JP3650911B2 - 免震装置及び免震構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一戸建て住宅など小規模の建物の地震時における揺れを抑える免震装置及び免震構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、地震に対する関心が高まる中で、一戸建て住宅などの低層建築物においても耐震性能が著しく向上してきている。
しかし、建物の揺れを抑える免震構造は、高層ビルや重要施設などでは適用されているものの、一般の一戸建て住宅などの低層建築物にはほとんど実施されていないのが現状である。
建物の剛性を上げることで地震による建物の崩壊が減少しても、建物の揺れを減少させることができなければ、家具の転倒、立つことができないことによる避難の遅れ、消火の遅れによる火災の発生などの災害をなくすことができない。
一方、高層建築物に適用されている免震装置には、大きく分けてゴム方式とベアリング方式の二つの方式がある。これらの方式では、建物の基礎と建築物の床組みの間に免震装置を設置する。
また、建築物の揺れを防止するとともに、杭の破損を防止する技術として、建物の基礎と杭の間に免震装置を配置する発明が、特開平９−１５８２１１号、特開平９−１１１７７４号等に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の免震装置及び免震構造にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞高層建築物に適用されている免震装置をそのまま低層建築物に適用すると、コストが高くなるため、需要に合わない。
＜ロ＞高層建築物などに適用される免震装置は、油圧ダンパーを組み込むなど複雑な構造である場合が多い。また、積層ゴムなどの材料費が高価である。
＜ハ＞建物の基礎と建物の架台の間に免震装置を設置する場合は、免震装置を設置するための基礎と、免震装置に建物を載せるための架台を別々に構築しなければならず、コストが高くなる。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、簡素化した構造で、地震による建物の揺れを低減できる免震装置及び免震構造を提供することを目的とする。
また、杭や地盤改良体と組み合わせることによって、支持機能と揺れの減衰機能を兼ね備えた免震構造を提供することを目的とする。
さらに、少ない費用で施工できる免震装置及び免震構造を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００５】
[課題を解決するための手段]
上記したような目的を達成するために、本発明の免震装置は、建物の揺れを低減する免震装置であって、建物側に装備する凹面を有する受け穴部と、弾性特性を有する支持棒体と、からなり、前記支持棒体を弾性材からなる芯材と、該芯材に挿入して設置する環状の皿ばねとで構成し、前記支持棒体と前記受け穴部との係合により建物を支持することを特徴とするものである。
また、前記芯材と前記皿ばねの間に緩衝材を配置して構成することもできる。
【０００６】
そして本発明の免震構造は、上記したいずれかの免震装置を取り付けた免震構造であって、前記受け穴部を建物の基礎に設け、前記支持棒体を杭頭に設置したことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００８】
＜イ＞免震装置
本発明の免震装置１は、受け穴部２と、支持棒体３で構成する。
受け穴部２は、例えば建物５の基礎５１の下面に設け、支持棒体３は杭４の頭部に設置する。
免震装置１は、地震時の建物５の揺れを低減するために配置する装置である。例えば、震度６程度の地震が発生した場合に、建物５の揺れを震度４程度に減衰させるような機能を免震装置１に持たせる。ここで、震度６程度の地震とは、立っていることが困難な状態で、家具などが移動したり、転倒したりする強い地震である。これに対して震度４程度の地震とは、眠っている人が目を覚まし、棚にある食器類が音を立てる程度の地震である。このように地震時の建物５の揺れを低減することで、地震による災害の発生を低減することができる。
【０００９】
＜ロ＞受け穴部
受け穴部２は、建物側に装備する凹面２１を有する部位である。
凹面２１は、中央部付近を窪みの頂点とする曲面又は多角面である。曲面は、球面であっても、一方向にのみ曲率を有する曲面であってもよい。
また、受け穴部２は、截頭円錐状の筒の頭部に凹面２１を備えた形状であっても（図２参照）、凹面２１だけでドーム状に形成した形状であってもよい。
受け穴部２は、建物５の基礎５１などを構築する際に、受け穴部２の形状を有する型枠を設置することで形成することができる。受け穴部２は、鋼板、ステンレス板、強化プラスチック、高分子樹脂材料等で形成することができる。また、基礎５１を構築した後に型枠を外すことで、受け穴部２を基礎５１を構成するコンクリートで形成することもできる。
【００１０】
＜ハ＞支持棒体
支持棒体３は、弾性特性を有し、建物５を支持する棒体である。
例えば地震によって地盤が左右に震動した場合、支持棒体３は受け穴部２の内部で左右に振動する。
支持棒体３は、例えば弾性材からなる芯材３１と、芯材３１に挿入して設置する環状の皿ばね３２と、芯材３１と皿ばね３２の間に配置する緩衝材３３で構成する（図３参照）。
芯材３１には、例えばスプリング鋼、鋼材、特殊合金（高強度合金、制振合金等）、チタン、ＰＣ鋼棒、ゴム系材料、高分子樹脂材料などを棒状に成形したものが使用できる。
皿ばね３２は、円環状又は中央に穴を設けた多角形状の板材である。皿ばね３２は中央に向けて隆起又は陥没した立体的形状を有し、荷重を加えることによって平らに近づく。皿ばね３２は、複数枚を重ねて使用する。載荷する荷重の大きさによって、使用する枚数を調節できるので、ばねの強さの調整が容易である。なお、皿ばね３２の代わりにコイルばね等を使用することもできる。
緩衝材３３は、皿ばね３２の中央に設けた穴と芯材３１の隙間を埋めるように配置する。例えば円筒状の緩衝材３３が使用できる。緩衝材３３には、高分子樹脂材料、ウレタンゴム、ゴム系材料などが使用できる。なお、皿ばね３２と芯材３１の間に隙間がない場合は、緩衝材３３を配置しなくてもよい。
また、支持棒体３は、スプリング鋼、鋼材、特殊合金、ゴム系材料、高分子樹脂材料などの単一の材料によって構成してもよい。
【００１１】
支持棒体３は、鋼板などの台座３５に固定する。例えば、芯材３１の下部にねじ溝を刻み、台座３５の穴から突出した芯材３１をナットなどで固定する（図２参照）。
【００１２】
【実施例】
＜イ＞免震装置の設置
建物５を建設する地盤に杭４などの支持構造体を打設する。杭４は、例えば直径１６５ｍｍ程度の鋼管杭を、１坪に１本程度の割合で打設する。杭４の材質、直径及び打設数は、建設地盤の地耐力、建物５の大きさなどによって任意に設定することができる。また、杭４に代えて地盤改良をおこなったり、柱状の改良体を構築したりしてもよい。なお、沈下の心配のない地盤においては、支持棒体３を設置するためのベースを構築するだけでもよい。
杭４の頭部には、支持棒体３を取り付けた台座３５を溶接などで固定する。支持棒体３は弾性特性を有し、皿ばね３２の枚数の増減などで容易にばねの強さを調整できるため、隣接する杭４の頭部の高さが施工誤差などにより多少上下しても、誤差を吸収することができる。
【００１３】
杭４の上方には建物５の基礎５１を構築する。まず、支持棒体３に受け穴部２を構成する型枠を設置する。受け穴部２と台座３５の間には、シール材６などを配置して異物の侵入を防ぐ。受け穴部２の周囲には、コンクリートを打設して基礎５１を構築する。
本発明においては、杭頭部に支持棒体３を取り付け、免震装置１の受け部材を建物５の基礎５１に直接、装備するため、免震構造を簡素化することができる。
【００１４】
＜ロ＞地震時の挙動
免震装置１は、例えば震度６程度の強い地震時にのみ作動するように設定しておく。また、強風や微震程度では建物５が揺れないように、公知のストッパーや強い震動によって解除される公知の解除機能付きロックなどを設置しておくこともできる。
強い地震によって地盤が震動すると、支持棒体３が受け穴部２内で相対的に変位したり、振動したりする。この相対的な支持棒体３の移動によって、地盤の揺れが減衰して建物５に伝達される。すなわち、受け穴部２の凹面２１と支持棒体３の頭部３４の滑動により、地震時の初期エネルギーを吸収することができる。また、地震によって大きな振幅を伴う震動が発生し、頭部３４が受け穴部２の側面に当たったときに、芯材３１が曲げ抵抗を起こすことで側面に当たるときの衝撃が緩和される。これらの結果、強い地震が起こった場合でも、建物５の揺れを抑えることができる。
【００１５】
また、皿ばね３２の組み合わせを組替えることにより、上下の衝撃に対しても皿ばね３２の弾力抵抗が働くことが期待できるので、直下型地震のエネルギーに対してもその衝撃を緩和することができる。
【００１６】
地震の揺れが収まると、支持棒体３は凹面２１の形状に沿って中央部に自然に戻っていく。この結果、建物５を元の位置に復元することができる。
また、免震装置１を杭４の頭部に設置することで、地震時に建物５によって発生する過大な水平力が杭頭部にそのまま作用するのを避けることができる。この結果、地震による杭４の破損を防ぐことができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の免震装置および免震構造は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞ 支持棒体を弾性材からなる芯材と、該芯材に挿入して設置する環状の皿ばねとで構成し、その支持棒体と前記受け穴部との係合により建物を支持する簡単な構造である。このため、容易に設置することができ、施工費用も削減できる。
＜ロ＞ 杭頭部に免震装置を設置した場合、支持機能と揺れの減衰機能を兼ね備えた免震構造とすることができる。この結果、少ない費用で建物の機能を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の免震構造の実施例の説明図。
【図２】免震装置の実施例の説明図。
【図３】支持棒体の実施例の説明図。
【符号の説明】
１・・・免震装置
２・・・受け穴部
３・・・支持棒体
３１・・芯材
３２・・皿ばね
３３・・緩衝材
４・・・杭
５・・・建物
５１・・基礎

Claims (3)

1. 建物の揺れを低減する免震装置であって、
   建物側に装備する凹面を有する受け穴部と、
   弾性特性を有する支持棒体と、からなり、
   前記支持棒体を弾性材からなる芯材と、
   該芯材に挿入して設置する環状の皿ばねとで構成し、
   前記支持棒体と前記受け穴部との係合により建物を支持することを特徴とする、
   免震装置。
2. 請求項１記載の免震装置において、
   前記芯材と前記皿ばねの間に緩衝材を配置したことを特徴とする、
   免震装置。
3. 請求項１乃至２のいずれかに記載の免震装置を取り付けた免震構造であって、
   前記受け穴部を建物の基礎に設け、
   前記支持棒体を杭頭に設置したことを特徴とする、
   免震構造。

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