JP2007009415A

JP2007009415A - 免震装置

Info

Publication number: JP2007009415A
Application number: JP2005187742A
Authority: JP
Inventors: Tomio Suzuki; 富夫鈴木
Original assignee: Suzuki Sangyo Co Ltd
Current assignee: Suzuki Sangyo Co Ltd
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2007-01-18

Abstract

【課題】あらゆる水平方向の揺れに対応でき、構造が簡単で比較的短時間に振動を収束することのできる免震装置を提供する。
【解決手段】免震装置１は建造物３等の底面９に設けられ、下面１１の一部に凹陥部１３が形成された免震板１５と、基礎５の上面１７に設けられ上面１７の一部に球体７の一部を突出させた状態で収容し得る収容凹部２１が形成された支持体２３と、上記免震板１５と支持体２３との間に転動自在に設けられる球体７と、上記免震板１５ないし建造物３等と基礎５とを揺動可能な状態で連結する連結杆２５と、連結杆２５の一部に挿嵌され、連結杆２５の傾きを元の状態に戻すように付勢する付勢バネ２７とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、建造物等と基礎との間に設けられ、地震等によって生じた地盤の揺れを球体の転がり運動と所定の位置に戻ろうとする球体の求心力とを利用して建造物等に直接伝達されないようにして振動収束を図る免震装置に関する。

地震が多発する我が国では従来から地震による揺れから建造物を守るために建造物の構造躯体自体を強化する耐震設計や建造物と基礎との間に介在して建造物への振動伝達を低減させる防振装置あるいは免震装置の使用が行われている。
このうち免震装置は建造物等と基礎との間に設けられ、地震等によって生じた地盤の揺れを球体の転がり運動と所定の位置に戻ろうとする求心力とを利用して建造物等に直接伝達されないようにして振動収束を図る装置である。

下記の特許文献１にはこのような免震装置の一例が開示されている。特許文献１に開示されている免震装置は上下に配置される平板状の２枚の免震皿と、２枚の免震皿間に介設される１つの球体と、上下の免震皿間に設けられ上下の免震皿を連結する免震皿連結杆とを備え、免震皿に設けられるレール摺動部を長めに形成して免震皿連結材のレールの端部位置から外方に突出させるようにしている。

そして上述のような構成を採用することによって上記免震装置は建造物と基礎間にねじれが生じた場合に問題となる免震皿のレール摺動部の端部が免震皿連結材のレールに噛み込んで免震機能を発揮できない事態を防止している。
しかし上述のように従来の免震装置は構造が複雑であり、加えて上方の免震装置の移動方向が一方向に限定されており、その下方の免震皿連結材の移動方向が上方の免震装置の移動方向と直交する方向に限定されている。従って地盤の揺れる方向によって免震皿のレール摺動部と免震皿連結材のレールとの間には常に無理な力が作用しており、上記レール摺動部とレールとの噛み込みの問題を完全に解消するには至っていなかった。
特開２００２−１３９０９７号公報

本発明は、上記の背景技術及び背景技術が抱えていた問題点の存在を踏まえてなされたものであって、あらゆる水平方向の揺れに対応でき、構造が簡単で比較的短時間に振動を収束することのできる免震装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために請求項１に記載した発明は、建造物等と基礎との間に設けられ、地震等によって生じた地盤の揺れを球体の転がり運動と所定の位置に戻ろうとする球体の求心力とを利用して建造物等に直接伝達されないようにして振動収束を図る免震装置において、建造物等の底面に設けられ下面の一部に凹陥部が形成された免震板と、基礎の上面に設けられ上面の一部に球体の一部を突出させた状態で収容し得る収容凹部が形成された支持体と、上記免震板と支持体との間に転動自在に設けられる球体と、上記免震板ないし建造物等と基礎とを揺動可能な状態で連結する連結杆と、連結杆の一部に挿嵌され、連結杆の傾きを元の状態に戻すように付勢する付勢バネとを備えていることを特徴とする免震装置である。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した免震装置において、前記球体は６個設けられており、前記連結杆及び付勢バネはほぼ直交する平面四方に延びるように４本ずつ設けられていることを特徴とする免震装置である。

請求項３に記載した発明は、請求項１に記載した免震装置において、前記球体は下に３個、上に１個、上下２段に亘って計４個設けられており、前記免震板の周囲には免震板の過剰な傾きを防止する傾き規制体が支持体の上面から幾分浮き上がった状態で設けられていることを特徴とする免震装置である。

請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載した免震装置において、該免震装置は建造物等の大きさ、重量あるいは設置面の状況等に応じて単一の建造物等に対して１ユニットまたは複数ユニット配設されることを特徴とする免震装置である。

本発明の免震装置によれば、免震板と基礎とを揺動可能な状態で連結する連結杆を備えているから連結杆の作用長と揺動可能な角度の範囲内であらゆる水平方向の揺れに対応することが可能である。また免震板の過剰な水平方向への移動や上方への移動が防止されるから球体の脱落も防止されている。
また連結杆の傾きを元の状態に戻すように付勢する付勢バネを備えているから免震板に伝達された振動を比較的短時間に収束することが可能である。また付勢バネの弾性力によって急激な振動変化や上下方向の揺れに対しての緩衝作用も発揮される。

また球体を６個と、連結杆及び付勢ばねを４本ずつ設けた場合には６個の球体によって免震板の水平状態が維持されるから免震板が傾いて下方の支持体や基礎に摺接することはなく、４本の連結杆及び付勢バネによってあらゆる水平方向の揺れに対しての早期の振動収束を図ることができる。
また球体を上下２段に亘って設けた場合には上方の球体に作用する建造物等の荷重を分散させて下方の球体に伝達でき、耐荷重性が向上し、傾き規制体の存在により免震板の過剰な傾きによって生ずる球体の脱落も防止されている。

また単一の建造物に対して免震装置を１ユニットのみ設けた場合には低コストの免震構造を構築でき、比較的小型の建造物や水槽等の重量物に対して免震構造を適用することが可能になる。また単一の建造物に対して免震装置を複数ユニット配設した場合には荷重の大きな比較的大型の建造物や条件の悪い地盤上に建設する建造物等に対して免震構造を適用することが可能になる。

本願発明に係る免震装置１は建造物３等と基礎５との間に設けられ、地震等によって生じた地盤Ｇの揺れを球体７の転がり運動と所定の位置に戻ろうとする球体７の求心力とを利用して建造物３等に直接伝達されないようにして振動収束を図る装置である。
具体的には免震装置１は建造物３等の底面９に設けられ下面１１の一部に凹陥部１３が形成された免震板１５と、基礎５の上面１７に設けられ上面１９の一部に球体７の一部を突出させた状態で収容し得る収容凹部２１が形成された支持体２３と、上記免震板１５と支持体２３との間に転動自在に設けられる上記球体７と、上記免震板１５と基礎５とを揺動可能な状態で連結する連結杆２５と、連結杆２５の一部に挿嵌され、連結杆２５の傾きを元の状態に戻すように付勢する付勢バネ２７とを備えている。

以下、下記に示す実施の形態１と実施の形態２を例に採って、本願発明に係る免震装置について具体的に説明する。
下記の実施の形態１、２では図１に示すような住宅３Ａを建造物３等の例に採り、該住宅３Ａの四隅の底面９と、その下方に設けられる基礎５の上面１７との間に４ユニットの免震装置１を配設した場合について説明する。

実施の形態１に係る免震装置１Ａは上記本発明の免震装置１の基本的構成に加えて以下のような構成を有している。以下図２〜４に基づいて上記本発明の基本的構成と併せて実施の形態１の特有の構成について説明する。
免震板１５は一例として円板状をしており、免震板１５の下面１１の中心には収容するすべての球体７を余裕を持って収容できる大きさの凹陥部１３が形成されている。この凹陥部１３の周縁部２９は湾曲している。

支持体２３は免震板１５をそのまま裏返したような形状の円板状の部材であり、支持体２３の上面１９の中心には収容するすべての球体７を余裕を持って収容できる大きさの収容凹部２１が形成されている。この収容凹部２１の周縁部３１は湾曲している。
球体７は住宅３Ａ等の荷重に耐えられるだけの強度を備え、表面が滑らかに形成された球形の部材であって、本実施の形態では同サイズの球体７を６個使用している。

連結杆２５は両端にボールジョイント様の球形の揺動支点３３、３５を備えた長尺の丸棒状の部材である。そして免震板１５と支持体２３の相対移動量の変化に対応し得るように連結杆２５は伸縮可能な状態で設けられている。
具体的には一端に揺動支点３３を備えた軸部６１と、一端に揺動支点３５を備えた筒部６３とを入れ子状に組み合わせることによって連結杆２５は構成されている。また上方の揺動支点３３は上記免震板１５に対して揺動可能な状態で接続されており、下方の揺動支点３５は基礎５に直接あるいは基礎５に対して固定状態で設けられる図示しないハウジング等を介して揺動可能な状態で接続されている。
また連結杆２５は免震板１５を上方から見てほぼ直交する平面四方に延びるように４本設けられている。

またそれぞれの連結杆２５には免震板１５の下面１１側に配される軸部６１に設けられる一方のバネ受座３９と、基礎５の上面１７側に配される筒部６３に設けられる他方のバネ受座４１とによって両端が保持された状態で一例として圧縮コイルバネによって構成される付勢バネ２７が縮設されている。
そしてこのようにして構成される実施の形態１に係る免震装置１Ａを適用した住宅３Ａに地震による揺れが作用すると支持体２３は地盤Ｇと一体になって振動するが、免震板１５及び免震板１５によって支持された住宅３Ａは球体７の存在によってあたかも地震がなかった時と同様、そのままの位置で静止するか、極僅か振動するだけである。

免震板１５と支持体２３の相対移動量が大きくなると球体７が凹陥部１３及び収容凹部２１から脱落するおそれが懸念されるが連結杆２５の存在によって免震板１５と支持体２３間の過剰な相対移動量の変化は防止されている。
また水平方向の急激な振動変化や縦揺れに対して付勢バネ２７が緩衝装置として作用し、免震装置１Ａ及び住宅３Ａに及ぼすダメージを低減させる。
地震の揺れが収まった後は付勢バネ２７の付勢力と、凹陥部１３及び収容凹部２１内において中心に移動しようとする球体７の求心力によって比較的短時間で振動収束が図られ、免震板１５と支持体２３は当初の相対位置に復帰する。

実施の形態２に係る免震装置１Ｂは前述した実施の形態１に係る免震装置１Ａの中で詳述した本発明の免震装置１の基本的構成に加えて以下述べるような実施の形態２に係る免震装置１Ｂ特有の構成を有している。以下図５〜７に基づいて実施の形態２に係る免震装置１Ｂの構成を実施の形態１に係る免震装置１Ａと異なる構成を中心に説明する。

本実施の形態では免震板１５は一例として矩形平板状をしており、該免震板１５の下面１１の中心には実施の形態１と同様の凹陥部１３が形成されている。また免震板１５の下面１１の周囲には免震板１５の過剰な傾きを防止する傾き規制体４３が下方に突出した状態で設けられている。
図示の傾き規制体４３は転動可能な傾き規制ボール４５によって構成されており、一例として等間隔に８個設けられている。そして傾き規制ボール４５は後述する球体７によって免震板１５が水平に支持されることによって通常は支持体２３の上面１９から幾分浮き上がった状態で設けられている。

支持体２３は基礎５側に設けられる肉厚の矩形ブロック状の支持台４７と、支持台４７の上部に設けられる肉薄の矩形平板状の蓋体４９とを備えることによって構成されている。支持台４７の上面には球体７の下３分の１位の部分を保持できる球凹面形状の収容凹部２１が３個、一定の間隔を隔てて三角形状に配設されている。また支持台４７のコーナー部４個所には支持台４７と蓋体４９とを結合するためのボルト、ナット等を受け入れるための受入穴５１が形成されている。

蓋体４９には上記支持台４７上面の収容凹部２１に対応する個所に同じく３個の窓部５３が形成されている。窓部５３は貫通状態で設けられており、球体７の中間３分の１付近の部分を保持できるように上記収容凹部２１と同一曲率半径の球凹面形状に形成されている。
また蓋体４９のコーナー部４個所には上記受入穴５１に対応する個所に同じく４個のボルト、ナット等を受け入れるための受入穴５５が形成されている。

そして３つの収容凹部２１に３つの球体７を収容した状態で蓋体４９を支持台４７上に被せてボルト、ナット等によって両者を結合した状態では、支持体２３の上面１９から球体７の上３分の１位の部分が上方に突出した状態になり、しかも支持体２３からの球体７の脱落が防止された状態になっている。
また本実施の形態では球体７は下３個上に１個、上下２段に亘って計４個設けられている。このうち下に設けられる３個の球体７は上述した収容凹部２１と窓部５３とによって転動可能に保持されており、その中心上部に上記下方の３つの球体７によって３点で支持された上方の１個の球体７が載置されている。

本実施の形態では、連結杆２５の免震板側の揺動支点３３は住宅３Ａに対して直接支持されるように構成されている。これに伴って住宅３Ａの底面には連結杆２５の自由な揺動運動を可能にするために比較的大きめに形成された穴部５７が設けられている。
そしてこのようにして構成される実施の形態２に係る免震装置１Ｂを適用した住宅３Ａに地震による揺れが作用すると、支持体２３と下方の３つの球体７は地盤Ｇと共に振動するが、免震板１５及び免震板１５によって支持された住宅３Ａは上方の１個の球体７の存在によってあたかも地震がなかった時と同様、そのままの位置で静止するか、極僅か振動するだけである。

また免震板１５が大きく傾くと上方の球体７が凹陥部１３及び下方の３つの球体７の中心に形成される凹部５９から脱落するおそれが懸念されるが、傾き規制ボール４５が支持体２３の上面１９に当接し、過剰な免震板１５の傾きが防止されているから上記球体７の脱落は生じない。
また比較的大きめに形成された穴部５７の存在によって連結杆２５の必要な揺動運動も確保されているから、ある程度振幅の大きな揺れに対しても対応できるようになっている。

以上、本発明を実施するための最良の形態とその一例である実施の形態１と実施の形態２について詳述してきたが、具体的な構成は上述した構成に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内における設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、本発明の免震装置１の適用対象である建造物３等には工場やビル等の大型の建造物３に限らず、建坪の小さな小型の住宅３、あるいは大型の水槽や陳列用のガラスケース等の重量物も含まれる。またこのような建造物３等の大きさ、重量の違いや設置面の状況あるいは使用目的等の違いにより免震装置１の大きさや設置個数、あるいは配置態様等を適宜調整することが可能である。
また使用する球体７の個数も種々変更でき、傾き規制体４３の構成も免震板１５と一体の当接片等によって構成することも可能である。

本発明は建造物等の施工分野、あるいは水族館や博物館等において水槽や陳列用のガラスケース等の免震を図りたい場合に利用でき、特に構造が比較的簡単であらゆる平面方向の揺れに対応できる免震装置を適用したい場合に利用可能性を有する。

本発明の免震装置を適用した建造物等の一例を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係る免震装置を示す組立状態の斜視図である。本発明の実施の形態１に係る免震装置を示す側断面図である。本発明の実施の形態１に係る免震装置を示す分解状態の斜視図である。本発明の実施の形態２に係る免震装置を示す組立状態の斜視図である。本発明の実施の形態２に係る免震装置を示す側断面図である。本発明の実施の形態２に係る免震装置を示す分解状態の斜視図である。

符号の説明

１免震装置１Ａ免震装置（実施の形態１の）
１Ｂ免震装置（実施の形態２の）３建造物
３Ａ住宅５基礎
７球体９底面（建造物等の）
１１下面（免震板の）１３凹陥部（免震板の）
１５免震板１７上面（基礎の）
１９上面（支持体の）２１収容凹部（支持体の）
２３支持体２５連結杆
２７付勢バネ２９周縁部（凹陥部の）
３１周縁部（収容凹部の）３３揺動支点（免震板側の）
３５揺動支点（基礎側の）３９バネ受座（免震板側の）
４１バネ受座（基礎側の）４３傾き規制体
４５傾き規制ボール４７支持台
４９蓋体５１受入穴（支持台の）
５３窓部５５受入穴（蓋体の）
５７穴部５９凹部
６１軸部６３筒部
Ｇ地盤

Claims

建造物等と基礎との間に設けられ、地震等によって生じた地盤の揺れを球体の転がり運動と所定の位置に戻ろうとする球体の求心力とを利用して建造物等に直接伝達されないようにして振動収束を図る免震装置において、建造物等の底面に設けられ下面の一部に凹陥部が形成された免震板と、基礎の上面に設けられ上面の一部に球体の一部を突出させた状態で収容し得る収容凹部が形成された支持体と、上記免震板と支持体との間に転動自在に設けられる球体と、上記免震板ないし建造物等と基礎とを揺動可能な状態で連結する連結杆と、連結杆の一部に挿嵌され、連結杆の傾きを元の状態に戻すように付勢する付勢バネとを備えていることを特徴とする免震装置。
請求項１に記載した免震装置において、前記球体は６個設けられており、前記連結杆及び付勢バネはほぼ直交する平面四方に延びるように４本ずつ設けられていることを特徴とする免震装置。
請求項１に記載した免震装置において、前記球体は下に３個、上に１個、上下２段に亘って計４個設けられており、前記免震板の周囲には免震板の過剰な傾きを防止する傾き規制体が支持体の上面から幾分浮き上がった状態で設けられていることを特徴とする免震装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載した免震装置において、該免震装置は建造物等の大きさ、重量あるいは設置面の状況等に応じて単一の建造物等に対して１ユニットまたは複数ユニット配設されることを特徴とする免震装置。