JP3748913B2 - 建造物における激震防除機能を有する建築基盤 - Google Patents

Description

【０００１】
【現況】
阪神大震災を機に緊急を要する課題となって来ている震度７級という縦揺れに耐え得る建築手段の確立については、官公民の各研究機関が真剣に取り組んでいることと思われる。最近、大手企業で阪神大震災級の揺れにも耐えられる新工法が開発されたと言われている。然しこれは中高層ビル用のものであって、一般住宅向きではない。そして、現在のところ一般住宅に適するもので、具体的に決め手となる新工法、ないし構造の公表はない。地震国日本の如何なる震度にも耐え得る建築構造の家屋の出現は、全国民の希いであると言えると思う。
地震と家屋の崩壊という因果関係を改めて考えてみる時、地震が無ければ何十年も健在であったはずの貴重な家屋が一瞬にして崩壊するのは、何故なのか、この当り前の分かり切った結論の中で気付く幾つかの教訓がある。その一つは地震が無ければ一番良いのだが、地震は気紛れであり予告無く、且つ、必ずやって来るということ。二つ目は、地面が揺れても家が揺れなければ家は決して壊れないということ。三つ目は揺れない家を造れば良いということ。この結論に至ることになる。然し地震の質にもいろいろあって、よく耳にする直下型地震という言葉である。この言葉につき注意深く考えてみる時、地面の落下が先か、然らざるか先に押し上げられることもあり得る訳で、どちらが先でも良いように思える。このどちらが先かに、建造物への衝撃度に変化をもたらす要因が潜んでおり、耐震のメカニズムを構成する上で重要なテーマになるのである。
【０００２】
【目的】
当発明は、上記全国民の希いであり、至った結論を満たすに足る、建造物における激震防除機能を有する建築基盤に関するものである。
【０００３】
構造
本発明に係る激震防除機能を有する建築基盤は、上面に鋼板Ａを取り付けてなり、地面に固定される円形状の基台（３）と、下面に鋼板Ｂを取り付け且つ上面に鋼板Ｃが取り付けられるとともに、前記鋼板Ｂより外周側の下面に球を嵌入保持した第１の磁性小角子（６）を取り付けて構成され、前記基台（３）の前記鋼板Ａの上に載置した第１の小鋼球群Ｑを前記鋼板Ｂとの間に挟持するとともに前記第１の磁性小角子（６）の球を前記鋼板Ａに当接させて前記基台（３）の上に載置された本体載置盤（７）と、下面に鋼板Ｄを取り付けるとともに、前記鋼板Ｄより外周側の下面に球を嵌入保持した第２の磁性小角子（１７）を取り付けて構成され、前記本体載置盤（７）の前記鋼板Ｃの上に載置した第２の小鋼球群Ｑを前記鋼板Ｄとの間に挟持するとともに前記第２の磁性小角子（１７）の球を前記鋼板Ｃに当接させて前記本体載置盤（７）の上に載置された雄状本体下部（１８）と、前記雄状本体下部（１８）の上面側に一体に繋がって上方に延びて設けられ、上端が上方に開口した円筒状に形成された第１の筒状子（８）と、下端が下方に開口した円筒状に形成され、前記第１の筒状子（８）を挿入嵌合させて上下に移動可能に装着された第２の筒状子（２２）と、前記第２の筒状子（２２）の上部に一体に繋がって形成された雌状本体（２６）と、前記雌状本体（２６）の上面に矢車形湾状板バネを介して支持されたショック受盤と、前記雄状本体下部（１８）と前記雌状本体（２６）を繋ぐとともに前記第１及び第２の筒状子（８，２２）の外周を囲むように配設された複数の弓状板バネ（２０）と、挿入嵌合された状態の前記第１及び第２の筒状子（８，２２）の内部円筒状空間内に上下に延びて配設された圧縮コイルスプリングＳとから構成され、前記第１及び第２の筒状子（８，２２）の前記内部円筒状空間は空気が入れられた状態で密封されており、前記ショック受盤の上面に建造物Ｍを支持するように構成される。
なお、前記複数の弓状板バネ（２０）は上端および下端に上下に延びる長形孔（１９）が形成され、上端側が前記長形孔（１９）に挿入したネジＮにより上下に移動可能に前記雌状本体（２６）に結合され、下端が前記長形孔（１９）に挿入したネジＮにより上下に移動可能に前記雄状本体下部（１８）に結合されるのが好ましい。
また、前記ショック受盤が、前記雌状本体（２６）の上面に第１の矢車形湾状板バネ（３５−３６）を介して支持された第１のショック受盤（３７）と、前記第１のショック受盤（３７）の上面に第２の矢車形湾状板バネ（３８−４０）を介して支持された第２のショック受盤（４１）とから構成され、前記第２のショック受盤（４１）の上面に建造物Ｍを支持するように構成されるのが好ましい。
さらに、空気が入れられた状態で密封された前記内部円筒状空間に自動開閉弁内蔵の気圧調整装置を介して圧力タンクが繋がって構成されても良い。
【０００４】
【作用概要】
最底辺の基台３は地表に固定されるもので、この基台３上に重ねられた各パー
ツは
【図２】の通りである。やや圧縮された状態のスプリングＳの入った筒状子内には、圧縮空気が詰められていて、最上部に建造物の土台が載置されることになる。尚、当基盤の１建造物当りの使用量は、建造面積に比例し、強度も又１基範囲上の建造物の重量に適した強度に造られて用いる性格のものである。当基盤の平常時の形態は、
【図１】、
【図９】、
【図１０】の通りであるが、地震発生時の揺れの限界値を示す形態は、
【図５】から
【図８】迄の通りとなり、基盤の配置要領は
【図１７】、
【図１８】に示す縮尺線図のようになる。
【０００５】
【作用】
【請求項１の作用】 横揺れについて、地面に固定化される基台３は、地面と一緒に揺れることになるが、３６０度どの方向から揺れたとしても、基台３上面の鋼板Ａ上にある磁性の小鋼球群Ｑが無抵抗且つなめらかに回転し、揺れ幅が半径約５０センチに至ると、回転する小鋼球群Ｑが本体載置盤７の端位置まで移転する。揺れがそれ以上になると、載置盤７の移動が始まり、
【図６】の位置辺りで止まるとして、この位置即ち往復揺れ幅約１．２メートルが、図面上の機能の限界値となる。但し、限界値を伸ばすことは構造の緊張で可能となる。
次に、縦揺れの内、先に上に揺れた時の作用について、縦揺れ度合いの進みに比例して、雄状本体下部１８迄が押し上げられてゆくのであるが、複数の弓状板バネ２０−２０’、スプリングＳ、及び空気圧Ｅと二段の矢車形湾状板バネ３５−３６が、筒状子８内の縮圧に対する抵抗力の自動増強作用を発生せしめ、建造物を載置している雌状本体２６の不動を補うことになる。
更に、衝撃発生の因となる地面の揺れ上下の接点、即ち昇停降の内、停の瞬間に発生する衝撃、つまり停止摩擦による反動力が発生する。しかし、地震の反動速は、スプリング、空気圧、弓状板バネ等の反応速に比べ、遥かに遅いから衝撃力が建造物に伝わる前に各パーツ群の作用力で防除し得ることになる。
次に、地震発生の瞬間、地面の降下が先の場合の各パーツの反応作用と変化する形態につき述べる。地面が降下すると固定化された基台３上に置かれた雄状本体下部１８までが共に同速で下降するが、内蔵されたスプリング、空気圧、及び弓状板バネ、矢車形湾状板バネが地面の降下速より早い伸び反応作用を発揮して、雌状本体の降下を防除することになるが、地面の降下幅が進むにつれて、弓状板バネ２０の伸び幅は約１５センチ程で限界となる。しかし、弓状板バネの両端に形成された長形孔１９間のネジ棒部分が摺動する。この摺動幅が約２５センチ、外に二段に設けられた矢車形湾状板バネの発生幅が約２０センチ、合計６０センチの下降幅を得ることが可能となる。この事は、
【図７】、
【図８】の通り、上下揺れ幅１．２メートルまで建造物の静止不動を可能にしている事を示すものであって、しかも
【図８】の矢車形湾状板バネ部分にゆとりを残した状態なのである。但し、揺れ上下の限界値に至る過程で筒内は、降下の時は筒が伸びて、その分空気圧が下がり、スプリング、板バネ等の能力に負荷が及び建造物への影響をもたらす恐れが生ずる。また、押し上げられる過程から限界値に至るに連れてパーツ及び空気圧の高まりから、やはり建造物への影響が生ずることになる。この影響を解消する為には、伸縮の如何に関わらず筒内気圧を常に一定化させておく必要がある。その手段として筒内の必要気圧と同圧を貯蔵した圧力タンクを外設し、自動開閉弁内蔵の気圧調整装置を介して、筒内上部に設けた気圧流出入用の２本の細管３２−３３に直結しておく縦揺れ発生により、筒内気圧が高まれば自動流出弁が開きオーバー気圧分がタンク側に流れ、気圧が下がれば不足分がタンク側から筒内に流れ込み、圧力バランスが取れた値点で弁が閉じられることになる。このような圧力一定化によって、各パーツの能力低下を補い建造物へのより安定的静止不動の状態を保持することが可能となる。尚、圧力タンクの設置位置は適宜であるが、当基盤を用いた上に設置されることになる。更に一般住宅の平屋２階建て位までならば、外設の圧力タンクは不要であり、気圧流出入弁を密閉することで足りる。
【請求項２の作用】 雄状本体下部ａが押し上げられると側面に直結した単壁袖が共に押し上げられ、スプリングＳの圧縮限界値に達すると雌状本体ｂが押し上げられ直結する挟状壁袖も押し上げられ、湾状板バネ共々第１ショック受け盤ｃが押し上げられ、直結の垂直二又壁袖が押し上げられてゆき、更に単壁袖を付けた第２ショック受け盤ｄに達することになる。尚、下降時も同様の作用をすることで各壁袖はいわゆる伸縮作用をする。
【請求項３の作用】 周囲を湾状に形成したゴム性カバーは取り付けた時点で間隙をを封ずる作用をなしているが、第１、第２ショック受け盤に伸縮が発生すると伸縮に比例して湾状部分が伸縮する作用をなすことになる。
【請求項４の作用】 地面に直結した床面の押し上げと共に雄状本体下部が共に押し上げられ、スプリングＳが圧縮されたゆくが縮圧が限界値まで押し上げられると中筒が押し上げられ始め、スプリングＳ’が圧縮されてゆき、縮圧限界値に達する。この押し上げ過程で約７０センチの摺動幅を得る作用をすることになる。
【０００６】
【特長】
通常の基礎床に固定化された基台上面の小鋼球群上に載置された基盤であることが特長の１であり、スプリングを内蔵した機密性のある伸縮筒内に圧縮空気を入れ、且つ伸縮時の圧力一定化を図った点が特長の２であり、角及び周辺使用用の伸縮基盤に伸縮壁袖を形成した点が特長の３であり、３重筒内に二段のスプリングを押入した点を特長の４としている。
【０００７】
【発明の効果】
構造作用上記の通りであるから、当発明の基盤を用いれば横揺れ幅往復１．２メートル以内、３６０度如何なる方向からの揺れに対して建造物は平常時と同様の静止状態の保持が可能であり、縦揺れも同様に建造物は不動の状態を保つことが可能である。よって阪神大震災度級の地震に対してはびくともしない家屋が実現する。このことの持つ意味は人命の生死の危険性が無くなることである。尚、当基盤使用に当っては、必然的に地下室同等の構造、スペースが必要となるが、当基盤上に構築される地下室は地震に対して不動であり、水の貯蔵タンク等の付設その他使用の付加価値が発生する。この使用利益算定内に当基盤コストが算入されてゆく時、基盤生産コストは低いものになる。更に、当基盤は交換性を有しており損傷時には簡単に交換が可能であること、又当基盤は一般住宅用建造物に主眼をおいたものであるが、当然中高層ビル建築の基盤として使用することも可能である。以上が当発明の効果である。
【図面の簡単な説明】
【図１】側面図。
【図２】スプリング部分を除く縦断面図。
【図３】Ｖ−Ｖ’線間の横断面図。
【図４】矢車形湾状板バネを固定した第２ショック受け盤の上面図。
【図５】横揺れ状態時の基盤の変化と揺れ幅を示す断片断面図。
【図６】横揺れ幅と機能限界値を示す断片図。
【図７】降下時の限界値を示す縦断面図。
【図８】縦揺れの内、先に上に押し上げられた状態の限界値と揺れ幅を示す縦断面図。
【図９】角用の伸縮壁袖を形成した伸縮盤の側面図。
【図１０】直線状の伸縮壁袖を形成した伸縮盤で、片側に隣接する壁材を接続した形態を云す側面図。
【図１１】【図１０】の縦断面図で、隣接壁を除いてある。
【図１２】角用第一ショック受け盤の垂直二又壁袖部分を示す底面図。
【図１３】角用第二ショック受け盤の単壁袖部分を示す底面図。
【図１４】隣接壁袖との接続形態を示す【図１５】の鍵線ＦＦ’間の上面断面断片図。
【図１５】【図９】のＵ−Ｕ’線間の断面図。
【図１６】【図１１】のＷ−Ｗ’線間の断面図。
【図１７】壁袖を形成した伸縮基盤の配列形態を示す縮尺側面図。
【図１８】【図１７】及び激震防除機能を有する建築基盤の配置例を示す上面線図。
【図１９】間隙封じ用ゴムカバーを取付けた状態を示す側面図。
【図２０】【図１９】の半径対象の取付け要部を示す底面図。
【図２１】縦揺れ防除用二段伸縮基盤の縦断面図。図中の点線は基台と水平の地表を示し、鎖線は揺れ幅を示すものであり、同一符号は共に同一又は対等を示しており、尚、符号の引出し線の引き得ない部分、例えば、孔の形成等、他のパーツと重なり合っている部分は引出し線及び符号の記載を省くことで図面の見易さをはかっている。
【図１】から【図８】までは、【請求項１】の分、【図９】から【図１８】までは、【請求項２】の分、【図１９】から【図２０】までは、【請求項３】の分、【図２１】は、【請求項４】の分である。
【符号の説明】
１ 切欠
２ 鉄板嵌着用凹部
３ 基台
４−４’ 鉄板嵌着用凹部
５−５’ 小角状凹部
６−６’ 磁性小角子
７ 本体載置盤
８ 筒状子
９ 斜状切欠
１０ 段差切欠
１１−１１’ 板バネ差込み用深溝
１２−１２’ ネジ受け孔
１３ 鉄板嵌着用凹部
１４−１４’ 小角状凹部
１５ 鋼筒
１６ 鋼管
１７ 磁性小角子
１８ 雄状本体下部
１９−１９’ 長形孔
２０−２０’ 弓状板バネ
２１ スプリング安定棒
２２ 筒状子
２３−２３’ 小貫通孔
２４−２４’ 板バネ差込み用深溝
２５ 段差凹部
２６ 雌状本体
２７ 細管
２８ 細管
２９ 鋼筒
３０ 鋼管
３１ 補強盤
３２ 鍵状継ぎ細管
３３ 鍵状継ぎ細管
３４ 上盤
３５ 矢車形湾状板バネ
３６ 矢車形湾状板バネ
３７ 第１ショック受け盤
３８ 矢車形湾状板バネ
３９ 矢車形湾状板バネ
４０ 矢車形湾状板バネ
４１ 第２ショック受け盤
４２ 単壁袖
４３ 挟状壁袖
４４ 垂直二又壁袖
４５ 単壁袖
４６ 接続板
４７−４７’ 湾状
４８−４８’ 留め代
４９ 間隙封じ用ゴムカバー
５０ 筒状子
５１ 筒状子
５２ 筒状子
５３ 雄状本体
５４ スプリング安定棒
５５ スプリング受け凸部
５６ 中筒
５７ 筒状子
５８ 筒状子
５９ 雌状本体
Ａ 鋼板
Ｂ 鋼板
Ｃ 鋼板
Ｄ 鋼板
Ｎ ネジ
Ｑ 小鋼球群
Ｓ スプリング
Ｐ ゴム性パッキン
Ｒ ゴム板
Ｋ 左右、上下の往復ないし半径の揺れ幅を示す鎖線
Ｔ 地下床及び地表値を示す点線
Ｙ ダウンを示す矢線
ａ 雄状本体下部
ｂ 雌状本体
ｃ 第１ショック受け盤
ｄ 第２ショック受け盤
Ｍ 建造物基礎材
Ｈ 補強リング
Ｖ−Ｖ’ 断面位置
Ｗ−Ｗ’ 断面位置
Ｆ−Ｆ’ 断面位置
Ｅ 圧縮空気
Ｇ 建造物
Ｕ−Ｕ’ 断面位置
Ｌ 空間
イ 伸縮壁袖付伸縮基盤
ロ 激震防除機能を有する建築基盤
ハ 通常の壁
ニ 地下室床
ホ−ホ’ 【図１９】の右断面位置
ヘ−ヘ’ 【図１９】の左断面位置

Claims (4)

1. 上面に鋼板Ａを取り付けてなり、地面に固定される円形状の基台（３）と、
   下面に鋼板Ｂを取り付け且つ上面に鋼板Ｃが取り付けられるとともに、前記鋼板Ｂより外周側の下面に球を嵌入保持した第１の磁性小角子（６）を取り付けて構成され、前記基台（３）の前記鋼板Ａの上に載置した第１の小鋼球群Ｑを前記鋼板Ｂとの間に挟持するとともに前記第１の磁性小角子（６）の球を前記鋼板Ａに当接させて前記基台（３）の上に載置された本体載置盤（７）と、
   下面に鋼板Ｄを取り付けるとともに、前記鋼板Ｄより外周側の下面に球を嵌入保持した第２の磁性小角子（１７）を取り付けて構成され、前記本体載置盤（７）の前記鋼板Ｃの上に載置した第２の小鋼球群Ｑを前記鋼板Ｄとの間に挟持するとともに前記本体載置盤（７）の上に載置された雄状本体下部（１８）と、
   前記雄状本体下部（１８）の上面側に一体に繋がって上方に延びて設けられ、上端が上方に開口した円筒状に形成された第１の筒状子（８）と、
   下端が下方に開口した円筒状に形成され、前記第１の筒状子（８）を挿入嵌合させて上下に移動可能に装着された第２の筒状子（２２）と、
   前記第２の筒状子（２２）の上部に一体に繋がって形成された雌状本体（２６）と、
   前記雌状本体（２６）の上面に矢車形湾状板バネを介して支持されたショック受盤と、
   前記雄状本体下部（１８）と前記雌状本体（２６）を繋ぐとともに前記第１及び第２の筒状子（８，２２）の外周を囲むように配設された複数の弓状板バネ（２０）と、
   挿入嵌合された状態の前記第１及び第２の筒状子（８，２２）の内部円筒状空間内に上下に延びて配設された圧縮コイルスプリングＳとから構成され、
   前記第１及び第２の筒状子（８，２２）の前記内部円筒状空間は空気が入れられた状態で密封されており、
   前記ショック受盤の上面に建造物Ｍを支持するように構成された激震防除機能を有する建築基盤。
2. 前記複数の弓状板バネ（２０）は上端および下端に上下に延びる長形孔（１９）が形成され、上端側が前記長形孔（１９）に挿入したネジＮにより上下に移動可能に前記雌状本体（２６）に結合され、下端が前記長形孔（１９）に挿入したネジＮにより上下に移動可能に前記雄状本体下部（１８）に結合されることを特徴とする請求項１に記載の建築基盤。
3. 前記ショック受盤が、前記雌状本体（２６）の上面に第１の矢車形湾状板バネ（３５−３６）を介して支持された第１のショック受盤（３７）と、前記第１のショック受盤（３７）の上面に第２の矢車形湾状板バネ（３８−４０）を介して支持された第２のショック受盤（４１）とから構成され、
   前記第２のショック受盤（４１）の上面に建造物Ｍを支持するように構成されたことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の建築基盤。
4. 空気が入れられた状態で密封された前記内部円筒状空間に自動開閉弁内蔵の気圧調整装置を介して圧力タンクが繋がって構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の建築基盤。

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