説明

免震床装置の固有周期調整方法及びアイソレータ

【課題】積載荷重の軽減に対応して免震床装置の固有周期を延ばせるようにする。
【解決手段】積層ゴム8に空気ばね9を載置したアイソレータ本体3を対象として、空気ばね9と床スラブ4との間に架台11を介装することにより、積層ゴム8から空気ばね9底部を離隔させ、空気ばね9上方の重量を空気ばね9及び架台11で支えると、積層ゴム8が機能しなくなる。よって、ばね定数の値が積層ゴム8の分だけ小さくなり、相対的に固有周期が延びる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は大型精密機器を対象とした免震床装置の固有周期調整方法及びアイソレータに関するものである。
【背景技術】
【0002】
電算機などの精密機器が、地震や突発的な原因による振動の影響を受けないようにするために、免震床装置が用いられている。図3〜図5は免震床装置の一例であり、精密機器1が設置されるフロア2を多数のアイソレータ本体3により建屋の床スラブ4に支持している。
【0003】
フロア2は、剛構造体であるビーム5、及び該ビーム5の上面に立設されて精密機器1が置かれるパネル6を水平に支持する多数のスタンション7を主な構成要素とし、また、アイソレータ本体3は、金属板とゴム板を交互に積み重ねた積層ゴム8、及び該積層ゴム8に載置した空気ばね9を主な構成要素としている。そして、フロア2の周縁部分をなすパネル6の上面には、建屋の壁4aから部屋側へ突き出すシール部材10が覆い被さっている。
【0004】
積層ゴム8は、上下に貫通する空間12を有する短い筒状体(それぞれ中央が開口したゴム板と鋼板とを交互に接着して積み重ねたもの)で、その底面に強固に取り付けた基板13は、床スラブ4にボルト締結してある。空気ばね9は、前記積層ゴム8の上端に当接する鋼製の下部台座14、電算機などの免震対象物が置かれるフロアのビーム5下面にボルト締結されて前記下部台座14に向き合う鋼製の上部台座15、及び両台座14、15間に介在して容積可変の空気室16を形作るゴム製の拡縮壁17を主な要素としており、下部台座14は丸い深皿を伏せたような形状で、下方へ突出する環状縁部18が前記積層ゴム8を周方向に取り囲んでいる。
【0005】
積層ゴム8は、床スラブ4からビーム5へ伝わろうとする横方向(水平方向)の揺れを減衰させる役割を受持ち、空気ばね9は、床スラブ4からビーム5へ伝わろうとする上下方向の揺れを減衰させる役割、並びに、空気室16の内圧の増減により、ビーム5の上下位置を調整する役割(フロア2のレベリング)を受持つ。
【0006】
免震床装置は、固有周期が長いほど性能が良い。すなわち、周期が短い地震の揺れに対して固有周期が長い免震床装置に精密機器1を置くようにすれば、該精密機器1に地震の揺れが伝わりにくくなる。
【0007】
免震床装置の固有周期T0(sec)は、アイソレータ本体3が支える積載荷重W0(kg)、及びアイソレータ本体3のばね定数K0(kg/cm)から下記の式1のように表わされる。
[式1]
0=2π(W0/980K01/2(sec)
【0008】
そして、固有振動数f0と固有周期T0との関係は下記の式2のように表わされる。
[式2]
0=1/T0(Hz)
【0009】
アイソレータ本体3のばね定数K0は、フロア2に全ての計画設備が置かれたときの積載荷重W0に基づき決定しているが、積載荷重W0の実際値が計画値を下回ると、免震床装置の固有周期T0が相対的に短くなり、適切な免震性能が得られない。このため、フロア2を構成しているビーム5にタンクを付帯させ、積載荷重W0の計画値と実際値との差に見合う重さの水をタンクに入れて固有周期T0が短くならないようにする、という手立てが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開平7−150807号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ところが、既存の免震床装置において設備更新時に精密機器1が小型化され、固有周期Tが顕著に短くなるほど積載荷重W0の実際値が計画値を大きく下回る場合に、ビーム5にタンクを新たに付帯させるとなると、フロア2を構成しているパネル6のほとんどを取り外さなければならず、大規模な工事になってしまう。
【0011】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、積載荷重の軽減に対応して免震床装置の固有周期を延ばせるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、積層ゴムに空気ばねを載置したアイソレータ本体を備え、積層ゴム下端を建屋の床スラブに締結し、空気ばね上端を免震対象物が置かれるフロアに締結した構造を有する免震床装置の固有周期調整方法であって、前記空気ばねと床スラブとの間に架台を介装して積層ゴムから空気ばねを離隔させ、空気ばね上方の重量を空気ばね及び架台により支える。
【0013】
請求項2に記載の発明は、建屋の床スラブに下端が締結した積層ゴムと、免震対象物が置かれるフロアに上端部が締結され且つ前記積層ゴム上端に載置可能な空気ばねとを有するアイソレータにおいて、前記空気ばねと床スラブとの間に介装され且つ積層ゴム上端から空気ばね底面を離隔させ得る架台を設けている。
【0014】
請求項3に記載の発明は、積層ゴムを周方向に取り囲んで空気ばねに下方から当接可能な支持フレームと、該支持フレームの複数個所に取り付けた上下に移動可能なジャッキボルトと、該ジャッキボルトの直下に位置するように床スラブに固定した支持板と、ジャッキボルトの下端にそれぞれ取り付けられて支持板上を滑動可能な支承部材とにより架台を構成し、請求項4に記載の発明は、支持フレームを水平方向に分割可能に構成している。
【発明の効果】
【0015】
本発明の免震床装置の固有周期調整方法及びアイソレータによれば、下記のような優れた効果を奏し得る。
【0016】
(1)空気ばねと床スラブとの間に架台を介装した架台によって積層ゴムから空気ばね底部を離隔させると、ばね定数の値が積層ゴムの分だけ小さくなり、相対的に固有周期が延びるので、空気ばね上方の重量が軽くなっても適切な免震機能を発揮することができる。
【0017】
(2)ジャッキボルトを有する架台を用いて架台を昇降可能とすれば、積層ゴムに空気ばねが載置されて固有周期が短くなった状態、あるいは積層ゴムから空気ばねが離隔して固有周期が長くなった状態とを、容易に設定することができる。
【0018】
(3)積層ゴムを周方向に取り囲む支持フレームを水平方向に分割可能な構成を採れば、工事規模を大きくせずに既設の免震床装置に架台を設けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【0020】
図1、図2は本発明のアイソレータの一例であり、図中、図3〜図5と同じ符号を付した部分は同一物を表している。電算機などの大型精密機器を対象とした免震床装置は、アイソレータ本体3と、アイソレータ本体3の空気ばね9底面を積層ゴム8上端から離隔させる際に使う架台11とを備えている。
【0021】
架台11は、下部台座14の環状縁部18に下方から当接可能な支持フレーム19と、該支持フレーム19に取り付けた複数のジャッキボルト20と、各ジャッキボルト20の直下に位置する支持板21と、各ジャッキボルト20の下端に取り付けられて支持板21上を滑動可能な支承部材22とを主な要素としている。
【0022】
支持フレーム19は、下部台座14の環状縁部18の周方向半分に向き合う円弧状部材23と、該円弧状部材23の端部に設けた連結片24と、円弧状部材23の上縁に沿って取り付けた円環形成板34と、下部台座14の環状縁部18の残りの周方向半分に向き合う円弧状部材25と、該円弧状部材25の端部に設けた連結片26と、円弧状部材25の上縁に沿って取り付けた円環形成板35を有している。各連結片24,26には水平に貫通するボルト孔が穿設してあり、これら連結片24,26を直接、あるいはシム27を挟んで突き合わせ、ボルト締結すると、積層ゴム8を周方向に取り囲む環状の支持フレーム19が成立する。
【0023】
一方の円環形成板34の中間部分上面、及び他方の円環形成板35の両端近くの上面の合計三ヶ所には、下部台座14の環状縁部18に内接可能な位置決め用の突起28が二つずつ取り付けてある。更に、一方の円弧状部材23の中間部分下縁、及び他方の円弧状部材25の両端近くの下縁の合計三ヶ所には、上下に貫通する雌ねじが形成されているブラケット29が支持フレーム19の外方へ突出するように取り付けてあり、各雌ねじごとにジャッキボルト20を螺合している。ジャッキボルト20には、回り止め用のナット30がブラケット29下面に擦れ合い可能に螺着してある(ナット30は必須の部材ではなく、省略してもよいし、あるいは、ジャッキボルト20が総通可能な孔をブラケット29に穿設したうえ、ジャッキボルト20に応じた呼び径のナットをブラケット29に溶接するようにしてもよい)。突起28やブラケット29の取付個所は、支持フレーム19の周方向に等間隔になっている。
【0024】
支持板21は鏡面磨き加工を施した正方形のステンレス鋼板であり、一辺が積層ゴム8に付帯している基板13外縁に接し且つ各ジャッキボルト20の直下に位置するように、床スラブ4上に合計三ヶ所に配置してある。積層ゴム8の周方向に隣り合う支持板21は互いに連結棒31を介してボルト締結され、床スラブ4に沿った支持板21の動きを抑えている。各支持板21のボルト締結部位にはナット32が溶接してあるが、該ナット32は、支持板21の雌ねじの切り代不足を補うためのものである。
【0025】
支承部材22はジャッキボルト20の下端に溶接され、滑り片33を前記支持板21に接するように保持している。滑り片33に適した素材の一例としては、ポリアミド系樹脂を挙げることができる。この滑り片33と鏡面磨き加工を施した支持板21の組み合わせは、摩擦抵抗を軽減して架台11の水平移動を許容する役割を担う。
【0026】
フロアや免震対象物などの空気ばね9上方の重量が軽くなった場合に、アイソレータの固有周期を延ばす手順を説明する。床スラブ4上に支持板21を、一辺が基板13外縁に接し且つ積層ゴム8の周方向に等間隔に位置するように配置し、隣り合う支持板21を互いに連結棒31を介してボルト締結すると、床スラブ4に沿う方向への支持板21の動きが抑えられる。
【0027】
ジャッキボルト20をブラケット29に螺合し、積層ゴム8を周方向に取り囲むように円弧状部材23,25及び円環形成板34,35を向き合わせ、連結片24,26をボルト締結することにより支持フレーム19を成立させ、支承部材22の滑り片33が支持板21に接するようにする。次いで、各ジャッキボルト20を回すことによりブラケット29の下方へ突き出して支持フレーム19を上昇させると、空気ばね9を構成している下部台座14の環状縁部18に支持フレーム19の上面が当接し、空気ばね9を全体的に押し上げる。また、突起28が環状縁部18に内接して、支持フレーム19と環状縁部18の径方向のずれを防ぐ。
【0028】
空気ばね9が押し上げられると、図5において積層ゴム8に当接していた空気ばね9の下部台座14が積層ゴム8から離れ、空気ばね9及び架台11が空気ばね9上方の重量を支える状態になり、積層ゴム8が機能しなくなる。従って、前に提示してある式1に当てはめると、ばね定数K0の値が積層ゴム8の分だけ小さくなり、相対的に固有周期T0が延びる。
【0029】
電算機などの設備更新によって空気ばね9上方の重量が軽くなる場合には、上記の手順によりアイソレータの固有周期を延ばすことになるが、免震床装置は多数のアイソレータでフロアを支えているので、免震床装置として適切な値の固有周期が得られるのであれば、全てのアイソレータの架台11を設けて積層ゴム8から空気ばね9を離隔させる必要はない。
【0030】
また、二つの円弧状部材23,25及び円環形成板34,35を突き合わせて、積層ゴム8を取り囲む環状の支持フレーム19を成立させ、基板13外縁に一辺を接させた三つの支持板21を連結棒31を介してボルト締結するので、既設の免震床装置のアイソレータに架台11を設ける場合は、アイソレータの直上を中心とした範囲のフロアのパネルを取り外せばよく、工事規模が大きくならない。
【0031】
積層ゴム8から空気ばね9を離隔させた後に、空気ばね9上方の重量が再び重くなった場合は、各ジャッキボルト20を回すことによりブラケット29の上方へ引き込んで支持フレーム19を下降させると、該支持フレーム19の上面が下部台座14の環状縁部18から離れ、やがて、空気ばね9の下部台座14が積層ゴム8に載置された状態なり、積層ゴム8が機能するようになる。
【0032】
なお、本発明の免震床装置の固有周期調整方法及びアイソレータは、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【0033】
本発明の免震床装置の固有周期調整方法及びアイソレータは、各種精密機器に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明のアイソレータの一例を示す部分切断図である。
【図2】図1に関連する架台のA−A矢視図である。
【図3】従来の免震床装置の一例を示す部分切断図である。
【図4】従来の免震床装置の一例を示す部分平面図である。
【図5】従来のアイソレータの一例を示す部分切断図である。
【符号の説明】
【0035】
1 精密機器(免震対象物)
2 フロア
3 アイソレータ本体
8 積層ゴム
9 空気ばね
11 架台
20 ジャッキボルト
21 支持板
22 支承部材

【特許請求の範囲】
【請求項1】
積層ゴムに空気ばねを載置したアイソレータ本体を備え、積層ゴム下端を建屋の床スラブに締結し、空気ばね上端を免震対象物が置かれるフロアに締結した構造を有する免震床装置の固有周期調整方法であって、前記空気ばねと床スラブとの間に架台を介装して積層ゴムから空気ばねを離隔させ、空気ばね上方の重量を空気ばね及び架台により支えることを特徴とする免震床装置の固有周期調整方法。
【請求項2】
建屋の床スラブに下端が締結した積層ゴムと、免震対象物が置かれるフロアに上端部が締結され且つ前記積層ゴム上端に載置可能な空気ばねとを有するアイソレータにおいて、前記空気ばねと床スラブとの間に介装され且つ積層ゴム上端から空気ばね底面を離隔させ得る架台を設けたことを特徴とするアイソレータ。
【請求項3】
積層ゴムを周方向に取り囲んで空気ばねに下方から当接可能な支持フレームと、該支持フレームの複数個所に取り付けた上下に移動可能なジャッキボルトと、該ジャッキボルトの直下に位置する支持板と、ジャッキボルトの下端にそれぞれ取り付けられて支持板上を滑動可能な支承部材とにより架台を構成した請求項2に記載のアイソレータ。
【請求項4】
支持フレームを水平方向に分割可能に構成した請求項3に記載のアイソレータ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2009−287273(P2009−287273A)
【公開日】平成21年12月10日(2009.12.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−140616(P2008−140616)
【出願日】平成20年5月29日(2008.5.29)
【出願人】(000000099)株式会社IHI (5,014)
【Fターム(参考)】