JP2004011318A

JP2004011318A - 建築構造物の免振装置

Info

Publication number: JP2004011318A
Application number: JP2002168030A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Kobayashi; 小林　一郎; Hiroshi Kotajima; 古田島　寛
Original assignee: SHONAN KOSAN KK
Current assignee: SHONAN KOSAN KK
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-10
Also published as: JP3906113B2

Abstract

【課題】地震時における強い水平加速速度と上下の振動を大幅に低減し得て、建物自体及び建物内の設備機器の被害や体感度を最小限に止め、安心感が得られる建築構造物の免振装置を提供すること。
【解決手段】建物の基礎３と建物の土台４１との間にセットされて、建物に働く強い水平加速度は、基板１上に支柱４を介して固定された上部固定板６と、該固定板６に複数の振り子板吊りシャフト１７により垂設された振り子構造の振り子板２７の振動減衰機能により免振され、上下の振動に対しては前記各シャフト１７に球面滑り軸受２２と共に設けられた皿バネ等の弾性部材２５により吸収される。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄筋・木造住宅等の建築構造物の出隅と入隅及び直線部分の中間部位における基礎と前記建築構造物の土台との間に装着される免振装置であって、更に詳しくは、地震時に建物に働く振動を減らすために、建物を地面から隔離して、その中間にクツション役として装着し、建物に働く強い水平加速度を四隅の支柱の中間の吊りシャフトによって吊られている振り子板の振動減衰機能の働きによって大幅に減衰させることができるとともに、上下の振動に対しては吊りシャフトの上下の皿バネ等の弾性部材によって吸収することができる建築構造物の免振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
平成１４年４月２３日の中央防災会議で、マグネチュウド８級の関東地震に備え、国の対策強化地域が、東は神奈川県から西は愛知三重県までの、９６市町村が増えた。又、日本木造住宅耐震補強事業者協同組合が震度６弱以上の地震に対し、木造住宅のほぼ半数が倒壊する危険があるとの耐震診断結果が発表された。
【０００３】
建築基準法の改正で８１年から耐震基準が強化されたが、それ以後に建った住宅でも倒壊の危険が有る建物が６３％で、８０年以前に建った住宅では６０％が倒壊の危険が有るとの結果が発表された。
【０００４】
１９７０年代に入って、フランス、南アフリカ、ニュージランドで積層ゴムによる免振建物が建設されたが、日本では地震に対して安全な建物は、しっかりした基礎の上にがっしりと固定された建物が頑丈な建物とされていたが、その様な建物は内部の家具、什器等が転倒し、設備機器が機能を停止してしまう。
【０００５】
アメリカや日本で大地震を経験して、それから開発に着手した。しかし国内で免振建築を建築するには、日本建築センターの性能評価審査委員会の審査を受け、又、免振建築の審査資料及び設計書を作成して建設大臣の認可を取得しなければならない。
そのため、６ケ月近くの日数がかかり、免振機能を十分発揮させるための維持管理が義務付けられ、この様に財団法人日本建築センターの評価に費用がかかり、建築工事にも費用がかかるため、個人住宅に適用するためには負担が大きく、免振建築が良いと解っていてもなかなか手が出ないのが実状である。
【０００６】
通常の耐震補強は、壁や筋違の増設や柱の補強などによるものが多いが、これらは折角の外観が変わってしまったり、室内の使い勝手が非常に悪くなるという問題が出ている。
【０００７】
そこで、現今実用に供されている免振装置としては、免振支承に積層ゴムを使う装置として、鉄筋コンクリート製の建物の様に重量建築物である、例えばマンション、病院、オフィスビル、公共建物等に好適な積層ゴム支承方式があるが、この方式では、上下振動に対する免振効果はない。
【０００８】
又、平板の上に潤滑ローラーと積層ゴムを載せ、これをコンクリート基礎と建物の梁との間に挟み込み、平板の上をローラーが移動するようになし、上下振動を積層ゴムによって吸収する滑り支承方式や、浅いスリ鉢状の台に大きいボールを載せ、その上に小さなベアリングが転がるようにし、それに空気バネをショックアブソーバーで調整するようにした転がり支承方式、更にはコンクリート基礎の中に粘性の棒鋼を固定し、その基礎の上に出ている部分の反りを利用したダンパー支承方式が知られているが、これらいずれの方式にあっても、頻繁に点検をする必要があり、又、免振部材の差損や弾性疲労及び劣化による交換等が必要になる等の問題点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、従来のように積層ゴムやボールベアリングを使用することなく、地震時における強い水平加速速度と上下の振動を大幅に低減し得て、建物自体及び建物内の設備機器の被害や体感度を最小限に止め、安心感が得られる建築構造物の免振装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、請求項１に係る発明は、鉄筋・木造住宅等の建築構造物の出隅と入隅及び直線部分の中間部位における基礎と前記建築構造物の土台との間に装着される免振装置であって、基板の上方に複数の支柱を介して上部固定板が固定され、該上部固定板には、複数の略ハ字形の皿孔をそれぞれ通し、かつ上部固定板の上面に固定された上部固定台座と上部固定板の下面に摺動可能に設けられた下部摺動台座のそれぞれの孔を通して複数の振り子板吊りシャフトが垂設され、前記上部固定板を挟んで振り子板吊りシャフト上端部には、前記上部固定台座と球面接触する球面滑り軸受が設けられ、前記振り子板吊りシャフトにおける前記上部固定板の下面側には、前記下部摺動台座と球面接触する球面滑り軸受及び皿バネ等の弾性部材が設けられ、前記複数の振り子板吊りシャフトの下端部には、前記上部固定板における複数の略ハ字形の皿孔と対称形の略逆ハ字形の皿孔及び前記上下部の各台座と対称に設けられた上部摺動台座と下部固定台座のそれぞれ孔を通して振り子板が水平に支持され、該振り子板を挟んで前記振り子板吊りシャフトの下端部と振り子板の上面側には、前記下部固定台座と球面接触する球面滑り軸受と、前記上部摺動台座と球面接触する球面滑り軸受及び皿バネ等の弾性部材が設けられ、前記振り子板上の中心部位には、前記上部固定板の開口孔を通してセンター支柱が立設され、該センター支柱の上端には前記建築構造物の土台受け板が設けられ、前記基板が前記基礎上にアンカーボルト等で固着され、前記土台受け板上には前記建築構造物の土台が載置固定されてセットされ、前記建築構造物に働く強い水平加速度は、前記複数の振り子板吊りシャフトにより垂設された振り子構造の前記振り子板の振動減衰機能により免振され、上下の振動に対しては前記皿バネ等の弾性部材により吸収される構成を特徴とするものである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記センター支柱の上端に設けられた前記建築構造物の土台受け板は、センター支柱の上端に同軸状に連結の調整ボルトを介して設けられ、該調整ボルトの高さ調整により、前記建築構造物の土台受け板の高さ位置が調整可能となっていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記振り子板を水平支持している各振り子板吊りシャフトの上下部に設けられた前記各弾性部材は、その弾発力が調整可能となっていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４に係る発明は、前記複数の支柱及びセンター支柱は、補強リブと一体的に設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５に係る発明は、前記建築構造物の土台は、前記土台受け板上に載置固定されたＨ形鋼を介して載置固定されることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照し、その作用と共に説明する。
図１は本発明に係る建築構造物の免振装置の一例での一部を断面して示す正面図、図２は一部を省略し、かつ断面して示す動作状態の正面図で、これら図において、本装置は基板、上部固定板、複数の振り子板吊りシャフト、振り子板、土台受け板等を備えている。
【００１６】
基板１は、鋼板製の方形板状体であって、該基板１は全体のセット時においては、複数のアンカーボルト２をもって建築構造物の出隅等の基礎３上に載置固定されるものである。
【００１７】
基板１の四隅には、４本の棒鋼の支柱４が立設されるとともに、４本の支柱４はそれぞれに溶接された複数の三角板の補強リブ５によって補強され、これら支柱４の上端には上部固定板６が水平状態をもってナット７により固着されている。
【００１８】
上部固定板６は、鋼板製の方形板状体であって、中央部位に大径の開口孔８を有するとともに、四辺中央部位には、図４に示されているように、略ハ字形の皿孔９がその孔り角度を好ましくは３６度として穿設されている。
【００１９】
図１及び図８に示されているように、上部固定板６における各孔９の上面には、それぞれ台座嵌め込み枠金具１０が溶着され、これら枠金具１０内には、図９に示されている球面台座１２と略ハ字形の孔１３を有する上部固定台座１１がそれぞれ嵌め込み固定されるとともに、上部固定板６における各孔９の下面には、図１０に示されているように、略逆ハ字形の孔１５と該孔１５と連なる略ハ字形の孔１６を一体に有する下部摺動台座１４がそれぞれ摺動可能に設けられている。
【００２０】
上部固定板６の孔９には、上部固定台座１１の孔１３と下部摺動台座１４の孔１５、１６を通してそれぞれ振り子板吊りシャフト１７が挿通され、上部固定台座１１から突出したシャフト部分には球面台座１２と球面接触する球面滑り軸受１８、ワッシャー１９が螺着されて緩み止め付きのＵナット２０、２１により二重に締着されている。
【００２１】
各振り子板吊りシャフト１７における上部固定板６の下面側のシャフト部分には、下部摺動台座１４と球面接触する球面滑り軸受２２が挿着取り付けされるとともに、該球面滑り軸受２２のつば部２３と球面滑り軸受２２に一部が嵌め込まれて吊りシャフト１７に挿着の皿バネガイド２４との間に皿バネ等の弾性部材２５が弾持され、これら皿バネガイド２４、弾性部材２５、球面滑り軸受２２、下部摺動台座１４は吊りシャフト１７に締着されたナット２６によって一連に取り付けられ、かつナット２６の締付け力により皿バネガイド２４を介して弾性部材２５の弾力が任意に調整できるようになっている。
【００２２】
なお、上部固定台座１１と球面滑り軸受１８及び下部摺動台座１４と球面滑り軸受２２のそれぞれの接触面には高周波焼き入れが施されて密着しているので、塵や埃が入ることや錆びることがない。
【００２３】
上部固定板６に垂設の４本の振り子板吊りシャフト１７の下端部には、振り子板２７が水平に取り付けられている。
【００２４】
振り子板２７は鋼板製であって、図５及び図６に示されているように、四辺の中央部分に所定の半径での円弧状の切込み部２８を有するとともに、四隅部には上部固定板６における略ハ字形の皿孔９と対称形の略逆ハ字形の皿孔２９を有し、更に中心部には、後述するセンター支柱の立設孔を有している。
【００２５】
振り子板２７の下面における各皿孔２９の部位には、上述した台座嵌め込み枠金具１０と上部固定台座１１及び下部摺動台座１４と同じ台座嵌め込み枠金具と下部固定台座及び上部摺動台座が上部固定板６における場合とそれぞれ対称の関係をもって設けられている。
【００２６】
よって、これらの構成部材に、台座嵌め込み枠金具１０と上部固定台座１１及び下部摺動台座１４とそれぞれ同一の数字を付すに止め、それらの構成説明は省略する。
【００２７】
又、振り子板２７を挟んで各振り子板吊りシャフト１７の下端部と振り子板２７の上面側には、上述した上部固定板６を挟んで各振り子板吊りシャフト１７の上端部と上部固定板６の下面側に設けられた前記の球面滑り軸受１８、ワッシャー１９、緩み止め付きのＵナット２０、２１と、球面滑り軸受２２、該球面滑り軸受２２のつば部２３と皿バネガイド２４との間に弾持された弾性部材２５と同じ球面滑り軸受、ワッシャー、緩み止め付きのＵナットと、球面滑り軸受、該球面滑り軸受のつば部と皿バネガイドとの間に弾装の皿バネ等の弾性部材、ナットが上部固定板６における場合とそれぞれ対称の関係をもって設けられている。
【００２８】
よって、これらの構成部材に、球面滑り軸受１８、ワッシャー１９、緩み止め付きのＵナット２０、２１、球面滑り軸受２２、つば部２３、皿バネガイド２４、皿バネ等の弾性部材２５、ナット２６とそれぞれ同一の数字を付すに止め、それらの構成説明は省略する。
【００２９】
振り子板２７の中心部位には、１本のセンター支柱３０が溶接された複数の三角板の補強リブ３１により補強されて立設され、その上端部は上部固定板６の開口孔８を介してやや上方に突出し、その上端には調整ボルト３２を介して建築構造物の土台受け板が設けられている。
【００３０】
調整ボルト３２は、図１３に示されているように、上ネジ部３３と下ネジ部３４及び上下ネジ部３３、３４を挟んだ部分の両面を平坦面に切削加工して形成のスパナ掛け用部３５を一体に有し、該調整ボルト３２は、その下ネジ部３４がナット３６を介してセンター支柱３０の上端ボルト孔に同軸状に螺着されるとともに、調整ボルト３２の上ネジ部３３には建築構造物の土台受け板３７が取り付けられる。
【００３１】
土台受け板３７は、正方形の鋼板の四隅が隅切りされた八角形を呈し、中央部には凹陥部３８とボルト孔を有し、該土台受け板３７は、そのボルト孔を介して調整ボルト３２の上ネジ部３３に取り付けられるとともに、高さの調整済みの後、凹陥部３８内においてナット３９の締着によって固着される。
【００３２】
土台受け板３７には、Ｈ形鋼４０が載置固定され、該Ｈ形鋼４０上には建築構造物の土台４１が載置固定される。
【００３３】
又、上部固定板６の四隅上面には、上部固定板６上に出ている振り子板吊りシャフト１７の頭部部分（台座嵌め込み枠金具１０、上部固定台座１１、球面滑り軸受１８、ナット２０、２１を含む）を覆う防塵カバー４２が設けられている。
【００３４】
次に、本装置の動作について説明する。
本装置は、図１に例示されているように、鉄筋・木造住宅等の建築構造物の出隅と入隅及び直線部分の中間部位に、一定の間隔で設けられた基礎３上に載置されて、基板１と基礎３に対する複数のアンカーボルト２の打ち込みにより固定され、土台受け板３７上にはＨ形鋼４０が載置固定され、Ｈ形鋼４０上には建築構造物の土台４１が載置固定される。
【００３５】
なお、本装置のセット時においては、強風により振り子板２７が容易に横揺れしないようにするため、各振り子板吊りシャフト１７の上下に設けられた各一対の皿バネ等弾性部材２５の弾発力がナット２６の締付けにより適度に調整されてセットされる。
【００３６】
地震のない通常時においては、図１に示されているように、４本の振り子板吊りシャフト１７とセンター支柱３０は直立状態にあり、センター支柱３０は上部固定板６の開口孔８の中心部位に位置している。
【００３７】
地震発生時において、先ず図１の右方向に揺れた場合には、図２に示されているように、各振り子板吊りシャフト１７の上下部は、その球面滑り軸受１８、２２が上部固定台座１１、下部摺動台座１４に球面接触しながら、かつ下部摺動台座１４を上下互いに逆方向に摺動させながら皿孔９、２９内を移動して、各振り子板吊りシャフト１７は斜め平行状態となり、これと連動して振り子板２７は想像線位置から実線位置に移動し、センター支柱３０が上部固定板６の開口孔８内を移動して、土台受け板３７上にＨ形鋼４０を介して載置固定の土台４１は想像線位置から実線位置（右方向）に水平移動する。
【００３８】
揺れが右方向から左方向になった場合には、前記右方向の場合と逆の動きによって振り子板２７、土台４１は左方向に水平移動する。
【００３９】
このようにして、建物に働く強い水平加速度（左右方向の揺れ）は、４本の振り子板吊りシャフト１７により吊られている振り子板２７の振動減衰機能によって大幅に減衰されるとともに、上下の振動は、各振り子板吊りシャフト１７の上下部に設けられた皿バネ等の弾性部材２５によって吸収される。
【００４０】
因みに、振幅７２度（左右３０ｍｍ）以内の場合には、居住性体感はないが、建物の大きさや構造及び床荷重等によって振り子板吊りシャフト１７等の構成部材の大きさ、長さを算定し、装置の大きさによっては振幅の寸法を変えることができる。
【００４１】
【発明の効果】
しかして、本発明によれば、建築構造物の土台は、振り子構造を有する振り子板上のセンター支柱の土台受け板上に載置固定されているから、建築構造物に与える振動は常時一定に保たれて地震の揺れと同調しない。よって、建築構造物の地震荷重を大幅に低減し得て、建築構造物の地震時の安全性が向上する。
【００４２】
このように建築構造物の地震時の安全性が向上するため、その派生的効果として、家具や什器等内容物の転倒や損傷が防止されて、二次被害が防止される。又、建物の耐震と安全性が高まる結果、外装や防水等の損傷が防止され、地震時の恐怖や怪我の防止に役立ち、人に安心感を与える。
【００４３】
又、人命の保護のみならず、財産の保全と建築機能の確保が可能となり、地震の体感の低減による心理的不安及び不快感の除去と安全感、居住感の向上が得られる。
【００４４】
又、建物に作用する地震力が軽減されるので、建築部材が小さくなり、又、耐震要素の数量も少なくなって、大きな空間を作ることが可能となる。
【００４５】
又、本発明は、免振建物のみならず、既存建物の免振床として、又、美術館の展示ケース等の必要な部分のみを免振する装置として広く実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る建築構造物の免振装置の一例での一部を断面して示す正面図である。
【図２】一部を省略し、かつ断面して示す動作状態の正面図である。
【図３】上部固定板の平面図である。
【図４】図３の４−４線に沿った拡大断面図である。
【図５】振り子板の平面図である。
【図６】図５の６−６線に沿った拡大断面図である。
【図７】図１における上部固定板と振り子板吊りシャフトとの取り付け構造を示す部分拡大断面図である。
【図８】上部固定板に対する上部固定台座の取り付け構造を示す一部省略の拡大断面図である。
【図９】上部固定台座の拡大断面図である。
【図１０】下部摺動台座の拡大断面図である。
【図１１】球面滑り軸受の拡大断面図である。
【図１２】図１における振り子板と振り子板吊りシャフトとの取り付け構造を示す部分拡大断面図である。
【図１３】調整ボルトの拡大正面図である。
【符号の説明】
１　　基板
３　　基礎
４　　支柱
６　　上部固定板
８　　開口孔
９　　皿孔
１１　　上部固定台座
１４　　下部摺動台座
１７　　振り子板吊りシャフト
１８　　球面滑り軸受
２０、２１　　ナット
２２　　球面滑り軸受
２４　　皿バネガイド
２５　　弾性部材
２６　　ナット
２７　　振り子板
２９　　皿孔
３０　　センター支柱
２１　　機能性塗料層
３２　　調整ボルト
３６、３９　　ナット
３７　　土台受け板
４０　　Ｈ形鋼
４１　　土台
４２　　防塵カバー

Claims

鉄筋・木造住宅等の建築構造物の出隅と入隅及び直線部分の中間部位における基礎と前記建築構造物の土台との間に装着される免振装置であって、
基板の上方に複数の支柱を介して上部固定板が固定され、
該上部固定板には、複数の略ハ字形の皿孔をそれぞれ通し、かつ上部固定板の上面に固定された上部固定台座と前記上部固定板の下面に摺動可能に設けられた下部摺動台座のそれぞれの孔を通して複数の振り子板吊りシャフトが垂設され、
前記上部固定板を挟んで前記振り子板吊りシャフト上端部には、前記上部固定台座と球面接触する球面滑り軸受が設けられ、
前記振り子板吊りシャフトにおける前記上部固定板の下面側には、前記下部摺動台座と球面接触する球面滑り軸受及び皿バネ等の弾性部材が設けられ、
前記複数の振り子板吊りシャフトの下端部には、前記上部固定板における複数の略ハ字形の皿孔と対称形の略逆ハ字形の皿孔及び前記上下部の各台座と対称に設けられた上部摺動台座と下部固定台座のそれぞれの孔を通して振り子板が水平に支持され、
該振り子板を挟んで前記振り子板吊りシャフトの下端部と振り子板の上面側には、前記下部固定台座と球面接触する球面滑り軸受と、前記上部摺動台座と球面接触する球面滑り軸受及び皿バネ等の弾性部材が設けられ、
前記振り子板上の中心部位には、前記上部固定板の開口孔を通してセンター支柱が立設され、
該センター支柱の上端には前記建築構造物の土台受け板が設けられ、
前記基板が前記基礎上にアンカーボルト等で固着され、前記土台受け板上には前記建築構造物の土台が載置固定されてセットされ、
前記建築構造物に働く強い水平加速度は、前記複数の振り子板吊りシャフトにより垂設された振り子構造の前記振り子板の振動減衰機能により免振され、上下の振動に対しては前記皿バネ等の弾性部材により吸収される構成を特徴とする建築構造物の免振装置。
前記センター支柱の上端に設けられた前記建築構造物の土台受け板は、センター支柱の上端に同軸状に連結の調整ボルトを介して設けられ、該調整ボルトの高さ調整により、前記建築構造物の土台受け板の高さ位置が調整可能となっていることを特徴とする請求項１の建築構造物の免振装置。
前記振り子板を水平支持している各振り子板吊りシャフト
の上下部に設けられた前記各弾性部材は、その弾発力が調整可能となっていることを特徴とする請求項１の建築構造物の免振装置。
前記複数の支柱及びセンター支柱は、補強リブと一体的に設けられていることを特徴とする請求項１の建築構造物の免振装置。
前記建築構造物の土台は、前記土台受け板上に載置固定されたＨ形鋼を介して載置固定されることを特徴とする請求項１の建築構造物の免振装置。