JP2005240822A - 免震システム - Google Patents

Abstract

【課題】免震支承のみで免震と減衰と復元のすべてを行うことができる免震システムを提供する。
【解決手段】上部構造部２が、重力利用復元式転がり支承部３と摩擦支承部４との組み合わせで、水平二次元方向において免震されるようになされている。摩擦支承部４はバネ式支承からなり、免震中の重力利用復元式転がり支承部３による上部構造部２の上下の変位動作を前記バネ１１が吸収して摩擦支承状態が維持されるようになされている。また、摩擦支承部４による支承を解除する解除手段としてのボルト１５が備えられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、免震建物などに用いられる免震システムに関する。

戸建て住宅等の建物における免震システムとして、免震支承部がそれ自体で復元力を生じさせることができる重力利用復元式の転がり支承部からなるものが提供されている。また、免震支承部がそれ自体で減衰力を生じさせることができる摩擦支承部からなるものも提供されている。

しかしながら、重力利用復元式転がり支承部を用いて上部構造部を免震支承する免震システムでは、それ自体で減衰力を生じさせることはできず、そのため、免震支承部とは別に、減衰装置を備えさせなければならない。

また、摩擦支承部を用いて上部構造部を免震支承する免震システムでは、それ自体で復元力を生じさせることができず、そのため、免震支承部とは別に、復元装置を備えさせなければならない。

本発明は、上記のような技術背景において、免震支承のみで免震と減衰と復元のすべてを行うことができる免震システムを提供することを課題とする。

上記の課題は、上部構造部が、重力利用復元式転がり支承と摩擦支承との組み合わせで、水平二次元方向において免震されるようになされていることを特徴とする免震システム（第１発明）によって解決される。

この免震システムでは、重力利用復元式転がり支承によって復元力を生じ、摩擦支承によって減衰力を生じる。従って、免震支承のほかに復元装置や減衰装置を備えさせる必要がなく、免震支承のみで免震と減衰と復元のすべてを行うことができる。

上記の第１発明において、摩擦支承がバネ式支承からなり、バネの作用で摩擦支承状態が維持されるようになされているとよい（第２発明）。この場合は、免震中、上部構造部の支承を常に重力利用復元式支承と摩擦支承の両方で行わせることができて、上部構造部の支承を力学的に安定したものにすることができると共に、減衰や復元の効きも安定したものにすることができる。

また、第１又は第２発明において、摩擦支承による支承を解除する解除手段が備えられ、該解除手段により摩擦支承を解除した状態で上部構造部が残りの支承で支承されるようになされているとよい（第３発明）。この場合は、地震終了後、上部構造部が下部構造部に対して残留変位を生じている場合に、摩擦支承による支承を解除して摩擦を減らし、しかも、転がり支承による復元力を利用して、残留変位の矯正修復を小さな力で容易に行うことができる。

更に、第１発明において、上部構造部が、重力利用復元式転がり支承のみで支承される第１構造部分と、摩擦支承のみで支承される第２構造部分とを備え、これら構造部分同士が、水平方向には一体的に動作するが上下方向には相対変位できるようにジョイントされているのもよい（第４発明）。

この場合は、第１構造部分と第２構造部分とが上下方向に相対変位できるようにジョイントされているので、免震中、重力利用復元式転がり支承による支承で上下の変位動作を行う第１構造部分の上下の変位動作が、摩擦支承された第２構造部分には伝わらず、そのため、摩擦支承による第２構造部分の支承と減衰力とを安定した適切なものにすることができる。しかも、第１構造部分と第２構造部分とは水平方向には一体的に動作するようにジョイントされているので、第２構造部分の摩擦支承による減衰力を第１構造部分に適切に伝えることができると共に、第１構造部分の重力利用復元式支承による復元力を第２構造部分に適切に伝えることができ、第１、第２の両構造部分にうまい具合に減衰力と復元力を効かせることができる。

本発明の免震システムは、以上のとおりのものであるから、免震支承のみで免震と減衰と復元のすべてを行うことができる。

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図４に示す第１実施形態の免震システムは、戸建て住宅などの建物に用いた場合のもので、図１（イ）において、１は建物の下部構造部として基礎、２は建物の上部構造部であり、基礎１と上部構造部２との間に重力利用復元式転がり支承部３と摩擦支承部４とが介設され、上部構造部２がこれら重力利用復元式転がり支承部３と摩擦支承部４とで免震支承されている。なお、図示しないが、本実施形態における免震システムでは、免震中、上部構造部２を水平に保ちながら上下に変位させることのできる数の重力利用復元式転がり支承部と、少なくとも一つの摩擦支承部とを備え、これら免震支承部で上部構造部２を支承している。

重力利用復元式転がり支承部３は、基礎１の側に固着された下皿５と、上部構造部２の側に固着された上受け６と、上受け６にキャスター式で回転自在に保持され、下皿５に転動自在に支承された球体７とを備え、地震によって基礎１が水平方向に動くと、球体７が上受け６に保持されたまま下皿５上を転動し、上部構造部２が免震されるようになされている。そして、下皿５の上面５ａは球面状のくぼみに形成され、図２に示すように、免震中、球面状のくぼみ５ａが有する勾配によって上部構造部２が上下に変位動作をし、復元力を生じるようになされている。

摩擦支承部４は、図１（イ）（ロ）に示すように、基礎１側に固着された上面平坦な下皿８と、上部構造部２の側に保持された摺擦子９とを備え、地震によって下部構造部１が水平方向に動き、下皿８と摺擦子９とが擦れ合って水平方向に相対移動をすることで、上部構造部２が免震されるようになされており、その相対移動による摩擦力で減衰力を生じさせるようになされている。

そして、上記の重力利用復元式転がり支承部３では、免震中、上部構造部２が上下に変位動作をすることから、摩擦支承部４において、免震中、摺擦子９が下皿５から浮き上がってしまわないように、本実施形態では、摩擦支承部４がバネ式の支承部で構成されている。

即ち、図１（ロ）に示すように、上部構造部２の側に、下向き開放の筒状ベース部１０が固着されると共に、該筒状ベース部１０の筒内に摺擦子９が設置され、該摺擦子９がバネ１１の付勢力で下方突出状態に進出し、その進出状態を維持するように下皿８の上面に当接して、上部構造部２がバネ１１の弾性復元力で支持されるようになされている。

これにより、図２に示すように、免震中、重力利用復元式転がり支承部３による支承で上部構造部２が上下に変位をしても、摩擦支承部４では、摺擦子９がそれに追従するように上下に進退動作をして下皿８の上面との接触を保ち、摩擦支承状態が維持されるようになされている。

また、本実施形態では、摩擦支承部４による支承を解除できるようにするため、次のような構造が採用されている。即ち、図１（ロ）に示すように、摩擦支承部４において、筒状ベース部１０の筒内の高さ方向中間部の壁面部には凹所１２が設けられると共に、摺擦子９の外周部には、凹所１２内に突出するショルダー部１３が設けられ、免震中、ショルダー部１３が、凹所１２内の高さ寸法範囲内で上下をするようになされている。そして、筒状ベース部１０の周壁の下端面には、凹所１２内に開口するねじ孔１４が明けられ、該ねじ孔１４に下からボルト１５が螺合され、図４（イ）（ロ）に示すように、ボルト１５を上方に進出させ、その先端部を凹所１２内のショルダー部１３に当接させ、摺擦子９をバネ１１の付勢力に抗して上昇させることで、摺擦子９を下皿８の上面から離間させることができるようになされている。

上記の免震システムでは、上部構造部２を重力利用復元式転がり支承部３と摩擦支承部４とで免震支承するようになされているから、重力利用復元式転がり支承部３によって復元力を生じさせることができると共に、摩擦支承部４によって減衰力を生じさせることができ、従って、免震支承部のほかに復元装置や減衰装置を備えさせる必要がなく、これら免震支承部３，４のみで免震と減衰と復元のすべてを行うことができる。

しかも、転がり支承部３が重力利用復元式のものからなるなかで、摩擦支承部４はバネ式のものからなっているので、免震中、図２（イ）〜（ハ）に示すように、重力利用復元式転がり支承部３による支承で上部構造部２が上下に変位をしても、摩擦支承部４では、上記のように、バネ１１の作用で摩擦支承状態を維持することができ、これにより、上部構造部２の支承を力学的に安定したものにすることができると共に、減衰や復元の効きも安定したものにすることができる。

加えて、地震終了後、図３（イ）に示すように、上部構造部２が下部構造部１に対して残留変位を生じていて、その矯正修復を行う必要がある場合は、図４（イ）（ロ）に示すように、摩擦支承部４において、ボルト１５を上方に螺進させ、摺擦子９をバネ１１の付勢力に抗して上昇させて下皿８から離間させれば、図３（ロ）に示すように、上部構造部２は、摩擦支承による摩擦力から開放され、該上部構造部２を、重力利用復元式転がり支承部３による復元力も手伝って、小さな力で容易に元の位置に矯正修復することができる。

第２実施形態の免震システムは、免震支承部として、図５（イ）に示すように、重力利用復元式転がり支承と摩擦支承の両方を行う免震支承部１６を用いて構成されたものである。即ち、この免震支承部１６は、基礎の側に固着されて上面が球面状凹１７ａである下皿１７と、上部構造部の側に固着される上受け１８とを備え、上受け１８に、球体１９と摺擦子２０，２０とが保持され、球体１９が下皿１７に転動自在に支承されると共に、摺擦子２０，２０がバネ２１，２１で下皿１７の上面に押付け状態にされている。

上記のような免震支承部１６を用いることにより、第１実施形態の場合と同様に、復元装置や減衰装置を排除することができると共に、免震中の上部構造部の支承の安定と減衰や復元の効きの安定を実現できるのみならず、重力利用復元式転がり支承をする位置と摩擦支承をする位置との共通化を実現することができて、免震設計の幅を広くすることができる。なお、免震システムは、このような免震支承部１６のみで構成されていてもよいし、このような免震支承部１６と、第１実施形態におけるような重力利用復元式転がり支承部３及び／又は摩擦支承部４とを組み合わせて構成されていてもよい。

第３実施形態の免震システムは、図５（ロ）に示すように、上部構造部２が、重力利用復元式転がり支承部２４…のみで支承される第１構造部分２２と、摩擦支承部２５…のみで支承される第２構造部分２３とを備え、これら構造部分２２，２３同士が連結材２６…でピンジョイントされ、第１、第２の構造部分２２，２３が水平方向には一体的に動作するが、上下方向には相対変位できるようになされている。なお、重力利用復元式転がり支承部２４は、第１実施形態のものと同様のものからなり、摩擦支承部２５は非バネ式のものからなっている。

この免震システムでは、第１構造部分２２と第２構造部分２３とが上下方向に相対変位できるようにジョイントされているので、免震中、重力利用復元式転がり支承部３…で支承されている第１構造部分２２の上下の変位動作が、摩擦支承部２５…で支承されている第２構造部分２３には伝わらず、そのため、摩擦支承部４…による第２構造部分２３の支承と減衰力を安定した適切なものにすることができる。また、第１構造部分２２と第２構造部分２３とが水平方向に一体的に動作するようにジョイントされているので、第２構造部分２３を支承する摩擦支承部４…による減衰力を第１構造部分２２に適切に伝えることができると共に、第１構造部分２２を支承する重力利用復元式支承部２４…による復元力を第２構造部分２３に適切に伝えることができて、第１、第２の両構造部分２２，２３にうまい具合に減衰力と復元力を効かせることができる。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、本発明の免震システムにおいて、重力利用復元式転がり支承は、免震中、上部構造部を上下に変位させ、重力によって復元力を生じさせることができる構造のものからなっていればよく、その具体的構造に制限はないし、摩擦支承についてもその具体的構造に制限はない。

第１実施形態の免震システムを示すもので、図（イ）は断面正面図、図（ロ）は摩擦支承部の要部拡大断面正面図である。 図（イ）〜図（ハ）はそれぞれ、同システムの作動状態を示す断面正面図である。 図（イ）は地震終了後に同免震システムが残留変位を生じている状態を示す断面正面図、図（ロ）はその矯正復帰の方法を示す断面正面図である。 図（イ）は同システムが残留変位を生じた状態での摩擦支承部を示す断面正面図、図（ロ）は矯正復帰に際して摩擦支承部の摺擦子を上昇変位させた状態の断面正面図である。 図（イ）は第２実施形態の免震システムに用いられる免震支承部の断面正面図、図（ロ）は第３実施形態の免震システムの平面図である。

符号の説明

１…基礎（下部構造部）
２…上部構造部
３…重力利用復元式転がり支承部
４…摩擦支承部
９…摺擦子
１０…筒状ベース部
１１…バネ
１５…ボルト（解除手段）
２２…第１構造部分
２３…第２構造部分
２４…重力利用復元式転がり支承部
２５…摩擦支承部
２６…連結材

Claims (4)

1. 上部構造部が、重力利用復元式転がり支承と摩擦支承との組み合わせで、水平二次元方向において免震されるようになされていることを特徴とする免震システム。
2. 前記摩擦支承がバネ式支承からなり、バネの作用で摩擦支承状態が維持されるようになされている請求項１に記載の免震システム。
3. 摩擦支承による支承を解除する解除手段が備えられ、該解除手段により摩擦支承を解除した状態で上部構造部が残りの支承で支承されるようになされている請求項１又は２に記載の免震システム。
4. 上部構造部が、重力利用復元式転がり支承のみで支承される第１構造部分と、摩擦支承のみで支承される第２構造部分とを備え、これら構造部分同士が、水平方向には一体的に動作するが上下方向には相対変位できるようにジョイントされている請求項１に記載の免震システム。

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