JP2004278550A - ストッパ付き転がり支承装置及び構造物のアンカー構造 - Google Patents
ストッパ付き転がり支承装置及び構造物のアンカー構造 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】嵩張らず、安価で、振動吸収性能と基礎パッキン材としての機能を兼ね備えた構造物のアンカー構造、及び、斯かる構造物のアンカー構造に好適なストッパ付き転がり支承装置の提供
【解決手段】ストッパ付き転がり支承装置１は、硬球体２と、硬球体２に装着した円筒状部材３と、硬球体２を上下に挟む硬質板４、５と、硬球体２の転動領域を画定するストッパ部材６、７と、弾性緩衝材８、９を備えている。このストッパ付き転がり支承装置１は、硬球体２の外周を覆うように設けた円筒状部材３がストッパ部材６、７に面当りして、ストッパ部材６、７から円筒状部材３を介して受ける水平方向の反力により硬球体２の転動が規制される。このため、硬球体２が下側の硬質板５のストッパ部材７に乗り上げて、上側の硬質板４を浮き上がらせるような動きが硬球体２に生じることがない。
【選択図】 図１
【解決手段】ストッパ付き転がり支承装置１は、硬球体２と、硬球体２に装着した円筒状部材３と、硬球体２を上下に挟む硬質板４、５と、硬球体２の転動領域を画定するストッパ部材６、７と、弾性緩衝材８、９を備えている。このストッパ付き転がり支承装置１は、硬球体２の外周を覆うように設けた円筒状部材３がストッパ部材６、７に面当りして、ストッパ部材６、７から円筒状部材３を介して受ける水平方向の反力により硬球体２の転動が規制される。このため、硬球体２が下側の硬質板５のストッパ部材７に乗り上げて、上側の硬質板４を浮き上がらせるような動きが硬球体２に生じることがない。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の上部構造と下部構造との間に装着され、下部構造の上に上部構造を固定する構造物のアンカー構造と、構造物のアンカー構造に用いるストッパ付き転がり支承装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
住宅などの軽量構造物は、一般に布基礎とも言われる基礎コンクリート１０１の上に建築されている。基礎コンクリート１０１（下部構造）の上に建築物（構造物）の土台１０３（上部構造）を固定する場合は、例えば、図１２に示すように、Ｌ字状のアンカーボルト１０２の下部を基礎コンクリート１０１に埋設し、アンカーボルト１０２の上部を土台１０３に貫通させ、その土台１０３の上面に突出した部分をワッシャ１０４、ナット１０５で固定している。
【０００３】
しかし、単に土台１０３を基礎コンクリート１０１の上に固定しただけでは、大型車の通行により生じる交通振動が、基礎コンクリート１０１から土台１０３にそのまま伝わる。このため、図１３に示すように、土台１０３と基礎コンクリート１０１の間にゴム板１００を挟んで、交通震動を緩和するものがあった。しかし、この場合でも、アンカーボルト１０２が土台１０３と基礎コンクリート１０１をしっかりと連結しており、アンカーボルト１０２を介して基礎コンクリート１０１から土台１０３に震動がそのまま伝わり、震動はさほど緩和されず、十分な免震効果は得られなかった。
【０００４】
なお、このようなゴム板１００は、住宅の基礎部の通気用の基礎パッキン材としての機能を備えている。すなわち、ゴム板１００を、基礎コンクリート１０１と住宅の土台１０３との間に所定の間隔を開けて複数配設することにより、土台１０３と基礎コンクリート１０１との間に生じた隙間から基礎コンクリート１０１の内部の換気が行え、基礎コンクリート１０１内の空気の流れが良くなり、湿気を低減させることができる。また、基礎コンクリート１０１と土台１０３との縁を切ることにより、基礎コンクリート１０１が吸った水分を土台１０３に伝えないという作用がある。
【０００５】
この種の基礎パッキン材の一般的な技術水準を示す公知文献としては、下記の特許文献１が知られている。
【０００６】
また、ダンプカーなどの大型の自動車や鉄道車両の通行に伴う交通振動や地震による振動を吸収する制振機能を兼ね備えた基礎パッキン材としては、上下の硬質板の間に円形の穴を有する復元用のゴム材を配設し、ゴム材の穴の中に硬球体を転動可能に配設した転がり支承構造を備えたものが下記の特許文献２に提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３５５３５０号公報
【特許文献２】特開２０００−１１０４０３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１に記載されている基礎パッキン材は、構造物の上部構造と下部構造の間にゴム材を挟んだだけであり、地震やダンプカーなどの大型の自動車による振動や鉄道車両の通行に伴う交通振動を吸収する制振機能が十分でなかった。
【０００９】
また、特許文献２に記載されている基礎パッキン材は、一定の制振効果は期待できるものの、構造上、設置時に硬球体がゴム材の穴の中央に位置していることが保証されていない。このため、硬球体がゴム材の穴の内周面に接した状態で配設されている可能性があり、このような場合には振動時に硬球体がすぐにゴム材に乗り上げてしまう。本発明者らの知見によれば、ゴム材に硬球体が乗り上げると、硬球体が乗り上げた位置でゴム材が破損する場合があるので、十分な制振効果を得ることができない。
【００１０】
また、積層ゴムとオイルダンパーを組み合わせた免震装置はよく知られているが、このような免震工法で用いられる積層ゴムやオイルダンパーは１基あたりの装置が負担する鉛直荷重や水平荷重が大きいため、また装置の構造上、小型化することが難しいために、装置が大きく、設置コストや設置スペースが嵩み、一般住宅などの比較的小さな構造物には不経済であり、あまり普及していない。
【００１１】
そこで、本発明は、嵩張らず、安価で、振動吸収性能と基礎パッキン材としての機能を兼ね備えた構造物のアンカー構造の提供、及び、斯かる構造物のアンカー構造に適用するのに好適なストッパ付き転がり支承装置の提供を目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るストッパ付き転がり支承装置は、向かい合う面にそれぞれ転動面を有する上下の硬質板と、上下の硬質板の中央部に位置決めした硬球体と、硬球体の外周を覆う円筒状部材と、上下の硬質板の向かい合う面に硬球体の転動領域を画定するように突設した円筒状のストッパ部材と、円筒状部材の外周面及び／又はストッパ部材の内周面に配設した弾性緩衝材とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
円筒状部材は、硬球体との間に、複数個の転動体が回転自在に介在させることにより、硬球体の転動に与える抵抗を小さくすると良い。また、円筒状部材の上下端を、上下の硬質板に対して非接触状態とすることにより、硬球体の転動及び円筒状部材の水平移動に与える抵抗を小さくすると良い。この場合、円筒状部材と上下の硬質板との接触を確実に防止するため、上下の硬質板と円筒状部材の上下端との間に、上下の硬質板の間隔寸法の２．５％以上の隙間を設定すると良い。
【００１４】
このストッパ付き転がり支承装置は、転がり支承装置として建物の上部構造の鉛直荷重を支持する機能と、水平変位を規制する機能とその衝撃を緩和する機能を備えている。このストッパ付き転がり支承装置は、以下のように構造物のアンカー構造に利用するとよい。
【００１５】
すなわち、本発明に係る構造物のアンカー構造は、上述したストッパ付き転がり支承装置を、構造物の上部構造の鉛直荷重を支持するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設するとともに、高減衰ゴムの上下端面に硬質板をそれぞれ取り付けた複数の制振装置を、構造物の上部構造の捩じれ振動を抑制するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設したものである。
【００１６】
また、本発明に係る構造物のアンカー構造は、転がり支承装置又は滑り支承装置と、上述したストッパ付き転がり支承装置とを、構造物の上部構造の鉛直荷重を支持するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設するとともに、高減衰ゴムの上下端面に硬質板をそれぞれ取り付けた複数の制振装置を、構造物の上部構造の捩じれ振動を抑制するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設したものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るストッパ付き転がり支承装置及びストッパ付き転がり支承装置を用いた構造物のアンカー構造を図面に基づいて説明する。
【００１８】
ストッパ付き転がり支承装置１は、図１に示すように、硬球体２と、硬球体２に装着した円筒状部材３と、硬球体２を上下に挟む硬質板４、５と、硬球体２の転動領域を画定するように硬質板４、５に突設したストッパ部材６、７と、弾性緩衝材８、９を備えている。
【００１９】
硬球体２は、所要の硬さと真球度を備えた球体であり、略球形に粗加工した鋼材に転動加工を施して製造したものである。転動加工は、略球形に粗加工した鋼材を研磨板で上下に挟み、研磨板間で転動させて鋼材の表面の歪を除去しながら、球形に整形するものである。硬球体２は、転動加工により加工硬化が生じて硬さが増す。この転動加工によれば、Ｓ１５Ｃなどの安価な鋼材を用いて、ＨＲＣ２０以上の硬さと、高度な真球度を備えた硬球体を得ることができ、硬球体２の部品コストを安くすることができる。なお、硬球体２には、円滑な転動性能を長期間維持するため、例えば、ニッケルメッキなどの防錆処理を施すと良い。
【００２０】
円筒状部材３は、硬球体２が直接ストッパ部材６、７に当接するのを防止するため、硬球体２の外周を覆うように硬球体２に装着した部材である。この実施形態の円筒状部材３は内径が硬球体２の直径よりも少し大きく、高さは硬球体２の直径よりも少し小さくなっている。円筒状部材３は、硬球体２の円滑な転動を妨げないように、内周面の高さ方向の中間位置より少し上よりの位置に、小径の鋼球１０を転動自在に保持する保持溝１１を備えており、硬球体２との間に複数の小径の鋼球１０を転動自在に介在させて、硬球体２に装着している。
【００２１】
これにより、円筒状部材３を下側の硬質板５から少し浮かせて水平に配設することができ、上下の硬質板４、５に対して非接触状態に配設することができる。また、円筒状部材３の保持溝１１に保持された複数の小径の鋼球１０は、硬球体２が転動するときに、硬球体２の転動に応じて転動するので、円筒状部材３を装着したことにより、硬球体２の転動抵抗が増加するのを緩和することができる。また、円筒状部材３は、硬球体２との間に複数の小径の鋼球１０を転動自在に介在させているので、硬球体２が転動すると、硬球体２の転動に応じて円滑に水平方向に移動する。なお、円筒状部材３と上下の硬質板４とが接触しないようにするため、上下の硬質板４、５と、円筒状部材３の上下端との間に、上下の硬質板の間隔寸法の２．５％以上の隙間を設定するとよい。
【００２２】
硬質板４、５は、図２に示すように、所要の硬さと平面度を備えた略ひし形の板状部材であり、中央部には中心から硬球体２の直径の２倍以上の距離（例えば、硬球体２の直径が４０ｍｍであれば８０ｍｍ）を半径とする円を含む転動面を備えている。硬質板４、５の転動面もニッケルメッキなどの防錆処理を施しておくとよい。
【００２３】
この硬質板４、５は、板状素材に冷間圧延加工を施して製造している。冷間圧延加工は、板状素材を圧延ローラで挟みながら引き抜くものであり、熱処理を施すことがないので歪が生じることがなく、これにより所要の平面度を確保することができる。また加工硬化により所要の硬さを得ることができる。この冷間圧延加工によれば、ＳＵＳ３０４などの鋼材を用いて、ＨＲＣ２０以上、より好ましくはＨＲＣ２５以上の硬質板４、５を得ることができる。
【００２４】
また、硬質板４、５は、設置後、硬球体２から鉛直方向の荷重を受けるのでクリープ歪みにより、鉛直方向に窪みが生じる。地震時に硬球体２を滑らかに転動させるためには、このクリープ歪み量は小さければ小さいほど良い。上述したように冷間圧延加工により加工硬化させたものは、クリープ歪みが小さくなるので好適である。具体的には、６０年相当の鉛直沈み込み量が２００μｍ以下のものを用いることにより、硬球体２の円滑な転動を長期間（一般的な住宅の耐用年数期間）維持することができる。
【００２５】
ストッパ部材６、７は、硬球体２の転動領域を画定するべく、硬質板４、５の転動面の周縁に突設した円筒形状の部材であり、上下の硬質板４、５にそれぞれ突設している。ストッパ部材６、７の内周面には、硬球体２に装着した円筒状部材３がストッパ部材６、７に衝突したときの衝撃、及び衝突音を緩和する弾性緩衝材８、９が配設されている。弾性緩衝材８、９には、ゴムや軟質ウレタン材などの弾性素材を用いると良い。
【００２６】
このストッパ付き転がり支承装置１は、図１に示すように、硬球体２の上部から小径の鋼球１０を保持した円筒状部材３を装着し、硬球体２と円筒状部材３のアッセンブリを上下の硬質板４、５の転動面の中央に位置決めした状態で配設したものであり、住宅の土台１２（構造物の上部構造）と基礎コンクリート１３（下部構造）との間に施工される。硬球体２と円筒状部材３のアッセンブリを上下の硬質板４、５の転動面の中央に位置決めする方法には、例えば、接着剤を用いて硬球体２を硬質板４、５に接着し、地震発生時には揺れにより接着が外れるようにする方法、上側硬質板４又は下側硬質板５の転動面の中央部に地震発生時に硬球体２が容易に脱出できる程度の浅い位置決め用凹部を形成して、硬球体２の上端又は下端をこの位置決め用凹部に嵌め込む方法、あるいは、円筒状部材３とストッパ部材６，７との間に硬球体２の転動を妨げない、例えば、軟質ウレタンフォームやポリスチレン発泡体などの軟質弾性材料からなる位置決め用薄板を介装する方法など、任意の方法を採用することができる。
【００２７】
このストッパ付き転がり支承装置１の上下の硬質板４、５の両側には、図２に示すように、アンカーボルト１４、１５を締結するボルト締結部１６、１７が設けられている。片側の第１ボルト締結部１６には両側のボルト締結部１６、１７を結ぶ直線Ｌに沿って切欠き１８を形成しており、反対側の第２ボルト締結部１７には両側のボルト締結部１６、１７を結ぶ直線Ｌに直交する方向に沿って切欠き１９を形成している。第２ボルト締結部１７の切欠き１９は、詳しくは、第１ボルト締結部１６の所定の締結位置（例えば、設計上のボルト締結位置Ｏ）を中心とし、所定のボルトピッチ（例えば、設計上のボルトピッチＰ）を半径とする円弧Ｃに沿って形成している。なお、各ボルト締結部１６、１７の切欠き１８、１９の幅は、アンカーボルト１４、１５の直径よりも少し大きくなっており、切欠き１８、１９に沿ってアンカーボルト１４、１５を装着・離脱させることができるようになっている。また、切欠き１８、１９は、施工時の誤差を許容できるように、設計上のボルト締結位置よりも深く形成している。
【００２８】
このストッパ付き転がり支承装置１を施工するときは、図３に示すように、切欠き１８に沿って第１ボルト締結部１６に片側のアンカーボルト１４に装着し、図中の２点鎖線で示すように、ストッパ付き転がり支承装置１を回動させて切欠き１９に沿って反対側のアンカーボルト１５を第２ボルト締結部１７に装着し、ナットでストッパ付き転がり支承装置１を固定するとよい。
【００２９】
地震発生時は、住宅の土台１２と基礎コンクリート１３が相対的に水平方向に変位する。このときストッパ付き転がり支承装置１は、図４に示すように、住宅の土台１２と基礎コンクリート１３の相対変位に応じて、上下の硬質板４、５が相対的に水平方向に変位する。硬球体２は、上部構造の鉛直荷重を支承しながら、上下の硬質板４、５の間で滑りなく転動する。円筒状部材３は、硬球体２の転動に応じて、水平に移動する。そして、図５に示すように、円筒状部材３が上下の硬質板４、５に設けたストッパ部材６、７に衝突したところで、硬球体２の転動が規制される。
【００３０】
このストッパ付き転がり支承装置１によれば、硬球体２の外周を覆うように設けた円筒状部材３がストッパ部材６、７に面当りして、ストッパ部材６、７から円筒状部材３を介して受ける水平方向の反力により硬球体２の転動が規制される。このため、硬球体２が下側の硬質板５のストッパ部材７に乗り上げて、上側の硬質板４を浮き上がらせるような動きが硬球体２に生じることはない。
【００３１】
また、ストッパ部材６、７の内周に弾性緩衝材８、９を配設しており、衝突時に構造物の上部構造に伝わる衝撃を緩和することができ、また衝撃音を小さくすることができる。また、弾性緩衝材８、９は衝突時に円筒状部材３に当接して変形するので、円筒状部材３が変形するのを防止することができる。また、上下の硬質板４、５のストッパ部材６、７に設けた弾性緩衝材８、９により、水平方向の両側から円筒状部材３を挟み込んで、円筒状部材３の動きを規制することができるので、衝突時の円筒状部材３及び硬球体２の不規則な動きを防止することができ、円滑に硬球体２の転動を規制するとともに衝撃を吸収することができる。
【００３２】
また、ストッパ部材６、７の内周面に弾性緩衝材８、９を設けているので、ストッパ部材６、７の配設位置の組み付け誤差を弾性緩衝材８、９で吸収することができる。すなわち、仮に、弾性緩衝材８、９を装着せずにストッパ部材６、７のみで構成されており、かつ、ストッパ部材６、７に組み付け誤差がある場合には、硬球体２が転動したときに、上下の硬質板４、５の一方のストッパ部材６（７）に当たっているが、他方のストッパ部材７（６）には当たっていない状態が生じる、この場合、他方のストッパ部材７（６）に硬球体２が当たるまで、硬球体２と硬質板４、５との間に滑りが生じ、硬球体２又は硬質板４、５に顕著な摩耗痕が生じたり、地震終息後に硬球体２が元の位置（地震前の位置）に復帰できなかったりする。
【００３３】
しかし、このストッパ付き転がり支承装置１によれば、硬球体２が弾性緩衝材８、９に当たって、弾性緩衝材８、９が変形してからストッパ部材６、７により硬球体２の転動が規制されるので、ストッパ部材６、７に組み付け誤差がある場合でも、弾性緩衝材８、９の変形により組み付け誤差が吸収されて、硬球体２が上下の両方のストッパ部材６、７に当たるようになる。このため、硬球体２と硬質板４、５との間に滑りが生じることなく、硬球体２と硬質板４、５に摩耗痕が生じるのを防止でき、地震が収まったときには、別途施工される制振装置の作用により、硬球体２を元の位置（地震前の位置）に復帰させることができる。
【００３４】
次に、このストッパ付き転がり支承装置１を用いた構造物のアンカー構造の実施の形態を説明する。
【００３５】
本発明者らは、図６に示すように、（図示されていない）住宅の土台１２（構造物の上部構造）と基礎コンクリート１３（下部構造）との間の制振層２１に、複数の転がり支承装置２２（又は滑り支承装置）と複数の制振装置２３を分散させて配設することにより、安価で嵩張らず、地震の振動を吸収する機能と、住宅の床下の換気を行う基礎パッキンとしての機能を兼ね備えた構造を備えた住宅（構造物の上部構造）のアンカー構造２０を提案している。
【００３６】
具体的には、住宅（構造物の上部構造）の鉛直荷重を略均等に支承するように、複数の転がり支承装置２２（又は滑り支承装置）を分散させて配設するとともに、協働して住宅（構造物の上部構造）の捩じれ振動を抑制するように、複数の制振装置２３を分散させて配設した構造物のアンカー構造を提案している。この構造物のアンカー構造２０は、転がり支承装置２２（又は滑り支承装置）と制振装置２３の斯かる分散配置により、より高度な制振機能を得ることができる。
【００３７】
転がり支承装置２２は、例えば、図７に示すように、硬球体３１と、硬球体３１を内部に収容する円筒形状の位置決め部材３２と、硬球体３１及び位置決め部材３２を上下に挟む硬質板３３、３４を備えている。この転がり支承装置２２の硬球体３１、硬質板３３、３４は、上述したストッパ付き転がり支承装置１の硬球体２、硬質板４、５と同様の構成、作用、効果を備えているので、同一の構成、部位に同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３８】
位置決め部材３２は、例えば、軟質ウレタンフォームやポリスチレン発泡体やポリエチレン発泡体などの軟質弾性材料を用いると良い。位置決め部材３２の内径は、硬球体３１の直径と同じか、硬球体３１の直径よりも少し小さいものを用い、硬球体３１の位置決めを確実に行えるようにすると良い。また、図７のように、硬球体３１の周囲を位置決め部材３２で覆うことにより、硬球体３１の転動領域に塵や埃が入るのを防止することができる。
【００３９】
なお、この位置決め部材３２は、硬球体３１の転動に応じて変形し易くするため、下側の硬質板３４に接着し、上側の硬質板３３には接着していない。また、初動時の硬球体３１の転動に対する抵抗を緩和するため、位置決め部材３２の接着は、外周側を接着し、内周側は接着していない。例えば、外周側から位置決め部材３２の半径方向の厚さの約半分程度を接着すると良い。また、位置決め部材３２の外周面は被覆材３５で被覆するとよい。この転がり支承装置２２は、硬球体３１を位置決め部材３２の中に入れることにより、硬球体３１を硬質板３３、３４の転動面の中央に位置決めしている。
【００４０】
また、構造物のアンカー構造２０において、転がり支承装置２２と一緒に配設する制振装置２３は、例えば、図８に示すように、高減衰ゴム製のゴム状弾性体からなる円柱形状の制振部材４１と、制振部材４１を上下に挟む硬質板４２、４３と、ゴム製の被覆材４４を備え、制振部材４１の上端及び下端にそれぞれ硬質板４２、４３を加硫接着し、制振部材４１の外周面をゴム製の被覆材４４で被覆したものである。後記表１に、制振部材４１に用いるゴム材料の好適な配合例を示す。なお、表１中、ｐｈｒは、配合剤の質量をゴム１００部に対する部数で示すときに用いる記号である。制振装置２３は、構造物の上部構造の捩じれ振動を抑制するように配設する。具体的には、構造物の上部構造１２と下部構造１３との間の制振層２１の偏心率が３％以内になるように配設する。なお、構造物の上部構造１２と下部構造１３との間の制振層２１の偏心率は、後記式１により算出するとよい。
【００４１】
この転がり支承装置２２と制振装置２３は、嵩張らないので、基礎パッキンの機能を兼ね備えた構造物のアンカー構造に好適である。また、転がり支承装置２２に替えて、滑り支承装置（図示省略）を用いても良い。
【００４２】
本発明に係るストッパ付き転がり支承装置１は、この構造物のアンカー構造２０に適用可能であり、上記の複数の転がり支承装置２２の全て又は幾つか（少なくとも１つ）をストッパ付き転がり支承装置１に置き換えることにより、この構造物のアンカー構造２０において、上部構造の鉛直荷重を支承する機能とストッパの機能とを奏する。なお、ストッパ付き転がり支承装置１は、ストッパ部材６、７のない転がり支承装置２２に比べて、製造コストが割高になるので、ストッパ付き転がり支承装置１の数を抑えると、構造物のアンカー構造２０全体のコストを抑えることができる。住宅の重さ、地震時に作用する慣性力、ストッパ部材６、７の耐力を考慮して、図９に示すように、ストッパ部材６、７が壊れない程度に、ストッパ付き転がり支承装置１の数を抑えればよい。
【００４３】
また、この構造物のアンカー構造２０に用いる場合のストッパ部材６、７により画定する硬球体２の転動領域については、制振装置２３の破損を防止することも考慮するとよい。すなわち、制振装置２３の制振部材４１に用いる高減衰ゴムは、一般に、高さの約４倍の水平方向のせん断変形量によって、破断限界又は降伏限界に達することが知られている。このため、制振部材４１の破損を防止するため、制振装置２３の上下の硬質板４２、４３のせん断方向（水平方向）の変位を制振装置２３の制振部材４１の高さの４倍以下にするとよい。ストッパ付き転がり支承装置１では、硬質板４、５のせん断方向（水平方向）の変位は、硬球体２の転動距離の２倍になる。このため、ストッパ付き転がり支承装置１のストッパ６、７により、硬球体２の転動を、制振装置２３の制振部材４１の高さの２倍以下に規制することにより、制振装置２３の破断を防止することができる。
【００４４】
以上、本発明に係るストッパ付き転がり支承装置の実施の形態、および、本発明者らの提案する構造物のアンカー構造への適用を説明したが、本発明に係るストッパ付き転がり支承装置は上記に限定されるものではない。
【００４５】
例えば、図１においては、弾性緩衝材８、９をストッパ部材６、７の内周に配設したものを例示したが、図１０に示すように、円筒状部材３の外周に弾性緩衝材５１を配設したものでもよい。この場合、弾性緩衝材５１に用いる弾性材料の量が少なくて済むので、製造コストを低廉化させることができる。また、図１１に示すように、弾性緩衝材８、９、５１をストッパ部材６、７の内周及び円筒状部材３の外周の両方に設けてもよい。なお、弾性緩衝材５１を円筒状部材３の外周に配設する場合には、弾性緩衝材５１が上下の硬質板４、５に接触して弾性緩衝材５１が円筒状部材３の水平移動の妨げにならないように、上下の硬質板４、５から弾性緩衝材５１を離して配設するとよい。
【００４６】
また、ストッパ付き転がり支承装置１の硬球体２に装着する円筒状部材３は、硬球体の赤道より少し上方位置との間に、小径の鋼球（転動体）を複数介在させたものを例示したが、硬球体の赤道より少し上方位置と少し下方位置との両方との間に小径の硬球（転動体）を複数介在させてもよい。さらに、円筒状部材は、上記の形態には限定されず、例えば、硬球体の直径よりも少し大きな内径を有したものを、小径の鋼球（転動体）を複数介在させずに硬球体に装着し、硬球体の転動に沿って、下側の硬質板の上を滑りながら水平に移動するものでもよい。この場合、円筒状部材には、硬球体及び硬質板との摩擦係数が小さい、滑らかな材料を用いると良い。
【００４７】
また、ストッパ付き転がり支承装置の弾性緩衝材の断面形状は適宜に設計変更すれば良く、また弾性緩衝材に用いる弾性材料も適宜に選択すると良い。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【式１】
【００５０】
【発明の効果】
本発明に係るストッパ付き転がり支承装置は、硬球体の外周を覆うように設けた円筒状部材がストッパ部材に面当りして、ストッパ部材から円筒状部材を介して受ける水平方向の反力により硬球体の転動が規制される。このため、硬球体が下側の硬質板のストッパ部材に乗り上げて、上側の硬質板を浮き上がらせるような動きが硬球体に生じることがない。また、円筒状部材の外周面及び／又はストッパ部材の内周面に弾性緩衝材を配設しているので、衝突時に構造物の上部構造に伝わる衝撃を緩和することができ、また衝撃音を小さくすることができる。また、ストッパ部材の組み付け誤差も吸収することができる。
【００５１】
また、円筒状部材は、硬球体との間に、複数個の転動体を回転自在に介在させたものは、硬球体の転動に与える抵抗を小さく、硬球体が円滑に転動するので、好適である。
【００５２】
また、円筒状部材の上下端を、上下の硬質板に対して非接触状態とすることにより、硬球体の転動及び円筒状部材の水平移動に与える抵抗が小さくなる。この場合、円筒状部材と上下の硬質板との接触を確実に防止するため、上下の硬質板と円筒状部材の上下端との間に、上下の硬質板の間隔寸法の２．５％以上の隙間を設定すると良い。
【００５３】
上述したストッパ付き転がり支承装置は、安価に製造でき、嵩張らず、基礎コンクリートの上に設置することが可能であるから、転がり支承装置又は滑り支承装置と共に、構造物の上部構造の鉛直荷重を支持するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設するとともに、高減衰ゴムの上下端面に硬質板をそれぞれ取り付けた複数の制振装置を、構造物の上部構造の捩じれ振動を抑制するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設した構造物のアンカー構造に適用するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るストッパ付き転がり支承装置を示す縦断面図。
【図２】ストッパ付き転がり支承装置の平面図。
【図３】ストッパ付き転がり支承装置の施工工程を示す平面図。
【図４】ストッパ付き転がり支承装置の使用状態を示す縦断面図。
【図５】ストッパ付き転がり支承装置の使用状態を示す縦断面図。
【図６】本発明者らの提案する構造物のアンカー構造を示す平面図。
【図７】構造物のアンカー構造に用いる転がり支承装置の一実施形態を示す縦断面図。
【図８】構造物のアンカー構造に用いる制振装置の一実施形態を示す縦断面図。
【図９】ストッパ付き転がり支承装置を用いた構造物のアンカー構造の一実施形態を示す平面図。
【図１０】ストッパ付き転がり支承装置の変形例を示す縦断面図。
【図１１】ストッパ付き転がり支承装置の変形例を示す縦断面図。
【図１２】従来の住宅の上部構造のアンカー構造を示す図。
【図１３】基礎パッキン材を示す図。
【符号の説明】
１ ストッパ付き転がり支承装置
２ 硬球体
３ 円筒状部材
４、５ 硬質板
６、７ ストッパ部材
８、９ 弾性緩衝材
１０ 小径の鋼球（転動体）
１１ 保持溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の上部構造と下部構造との間に装着され、下部構造の上に上部構造を固定する構造物のアンカー構造と、構造物のアンカー構造に用いるストッパ付き転がり支承装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
住宅などの軽量構造物は、一般に布基礎とも言われる基礎コンクリート１０１の上に建築されている。基礎コンクリート１０１（下部構造）の上に建築物（構造物）の土台１０３（上部構造）を固定する場合は、例えば、図１２に示すように、Ｌ字状のアンカーボルト１０２の下部を基礎コンクリート１０１に埋設し、アンカーボルト１０２の上部を土台１０３に貫通させ、その土台１０３の上面に突出した部分をワッシャ１０４、ナット１０５で固定している。
【０００３】
しかし、単に土台１０３を基礎コンクリート１０１の上に固定しただけでは、大型車の通行により生じる交通振動が、基礎コンクリート１０１から土台１０３にそのまま伝わる。このため、図１３に示すように、土台１０３と基礎コンクリート１０１の間にゴム板１００を挟んで、交通震動を緩和するものがあった。しかし、この場合でも、アンカーボルト１０２が土台１０３と基礎コンクリート１０１をしっかりと連結しており、アンカーボルト１０２を介して基礎コンクリート１０１から土台１０３に震動がそのまま伝わり、震動はさほど緩和されず、十分な免震効果は得られなかった。
【０００４】
なお、このようなゴム板１００は、住宅の基礎部の通気用の基礎パッキン材としての機能を備えている。すなわち、ゴム板１００を、基礎コンクリート１０１と住宅の土台１０３との間に所定の間隔を開けて複数配設することにより、土台１０３と基礎コンクリート１０１との間に生じた隙間から基礎コンクリート１０１の内部の換気が行え、基礎コンクリート１０１内の空気の流れが良くなり、湿気を低減させることができる。また、基礎コンクリート１０１と土台１０３との縁を切ることにより、基礎コンクリート１０１が吸った水分を土台１０３に伝えないという作用がある。
【０００５】
この種の基礎パッキン材の一般的な技術水準を示す公知文献としては、下記の特許文献１が知られている。
【０００６】
また、ダンプカーなどの大型の自動車や鉄道車両の通行に伴う交通振動や地震による振動を吸収する制振機能を兼ね備えた基礎パッキン材としては、上下の硬質板の間に円形の穴を有する復元用のゴム材を配設し、ゴム材の穴の中に硬球体を転動可能に配設した転がり支承構造を備えたものが下記の特許文献２に提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３５５３５０号公報
【特許文献２】特開２０００−１１０４０３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１に記載されている基礎パッキン材は、構造物の上部構造と下部構造の間にゴム材を挟んだだけであり、地震やダンプカーなどの大型の自動車による振動や鉄道車両の通行に伴う交通振動を吸収する制振機能が十分でなかった。
【０００９】
また、特許文献２に記載されている基礎パッキン材は、一定の制振効果は期待できるものの、構造上、設置時に硬球体がゴム材の穴の中央に位置していることが保証されていない。このため、硬球体がゴム材の穴の内周面に接した状態で配設されている可能性があり、このような場合には振動時に硬球体がすぐにゴム材に乗り上げてしまう。本発明者らの知見によれば、ゴム材に硬球体が乗り上げると、硬球体が乗り上げた位置でゴム材が破損する場合があるので、十分な制振効果を得ることができない。
【００１０】
また、積層ゴムとオイルダンパーを組み合わせた免震装置はよく知られているが、このような免震工法で用いられる積層ゴムやオイルダンパーは１基あたりの装置が負担する鉛直荷重や水平荷重が大きいため、また装置の構造上、小型化することが難しいために、装置が大きく、設置コストや設置スペースが嵩み、一般住宅などの比較的小さな構造物には不経済であり、あまり普及していない。
【００１１】
そこで、本発明は、嵩張らず、安価で、振動吸収性能と基礎パッキン材としての機能を兼ね備えた構造物のアンカー構造の提供、及び、斯かる構造物のアンカー構造に適用するのに好適なストッパ付き転がり支承装置の提供を目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るストッパ付き転がり支承装置は、向かい合う面にそれぞれ転動面を有する上下の硬質板と、上下の硬質板の中央部に位置決めした硬球体と、硬球体の外周を覆う円筒状部材と、上下の硬質板の向かい合う面に硬球体の転動領域を画定するように突設した円筒状のストッパ部材と、円筒状部材の外周面及び／又はストッパ部材の内周面に配設した弾性緩衝材とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
円筒状部材は、硬球体との間に、複数個の転動体が回転自在に介在させることにより、硬球体の転動に与える抵抗を小さくすると良い。また、円筒状部材の上下端を、上下の硬質板に対して非接触状態とすることにより、硬球体の転動及び円筒状部材の水平移動に与える抵抗を小さくすると良い。この場合、円筒状部材と上下の硬質板との接触を確実に防止するため、上下の硬質板と円筒状部材の上下端との間に、上下の硬質板の間隔寸法の２．５％以上の隙間を設定すると良い。
【００１４】
このストッパ付き転がり支承装置は、転がり支承装置として建物の上部構造の鉛直荷重を支持する機能と、水平変位を規制する機能とその衝撃を緩和する機能を備えている。このストッパ付き転がり支承装置は、以下のように構造物のアンカー構造に利用するとよい。
【００１５】
すなわち、本発明に係る構造物のアンカー構造は、上述したストッパ付き転がり支承装置を、構造物の上部構造の鉛直荷重を支持するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設するとともに、高減衰ゴムの上下端面に硬質板をそれぞれ取り付けた複数の制振装置を、構造物の上部構造の捩じれ振動を抑制するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設したものである。
【００１６】
また、本発明に係る構造物のアンカー構造は、転がり支承装置又は滑り支承装置と、上述したストッパ付き転がり支承装置とを、構造物の上部構造の鉛直荷重を支持するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設するとともに、高減衰ゴムの上下端面に硬質板をそれぞれ取り付けた複数の制振装置を、構造物の上部構造の捩じれ振動を抑制するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設したものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るストッパ付き転がり支承装置及びストッパ付き転がり支承装置を用いた構造物のアンカー構造を図面に基づいて説明する。
【００１８】
ストッパ付き転がり支承装置１は、図１に示すように、硬球体２と、硬球体２に装着した円筒状部材３と、硬球体２を上下に挟む硬質板４、５と、硬球体２の転動領域を画定するように硬質板４、５に突設したストッパ部材６、７と、弾性緩衝材８、９を備えている。
【００１９】
硬球体２は、所要の硬さと真球度を備えた球体であり、略球形に粗加工した鋼材に転動加工を施して製造したものである。転動加工は、略球形に粗加工した鋼材を研磨板で上下に挟み、研磨板間で転動させて鋼材の表面の歪を除去しながら、球形に整形するものである。硬球体２は、転動加工により加工硬化が生じて硬さが増す。この転動加工によれば、Ｓ１５Ｃなどの安価な鋼材を用いて、ＨＲＣ２０以上の硬さと、高度な真球度を備えた硬球体を得ることができ、硬球体２の部品コストを安くすることができる。なお、硬球体２には、円滑な転動性能を長期間維持するため、例えば、ニッケルメッキなどの防錆処理を施すと良い。
【００２０】
円筒状部材３は、硬球体２が直接ストッパ部材６、７に当接するのを防止するため、硬球体２の外周を覆うように硬球体２に装着した部材である。この実施形態の円筒状部材３は内径が硬球体２の直径よりも少し大きく、高さは硬球体２の直径よりも少し小さくなっている。円筒状部材３は、硬球体２の円滑な転動を妨げないように、内周面の高さ方向の中間位置より少し上よりの位置に、小径の鋼球１０を転動自在に保持する保持溝１１を備えており、硬球体２との間に複数の小径の鋼球１０を転動自在に介在させて、硬球体２に装着している。
【００２１】
これにより、円筒状部材３を下側の硬質板５から少し浮かせて水平に配設することができ、上下の硬質板４、５に対して非接触状態に配設することができる。また、円筒状部材３の保持溝１１に保持された複数の小径の鋼球１０は、硬球体２が転動するときに、硬球体２の転動に応じて転動するので、円筒状部材３を装着したことにより、硬球体２の転動抵抗が増加するのを緩和することができる。また、円筒状部材３は、硬球体２との間に複数の小径の鋼球１０を転動自在に介在させているので、硬球体２が転動すると、硬球体２の転動に応じて円滑に水平方向に移動する。なお、円筒状部材３と上下の硬質板４とが接触しないようにするため、上下の硬質板４、５と、円筒状部材３の上下端との間に、上下の硬質板の間隔寸法の２．５％以上の隙間を設定するとよい。
【００２２】
硬質板４、５は、図２に示すように、所要の硬さと平面度を備えた略ひし形の板状部材であり、中央部には中心から硬球体２の直径の２倍以上の距離（例えば、硬球体２の直径が４０ｍｍであれば８０ｍｍ）を半径とする円を含む転動面を備えている。硬質板４、５の転動面もニッケルメッキなどの防錆処理を施しておくとよい。
【００２３】
この硬質板４、５は、板状素材に冷間圧延加工を施して製造している。冷間圧延加工は、板状素材を圧延ローラで挟みながら引き抜くものであり、熱処理を施すことがないので歪が生じることがなく、これにより所要の平面度を確保することができる。また加工硬化により所要の硬さを得ることができる。この冷間圧延加工によれば、ＳＵＳ３０４などの鋼材を用いて、ＨＲＣ２０以上、より好ましくはＨＲＣ２５以上の硬質板４、５を得ることができる。
【００２４】
また、硬質板４、５は、設置後、硬球体２から鉛直方向の荷重を受けるのでクリープ歪みにより、鉛直方向に窪みが生じる。地震時に硬球体２を滑らかに転動させるためには、このクリープ歪み量は小さければ小さいほど良い。上述したように冷間圧延加工により加工硬化させたものは、クリープ歪みが小さくなるので好適である。具体的には、６０年相当の鉛直沈み込み量が２００μｍ以下のものを用いることにより、硬球体２の円滑な転動を長期間（一般的な住宅の耐用年数期間）維持することができる。
【００２５】
ストッパ部材６、７は、硬球体２の転動領域を画定するべく、硬質板４、５の転動面の周縁に突設した円筒形状の部材であり、上下の硬質板４、５にそれぞれ突設している。ストッパ部材６、７の内周面には、硬球体２に装着した円筒状部材３がストッパ部材６、７に衝突したときの衝撃、及び衝突音を緩和する弾性緩衝材８、９が配設されている。弾性緩衝材８、９には、ゴムや軟質ウレタン材などの弾性素材を用いると良い。
【００２６】
このストッパ付き転がり支承装置１は、図１に示すように、硬球体２の上部から小径の鋼球１０を保持した円筒状部材３を装着し、硬球体２と円筒状部材３のアッセンブリを上下の硬質板４、５の転動面の中央に位置決めした状態で配設したものであり、住宅の土台１２（構造物の上部構造）と基礎コンクリート１３（下部構造）との間に施工される。硬球体２と円筒状部材３のアッセンブリを上下の硬質板４、５の転動面の中央に位置決めする方法には、例えば、接着剤を用いて硬球体２を硬質板４、５に接着し、地震発生時には揺れにより接着が外れるようにする方法、上側硬質板４又は下側硬質板５の転動面の中央部に地震発生時に硬球体２が容易に脱出できる程度の浅い位置決め用凹部を形成して、硬球体２の上端又は下端をこの位置決め用凹部に嵌め込む方法、あるいは、円筒状部材３とストッパ部材６，７との間に硬球体２の転動を妨げない、例えば、軟質ウレタンフォームやポリスチレン発泡体などの軟質弾性材料からなる位置決め用薄板を介装する方法など、任意の方法を採用することができる。
【００２７】
このストッパ付き転がり支承装置１の上下の硬質板４、５の両側には、図２に示すように、アンカーボルト１４、１５を締結するボルト締結部１６、１７が設けられている。片側の第１ボルト締結部１６には両側のボルト締結部１６、１７を結ぶ直線Ｌに沿って切欠き１８を形成しており、反対側の第２ボルト締結部１７には両側のボルト締結部１６、１７を結ぶ直線Ｌに直交する方向に沿って切欠き１９を形成している。第２ボルト締結部１７の切欠き１９は、詳しくは、第１ボルト締結部１６の所定の締結位置（例えば、設計上のボルト締結位置Ｏ）を中心とし、所定のボルトピッチ（例えば、設計上のボルトピッチＰ）を半径とする円弧Ｃに沿って形成している。なお、各ボルト締結部１６、１７の切欠き１８、１９の幅は、アンカーボルト１４、１５の直径よりも少し大きくなっており、切欠き１８、１９に沿ってアンカーボルト１４、１５を装着・離脱させることができるようになっている。また、切欠き１８、１９は、施工時の誤差を許容できるように、設計上のボルト締結位置よりも深く形成している。
【００２８】
このストッパ付き転がり支承装置１を施工するときは、図３に示すように、切欠き１８に沿って第１ボルト締結部１６に片側のアンカーボルト１４に装着し、図中の２点鎖線で示すように、ストッパ付き転がり支承装置１を回動させて切欠き１９に沿って反対側のアンカーボルト１５を第２ボルト締結部１７に装着し、ナットでストッパ付き転がり支承装置１を固定するとよい。
【００２９】
地震発生時は、住宅の土台１２と基礎コンクリート１３が相対的に水平方向に変位する。このときストッパ付き転がり支承装置１は、図４に示すように、住宅の土台１２と基礎コンクリート１３の相対変位に応じて、上下の硬質板４、５が相対的に水平方向に変位する。硬球体２は、上部構造の鉛直荷重を支承しながら、上下の硬質板４、５の間で滑りなく転動する。円筒状部材３は、硬球体２の転動に応じて、水平に移動する。そして、図５に示すように、円筒状部材３が上下の硬質板４、５に設けたストッパ部材６、７に衝突したところで、硬球体２の転動が規制される。
【００３０】
このストッパ付き転がり支承装置１によれば、硬球体２の外周を覆うように設けた円筒状部材３がストッパ部材６、７に面当りして、ストッパ部材６、７から円筒状部材３を介して受ける水平方向の反力により硬球体２の転動が規制される。このため、硬球体２が下側の硬質板５のストッパ部材７に乗り上げて、上側の硬質板４を浮き上がらせるような動きが硬球体２に生じることはない。
【００３１】
また、ストッパ部材６、７の内周に弾性緩衝材８、９を配設しており、衝突時に構造物の上部構造に伝わる衝撃を緩和することができ、また衝撃音を小さくすることができる。また、弾性緩衝材８、９は衝突時に円筒状部材３に当接して変形するので、円筒状部材３が変形するのを防止することができる。また、上下の硬質板４、５のストッパ部材６、７に設けた弾性緩衝材８、９により、水平方向の両側から円筒状部材３を挟み込んで、円筒状部材３の動きを規制することができるので、衝突時の円筒状部材３及び硬球体２の不規則な動きを防止することができ、円滑に硬球体２の転動を規制するとともに衝撃を吸収することができる。
【００３２】
また、ストッパ部材６、７の内周面に弾性緩衝材８、９を設けているので、ストッパ部材６、７の配設位置の組み付け誤差を弾性緩衝材８、９で吸収することができる。すなわち、仮に、弾性緩衝材８、９を装着せずにストッパ部材６、７のみで構成されており、かつ、ストッパ部材６、７に組み付け誤差がある場合には、硬球体２が転動したときに、上下の硬質板４、５の一方のストッパ部材６（７）に当たっているが、他方のストッパ部材７（６）には当たっていない状態が生じる、この場合、他方のストッパ部材７（６）に硬球体２が当たるまで、硬球体２と硬質板４、５との間に滑りが生じ、硬球体２又は硬質板４、５に顕著な摩耗痕が生じたり、地震終息後に硬球体２が元の位置（地震前の位置）に復帰できなかったりする。
【００３３】
しかし、このストッパ付き転がり支承装置１によれば、硬球体２が弾性緩衝材８、９に当たって、弾性緩衝材８、９が変形してからストッパ部材６、７により硬球体２の転動が規制されるので、ストッパ部材６、７に組み付け誤差がある場合でも、弾性緩衝材８、９の変形により組み付け誤差が吸収されて、硬球体２が上下の両方のストッパ部材６、７に当たるようになる。このため、硬球体２と硬質板４、５との間に滑りが生じることなく、硬球体２と硬質板４、５に摩耗痕が生じるのを防止でき、地震が収まったときには、別途施工される制振装置の作用により、硬球体２を元の位置（地震前の位置）に復帰させることができる。
【００３４】
次に、このストッパ付き転がり支承装置１を用いた構造物のアンカー構造の実施の形態を説明する。
【００３５】
本発明者らは、図６に示すように、（図示されていない）住宅の土台１２（構造物の上部構造）と基礎コンクリート１３（下部構造）との間の制振層２１に、複数の転がり支承装置２２（又は滑り支承装置）と複数の制振装置２３を分散させて配設することにより、安価で嵩張らず、地震の振動を吸収する機能と、住宅の床下の換気を行う基礎パッキンとしての機能を兼ね備えた構造を備えた住宅（構造物の上部構造）のアンカー構造２０を提案している。
【００３６】
具体的には、住宅（構造物の上部構造）の鉛直荷重を略均等に支承するように、複数の転がり支承装置２２（又は滑り支承装置）を分散させて配設するとともに、協働して住宅（構造物の上部構造）の捩じれ振動を抑制するように、複数の制振装置２３を分散させて配設した構造物のアンカー構造を提案している。この構造物のアンカー構造２０は、転がり支承装置２２（又は滑り支承装置）と制振装置２３の斯かる分散配置により、より高度な制振機能を得ることができる。
【００３７】
転がり支承装置２２は、例えば、図７に示すように、硬球体３１と、硬球体３１を内部に収容する円筒形状の位置決め部材３２と、硬球体３１及び位置決め部材３２を上下に挟む硬質板３３、３４を備えている。この転がり支承装置２２の硬球体３１、硬質板３３、３４は、上述したストッパ付き転がり支承装置１の硬球体２、硬質板４、５と同様の構成、作用、効果を備えているので、同一の構成、部位に同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３８】
位置決め部材３２は、例えば、軟質ウレタンフォームやポリスチレン発泡体やポリエチレン発泡体などの軟質弾性材料を用いると良い。位置決め部材３２の内径は、硬球体３１の直径と同じか、硬球体３１の直径よりも少し小さいものを用い、硬球体３１の位置決めを確実に行えるようにすると良い。また、図７のように、硬球体３１の周囲を位置決め部材３２で覆うことにより、硬球体３１の転動領域に塵や埃が入るのを防止することができる。
【００３９】
なお、この位置決め部材３２は、硬球体３１の転動に応じて変形し易くするため、下側の硬質板３４に接着し、上側の硬質板３３には接着していない。また、初動時の硬球体３１の転動に対する抵抗を緩和するため、位置決め部材３２の接着は、外周側を接着し、内周側は接着していない。例えば、外周側から位置決め部材３２の半径方向の厚さの約半分程度を接着すると良い。また、位置決め部材３２の外周面は被覆材３５で被覆するとよい。この転がり支承装置２２は、硬球体３１を位置決め部材３２の中に入れることにより、硬球体３１を硬質板３３、３４の転動面の中央に位置決めしている。
【００４０】
また、構造物のアンカー構造２０において、転がり支承装置２２と一緒に配設する制振装置２３は、例えば、図８に示すように、高減衰ゴム製のゴム状弾性体からなる円柱形状の制振部材４１と、制振部材４１を上下に挟む硬質板４２、４３と、ゴム製の被覆材４４を備え、制振部材４１の上端及び下端にそれぞれ硬質板４２、４３を加硫接着し、制振部材４１の外周面をゴム製の被覆材４４で被覆したものである。後記表１に、制振部材４１に用いるゴム材料の好適な配合例を示す。なお、表１中、ｐｈｒは、配合剤の質量をゴム１００部に対する部数で示すときに用いる記号である。制振装置２３は、構造物の上部構造の捩じれ振動を抑制するように配設する。具体的には、構造物の上部構造１２と下部構造１３との間の制振層２１の偏心率が３％以内になるように配設する。なお、構造物の上部構造１２と下部構造１３との間の制振層２１の偏心率は、後記式１により算出するとよい。
【００４１】
この転がり支承装置２２と制振装置２３は、嵩張らないので、基礎パッキンの機能を兼ね備えた構造物のアンカー構造に好適である。また、転がり支承装置２２に替えて、滑り支承装置（図示省略）を用いても良い。
【００４２】
本発明に係るストッパ付き転がり支承装置１は、この構造物のアンカー構造２０に適用可能であり、上記の複数の転がり支承装置２２の全て又は幾つか（少なくとも１つ）をストッパ付き転がり支承装置１に置き換えることにより、この構造物のアンカー構造２０において、上部構造の鉛直荷重を支承する機能とストッパの機能とを奏する。なお、ストッパ付き転がり支承装置１は、ストッパ部材６、７のない転がり支承装置２２に比べて、製造コストが割高になるので、ストッパ付き転がり支承装置１の数を抑えると、構造物のアンカー構造２０全体のコストを抑えることができる。住宅の重さ、地震時に作用する慣性力、ストッパ部材６、７の耐力を考慮して、図９に示すように、ストッパ部材６、７が壊れない程度に、ストッパ付き転がり支承装置１の数を抑えればよい。
【００４３】
また、この構造物のアンカー構造２０に用いる場合のストッパ部材６、７により画定する硬球体２の転動領域については、制振装置２３の破損を防止することも考慮するとよい。すなわち、制振装置２３の制振部材４１に用いる高減衰ゴムは、一般に、高さの約４倍の水平方向のせん断変形量によって、破断限界又は降伏限界に達することが知られている。このため、制振部材４１の破損を防止するため、制振装置２３の上下の硬質板４２、４３のせん断方向（水平方向）の変位を制振装置２３の制振部材４１の高さの４倍以下にするとよい。ストッパ付き転がり支承装置１では、硬質板４、５のせん断方向（水平方向）の変位は、硬球体２の転動距離の２倍になる。このため、ストッパ付き転がり支承装置１のストッパ６、７により、硬球体２の転動を、制振装置２３の制振部材４１の高さの２倍以下に規制することにより、制振装置２３の破断を防止することができる。
【００４４】
以上、本発明に係るストッパ付き転がり支承装置の実施の形態、および、本発明者らの提案する構造物のアンカー構造への適用を説明したが、本発明に係るストッパ付き転がり支承装置は上記に限定されるものではない。
【００４５】
例えば、図１においては、弾性緩衝材８、９をストッパ部材６、７の内周に配設したものを例示したが、図１０に示すように、円筒状部材３の外周に弾性緩衝材５１を配設したものでもよい。この場合、弾性緩衝材５１に用いる弾性材料の量が少なくて済むので、製造コストを低廉化させることができる。また、図１１に示すように、弾性緩衝材８、９、５１をストッパ部材６、７の内周及び円筒状部材３の外周の両方に設けてもよい。なお、弾性緩衝材５１を円筒状部材３の外周に配設する場合には、弾性緩衝材５１が上下の硬質板４、５に接触して弾性緩衝材５１が円筒状部材３の水平移動の妨げにならないように、上下の硬質板４、５から弾性緩衝材５１を離して配設するとよい。
【００４６】
また、ストッパ付き転がり支承装置１の硬球体２に装着する円筒状部材３は、硬球体の赤道より少し上方位置との間に、小径の鋼球（転動体）を複数介在させたものを例示したが、硬球体の赤道より少し上方位置と少し下方位置との両方との間に小径の硬球（転動体）を複数介在させてもよい。さらに、円筒状部材は、上記の形態には限定されず、例えば、硬球体の直径よりも少し大きな内径を有したものを、小径の鋼球（転動体）を複数介在させずに硬球体に装着し、硬球体の転動に沿って、下側の硬質板の上を滑りながら水平に移動するものでもよい。この場合、円筒状部材には、硬球体及び硬質板との摩擦係数が小さい、滑らかな材料を用いると良い。
【００４７】
また、ストッパ付き転がり支承装置の弾性緩衝材の断面形状は適宜に設計変更すれば良く、また弾性緩衝材に用いる弾性材料も適宜に選択すると良い。
【００４８】
【表１】
【式１】
【発明の効果】
本発明に係るストッパ付き転がり支承装置は、硬球体の外周を覆うように設けた円筒状部材がストッパ部材に面当りして、ストッパ部材から円筒状部材を介して受ける水平方向の反力により硬球体の転動が規制される。このため、硬球体が下側の硬質板のストッパ部材に乗り上げて、上側の硬質板を浮き上がらせるような動きが硬球体に生じることがない。また、円筒状部材の外周面及び／又はストッパ部材の内周面に弾性緩衝材を配設しているので、衝突時に構造物の上部構造に伝わる衝撃を緩和することができ、また衝撃音を小さくすることができる。また、ストッパ部材の組み付け誤差も吸収することができる。
【００５１】
また、円筒状部材は、硬球体との間に、複数個の転動体を回転自在に介在させたものは、硬球体の転動に与える抵抗を小さく、硬球体が円滑に転動するので、好適である。
【００５２】
また、円筒状部材の上下端を、上下の硬質板に対して非接触状態とすることにより、硬球体の転動及び円筒状部材の水平移動に与える抵抗が小さくなる。この場合、円筒状部材と上下の硬質板との接触を確実に防止するため、上下の硬質板と円筒状部材の上下端との間に、上下の硬質板の間隔寸法の２．５％以上の隙間を設定すると良い。
【００５３】
上述したストッパ付き転がり支承装置は、安価に製造でき、嵩張らず、基礎コンクリートの上に設置することが可能であるから、転がり支承装置又は滑り支承装置と共に、構造物の上部構造の鉛直荷重を支持するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設するとともに、高減衰ゴムの上下端面に硬質板をそれぞれ取り付けた複数の制振装置を、構造物の上部構造の捩じれ振動を抑制するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設した構造物のアンカー構造に適用するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るストッパ付き転がり支承装置を示す縦断面図。
【図２】ストッパ付き転がり支承装置の平面図。
【図３】ストッパ付き転がり支承装置の施工工程を示す平面図。
【図４】ストッパ付き転がり支承装置の使用状態を示す縦断面図。
【図５】ストッパ付き転がり支承装置の使用状態を示す縦断面図。
【図６】本発明者らの提案する構造物のアンカー構造を示す平面図。
【図７】構造物のアンカー構造に用いる転がり支承装置の一実施形態を示す縦断面図。
【図８】構造物のアンカー構造に用いる制振装置の一実施形態を示す縦断面図。
【図９】ストッパ付き転がり支承装置を用いた構造物のアンカー構造の一実施形態を示す平面図。
【図１０】ストッパ付き転がり支承装置の変形例を示す縦断面図。
【図１１】ストッパ付き転がり支承装置の変形例を示す縦断面図。
【図１２】従来の住宅の上部構造のアンカー構造を示す図。
【図１３】基礎パッキン材を示す図。
【符号の説明】
１ ストッパ付き転がり支承装置
２ 硬球体
３ 円筒状部材
４、５ 硬質板
６、７ ストッパ部材
８、９ 弾性緩衝材
１０ 小径の鋼球（転動体）
１１ 保持溝
Claims (6)
- 向かい合う面にそれぞれ転動面を有する上下の硬質板と、
前記上下の硬質板の中央部に位置決めした硬球体と、
前記硬球体の外周を覆う円筒状部材と、
前記上下の硬質板の向かい合う面に硬球体の転動領域を画定するように突設した円筒状のストッパ部材と、
前記円筒状部材の外周面及び／又はストッパ部材の内周面に配設した弾性緩衝材とを備えていることを特徴とするストッパ付き転がり支承装置。 - 前記円筒状部材と硬球体との間に、複数個の転動体が回転自在に介在していることを特徴とする請求項１に記載のストッパ付き転がり支承装置。
- 前記円筒状部材の上下端が、前記上下の硬質板に対して非接触状態であることを特徴とする請求項１又は２に記載のストッパ付き転がり支承装置。
- 前記上下の硬質板と円筒状部材の上下端との間に、上下の硬質板の間隔寸法の２．５％以上の隙間を設定したことを特徴とする請求項３に記載のストッパ付き転がり支承装置。
- 前記請求項１から４の何れかに記載のストッパ付き転がり支承装置を、構造物の上部構造の鉛直荷重を支持するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設するとともに、
高減衰ゴムの上下端面に硬質板をそれぞれ取り付けた複数の制振装置を、前記構造物の上部構造の捩じれ振動を抑制するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設したことを特徴とする構造物のアンカー構造。 - 転がり支承装置又は滑り支承装置と、前記請求項１から４の何れかに記載のストッパ付き転がり支承装置とを、構造物の上部構造の鉛直荷重を支持するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設するとともに、
高減衰ゴムの上下端面に硬質板をそれぞれ取り付けた複数の制振装置を、前記構造物の上部構造の捩じれ振動を抑制するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設したことを特徴とする構造物のアンカー構造。
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| CN109578502A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-05 | 北京星际荣耀空间科技有限公司 | 二维减振平台 |
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2003
- 2003-03-12 JP JP2003066864A patent/JP2004278550A/ja active Pending
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