JP2009293234A - 摩擦減震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大規模の建物はもちろんのこと、一戸建て住宅のような新築や既存の小規模の建物に設置することができ、簡単な構造を有し低コストで設置可能であって、中規模や大規模地震に有効に機能する摩擦減震装置を提供する。
【解決手段】建物の基礎と土台との間または杭頭と基礎との間に重ね合わされて介挿される少なくとも３枚の滑り平板からなり、最下段に位置する該滑り平板は該基礎または該杭頭に固定されるとともに、最上段に位置する該滑り平板は該土台または該基礎に固定され、中間に位置する該滑り平板は上部の該滑り平板および下部の該滑り平板に対して摺動可能に設置され、相互に面接触する該滑り平板の１つの滑り面同士は摩擦係数が所定値となるように形成されるとともに、他の１つの滑り面同士は摩擦係数が該所定値よりも大きな値となるように形成されるようにした。
【選択図】図１

Description

本願発明は、建物の減震装置に関し、より詳しくは、建物の基礎に介挿される板材を主要素とする減震装置に関する。

地震対策としての建築構造に関する技術としては、耐震技術、免震技術および制震技術があるが、免震技術は地震振動が建物に直接伝達されないように基礎等から分離、絶縁する構造が基本である。そして、ビル等の大型の建物に適用される免震技術としては、たとえば、円盤状の鋼製板とゴムとを積層して構成した積層ゴム体が知られているが、この積層ゴム体は質量の大きな大型の建物に適しているものの、比較的軽量な一戸建て住宅のような小規模の建物には適していない。

そのため、比較的軽量な小規模の建物に適用される免震技術として、平板間の摩擦力を利用した減震装置が提案されていて、特開２００２−２０６２４５号公報、特開２００２−３７１５６９号公報および特開２００７−１３８６７８号公報に関示されている。なお、特開２００７−１３８６７８号公報に関示の発明は、本願出願人によるものである。

特開２００２−２０６２４５号公報に開示の技術は、「戸建住宅のような構造物に適し、安価で提供できる住宅減震用基礎構造を提供する」ことを目的としていて、「住宅が構築される地盤に形成された地盤側コンクリート基礎と、住宅の下部に構成され、地盤側基礎の上に置かれる住宅側コンクリート基礎と、地盤側コンクリート基礎と住宅側コンクリート基礎との間に設けられた複数の摩擦軽減機構とを含み、摩擦軽減機構は、地盤側コンクリート基礎に設けられた所定の面積を持つ板材と、住宅側コンクリート基礎における該板材に対応する箇所に住宅側コンクリート基礎の下面から出没可能に設けられて前記板材の上を住宅側コンクリート基礎と共にスライド可能な滑動部材とを含む」構成とすることにより、この目的を達成しようとしたものである。

また、特開２００２−３７１５６９号公報に開示の技術は、特開２００２−２０６２４５号公報に開示の技術と同様に、「戸建住宅のような構造物に適し、安価で提供できる住宅減震用基礎構造を提供する」ことを目的としていて、「住宅が構築される地盤に形成された地盤側コンクリート基礎と、住宅の下部に構成され、地盤側基礎の上に置かれる住宅側コンクリート基礎と、地盤側コンクリート基礎と住宅側コンクリート基礎との間に設けられた複数の摩擦軽減機構とを含み、摩擦軽減機構は、地盤側コンクリート基礎に設けられた所定の面積を持つ板材と、住宅側コンクリート基礎における該板材に対応する箇所の下面に設けられて前記板材の上を住宅側コンクリート基礎と共にスライド可能な滑動部材５３とを含む」構成とすることにより、この目的を達成しようとしたものである。

そして、本願出願人による特開２００７−１３８６７８号公報に開示の技術は、「一戸建ての住宅のような小型の建築物に、好適な減震装置を提供する」ことを目的としていて、「基礎と土台又は柱との間で、主にアンカーボルトの各箇所に分散して設けられる、地震時の横揺れ荷重により潤滑な滑動可能なフッ素系高分子樹脂を塗装した二重の鋼板等とからなる摩擦減衰装置と地震荷重を受けてこの摩擦減衰装置が滑動した場合、基礎に固定されたアンカーボルトと土台の衝突を緩衝し基礎と土台のずれを拘束する低反発高分子樹脂等の円筒形の衝撃緩衝装置及び地震荷重を受けた時に発生する引抜力をアンカーボルトに拘束する滑動可能な座板鋼板及びナット、スプリングワッシャー等からなる引抜拘束装置からなる」構成とすることにより、この目的を達成しようとしたものである。
特開２００２−２０６２４５号公報 特開２００２−３７１５６９号公報 特開２００７−１３８６７８号公報

しかしながら、特開２００２−２０６２４５号公報および特開２００２−３７１５６９号公報に開示の技術は、「住宅が構築される地盤に形成された地盤側コンクリート基礎」と「住宅の下部に構成され、地盤側基礎の上に置かれる住宅側コンクリート基礎」との間に、摩擦軽減機構を介挿しているため、「住宅が構築される地盤に形成された地盤側コンクリート基礎」および「住宅の下部に構成され、地盤側基礎の上に置かれる住宅側コンクリート基礎」の設置されていない建物には、適用できない。また、摩擦軽減機構は、地盤側基礎に設けられた所定の面積を持つ板材と、住宅側基礎の下面における該板材に対応する箇所に設けられて該板材の上を該住宅側基礎と共にスライド可能な滑動部材とから構成されていて、たとえば、摩擦係数を大きく設定した場合には、中規模程度の地震に対して有効に働かず、摩擦係数を小さく設定した場合には、大規模の地震に対して有効に働かない恐れがある。

そして、特開２００７−１３８６７８号公報に開示の技術では、コンクリート製の基礎および木製の土台からなる一般的な住宅にも適用できるものの、摩擦減衰装置が地震時の横揺れ荷重により滑動が可能なフッ素系高分子樹脂を塗装した二層の鋼板から構成されていて、当該装置においては摩擦面が１箇所であるので、前述の特開２００２−２０６２４５号公報および特開２００２−３７１５６９号公報に開示の装置と略同様の課題がある。また、基礎に固定されたアンカーボルトと土台の衝突を緩衝する衝撃緩衝装置に使用される円筒形の低反発高分子は、高価であって経済性に難点があるとともに、温度変化に対し脆弱化するという課題がある。

そこで、本願発明は、大規模の建物はもちろんのこと、一戸建て住宅のような新築や既存の小規模の建物に設置することができ、簡単な構造を有し低コストで設置可能であって、中規模や大規模地震に有効に機能する摩擦減震装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願請求項１に係る摩擦減震装置は、建物の基礎と土台との間または杭頭と基礎との間に重ね合わされて介挿される少なくとも３枚の滑り平板からなり、最下段に位置する該滑り平板は該基礎または該杭頭に固定されるとともに、最上段に位置する該滑り平板は該土台または該基礎に固定され、中間に位置する該滑り平板は上部の該滑り平板および下部の該滑り平板に対して摺動可能に設置され、相互に面接触する該滑り平板の１つの滑り面同士は静止摩擦係数が所定値となるように形成されるとともに、他の１つの滑り面同士は静止摩擦係数が該所定値よりも大きな値となるように形成される、ことを特徴としている。
なお、滑り平板には鋼製等の金属製、合金製、合成樹脂製またはセラミック製を使用することができる。
また、本願請求項２に係る摩擦減震装置は、請求項１に記載の摩擦減震装置であって、前記１つの滑り面同士の所定値である静止摩擦係数は略０．１〜０．２であり、前記他の１つの滑り面同士の静止摩擦係数は略０．２〜０．５である、ことを特徴としている。
そして、本願請求項３に係る摩擦減震装置は、請求項１または請求項２に記載の摩擦減震装置であって、前記滑り平板の表面は非処理のまま、または前記静止摩擦係数となるように研磨処理され、メッキ処理され、若しくは塗装されている、ことを特徴としている。
なお、研磨処理には凹凸や溝を刻設することも含む。
さらに、本願請求項４に係る摩擦減震装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の摩擦減震装置であって、前記滑り平板は金属板または合成樹脂板である、ことを特徴としている。なお、金属板は鋼製あるいは鋼を含む合金製であることが好ましい。
また、本願請求項５に係る摩擦減震装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の摩擦減震装置であって、前記基礎はコンクリート製の基礎であり、前記土台は木製または鋼製の水平材であって、該土台は該基礎に複数のアンカーボルトを介して固定され、前記滑り平板は該アンカーボルトに挿通されて該基礎および該土台間に介挿され、および／または複数の該アンカーボルト間の該基礎および該土台間に介挿され、該アンカーボルトが挿通される該滑り平板には挿通孔が穿設されて、該アンカーボルトは少なくとも該基礎に固定される以外の該滑り平板の該挿通孔に遊貫して挿通される、ことを特徴としている。
なお、アンカーボルトに遊貫して挿通される滑り平板の挿通孔は、土台が木製の場合にはアンカーボルト径＋５ｍｍ程度であることが好ましく、土台が鋼製の場合にはアンカーボルト径＋１０ｍｍ程度であることが好ましい。
そして、本願請求項６に係る摩擦減震装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の摩擦減震装置であって、前記杭は鋼製、コンクリート製または合成樹脂製の杭であり、前記基礎はコンクリート製の基礎であって、該杭の上部は該基礎の底面に凹設された杭頭嵌合穴に所定の間隙を以って嵌合し、該基礎は該滑り平板を介して該杭頭に摺動可能に載置されている、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項７に係る摩擦減震装置は、請求項６に記載の摩擦減震装置であって、前記所定の間隙は略５ｍｍである、ことを特徴としている。
また、本願請求項８に係る摩擦減震装置は、請求項６または請求項７に記載の摩擦減震装置であって、前記所定の間隙内には伸縮可能な間隙保持材が充填されている、ことを特徴としている。なお、間隙保持材は圧縮強度がゼロに近い材料であることが好ましい。
そして、本願請求項９に係る摩擦減震装置は、請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の摩擦減震装置であって、前記杭頭嵌合穴は最上段に位置する前記滑り平板および該滑り平板の周辺縁から垂設される該滑り平板と同じ素材の筒体により被覆されている、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項１０に係る摩擦減震装置は、請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の摩擦減震装置であって、前記基礎の外周側面と該外周側面周りの地盤との間には緩衝帯が介挿されている、ことを特徴としている。

本願各請求項に係る発明は上記の構成により以下の効果を奏する。
（１）本願発明に係る摩擦減震装置は、建物の基礎と土台との間または杭頭と基礎との間に重ね合わされて介挿される少なくとも３枚の滑り平板から構成されているので、簡単な構造であり、低コストで製造できるとともに低コストで設置可能であり、かつ、新築や既存の小規模の建物に設置することができる。
（２）また、摩擦減震装置が３枚の滑り平板から構成されている場合において、たとえば、相互に面接触する滑り平板間の１つの滑り面同士の静止摩擦係数を略０．１〜０．２とし、他の１つの滑り面同士の静止摩擦係数を略０.２〜０.５とした場合には、１００ガル（地震加速度：ｇａｌ（ｃｍ／ｓ^２））程度の中地震や７００ガル程度の大地震に対して有効に機能する。なお、出願人の知見に拠れば、滑り面同士の静止摩擦係数の総和は、想定地震加速度の１／１，０００以下とすることが好ましい。また、震動に対する滑り平板の作用については〔発明を実施するための最良の形態〕で説明する。
（３）そして、滑り平板を金属板としたときには、所定の静止摩擦係数となるような表面処理は容易であり、滑り平板自体の加工も安価で容易にできる。
（４）一般的な一戸建て住宅はコンクリート製の布基礎と布基礎にアンカーボルトを介して木製または鋼製の水平材である土台が固着されているが、本願発明に係る摩擦減震装置は、このような構造の基礎部分にも使用することができる。そして、このアンカーボルトに挿通孔が穿設された滑り平板を挿通した摩擦減震装置を設置した場合には、布基礎に固定される最下段以外の滑り平板はアンカーボルトに遊貫して挿通されていて、アンカーボルト周りには所定の間隔を有しているため、最下段以外の滑り平板はアンカーボルトに拘束されずに摺動することができる。このため、水平方向の地震の揺れに拠る基礎と土台のズレが生じたときに、相互に面接触する滑り平板同士が摺動することができ、このときに滑り平板間に生じる摩擦により地震エネルギーが減衰して建物に伝達されることになる。さらに、アンカーボルトに挿通された滑り平板は、アンカーボルトが滑り平板の抜出防止の役割を担うことになる。
（５）本願発明に係る摩擦減震装置を鋼製、コンクリート製または合成樹脂製の杭とコンクリート製の基礎との間に介挿して使用する場合には、基礎の底面に凹設された杭頭嵌合穴に杭頭を所定の間隙を以って嵌合し、杭頭と杭頭嵌合穴底との間に介挿することとしている。このため、杭頭嵌合穴の周壁が中間に位置する滑り平板の抜出を防止することとなる。
（６）上記の場合において、杭頭嵌合穴と杭頭との所定の間隙をあまりに小さくすると地震の揺れに対して滑り平板間に滑りが生ぜず、また、あまりに大きくすると滑りが生じたときに基礎の加速度が大きくなって、杭と基礎が激しく衝突することになる。出願人の知見に拠れば杭頭嵌合穴と杭頭との所定の間隙は略５ｍｍであることが適当である。
（７）また、杭頭嵌合穴を最上段に位置する滑り平板および滑り平板の辺縁から垂設される筒体により被覆することとし、さらに、所定の間隙内には伸縮可能な間隙保持材で充填することとした場合には、カップ状となった滑り平板および筒体を杭頭に被せた後、基礎のコンクリートを打設することにより、所定の間隙内にコンクリートが回り込むこともなく本願発明に係る摩擦減震装置を設置することができるので、その施工はきわめて容易である。
（８）請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の摩擦減震装置を設置した場合には、地盤内に埋設される基礎の揺れと地盤の揺れとが一致しない。このため、基礎の外周側面と該外周側面周りの地盤との間に緩衝帯を介挿することにより摩擦減震装置の減震効果を十分に発揮させることができる。なお、緩衝帯は砂利や砕石等で形成することが好ましく、建物周りの水はけも良くなる。

本発明を実施するための最良の形態に係る実施例１および実施例２について、図１ないし図５に基づいて説明する。
ここで、図１は、実施例１および実施例２に係る摩擦減震装置を設置した一戸建て住宅の軸組み立面図であり、図２は、実施例１に係る摩擦減震装置の地震時における作動説明図であって、図２（ａ）は上部滑り平板、中間部滑り平板および下部滑り平板間に滑りが生じていない状態を示し、図２（ｂ）および図２（ｃ）は上部滑り平板および中間部滑り平板間に滑りが生じている状態を示し、図３は、実施例２に係る摩擦減震装置の地震時における作動説明図であって、図３（ａ）は上部滑り平板、中間部滑り平板および下部滑り平板間に滑りが生じていない状態を示し、図３（ｂ）および図３（ｃ）は上部滑り平板および中間部滑り平板間に滑りが生じている状態を示している。なお、図１では、実施例１および実施例２に係る摩擦減震装置が併設されるように図示しているが、必ずしも実施例１および実施例２に係る摩擦減震装置を併設する必要がないことは勿論であり、通常はそれぞれ単独で設置することになる。

図１ないし図３において、符号１は実施例１に係る摩擦減震装置、符号２は実施例２に係る摩擦減震装置、符号１０は上部滑り平板、中間部滑り平板および下部滑り平板の積層体である滑り平板、符号１１は上部滑り平板、符号１２は中間部滑り平板、符号１３は下部滑り平板、符号１５は筒体、符号２１はアンカーボルト、符号２３は杭頭カバー、符号２５は突出棒、符号２７は土台、符号２９は基礎、符号３１は杭、符号３３は間隙保持材、符号５１は建物、符号５３は絶縁層、符号５５は緩衝帯、である。

まず、実施例１に係る摩擦減震装置１について、図１および図２を基に説明する。

摩擦減震装置１は、コンクリート製の布基礎である基礎２９に木製の水平材である土台２７を固定するアンカーボルト２１と、アンカーボルト２１に貫通され土台２７の底面に固定される上部滑り平板１１と、アンカーボルト２１に貫通され基礎２９の表面に固定される下部滑り平板１３と、アンカーボルト２１に貫通され上部滑り平板１１と下部滑り平板１３に介挿される中間部滑り平板１２と、から構成されている。

アンカーボルト２１は、その一端が基礎２９に埋設される鋼製のアンカーボルト本体と、アンカーボルト本体の他端に螺刻された雄螺子部に挿入されるワッシャーと、前記雄螺子部に螺合するナットと、から構成されていて、アンカーボルト２１を介して基礎２９に土台２７が固定されるようになっている。

上部滑り平板１１、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３は矩形または円形のステンレス鋼製であって、それぞれの中心部にはアンカーボルト２１が貫通する貫通孔が貫設されていて、上部滑り平板１１および中間部滑り平板１２の貫通孔はアンカーボルト２１の直径よりも略５ｍｍ大きくなっている。そして、前述したように、上から上部滑り平板１１、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３がこの順に土台２７と基礎２９とに挟持されていて、上部滑り平板１１、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３には、土台２７を介して建物５１の荷重のみが作用するようになっている。したがって、基礎２９に土台２７を固定する際には、アンカーボルト２１のナットを締付過ぎないようにし、取付け時においては、アンカーボルト２１には殆ど引張応力が働かないようにする必要がある。
なお、実施例では、土台２７を木製としているため、アンカーボルトの木製土台への減り込みを考慮して上部滑り平板１１および中間部滑り平板１２の貫通孔径をアンカーボルト径＋５ｍｍとしているが、土台２７が鋼製の場合にはアンカーボルト径＋１０ｍｍ程度とすることが好ましい。また、上部滑り平板１１、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３をステンレス鋼製としているが、鋼鉄製としても良いことは勿論である。

上部滑り平板１１、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３は、その表面の研磨処理等により、上部滑り平板１１および中間部滑り平板１２同士の静止摩擦係数が０．１となるように調整され、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３同士は静止摩擦係数が０．３となるように調整されている。なお、静止摩擦係数の数値は、建物５１の立地条件等を勘案して、所望の数値とすることができることは勿論である。また、ステンレス鋼製に代えて鋼鉄製とした場合には、研磨処理に代えてメッキ処理または塗装処理する。

つぎに、摩擦減震装置１の設置方法およびその作用効果について説明する。

新築工事における摩擦減震装置１の設置手順例としては、
（１）コンクリートを打設した基礎２９から突出しているアンカーボルト２１に下部滑り平板１３を貫通させて基礎２９の表面に固定する。なお、固定方法としては、たとえば、基礎２９に溶接用の鉄筋やプレートを埋設しておいて、埋設した鉄筋やプレートに下部滑り平板１３を溶着することにより基礎２９の表面に固定するような公知の方法で固着することも含まれるが、コンクリートと金属板との静止摩擦係数は０．４よりもはるかに大きいことからコンクリートの表面に下部滑り平板１３を載置するだけでも構わない。
（２）下部滑り平板１３の上部に中間部滑り平板１２を載置する。この際、アンカーボルト２１の中心と中間部滑り平板１２の貫通孔の中心を一致させるようにする。その結果、アンカーボルト２１の外周面と中間部滑り平板１２の貫通孔の内周縁は略２．５ｍｍの間隙を有することになる。
（３）アンカーボルト２１の位置に合わせて土台２７に錐で孔を開け、この穴に合わせて上部滑り平板１１を土台２７に固定する。固定方法としては、たとえば、上部滑り平板１１に複数個の孔を開け、木螺子により土台２７に固着することも含まれるが、前述したように、木材と金属板との静止摩擦係数は０．４よりもはるかに大きく、かつ、木材に金属板が減り込むこともあって、前述同様に、木材の表面に上部滑り平板１１を密接するだけでも構わない。
（４）上部滑り平板１１を取付けた面を下にして土台２７をアンカーボルト２１に挿入し、その後、アンカーボルト２１にワッシャーを挿入し、ナットを螺入して締め付ける。この際、前述したように、ナットを締付過ぎないようにして、アンカーボルト２１には殆ど引張応力が働かないようにする。

上記の手順により新築の建物５１に摩擦減震装置１は設置されるが、摩擦減震装置１はアンカーボルト２１の部分のみならず、アンカーボルト２１、２１間に設置しても良い。この場合は、当然ながら、上部滑り平板１１、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３に貫設される貫通孔は不要である。

また、摩擦減震装置１を既存の建物５１に設置する場合には、たとえば、土台２７をジャッキアップして基礎２９との間に隙間を開け、その隙間に重ね合わせた上部滑り平板１１、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３を挿入し、その後ジャッキダウンすることにより設置することができる。そして、既存の建物５１のアンカーボルト２１の部分に取り付ける場合には、上部滑り平板１１、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３の貫通孔に連通するスリットを設け、このスリットにアンカーボルト２１を挿通させることにより設置できる。なお、上部滑り平板１１の土台２７の固定、および下部滑り平板１３の基礎２９の固定は、たとえば、上部滑り平板１１および下部滑り平板１３をＬ字型に折り曲げ、その折曲げた部分を固着することにより行うことができる。

摩擦減震装置１が設置された建物５１では、地震により基礎２９が横揺れすると、横揺れが小さいときは、基礎２９と一緒に土台２７が揺れ、したがって、建物５１も揺れる。これは、摩擦減震装置１を構成する上部滑り平板１１、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３間に静止摩擦力が介在するためである。一方、横揺れの加速度がある限度を超えると滑りが生ずる。この滑りにより、滑り面では摩擦による摩擦熱が発生して、地震エネルギーを費消して基礎２９の揺れが減衰されて土台２７に伝達される。

ここで、摩擦係数（μ）と地震の大きさとの関係について説明する。
土台２７より上部の建物５１の質量をＷとすると、基礎２９と土台２７との間に介挿したすべての摩擦減震装置１に働く最大静止摩擦力Ｆ_ｆは、下記の式（１）で表される。
Ｆ_ｆ＝Ｗμ―――――――――――（１）
一方、地震の加速度をαとすると、土台２７より上部の建物５１に働く水平方向の荷重Ｆ_ｈは、下記の式（２）で表される。
Ｆ_ｈ＝Ｗα―――――――――――（２）
最大静止摩擦力に抗して地震の横揺れにより上部滑り平板１１、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３間に滑りが生ずるのは、水平方向の荷重Ｆ_ｈが最大静止摩擦力Ｆ_ｆを超えたとき、すなわち、Ｆ_ｈ（＝Ｗα）≧Ｆ_ｆ（＝Ｗμ）のときである。したがって、α≧μ、なる関係式が成立する。
ところで、地震の大きさを表す単位には、震度、ガル（ｇａｌ）、カイン（ｋｉｎｅ）およびマグニチュード（Ｍ）の４つの単位が用いられている。この内、ガルは地震動の大きさを加速度で表したものであり、上記のαと同義であり、静止摩擦係数（μ）と同列に扱うことができるが、ガルの単位はｃｍ／ｓ^２であるので、静止摩擦係数（μ）と同列に扱うためには、静止摩擦係数（μ）に１，０００を乗ずる必要がある。

上記を踏まえて、上部滑り平板１１、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３の１つの滑り面同士の静止摩擦係数を０．１とし、他の１つの滑り面同士の静止摩擦係数を０．３とした場合における摩擦減震装置１の減震作用について説明する。
上述したように、横揺れが小さく１００ガル（すなわち、静止摩擦係数に換算して０．１）以下のときは、基礎２９と一緒に土台２７（すなわち建物５１）が揺れて、摩擦減震装置１は働かない（図２（ａ））。
横揺れが１００ガルを超えると、上部滑り平板１１、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３の内、摩擦係数を０．１とした面で滑りが生ずる（図２（ｂ）および（ｃ））。この滑りにより、滑り面では摩擦による摩擦熱が発生して、地震エネルギーを費消して基礎２９の揺れが減衰されて建物５１に伝達される。そして、一旦滑りが生ずると、動摩擦係数は静止摩擦係数の数十％に低下するので、前後左右の横揺れに対して、滑りが連続して起き、揺れの減衰効果は持続する。
そして、横揺れが３００ガル（すなわち、静止摩擦係数に換算して０．３）を超えると、静止摩擦係数を０．１または０．３とした面で滑りが生じ、摩擦による摩擦熱が発生して地震エネルギーを費消し、基礎２９の揺れがさらに減衰されて建物５１に伝達され、前述したように、一旦滑りが生ずると、前後左右の横揺れに対して、滑りが連続して起きるので揺れの減衰効果は持続する。
さらに、横揺れが４００ガル（すなわち、静止摩擦係数に換算して０．４（＝０．１＋０．３））を超えると、静止摩擦係数を０．１および０．３とした面で滑りが生じ、摩擦による摩擦熱が発生して地震エネルギーを費消し、基礎２９の揺れがさらに減衰されて建物５１に伝達される。したがって、摩擦減震装置１を上部滑り平板１１、中間部滑り平板１２、下部滑り平板１３のような滑り平板がｎ枚からなる構成とし、ｎ枚の滑り平板間の静止摩擦係数をそれぞれμ_１、μ_２、・・・μ_{（ｎ+１）}とした場合には、最大、（μ_１＋μ_２＋・・・＋μ_{（ｎ+１）}）×１０^３ガルの地震に対して有効に機能することになる。

つぎに、実施例２に係る摩擦減震装置２について、図１および図３を基に説明するが、実施例１に係る摩擦減震装置１と略同様の構成であり、その異なる主なところは、摩擦減震装置２の設置場所にあるので、ここでは、主に、実施例１と異なる構成および作用について説明する。

摩擦減震装置２は、鋼管製の杭３１の杭頭と杭３１の杭頭が略５ｍｍの間隙を以って嵌合する基礎２９の底面に凹設された杭頭嵌合穴との間に設置されていて、杭３１の杭頭端に固定される下部滑り平板１３と、杭頭嵌合穴の底面に固定される下部滑り平板１３と、上部滑り平板１１と下部滑り平板１３に介挿される中間部滑り平板１２と、から構成されている。
なお、後述するように、実施例２では、杭頭嵌合穴は円筒状かつ有底の筒体１５が基礎２９内に埋設されることにより形成されていて、杭頭嵌合穴と有底の筒体１５とは一致している。

前述したように、筒体１５はステンレス鋼製の有底の円筒であって、カップを伏せたような形状となっていて、底部は上部滑り平板１１と一体となっている。なお、上部滑り平板１１を底部と別体としても良く、さらには、底部自体を上部滑り平板１１としても良い。
また、杭頭カバー２３は筒体１５と同様にステンレス鋼製の有底の円筒であって、カップを伏せたような形状となっていて、底部は下部滑り平板１３と一体となっている。なお、下部滑り平板１３を底部と別体としても良く、さらには、底部自体を下部滑り平板１３上部滑り平板１１としても良い。
さらに、円形のステンレス鋼製である中間部滑り平板１２は、中心部に貫通孔を有し、下部滑り平板１３の中心部から立設された突出棒２５が貫通孔を貫通して上部滑り平板１１と下部滑り平板１３に介挿されている。そして、中間部滑り平板１２の貫通孔は突出棒２５の直径よりも略１０ｍｍ大きくなっている。なお、突出棒２５は、摩擦減震装置２に横揺れが生じたときに、中間部滑り平板１２のズレを所定の範囲内に止めておく役割を担うものである。
また、実施例２では、上部滑り平板１１、筒体１５、下部滑り平板１３、杭頭カバー２３および中間部滑り平板１２をステンレス鋼製としているが、鋼鉄製としても良いことは勿論である。

そして、摩擦減震装置１と同様に、上部滑り平板１１、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３は、その表面の研磨処理等により、上部滑り平板１１および中間部滑り平板１２同士の静止摩擦係数が０．１となるように調整され、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３同士は静止摩擦係数が０．３となるように調整されている。なお、静止摩擦係数の数値は、建物５１の立地条件等を勘案して、所望の数値とすることができることは勿論であり、ステンレス鋼製に代えて鋼鉄製とした場合には、研磨処理に代えてメッキ処理または塗装処理する。

実施例２では、一体となった下部滑り平板１３および杭頭カバー２３と一体となった上部滑り平板１１と筒体１５との間には、伸縮可能な間隙保持材３３が充填されていて、この間隙保持材３３には発泡スチロールが使用されている。
さらに、基礎２９の外周側面と該外周側面周りの地盤との間には緩衝帯５５が介設されていて、この緩衝帯５５には緩衝材としての砂利が充填されている。

つぎに、摩擦減震装置２の設置方法およびその作用効果について説明する。

摩擦減震装置２は、主に杭基礎を有する新築の建物に設置される摩擦減震装置であるが、建物５１に対する設置手順例としては、
（１）地盤から突出している鋼管製の杭３１の杭頭を所定のレベルに揃え、その上から一体となった下部滑り平板１３と杭頭カバー２３を杭３１の杭頭に被せるようにして固定する。下部滑り平板１３の中心部から立設された突出棒２５は、下部滑り平板１３に固定しても良いし、下部滑り平板１３を貫通して杭３３の杭頭に固定しても良い。
（２）杭３１、３１間の基礎２９の下面となる地盤上に、基礎２９と地盤とを絶縁するベントナイト、粘土、砂または砂利等を敷いて絶縁層５３を形成し、必要に応じて絶縁層５３上に捨てコンクリートを打設する。
（３）下部滑り平板１３の上部に中間部滑り平板１２を載置する。この際、突出棒２５の中心と中間部滑り平板１２の貫通孔の中心を一致させるようにする。その結果、突出棒２５の外周面と貫通孔の内周縁は略５ｍｍの間隙を有することになる。
（４）中間部滑り平板１２の上部に一体となった上部滑り平板１１と円筒状の筒体１５を載置し固定する。実施例２では間隙保持材３３が筒体１５の内周面に嵌着されているため、一体となった下部滑り平板１３と杭頭カバー２３に嵌合させるだけでがたつくこともなく固定することができる。
そして、中間部滑り平板１２と上部滑り平板１１が密着するようにするため、突出棒２５の天端レベルは中間部滑り平板１２の表面のレベルよりも下に位置し、かつ、絶縁層５３または絶縁層５３上に打設した捨てコンクリートの天端レベルは筒体１５の下端レベルよりも下に位置するようにする必要がある。なお、一体となった上部滑り平板１１と筒体１５の固定は、たとえば、絶縁層５３または絶縁層５３上の捨てコンクリートにモルタルを塗りつけて行うこともできる。
（５）その後、基礎２９の鉄筋、型枠を組み、コンクリートを打設する。なお、基礎コンクリートの打設に際しては、一体となった下部滑り平板１３および杭頭カバー２３と一体となった上部滑り平板１１と筒体１５との間には伸縮可能な間隙保持材３３が充填されているため、コンクリートが回り込むことはない。
（６）基礎２９の外周側の型枠を解体した後、基礎２９の外周側面と該外周側面周りの地盤との間に緩衝材および埋め戻し材を兼ねた砂利を投入して緩衝帯５５を形成する。
以上の工程を経て、建物５１に摩擦減震装置２が設置される。

摩擦減震装置２の作用は、摩擦減震装置２の作用と略同様である。すなわち、上部滑り平板１１、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３の１つの滑り面同士の静止摩擦係数を０．１とし、他の１つの滑り面同士の静止摩擦係数を０．３とした場合には、上述したように、横揺れが小さく１００ガル（すなわち、静止摩擦係数に換算して０．１）以下のときは、基礎２９と一緒に土台２７（すなわち建物５１）が揺れて、摩擦減震装置１は働かない（図３（ａ））。横揺れが１００ガルを超えると、上部滑り平板１１、中間部滑り平板１２および下部滑り平板１３の内、摩擦係数を０．１とした面で滑りが生ずる（図３（ｂ）および（ｃ））。この滑りにより、滑り面では摩擦による摩擦熱が発生して、地震エネルギーを費消して基礎２９の揺れが減衰されて建物５１に伝達される。そして、一旦滑りが生ずると、動摩擦係数は静止摩擦係数の数十％に低下するので、前後左右の横揺れに対して、滑りが連続して起き、揺れの減衰効果は持続する。

ところで、摩擦減震装置１と摩擦減震装置２の作用において異なるところは、建物５１が地震による横揺れを受けたときに、摩擦減震装置１では土台２７より上部が減震され、摩擦減震装置２では基礎２９より上部が減震されるところにある。すなわち、摩擦減震装置２では、通常は地盤内に埋設される基礎２９の揺れと地盤の揺れとが一致しない。
このため、基礎２９の周りに、砂利を充填した緩衝帯５５を設置することにより、摩擦減震装置２の減震効果を十分に発揮させることができる。すなわち、基礎２９は揺れて緩衝帯５５を押圧するが、押圧された緩衝帯５５は、砂利層がクッションとなって押圧力を吸収し、地盤にこの押圧力が伝わらないため、基礎２９は揺れても地盤から水平方向の外力を受けることはない。さらに、緩衝帯５５により建物周りの水はけも良くなるという副次的効果も生ずる。

図１は、実施例１および実施例２に係る摩擦減震装置を設置した一戸建て住宅の軸組み立面図である。 図２は、実施例１に係る摩擦減震装置の地震時における作動説明図であって、図２（ａ）は上部滑り平板、中間部滑り平板および下部滑り平板間に滑りが生じていない状態を示し、図２（ｂ）および図２（ｃ）は上部滑り平板および中間部滑り平板間に滑りが生じている状態を示している。 図３は、実施例２に係る摩擦減震装置の地震時における作動説明図であって、図３（ａ）は上部滑り平板、中間部滑り平板および下部滑り平板間に滑りが生じていない状態を示し、図３（ｂ）および図３（ｃ）は上部滑り平板および中間部滑り平板間に滑りが生じている状態を示している。

符号の説明

１ 実施例１に係る摩擦減震装置
２ 実施例２に係る摩擦減震装置
１１ 上部滑り平板
１２ 中間部滑り平板
１３ 下部滑り平板
１５ 筒体
２１ アンカーボルト
２７ 土台
２９ 基礎
３１ 杭
３３ 間隙保持材
５１ 建物
５５ 緩衝帯

Claims (10)

1. 建物の基礎と土台との間または杭頭と基礎との間に重ね合わされて介挿される少なくとも３枚の滑り平板からなり、
   最下段に位置する該滑り平板は該基礎または該杭頭に固定されるとともに、最上段に位置する該滑り平板は該土台または該基礎に固定され、
   中間に位置する該滑り平板は上部の該滑り平板および下部の該滑り平板に対して摺動可能に設置され、
   相互に面接触する該滑り平板の１つの滑り面同士は静止摩擦係数が所定値となるように形成されるとともに、他の１つの滑り面同士は静止摩擦係数が該所定値よりも大きな値となるように形成される、ことを特徴とする摩擦減震装置。
2. 前記１つの滑り面同士の所定値である静止摩擦係数は略０．１〜０．２であり、前記他の１つの滑り面同士の静止摩擦係数は略０．２〜０．５である、ことを特徴とする請求項１に記載の摩擦減震装置。
3. 前記滑り平板の表面は非処理のまま、または前記静止摩擦係数となるように研磨処理され、メッキ処理され、若しくは塗装されている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の摩擦減震装置。
4. 前記滑り平板は金属板または合成樹脂板である、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の摩擦減震装置。
5. 前記基礎はコンクリート製の基礎であり、前記土台は木製または鋼製の水平材であって、該土台は該基礎に複数のアンカーボルトを介して固定され、
   前記滑り平板は該アンカーボルトに挿通されて該基礎および該土台間に介挿され、および／または複数の該アンカーボルト間の該基礎および該土台間に介挿され、
   該アンカーボルトが挿通される該滑り平板には挿通孔が穿設されて、該アンカーボルトは少なくとも該基礎に固定される以外の該滑り平板の該挿通孔に遊貫して挿通される、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の摩擦減震装置。
6. 前記杭は鋼製、コンクリート製または合成樹脂製の杭であり、前記基礎はコンクリート製の基礎であって、該杭の上部は該基礎の底面に凹設された杭頭嵌合穴に所定の間隙を以って嵌合し、
   該基礎は該滑り平板を介して該杭頭に摺動可能に載置されている、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の摩擦減震装置。
7. 前記所定の間隙は略５ｍｍである、ことを特徴とする請求項６に記載の摩擦減震装置。
8. 前記所定の間隙内には伸縮可能な間隙保持材が充填されている、ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の摩擦減震装置。
9. 前記杭頭嵌合穴は最上段に位置する前記滑り平板および該滑り平板の周辺縁から垂設される該滑り平板と同じ素材の筒体により被覆されている、ことを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の摩擦減震装置。
10. 前記基礎の外周側面と該外周側面周りの地盤との間には緩衝帯が介挿されている、ことを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の摩擦減震装置。

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