JP3150287U - 振り子式免振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地震時に建物に働く強い水平加速と上下の振動を大幅に低減し得て、建物自体及び建物内の設備機器の被害や体感度を最小限に止め、安心感が得られる免振装置として、無方向性振動減衰機能を有する二重の振り子ユニット構造の免振装置を提供する。【解決手段】建築物の土台を固定取付体で支持し固定取付体の下部に鉛直本体を垂下した土台載置支持体100と、前記鉛直本体の下端部に設けた水平軸の両側部と下端部を枢着連結した一対の第一吊下アーム200と、前記鉛直本体と各第一吊下アームの側周囲を囲撓し各第一吊下アームの上部を両側上部に枢着連結して吊支持する第一支持枠体300と、第一支持枠体の他の下部両側部を枢着連結して吊支持する一対の第二吊下アーム400と、第一支持枠体と各第二吊下アームの側周囲を囲撓し各第二吊下アームの上部を両側上部に枢着連結して吊支持すると共に基礎に固定装着する第二支持枠体500とからなる振り子式免振装置。【選択図】 図２

Description

本考案は、鉄筋・木造住宅等の建築構造物の出隅と入隅及び直線部分の中間部位における基礎と前記建築構造物の土台との間に装着される免振装置であって、例えば地震時に建物に働く振動を減らすために、建物を地面から隔離して、その中間にクツション役として装着し、建物に働く強い水平加速度を二重の振り子ユニットの無方向性振動減衰機能の働きによって大幅に減衰させることができる建築構造物の免振装置に関するものである。

通常の耐震補強は、壁や筋違の増設や柱の補強などによるものが多いが、これらは折角の外観が変わり、室内の使い勝手が非常に悪くなる。
そこで、実用に供されている免振装置としては、免振支承に積層ゴムを使う装置として、
(1)、例えばマンション、病院、オフィスビル、公共建物等の鉄筋コンクリート製の建物の様に重量建築物に好適な積層ゴム支承方式があるが、この方式では、横揺れに対して減衰する振動幅に制限がありまた、上下振動に対する免振効果はない。
(2)、又、平板の上に潤滑ローラーと積層ゴムを載せ、これをコンクリート基礎と建物の梁との間に挟み込み、平板の上をローラーが移動可能にし、上下振動を積層ゴムによって吸収する滑り支承方式や、
(3)、浅いスリ鉢状（半球面）の台にボールを載せ、その上に小さなベアリングを転がし、それに空気バネをショックアブソーバーで調整するようにした転がり支承方式、
(4)、更にはコンクリート基礎の中に強粘性の棒鋼を固定し、その基礎の上に出ている部分の反りを利用したダンパー支承方式、
(5)、積層ゴムやボールベアリングを使用することなく、鉄筋・木造住宅等の建築構造物の出隅と入隅及び直線部分の中間部位における基礎と前記建築構造物の土台との間に装着されるユニットで水平状の上下振り子板の四隅を吊りシャフトで首振り自在に皿バネと球面部材で連結し、建築構造物の土台受け板に垂下固定のセンター支柱を下の振り子板の中央部に固定連結した首振ブランコ型の免振装置が実用新案登録公報 号などで紹介のものが公知である。
しかし、これらいずれの方式も、複雑な構造で製作が困難で且つ頻繁に点検をする必要があり、又、免振部材の差損や弾性疲労及び劣化による交換等が頻繁に必要になる。

＜「振り子式とその類似の免振装置」を紹介の公報から次の９件を抜粋＞
1235365351843_0 号公報「建築構造物の免振装置」 1235365351843_1号公報「建築構造物の免振装置」 1235365351843_2号公報「建築構造物の免振装置」 1235365351843_3号公報「免振装置の製造方法及びその加硫用金型」 1235365351843_4号公報「構造物の免振装置」 1235365351843_5号公報「建築構造物の免振装置」 1235365351843_6号公報「建築構造物の免振装置」 1235365351843_7号公報「構造物の免振装置」 1235365351843_8号公報「建築構造物の免振装置」

本考案は、地震時にビルは勿論のこと一般住宅などの建物や、仏像等の重要な国宝級の文化財を保管する建具等に働く強い水平加速と上下の振動を大幅に低減し得て、建物自体及び建物内の設備機器や重要文化財収容建物の倒壊などの被害や、居住する人間自身への体感度を最小限に止め、安心感が得られる免振装置として、無方向性の振動減衰機能を有する二重の振り子ユニット構造の免振装置を提供するものである。

上記課題を満足させる本考案の基本的な技術構成は、次の(1)〜(5)の通りである。
(1)、建築物の土台を固定取付体で支持し固定取付体の下部に鉛直本体を垂下した土台載置支持体と、
前記鉛直本体の下端部に設けた水平軸の両側部と下端部を枢着連結した一対の第一吊下アームと、
前記鉛直本体と各第一吊下アームの側周囲を囲撓し各第一吊下アームの上部を両側上部に枢着連結して吊支持する第一支持枠体と、
第一支持枠体の他の下部両側部を枢着連結して吊支持する一対の第二吊下アームと、
第一支持枠体と各第二吊下アームの側周囲を囲撓し各第二吊下アームの上部を両側上部に枢着連結して吊支持すると共に基礎に固定装着する第二支持枠体とからなる振り子式免振装置。
(2)、第一吊下アーム及び又は第二吊下アームの中間部又は枢着連結部に皿バネを介設した上記(1)の振り子式免振装置。
(3)、第一支持枠体と第二支持枠体を上下開放型の円筒状、角筒状にした上記(1)の振り子式免振装置。
(4)、一対の第一吊下アームの個々と一対の第二吊下アームの個々は単数又は複数本にした平衡シフトリンクアームにした上記(1)の振り子式免振装置。
(5)、土台に対して複数個の振り子式免振装置を、その鉛直本体103下端部の水平支持軸104の向きを所定角度ずつずらして振動吸収をバランスさせた上記(1)の振り子式免振装置のレイアウト。

本考案の無方向性振動減衰機能を有する二重の振り子ユニット構造の免振装置は、地震時に基礎から建物などに働くあらゆる方向からの強い横揺れ水平加速度と上下の振動を吸収するものである。つまり基礎からの振動を、第二支持枠体、第二吊下アーム、第一支持枠体、第一吊下アームに伝え第一支持枠体及び第一吊下アームの振り子作動を生起させその連携によって当該振動を吸収減衰して免振し、建物自体及び建物内の設備機器や重要文化財などの収容建具などの倒壊、破損、崩壊などの被害や居住する人間自身への体感度を最小限に止めることができるものである。

本考案を実施するための最良の形態は、次に紹介する実施例により詳細に説明する。

実施例１を図１〜図８に示す。
図１は、図３の矢視D-Dからの一部断面正面説明図であり、
図２は、図４の矢視E-Eからの一部断側面説明図であり、
図３は、図１の矢視A-Aからの一部断平面説明図であり、
図４は、図１の矢視B-Bからの一部断平面説明図であり、
図５は、図１の矢視C-Cからの一部断平面説明図であり、
図６は、図１の静止状態からX軸方向に横振動が作用した際の振り子作動状態を示す説明図であり、図７は、図２の静止状態からY軸方向に横振動が作用した際の振り子作動状態を示す説明図であり、図８は、図２に示す静止状態において、各支持軸の高さ位置関係を示す説明図である。

図１〜図８において、本例の振り子式免振装置は、建築物の土台10からの荷重支持バランスと、次に説明する鉛直本体103下端部の水平支持軸104の向きを所定角度例えば90度ずつずらすなどして、振動吸収バランス等を考慮して土台10の複数個所に適宜に配置するものであり、その個々は、土台載置支持体100、一対の第一吊下アーム200、第一支持枠体300、一対の第二吊下アーム400、第二支持枠体500とからなる。

土台載置支持体100は、建築物の土台10の当該箇所において、ボルト101で土台10に固定する固定取付体102の下部に鉛直本体103を一体的に垂下設置し、鉛直本体103の下端部に水平支持軸104をベアーリング枢着連結する。
一対の第一吊下アーム200は、下端部を前記鉛直本体103の水平支持軸104の両側部にベアーリング枢着連結し、上端部を水平支持軸301で第一支持枠体300の両側上部中心部にベアーリング枢着連結して、図７に示すように水平支持軸301を鉛直本体103の振り子作動の中心軸とする。

第一支持枠体300は、前記鉛直本体103と各第一吊下アーム200の側周囲を囲撓し、各第一吊下アーム200を介して鉛直本体103を振り子作動自在に吊支持する。
一対の第二吊下アーム400は、下端部を水平支持軸401で第一支持枠体300の下部両側部の中心部をベアーリング枢着連結し、上端部を水平支持軸402で第二支持枠体500の両側上部の中心部にベアーリング枢着連結して、図６に示すように水平支持軸401を第一支持枠体300の振り子作動の中心軸とする。

第二支持枠体500は、第一支持枠体300と各第二吊下アーム400の側周囲を囲撓し、各第二吊下アーム400を介して第一支持枠体300を振り子作動自在に吊支持すると共に予め基礎20に形成した嵌め込みケース21内に固定装着する。

一対の第一吊下アーム200上端部の水平支持軸301間を結ぶ直線と、一対の第二吊下アーム400上端部の水平支持軸402間を結ぶ直線との相対位置関係は図３に矢印XとYで記載のように上から見てX軸とY軸との十字配置関係にしてある。

一対の第一吊下アーム200の個々と一対の第二吊下アーム400の個々は本例のように単数にするか複数本にした平行シフトリンクアームにして補強し且つ水平状態の平行振り子作動をより安定させるようにしても良い。

第一支持枠体300は上下開放型の角筒状、楕円筒等にし、第二支持枠体500は上部開放型の角箱状、楕円箱等にして、第一支持枠体300はその筒内空間部を想定する第一吊下アーム200による鉛直本体103の横揺れ振動時の振り子スペースにしてあり、第二支持枠体500は、その角箱内空間部を想定する横揺れ振動時の第二吊下アーム400による第一支持枠体300の振り子スペースにしてある。

この第一支持枠体300や第二支持枠体500の各振り子スペース内には振り子作動の緩衝用又はストッパーとして板バネ、コイルバネなどのスプリング機構、シリンダー機構、ショックアブソーバー等を適宜に設置することができる。

また図８に示すように、各水平支持軸の高さ位置関係は、図２に示す静止状態において、一対の第一吊下アーム200下端部と鉛直本体103とを連結する水平支持軸104の高さ位置H1と、一対の第一吊下アーム200上端部と第一支持枠体300とを連結する水平支持軸301の高さ位置H2と、一対の第二吊下アーム400下端部と第一支持枠体300とを連結する水平支持軸401の高さ位置H3と、一対の第二吊下アーム400上端部と第二支持枠体500とを連結する水平支持軸402の高さ位置H4との相対高さ位置関係は、H1<H3<H2<H4にする、これにより土台10に対して平常時は安定した吊支持状態を維持すると共に地震発生時は常に正規位置への復帰力を有利に作用させることができる。

以上の構成により本例の振り子式免振装置は、水平方向からの横揺振動および縦方向からの上下振動に対して第一吊下アームと第二吊下アームの単独の又は並行しての振り子作動によりその横揺れ振動を自在に吸収して免振することができる。

さらに図１と図２に示すように第一吊下アーム200及び又は第二吊下アーム400の中間部又は枢着連結部に皿バネ700を介設して、更に土台10と固定取付体102との間に、弾性ゴムラバー等の耐圧緩衝材600を積層介在装着すれば上下振動をより効果的に迅速に同時吸収することができる。

本考案の無方向性振動減衰機能を有する二重の振り子ユニット構造の免振装置は、上述のように堅牢な簡単構造体であり、地震時に基礎から建物に働くあらゆる方向からの強い横揺れ水平加速度と上下の振動を、第二支持枠体、第二吊下アーム、第一支持枠体、第一吊下アームの振り子作動の連携により、その振動を自在に吸収して免振し、建物自体及び建物内の設備機器の被害や体感度を最小限に止めることができる優れた作用効果を呈するものであり、住宅産業、建築産業などに多大な貢献をもたらすものである。

本考案の実施例１を示し、図３の矢視D-Dからの一部断面正面説明図である。 図４の矢視E-Eからの一部断側面説明図である。 図１の矢視A-Aからの一部断平面説明図である。 図１の矢視B-Bからの一部断平面説明図である。 図１の矢視C-Cからの一部断平面説明図である。 図１の静止状態から図３に示す矢印XのX軸方向に横振動が作用した際の振り子作動状態を示す説明図である。 図２の静止状態から図３に示す矢印YのY軸方向に横振動が作用した際の振り子作動状態を示す説明図である。 図２に示す静止状態において、各支持軸の高さ位置関係を示す説明図である。

100 土台載置支持体
200 一対の第一吊下アーム
300 第一支持枠体
400 一対の第二吊下アーム
500 第二支持枠体
103 鉛直本体
104 水平支持軸
301 水平支持軸
401 水平支持軸
402 水平支持軸

Claims (4)

1. 建築物の土台を固定取付体で支持し固定取付体の下部に鉛直本体を垂下した土台載置支持体(100)と、前記鉛直本体の下端部に設けた水平軸の両側部と下端部を枢着連結した一対の第一吊下アーム(200)と、前記鉛直本体と各第一吊下アームの側周囲を囲撓し各第一吊下アームの上部を両側上部に枢着連結して吊支持する第一支持枠体(300)と、第一支持枠体の他の下部両側部を枢着連結した一対の第二吊下アーム(400)と、第一支持枠体と各第二吊下アームの側周囲を囲撓し各第二吊下アームの上部を両側上部に枢着連結して吊支持すると共に基礎に固定装着する第二支持枠体(500)とからなる振り子式免振装置。
2. 第一吊下アーム及び又は第二吊下アームの中間部又は枢着連結部に皿バネを介設した請求項１に記載の振り子式免振装置。
3. 第一支持枠体と第二支持枠体を楕円筒状、角筒状にした請求項１に記載の振り子式免振装置。
4. 一対の第一吊下アームの個々と一対の第二吊下アームの個々は単数又は複数本にした平衡シフトリンクアームにした請求項１に記載の振り子式免振装置。