JP3633784B2

JP3633784B2 - 免震装置

Info

Publication number: JP3633784B2
Application number: JP12195198A
Authority: JP
Inventors: 直樹加藤
Original assignee: 昭和電線電纜株式会社
Priority date: 1998-05-01
Filing date: 1998-05-01
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2018-05-01
Also published as: JPH11315882A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は免震装置に係り、特に戸建て住宅等の比較的軽量な構造物に用いられる免震装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来より、戸建て住宅等の比較的軽量な構造物を免震するために、図１１に示すような免震装置が提案されている。図１１（ａ）に示す免震装置７０は、構造物７１と、これを支持する基礎７２との間に、水平面を滑動自在な球体７３と、この球体７３を滑動自在に載置するための凹曲面７４が上面に形成された受皿７５とから構成されている。この免震装置７０によれば、水平動に対して滑動自在な球体７３が受皿７５の上面に形成された凹曲面７４を滑動することができるので、復元力を与えることが可能になる。
【０００３】
また、図１１（ｂ）に示す免震装置８０は、構造物８１と、これを支持する基礎８２との間に、中空断面形状に形成された中空積層ゴム８３が介装されている。この中空積層ゴム８３は、鉛直方向には硬いばねを持ち大荷重を支持し、水平方向にはゴム特有の柔らかいばねにより大変形することができる。この免震装置８０によれば、水平動に対して水平方向に剪断変形するので、復元力を与えることが可能になる。
【０００４】
しかしながら、このような戸建て住宅等の比較的軽量な構造物を基準に設計されている免震装置７０、８０では、風荷重等により作動して構造物を水平方向へ揺動させる場合があるので、日常における居住性が損なわれる難点があった。
このような難点に対して、構造物が風荷重等により揺動するのを回避すると共に、地震発生時に効果的に免震するために、免震装置（特開平９−２２１９３５号公報）、免震装置（特開平８−１５８６９７号公報）、免震装置（特開平９−３１０５３３号公報）、地震入力低減装置（特開平９−２７３３３０号公報）が提案されている。
【０００５】
特開平９−２２１９３５号公報に開示された免震装置は図１２に示すように、地上構造物９１と地盤９２との間に介装されて、地震動に対し地上構造物９１の応答を抑制する免震手段９３と、地上構造物９１および地盤９２間に介装されたダンパー装置９４とを設けて、上記地上構造物９１に作用する風速が設定値を超えた場合には、コントローラ９５によって減衰力を高めるようにダンパー装置９４を制御するものである。
【０００６】
このような免震装置９０によれば、地上構造物９１が風に煽られて揺動するのをコントローラ９５によって制御されるダンパー装置９４で回避できると共に、地震発生時には免震手段９３によって効果的に免震機能を果たすことができるが、電気信号等により電気・油圧等を自動的に制御するので、設備費や維持費等のコストが上がる難点があった。また、停電等により制御不能に陥る難点がった。
【０００７】
特開平８−１５８６９７号公報に開示された免震装置は図１３に示すように、上部構造物１０１と基礎部１０２との間に介在され、基礎部１０２に対して上部構造物１０１を水平方向に滑動可能に支承する滑り支承１０３と、上部構造物１０１および基礎部１０２に上下端部がそれぞれ固定されて水平方向に弾性変形可能な弾性体１０４とを備えている。なお、弾性体ではなく、図１０（ａ）に示すような水平面を滑動自在な球体７３と、この球体７３を滑動自在に載置するための凹曲面７４が上面に形成された受皿７５とから成る転がり支承を用いた免震装置も提案されている。
【０００８】
このような免震装置によれば弾性体１０４や転がり支承によって免震周期を長周期化させると共に、滑り支承１０３によって振動を減衰させることができるが、滑り支承１０３は滑り面の平行を保つ施工が困難であり、また、平滑な滑り面の長期維持も極めて困難であった。
特開平９−３１０５３３号公報に開示された免震装置は図１４に示すように、構造物１１１と基礎１１２との間に並列に介装され、直列に接続された切り離し部材１１３および弾性部材１１４とを備えた複数個の反力機構要素１１５とから構成され、各反力機構要素１１５における切り離し部材１１３が、それぞれ異なる荷重によって切り離されるように構成されている。なお、切り離し部材１１３は所謂シェアーピンの機能を奏するように、その一部に断面積が縮小された剪断部を有するボルトから構成されている。この剪断部の断面積によって剪断荷重が設定されている。
【０００９】
このような免震装置１１０によれば、所定値以上の荷重が負荷されたときに切り離し部材１１３が構造物１１１の拘束を解いて構造物１１１に所定値以上の反力が加わることを防止することができるが、所定値の荷重設定によっては中地震でも構造物１１１の拘束が解かれずに、反力が加わってしまう難点があった。
特開平９−２７３３３０号公報に開示された地震入力低減装置は図１５に示すように、建築物を支える基礎スラブ１３１と地盤１３２に埋め込まれた基礎杭１３３との接触面の摩擦抵抗を低減させるローラベアリング１３４と、基礎スラブ１３１と基礎杭１３３とを係合させて基礎杭１３３に加わる水平力を基礎杭１３３に伝達すると共に所定水平力の印加によって剪断する柱状部材１３５とを備えて構成されている。柱状部材１３５は基礎スラブ１３１の底面に埋設され、且つ基礎杭１３３の上面に開口して形成された柱状溝１３６に嵌合されている。
【００１０】
このような地震入力低減装置１３０によれば、所定震度以下の地震ではローラベアリング１３４による建築物の横滑りが柱状部材１３５によって抑止され、所定震度以上の地震では柱状部材１３５に所定の水平力が加わって柱状部材１３５は剪断し、建築物はローラベアリング１３４によって横滑りするので、建築物が風に煽られて揺動するのを回避できると共に、所定震度以上の地震発生時には効果的に免震機能を果たすことができる。しかしながら、所定震度以上の地震時に柱状部材１３５が剪断されて水平方向へ大きく変位後、装置が原点復帰する際に剪断された柱状部材同士が接触して原点復帰を阻害するブレーキ現象（図１６）を生ずる虞があった。このブレーキ現象は建築物に衝撃力を与えることになる。また、大地震によって建築物が水平方向へ大きく変位した時にローラベアリング１３４と柱状部材１３５とが干渉して免震機能が低下してしまう虞があった。
【００１１】
このような地震入力低減装置１３０の難点に対して、柱状部材１３５と基礎杭１３３との隙間を大きくとることが考えられるが、強風や小地震時にローラベアリング１３４の横滑りによって揺れることになるので、効果的に免震することができなくなる。
本発明は、このような従来の難点を解決するためになされたもので、簡易な構成で、構造物が風荷重等により揺動するのを回避すると共に、地震発生時には効果的に免震機能を果たすことができる免震装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成する本発明の免震装置は、水平方向に発生する振動エネルギによって大きく相対変位して当該振動エネルギを吸収する振動エネルギ吸収手段と、水平方向の振動エネルギが所定値未満では展延性に富んだ状態で弾塑性変形し且つ所定値以上では塑性破壊する柱状弾塑性体を有するトリガー機構とを、構造物および基礎間または上部構造物および下部構造物間に並列に介装する免震装置であって、トリガー機構は、基礎または下部構造物に固定される下部の中空案内部材と、下部の中空案内部材の直上に配置され構造物または上部構造物に固定される上部の中空案内部材と、上部の中空案内部材に上下方向へ移動可能に内設される内筒と、内筒および下部の中空案内部材間に設ける隙間を予め定められた寸法に調整するために内筒を上下方向へ移動させてその移動位置に係止させる隙間調整手段とを有し、内筒および下部の中空案内部材には柱状弾塑性体が嵌合されているものである。
【００１３】
このように構成された免震装置によれば、強風や小地震時にはトリガー機構の柱状弾塑性体の高い初期剛性により構造物または上部構造物の揺れを抑制させることができる。また、中地震時には柱状弾塑性体が弾塑性変形する時の剪断応力の設定次第で、構造物または上部構造物の揺れを抑制させることもできるし、柱状弾塑性体を弾塑性変形させて振動を減衰させることもできる。さらに、大地震時には柱状弾塑性体が塑性破壊する時の破断力の設定次第で、柱状弾塑性体を弾塑性変形させて振動を減衰させることもでき、また、この柱状弾塑性体を塑性破壊させて振動エネルギ吸収手段で構造物または上部構造物の振動周期を長周期化させることもできる。なお、内筒および下部中空案内部材間に設ける隙間を隙間調整手段で調整することにより、柱状弾塑性体に任意の降伏荷重を設定することができるので、免震設計が容易になる。
【００１４】
また、本発明の免震装置において隙間調整手段は、予め定められた厚さに形成された弾性体であることが好ましい。これにより、内筒および下部の中空案内部材間に設ける隙間の調整作業が容易になる。また、このような弾性体を隙間調整手段とする本発明の免震装置においては、上部の中空案内部材および内筒は摺動抵抗の少ない摺動材を介して嵌合されていることが好ましい。これにより、大きな水平方向の振動エネルギにより破断した柱状弾塑性体を、内筒と共にスムーズに落下させることができる。
【００１５】
また、本発明の免震装置において隙間調整手段は、上部の中空案内部材の内周に螺刻された雌ねじ部と、内筒の外周に螺刻され雌ねじ部に螺合される雄ねじ部とから成るものが好ましい。これにより、内筒を所定方向に回転させるだけで当該内筒および下部の中空案内部材間に設ける隙間を調整することができるので、調整作業が容易になる。このような雌ねじ部および雄ねじ部を隙間調整手段とする本発明の免震装置においては、内筒の雄ねじ部に、上部の中空案内部材をストッパとして当該内筒を固定するロックナットが螺合されていることが好ましい。これにより、内筒および下部の中空案内部材間に設ける隙間を調整後に、ロックナットで内筒を上部の中空案内部材に固定することができるので、この隙間を常時、一定に保つことができる。さらに、このような隙間調整手段を有する本発明の免震装置においては、柱状弾塑性体は内筒または下部中空案内部材に摺動抵抗の少ない摺動材を介して嵌合されていることが好ましい。これにより、大きな水平方向の振動エネルギにより破断した柱状弾塑性体を、引っ掛かることなくスムーズに移動させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の免震装置の実施の一形態について、図面を参照して説明する。本発明の免震装置は図１（ａ）に示すように、比較的軽量な構造物である建物２と、基礎である地盤３との間に介装され、水平方向に発生する振動エネルギによって大きく相対変位して当該水平方向の振動エネルギを吸収する振動エネルギ吸収手段である転がり支承体４と、当該水平方向の振動エネルギが所定値未満では展延性に富んだ状態で弾塑性変形し且つ所定値以上では塑性破壊する円柱状弾塑性体６を有するトリガー機構５とを備えている。この転がり支承体４とトリガー機構５とは、建物２と地盤３とが大きく相対変位したときに互いに干渉することのない位置へ並列に配置されている。
【００１７】
転がり支承体４は、建物２に固定されボールベアリング７を転動自在に下方に突出させて支承する支承部材８と、一定の曲率から成り中心部が最深となる凹曲面部９が設けられた受皿部材１０とから成り、支承部材８のボールベアリング７が受皿部材１０の凹曲面部９上で転動するように構成されている。したがって、水平方向へ移動した支承部材８は建物２の重力作用で凹曲面部９に沿って元の位置、即ち、凹曲面部９の最深位置に戻ることができる。これにより、建物２は、元の位置に完全復帰することができる。なお、このような凹曲面部９は必ずしも一定の曲率である必要はなく、ある角度から成る傾斜面、あるいは外周に向かうにしたがって徐々に曲率が大きくなるような形状のものでもよい。
【００１８】
トリガー機構５は、例えば図１（ｂ）に示すように、地盤３に固定される中空案内部材である下部ブッシュ１１と、下部ブッシュ１１直上に配置され建物２に固定される中空案内部材である上部ブッシュ１２と、上部ブッシュ１２に上下方向へ移動可能に嵌合される内筒１３と、内筒１３および下部ブッシュ１１間に設ける隙間Ｗ１を予め定められた寸法に調整する隙間調整手段１４とを有している。この内筒１３および下部ブッシュ１１には円柱状弾塑性体６が嵌合され接着剤等により固着されている。
【００１９】
このようなトリガー機構５に用いられる円柱状弾塑性体６としては、屋外放置される使用環境を考慮すると、劣化が少なく、而も展延性に富み且つ容易に弾塑性変形できる純鉛が好ましいが、弾塑性変形可能なポリエチレン等の樹脂材料や、亜鉛、アルミニウム、ニッケル、銅、銀、金等の金属材料でもよい。この円柱状弾塑性体６が固着される内筒１３および下部ブッシュ１１と、内筒１３が嵌合される上部ブッシュ１２とは、円柱状弾塑性体６より剛性の高い材料が好ましく、例えば、一般構造用圧延鋼材や機械構造用炭素鋼鋼材等の剛性材料もしくは剛性の高い樹脂材料がよい。なお、上部ブッシュ１２の内周に摺動材としてポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂や硬質クロームメッキ等をコーティングすることにより、内筒１３を上部ブッシュ１２内において引っ掛かることなくスムーズに摺動させることができる。また、摺動材のコーティングは、上部ブッシュ１２の内周ではなく内筒１３の外周でもよい。
【００２０】
この内筒１３と下部ブッシュ１１との間に設ける隙間Ｗ１を保持するために用いられる隙間調整手段１４は、内筒１３を上下方向へ移動させてその移動位置に係止させるもので、例えば、予め定められた厚さに形成された中空弾性体が用いられ、内筒１３および下部ブッシュ１１間に介在させる際に、円柱状弾塑性体６に嵌入させる。この隙間調整手段である中空弾性体１４と円柱状弾塑性体６との隙間Ｗ２は、好ましくは０〜５ｍｍ、または円柱状弾塑性体６の直径の０〜１０％、より好ましくは０〜１ｍｍ、または円柱状弾塑性体６の直径の０〜３％である。これは、隙間Ｗ２が大きいと、水平変形時に中空弾性体１４が丸まって巻き込まれることがあるからである。なお、隙間調整手段が弾性体であれば円柱状弾塑性体６を圧入することができるので、隙間Ｗ２を０ｍｍまたは０％に設定することができる。
【００２１】
このような中空弾性体１４は屋外放置される使用環境を考慮すると、クロロプレンゴム等の合成ゴムが好ましく、また、水平変形時の挙動や適度な滑りを考慮すると、ゴム硬度（ＪＩＳＡ）５０以上が好ましいが、実用性を考慮すれば５０〜７０が好ましい。
また、中空弾性体１４は、内筒１３および下部ブッシュ１１との接触面に、摺動抵抗の少ない摺動材、例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂をコーティングすれば、水平方向に発生する振動エネルギによってトリガー機構５が水平変形しても、中空弾性体１４による摺動抵抗を抑えることができる。なお、摺動材は、内筒１３および下部ブッシュ１１の中空弾性体１４との接触面にコーティングしてもよい。
【００２２】
この中空弾性体１４によって設けられる隙間Ｗ１は、円柱状弾塑性体６が剪断変形した際の降伏荷重から求められる。降伏荷重は、円柱状弾塑性体６の水平断面積と、降伏力とを乗じることにより求められ、隙間Ｗ１が大きくなる場合には降伏荷重が小さくなり、隙間Ｗ１が小さくなる場合には降伏荷重が大きくなる。したがって、中空弾性体１４の厚さを調整することにより任意の降伏荷重を設定することができるので、円柱状弾塑性体６の破断力の設定が容易になる。これにより、免震設計が容易になる。
【００２３】
なお、降伏荷重を求めるために必要な降伏力は、例えば、円柱状弾塑性体６が鉛プラグとすると、図２に示すように、鉛プラグの直径を５７ｍｍとし剪断変形させる隙間Ｗ１を２．８ｍｍにすると、戸建て住宅等の比較的軽量な構造物に適した免震装置に好適な降伏力１２０ｋｇｆ／ｃｍ^２位となることがわかっている（オーム社１９９７年９月発行、日本免震構造協会編「免震積層ゴム入門」）。
【００２４】
このように中空弾性体１４を内筒１３および下部ブッシュ１１間に介在させるだけで、円柱状弾塑性体６を、水平方向の振動エネルギが所定値未満では展延性に富んだ状態で塑性変形させ、所定値以上では塑性破壊させることができる。
また、上部ブッシュ１２の内周１２ａと、内筒１３の外周１３ａとの隙間Ｗ３は、０．０２〜０．５ｍｍが好ましい。これは、比較的軽量な建物２の重量に対応した円柱状弾塑性体６が固着された内筒１３を、上部ブッシュ１２内でスムーズに上下方向に移動させるためである。なお、円柱状弾塑性体６の直径が大きくなる場合には、内筒１３の直線性を考慮して、この隙間Ｗ３を０．１〜１ｍｍにするとよい。上限を１ｍｍにしたのは、これ以上大きくすると、内筒１３の直線性を保つことが困難になるからである。また、上部ブッシュ１２の内周１２ａに摺動抵抗の少ない摺動材をコーティングした場合は、隙間Ｗ３を±０ｍｍにしても、内筒１３を上下方向に移動させることが可能になる。
【００２５】
さらに、トリガー機構５には円柱状弾塑性体６が固着された内筒１３を、常時下方へ弾撥する弾性体１５が設けられている。この弾性体１５としてはコイルスプリングが好ましく、例えば、上部ブッシュ１２の建物２に固定させる側の中空部Ｓ１に、コイルスプリング１５を固定させるキャッププレート１６を、かしめ、溶接、捩じ込み等により固定させる。このようなトリガー機構５を、建物２および地盤３間で組立てると、キャッププレート１６で上部ブッシュ１２に内設されたコイルスプリング１５により、円柱状弾塑性体６が固着された内筒１３は上部ブッシュ１２内から常時、離脱方向へ付勢されることになる。
【００２６】
このようなトリガー機構５に、水平方向の大きな振動エネルギが加わると、建物２および地盤３が大きく相対変位して円柱状弾塑性体６は塑性破壊して分裂し、上部ブッシュ１２内に残された円柱状弾塑性体片が固着された内筒１３は、コイルスプリング１５により強制離脱されるので、確実にブレーキ現象を回避することができる。なお、上部ブッシュ１２内に内設される弾性体１５はコイルスプリングに限らず、円柱状弾塑性体片が固着された内筒１３に、強制離脱させるだけの付勢力を付与することができれば、皿ばね、ゴム状弾性体でもよい。
【００２７】
このように構成された免震装置１のトリガー機構５を、転がり支承体４によって地盤３上に支承された建物２と、地盤３との間に設置する場合について説明する。なお、建物２は予め転がり支承体４によって支承されているものとする。また、円柱状弾塑性体６が固着された内筒１３を下部ブッシュ１１および上部ブッシュ１２に嵌合させるためには、上部ブッシュ１２を建物２に固定させ下部ブッシュ１１を地盤３に固定させると、建物２を所定位置まで上昇させなければならないので、図３に示すような２分割されたブッシュ２１、２２を使用する。
【００２８】
まず、内筒１３を円柱状弾塑性体６の一方に固着させ、さらに、予め定められた厚さに形成された中空弾性体１４を、この円柱状弾塑性体６に嵌入させておく。そして、予め定められた地盤３上に、一方の下部ブッシュ２１Ａを固定ボルト１７で固定させ、この一方の下部ブッシュ２１Ａ上に中空弾性体１４を載置させると共に、内筒１３を上にして円柱状弾塑性体６を一方の下部ブッシュ２１Ａ内に固着させる。なお、円柱状弾塑性体６は、当該円柱状弾塑性体６の下端を地盤３に当接させると、中空弾性体１４を内筒１３および一方の下部ブッシュ２１Ａによって挟装することができるような長さに設定されている。
【００２９】
円柱状弾塑性体６を一方の下部ブッシュ２１Ａに固着後、当該一方の下部ブッシュ２１Ａに他方の下部ブッシュ２１Ｂを取付ボルト１８で締結させ、さらに、他方の下部ブッシュ２１Ｂを地盤３上に固定ボルト１９で固定させて、円柱状弾塑性体６を下部ブッシュ２１に固着させる。
次に、下部ブッシュ２１に固着された円柱状弾塑性体６に固着された内筒１３に一方の上部ブッシュ２２Ａを嵌合させると共に、この一方の上部ブッシュ２２Ａの建物２側の端部にキャッププレート１６を固定させることにより、このキャッププレート１６と円柱状弾塑性体６が固着された内筒１３とにより形成される中空部Ｓ１にコイルスプリング１５を内設させて、当該一方の上部ブッシュ２２Ａに他方の上部ブッシュ２２Ｂを取付ボルト２３で締結させる。さらに、上部ブッシュ２２を建物２に固定ボルト２４、２５で固定させ、内筒１３を上部ブッシュ２２へ上下方向に摺動可能に嵌合させて、トリガー機構５の組立てを完了する。
【００３０】
また、円柱状弾塑性体６が塑性破壊して分裂後は、２分割された上部ブッシュ２２および下部ブッシュ２１の各取付ボルト１８、２３を外し、さらに、この上部ブッシュ２２および下部ブッシュ２１のそれぞれ一方のブッシュの固定ボルトを外すことにより当該各ブッシュを取り外して、各円柱状弾塑性体片を取り除く。そして、上部ブッシュ２２および下部ブッシュ２１の損傷を点検して、損傷がなければ新しい円柱状弾塑性体６が固着された内筒１３を上述した組立要領で組立てる。このように、２分割された上部ブッシュ２２および下部ブッシュ２１を有するトリガー機構５によれば、円柱状弾塑性体６が塑性破壊して分裂しても容易に付け替えることができるようになる。
【００３１】
なお、２分割されたブッシュを上部、下部の何れか一方に使用した場合でも、建物２を所定の位置まで上昇させることなくトリガー機構５を組立てることは可能である。
また、ブッシュが２分割されていない場合には、上部ブッシュを建物に、下部ブッシュを地盤上にそれぞれ固定後、建物に設けられた孔から円柱状弾塑性体が固着された内筒を挿入して組立ててもよく、また、上部ブッシュおよび下部ブッシュに円柱状弾塑性体が固着された内筒および中空弾性体を組込んでから、建物および地盤上に固定させてもよい。
【００３２】
次に、本発明の免震装置１の免震動作について説明する。なお、トリガー機構５は、２分割されていない上部ブッシュ１２および下部ブッシュ１１を用いたものにする。
建物２に強風や小地震による水平方向の振動エネルギが加わると、トリガー機構５の円柱状弾塑性体６は図４（ａ）、（ｂ）に示すように、高い初期剛性により建物２の揺れを抑制させる。
【００３３】
また、建物２に中地震による水平方向の振動エネルギが加わると、トリガー機構５の円柱状弾塑性体６は図５（ａ）、（ｂ）に示すように、弾塑性変形して建物２の揺れを減衰させる。この際、建物２は転がり支承体４（図１（ａ）参照）により元の位置に復帰することができる。なお、円柱状弾塑性体６は、弾塑性変形する時の剪断応力の設定次第で、建物２の揺れを抑制させることもできる。
【００３４】
さらに、建物２に大地震による水平方向の振動エネルギが加わると、トリガー機構５の円柱状弾塑性体６は図６（ａ）、（ｂ）に示すように、塑性破壊するので、転がり支承体４により建物２の振動周期は長周期化される。この際、建物２および地盤３が大きく相対変位したときに円柱状弾塑性体６が塑性破壊して分裂するので、中空弾性体１４および上部ブッシュ１２内に残された円柱状弾塑性体片６Ａはそれぞれ下部ブッシュ１１上の位置から外れた位置でコイルスプリング１５の弾撥力および重力によって落下する。したがって、分裂した円柱状弾塑性体片６Ａ、６Ｂ同士が接触するブレーキ現象を回避することができる。また、建物２の振動周期を長周期化させても、転がり支承体４とトリガー機構５とは互いに干渉することのない位置に配置されているので、大地震によって建物２が水平方向へ大きく変位しても正常な免震機能を確保できる。なお、円柱状弾塑性体６は、塑性破壊する時の剪断応力の設定次第で、建物２の揺れを減衰させることもできる。
【００３５】
また、本発明の免震装置においては、トリガー機構５の隙間調整手段として中空弾性体１４が使用されていたが、これに限らず、図７に示すような上部の中空案内部材１２の内周に螺刻された雌ねじ部１２Ａと、内筒１３の外周に螺刻され雌ねじ部１２Ａに螺合される雄ねじ部１３Ａとから成る隙間調整手段１４でもよい。このような隙間調整手段１４によれば、内筒１３を所定方向へ回転させるだけで、当該内筒１３および下部の中空案内部材１１間に設ける隙間Ｗ１を調整することができるので、調整作業が容易になる。また、内筒１３および下部の中空案内部材１１間に設ける隙間Ｗ１を内筒１３で調整するだけで、任意の降伏荷重を設定することができるので、円柱状弾塑性体６の破断力の設定が容易になる。これにより、免震設計が容易になる。
【００３６】
なお、雌ねじ部１２Ａと雄ねじ部１３Ａとから成る隙間調整手段１４では、上述した内筒１３のように上部の中空案内部材１２から落下させることができないので、内筒１３の内周若しくは円柱状弾塑性体６の外周の何れか一方に、摺動材としてポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂や硬質クロームメッキ等をコーティングすることにより、円柱状弾塑性体６自体を内筒１３内において引っ掛かることなくスムーズに摺動させることができる。
【００３７】
したがって、建物２に大地震による水平方向の振動エネルギが加わると、トリガー機構５の円柱状弾塑性体６は塑性破壊して分裂するので、上部ブッシュ１２内に残された円柱状弾塑性体片６Ａは下部ブッシュ１１上の位置から外れた位置でコイルスプリング１５の弾撥力および重力によって落下することになる。
また、このような雌ねじ部１２Ａと雄ねじ部１３Ａとから成る隙間調整手段１４に、図８に示すようなロックナット２６を内筒１３の雄ねじ部１３Ａに螺合してもよい。これにより、内筒１３および下部ブッシュ１１間に設ける隙間Ｗ１を調整した後に、上部ブッシュ１２をストッパとしてロックナット２６を締め込めば、内筒１３をその位置に固定させることができるので、この隙間Ｗ１を常時、一定に保つことができる。
【００３８】
さらに、このような雌ねじ部１２Ａと雄ねじ部１３Ａとから成る隙間調整手段１４が適用されるトリガー機構５は図９に示すように、円柱状弾塑性体６を内筒１３に固着させ、下部ブッシュ１１に上下方向に移動可能に嵌合させてもよい。この場合、コイルスプリング１５およびキャッププレート１６は使用せず、また、内筒１３を所定位置に係止させた時の円柱状弾塑性体６の全長は、下部ブッシュ１１内に空間Ｓ２を残した状態で嵌合されるような長さに設定する。そして、下部ブッシュ１１の内周もしくは円柱状弾塑性体６の外周の何れか一方に、摺動材（ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、硬質クロームメッキ等）をコーティングする。
【００３９】
このようなトリガー機構５に、大地震による水平方向の力が加わると、建物２および地盤３が大きく相対変位して円柱状弾塑性体６は塑性破壊して分裂する。この際、下部ブッシュ１１内に残された円柱状弾塑性体片は、当該下部ブッシュ１１内の空間Ｓ２へ重力によって落下するので、分裂した円柱状弾塑性体片同士が接触するブレーキ現象を回避することができる。
【００４０】
なお、上述した本発明の実施の各形態によれば、柱状弾塑性体に円柱のものを使用したが、これに限らず、四角形でも多角形でもよい。これは、柱状弾塑性体の降伏力が断面積−剪断応力の関係で求まるからである。この際、柱状弾塑性体を四角形や多角形のものにした場合は、中空案内部材もその柱状弾塑性体に嵌合させることができるような形状に形成させる。
【００４１】
また、上部ブッシュ１２内から円柱状弾塑性体片６Ａが固着した内筒１３を強制落下させるためにコイルスプリング１５を使用していたが、上述した摺動材を介して上部ブッシュ１２および内筒１３を嵌合させれば、コイルスプリング１５を使用しなくとも重力により落下させることができる。
また、建物の揺れ幅および揺れ時間を抑制するために、図１０に示すようにダンパ２７をトリガー機構５とは別置で、建物２および地盤３間に設けてもよい。この際、ダンパ２７は転がり支承体４と別置（図示通り）または一体形成で配することができる。
【００４２】
また、本発明の免震装置の設置箇所は構造物および地盤間には限らず、例えば上部構造物および下部構造物となるビルの８階と９階との間に設置してもよい。さらに、上述した本発明の実施の各形態によれば、振動エネルギ吸収手段として転がり支承体を使用していたが、これに限らず、積層ゴムなど、振動エネルギを吸収できればどのようなものでもよい。
【００４３】
このような本発明の免震装置は、除振作用を有しているのは元より、振動を発生する機器から基礎に当該振動が伝われば、防振作用することになる。
【００４４】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の免震装置によれば、構造物が風荷重等により揺動するのを回避すると共に、地震発生時には効果的に免震機能を果たすことができるので、快適な居住性を確保できる。また、構造が簡易なことから、材料費が削減でき而も施工が容易になるので、低コストで設置できるようになる。
【００４５】
また、水平方向に発生した大きな振動エネルギにより柱状弾塑性体が塑性破壊して分裂しても、何れか一方の中空案内部材に残された柱状弾塑性体片を、弾性体により強制離脱させることができるので、柱状弾塑性体片同士が接触するブレーキ現象を確実に回避することができる。
さらに、本発明の免震装置によれば、トリガー機構を複数設置しても内筒および下部の中空案内部材間に設ける隙間の寸法を同一にすることができので、柱状弾塑性体の降伏力はばらつかず、安定した免震性能を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の免震装置の実施の一形態を示す図で、（ａ）は全体図、（ｂ）はトリガー機構の詳細図。
【図２】柱状弾塑性体として使用される鉛プラグの剪断応力と剪断ひずみとの関係を表すグラフ。
【図３】本発明の免震装置に使用されるトリガー機構の他の実施の一形態を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【図４】本発明の免震装置に使用されるトリガー機構が強風や小地震による水平方向の振動エネルギを受けた場合の状態を示す図で、（ａ）は詳細図、（ｂ）はトリガー機構の円柱状弾塑性体の剪断応力Ｐと剪断ひずみδとの関係を表すグラフ。
【図５】本発明の免震装置に使用されるトリガー機構が中地震による水平方向の振動エネルギを受けた場合の状態を示す図で、（ａ）は詳細図、（ｂ）はトリガー機構の円柱状弾塑性体の剪断応力Ｐと剪断ひずみδとの関係を表すグラフ。
【図６】本発明の免震装置に使用されるトリガー機構が大地震による水平方向の振動エネルギを受けた場合の状態を示す図で、（ａ）は詳細図、（ｂ）はトリガー機構の円柱状弾塑性体の剪断応力Ｐと剪断ひずみδとの関係を表すグラフ。
【図７】本発明の免震装置に使用されるトリガー機構の他の実施の一形態を示す側断面図。
【図８】本発明の免震装置に使用されるトリガー機構の他の実施の一形態を示す側断面図。
【図９】本発明の免震装置に使用されるトリガー機構の他の実施の一形態を示す側断面図。
【図１０】本発明の免震装置の他の実施の一形態を示す全体図。
【図１１】従来の免震装置を示す全体図。
【図１２】従来の免震装置を示す全体図。
【図１３】従来の免震装置を示す全体図。
【図１４】従来の免震装置を示す全体図。
【図１５】従来の免震装置（地震入力低減装置）を示す全体図。
【図１６】図１５の従来の免震装置が中地震による水平方向の振動エネルギを受けた場合の、柱状部材の剪断応力Ｐと剪断ひずみδとの関係を表すグラフ。
【符号の説明】
１・・・・・免震装置
２・・・・・建物（構造物）
３・・・・・地盤（基礎）
４・・・・・転がり支承体（振動エネルギ吸収手段）
５・・・・・トリガー機構
６・・・・・円柱状弾塑性体
１１・・・・・下部ブッシュ（下部の中空案内部材）
１２・・・・・上部ブッシュ（上部の中空案内部材）
１２Ａ・・・・・雌ねじ部
１３・・・・・内筒
１３Ａ・・・・・雄ねじ部
１４・・・・・中空弾性体（隙間調整手段）
２６・・・・・ロックナット
Ｓ１・・・・・内筒および下部ブッシュ間に設ける隙間

Claims

水平方向に発生する振動エネルギによって大きく相対変位して当該振動エネルギを吸収する振動エネルギ吸収手段と、前記水平方向の振動エネルギが所定値未満では展延性に富んだ状態で弾塑性変形し且つ所定値以上では塑性破壊する柱状弾塑性体を有するトリガー機構とを、構造物および基礎間または上部構造物および下部構造物間に並列に介装する免震装置であって、
前記トリガー機構は、前記基礎または前記下部構造物に固定される下部の中空案内部材と、前記下部の中空案内部材の直上に配置され前記構造物または前記上部構造物に固定される上部の中空案内部材と、前記上部の中空案内部材に上下方向へ移動可能に内設される内筒と、前記内筒および前記下部の中空案内部材間に設ける隙間を予め定められた寸法に調整するために前記内筒を上下方向へ移動させてその移動位置に係止させる隙間調整手段とを有し、前記内筒および前記下部の中空案内部材には前記柱状弾塑性体が嵌合されていることを特徴とする免震装置。
前記隙間調整手段は、予め定められた厚さに形成された弾性体であることを特徴とする請求項１記載の免震装置。
前記上部の中空案内部材および前記内筒は、摺動抵抗の少ない摺動材を介して嵌合されていることを特徴とする請求項２記載の免震装置。
前記隙間調整手段は、前記上部の中空案内部材の内周に螺刻された雌ねじ部と、前記内筒の外周に螺刻され前記雌ねじ部に螺合される雄ねじ部とから成ることを特徴とする請求項１記載の免震装置。
前記内筒の前記雄ねじ部には、前記上部の中空案内部材をストッパとして当該内筒を固定するロックナットが螺合されていることを特徴とする請求項４記載の免震装置。
前記柱状弾塑性体は、前記内筒または前記下部中空案内部材に摺動抵抗の少ない摺動材を介して嵌合されていることを特徴とする請求項４または５記載の免震装置。