JP2015197016A - 免震構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡単な構成にて構造物に作用する揺れを、水平二軸方向で免震する免震構造及び免震装置を提供する。【解決手段】水平フランジ１５ａと水平フランジ１５ｂの間に傾斜可能に配置され、本体８ａの両端部にフランジ８ｂが形成された免震柱８と、免震柱８のフランジ８ｂを囲むように複数配置され、免震柱８が傾き始める際の支点を形成させる傾斜支点形成用部材１３，１３，１４，１４と、免震柱８の本体を挟み込むように傾斜支点形成用部材１４，１４によって保持された一対の棒部材１１，１１と、を備えている。そして、免震柱８は、フランジ８ｂが傾斜支点形成用部材１３，１４を支点として傾くことによって水平フランジ１５ａと水平フランジ１５ｂの相対移動を吸収し、棒部材１１は、フランジ８ｂと当接して免震柱８の傾斜角度を制限する。【選択図】図２

Description

本発明は、立体倉庫、ボイラ鉄骨、立体パーキング、荷役設備等の構造物に適用して、構造物の揺れを低減する免震構造及び該免震構造を備えた免震装置に関する。

立体倉庫は、複数の鋼鉄製の柱と複数段の鋼鉄製の梁を備えることによって複数のラック（棚）を立体的に組み立てた構成を有している。大規模な地震が発生した場合には、この立体倉庫が損壊する可能性があり、又、この立体倉庫に格納された荷が落下して損傷する可能性がある。これによって、立体倉庫に免震構造を備えて地震に対する安全性を高めることが考えられている。

立体倉庫の免震構造としては、立体倉庫を構成する複数の柱の各下端部と基礎との間に、積層ゴムからなる免震構造を備えたものがある（特許文献１）。また、立体倉庫の柱を上下の途中位置で切断した構成として、上側の二本の柱の下端を水平な第一水平部材で連結し、上側の二本の柱に対応する下側の二本の柱の上端部を、前記第一水平部材と係合可能な水平な第二水平部材で連結することにより、前記第一水平部材と第二水平部材を長手方向へ低摩擦部材を介してスライド可能とし、前記第一水平部材と第二水平部材とを粘弾性体で接続したものがある（特許文献２）。

特開２００６−１０４８８３号公報 特開２０１３−０３９９８９号公報

しかし、特許文献１のように、多数の柱が設けられる立体倉庫の各柱の下端に積層ゴムによる免震構造を備えた場合には、基礎の増設が必要なことや積層ゴムが比較的高価であることから立体倉庫の設備コストが増加する問題があった。

また、特許文献２においても、前記第一水平部材と第二水平部材を設け、更に、前記第一水平部材と第二水平部材とを接続する粘弾性体を設ける必要があるために、構造が複雑となって立体倉庫の設備コストが増加する問題があった。

さらに、特許文献２では、柱を免震する方向が前記第一水平部材と第二水平部材がスライドする長手方向に限定されてしまい、このスライドの方向と直交する方向に対しては免震できないという問題があった。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなしたもので、簡単な構成にて構造物に作用する揺れを免震する免震構造及び免震装置を提供することを目的とする。

本発明の免震構造は、第一部材と第二部材の間に傾斜可能に配置され、本体の両端部に張出部が形成された免震柱と、前記免震柱の張出部を囲むように複数配置され、前記免震柱が傾き始める際の支点を形成させる傾斜支点形成用部材と、前記免震柱の本体を挟み込むように前記傾斜支点形成用部材によって保持された一対の棒部材と、を備え、前記免震柱は、前記張出部が前記傾斜支点形成用部材を支点として傾くことによって前記第一部材と前記第二部材の相対移動を吸収し、前記棒部材は、前記張出部と当接して前記免震柱の傾斜角度を制限することを特徴としている。

前記棒部材は、免震柱が自重で傾斜から復帰できる傾斜角度に制限することが好ましい。

前記傾斜支点形成用部材は、一対の支点部材と、一対の保持部付き支点部材と、を備え、前記棒部材は、一対の保持部付き支点部材に着脱可能に保持され、前記一対の保持部付き支点部材のうちの少なくとも一つが前記第一部材と第二部材のそれぞれに対して着脱可能に取り付けられていることが好ましい。

前記免震柱の張出部と前記第一部材、及び前記免震柱の張出部と前記第二部材の間にシート状の弾性部材を介在させることが好ましい。

本発明によれば、簡単な構成にて構造物に作用する揺れを免震できる。

（ａ）は立体倉庫の側面図であり、（ｂ）は立体倉庫の正面図であり、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ矢視図である。 （ａ）は、平常時の免震構造の正面図であり、（ｂ）は、平常時の免震構造の側面図であり、（ｃ）は、平常時の免震構造の平面図であり、図２（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ矢視図である。 （ａ）は免震構造が免震する様子を示した正面図であり、（ｂ）は免震構造が免震する様子を示した側面図である。 （ａ）は、平常時の立体倉庫の側面を示す正面図であり、（ｂ）は、免震柱が傾いて立体倉庫を構成する柱を免震する様子を示した正面図である。

以下、本発明を実施するための形態の例（以下、本実施例と称する。）を、図１〜図４を参照しながら説明する。本実施例では、免震構造５を立体倉庫１００（構造物）に適用した場合で説明する。図１は、（ａ）が立体倉庫１００の側面図を示している。また、図１（ｂ）は、立体倉庫１００の正面図を示し、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ矢視図となっている。

立体倉庫１００は、複数の鋼鉄製の柱１と、複数段の鋼鉄製の梁２と、を備えることによって複数のラック３（棚）が立体的に組み立てられた構成を有している。この立体倉庫１００は、スタッカークレーン４を挟む位置に所要の高さを有して立設され、スタッカークレーン４の走行方向に沿って延びる奥行を有している。

そして、この立体倉庫１００は、スタッカークレーン４の走行方向と直交する方向の幅が格納される荷に対応した狭い幅となっている。また、この立体倉庫１００を構成する複数の柱１は、複数の柱部材７で構成され、ラック３の荷の重量を支持するための高い強度を有している。

図２（ａ）は、平常時の免震構造５を示す正面図であり、図２（ｂ）は、平常時の免震構造５を示す側面図であり、図２（ｃ）は、平常時の免震構造５の平面図で（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ矢視図である。なお、図２（ａ）では、説明の便宜上、ボルト（棒部材１１）の頭部を省略して示している。

免震構造５は、免震柱８と、複数配置された傾斜支点形成用部材１３，１３，１４，１４と、一対の棒部材１１，１１と、シート状の弾性部材１２、１２と、を備えている。複数の傾斜支点形成用部材１３，１３，１４，１４は、一対の支点部材１３，１３と、一対の保持部付き支点部材１４，１４と、を備えている。

免震柱８は、本体８ａの上下の両端部に矩形のフランジ８ｂ（張出部）が形成された柱部材である。例えば、両端部に矩形のフランジが形成された角形鋼材である。この免震柱８は、第一部材と第二部材の間に傾斜可能に配置される。本実施例では、第一部材が柱部材７の水平フランジ１５ａ、第二部材が柱部材７の水平フランジ１５ｂの構成で説明する。すなわち、免震柱８は、免震する構造物の一部である柱部材７の水平フランジ１５ａ，水平フランジ１５ｂの間に傾斜可能に配置される。

ここで、免震柱８を角形鋼材で説明したがこれに限定されない。柱形状で、且つ、両端部にフランジが形成されていれば良く、例えば、両端部にフランジが形成された丸形鋼材、Ｈ形鋼材、Ｉ形鋼材、Ｚ形鋼材でも良い。また、免震柱８のフランジ８ｂを矩形状で説明したがこれに限定されず、例えば、円形でも良い。また、フランジ８ｂは、長辺と短辺を有する長方形状、長軸と短軸を有する楕円も含み、また、一部が切り欠きされたものも含む。

また、本実施例では、免震する構造物の一部である柱部材７の水平フランジ１５ａを第一部材とし、水平フランジ１５ｂを第二部材として説明したがこれに限定されない。例えば、第一部材、第二部材は、構造物の一部を用いずに、免震する構造物に対する取り付け部となる二つの板状部材１６ａ、１６ｂを更に上下に備えるようにしても良い。この場合は、第一部材が板状部材１６ａ、第二部材が板状部材１６ｂとなる。そして、板状部材１６ａ、１６ｂと、免震柱８と、複数の傾斜支点形成用部材１３，１３，１４，１４と、一対の棒部材１１，１１と、シート状の弾性部材１２，１２と、で免震装置２５を構成する。この免震装置２５は、免震する構造物とは独立してユニット化された装置である。

支点部材１３は、例えば、鋭角な山形鋼であり、免震柱８が傾き始める際の支点を形成する。図２（ａ）、（ｃ）に示すとおり、一対の支点部材１３，１３は、フランジ８ｂを挟み込むようにして水平フランジ１５ａ、水平フランジ１５ｂのそれぞれに取り付けられる。このとき、一対の支点部材１３，１３は、矩形のフランジ８ｂの対辺に対してそれぞれ隙間をとって取り付けられる。ここで、支点部材１３を鋭角な山形鋼を例示して説明したがこれに限定されない。支点部材１３は、免震柱８が傾斜する際の支点となればどのような部材が選択されても良い。例えば、鋭角な山形鋼でなく通常の直角な山形鋼でも良い。

保持部付き支点部材１４は、例えば、三角柱鋼であり、免震柱８が傾き始める際の支点を形成する。また、保持部付き支点部材１４は、棒部材１１を保持するための保持穴１４ａが同じ高さ位置に二つ形成されている。

一対の保持部付き支点部材１４，１４は、図２（ｂ）、（ｃ）に示すとおり、免震柱８のフランジ８ｂを挟み込むようにして水平フランジ１５ａ、水平フランジ１５ｂのそれぞれに取り付けられる。このとき、一対の保持部付き支点部材１４，１４は、矩形のフランジ８ｂの四辺のうち、一対の支点部材１３，１３が配置される対辺とは別の対辺に対してそれぞれ隙間を設けて取り付けられる。すなわち、一対の支点部材１３，１３と一対の保持部付き支点部材１４，１４は、免震柱８のフランジ８ｂの四方を囲むように水平フランジ１５ａ（１５ｂ）のそれぞれに対して計四つ（複数）取り付けられる。これによって、一対の支点部材１３，１３と一対の保持部付き支点部材１４，１４は、免震柱８が水平方向に滑らないようにストッパーとして機能する。

この一対の支点部材１３，１３と一対の保持部付き支点部材１４，１４は、免震柱８から離れるに従って水平フランジ１５ａ（１５ｂ）から離れる傾斜面を形成し、免震柱８が傾いたのちに復帰する際、仮に位置ズレを起こしても免震柱８のフランジ８ｂがこの傾斜面を滑ることで免震柱８の位置ズレを矯正する。

なお、保持部付き支点部材１４について、三角柱鋼を例示して説明したがこれに限定されない。例えば、保持部付き支点部材１４も山形鋼であっても良い。保持部付き支点部材１４は、免震柱８が傾斜する際に支点となり、且つ、棒部材１１を保持できるようになっていれば良い。

支点部材１３と保持部付き支点部材１４の水平フランジ１５ａ（１５ｂ）に対する取り付け方法は、溶接して固定するようにしても良いし、ボルトとナットで固定するようにしても良い。しかし、一対の支点部材１３，１３のうちの一つは、例えば、ボルトとナットで固定して着脱可能に固定される。

一対の棒部材１１，１１は、例えば、ボルトであり、一対の保持部付き支点部材１４，１４の保持穴１４ａに通されてナットで固定される。すなわち、棒部材１１は、保持部付き支点部材１４に対して着脱可能に取り付けられる。そして、一対の棒部材１１，１１は、免震柱８の本体８ａを挟み込むように一対の保持部付き支点部材１４，１４に保持される。

シート状の弾性部材１２は、例えば、ゴムシートであり、免震柱８と水平フランジ１５ａ（１５ｂ）の間に介在させる部材である。シート状の弾性部材１２は、金属と比較して体積変化の少ない非圧縮性材料である。ゴムシートは、免震柱８と水平フランジ１５ａ（１５ｂ）の間に介在させて圧縮荷重を受けると、非圧縮のために外側に張り出そうとするが、上下を面で拘束されているために変形することができず、結果的に高い剛性で圧縮荷重を支持する。

また、シート状の弾性部材１２は、ゴムシートに限定されない。例えば、シリコーンのような発泡材料にて代替することもできる。また、シート状の弾性部材１２は、免震構造５の必須の構成ではなく、免震構造５の構成から外しても良い。

図３を参照しながら地震の揺れが発生した際に免震構造５が作用する様子を説明する。図３（ａ）は、免震構造５が免震する様子を示した正面図である。図３（ｂ）は、免震構造５が免震する様子を示した側面図である。ここで、図３（ａ）、（ｂ）の矢印は、地震の揺れの方向を示す。また、図３では、説明の便宜上、ボルト（棒部材１１）の頭部を省略して示している。

図３（ａ）に示すとおり、図の矢印に示すように左方向へ地震の揺れが発生したとする。そうすると、下側の水平フランジ１５ａが左方向へ移動し、上側の水平フランジ１５ｂが慣性によってその場にとどまろうとする。そうすると、免震柱８は、フランジ８ｂが支点部材１３を支点として傾くことによって、上側の水平フランジ１５ｂに対する下側の水平フランジ１５ａの相対移動を許容する。

これに対して、図３（ｂ）に示す場合、免震柱８は、フランジ８ｂが保持部付き支点部材１４を支点として傾くことによって、上側の水平フランジ１５ｂに対する下側の水平フランジ１５ａの相対移動を許容する。また、免震柱８は、図３（ａ）、（ｂ）のいずれの場合も所定角度まで免震柱８が傾くと、フランジ８ｂが棒部材１１，１１と当接してこれ以上傾かないように制限される。

また、棒部材１１は、免震柱８が自重で傾斜から復帰できる傾斜角度を超えないように、免震柱８の傾斜を制限する。これによって、免震柱８は、自重によって必ず元の姿勢に復元する。

また、免震柱８と水平フランジ１５ａ（１５ｂ）の間には、シート状の弾性部材１２としてゴムシートを介在させている。これによって、介在されたシート状の弾性部材１２は、緩衝材として作用し、免震柱８と水平フランジ１５ａ（１５ｂ）の接触に伴う高周波振動の発生を抑制する。

図４を参照しながら、免震柱８が傾いて立体倉庫１００を免震する様子を説明する。図４（ａ）は、平常時の立体倉庫１００の側面を示す正面図である。図４（ｂ）は、免震柱８が傾いて立体倉庫１００を免震する様子を示した正面図である。図４においては、免震柱が傾いて免震する様子を解り易く説明する都合上、一対の支点部材１３，１３と、一対の保持部付き支点部材１４，１４と、一対の棒部材１１，１１を省略している。

図４に示すとおり、立体倉庫１００は、免震柱８を同じ高さ位置に複数備えている。免震構造５は、立体倉庫１００のうち免震構造５よりも上側がロッキングする挙動を発生させないために、立体倉庫１００の上側から１／３〜１／２程度の高さ位置に設置されている。このように、免震構造５を立体倉庫１００の上部に設置しても、免震構造５によって、免震構造５よりも上側の揺れが小さくなることで、結果的に免震構造５よりも下側の揺れも小さくなることが発明者の研究によって判明している。また、免震構造５は、免震柱８のフランジ８ｂの形状を正方形とし、フランジ８ｂを構成する辺を立体倉庫１００の幅方向と奥行方向に沿うようにして配置している。

図４（ａ）の状態から、例えば、図４（ｂ）の矢印で示す様に地震によって左方向に揺れたとする。立体倉庫１００は、免震柱８を挟んで下側のラック３ｂが左方向へ移動する。このとき、上側のラック３ａは、慣性によりその場にとどまろうとする。

そうすると、複数の免震柱８は、上側が右、下側が左となるようそれぞれが同じ様に傾くようになっている。すなわち、立体倉庫１００は、免震柱８が傾くことで、上側のラック３ａをその場にとどめつつ下側のラック３ｂの水平変位を許容する。

以上により、地震が発生しその揺れが外力として立体倉庫１００に作用しても、免震柱８が傾くことにより立体倉庫１００が免震され、立体倉庫１００に対して大きな応力が作用しなくなっている。

なお、左方向へ地震による揺れが発生した場合で説明したが、図中、右方向へ地震による揺れが発生した場合、複数の免震柱８は、上側が左、下側が右となるようにそれぞれ同じように傾いて、立体倉庫１００を免震する。

また、図中、奥から手前に向かう方向に揺れが発生した場合、複数の免震柱８は、上側が奥、下側が手前となるようにそれぞれ同じように傾いて、立体倉庫１００を免震する。同様に、図中、手前から奥に向かう方向に揺れが発生した場合、複数の免震柱８は、上側が手前、下側が奥となるようにそれぞれ同じように傾いて、立体倉庫１００を免震する。

以上に説明した立体倉庫１００は、免震柱８のフランジ８ｂの形状を正方形とし、そのフランジ８ｂを構成する辺を立体倉庫１００の幅方向と奥行方向に沿うよう配置する構成で説明したがこれに限定されない。例えば、免震構造５を構成する免震柱８のフランジ８ｂは、長辺と短辺を有する長方形とし、長辺を立体倉庫１００の奥行方向に沿わせ、短辺を立体倉庫１００の幅方向に沿わせるように配置しても良い。このように配置すると、立体倉庫１００の奥行方向よりも幅方向の方が、免震機能が作用し易くなり、幅方向の揺れに伴う荷の落下を効果的に防ぐことができる。また、免震構造５は、免震柱８のフランジ８ｂの長辺を想定される揺れを考慮して十分な長さとして、立体倉庫１００の幅方向のみを免震する一軸免震とすることもできる。

本発明の免震構造５によれば、免震柱８が支点部材１３又は保持部付き支点部材１４を支点として傾くとともに、免震柱８が所定以上傾くと棒部材１１，１１がフランジ８ｂと当接して免震柱８の傾斜角度を制限する。これによって、水平フランジ１５ａ（第一部材）と水平フランジ１５ｂ（第二部材）の相対移動を吸収でき、簡単な構成にて地震の揺れを水平二軸方向で免震するとともに免震対象の損壊を防止できる。

また、本発明の免震構造５によれば、棒部材１１，１１は、免震柱８が自重で傾斜から復帰できる傾斜角度に制限する。これによって、免震柱８は、自重によって必ず元の姿勢に復元できる。

また、本発明の免震構造５及びこの免震構造を備えた免震装置２５は、棒部材１１が一対の保持部付き支点部材１４，１４に着脱可能に保持され、また、一対の支点部材１３，１３のうちのひとつも着脱可能となっている。これによって、地震後において、棒部材１１を保持部付き支点部材１４の保持穴１４ａから抜き出し、そして、一対の支点部材１３，１３のうちのひとつを取り外すことで、免震柱８を取り外してメンテナンスを容易に行うことができる。

また、本発明の免震構造５によれば、免震柱８のフランジ８ｂ、８ｂと水平フランジ１５ａ（１５ｂ）の間にそれぞれシート状の弾性部材１２を介在させている。これによって、介在されたシート状の弾性部材１２は、緩衝材として作用し、免震柱８と水平フランジ１５ａ（１５ｂ）の接触に伴う高周波振動の発生を抑制する。また、シート状の弾性部材１２がゴムシートである場合は、ゴムシートのばね剛性を利用することによって、免震柱８の復元力を調整することができ、固有周期をこのゴムシートで調整することもできる。

また、本発明の免震構造５によれば、第一部材、第二部材を、免震する構造物の一部である柱の水平フランジ１５ａ（１５ｂ）を用いて免震構造５を構成する。これによって、柱部材７の水平フランジ１５ａ（１５ｂ）のそれぞれに一対の支点部材１３，１３と一対の保持部付き支点部材１４，１４を取り付け、免震柱８を配置し、一対の保持部付き支点部材１４，１４に一対の棒部材１１，１１を取り付けるだけで既存の構造物に免震機能を持たすことができる。

また、本発明の免震構造５は、第一部材、第二部材を構造物の一部を用いずに、免震する構造物の取り付け部となる上下の二つの板状部材１６ａ、１６ｂを更に備えてユニット化させた免震装置２５としても良い。これによって、工場で組み立てられた免震装置２５を構造物の途中、例えば、柱部材７の水平フランジ１５ａと水平フランジ１５ｂの間に配置し、板状部材１６ａ、１６ｂを水平フランジ１５ａ、１６ｂに固定するだけで容易に構造物に免震機能を持たすことができ、また、取り外しも一括して行うことができる。よって、このユニット化した免震装置２５は、取り付け、取り外しの作業負担を減らすことができる。

また、本発明の免震構造５及びこの免震構造を備えた免震装置２５は、免震する構造物の垂直方向に複数段配置するようにしても良い。このように配置すると、単段で免震する場合よりも、より大きな揺れを吸収できる。

なお、本発明の免震構造及びこの免震構造を備えた免震装置は、上述の実施例に示した立体倉庫１００以外に、ボイラ鉄骨、立体パーキング、荷役設備等の様々な構造物に適用できる。また、本発明の免震構造及びこの免震構造を備えた免震装置は、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更できる。

５ 免震構造
８ 免震柱
８ａ 本体
８ｂ フランジ（張出部）
１１ 棒部材
１２ シート状の弾性部材
１３ 支点部材（傾斜支点形成用部材）
１４ 保持部付き支点部材（傾斜支点形成用部材）
１５ａ 水平フランジ（第一部材）
１５ｂ 水平フランジ（第二部材）
１６ａ 板状部材（第一部材）
１６ｂ 板状部材（第二部材）
２５ 免震装置

Claims (4)

1. 第一部材と第二部材の間に傾斜可能に配置され、本体の両端部に張出部が形成された免震柱と、
   前記免震柱の張出部を囲むように複数配置され、前記免震柱が傾き始める際の支点を形成させる傾斜支点形成用部材と、
   前記免震柱の本体を挟み込むように前記傾斜支点形成用部材によって保持された一対の棒部材と、を備え、
   前記免震柱は、前記張出部が前記傾斜支点形成用部材を支点として傾くことによって前記第一部材と前記第二部材の相対移動を吸収し、
   前記棒部材は、前記張出部と当接して前記免震柱の傾斜角度を制限することを特徴とする免震構造。
2. 前記棒部材は、免震柱が自重で傾斜から復帰できる傾斜角度に制限することを特徴とする請求項１に記載の免震構造。
3. 前記傾斜支点形成用部材は、一対の支点部材と、一対の保持部付き支点部材と、を備え、
   前記棒部材は、一対の保持部付き支点部材に着脱可能に保持され、
   前記一対の支点部材のうちの少なくとも一つが前記第一部材と第二部材のそれぞれに対して着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の免震構造。
4. 前記免震柱の張出部と前記第一部材、及び前記免震柱の張出部と前記第二部材の間にシート状の弾性部材を介在させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震構造。

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