JP2001227197A - 戸建て住宅用滑り型免震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパクトかつ低コストでありながら、いず
れの方向の変位に対しても常に優れた復元性能を発揮さ
せることができるようにする。 【解決手段】 土台基礎Ｂ側に固定した摩擦材２と上部
構造体Ａ側に固定した摩擦５とにより構成される滑り機
構６の外周部で、土台基礎Ｂ側に固定の円環状のばね止
め部材７と摩擦材５を固定支持するフォルダ４の外周面
との間に、渦巻型の発条ばね８をその内端部分８ａがフ
ォルダ４の外周面に巻付け固定され、かつ、その外端部
分８ｂが円環状のばね止め部材７の内周面に止め付けら
れるように介在させることにより、両摩擦材２，５に変
位初期位置への復元力を付与する復元力機構９が構成さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木造建物あるいは
鉄骨造りの戸建て住宅の免震に適用される滑り型免震装
置に関し、詳しくは、上部構造体側及び基礎等の下部構
造体側それぞれに上下対向状態に設けられた摩擦材同士
を互いに面接触させることにより、地震の発生等に伴い
上，下部両構造体間に一定以上の水平変位力が作用した
とき、両摩擦材同士の水平方向への相対的な滑り作用に
よって上部構造体への変位伝達を遮断もしくは抑制する
ように構成されている戸建て住宅用滑り型免震装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の戸建て住宅用滑り型免震装置
は、従来より一般的に採用されている積層ゴム等の弾性
体を利用した免震装置に比べて、免震装置の高さを低く
しコンパクトな設計が可能で戸建て住宅用の免震装置と
して好適である。

【０００３】ところで、滑り型免震装置では、摩擦材同
士を互いに面接触させてなる滑り機構の他に上部構造体
を水平方向への相対変位位置から変位初期位置に復元さ
せるための復元力機構を兼備させる必要がある。その復
元力機構として、従来では、ゴム弾性体や重力振り子あ
るいは通常の金属コイルスプリングの弾性反発力を利用
したものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ゴム弾
性体や重力振り子を使用する復元力機構の場合は、戸建
て住宅自体の規模や総重量等に対応して滑り型免震装置
そのものの大きさや形態が異なり、それに応じて復元力
機構も個別に設計し製作加工しなければならないため
に、免震装置全体の製作コストが非常に高いものとな
る。また、金属コイルスプリングを使用する復元力機構
の場合は、滑り機構がどの方向に滑り変位したときでも
所定の変位初期位置への復元機能を確実に発揮させ得る
ようにするために複数のコイルスプリングを用い、それ
ら複数のコイルスプリングを適正に配置する必要がある
といったように、設置場所の確保及び復元性能の信頼性
の面で問題があった。

【０００５】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、コンパクトかつ低コストでありながら、いずれの方
向の変位に対しても常に優れた復元性能を発揮させるこ
とができる戸建て住宅用滑り型免震装置を提供すること
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る戸建て住宅用滑り型免震装置は、上部
構造体側及び下部構造体側それぞれに上下対向状態に設
けられた摩擦材同士を互いに面接触させることにより、
上，下部両構造体間に一定以上の水平変位力が作用した
とき、相対的に水平方向に変位可能な滑り機構が構成さ
れている戸建て住宅用滑り型免震装置であって、上記滑
り機構の周囲で、該滑り機構における上部構造体側の摩
擦材と下部構造体との間もしくは下部構造体側の摩擦材
と上部構造体との間には、両摩擦材に変位初期位置への
復元力を付与するような弾性反発力を発生する発条ばね
を備えた復元力機構が介在されていることを特徴とする
ものである。

【０００７】上記構成の本発明によれば、積層ゴム等の
弾性体を利用した免震装置に比べて高さの低いコンパク
ト設計が可能な滑り型免震装置である上に、その復元力
機構として、構成が単純でかつ嵩の低い発条ばねを利用
することにより、積層ゴム等の弾性体を使用する場合と
同じ弾性力を発揮させるにあたっても、装置全体の低コ
スト化及びコンパクト化が図れる。その上、通常のコイ
ルスプリングを使用する場合に比べて、設置所要スペー
スを小さくしながら、いずれの方向の滑り変位に対して
も弾性歪み変位を等しくして所定の変位初期位置への復
元機能を常に確実に安定よく発揮させることが可能であ
る。

【０００８】上記構成の戸建て住宅用滑り型免震装置に
おいて、上記復元力機構における発条ばねとして、請求
項２に記載のように、渦巻型で、その一端部分が上部構
造体側の摩擦材もしくは下部構造体側の摩擦材の外周に
巻付け固定され、かつ、他端部分が下部構造体側もしく
は上部構造体側に止め付けられた形態のものを使用する
場合は、滑り変位方向のいかんにかかわらず、発条ばね
の弾性歪み変位を等しく、かつ、大きくとることが可能
で、復元性能の信頼性を一段と高めることができる。

【０００９】また、上記構成の戸建て住宅用滑り型免震
装置における滑り機構として、請求項３に記載のよう
に、上部構造体側の摩擦材及び下部構造体側の摩擦材同
士の変位初期位置での面接触面積が水平方向への相対変
位位置での面接触面積よりも大きくなるような形態に構
成されたものを用いることによって、変位初期位置では
単位面積当りの面圧が低いことから摩擦係数が大きく、
かつ、相対変位位置では単位面積当りの面圧が増加する
ことから摩擦係数が小さくなるといった摩擦材が本来的
に有する面圧−摩擦係数特性（図８参照）を有効に活用
することが可能となり、これによって、通常時に上部構
造体に作用する風荷重等の日常的荷重に対しては高い滑
り抵抗を与えて不要な揺れ動きを抑制するトリガー機能
を発揮させつつ、地震の発生等に伴う大きな変位荷重に
対しては両摩擦材同士が滑り移動しやすくて所定の免震
性能を確実に発揮させることができると同時に、復元性
能の向上も図ることができ、地震などの変位荷重除去後
の残留変位を小さくすることができる。

【００１０】なお、上記構成の戸建て住宅用滑り型免震
装置において、両摩擦材の滑り面は設置状態で水平面に
沿う平面形状のものが好ましいが、これ以外に、加工の
ばらつきや設置条件などに起因して水平面に対して上方
または下方に少し凹曲した曲線面あるいは円弧面などに
形成されたものであっても性能的には問題がない。

【００１１】

【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
による戸建て住宅用滑り型免震装置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の
戸建て住宅用建物、Ｂは下部構造体となる土台基礎で、
これら上部構造体Ａと土台基礎Ｂとの間に滑り型免震装
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、地震発
生等により土台基礎Ｂ側に一定以上の水平変位力が作用
した時は両者Ａ，Ｂ間の水平方向の相対変位を許容して
土台基礎Ｂ側から上部構造体Ａへの変位伝達を遮断もし
くは抑制するものである。

【００１２】上記滑り型免震装置Ｃは、図２及び図３に
示すように、土台基礎Ｂ側に固定した矩形板状の基板１
の上面に摩擦材２が固着されている一方、上部構造体Ａ
の下面に固定した矩形円板状の基板３の下面中央部に
は、フォルダ４を介して四弗化エチレン樹脂板などから
なる円板形状の摩擦材５が固定支持されており、これら
上下で対向する両摩擦材２，５の摩擦面２Ａ，５Ａ同士
を互いに接触させることで、地震発生等に伴い上部構造
体Ａと土台基礎Ｂとの間に一定以上の水平変位力が作用
したとき、水平方向に相対的に滑り変位可能な滑り機構
６が構成されている。

【００１３】上記滑り機構６の外周囲の土台基礎Ｂ側の
基板１上には円環状のばね止め部材７が固定され、この
ばね止め部材７の内周面と上記摩擦材５を固定支持する
フォルダ４の外周面との間には、渦巻型の発条ばね８が
介在されている。この発条ばね８はその内端部分８ａが
上記フォルダ４の外周面にほぼ（１／４）円程度巻付け
てフォルダ４に固定されているとともに、その外端部分
８ｂが円環状のばね止め部材７の内周面に止め付けられ
ており、この発条ばね８と円環状ばね止め部材７とによ
り、上記両摩擦材２，５に変位初期位置への復元力を付
与する復元力機構９が構成されている。

【００１４】上記のように構成された戸建て住宅用滑り
型免震装置Ｃによれば、通常時には、図２及び図３に示
すように、滑り機構６を構成するところの上部構造体Ａ
側の摩擦材５の滑り面５Ａと土台基礎Ｂ側の摩擦材２の
滑り面２Ａとが基板１の中央部で面接触する変位初期位
置に保たれている。

【００１５】この状態で地震の発生等により土台基礎Ｂ
側に一定以上の水平変位力が作用したときは、滑り機構
６を構成する両摩擦材５，２の滑り面５Ａ，２Ａが、図
４及び図５に示すように、相対的に水平方向に滑り変位
し、その滑り変位によって土台基礎Ｂ側の水平変位力を
吸収して上部構造体Ａへの変位伝達を遮断もしくは抑制
し所定の免震性能が発揮される。このとき、復元力機構
９を構成するところの発条ばね８は、図５に明示されて
いるように、両摩擦材５，２の相対変位方向に大きく弾
性歪み変位されることになり、地震等による水平変位力
が除去された後は、発条ばね８の弾性反発力によって両
摩擦材５，２が図２及び図３に示すような変位初期位置
に復元される。

【００１６】このように滑り型免震装置Ｃの復元力機構
９として、構成が単純でかつ嵩の低い発条ばね８を利用
することにより、免震装置として積層ゴム等を利用する
ものに比べて、同じ弾性復元力を発揮させるにあたって
も、装置全体を低コストで、かつ、コンパクトに構成す
ることが可能である。その上、通常のコイルスプリング
を使用する場合に比べて、設置所要スペースを小さくし
ながらも、いずれの方向の滑り変位に対しても弾性歪み
変位を等しくして所定の変位初期位置への復元機能を常
に確実に安定よく発揮させることが可能である。

【００１７】なお、上記第１の実施形態では、復元力機
構９として、渦巻型の単一発条ばね８を使用したが、こ
れに代えて、図６に示すように、滑り機構６の外周部に
径の異なる複数個（図面上では３個で示すが、２個でも
４個以上でもよい）の円形リング１０を同心状に配置
し、これら異径のリング１０同士をその内外周面間にお
いてそれぞれ湾曲板ばね１１により連結支持させてなる
構成の復元力機構９であっても、上記第１の実施形態の
場合とほぼ同等な復元性能を発揮させることが可能であ
る。

【００１８】また、上記第１の実施形態に示した滑り型
免震装置Ｃにおける滑り機構６として、図７に示すよう
に、下部構造体Ｂ側の摩擦材２の滑り面２Ａのうち、上
部構造体Ａ側の円板形状摩擦材５の滑り面５Ａの面積Ｓ
ｆに等しい面積Ｓｐを有する中央部分の滑り面２ａを平
坦な面に形成するとともに、この平坦な滑り面２ａの外
周部にある周辺滑り面２ｂをその全域に多数のディンプ
ル２ｃを有する面に形成し、これによって、両摩擦材
５，２の滑り面５Ａ，２Ａ同士の接触面積を、変位初期
位置ではＳｆ＝Ｓｐの関係にあり、水平方向への相対変
位位置ではＳｆ＞Ｓｐの関係になるような形態に構成し
てもよい。

【００１９】上記図７に示すような形態に構成された滑
り機構６と既述のような渦巻型発条ばね８を備えた復元
力機構９を兼備した滑り型免震装置Ｃによれば、通常時
の変位初期位置では、両摩擦材５，２の滑り面５Ａ，２
Ａの接触面積がＳｆ＝Ｓｐの関係にあるために単位面積
当たりの面圧が低く、その結果、図８に示す面圧−摩擦
係数の特性図からも明らかなように、摩擦係数が大きく
て滑り機構６が滑り変位しにくい状態にある。したがっ
て、通常時に上部構造体Ａに作用する風荷重等の日常的
荷重に対しては高い滑り抵抗を与えて不要な揺れ動きを
抑制するトリガー機能を発揮させることができる。

【００２０】それでいて、滑り機構６が相対的に水平方
向に滑り移動した変位位置では、両摩擦材５，２の滑り
面５Ａ，２Ａの接触面積がＳｆ＞Ｓｐの関係になり、こ
のような接触面積の減少に伴い単位面積当たりの面圧が
急激に増加し、その結果、図８の特性図からも明らかな
ように、摩擦係数が小さくなって、上部構造体Ａと土台
基礎Ｂとが相対的に滑り変位しやい状態となる。したが
って、地震の発生等による土台基礎Ｂ側の水平変位が滑
り機構６の滑り変位によって吸収され、上部構造体Ａ側
への変位伝達を遮断もしくは抑制し所定の免震性能を確
実十分に発揮させることができると同時に、復元力機構
９の発条ばね８による弾性歪み変位を大きくとって復元
性能の向上も図ることができ、地震などの変位荷重除去
後の残留変位を小さくすることができる。

【００２１】なお、上記各実施形態では、両摩擦材５，
２の滑り面５Ａ，２Ａが常に同一水平面で接触する平面
摩擦型の滑り型免震装置について説明したが、上記滑り
面５Ａ，２Ａの接触面が加工のばらつきや設置条件など
によって水平面に対して上方または下方に少し凹曲し
た、例えば、サイクロイド曲線面、放物曲線面または円
弧面などに形成された場合でも上記した性能を十分に発
揮させることが可能であり、また、両摩擦材５，２の上
下関係を上記各実施形態とは逆にしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、もとも
と積層ゴム等の弾性体を利用した免震装置に比べて高さ
の低いコンパクト設計が可能な滑り型免震装置であるこ
とと、この滑り型免震装置において必要な復元力機構と
して、構成が単純で、かつ、嵩の低い発条ばねを利用す
ることにより、積層ゴム等を使用する場合と同じ弾性復
元力であっても、装置全体の製作コストの低減と著しい
コンパクト化を図ることができる。しかも、通常のコイ
ルスプリングを使用する場合に比べて、設置所要スペー
スを小さくしながら、いずれの方向の滑り変位に対して
も弾性歪み変位を等しくして所定の変位初期位置への復
元機能を常に確実に安定よく発揮させることができ、免
震性能及び復元性能の両面で長期使用に対する信頼性の
向上を達成することができるという効果を奏する。

【００２３】特に、復元力機構として、請求項２に記載
のような渦巻型発条ばねを使用し、その一端部分を上部
構造体側の摩擦材もしくは下部構造体側の摩擦材の外周
に巻付け固定し、かつ、他端部分を下部構造体側もしく
は上部構造体側に止め付けた形態のものを使用すること
により、滑り変位方向のいかんにかかわらず、発条ばね
の弾性歪み変位を等しく、かつ、大きくとって復元性能
の信頼性を一段と高めることができる。

【００２４】また、滑り機構として、請求項３に記載の
ように、上部構造体側の摩擦材及び下部構造体側の摩擦
材同士の変位初期位置での面接触面積が水平方向への相
対変位位置での面接触面積よりも大きくなるような形態
に構成されたものを用いることによって、通常時には上
部構造体に作用する風荷重等の日常的荷重に対して高い
滑り抵抗を与えて不要な揺れ動きを抑制するトリガー機
能を発揮させつつ、地震の発生等に伴う大きな変位荷重
の作用時には両摩擦材同士の円滑な滑り移動により所定
の免震性能を確実に発揮させることができると同時に、
復元性能の向上も図ることができ、地震などの変位荷重
除去後の残留変位を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による戸建て住宅用滑
り型免震装置の全体構成を示す概略図である。

【図２】同上滑り型免震装置が変位初期位置にある状態
を示す縦断面図である。

【図３】図２の平面図である。

【図４】同上滑り型免震装置が相対変位位置にある状態
を示す縦断面図である。

【図５】図４の平面図である。

【図６】本発明の第２の実施形態による戸建て住宅用滑
り型免震装置の全体構成を示す概略平面図である。

【図７】本発明の第３の実施形態による戸建て住宅用滑
り型免震装置の要部の平面図である。

【図８】摩擦材の有する面圧−摩擦係数特性の説明図で
ある。

【符号の説明】

２，５ 摩擦材 ２Ａ，５Ａ 滑り面 ６ 滑り機構 ８ 発条ばね ９ 復元力機構 Ａ 上部構造体 Ｂ 土台基礎（下部構造体） Ｃ 滑り型免震装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部構造体側及び下部構造体側それぞれ
   に上下対向状態に設けられた摩擦材同士を互いに面接触
   させることにより、上，下部両構造体間に一定以上の水
   平変位力が作用したとき、相対的に水平方向に変位可能
   な滑り機構が構成されている戸建て住宅用滑り型免震装
   置であって、 上記滑り機構の周囲で、該滑り機構における上部構造体
   側の摩擦材と下部構造体との間もしくは下部構造体側の
   摩擦材と上部構造体との間には、両摩擦材に変位初期位
   置への復元力を付与するような弾性反発力を発生する発
   条ばねを備えた復元力機構が介在されていることを特徴
   とする戸建て住宅用滑り型免震装置。
2. 【請求項２】 上記復元力機構における発条ばねは渦巻
   型で、その一端部分が上部構造体側の摩擦材もしくは下
   部構造体側の摩擦材の外周に巻付け固定され、かつ、他
   端部分が下部構造体側もしくは上部構造体側に止め付け
   られた形態のものである請求項１に記載の戸建て住宅用
   免震装置。
3. 【請求項３】 上記滑り機構は、上部構造体側の摩擦材
   及び下部構造体側の摩擦材同士の変位初期位置での面接
   触面積が水平方向への相対変位位置での面接触面積より
   も大きくなるような形態に構成されている請求項１また
   は２に記載の戸建て住宅用滑り型免震装置。