JP2000266116A

JP2000266116A - 揺動ベアリング式免震装置

Info

Publication number: JP2000266116A
Application number: JP11330993A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Arai; 秀敏荒井; Kyo Chin; 京陳
Original assignee: ARIIGUMI KK
Current assignee: ARIIGUMI KK
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-11-22
Publication date: 2000-09-26
Anticipated expiration: 2019-11-22
Also published as: JP3554690B2

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量の建築物、或いは構造物の免震対策に利
用するに適した、地盤との絶縁機能、振動の減衰機能、
及び変位の復元機能を備え、製造コストが低くて施工が
簡単であり、しかも耐久性のよい免震装置を提供する。【解決手段】本発明の揺動ベアリング式免震装置は、
上側に浅い凹面を有して地面に対して略水平に設置され
た底盤と、該底盤上に載置され略水平方向に転動可能な
ベアリングボールと、該ベアリングボールに接する平坦
な底面を有する支持板の中心位置から上方に支柱が延設
された荷重支持体と、該支持板の外周部分に接触した状
態で揺動可能に設けられた略環状の摩擦平板と、該摩擦
平板の移動に抵抗する摩擦力を高める方向に該摩擦平板
を押圧する付勢手段とを設けてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軽量建築物或いは
軽量構造物に対し、地震の揺れを軽減して、被害の軽減
を図るための免震装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】住宅等の比較的に軽量な建築物に対する
免震装置としては、積層ゴム式やベアリング式などが用
いられることが多い。そのうち積層ゴム式の免震装置
は、固有周期を長くしようとすると、ゴム層の径に対す
る長さの比を大きくする必要があり、座屈を起こしやす
い欠点がある。一方ベアリング式免震装置は、復元機能
を持たせるために、皿型の凹面を有する基板の上にベア
リングボールを載置する形式のものが提案されており
（例えば、特開平９−３２３４５、特開平１０−８５７
１など）、また振幅が大き過ぎるときに、ベアリングボ
ールが基板の外に逸脱することを防止するための環状壁
を設けたもの（特開平１０−２５２３１２）や、ボール
が周壁に衝突したときにはボールの回転が阻止され、ボ
ールの滑り摩擦による制動がかかるようにしたもの（特
開平１０−２９２６７１）、或いは復元機能に加えて振
動の減衰機能を持たせるために、水平方向又は傾斜方向
にスプリング等を設けるようにしたもの（例えば、特開
平９−２５７３７、特開平１０−３８０２２など）など
が、提案されている。

【０００３】しかし、復元機能を高めるためにスプリン
グを併用した装置では、水平方向のスプリング弾性を強
くすると、装置の固有周期が短くなって免震効果が低下
し、また逆にこれを弱くすると、減衰機能と復元機能と
が共に低下して、地震の衝撃を十分に吸収できなくなる
という問題がある。そしてまた、粘性ダンパーを利用す
ることも考えられるが、この場合もスプリングを用いる
場合と同様な問題があり、ダンパーの取り付け方向が地
震波の方向と一致しないと、ダンパーの機能が十分に発
揮されないという弱点もある。その上、粘性ダンパーは
比較的に高価であるので、免震構造物の建設費用が嵩む
要因の一つにもなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
の事情に鑑み、軽量の建築物、或いは構造物の免震対策
に利用するに適した、地盤との絶縁機能、振動の減衰機
能、及び変位の復元機能を備え、製造コストが低くて施
工が簡単であり、しかも耐久性のよい免震装置を提供す
ることを目的としたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するこ
とができる本発明の揺動ベアリング式免震装置は、上側
に浅い凹面を有して地面に対して略水平に設置された底
盤と、該底盤上に載置され略水平方向に転動可能なベア
リングボールと、該ベアリングボールに接する平坦な底
面を有する支持板の中心位置から上方に支柱が延設され
た荷重支持体と、該支持板の外周部分に接触した状態で
揺動可能に設けられた略環状の摩擦平板と、該摩擦平板
の移動に抵抗する摩擦力を高める方向に該摩擦平板を押
圧する付勢手段とを設けてなることを特徴とするもので
ある。

【０００６】かかる本発明の揺動ベアリング式免震装置
において、前記底盤の上側の凹面が球面乃至回転楕円体
面の一部に類似した形状を有していると、振幅が小さい
ときは装置の水平剛性が小さいが、振幅が大きくなるに
従って摩擦平板の摩擦抵抗が順次に増加し、効果的に制
動されることになる。更にその凹面を囲む周縁部分にボ
ール逸脱防止壁とを有しているものであると、装置の組
み立てや分解が容易となり、装置の設置並びに保守管理
のコストを抑制できる利点がある。

【０００７】また、建築物や構造物を支える荷重支持体
の下部に設けた支持板が、剛性が高く且つ厚さの均一な
平板で構成され、更に摩擦平板を中央部に開口部分を設
けてなる一体の板状部材で構成することにより、安定に
垂直荷重を支えることができるうえ、地震振動の方向の
如何に係わらず、地震のエネルギーを確実に吸収するこ
とができる、信頼性の高い装置が得られる。

【０００８】そして摩擦平板の開口部分の内縁と前記支
柱の外周との間隔、並びに前記底盤の周縁部の内縁と前
記支持板の外周縁との間隔を、予想される地震の振幅以
上とすることにより、過大な地震動による装置の破壊を
防いで、効果的に支持板の水平方向の運動を制動でき、
従って荷重支持体に支えられた建築物や構造物の、過度
の地震揺れを効果的に制動することができる。また、付
勢手段としてはスプリング等のバネ部材を利用し、更に
付勢手段の摩擦平板に対する押圧力を調節する手段とし
て、前記のボルトに螺着されたナット等を設け、或いは
摩擦平板に対する移動量制限手段として、バネ変形制限
部材などを設けることにより、地震の振幅が大きくなっ
ても、建築物や構造物等の荷重の大きさに応じた制動力
を発揮させることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明の揺動
ベアリング式免震装置を説明する。図１〜４において、
１は、基礎６の上に水平に設置し、アンカーボルト７ａ
とナット７ｂとによって固定された底盤であり、その上
面は、その中央の殆どが球面の一部で形成された浅い凹
面部１ａとなっている。また凹面部１ａを囲んで周縁平
面部１ｂが形成されており、更に周縁平面部１ｂを囲ん
でボール逸脱防止壁部１ｃが立設されている。そして、
このような底盤１の上にベアリングボール２を載置する
ときは、ベアリングボール２は自由に転動できるので、
通常、凹面部１ａの最も低い位置に向かって移動し、遂
には中心位置に達して静止する。

【００１０】また３は荷重支持体であるが、この荷重支
持体３は鋼などの剛性が高い材料で形成されたものであ
る。その下部には、ベアリングボール２に接する平坦な
底面を有する支持板３ａが設けてあり、支持板３ａの中
心位置から上方に向かって垂直に支柱３ｂが延設され、
更に支柱３ｂの上端には荷重支承部３ｃが設けられてい
る。そしてこの荷重支承部３ｃは、軽量の建築物を含む
構築物８を支えるＨ型鋼材などの、水平剛性が高い梁台
９を載置し且つ結合することができるものである。

【００１１】更に、支持板３ａの上側には、荷重支持体
３を取り囲むようにして、鋼などの強靱な材料で形成さ
れた摩擦平板４が設けられており、摩擦平板４の下面が
支持板３ａの上面に接触できるように構成されている。
この摩擦平板４には外方縁部に取付孔４ａが設けてあ
り、底盤１のボール逸脱防止壁部１ｃに立設された支持
ボルト５に、摩擦平板４の取付孔４ａを遊嵌し、更に摩
擦平板４を支持板３ａに押圧するための付勢手段とし
て、スプリング５ａを装着して摩擦平板４を上方から押
圧するようにし、ワッシャーなどを介して後退止めナッ
ト５ｂを螺着し、スプリング５ａによる押圧力を調節で
きるようにしてある。

【００１２】このような摩擦平板４は、スプリング５ａ
によって支持板３ａの上面に押圧されるため、地震の発
生によりベアリングボール２が転動し、支持板３ａが水
平方向に移動することを、その摩擦力により効果的に制
動する。特にベアリングボール２が凹面部１ａの中心付
近に位置しているときは、支持板３ａも最も低い位置に
あるために、摩擦平板４による制動力は小さく、装置の
水平剛性も低いから、振幅の小さい振動は効果的に遮断
され、また復元機能も優れている。

【００１３】また振幅が大きくなるにつれて、ベアリン
グボール２は凹面部１ａの周辺に向かって大きく移動
し、同時に支持板３ａもベアリングボール２と同じ方向
に移動すると共に、より高い位置に押し上げられる。そ
うすると、摩擦平板４は水平方向には移動できないため
に、支持板３ａと摩擦しながら押し上げられる。その結
果、スプリング５ａが圧縮されて押圧力が大きくなり、
摩擦平板４の支持板３ａに対する摩擦制動力も大きくな
る。従って、地震の振幅が大きいほど、揺れを減衰させ
る機能が発揮される。

【００１４】更に本発明の揺動ベアリング式免震装置に
おいては、スプリング５ａの外側に筒状のバネ変形制限
部材５ｃを装着して、スプリング５ａが過度に収縮しな
いように制限することができる。このようにすると、地
震の振幅が大きくて、ベアリングボール２が底盤１の周
縁平面部１ｂに乗り上げたときなど、摩擦平板４はスプ
リング５ａの押圧力に加えて、バネ変形制限部材５ｃの
押圧力を受けるので、支持板３ａに対する摩擦平板４の
摩擦制動力を更に高めることができるものである。な
お、このバネ変形制限部材５ｃの上端部又は下端部、或
いは外側などに、保護カバーなどを装着することによ
り、スプリングの腐食や損傷による装置の劣化を防止す
ることもできる。

【００１５】このような本発明の揺動ベアリング式免震
装置は、例えば住宅のような、軽量の建築物或いは構造
物に対して、好適に利用することができる。免震装置の
使用個数は、建物等の規模、形状、或いは重量などに基
づいて決まるが、例えば図５に示すように、べた基礎６
を設置したのち、基礎６中に埋め込み固定したアンカー
ボルト７ａを用いて、所定の位置に底盤１を固定する。

【００１６】次いで、前述のように本発明の揺動ベアリ
ング式免震装置を組み立てるが、その際に、建設予定地
の地盤の固有振動周期を考慮して、凹面部１ａの曲率半
径Ｒとベアリングボール２の半径ｒを、免震のために適
切な組み合わせとなるように選択することが望ましい。
また、建設予定の建築物の重量を考慮して、スプリング
５ａの弾性特性が適切な範囲内に入るように、スプリン
グ５ａを選定し、更に支持板３ａが許容される最大変位
位置に達する前に、摩擦平板４による摩擦制動力が最大
となるように、スプリング５ａの後退止めナット５ｂを
調節すると同時に、必要に応じて適切な構造を有するバ
ネ変形制限部材５ｃを装着し、また保護カバーなどを設
けることが好ましい。このようにして免震装置を準備し
たのち、荷重支持体３上に梁台９を据え付け、固定す
る。そして梁台９の上に、建築物或いは構造物を建設す
る。

【００１７】また図６〜８には本発明の揺動ベアリング
式免震装置の別な実施例を示すが、これらの図におい
て、１１は底盤であり、上面の中央部が回転楕円体の表
面状に形成された浅い凹面部１１ａとなり、その周縁部
がボール逸脱防止壁部１１ｃを構成しているものであ
る。そしてこの凹面部１１ａには、水平方向に自由に転
動できるベアリングボール２が載置され、荷重支持体１
３の下部に設けられた支持板１３ａの平坦な底面が、ベ
アリングボール２に接するように水平に配置されてい
る。この荷重支持体１３の上部には補強板１３ｂなどを
介して荷重支承部１３ｃが設けられており、建築物など
を支えることができるように構成されていることは、前
記の例と同様である。

【００１８】更に、支持板１３ａは円板状に形成されて
おり、その外周部には、鋼板などで形成されたドーナツ
状の摩擦平板１４が固定されている。一方、底盤１１に
形成された環状のボール逸脱防止壁部１１ｃの上端面に
は、図６から明らかなように、鋼製の摩擦輪１５を装着
するための環状溝１１ｄが形成されており、環状溝１１
ｄ内に装着された摩擦輪１５を、摩擦平板１４に向かっ
て押し上げるためのスプリング１５ａが、環状溝１１ｄ
の内部の複数位置に装着されている。そして、このスプ
リング１５ａの押圧力を調節するための調整ボルト１５
ｂが、底盤１１の下方から環状溝１１ｄの底面まで貫通
したネジ孔１１ｅを通して、螺着してある。

【００１９】このように、摩擦平板１４の下面には、ス
プリング１５ａによって摩擦輪１５が押圧されているの
で、平常時でも摩擦力が働き、一定の風速に対して建物
が揺れを起こすことがない。その一方、地震の発生時に
はベアリングボール２が転動して、地盤の振動を上部構
造と遮断する効果が出るうえ、支持板１３ａが水平方向
に移動することで、その摩擦力により上部の揺れを吸収
する。更に振幅が大きくなって、ベアリングボール２が
凹面部１１ａの中心から離れた位置まで動くと同時に、
支持板１３ａが高い位置に持ち上げられ、摩擦平板１４
に摩擦輪１５を押しつけるスプリング１５ａの力が緩く
なり、摩擦平板１４と摩擦輪１５の間の摩擦力が小さく
なるため、地盤の振動を上部構造に伝えなくなり、免震
効果を発揮する。

【００２０】そして、この例の揺動ベアリング式免震装
置においては、摩擦平板１４と底盤１１との間は摩擦輪
１５によってシールされているので、風雨のために水や
砂塵等が凹面部１１ａの中に入り込むこともなく、万一
湿気のために内部に錆などが発生することがあっても、
支持板１３ａから摩擦平板１４を取り外すことにより、
容易に凹面部１１ａの内部を清掃することができる利点
がある。

【００２１】

【発明の効果】本発明の揺動ベアリング式免震装置は、
従来のベアリング式免震装置に対して、免震機能を高め
るための構成、即ちボールの上に乗る支持板の揺動を抑
制するための摩擦平板と、この摩擦平板と支持板又は摩
擦輪との間の摩擦力を制御するための付勢手段とを付加
したものであり、これによって小さな振動に対する遮断
機能と復元機能とを損なうことなく、大きな振動に対す
る減衰機能を高めて、軽量の建築物或いは構造物に利用
するに適した性能を実現することができたものであり、
比較的に簡素な構造を有していて経済的に製造できるう
え、耐久性が高く、保守の負担も軽減されるという効果
もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の揺動ベアリング式免震装置の例におけ
る底盤の平面図である。

【図２】本発明の揺動ベアリング式免震装置の例の構造
を示す図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図３】本発明の揺動ベアリング式免震装置の例の構造
を示す図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図４】本発明の揺動ベアリング式免震装置の例の付勢
手段の構造を示す部分断面図である。

【図５】本発明の揺動ベアリング式免震装置の配置例を
示す説明図である。

【図６】本発明の揺動ベアリング式免震装置の別な例に
おける底盤の平面図である。

【図７】本発明の揺動ベアリング式免震装置の別な例の
構造を示す縦断面図である。

【図８】本発明の揺動ベアリング式免震装置の別な例に
おける底盤の平面図である。

【符号の説明】

１底盤１ａ凹面部１ｂ周縁平面部１ｃボール逸脱防止壁部２ベアリングボール３荷重支持体３ａ支持板３ｂ支柱３ｃ荷重支承部４摩擦平板４ａ取付孔５支持ボルト５ａスプリング５ｂ後退止めナット５ｃバネ変形制限部材６基礎７ａアンカーボルト７ｂナット８構築物９梁台１１底盤１１ａ凹面部１１ｃボール逸脱防止壁部１１ｄ環状溝１１ｅネジ孔１３荷重支持体１３ａ支持板１３ｂ補強板１３ｃ荷重支承部１４摩擦平板１５摩擦輪１５ａスプリング１５ｂ調整ボルト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上側に浅い凹面を有して地面に対して略
水平に設置された底盤と、該底盤上に載置され略水平方
向に転動可能なベアリングボールと、該ベアリングボー
ルに接する平坦な底面を有する支持板の中心位置から上
方に支柱が延設された荷重支持体と、該支持板の外周部
分に接触した状態で揺動可能に設けられた略環状の摩擦
平板と、該摩擦平板の移動に抵抗する摩擦力を高める方
向に該摩擦平板を押圧する付勢手段とを設けてなること
を特徴とする揺動ベアリング式免震装置。
【請求項２】前記底盤の上側の凹面が球面乃至回転楕
円体面の一部に類似した形状を有している、請求項１に
記載の揺動ベアリング式免震装置。
【請求項３】前記底盤が、凹面を囲む周縁部分にボー
ル逸脱防止壁を有している、請求項１又は２に記載の揺
動ベアリング式免振装置。
【請求項４】前記支持板が、高い剛性を有し厚さの均
一な平板で構成されている、請求項１乃至３のいずれか
に記載の揺動ベアリング式免震装置。
【請求項５】前記摩擦平板が、中央部に開口部分を設
けてなる一体の板状部材で構成されている、請求項１乃
至４のいずれかに記載の揺動ベアリング式免震装置。
【請求項６】前記開口部分の内縁と前記支柱の外周と
の間隔、並びに前記底盤の周縁部の内縁と前記支持板の
外周縁との間隔が、予想される地震の振幅以上である、
請求項１乃至５のいずれかに記載の揺動ベアリング式免
震装置。
【請求項７】前記付勢手段がバネ部材を含み、且つ押
圧力調節手段を備えて構成されている、請求項１乃至６
のいずれかに記載の揺動ベアリング式免震装置。
【請求項８】前記付勢手段が、前記底盤に揺動可能に
設けられた前記摩擦平板を前記支持板に向けて押圧する
よう構成されている、請求項１乃至７のいずれかに記載
の揺動ベアリング式免震装置。
【請求項９】前記付勢手段が、揺動可能な前記支持板
に設けられた前記摩擦平板に環状摩擦体を押圧するよう
構成されている、請求項１乃至７のいずれかに記載の揺
動ベアリング式免震装置。