JP2013053450A - 免震装置とそれを使用する免震方法 - Google Patents

Abstract

【課題】戸建住宅等の構造物に免震機能を付する免震技術の提案。
【解決手段】構造物の基礎底面凹部下に設ける免震装置であって、弾性体チップ５を挿入した容器２と容器に上部より挿入する芯体３と、当該芯体上に設けられ摩擦係数を軽減する球体７を入れる弾性体からなる皿６とからなり、弾性体チップにより上下方向の地震動を吸収し、皿体内の球体と前記芯体と前記容器内壁間に設けた隙間４で水平方向の振動を吸収する免震装置であり、上記免震装置の皿が基礎底部凹部内に配置されることで水平方向の振動を弾性体である皿が基礎底部凹部縁部との衝撃を吸収する免震方法である。
【選択図】図２

Description

本発明は、戸建住宅、設備、装置等の構造物に免震機能を付与する技術に属する。

戸建住宅用免震装置として適用される技術に滑り型免震装置、即ち、上部構造体側及び基礎等の下部構造体側それぞれに上下対向状態に設けられた摩擦体同士を互いに面接触させることで、地震の発生等に伴い、上下両構造体間に一定以上の水平方向への水平変位力が作用したとき、両摩擦体同士の水平方向への滑り作用のよって上部構造体への変位伝達を遮断若しくは抑制することで免震効果を得ている。（特開２００１−２２７１９７）またゴムと鉄板との積層体として形成されるゴム複合体がコンクリートビル等に使用されてきているが、戸建住宅等の軽量構造物に対しては、鋼板で挟んだ板状の粘弾性ダンパーを使用する方法（特開平０９−２７９６０８）があり、住宅荷重に対応したゴム複合体のせん断剛性とする必要がある。（特開２００１−１４０９７６）
上記は大規模な構造物に広く普及しているが、戸建住宅あるいは軽量な装置用免震装置として簡便に施工可能な免震装置が期待されている。

特開平０９−２７９６０８ 特開２００１−２２７１９７ 特開２００１−１４０９７６

本発明は、戸建住宅等の構造物に免震機能を付する免震技術の提案にある。

本第１の発明は、構造物の基礎底面下に設ける免震装置であって、弾性体を充填した容器と容器に挿入し、弾性体上に載置される芯体とからなり、前記芯体外表面と前記容器の内壁間に隙間を設けた免震装置であり、
本第２の発明は、上記の免震装置における芯体上に皿が設けられ、当該皿内に摩擦係数を軽減する球体を載置するとともに前記皿の少なくとも周壁部を弾性体とした免震装置である。
本第３の発明は、基礎の底面に凹部が設けられ、本第２の発明である免震装置の皿部分が基礎底部凹部内に位置するよう配置される使用方法

本第１の発明の免震装置は、弾性体を充填した容器と容器に上部より挿入する芯体とからなるため上下方向の振動を弾性体が吸収するとともに、水平方向の力によって前記芯体と前記容器内壁間に設けた隙間で芯体が傾斜することで水平方向の力の一部を垂直方向の力に変換することで容器内に充填した弾性体により振動を吸収することができる。 本第2の発明により、当該芯体上に設けられた皿に摩擦係数を軽減する球体を入れたため水平方向の振動を受け流すことができる。皿の少なくとも周壁が弾性体からなるため、皿が水平方向の力により基礎底部凹部の週縁部と衝突するとき、皿周壁部の弾性体でその衝撃を吸収することができる。第３の発明による使用方法により、皿が水平方向の力により基礎底部凹部の週縁部と衝突するとき、前記芯体と前記容器内壁間に設けた隙間で芯体が傾斜することで水平方向の力の一部を垂直方向の力に変換することで容器内に充填した弾性体により振動を吸収することができる。

免震装置の断面を示す概念図である。 免震装置の断面を示す概念図である。 基礎の底面形状を示す概念図である。 免震装置と基礎の関係を示す概念図である。 免震装置の芯体と容器間の隙間の効用

以下本発明を図により詳細に説明する。
図1は、本発明の免震装置の断面図である。本免震装置は図に示すとおり、弾性体を充填した容器と容器に上部より弾性体上に載置されるように挿入した芯体からなる。なお、容器の内壁と芯体外表面との間には隙間が設けられ、水平方向の力が芯体頂部に働くことにより、芯体が容器内でその隙間分傾くように設定されている。

図２は、本発明である免震装置の応用例の断面図である。本免震装置は図に示すとおり、図１に示す免震装置を構成する芯体上に摩擦係数を軽減する球体を入れる弾性体からなる皿が設けられている。なお、容器の内壁と芯体との間には隙間が設けられ、水平方向の力により芯体が容器内でその隙間分傾くように設定されているのは上記と同じである。

弾性体を充填する容器は、挿入する芯体が基礎上の構造物の荷重及び地震による上下動による荷重によって、芯体が容器内に充填されている弾性体を収縮させる。その力に対し容器の壁が耐えるような材質で形成することが望ましい。そのため長期間腐食に耐える必要もありステンレススチール、コンクリートなど耐食性の資材で形成される。挿入する弾性体は免震性を付与する構造物の種類例えば置物、装置、建造物により要求される弾性係数を有するよう設定することができる。

容器に挿入する芯体は、垂直に弾性体上に載置されるように挿入され、容器内壁と芯体外表面との間に隙間を有するように芯体の径が容器内形に対し小さく形成される。芯体上には構造物の荷重が掛っているため、水平方向の力が容器に働くと、芯体は上記隙間の許す範囲において容器内で傾斜する。こうすることで水平方向の地震動の一部を垂直方向の力に変えて吸収する。
芯体の材質も容器と同様の理由でステンレススチール、コンクリートなどの耐食性の高い材質で形成することが好ましい。

容器内に充填する弾性体は塊であってもチップであってもよい。チップの場合はスチール入りタイヤあるいは通常のタイヤなどから適宜選択することができる。

芯体上に設けられる皿は、その内部に金属製の球体をいれ、水平方向の力がその下部に働いた時、摩擦係数を減少させることで慣性によりその上部にある基礎をその水平方向に動くことを防止する。そのため、皿に入れた球体とその上部に接する構造物の基礎との間の摩擦係数を小さくする必要がある。 必要に応じ、球体に接する基礎底面には樹脂板あるいは金属板を貼って摩擦を小さくしておくことが好ましい。

皿の材質は弾性を有するゴム、エラストマーで形成するか、あるいは少なくとも皿の周壁面を、弾性を有する材質で形成する。

図３は構造物の基礎の底面形状を示す断面図である。基礎の底面には凹部を形成し、その凹部内に、図４ａに示すように免震装置の皿部分が水平方向で同一位置に配置されるようにする。すなわち免震装置が水平に移動して皿が基礎底面凹部の周縁部にぶつかる時、弾性体で形成された皿がその衝撃を吸収する。図４ｂに示す免震装置には、上部基礎との摩擦係数を減少させる手段を特に設けていない。水平方向の力で免震装置が動く時、芯体と基礎底面との摩擦により、芯体が容器内で傾斜する。その時基礎にかかる水平方向の力の一部は垂直方向の力に変換され、容器内の弾性体により吸収される。

図５は、水平方向の荷重により本免震装置が横方向に移動し、皿の周壁面が基礎の縁部に衝突する時、本免震装置の芯体が容器との隙間の範囲内で傾くことを示している。この時、水平方向の力の一部は垂直方向の力に変換され、容器内の弾性体により吸収される。上述した皿の周壁面による基礎の縁部との衝撃吸収とあわせより地震エネルギーの吸収がなされる。

戸建住宅、設備、装置、置物等の構造物などの基礎部に使用し上部構造物に免震効果を与えることができる。

１ 免震装置
２ 容器
３ 芯体
４ 隙間
５ 弾性体チップ
６ 皿
７ 球体
８ 皿周壁部
９ 基礎
１０基礎底部縁部

Claims (3)

1. 構造物の基礎底面下に設ける免震装置であって、弾性体を充填した容器と容器に挿入し、弾性体上に載置される芯体とからなり、前記芯体外表面と前記容器の内壁間に隙間を設けた免震装置。
2. 請求項1記載の免震装置における芯体上に皿が設けられ、当該皿内に摩擦係数を軽減する球体を載置するとともに前記皿の少なくとも周壁部を弾性体とした免震装置。
3. 基礎の底面に凹部が設けられ、請求項２記載の免震装置の皿部分が基礎底部凹部内に位置するよう配置される使用方法。