システム。
【請求項８】
請求項７に記載の免震システムであって、
前記水平可動部は、前記減衰対象物が前記支持構造物から受けた水平方向外力が所定値以下であれば摺動せず、前記減衰対象物が前記支持構造物から受けた水平方向外力が所定値よりも大きければ摺動する摩擦機構を備えることを特徴とする免震システム。
【請求項９】
請求項７に記載の免震システムであって、
前記水平可動部は、転がり機構を備えることを特徴とする免震システム。
【請求項１０】
振動が入力される支持構造物と前記支持構造物の上方に位置する制振対象である前記減衰対象物との間に配置され、弾性範囲内の圧縮領域において荷重が大きくなると剛性が同じ又は小さくなる特性を有し、前記減衰対象物を前記支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第１の弾性体と、
前記支持構造物と前記減衰対象物との間であって前記第１の弾性体と並列に配置され、圧縮領域においては引張領域よりも剛性が大きくなる特性を有し、前記支持構造物及び前記減衰対象物にそれぞれ連結し、前記減衰対象物を前記支持構造物に対して上下方向に相対移動可能に支持する第２の弾性体と、
を備える免震装置を用いた免震方法であって、
前記第２の弾性体が圧縮力を受けるときは、前記第１の弾性体の剛性が、弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値よりも小さくなるように、前記第１の弾性体は前記減衰対象物から圧縮力を受け、
前記第２の弾性体が引張力を受けるときは、前記第１の弾性体の剛性が、弾性範囲内にあるときの前記第１の弾性体の剛性の平均値よりも大きくなるように、前記第１の弾性体は前記減衰対象物から圧縮力を受ける
ように設定することを特徴とする免震方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２８１３９５（Ｐ２０１０−２８１３９５Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３５４５１（Ｐ２００９−１３５４５１）
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（３０７０４１５７３）三菱ＦＢＲシステムズ株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（３０７０４１５７３）三菱ＦＢＲシステムズ株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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