JP2000193022A - 軽量構造物用免震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上部構造体側と基礎側との接面部構成を工夫
するだけで別個にトリガー機構を設置しなくても、日常
的荷重に対するトリガー機能と地震動に対する優れた免
震性能との両立を図れるようにする。 【解決手段】 基礎Ｂ側に固定した支承盤２と上部構造
体Ａ側に固定した支承台５との接面部の構成として、摩
擦材６に接触する滑り面７のうち、初期位置で摩擦材６
に接触する滑り面部分７ａの摩擦係数を、水平方向への
変位動作位置で摩擦材６に接触する滑り面部分７ｂの摩
擦係数よりも大きくなるような構成を採用している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木造建物や鉄骨造
りあるいはプレハブ式建築物など主として戸建て住宅用
建物のような軽量構造物に適用される免震装置に関し、
詳しくは、上部構造体と基礎側との間に介在されて通常
は上部構造体の荷重を基礎側で支持させ、かつ、地震に
より基礎側に一定以上の水平変位力が作用したときは両
者の接面部での水平方向の相対変位によって上部構造体
への水平変位の伝達を低減して揺れを抑制するように構
成された軽量構造物用免震装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の軽量構造物用免震装置として、
従来一般には、図６に示すように、上部構造体Ａ側に固
定した支承台１０の下端面に摩擦材１１を固着するとと
もに、基礎Ｂ側に、摩擦材１１が水平面に沿って滑り移
動可能に摺接する滑り面１２Ａを有する支承盤１２を固
定してなる水平滑り型免震装置が知られている。この水
平滑り型免震装置の復元力特性は図７に示すとおりであ
って、装置のセンタリング機能としての復元力はほとん
ど持たないものである。

【０００３】また、上記のようにセンタリング機能とし
ての復元力を持たない水平滑り型免震装置に代わる免震
装置として、従来、特開平３−２４９４４５号公報など
に記載されているように、軽量構造物における上部構造
体の下面と基礎上に固定設置された受皿の凹曲面との間
に鋼球などの球体を滑動（転動）自在に介在させてなる
転がり型免震装置や、実開平３−３２５０５号公報など
に記載されているように、基礎側に固定され上方へ向け
て凹状の球面座が形成された下沓の球面座と上部構造体
側に固定され下方へ向けて凹状の球面座が形成された上
沓の球面座との間に上下のすべり面が上下沓の球面座の
曲率に合致するような円柱形状の摺動子を介装してなる
滑り振り子型免震装置なども提案されている。

【０００４】上記のごとく復元力を持たせるような改良
が加えられた免震装置のうち、前者の転がり型のもの
は、通常、受皿の凹曲面の中央部に球体が面接触状態に
位置し、また、後者の滑り振り子型のものは、上沓及び
下沓それぞれの対向球面座の中央部に摺動子が面接触状
態に位置するといつたセンタリング機能を発揮し、この
センタリング状態で上部構造体の荷重を球体あるいは摺
動子を介して面的に支持し、大きな荷重支持能力を発揮
する一方、この状態で地震が発生して下部構造体に水平
方向の変位力が作用した時は、球体あるいは摺動子を凹
曲面あるいは上沓及び下沓それぞれの球面座に沿って転
がりあるいは滑り移動させることにより、上部構造体の
水平変位を低減し免震性能を発揮させようとするもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の免震装置は、水平滑り型、転がり型、滑り振り子型の
いずれにおいても、地震発生時における免震性能を十分
に発揮させることに主眼がおかれているために、水平滑
り型の場合は水平面に沿う滑り面１２Ａの摩擦係数をで
きるだけ小さくし、また、転がり型や滑り振り子型の場
合は球体や摺動子が転がりあるいは滑り移動しやすいよ
うに、球体と凹曲面との接触面積あるいは摺動子と球面
座との接触面積をその動作範囲の全域に亘って小さい一
定の値に設定するなどして、地震発生時に上部構造体側
と基礎側とが相対的に非常に変位しやすい柔構造に構成
されている。したがって、通常時に軽量な上部構造体に
対して風荷重や生活振動、交通振動などの地震以外の変
位力が作用したとき、上部構造体が揺れ動きやすく、戸
建て住宅用建物などに適用した場合、居住性が大きく損
なわれるだけでなく、地震後の残留変位も大きくなると
いった問題がある。

【０００６】また、従来の免震装置において、風荷重な
ど地震以外に日常的に上部構造体に作用する変位力（以
下、日常的荷重と称する）に対する抵抗力を高めて上部
構造体の揺れ動きを小さくするために、滑り面１２Ａの
摩擦係数を大きくしたり、球体と凹曲面との接触面積あ
るいは摺動子と球面座との接触面積を大きい値に設定し
たりすると、地震発生時における免震性能が低下するこ
とは避けられない。そこで、日常的荷重に対しては免震
動作を制限しつつ、一定以上の水平変位力が作用する地
震発生時には十分な免震性能を発揮させるようにするた
めに、日常的荷重に対して免震動作を制限するトリガー
機構を免震装置とは別個に設置することが考えられる
が、この場合は、装置全体が大型化し、コストアップす
るだけでなく、広い設置スペースを確保しなければなら
ず、戸建て住宅用建物のような軽量構造物用免震装置と
しては経済的にもスペース確保の面からも好ましくな
い。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、トリガー機構を別個に設置しなくても、上部構造体
側と基礎側との接面部の構成を改良するのみで、日常的
荷重に対するトリガー機能と地震動に対する優れた免震
性能を両立できるとともに、地震後の残留変位も小さく
することができる軽量構造物用免震装置を提供すること
を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明に係る軽量構造物用免震装置
は、基礎側に固定の支承盤と上部構造体側に固定の支承
台との間に介在されて地震により基礎側に一定以上の水
平変位力が作用したとき、上記支承盤を支承台に対して
水平方向に相対変位させることにより上部構造体への水
平変位の伝達を低減するように構成されている軽量構造
物用免震装置において、上記支承台側もしくは支承盤側
の中央部端面に固着された摩擦材に摺接して滑り移動可
能な支承盤側もしくは支承台側の滑り面の摩擦係数を、
初期位置における滑り面部分の摩擦係数が水平方向への
変位動作位置における滑り面部分の摩擦係数よりも大き
くなるように構成していることを特徴とするものであ
る。

【０００９】上記構成の請求項１に記載の発明によれ
ば、基礎側と上部構造体側との接面部の構成として、支
承台もしくは支承盤側の中央部端面に固着された摩擦材
とこれが滑り移動可能に接触する支承盤もしくは支承台
側の滑り面との摩擦係数が初期位置では大きく、かつ、
変位動作位置では小さくなるような構成を採用すること
により、通常時（初期状態）に上部構造体に作用する風
荷重等の日常的荷重に対する抵抗力を高めて免震動作を
制限するといったトリガー機能を発揮させ上部構造体の
揺れ動きを抑制しつつ、地震の発生に伴い基礎側に一定
以上の水平変位力が作用して免震装置が機能し始めた動
作状態では上部構造体と基礎との水平方向の相対変位を
円滑にして優れた免震性能を発揮させることが可能であ
る。また、免震装置の動作位置における摩擦係数が小さ
いことから、地震後の残留変位も小さく抑えることが可
能となる。

【００１０】上記構成の軽量構造物用免震装置におい
て、初期位置における滑り面部分の摩擦係数を変位動作
位置における滑り面部分の摩擦係数よりも大きくする手
段としては、請求項２に記載のように、初期位置におけ
る滑り面部分と変位動作位置における滑り面部分とを、
摩擦係数に差がある互いに異なる材料から構成してもよ
いし、また、請求項３に記載のように、初期位置におけ
る滑り面部分と変位動作位置における滑り面部分とに、
摩擦係数に差がでるような互いに異なる表面加工を施し
てもよい。

【００１１】具体的に、摩擦係数の互いに異なる材料の
例としては、鋳鉄−鋳鉄、鋳鉄−槲、鋳鉄−鍛鋼などの
組み合わせが考えられ、例示した組み合わせの場合の摩
擦係数（μ）は表１に示すとおりである。また、互いに
異なる両滑り面部分の表面加工の例としては、両滑り面
部分の仕上がり表面あらさに差をつけることで、その表
面あらさは一般的に表２に示すような三角記号やＳ記号
で表示される。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【表２】

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は本発明の第１の実施形態
による免震装置を適用した軽量構造物の全体構成を示す
概略図であり、同図において、Ａは木造建物や鉄骨造
り、あるいはプレハブ式建築物など戸建て住宅用軽量構
造物における上部構造体、Ｂは土台基礎で、これら上部
構造体Ａと土台基礎Ｂとの間に免震装置Ｃを介在させ
て、通常時は上部構造体Ａの荷重を支持しその荷重を土
台基礎Ｂ側に伝達するとともに、地震により土台基礎Ｂ
側に一定以上の水平変位力が作用した時は両者Ａ，Ｂ間
の相対変位を許容して上部構造体Ａの横揺れを低減する
ものである。

【００１５】上記免震装置Ｃは、図２及び図３に示すよ
うに、土台基礎Ｂ側には円板状フランジ１を介して円板
形状の支承盤２が固定されている一方、上部構造体Ａの
下面には円板状フランジ３を介して下方ほど径小の截頭
円錐柱状の支承台５が下向きに固定突出され、この支承
台５の中央部下端面には摩擦材６が固着されている。こ
の摩擦材６が摺接する上記土台基礎Ｂ側の支承盤２は、
鋳鉄から構成される中央円形部２Ａと、その鋳鉄の摩擦
係数よりも大きい摩擦係数の鋳鉄、槲または鍛鋼から構
成されて中央円形部２Ａの全周を取り囲む環状部２Ｂと
からなり、これによって、支承盤２側の滑り面７のうち
上記中央円形部２Ａの上面により形成されるところの初
期位置における滑り面部分７ａの摩擦係数が上記環状部
２Ｂの上面により形成されるところの変位動作位置にお
ける滑り面部分７ｂの摩擦係数よりも大きくなるように
構成されている。

【００１６】上記のように構成された免震装置Ｃによれ
ば、通常時には、図２の実線に示すように、上部構造体
Ａ側の支承台５の中央部下端面の摩擦材６が土台基礎Ｂ
側の支承盤２の滑り面７のうち、中央円形部２Ａの上面
である摩擦係数の大きい滑り面部分７ａに接触している
ために、接面部の摩擦力が大きく両者５，２が動きにく
い状態にある。したがって、このような通常状態、すな
わち、初期状態で上部構造体Ａに風荷重等の日常的荷重
が作用したとしても、支承台５と支承盤２との相対変位
を規制するトリガー機能が発揮されて上部構造体Ａの不
要な揺れを防止することが可能である。

【００１７】そして、地震により土台基礎Ｂ側に一定以
上の水平変位力が作用して支承盤２と支承台５とが相対
的に水平方向に変位移動し始めた免震装置Ｃの動作開始
後には、図２の仮想線に示すように、上記支承台５側の
摩擦材６が支承盤２の滑り面７のうち、環状部２Ｂの上
面である摩擦係数の小さい滑り面部分７ｂへの接触状態
に移行するために、接面部の摩擦力は非常に小さくな
り、上部構造体Ａと土台基礎Ｂとが相対的になめらかに
滑り移動しやすい状態となる。したがって、地震動に伴
う土台基礎Ｂ側の水平変位が上部構造体Ａ側に伝達され
ることを抑制して地震動に対する免震性能を十分に発揮
させることが可能である。

【００１８】図４は上記免震装置Ｃにおける復元力特性
を示し、図７に示す従来の水平滑り型免震装置における
復元力特性に比べて、装置のセンタリング機能としての
復元力に優れており、このことから地震後の残留変位も
小さく抑えることが可能であることが推察できる。

【００１９】図５は本発明の第２の実施形態による免震
装置を示す縦断面図であり、この第２の実施形態による
免震装置Ｃは、支承盤２全体を単一材料から構成し、こ
の単一材料製支承盤２の上面滑り面７のうち、中央円形
部の滑り面部分７ａを凹凸の最大高さが大きい、例えば
三角記号で表すと、表１中の▽程度の表面あらさに仕上
げ加工する一方、その周辺を取り囲む環状部の滑り面部
分７ｂを凹凸の最大高さが非常に小さい、例えば三角記
号で表すと、表１中の▽▽▽▽の鏡面に仕上げ加工して
おり、これによって、両滑り面部分７ａと７ｂの摩擦係
数に差を付けている。その他の構成は上記した第１の実
施形態と同様であるため、同一箇所には同一の符号を付
してそれらの説明を省略する。

【００２０】上記のように構成された第２の実施形態に
よる免震装置Ｃにおいても、上記した第１の実施形態に
よる免震装置と同様に、初期状態では接面部の摩擦係数
が大きくて支承盤２と支承台５とが動きにくい状態にあ
り、この初期状態で上部構造体Ａに風荷重等の日常的荷
重が作用したとしても、支承盤２と支承台５との相対移
動を規制するトリガー機能が確実に発揮されて上部構造
体Ａの不要な揺れを防止することが可能でありながら、
地震により土台基礎Ｂ側に一定以上の水平変位力が作用
して支承盤２と支承台５とが相対的に水平方向に変位移
動し始めた免震装置Ｃの動作開始後には、接面部の摩擦
係数が小さくなって、上部構造体Ａと土台基礎Ｂとが相
対的になめらかに移動しやすい状態となり、土台基礎Ｂ
側の水平変位が上部構造体Ａ側に伝達されることを抑制
し地震動に対する免震性能を十分に発揮させることが可
能である。

【００２１】なお、上記各実施形態による免震装置Ｃに
おいては、摩擦材６が支承台５の中央部下端面に固着さ
れたものについて説明したが、支承盤２の中央部に上方
へ向けて円柱体を突出させ、この円柱体の上端面に摩擦
材６を固着する一方、支承台５の下面を滑り面として、
その中央の滑り面部分の摩擦係数がそれの周辺の滑り面
部分の摩擦係数よりも大きくなるように形成してもよ
い。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、請求項１ないし３に記載
の本発明によれば、基礎側の支承盤と上部構造体側の支
承台との接面部の構成として、初期位置では接面部の摩
擦係数が大きく、かつ、地震の発生に伴う基礎側の水平
方向への変位動作位置では接面部の摩擦係数が小さくな
るような構成を採用しているので、免震装置とは別個に
専用のトリガー機構を設置しなくても、接面部に対する
簡単な改良を加えるだけの経済的な手段によって、通常
時（初期状態）に上部構造体に作用する風荷重等の日常
的荷重に対する抵抗力を高めて免震動作を制限するとい
ったトリガー機能を確保し部構造体の揺れ動きを抑制し
つつ、地震の発生に伴い基礎側に一定以上の水平変位力
が作用して免震装置が機能し始めた動作状態には上部構
造体と基礎との水平方向の相対変位を円滑にして優れた
免震性能を発揮させることができるという効果を奏し、
特に、戸建て住宅などのように、風荷重等の日常的荷重
の影響を蒙りやすい軽量構造物に対する免震装置として
きわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による免震装置を適用
した構造物の全体構成を示す概略図である。

【図２】同上第１の実施形態による免震装置の縦断面図
である。

【図３】図２のＸ−Ｘ線に沿った半截横断面図である。

【図４】第１の実施形態による免震装置の復元力特性図
である。

【図５】本発明の第２の実施形態による免震装置の縦断
面図である。

【図６】従来一般の水平滑り型免震装置の縦断面図であ
る。

【図７】同上従来一般の水平滑り型免震装置の復元力特
性図である。

【符号の説明】

２ 支承盤 ５ 支承台 ６ 摩擦材 ７ 滑り面 ７ａ 中央の滑り面部分 ７ｂ 周辺の滑り面部分 Ａ 上部構造体 Ｂ 土台基礎 Ｃ 免震装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基礎側に固定の支承盤と上部構造体側に
   固定の支承台との間に介在されて地震により基礎側に一
   定以上の水平変位力が作用したとき、上記支承盤を支承
   台に対して水平方向に相対変位させることにより上部構
   造体への水平変位の伝達を低減するように構成されてい
   る軽量構造物用免震装置において、 上記支承台側もしくは支承盤側の中央部端面に固着され
   た摩擦材に摺接して滑り移動可能な支承盤側もしくは支
   承台側の滑り面の摩擦係数を、初期位置における滑り面
   部分の摩擦係数が水平方向への変位動作位置における滑
   り面部分の摩擦係数よりも大きくなるように構成してい
   ることを特徴とする軽量構造物用免震装置。
2. 【請求項２】 上記支承盤側もしくは支承台側の滑り面
   のうち初期位置における滑り面部分と変位動作位置にお
   ける滑り面部分とが、摩擦係数に差がある互いに異なる
   材料から構成されている請求項１に記載の軽量構造物用
   免震装置。
3. 【請求項３】 上記支承盤側もしくは支承台側の滑り面
   のうち初期位置における滑り面部分と変位動作位置にお
   ける滑り面部分とに、摩擦係数に差がでるような互いに
   異なる表面加工が施されている請求項１に記載の軽量構
   造物用免震装置。