JP2002147058A - 建物用免震構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地震時等に地盤から基礎部材を介
して建物に加わる上下方向および横方向の大きな震動を
的確に吸収し、建物内の人間に対する恐怖感を軽減し、
さらにタンス、戸棚等の家具の移動や転倒、建物の倒壊
等を防止する。 【解決手段】 地震により上向きまたは下向きの
震動が基礎部材１を介してベース板３に負荷されるとそ
の震動が、上向きである場合、第１のコイルばね８と調
整ゴム９により吸収され、下向きである場合、第２のコ
イルばね１５により吸収される。基礎部材１から左右方
向に大きな震動がベース板３に負荷されると、剛球１
０、剛球支持部材１１、土台受板１２等よりなる転動許
容機構Ｂにより吸収され、建物側への震動は、極めて小
さいものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地震等の震動を吸
収し建物への損傷、倒壊、等を的確に防止し得る建物の
免震構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】建物と、地盤に設置された基礎部材との
間に複数の免震用積層ゴムを介挿した建物の免震構造が
広く採用されているようになってきている。この種の建
物の免震構造を設計する際には、免震用積層ゴムに鉛直
方向の引張荷重が作用しないように留意する必要があ
る。なぜならば、免震用積層ゴムは、構造的に、鉛直方
向の圧縮荷重には強いが鉛直方向の引張荷重には弱いか
らである。免震用積層ゴムの水平方向の剪断歪みをゼロ
にした状態で、鉛直方向の荷重に対する剛性及び強度を
測定すると、通常、引張荷重に対する剛性及び強度は、
圧縮荷重に対する剛性及び強度の約１０分の１程度の大
きさしかないことが分かる。大きな地震が発生したとき
には、建物下の基礎部材から建物の土台部材へ免震用積
層ゴムを介して水平方向の力が加わるため、建物上部構
造にかなりの大きさの転倒モーメントが作用することに
なる。この転倒モーメントのために、建物上部構造の一
方の側が浮き上がろうとするが、その浮き上がり量が大
きいと、その浮き上がり部分の近くに配設されている免
震用積層ゴムに鉛直方向の引張荷重が作用するため、免
震用積層ゴムが破損するおそれがある。また、建物に水
平方向の震動が地盤から負荷された場合、建物が転倒す
る虞れがあり、建物の幅や奥行きに比べて高さが大きい
場合、特にその傾向が強く現われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そのため従来は、幅や
奥行きに比べて高さの大きな高層の建物には、免震用積
層ゴムを用いた免震構造を採用することに困難があっ
た。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、地震時等に地盤から
基礎部材を介して建物に加わる上下方向および水平方向
の大きな震動を的確に吸収し、建物内の人間に対する恐
怖感を軽減し、タンス、戸棚、等の置物の移動や倒壊、
建物の倒壊等を防止し得る建物の免震構造を提供するこ
とにある。また、本発明の他の目的とするところは、比
較的安価に製造ができ、現場への設置が容易な建物用免
震構造を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
建物用免震構造は、上記の目的を達成するために、基礎
部材と建物の土台部材との間に介挿され前記建物を支承
する構造であって、前記建物に対する前記基礎部材から
の上下方向震動に対しては弾性支持機構の弾性力により
吸収し、前記建物に対する前記基礎部材からの水平方向
震動に対しては、転動許容機構の転動と前記弾性支持機
構の弾性力により吸収し前記建物に対する揺れを抑制す
るように構成したことを特徴としたものである。本発明
の請求項２に係る建物用免震構造の弾性支持機構は、上
記の目的を達成するために、前記建物に対する上方向震
動を吸収する複数の第１のコイルばねと前記建物に対す
る下方向震動を吸収する複数の第２のコイルばねと、複
数の前記第１のコイルばねの中間に配置され、前記第１
のコイルばねと同じ変位をする調整ゴムと、から構成さ
れていることを特徴としたものである。本発明の請求項
３に係る建物用免震構造の転動許容機構は、上記の目的
を達成するために、剛球と、この剛球と嵌合し得る凹溝
を有する剛球支持部材と、前記剛球が転動する土台受板
とから構成されていることを特徴としたものである。

【０００６】本発明の請求項４に係る建物用免震構造
は、上記の目的を達成するために、基礎部材と建物との
間に介挿され、前記建物を支承する構造であって、基礎
部材に対しアンカーボルトにより固定されるベース板
と、このベース板上に固着される複数の球面支持部材
と、この球面支持部材に剛球部が支承され、ほぼ鉛直方
向に向けられた長尺のばね用ボルトと、前記ベース板の
上方に所定間隔を開けて、設けられるばね受板と、前記
ベース板と前記ばね受板との間に介挿された複数の第１
のコイルばねと、この複数のコイルばねに囲繞されるよ
うに配置され前記第１のコイルばねと同じ変位をする調
整ゴムと、前記ばね受板の上部に固着された剛球支持部
材と、前記剛球支持部材の凹溝に嵌合する剛球と、前記
剛球の上に載置される土台受板と、この土台部材と建物
の土台部材との間に介挿固定される形鋼材と、前記ばね
用ボルトの上端部に固定されたばね押え板と、前記ばね
押え板と前記土台受板との間に介挿された第２のコイル
ばねと、からなり、前記建物に対する基礎部材からの上
方向の震動に対しては、前記第１のコイルばねと前記調
整ゴムで吸収し、下方向の震動に対しては、前記ばね用
ボルトを介して前記第２のコイルばねで吸収し、左右方
向の震動に対しては、前記土台受板と前記剛球支持部材
との間に介挿された前記剛球の転動または滑りで吸収し
得るように構成されたことを特徴としたものである。

【０００７】本発明の請求項５に係る建物用免震構造
は、上記の目的を達成するために、前記ばね受板と前記
土台受板との間であって、前記球体支持部材を囲繞する
ように復元用調整ゴムが介挿されていることを特徴とし
たものである。本発明の請求項６に係る建物用免震構造
は、上記の目的を達成するために、前記土台受板の前記
剛球に接する面は、所定の範囲が平面に形成され、その
所定の範囲から次第に遠ざかるに従って次第に下向き方
向に傾斜するテーパー面または曲面が形成されているこ
とを特徴としたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は、本発明に係る建物用免震構
造の１つの実施の形態を示す正面縦断面図であり、図２
〜図５は、それぞれ図１に示されるもので、このうち、
図２は、ベース板の平面図、図３は、ばね受板の平面
図、図４は、土台受板の平面図、図５は、ばね押え板の
平面図である。図１において、１は、地盤上に設けられ
たコンクリート構造物よりなる基礎部材であり、コンク
リートが固化する前に予め、所定間隔を保持されたアン
カーボルト２が埋設され、そのアンカーボルト２の上端
側の雄ねじ２ａが所定長だけ上部に突設されている。３
は、ベース板であり、上記基礎部材１の凹部（ピット）
１ａの平坦面上に載置され、図２に示すような自身に穿
設された２個のボルト挿通孔３ａにアンカーボルト２が
挿通された状態で、ナット２ｂを螺合させることにより
基礎部材１に強固に固定される。

【０００９】このベース板３の上面には、球面支持部材
４が溶接等によって固着され、この球面支持部材４の上
部は、ばね用ボルト５が緩く挿通され、且つ一定の角度
範囲に亘って、傾動できるように、上方に向かって開く
皿状の座繰りが施されており、内部には、球面状の承部
が形成されている。５は、ばね用ボルトであり、その下
部には、略円球状に形成された球面部材６がねじにより
結合され、その球面部材６が上記球面支持部材４の球面
状の承部に嵌入されているため、ばね用ボルト５の球面
部材６は、球面支持部材４に対して、一定範囲には傾動
するが、上、下方向には、一体となって動くことにな
る。ベース板３に対して間隔を開けて、ボルト挿通孔７
ａが穿設されたばね受板７が配設されている。これらベ
ース板３およびばね受板７の間には、４個の第１のコイ
ルばね８が、ばね用ボルト５に緩く介挿されていると共
に、これら４個の第１のコイルばね８の中心部に調整ゴ
ム９が介挿されている。

【００１０】ばね受板７の上面には、剛球１０を受け入
れる球面部が形成された剛球支持部材１１が溶接などの
手段により強固に固着されている。この剛球支持部材１
１に支持された剛球１０の上には、土台受板１２が載置
され、相対的に移動（転動）可能なるように、転動許容
機構が構成されている。上記ばね用ボルト５の上端部に
形成された雄ねじ部には、ばね押え板１３が、ナット１
４にて位置固定されており、このばね押え板１３と土台
受板１２との間には、第２のコイルばね１５がばね用ボ
ルト５に緩くはまった状態で介挿されている。また、ば
ね受板７と土台受板１２との間には、復元用調整ゴム１
６が剛球支持部材１１の回りに囲繞する状態で介挿され
ている。土台受板１２の上面には、この場合、Ｈ形鋼か
らなる形鋼材１７の下部フランジ部が、ボルトとナット
をもって強固に固定されている。この形鋼材１７の上部
フランジ部は、建物の土台部材（木材）１８が、やはり
ボルトとナットをもって強固に連結されている。この土
台部材１８の上には、木柱１９が連結されている。

【００１１】ばね受板７と土台受板１２と復元用調整ゴ
ム１６とばね押え板１３には、それぞればね用ボルト５
が緩く挿通される挿通孔がそれぞれ穿設されており、従
って、これらの部材は、ばね用ボルト５に対して、相対
的に動き得るようになっている。但し、ばね押え板１３
は、ナット１４の回動によってその上下方向位置を調整
し得るようになっている。次に、このような構成よりな
る本発明の一実施形態の動作について説明する。例え
ば、地震の発生により、基礎部材１から突き上げるよう
な震動がベース板３に対し与えられると、その震動は、
第１のコイルばね８と調整ゴム９を介してばね受板７に
減衰されて伝達し、さらに剛球支持部材１１→剛球１０
→形鋼材１７→建物の土台部材１８→木柱１９の経路を
経て、建物に伝達されるが、実際には、第１のコイルば
ね８と調整ゴム９により殆どが吸収され建物への震動は
大幅に減衰される。

【００１２】また、例えば、地震による下向きの震動が
基礎部材１に生じたときは、その下向きの震動は、アン
カーボルト２→ベース板３→球面支持部材４→球面部材
６を持つばね用ボルト５→ばね押え板１３→第２のコイ
ルばね１５へと伝達されて、第２のコイルばね１５によ
って殆ど吸収される。そのため土台受板１２への震動
は、大幅に減衰され、従って、形鋼材１７を介して建物
の土台部材１８への震動も殆ど、減衰されたものとな
る。次に、地震等による水平方向の震動が負荷された場
合につき説明すると、基礎部材１からアンカーボルト２
やコンクリートを介して水平方向力は、調整ゴム９と、
第１のコイルばね８とばね受板７との間の摩擦力（せん
断力ともいい得る）によりばね受板７に伝達され、それ
と一体の剛球支持部材１１も水平方向に移動するが、剛
球支持部材１１と土台受板１２との間にコロガリ接触に
よる転動が行われるので、土台受板１２への水平力は殆
ど消失され、形鋼材１７を介して建物の土台部材１８へ
伝達されない。

【００１３】この際、土台受板１２の剛球１０との接触
面が、所定の範囲内では平面に形成されているが、その
範囲外の部位は、次第に下向き方向に傾斜するテーパー
面または曲面に形成されているため、さらに復元用調整
ゴム１６がばね受板７と土台受板１２との間に挟圧され
ているため、左右方向に大きな震動が与えられた後、震
動が止んだときは、一旦は、横方向に剛球１０が移動す
るが再び原位置に復帰するような構成となっている。こ
のように、地震等により基礎部材１が上下方向、または
水平方向に大きく震動しても、その震動エネルギーは、
それが上下方向であれば、第１のコイルばね８および調
整ゴム９または第２のコイルばね１５等からなる弾性支
持機構Ａによって吸収され、それが水平方向であれば、
剛球支持部材１１、剛球１０、土台受板１２等からなる
転動許容機構Ｂによって吸収され、建物へ伝達される震
動エネルギーは、極めて僅かとなる。そのため、建物が
転倒したり、家具等の転倒や水平方向への移動もなく、
地震による被害は皆無か、僅かなものとなる。

【００１４】尚、本発明は、上述し且つ図示した実施の
形態に限定されるものではなく、種々に変形して実施す
ることができる。例えば、剛球支持部材１１は、必須の
ものではなく、平面形状またはそれに近い球面形状の承
部としてもよい。また、土台受板１２の下面も、必ずし
もテーパー面を形成せずに、平面に近い形状としてもよ
い。また、基礎部材１に形成した凹部１ａの倒壁と土台
受部１２の側面との間隙を狭く設定し、限界を越えた大
きな震動が発生したとき、互いに衝接するようにし、ス
トッパ機能を付与してもよい。

【００１５】

【発明の効果】本発明は、上述したところから明らかな
ように、地震時等に地盤から基礎部材を介して建物に加
わる上下方向および水平方向の大きな震動を的確に吸収
し、建物内の人間に対する恐怖感を軽減し、タンス、戸
棚、等の置物の移動や倒壊、建物の倒壊等を防止し得る
建物用免震構造を提供することができる。また、本発明
によれば、比較的安価に製造ができ、現場への設置が容
易な建物用免震構造を提供することができる。さらにま
た、本発明によれば、地震時に大きな水平方向の震動が
発生したときは、調整ゴムでその震動が吸収された上、
転動許容機構を構成する剛球が土台受板に対し転動する
ので、土台受板、延いては建物側へ伝達されず、地震の
被害は最小限に止めることができるばかりでなく、地震
がおさまった後には、調整ゴムおよび土台受板のテーパ
ー面等の作用により、剛球を当初の位置に自動的に復帰
させ得る建物用免震構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建物用免震構造の１つの実施の形
態を示す正面縦断面図である。

【図２】図１に示されるベース板の構成を示す平面図で
ある。

【図３】図１に示されるばね受板の構成を示す平面図で
ある。

【図４】図１に示される土台受板の構成を示す平面図で
ある。

【図５】図１に示されるばね押え板の構成を示す平面図
である。

【符号の説明】

１ 基礎部材 ２ アンカーボルト ２ａ 上端側の雄ねじ ２ｂ ナット ３ ベース板 ３ａ ボルト挿通孔 ４ 球面支持部材 ５ ばね用ボルト ６ 球面部材 ７ ばね受板 ８ 第１のコイルばね ９ 調整ゴム １０ 剛球 １１ 剛球支持部材 １２ 土台受板 １３ ばね押え板 １４ ナット １５ 第２のコイルばね １６ 復元用調整ゴム １７ 形鋼材 １８ 建物の土台部材 １９ 木柱 Ａ 弾性支持機構 Ｂ 転動許容機構

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基礎部材と建物の土台部材との間に介挿
   され前記建物を支承する構造であって、前記建物に対す
   る前記基礎部材からの上下方向震動に対しては弾性支持
   機構の弾性力により吸収し、前記建物に対する前記基礎
   部材からの水平方向震動に対しては、転動許容機構の転
   動と前記弾性支持機構の弾性力により吸収し前記建物に
   対する揺れを抑制するように構成したことを特徴とする
   建物用免震構造。
2. 【請求項２】 前記弾性支持機構は、前記建物に対する
   上方向震動を吸収する複数の第１のコイルばねと前記建
   物に対する下方向震動を吸収する複数の第２のコイルば
   ねと、複数の前記第１のコイルばねの中間に配置され、
   前記第１のコイルばねと同じ変位をする調整ゴムと、か
   ら構成されていることを特徴とする請求項１に記載の建
   物用免震構造。
3. 【請求項３】 前記転動許容機構は、剛球と、この剛球
   と嵌合し得る凹溝を有する剛球支持部材と、前記剛球が
   転動する土台受板とから構成されていることを特徴とす
   る請求項１に記載の建物用免震構造。
4. 【請求項４】 基礎部材と建物との間に介挿され、前記
   建物を支承する構造であって、基礎部材に対しアンカー
   ボルトにより固定されるベース板と、このベース板上に
   固着される複数の球面支持部材と、この球面支持部材に
   剛球部が支承され、ほぼ鉛直方向に向けられた長尺のば
   ね用ボルトと、 前記ベース板の上方に所定間隔を開けて、設けられるば
   ね受板と、前記ベース板と前記ばね受板との間に介挿さ
   れた複数の第１のコイルばねと、この複数のコイルばね
   に囲繞されるように配置され前記第１のコイルばねと同
   じ変位をする調整ゴムと、前記ばね受板の上部に固着さ
   れた剛球支持部材と、前記剛球支持部材の凹溝に嵌合す
   る剛球と、 前記剛球の上に載置される土台受板と、 この土台部材と建物の土台部材との間に介挿固定される
   形鋼材と、 前記ばね用ボルトの上端部に固定されたばね押え板と、 前記ばね押え板と前記土台受板との間に介挿された第２
   のコイルばねと、からなり、 前記建物に対する基礎部材からの上方向の震動に対して
   は、前記第１のコイルばねと前記調整ゴムで吸収し、下
   方向の震動に対しては、前記ばね用ボルトを介して前記
   第２のコイルばねで吸収し、左右方向の震動に対して
   は、前記土台受板と前記剛球支持部材との間に介挿され
   た前記剛球の転動または滑りで吸収し得るように構成さ
   れたことを特徴とする建物用免震構造。
5. 【請求項５】 前記ばね受板と前記土台受板との間であ
   って、前記球面支持部材を囲繞するように復元用調整ゴ
   ムが介挿されていることを特徴とする請求項４に記載の
   建物用免震構造。
6. 【請求項６】 前記土台受板の前記剛球に接する面は、
   所定の範囲が平面に形成され、その所定の範囲から遠ざ
   かるに従って次第に下向き方向に傾斜するテーパー面ま
   たは曲面が形成されていることを特徴とする請求項４に
   記載の建物用免震構造。