JP2006057435A

JP2006057435A - 免震装置

Info

Publication number: JP2006057435A
Application number: JP2004274192A
Authority: JP
Inventors: Shozaburo Sato; 昇三郎佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2006-03-02

Abstract

【課題】地震の縦揺れにも対応でき、しかも、構造が簡単で強風によって建物構造物が移動することがなく、縦揺れ及び横揺れの振動に対する減衰効果の優れた免震装置を提供する。
【解決手段】円盤状となる下部材２の直上に対向して配置する上部材３の中央部に下部が一段小径となる筒孔９を設け、この筒孔９内の下部にスリーブ１２を上下動可能に組み込み、前記筒孔９内の上部にねじ込んだねじ付き蓋１１とスリーブ１２の間に縦揺れを吸収するためのスプリング１３を縮設し、前記スリーブ１２の下部で、下部材２上へ当接する大鋼球４ａとこの大鋼球４ａを上部から支える３個以上の小鋼球４ｂをそれぞれ回転可能に保持し、前記下部材２と上部材３間の周囲複数箇所に、下部材２と上部材３を移動しないよう互に結合し、縦揺れによる下部材３の上昇で結合を自動的に解くトリガー機構５を設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、地震発生時の縦揺れと横揺れの何れの方向の揺れに対しても対応することができ、地震の揺れを建物構造物に伝わらないよう効果的に逃がすことができるようにした免震装置に関する。

地震発生時の震動が建物構築物に直接伝わると、建物構築物が倒壊するだけでなく、この倒壊や家具類の倒れ等により、尊い人命が失われることになるので、建物構築物を免震装置で支持し、地震発生時の揺れを建物構造物に伝わらないようにすることが既に行われている。

従来の免震装置としては、地面側に固定した皿板の上にボールを介して建物構造物を支持し、地震発生による皿板の移動をボールの回転により逃がし、建物構造物に大きな振動が伝わらないようにするタイプや、建物構造物を摺動部材で水平移動可能に支持し、この摺動部材にゴム部材によって建物構造物側に定位置に戻る弾性を付与し、地震発生による摺動部材の水平移動によって振動を逃がし、建物構造物に大きな振動が伝わらないようにするタイプがある（例えば、特許文献１と２参照）。
特開２００２−１１５４１９号公報特開２０００−２５７３０３号公報

ところで、従来の免震装置は、何れのタイプにおいても、台風などによる揺れに対して構造的に不安定要素を含み、これを防ぐため、ショックアブソーバーの回路を手動や電気的に閉め、建物構造物を一時的に固定化する方法が採られているが、その後回路を開いておかねば地震に対して免震装置の機能が阻害され、極めて偶発的ではあるが、台風の最中に地震があった場合、折角の免震装置が働かないという問題がある。

また、台風がおさまった時には、固定手段を開放する必要があり、固定手段を閉じたまま忘れると、地震に対して免震の機能を発揮できないことになる。
更に、従来の免震装置は、地震の横揺れを想定したものばかりで、縦揺れにも対応できるものはなく、免震装置として機能的に十分なものではない。

そこで、この発明の課題は、地震の縦揺れにも対応でき、しかも、構造が簡単で強風によって建物構造物が移動することがなく、縦揺れ及び横揺れの振動に対する減衰効果の優れた免震装置を提供することにある。

上記のような課題を解決するため、請求項１の発明は、円盤状となる下部材の上面周囲に止まり縁を設け、前記下部材の直上に対向して配置する上部材の中央部に下部が一段小径となる筒孔を設け、この筒孔内の下部にスリーブを上下動可能に組み込み、前記筒孔内の上部にねじ込んだねじ付き蓋とスリーブの間に縦揺れを吸収するためのスプリングを縮設し、前記スリーブの下部で、下部材上へ当接する大鋼球とこの大鋼球を上部から支える３個以上の小鋼球をそれぞれ回転可能に保持して横揺れを吸収するようにし、前記下部材と上部材間の周囲複数箇所に、下部材と上部材を移動しないよう互に結合し、縦揺れによる下部材の上昇で結合を自動的に解くトリガー機構を設けた構成を採用したものである。

請求項２の発明は、円盤状となる下部材の上面周囲に止まり縁を設け、前記下部材の直上に対向して配置する上部材の中央部に下部が一段小径となる筒孔を設け、この筒孔内の下部にスリーブを上下動可能に組み込み、前記筒孔内の上部にねじ込んだねじ付き蓋とスリーブの間に縦揺れを吸収するためのスプリングを縮設し、前記スリーブの下部で、下部材上へ当接する中鋼球とこの中鋼球を上部から支える３個以上の大鋼球と、各大鋼球を個々に上部から支持する複数個の小鋼球をそれぞれ回転可能に保持して横揺れを吸収するようにし、前記下部材と上部材間の周囲複数箇所に、下部材と上部材を移動しないよう互に結合し、縦揺れによる下部材の上昇で結合を自動的に解くトリガー機構を設けた構成を採用したものである。

請求項３の発明は、上記筒孔内の上部にねじ込んだねじ付き蓋に、土台との隙間を埋めるためのねじを上下調整可能に取り付けた構成を採用したものである。

請求項４の発明は、上記下部材の上面が、中心部から周囲に向けて緩い登りとなる傾斜面になっている構成を採用したものである。

ここで、下部材は基礎上にボルトで固定され、上部材の上面に建物の土台が固定され、建物は、ねじ付き蓋とスリーブの間に、予め建物及び家財の重量よりやや大きめに圧縮力を調整して縮設したスプリングの弾性によって支持され、地震の縦揺れはこのスプリングの収縮によって吸収されることになる。

また、上記上部材の筒孔は、上部の大径孔と下部の小径孔の間に段部が設けられ、スリーブは、筒孔の大径孔に納まる上段部と、筒孔の小径孔に嵌合する下段部の上下二段となり、スプリングの収縮力で前記段部に当接した下限位置が規定される。
このスプリングは、中央位置とその周囲の複数箇所に配置した複数本からなり、ねじ付き蓋のねじ込み量によって圧縮弾性を調整することができ、このねじ付き蓋の下面とスプリングの上端間には、ねじ付き蓋の回転を円滑にするための滑り板が設けられている。

上記スリーブの大鋼球を支える小鋼球の保持部は、小鋼球より少し大径の孔になり、内部空間にグリースが充填されている。

前記下部材と上部材を互に結合するトリガー機構は、上部材の下面に固定した鉤型の上部トリガーと、下部材に揺動可能に枢止された偏荷重の下部トリガーと、下部トリガーを開放方向に引圧するスプリングとで形成され、上部トリガーと下部トリガーの爪先を互いに係合させることによって下部材と上部材を移動しないよう互に結合し、縦揺れによる下部材の上昇で爪先間に隙間が生じると、下部トリガーは倒れて結合を自動的に解くようになっている。

また、横揺れのみの場合であっても、建物の僅かな傾斜の往復によって上部トリガーと下部トリガーは解放される。

この発明によると、上部材の中央部に設けた筒孔内の下部にスリーブを上下動可能に組み込み、この筒孔内の上部にねじ込んだねじ付き蓋とスリーブの間に縦揺れを吸収するためのスプリングを縮設し、前記スリーブの下部で、下部材上へ当接する大鋼球とこの大鋼球を上部から支える３個以上の小鋼球をそれぞれ回転可能に保持し、前記下部材と上部材間の周囲複数箇所に、下部材と上部材を移動しないよう互に結合し、縦揺れによる下部材の上昇で結合を自動的に解くトリガー機構を設けたので、地震発生時の縦揺れで下部材が上昇すると、スプリングの収縮でこの縦揺れを吸収することで、建物への縦揺れの伝達を緩衝することができ、同時に、上下部材間の高さが縮まることで、トリガー機構の結合が自動的に解け、下部材と上部材はフリーとなり、続く横揺れに対して、下部材の移動を大鋼球の回転で逃がし、上部材に横揺れが伝わるのを緩衝することができ、これにより、地震の縦揺れと横揺れの両方から建物を守ることができ、免震装置に求められる要求を総て満たすことができる。

また、通常時は上部材と下部材がトリガー機構で結合されているので、強風による建物の移動発生を防ぐことができ、強風対策に全く手がかからないだけでなく、強風時の地震発生時にも免震機能を発揮することができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１乃至図３のように、第１の実施の形態の免震装置１は、所定の平面的な大きさを有する円盤状の下部材２と、この下部材２の上部に対向して配置する円盤状の上部材３と、前記下部材２と上部材３の間に介在させる複数組の鋼球群４及び、前記下部材２と上部材３を結合するよう周囲の複数箇所に配置したトリガー機構５からなり、下部材２は、基礎Ａの上面にボルト６を用いて固定され、上面の周囲に円形の止まり縁７が起立状に設けられ、この止まり縁７で囲まれた上面は、図１の場合フラットな面としたが、図３のように、円盤状下部材２上面を中心部から周囲に向けて緩い登りとなる傾斜面にすることができる。

このように、中心部から周囲に向けて緩い登りとなる傾斜面にすると、地震の揺れが終わった時、上部材３が円盤状下部材２の傾斜面の途中にあっても、鋼球群４は下部材２の中央部に転がり、元の状態に自動的に復帰することになる。

上記上部材３は、その上面に土台Ｂが直接又は土台Ｂを囲むＵ形鉄板を介して固定され、この上部材３の中央部が下向きに突出する筒壁８となり、この筒壁８内を上下に貫通する筒孔９は、上部の大径孔９ａと下部の小径孔９ｂからなり、その間に段部９ｃが形成され、大径孔９ａの上部内周面には雌ねじ１０が設けられている。

上記筒孔９内には、上部にねじ付き蓋１１がねじ込まれ、下部にスリーブ１２が上下動可能に組み込まれ、ねじ付き蓋１１とスリーブ１２の間に縦揺れを吸収するための多数のスプリング１３が縮設されている。

上記スリーブ１２は、筒孔９の大径孔９ａに納まる大径の上段部１２ａと、筒孔９の小径孔９ｂに嵌合する小径の下段部１２ｂの上下二段となり、スプリング１３の伸長弾性力で上段部１２ａが前記段部９ｃに当接した下限位置が規定される。

上記スプリング１３は、中央位置とその周囲の複数箇所に円状に配置した複数本からなり、ねじ付き蓋１１のねじ込み量によって圧縮弾性を調整することができ、このねじ付き蓋１１の下面とスプリング１３の上端間には、ねじ付き蓋１１の回転を円滑にするための滑り板１４が設けられている。

また、上記ねじ付き蓋１１に、土台Ｂとの隙間を埋めるためのねじ１５が上下調整可能に取り付けられ、上下動の激しいときにねじ付き蓋１１が破損するのを防ぐようになっている。

図２のように、上記スリーブ１２の上面には、中心部とその周囲複数箇所にスプリング１３の下端を嵌め込むための突起１６が設けられ、スプリング１３の位置ずれの発生がないようになっていると共に、スリーブ１２の下部で鋼球群４を保持している。

この鋼球群４は、下部材２上へ当接する大鋼球４ａとこの大鋼球４ａを上部から支える３個以上の小鋼球４ｂをそれぞれ回転可能に保持し、スリーブ１２の大鋼球４ａと小鋼球４ｂの保持部分は、大鋼球４ａの保持孔１７及び小鋼球４ｂの保持孔１８が、大鋼球４ａ及び小鋼球４ｂより少し大径となり、これら保持孔１７、１８の内部空間にグリースが充填され、保持孔１７の下端部に大鋼球４ａに摺接するゴムやフエルト等のシールが設けられている。

前記下部材２と上部材３を互に結合するトリガー機構５は、上部材３の下面で外周部に固定した下向き鉤型の上部トリガー１９と、下部材２の止まり縁７よりも外側の位置に下端をピン２０で揺動可能に枢止された偏荷重の下部トリガー２１と、下部トリガー２１を外側開放方向に引圧するよう下部材２との間に張設したスプリング２２とで形成され、上部トリガー１８と下部トリガー２１の爪先を互いに係合させることによって下部材２と上部材３を移動しないよう互に結合し、縦揺れによる下部材２の上昇で爪先間に隙間が生じると、下部トリガー２１は自重とスプリング２２の作用で外側に倒れて結合を自動的に解くようになっている。

図示の場合、下部トリガー２１の爪先には、上部トリガー１９の爪先に対して係止状態を調節する押さえねじ２３が装着してある。

なお、上部材３の左右両側には、下部材２又は基礎Ａとの間に設ける油圧ショックアブソーバ２４の取り付け部２５があり、油圧ショックアブソーバ２４が上部材３の横揺れに対して緩衝するようになっている。

次に、図４と図５に示す第２の実施の形態の免震装置１は、大荷重に対応し得るようにしたものであり、上述した第１の実施の形態に対して、スリーブ１２の下部で保持した鋼球群４の構造が異なっている。

第２の実施の形態の免震装置１における鋼球群４は、下部材２上に載る中鋼球４ｃと、この中鋼球４ｃの上部三箇所に載る大鋼球４ｄと、各大鋼球４ｄの上部三箇所を受ける小鋼球４ｅの組み合わせからなり、スリーブ１２の下部に設けた保持孔２６は、このような配置となる鋼球群４の各鋼球４ｃ乃至４ｅを回転可能に保持することができる構造になり、各鋼球４ｃ乃至４ｅは点接触となり、中鋼球４ｃの回転時に大鋼球４ｄと小鋼球４ｅは滑り回転することになる。

この発明の免震装置は、上記のような構成であり、建物構造物の構築時において、建物構造物の大きさや重量配分等の条件に合わせて免震装置１の配置位置と数を設定し、コンクリート基礎Ａの上に下部材２を固定し、この下部材２の上に臨ませた上部材３の鋼球群４が下部材２の上面に当接する状態で周囲のトリガー機構５を結合し、ねじ付き蓋１１を回転操作してスプリング１３の圧縮弾性を建物の重量等に合わせて設定し、この後、建物の土台Ｂを上部材３上に固定する。

通常、免震装置１は、第１の実施の形態では、図１や図３のように、大鋼球４ａが下部材２の中心部に位置し、第２の実施の形態では中鋼球４ｃが下部材２の中心部に位置し、スプリング１３が建物の重量を支持していると共に、トリガー機構５の結合により、下部材２と上部材３は互に固定化され、強風による建物の揺れを防いでいる。

上記の支持状態で地震が発生し、縦揺れまたは、縦揺れと横揺れの複合した振動が加わると、基礎Ａと共に下部材２が一体に上昇し、下部材２が鋼球群４を介してスリーブ１２を押し上げ、スリーブ１２上のスプリング１３は、予め建物及び家財の重量により圧縮されているが、縦揺れのときには更に加重圧縮されることで、突き上げの縦揺れから生じる鉛直荷重を吸収して緩衝することになり、建物への縦揺れの伝達を吸収する。

また、基礎Ａが下がる揺れのときには、圧縮されたスプリング１３が伸びることで、建物は上下位置に変化が生じないことになるが、例えば、建物に上昇が生じた場合、ゆっくり緩衝されて下降させることになり、これにより、建物における土台Ａや梁からの柱の抜けを防止することができる。

上記のように、縦揺れでスプリング１３を圧縮して下部材２が上昇すると、下部材２と上部材３の間隔が接近し、上部トリガー１９に対して下部トリガー２１が上昇することで両者の爪先の係合が解け、下部トリガー２１は自重とスプリング２２の作用で外側に倒れて下部材２と上部材３の結合を自動的に解くことになる。

下部材２と上部材３の結合が解かれた状態で、横揺れによって下部材２か横移動すると、鋼球群４の下部材２上に載る大鋼球４ａ又は、中鋼球４ｃが回転することで、横揺れが上部材３に伝達するのを逃がし、従って、上部材３とその上にある建物には横揺れが伝わらず、建物の横揺れ発生を緩衝することができ、横揺れの振幅が収まると、下部材２の傾斜面や油圧ショックアブソーバ２４の作用により、下部材２と鋼球群４の位置関係は元に戻り、これによって、建物を地震の振動から保護することができる。

地震が収まると、下部トリガー２１を引き起こし、押さえねじ２３を戻した後、上部トリガー１９に係合させて押さえねじ２３を締め、下部材２と上部材３を結合することにより、強風による建物の揺れを防ぐと共に次の地震に備えるようにすればよい。

この発明に係る免震装置の第１の実施の形態を示す要部切り欠き正面図（ａ）は上部材におけるスリーブとスプリングの配置を拡大した横断平面図、（ｂ）はスリーブの斜視図この発明に係る免震装置の第１の実施の形態の他の例を示す要部切り欠き正面図この発明に係る免震装置の第２の実施の形態を示す要部切り欠き正面図胴上における鋼球群の支持構造を示す拡大した横断平面図

符号の説明

１免震装置
２下部材
３上部材
４鋼球群
５トリガー機構５
６ボルト
７止まり縁
８筒壁
９筒孔
１０雌ねじに
１１ねじ付き蓋
１２スリーブ
１３スプリング
１４滑り板
１５ねじ
１６突起
１７保持孔
１８保持孔
１９上部トリガー
２０ピン
２１下部トリガー
２２スプリング
２３押さえねじ
２４油圧ショックアブソーバ
２５取り付け部

Claims

円盤状となる下部材の上面周囲に止まり縁を設け、前記下部材の直上に対向して配置する上部材の中央部に下部が一段小径となる筒孔を設け、この筒孔内の下部にスリーブを上下動可能に組み込み、前記筒孔内の上部にねじ込んだねじ付き蓋とスリーブの間に縦揺れを吸収するためのスプリングを縮設し、前記スリーブの下部で、下部材上へ当接する大鋼球とこの大鋼球を上部から支える３個以上の小鋼球をそれぞれ回転可能に保持して横揺れを吸収するようにし、前記下部材と上部材間の周囲複数箇所に、下部材と上部材を移動しないよう互に結合し、縦揺れによる下部材の上昇で結合を自動的に解くトリガー機構を設けた免震装置。
円盤状となる下部材の上面周囲に止まり縁を設け、前記下部材の直上に対向して配置する上部材の中央部に下部が一段小径となる筒孔を設け、この筒孔内の下部にスリーブを上下動可能に組み込み、前記筒孔内の上部にねじ込んだねじ付き蓋とスリーブの間に縦揺れを吸収するためのスプリングを縮設し、前記スリーブの下部で、下部材上へ当接する中鋼球とこの中鋼球を上部から支える３個以上の大鋼球と、各大鋼球を個々に上部から支持する複数個の小鋼球をそれぞれ回転可能に保持して横揺れを吸収するようにし、前記下部材と上部材間の周囲複数箇所に、下部材と上部材を移動しないよう互に結合し、縦揺れによる下部材の上昇で結合を自動的に解くトリガー機構を設けた免震装置。
上記筒孔内の上部にねじ込んだねじ付き蓋に、土台との隙間を埋めるためのねじを上下調整可能に取り付けた請求項１又は２に記載の免震装置。
上記下部材の上面が、中心部から周囲に向けて緩い登りとなる傾斜面になっている請求項１乃至３の何れかに記載の免震装置。