JP2009144854A

JP2009144854A - 免震システム用の支承具

Info

Publication number: JP2009144854A
Application number: JP2007324552A
Authority: JP
Inventors: Takeo Kurohane; 健夫黒羽; Ryo Kurohane; 亮黒羽
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2009-07-02

Abstract

【課題】強風による上部構造物の風揺れを、安価かつ簡素な構成で適切に抑制することができると共に、長期間にわたって、高い信頼性が得られる免震システム用の支承具を提供すること。
【解決手段】本実施形態の支承具１０によれば、その上下一対の開口２６ａ，３４ａの間に配置された転動体１６は、その開口２６ａ，３４ａにより上下から押さえつけられるので、転動体１６の回動が抑制される。したがって、構造物が強風を受けた場合など、水平方向の揺れが小さい場合には、転動体１６の揺動が適切に浴せされ、建物の風揺れは抑制される。一方、地震発生時のように水平方向の揺れが大きい場合は、下部軌道盤１２の横揺れに伴い、転動体１６が回動すると共に、上部軌道盤１４が下部軌道盤１２に対し水平方向に相対移動するので、免震効果が得られる。
【選択図】図３

Description

本発明は免震システム用の支承具に関し、特に、強風による上部構造物の風揺れを、安価かつ簡素な構成で適切に抑制することができると共に、長期間にわたって、高い信頼性が得られる免震システム用の支承具に関するものである。

ボールやローラの摩擦力を利用して、建物に伝わる地震の揺れを軽減する転がり支承具が知られている。このような転がり支承具を利用した免震建物では、建物が強風を受けると、上部構造物が移動を起こして揺れてしまうことがあり、それを阻止するため、風揺れ阻止装置を組み込むことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術によれば、地震時には進退作動体を後退させることにより、球体を移動可能として上部構造体を免震する。そして、通常時、すなわち、地震が発生していない間は、進退作動体を前進させて球体の移動を阻止し、風揺れを防止する。
特開２００６−１０５１８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、地震時に進退作動体を後退させ、通常時は進退作動体を前進させるために、地震の発生を検知するセンサを要する。そのため、構造が複雑となり製造コストが高いという問題点があった。また、長期間、点検無しで使用する間にセンサの故障が発生していると、進退作動体が地震時に適切に動作しない可能性があるため、装置の信頼性が不十分であるという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、強風による上部構造物の風揺れを、安価かつ簡素な構成で適切に抑制することができると共に、長期間にわたって、高い信頼性が得られる免震システム用の支承具を提供することを目的としている。

この目的を達成するために、請求項１記載の免震システム用の支承具は、上部構造物と下部構造物との間に設置され、各々が窪んだ軌道面をもち、上下に組み合わさって両者間にこれら軌道面による空間を画定する一対の軌道盤と、この空間に収容されて軌道面に沿って回動する転動体とを有し、前記一対の軌道盤は、それぞれ前記軌道面に開口する凹みを少なくとも１つ有し、前記凹みの開口幅は前記転動体の径よりも小さいことを特徴とする。

ここで、「構造物」とは、例えば家具やショーケース、建物自体など各種構造物を意味している。例えば、「上部構造物」が建物自体を意味する場合は、その建物の基礎が「下部構造物」に相当する。また「上部構造物」が家具など建物内に設置される構造物を意味する場合は、例えば建物自体や建物の床が「下部構造物」に相当する。また、「上部構造物」がパーソナルコンピュータや棚など、台上に設置される構造物を意味する場合には、例えば、机などの台が「下部構造物」に相当する。

また、「凹み」は、転動体に接触する軌道面に対し凹んでいる部分であって、転動体に非接触の部分であれば良く、穴または溝として構成される。

請求項２記載の免震システム用の支承具は、請求項１記載の免震システム用の支承具において、前記一対の軌道盤のうち少なくとも一方の軌道盤は、軌道面を構成する板状部材と、板厚方向に貫通する貫通穴を有し前記板状部材と重ねられる規制板とを備え、前記規制板の貫通穴の内周面で前記軌道面を囲うことにより、前記転動体の水平方向の移動を規制するものであることを特徴とする。

請求項１記載の免震システム用の支承具によれば、一対の軌道盤は、それぞれ、軌道面に開口する凹みを有し、その凹みの開口幅は前記転動体の径よりも小さいので、その上下一対の開口の間に配置された転動体は、その開口により上下から押さえつけられる。よって、地震発生時のように水平方向の揺れが大きい場合は、転動体が回動し、免震効果が得られる一方で、構造物が強風を受けた場合など、水平方向の揺れが小さい場合には、転動体の揺動が抑制される。

その結果、強風による上部構造物の風揺れを適切に抑制することができるという効果がある。また、地震検知センサなどの各種電子部品を設ける必要がないため、構成が安価かつ簡素であり、長期間にわたって、高い免震の信頼性が得られるという効果がある。

請求項２記載の免震システム用の支承具によれば、請求項１記載の免震システム用の支承具の奏する効果に加え、板状部材と規制板とを重ね合わせることにより、窪んだ軌道面を形成しているので、製造が容易であり、製造コストを安価とすることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る免震システムの支承具１０（以下、支承具１０と称する）が、下部構造物の一例である基礎コンクリートＣに取り付けられた状態を示す外観図であり、図１（ｂ）は、（ａ）に示す支承具１０の分解斜視図である。なお、図１は支承具１０を模式的に示す図であり、細部の構成は図２を参照して説明する。

支承具１０は、球体で構成される転動体１６（図２参照）の回動により地震の揺れを吸収する、いわゆる転がり支承であって、建物など各種構造物に伝わる揺れを小さくするために、上部構造物と下部構造物との間に設置される。

本実施形態の支承具１０は、特に、強風による構造物の風揺れを、安価かつ簡素な構成で適切に抑制することができると共に、揺れ検知センサなどの各種電子機器を必要としないため、長期間にわたって、高い信頼性が得られるものである。

図１に示すように、支承具１０は、下部軌道盤１２と、その下部軌道盤１２に対して水平方向に移動可能に設けられる上部軌道盤１４と、ワッシャ１５と、台座１７とが設けられている。なお、図面を見易くするため、図１（ｂ）においては、台座１７の図示を省略する。また、下部軌道盤１２と上部軌道盤１４との間には転動体１６が設けられるが、詳細は図２を参照して後述する。上部軌道盤１４に固定される台座１７には、ボルト挿通穴１７ａが設けられており、このボルト挿通穴１７ａを利用して、柱やＨ鋼などの上部構造物が支承具１０に固定される。

図１（ａ）に示すように、下部軌道盤１２は、基礎コンクリートＣから突出したボルトをナット１３で締結することによって、基礎コンクリートＣに相対移動不可能に固定される。さらに、図１（ｂ）に示すように、基礎コンクリートＣから突出したボルト２７は、下部軌道盤１２の中央に設けられたボルト挿通穴（詳細は図２を参照して後述）、および上部軌道盤１４の中央に設けられた貫通穴３６を挿通され、鉄板で構成されたワッシャ１５を介して、ナットＮと締結される。このワッシャ１５とナットＮとにより、上部軌道盤１２の上昇が制限される。

図２は、図１に示す支承具１０の要部を示す部分組立図であり、図３は、図２に示す支承具１０の断面図である。なお、図２および図３は、支承具１０を模式的に図示するものであり、実際の縮尺は無視して図示している。また、図３（ａ）は、地震が発生していない間の支承具１０の状態を図示しており、図３（ｂ）は、地震発生時の支承具１０の状態を図示している。

図２に示すように、下部軌道盤１２は、板状部材１８と、規制板２０とにより構成される。板状部材１８は、基礎コンクリートＣ（図１参照）などの下部構造物に固定される部材であって、上部構造物の重量を支えるために、例えば、焼入鉄板などの剛性が高い鋼材で構成される。板状部材１８の中央には、ボルト挿通穴１９が設けられており、基礎コンクリートＣなどの下部構造物から突出するボルト２７（図１参照）が挿通される。

さらに、板状部材１８には、後述するボルト３０ａのボルトヘッドを収納するための貫通穴２１、基礎コンクリートＣなどの下部構造物から上方へ向けて突出するボルトを挿通するための貫通穴１３ａが複数設けられている。

転動体１６の移動可能範囲を規制するために設けられる規制板２０は、ＳＳ４００（JIS G3101）などの鋼板であって、中央にボルト挿通穴２９が設けられている。このボルト挿通穴２９に、ボルト２７が挿通される。

規制板２０は、板厚方向に貫通する円形の貫通穴２８が設けられている。図３（ａ）に示すように、貫通穴２８の径Ｄ_２８は、転動体１６の径Ｄ_１６よりも大となるように構成される。そして、貫通穴２８の内周面で取り囲まれた板状部材１８の上面が軌道面２５を構成する。よって、転動体１６は、下部軌道盤１２における軌道面２５（図３参照）上を移動し、その水平方向の移動可能範囲は、貫通穴２８の内周面によって制限される。

貫通穴２８の大きさは、上部構造物と下部構造物との関係から、地震時に想定される揺れの大きさに応じて決定される。例えば、水平方向に２ｃｍ程度揺れる横揺れが想定される場合は、貫通穴２８の半径は２ｃｍ以上とされる。このようにすれば、地震時の揺れに応じて転動体１６が回動し、その揺れが適切に吸収される。

また上述のように、板状部材１８に規制板２０を重ねることにより、軌道面２５が下部軌道盤１２の上面に対して窪み、転動体１６を収容することができるので、製造が容易であり、製造コストを安価とすることができる。すなわち、重量物に耐えるために、板状部材１８を高剛性の材料で構成する場合、板状部材１８を削って軌道面２５を窪ませる加工を行うことは困難であるが、本実施形態のように、規制板２０を介在させ、貫通穴２８の内周面と軌道面２５とにより、転動体１６が収容される空間Ｋに深さを設けることができ、製造が容易となるのである。

さらに、図２に示すように、規制板２０の辺部には、ボルト３０ａを挿通するためのボルト挿通穴３０が、中央にボルト挿通穴２９を取り囲むように、４カ所設けられている。

上部軌道盤１４は、平面視において、規制板２０と略同一形状を有し、例えば、焼入鉄板などの剛性が高い鋼材で構成される。上部軌道盤１４には、規制板２０のボルト挿通穴３０と対応する位置に、ボルト挿通穴３０よりも大径の貫通穴３１が設けられる。よって、図２に示すように、規制板２０下方からボルト挿通穴３０にボルト３０ａを挿通し、貫通穴３１の上方からワッシャ１５を介してナット（図示せず）を嵌めて締結することにより、上部軌道盤１４が下部軌道盤１２に対し、水平方向の移動可能に取り付けられる。なお、ボルト挿通穴３０を介して締結されたボルト３０ａとナットとは、溶接により固着される。

また、図２に示すように、上部軌道盤１４の略中央には、貫通穴３１よりも大径の貫通穴３６が設けられている。よって、下部軌道盤１２から突出するボルト２７に、貫通穴３６の上方からワッシャ１５を介してナットＮ（図１参照）を嵌めて締結することにより、中央部においても、上部軌道盤１４が下部軌道盤１２に取り付けられる。

すなわち、上部軌道盤１４は、５カ所のボルトにより、下部軌軌道盤１２に取り付けられるが、本実施形態によれば、その取り付け箇所５カ所のワッシャ１５を、一枚の板状に構成しているので、組み付け作業が容易である。

図３（ａ）に示すように、上部軌道盤１４の下面には皿状に窪んだ軌道面３２が設けられている。図３（ａ）に示すように、この軌道面３２は、断面視において略円弧状を有し、例えばサンダで削ることにより形成される。上部軌道盤１４に、複数の軌道面３２が設けられる場合、各軌道面３２の窪みの深さは同一とされる。このようにすれば上部軌道盤１４の高さが水平に保たれ、上下方向のがたつきが抑制される。なお、図３（ａ）に示すように、軌道面３２は浅い窪みであるが、図２においては、図面を見易くするために、軌道面３２を実際の寸法よりも深く図示している。

したがって、上側軌道面３２と、下側の軌道面２５とが組み合わさって、両者間にこれら軌道面２５，３２および貫通穴２８の内周面による、空間Ｋ（図３参照）が画定される。転動体１６は、この空間Ｋに収容され、軌道面２５，３２に沿って回動する。

図３（ａ）に示すように、軌道面２５の略中央には、上方に向かって開口する穴である凹み２６が設けられる。一方、軌道面３２の略中央には、下方に向かって開口する穴である凹み３４が設けられている。この凹み２６，３４は、例えば、ドリルで孔を穿つことにより容易に形成することができる。なお、凹み３４を形成した後、その凹み３４を中心とした円状の領域をサンダで削ることにより、軌道面３２が形成される。凹み３４は、凹み２６と同様に、板厚方向の深さを有する凹みであるが、この深さを図示しようとすると、図面が複雑化し見難くなるので、図２においては、あえてこの深さを表現していない。

図３（ａ）に示すように、この凹み２６，３４の開口２６ａ，３４ａの径Ｄ_２６，Ｄ_３４は、転動体１６の径Ｄ_１６よりも小さい。

したがって、本実施形態の支承具１０によれば、その上下一対の開口２６ａ，３４ａの間に配置された転動体１６は、その開口２６ａ，３４ａにより上下から押さえつけられるので、転動体１６の回動が抑制される。よって、構造物が強風を受けた場合など、水平方向の揺れが小さい場合には、転動体１６の揺動が適切に抑制され、建物の風揺れは抑制される。一方、地震発生時のように水平方向の揺れが大きい場合は、図３（ｂ）に示すように、下部軌道盤１２の横揺れに伴い、転動体１６が回動するので、上部軌道盤１４が下部軌道盤１２に対し水平方向に相対移動し、免震効果が得られる。発明者による検討の結果、本実施例の支承具１０によれば、地震の揺れを約１／５程度に軽減できることがわかった。

このように、支承具１０によれば、安価かつ簡素な構成で、強風による上部構造物の風揺れを適切に抑制することができる。また、地震検知センサなどを設ける必要がないため、構成が簡素であり、長期間にわたって、高い免震の信頼性が得られる。

また、上述したように、上側の軌道面３２は、断面視において略円弧状に形成されているので、地震後は、軌道面３２の略中央に形成された開口３４ａに転動体１６が収まる位置へ上部軌道盤１４が自発的に復帰する。

なお、図３（ａ）に示すように、開口２６ａの径Ｄ_２６が、開口３４ａの径Ｄ_３４よりも大となるように、例えば２倍程度となるように構成することにより、転動体１６の安定性が高まり、風揺れ抑制効果をさらに得ることができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、本実施形態では、上述した支承具１０は、４個の転動体１６を備えたものであったが、転動体１６の数はこれに限定されるものではない。また、上述した支承具１０は、下部軌道盤１２を、板状部材１８と規制板２０との二層構造に構成していたが、例えば、上部軌道盤１４を板状部材１８と規制板２０との二層構造に構成しても良い。その場合は、規制板２０の上に板状部材１８が重ねられることとなる。

また、上述した支承具１０は、上下一対の軌道面２５，３２間にそれぞれ１個の転動体１６が設けられていたが、上下一対の軌道面２５，３２間に複数個の転動体１６が設けられていても良い。

また、上述した支承具１０によれば、板状部材１８の平坦面が規制板の貫通穴２８の内周面に囲われることにより、下側の軌道面２５が形成されていたが、板状部材１８をサンダで削ることにより、軌道面２５の中央が最も深くなるように、断面視において略円弧状に形成された皿状凹みを予め板状部材１８に設け、その皿状凹みにより軌道面２５を形成しても良い。

図４は、変形例の支承具１０を示す断面図である。図４に示すように、軌道面２５を、断面視において略円弧状に形成し、最も深い中央部に凹み２６を設けることとすれば、地震により、一対の軌道盤１２，１４が水平方向に相対移動したとしても、地震終了後は、転動体１６が、軌道面２５の中央に形成された開口２６ａへ収まる位置に自発的に復帰し、図４に示す状態へ自然に復帰させることができる。なお、１つの下部軌道盤１２に複数の軌道面２５が形成される場合、その複数の軌道面２５の皿状凹みの深さは同一とする。このようにすれば、各軌道面２５のバランスが良く、支承具１０のがたつきを抑制することができる。

また、上述した支承具１０の平面視における形状は、様々に設計変更され得る。また、上述した凹み２６，３４は、いずれも板厚方向に貫通するものではなかったが、貫通孔で構成されていても良い。また、軌道面２５，３２は、中央に向かうに従って深く窪む形状であっても良く、例えばすり鉢状に形成されていても良い。

また、上述した支承具１０の上部軌道盤１４は、下部軌道盤１２に対し５箇所で取り付けられていたが、例えば、その中央の一カ所において下部軌道盤１２に取り付けられる一カ所止めの構造であっても良い。

（ａ）は、本発明の一実施形態に係る免震システムの支承具を示す外観図であり、（ｂ）は（ａ）に示す支承具の分解斜視図である。図１に示す支承具の要部を示す部分組立図である。図１に示す支承具の断面図であり、（ａ）は、地震が発生していない間の状態を示す図であり、（ｂ）は、地震発生時の状態を示す図である。変形例の支承具を示す断面図であり、図３（ａ）に相当する図である。

符号の説明

１０免震システム用の支承具
１２，１４一対の軌道盤
１６転動体
１８板状部材
２０規制板
２５，３２軌道面
２６，３４凹み
２８規制板の貫通穴
Ｄ_２６，Ｄ_３４開口幅
Ｄ_１６転動体の径
Ｋ空間

Claims

上部構造物と下部構造物との間に設置される免震システム用の支承具であって、
各々が窪んだ軌道面をもち、上下に組み合わさって両者間にこれら軌道面による空間を画定する一対の軌道盤と、この空間に収容されて軌道面に沿って回動する転動体とを有し、
前記一対の軌道盤は、それぞれ前記軌道面に開口する凹みを少なくとも１つ有し、前記凹みの開口幅は前記転動体の径よりも小さいことを特徴とする免震システム用の支承具。
前記一対の軌道盤のうち少なくとも一方の軌道盤は、軌道面を構成する板状部材と、板厚方向に貫通する貫通穴を有し前記板状部材と重ねられる規制板とを備え、前記規制板の貫通穴の内周面で前記軌道面を囲うことにより、前記転動体の水平方向の移動を規制するものであることを特徴とする請求項１記載の免震システム用の支承具。