JP2004003189A

JP2004003189A - 木造建築物における免震構造

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Publication number: JP2004003189A
Application number: JP2002159825A
Authority: JP
Inventors: Kunio Kinoshita; 木下　国夫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-05-31
Also published as: JP3739725B2

Abstract

【課題】振幅の大きい地震では、建築物の一部が破損する危険性が少なからずある。
【解決手段】木造建築物２における基礎スラブ１上に設けた複数個の支持基礎３、３ａ…の上面に凹部７を設けると共に、該凹部７の底面７ａ上に免震装置４、４ａ…を載置し、該免震装置４、４ａ…を、圧縮コイルバネからなる弾性体の上下に設けた座板に弾性を有する筒状の胴部を設けてその内部を気密閉塞すると共に、胴部に空気流通口を設け、下方の座板の下面に、任意方向に移動可能な転がり支承手段１８を設けて形成し、かかる免震装置４、４ａ…間に土台５を載架、固定する。空気流通口により弾性体が急激に伸縮することを緩和して縦揺れに対する免震性を向上させる。免震装置４、４ａ…自体が変形すると共に地盤Ｗに対し切り離されてスライド可能となることで、横揺れに対する免震性を向上させる。よって、直下型大地震における大きい縦・横揺れによる衝撃が建築物２側へ伝搬しない。
【選択図】　　　　図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震による木造建築物の倒壊、破壊を確実に防止する様にした木造建築物における免震構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、木造建築物はコンクリートの基礎上に建築物の土台をアンカーボルトによって緊結し、地震の衝撃、振動などによって基礎から建築物がずれ落ちない様にし、又木造建築物においては柱間に斜めに取付けた筋違を設けたり、壁を多数設けたりして地震による衝撃に耐える構造となしているだけであって、衝撃、振動を緩和する構造ではないため、規模の大きい地震では建築物の倒壊、破壊を防止することが出来ないのが現状であった。
【０００３】
そこで、本願出願人は、特許第３０３４４４９号として、「木造建築物における基礎と土台の間に介装される免震装置であって、圧縮コイルバネからなる弾性体の上下に座板を設け、該座板間に弾性を有する筒状の胴部を設けてその内部を気密閉塞すると共に、胴部に空気流通口を設けたことを特徴とする木造建築物における免震構造。」を発明した。
これは、弾性体の弾性作用により、地震による振動の減衰を早め、建築物に生ずる衝撃や振動の吸収、緩衝を図り、而も地震による衝撃、特に直下型地震の縦揺れを受けて弾性体が収縮する時に胴部内の空気室内の空気が圧縮され、空気流通穴より徐々に排気され、かかる空気室内の空気の圧縮により急激な衝撃に対する緩衝作用を促し、逆に弾性体が伸長する時には空気室内の空気が空気流通穴より徐々に吸い込まれ、弾性体の急激な伸長状態を抑制し、伸縮する弾性体に生ずる衝撃を緩和出来、よって弾性体のみを有し空気室を設けていない他の免震装置よりもその免震性の向上を図ることが出来、建築物の破壊、倒壊を防止出来る様にしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術のものは、縦揺れに対する確実な免震機能を具備している反面、基礎側に固定されている関係上、横揺れに対する免震機能は弾性体の変形によるものだけで変形量には限界があるため、弾性体の変形量だけでは賄えない振幅の大きい地震になると、衝撃が建築物側に伝搬してしまって、建築物の一部破損、室内家具の倒壊等の可能性を否定し切れない等、解決せねばならない課題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来技術に基づく、直下型で振幅の大きい地震に対応することが困難な課題に鑑み、上記従来の免震装置の下部に、該免震装置を任意方向にスライド可能にする転がり支承手段を設け、該免震装置を、基礎スラブ上に設けた複数個の支持基礎の上面に設けた凹部の底面上に載置すると共に、該免震装置上に土台を載架、固定して、地震による衝撃、振動による弾性体の急激な伸縮を緩和し免震性を向上させ、且つ免震装置自体も地盤に対し切り離されてスライド可能となって、免震装置における弾性体の変形量及び免震装置のスライド量の和により、大きい振幅の地震にも対応する様にしたことによって、直下型大地震における大きい縦・横揺れによる衝撃が建築物側へ伝搬しない様にして、上記課題を解決する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図７、８に示す様に、地盤Ｗ上に構築したコンクリート基礎スラブ１上の適所に多数の支持基礎３、３ａ…を設けると共に、該支持基礎３、３ａ…上に免震装置４、４ａ…を載置し、該免震装置４、４ａ…上に建築物２の土台５を載置固定し、免震装置４、４ａ…を支持基礎３、３ａ…（基礎スラブ１）と土台５間に介装している。
【０００７】
免震装置４、４ａ…の配置個所は少なくとも管柱、通し柱等の主要な柱６が立設される土台５下部に対応した位置に設け、又好ましくは前記配置個所及びかかる配置個所間の適所に単数又は多数配置するのが良く、要するに基礎スラブ１上に構築される建築物２の重量とバランスを考慮し、免震装置４、４ａ…により建築物２を基礎スラブ１に対し水平配置する様になしている。
【０００８】
各支持基礎３、３ａ…の上面に凹部７を形成し、該凹部７の底面７ａの中央を平坦部７ｂとすると共に、該平坦部７ｂの外周部を緩斜面部７ｃとし、平坦部７ｂ上に免震装置４、４ａ…が載置されている。
【０００９】
免震装置４、４ａ…は、図１〜３に示す様に、弾性体８の上下に座板９、９ａを固定し、上方の座板９に土台５を固定する支持ボルト１０、１０ａ…を突設し、該支持ボルト１０、１０ａ…は座板９、９ａに対しナット締め又は溶接等の手段によって固定している。
弾性体８は１つの圧縮コイルバネ１１、又は図１に示す様に、少なくとも２つ以上の径の違った圧縮コイルバネ１１、１１ａを同心に組み合わせ、且つ内外相互の圧縮コイルバネ１１、１１ａのコイルの巻方向を反対にした同心圧縮コイルバネ１２からなる。そして、弾性体８を同心圧縮コイルバネ１２にすることで、地震による衝撃に対し横座屈、振動などが起きず、而も出来るだけ大きい能力の弾性作用を具有して、地震による振動の減衰をより早めることが可能になる。
座板９、９ａは基礎スラブ１及び土台５の幅より若干大きな径又は辺を有する円板状又は方形状に形成され、各座板９、９ａの対向面に所定高さの側壁１３、１３ａを設けると共に、弾性を有する略円筒状の合成ゴム製の胴部１４を座板９、９ａ間の空間を囲繞する様に設けて内部を気密閉塞し、上下の座板９、９ａと胴部１４によって設けられた空間を空気室１５となしている。
胴部１４は、図１に示す様に、蛇腹を形成したゴムベローズに弾性体８を内装してなり、胴部１４と側壁１３、１３ａの接合部となる各端部に接着剤を塗布して胴部１４の端部を側壁１３、１３ａの先端部に気密状に外嵌し、更に側壁１３、１３ａと胴部１４の接合部を弾性を有する環状のバンド１６、１６ａにて締結して気密性を保持している。
又、胴部１４の適所に、少なくとも１つ以上の小さな空気流通口１７を貫設して、弾性体８の変形に伴い空気室１５内へ空気を入出させて、弾性体８の伸縮時に生じる衝撃を緩和する様にしている。
【００１０】
支持ボルト１０、１０ａ…は、土台５の高さより長い直線状に形成し、上方の座板９上においてその中心より等間隔で十字方向に４本突設してなり、各突出個所を結んで構成される正方形の一辺の長さを土台５の幅よりも長く設定している。
【００１１】
下方の座板９ａの下面に転がり支承手段１８を設け、該転がり支承手段１８により免震装置４、４ａ…を任意方向にスライド可能にしている。
尚、転がり支承手段１８は、図示した様な４個の自在キャスター１９、１９ａ…に限定せず、例えば図４に示す様なボールキャスター２７、２７ａ…など、要するに免震装置４、４ａ…が任意方向にスライド可能になればどの様な構成のものでも良い。
【００１２】
図５〜８に示す様に、上方の座板９の上方にして土台５上に、支持ボルト１０、１０ａ…の先端部を固定する押さえ板２０を設け、該押さえ板２０は基礎スラブ１及び土台５の幅より若干大きな径又は辺を有する円形又は方形状に形成した鉄板、鋼板等の金属板からなり、柱６が立設される土台５下部に対応した位置に免震装置４、４ａ…を設けるものに限っては、押さえ板２０の中央に所定の大きさの円形又は方形状の穴を貫設して柱６のほぞの差込み口２１となしている。
【００１３】
又、差込み口２１の周囲には押さえ板２０の中心より所定半径を有する円上に等間隔置きに４個の挿通穴２２、２２ａ…を穿設している。
【００１４】
免震装置４、４ａ…は、十字状、Ｔ字状、直角に組む仕口部分やその他の継手部分の箇所、管柱、通し柱等の主要な柱６が土台５上に立設される個所に対応して設置され、柱６や間柱６ａが立設される個所に設置される免震装置４、４ａ…に対しては差込み口２１を設けた押さえ板２０を使用し、その他柱６のない個所には差込み口２１を設けない押さえ板２０を使用する。
そして、基礎スラブ１及び支持基礎３、３ａ…を構築後、支持基礎３、３ａ…の凹部７の底面７ａ上に免震装置４、４ａ…を載置すると共に、該免震装置４、４ａ…間に土台５を載架する様に、各免震装置４、４ａ…における上方の座板９上に土台５を載置し、かかる状態において、免震装置４、４ａ…上の土台５は支持ボルト１０、１０ａ…間に位置している。
そして、押さえ板２０を、その挿通穴２２、２２ａ…内に支持ボルト１０、１０ａ…の先端を挿通させて土台５上に載置し、支持ボルト１０、１０ａ…の突端部にナット２３、２３ａ…を螺嵌、締結して、上方の座板９及び押さえ板２０で土台５を挟着し、免震装置４、４ａ…上に土台５を載置固定することで、基礎スラブ１と土台５間に免震装置４、４ａ…を介装出来る。
又、土台５を十字状、Ｔ字状、直角に組む仕口部分やその他の継手部分では、夫々の土台５の継手部分を押さえ板２０と免震装置４、４ａ…の上方の座板９間に介在挟持出来るため、土台５の仕口部分や継手部分を堅固に連結固定出来る。而も、管柱、通し柱等の主要な柱６や間柱６ａが土台５上に立設される個所では、差込み口２１を設けた押さえ板２０を使用すれば、差込み口２１より柱６や間柱６ａを土台５に差し込むことが出来、建築物２の軸組みに支障を及ぼすことはない。
【００１５】
図７、８に示す様に、基礎スラブ１と土台５間に複数個の圧縮弾性材２４、２４ａ…を適宜配置すると共に、該圧縮弾性材２４、２４ａ…の上下部を基礎スラブ１及び土台５に固定している。又、図面上、圧縮弾性材２４、２４ａ…をコイルバネとし、その上下部を、基礎スラブ１に打設されたアンカーボルト２５の上部及び土台５に貫通固定されたボルト２６の下部に掛止固定している。
【００１６】
建築物２を基礎側（基礎スラブ１又は支持基礎３、３ａ…）へ固定する手段２８、２８ａ…としては、各固定手段２８、２８ａ…の２個の構成部品の一方を建築物２に、他方を基礎側（基礎スラブ１又は支持基礎３、３ａ…）に固定すると共に、両者をワンタッチで係脱可能としている。具体的には、図７、８に示す様に、建築物２側に固定したラッチ２９及び基礎側（基礎スラブ１又は支持基礎３、３ａ…）に固定したラッチ受け３０で構成している。
【００１７】
次に、本発明に係る木造建築物における免震構造の作用について説明する。
基礎スラブ１と建築物２の土台５の間には免震装置４、４ａ…があることから、地震発生時に弾性体８の変形と免震装置４、４ａ…のスライドが同時又は随時開始して、免震装置４、４ａ…における弾性体８の弾性作用により、地震による振動の減衰を早め、且つ転がり支承手段１８により免震装置４、４ａ…が支持基礎３、３ａ…（基礎スラブ１）から切り離されているため、支持基礎３、３ａ…（基礎スラブ１）に対し免震装置４、４ａ…が移動可能となり、許容振幅量が大きくなる。
而も、免震装置４、４ａ…を載置する凹部７の中央を低くして平坦部７ｂとすることで、地震が治まった後に免震装置４、４ａ…が必ず初期位置に戻る様に成っている。
【００１８】
強風時、例えば到来が予測出来る台風時には、例えば図９（ａ）に示す様に、ラッチ２９におけるレバー３１を起こしてＵ字杆３２をラッチ受け３０に引っ掛けた後に上記レバー３１を倒して、ラッチ２９及びラッチ受け３０を連結するなどして、予め固定手段２８、２８ａ…により建築物２を基礎側（基礎スラブ１又は支持基礎３、３ａ…）に固定しておけば、建築物２に大きい風荷重が作用しても該建築物２は動かない。
尚、この固定手段２８、２８ａ…は、通常は、図９（ｂ）に示す様に、解除状態としておかねばならなず、必要に応じて固定する様にしている。
【００１９】
尚、本発明に係る免震装置４、４ａ…を既存の建築物２に設置する場合、該建築物２をジャッキアップした後、既存基礎を撤去して基礎スラブ１及び支持基礎３、３ａ…を構築した後、建築物２を降ろして、免震装置４、４ａ…に建築物２を固定する様にしている。
【００２０】
【発明の効果】
要するに本発明は、木造建築物２における基礎スラブ１上に設けた複数個の支持基礎３、３ａ…の上面に凹部７を設けると共に、該凹部７の底面７ａ上に免震装置４、４ａ…を載置し、該免震装置４、４ａ…を、圧縮コイルバネ１１、１１ａからなる弾性体８の上下に設けた座板９、９ａ間に弾性を有する筒状の胴部１４を設けてその内部を気密閉塞すると共に、胴部１４に空気流通口１７を設け、下方の座板９ａの下面に、任意方向に移動可能な転がり支承手段１８を設けて形成し、かかる免震装置４、４ａ…間に土台５を載架、固定したので、免震装置４、４ａ…（弾性体８）が具備する、建築物２への衝撃及び振動の吸収・緩衝機能や、伸縮時に作用する衝撃の緩和機能により免震性を向上させる効果に加えて、免震装置４、４ａ…が基礎スラブ１（支持基礎３、３ａ…）側に固定されずに任意方向にスライド可能となって、地盤Ｗ側と建築物２を完全に切り離すことが出来るため、直下型大地震における大きい縦・横揺れに対する免震機能を具備させて建築物２の破壊、倒壊、室内家具類の倒れを防止出来る。
又、凹部７の底面７ａの中央を平坦部７ｂとすると共に、該平坦部７ｂの外周部を緩斜面部７ｃとしたので、免震装置４、４ａ…が、地震が治まった時点で底面７ａの外周側、即ち緩斜面部７ｃに位置していても、その後平坦部７ｂに自動的に戻るため、建築物２を初期位置に自動復帰させることが出来る。
【００２１】
圧縮弾性材２４、２４ａ…の上下部を基礎スラブ１及び土台５に固定したので、基礎スラブ１と建築物２を連結することが出来ると共に、免震装置４、４ａ…を支持基礎３、３ａ…の上面に押圧して、ある程度の風荷重が建築物２に作用しても該建築物２が揺れない様に固定することが出来る他、圧縮弾性材２４、２４ａ…の弾性復元力により免震装置４、４ａ…を初期位置に確実に復帰させることが出来る。而も、圧縮弾性材２４、２４ａ…によっても振動を吸収することが出来るため、免震機能の更なる向上を図ることが出来る。
又、建築物２の外周の適宜箇所に、建築物２を基礎側（基礎スラブ１又は支持基礎３、３ａ…）に固定する手段２８、２８ａ…の一方を、基礎側（基礎スラブ１又は支持基礎３、３ａ…）に固定手段２８、２８ａ…の他方を設けると共に、両者を係脱自在としたので、かかる固定手段２８、２８ａ…により建築物２を基礎側（基礎スラブ１又は支持基礎３、３ａ…）に固定することで、台風時の様な大きい風荷重が作用しても、建築物２は基礎側（基礎スラブ１又は支持基礎３、３ａ…）に一体化されているために揺れず、強風下であっても快適な居住環境を維持することか出来、而も台風は１年に数回しか到来せず、それ以外の日は固定手段２８、２８ａ…を解除状態にしておけば良く、大地震及び強風にたいしても揺れない建築物２にすることが出来る等その実用的効果甚だ大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】免震装置の断面図である。
【図２】図１の免震装置の平面図である。
【図３】図１の免震装置の底面図である。
【図４】転がり支承手段をボールキャスターとした免震装置の底面図である。
【図５】免震装置の設置状態を示す拡大平面図である。
【図６】図５のＸーＸ断面図である。
【図７】図１の免震装置を用いた建築物における土台伏図の要部拡大図である。
【図８】図７のＹーＹ断面図である。
【図９】固定手段の固定・解除状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１　　　　　基礎スラブ
２　　　　　木造建築物
３、３ａ…　　支持基礎
４、４ａ…　　免震装置
５　　　　　土台
７　　　　　凹部
７ａ　　　　　底面
７ｂ　　　　　平坦部
７ｃ　　　　　緩斜面部
８　　　　　弾性体
９、９ａ　　　座板
１１、１１ａ　　圧縮コイルバネ
１４　　　　　胴部
１７　　　　　空気流通口
１８　　　　　転がり支承手段
２４、２４ａ…　圧縮弾性材
２８、２８ａ…　固定手段

Claims

木造建築物における基礎スラブ上に設けた複数個の支持基礎の上面に凹部を設けると共に、該凹部の底面上に免震装置を載置し、該免震装置を、圧縮コイルバネからなる弾性体の上下に設けた座板間に弾性を有する筒状の胴部を設けてその内部を気密閉塞すると共に、胴部に空気流通口を設け、下方の座板の下面に、任意方向に移動可能な転がり支承手段を設けて形成し、かかる免震装置間に土台を載架、固定したことを特徴とする木造建築物における免震構造。
凹部の底面の中央を平坦部とすると共に、該平坦部の外周部を緩斜面部としたことを特徴とする請求項１記載の木造建築物における免震構造。
基礎スラブと土台間に圧縮弾性材を配設すると共に、該圧縮弾性材の上下部を基礎スラブ及び土台に固定したことを特徴とする請求項１又は２記載の木造建築物における免震構造。
建築物の外周の適宜箇所に、建築物を基礎スラブ又は支持基礎に固定する手段における構成部品の一方を、基礎スラブ又は支持基礎に固定手段における構成部品の他方を設けると共に、両者を係脱自在としたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の木造建築物における免震構造。