JP3749931B2

JP3749931B2 - 免震構造物のロック装置

Info

Publication number: JP3749931B2
Application number: JP2003314146A
Authority: JP
Inventors: 至郎美坂
Original assignee: 有限会社山源
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2023-09-05
Also published as: JP2005083003A

Description

この発明は、基礎上に免震装置を介して支持された建物を、台風等による風圧で移動することがないよう基礎に固定化すると共に、地震の発生時にはロックが自動的に外れて基礎に対する建物の固定を解き、免震装置を有効に作動させることで、地震から建物を保護することができるようにする免震構造物のロック装置に関する。

地震発生時に建物の倒壊や家具類の倒れが発生すると、極めて大きな人的被害をもたらすことになるので、近年、建物の構築において、免震構造の採用が増えている。

地震発生時に建物に対する揺れの伝わりを逃がすための免震構造は、基礎と建物の間に免震装置を配置し、この免震装置で建物を支持することによって構成されており、免震装置としては、種々の機構や構造のものが提案されているが、その多くは、基礎上に建物を水平方向に移動可能となるよう支持することで、地震発生時の建物への振動の伝わりを逃がす構造になっている。

ところで、基礎上に建物が免震装置で水平方向に移動可能となるよう支持されている場合、台風時の強風が建物に作用すると、風圧を受けた建物に横揺れが発生するという不都合が生じることになり、このため、台風の接近時には、例えば、支え棒等で建物を固定化して横揺れが生じないように処置しなければならず、地震に比べて発生頻度の高い台風がくる度にこのような処置作業を行うのは、手間と時間及び経費がかかることになる。

そこで、この発明の課題は、免震装置を介して支持された建物を基礎に対して固定化することにより、台風時の強風が建物に作用しても建物に横揺れが発生することのないようにし、しかも、地震発生時にはロックが自動的に外れて建物と基礎の固定を解き、免震装置を有効に作動させることで、地震から建物を保護することができる免震構造物のロック装置を提供することにある。

上記のような課題を解決するため、この発明は、基礎に固定したベース部材で上下動可能となるよう保持され、弾性部材で上昇弾性が付勢された可動部材と、上記可動部材に、水平の軸方向に移動自在となるようこの可動部材を貫通し、回転と所定の範囲で上下動が可能となるよう支持された軸体と、上記軸体に、起立状態から基礎の外方に伏倒可能となるよう回転可能に取り付られ、下降位置にある軸体に対して起立する状態で、基礎上に免震装置を介して支持された建物に固定された係留棒を下部から支持し、伏倒時に下降位置にある軸体を上昇させるための振り子部材と、上記振り子部材の上部外側を跨ぐようにその両端を軸体の両端に固定され、下降位置にある軸体に対して直立状態で上記係留棒の上部に係合し、上記振り子部材とで係留棒を拘束する係留部材とからなり、上記振り子部材が伏倒して軸体が上昇すると、係留部材が係留棒から上方へ離脱するようになっている構成を採用したものである。

上記可動部材は、前面が開放した箱型に形成され、基礎に固定したベース部材で上下可動に保持され、このベース部材に立設したねじ軸に下端が上下動可能に外嵌し、上記ねじ軸に螺合したナットで上方への抜け止めとなり、このねじ軸に外嵌縮設したばねで上昇弾性が付勢されている構造としたり、上記軸体に、振り子部材の伏倒側に向けて突出してその途中が可動部材で支持され、伏倒した振り子部材で先端側が押し下げられると、梃子の作用で軸体を上昇させる梃子部材を取り付けた構造とすることができる。

また、上記軸体は、振り子部材を挟む両側に組み込んだ弾性部材で、軸方向の中立位置に戻る弾性が付勢されているようにすることができる。

ここで、上記軸体は、可動部材の両側に設けた長孔を貫通し、長孔の範囲で上下に移動可能になっていると共に、振り子部材は、上部が重り部で下部が二又部となり、この二又部が可動部材に上部から外嵌する状態で軸体に枢止され、重り部の上面に螺装した支持ボルトの上端で係留棒の下面を支持し、この重り部の下部に設けた載置部材が軸体に外接している。

また、梃子部材は、軸体に後端を枢止した一対のアームの先端を横軸で結合し、両アームの対向面で途中の位置に突設した支点軸が可動部材の両側前縁に設けた支持部で受けられ、伏倒した振り子部材は、重り部が横軸上に当接して押し下げ、梃子部材は、支点軸を中心に揺動して軸体を上昇させることになる。

上記直立状態で係留棒の下面を支持する振り子部材は、地震発生時の可動部材の横揺れで、支持ボルトの上部が係留棒に設けた垂直面に当接し、振り子部材が傾斜することで支持ボルトによる係留棒の支持が解け、重り部の作用により基礎に対して外方に倒れることになる。

上記のように、この発明によると、基礎側に設けた振り子部材と係留部材で建物に固定した係留棒を拘束することにより、基礎上に免震装置を介して支持された建物を基礎に対して固定化することができ、台風による風圧を受けても建物の横揺れ発生を防ぐことができ、台風の襲来ごとに建物を固定するような作業や手間が省け、しかも、地震発生時には、横揺れによる振動を受けると自動的に係留棒の拘束を解くことでロックが外れ、免震装置を有効に作動させて地震から建物を保護することができる。

基礎に取り付けられた可動部材に回転と所定の範囲で上下動が可能となるよう支持された軸体に、起立状態で上端が建物に固定した係留棒を下部から支持する振り子部材を設け、上記軸体に、振り子部材の伏倒側に突出するよう取り付けられ、伏倒した振り子部材で先端側が押し下げられることで下降位置にある軸体を上昇させる梃子部材を設け、この振り子部材の上部外側を跨ぐようにその両端を軸体の両端に固定され、直立状態で上記係留棒の上部に係合し、上記振り子部材とで係留棒を拘束する係留部材を設け、上記梃子部材は、伏倒した振り子部材で先端側が押し下げられると、軸体を上昇させて係留部材を係留棒から上方へ離脱させるようになっている。

以下、この発明の実施例を図示に基づいて説明する。

図７と図８のように、免震構造物Ａは、基礎１とその上に免震装置２を介して支持した建物３とからなり、上記基礎１は、内部が複数に区切られて鉄筋４で補強され、建物３の平面形状に適合する内側周枠５と、この内側周枠５の外周に所定の距離をおいて設けた外側周枠６とからなり、建物３は土台７が内側周枠５の上部に位置し、内側周枠５の内部に配置した複数の免震装置２で、地震発生時に平面的に移動可能となるよう支持され、内側周枠５と外側周枠６間の上面は、建物３と一体に移動可能となる蓋板８で閉鎖されている。

上記免震装置２の構造は、特段限定されるものではなく、地震発生時の基礎１の振動を建物３に伝わらないようにするものであればよく、図示詳細を略したが、例えば、一般的に知られているように、上下の皿板間に球体を組み込んだものや、本出願人が特開２００２−１８０６９５号で提案した構造の免震装置を採用すればよい。

この発明のロック装置１１は、上記免震構造物Ａにおいて、通常は建物３を基礎１に対して固定化すると共に、地震発生時の横揺れでロックを解くように作動し、免震装置２を有効に作動させて地震から建物３を保護することができるようにするものである。

図１乃至図６のように、上記ロック装置１１は、基礎１の内側周枠５の外面に固定するベース部材１２と、このベース部材１２で上下動可能に保持した可動部材１３と、可動部材１３を水平に貫通する軸体１４と、上記軸体１４に取り付けられた振り子部材１５及び梃子部材１６と、両端を軸体１４の両端に固定された係留部材１７と、上記基礎１上に免震装置２を介して支持された建物３の土台７で上記可動部材１３の直上に位置するよう水平に固定された係留棒１８とで構成されている。

上記ベース部材１２は、鉄板を用いて水平片１９と垂直片２０からなるＬ型に形成され、基礎１の内側周枠５の外面と下部に沿わせた状態でアンカーボルト２１での結合によって固定され、内側の下部に立設したブラケット２２の上端に螺軸２３を立設し、上記垂直片２０の上部両側に先端が軸２４で結合された一対の保持腕２５を突設して形成され、上記螺軸２３には、下部に螺合したナット２６で高さ調節可能となるばね受け２７と、上部に可動部材１３の抜け止めナット２８が設けられている。

上記可動部材１３は、前面が開口する上下に長い箱型に形成され、両側壁の上部位置に上下方向の長孔２９と、上壁に前後方向の切り溝３０と、下壁に上記螺軸２３の挿通孔３１とが設けられ、両側壁の前縁には梃子部材１６の支持部３２が突設されている。

この可動部材１３は、上記ベース部材１２の保持腕２５で上下可動となるよう保持され、下壁の挿通孔３１がベース部材１２の螺軸２３に外嵌し、下壁とばね受け２７との間に弾性部材であるコイルばね３３が螺軸２３に外嵌する状態で縮設され、可動部材１３に常時上昇弾性を付勢するようになっており、コイルばね３３の弾性はナット２６と抜け止めナット２８で調節することができる。

上記軸体１４は、可動部材１３の両側に設けた長孔２９を貫通し、長孔２９の範囲で上下に移動可能になっていると共に、軸方向への移動と回転が自在となるよう両長孔２９で支持され、上記振り子部材１５は、上部がブロック状の重り部３４となり、その両側の側面に下方に突出するよう固定した側板３５で下部が二又部に形成され、この両側板３５が可動部材１３の両側に上部から外嵌するようになっていると共に、両側板３５の下部に設けた横孔が軸体１４に枢止され、上部の重量が重たいので、軸体１４を支点に起立状態から少し前方へ傾斜することで前方へ自動的に伏倒するようになっている。

上記重り部３４の上面に係留棒１８の下面を支持する支持ボルト３６が上下の位置調整が自在となるよう螺装され、重り部３４の下部に切り溝３０から可動部材１３の内部に収まり、この可動部材１３において、軸体１４へ外接する載置部材３７が設けられている。

上記梃子部材１６は、一対のアーム３８とアーム３８の先端を結合する横軸３９と、両アーム３８の対向面で途中の位置に突設した支点軸４０とで形成され、可動部材１３と振り子部材１５の両側板３５間の隙間に納まるアーム３８の後端を軸体１４に枢止し、支点軸４０が可動部材１３の両側前縁に設けた支持部３２で受けられ、可動部材１３に対して振り子部材１６は伏倒して前面側に突出するよう配置され、上記振り子部材１５は、伏倒した時重り部３４が横軸３９上に当接し、伏倒時の衝撃と重量で梃子部材１６の先端側を押し下げ、これにより梃子部材１６は、梃子の作用で支点軸４０を中心に揺動して軸体１４を上昇させることになる。

上記係留部材１７は、丸鋼等を用いて弧状の山形に形成され、その両端に設けたブラケット４１で軸体１４の両端に連成した螺軸とナット４２で締付け固定され、軸体１４を中心に起伏回動自在となっている。

この係留部材１７は、直立状態で直立する振り子部材１５の上部外側を跨ぐようになり、かつ、下降位置にある軸体１４に対して直立状態で上記係留棒１８の上部に係合し、上記振り子部材１５の支持ボルト３６とで係留棒１８を拘束するようになっている。

上記軸体１４とこれに固定した係留部材１７は、振り子部材１５を挟む両側に組み込んだ弾性部材となるコイルばね４３で、軸方向の中立位置に戻る弾性が付勢されている。

また、建物３の土台７で上記可動部材１３の直上に位置するよう水平に固定された係留棒１８は、土台７への固定ベース４４から水平に突出する円軸状となり、振り子部材１５における支持ボルト３６の上端面でクッション部材４５を介して支持される下面は平坦面４６に形成され、この係留棒１８の上下で固定ベース４４側に垂直のブラケット４７と４８を設け、各ブラケット４７と４８は先端が垂直面になっている。

なお、図示実施例は、振り子部材１５の伏倒で梃子部材１６の先端が押し込まれ、梃子部材１６が梃子の作用で支点軸４０を中心に揺動して軸体１４を上昇させるようにしたが、梃子部材１６の使用を省き、振り子部材１５が梃子部材１６の機能を兼ねるようにすることができる。

具体的には、振り子部材１５の両側板３５の途中で対向する面に支点用の突軸を設け、振り子部材１５の伏倒時に突軸が支持部３２に当接すると、突軸を支点とする梃子の作用で振り子部材１５が揺動し、この振り子部材１５で直接軸体１４を上昇させるような構造を採用することができる。

図示の場合、基礎１における内側周枠５の上端と建物３の土台７の間に断面Ｃ字型の弾性変形可能な閉塞部材４９を設け、内側周枠５で囲まれた建物３の下部への小動物の侵入を防ぐようにしている。

この発明のロック装置１１は上記のような構成であり、図７に示すように、免震装置を介して基礎上に建物を支持した免震構造物Ａにおいて、ロック装置１１を基礎１における内側周枠５の外周部で複数箇所に取り付け配置し、基礎１と建物３の土台７を卦結合する。

ロック装置１１は、図１のように、ベース部材１２で上下動可能に保持した可動部材１３で軸体１４を水平に保持し、圧縮コイルばね３３で可動部材１３に上昇弾性を付勢し、上記軸体１４に振り子部材１５と梃子部材１６及び係留部材１７を取り付け、この軸体１４に中立位置への復帰弾性を付勢する圧縮コイルばね４３を設けて組み立てる。

上記ロック装置１１は、基礎１の内側周枠５の外面にベース部材１２を固定することによって配置し、建物３の土台７にはその直上位置に係留棒１８を水平に固定する。

基礎１に建物３を固定するには、可動部材１３の直上に振り子部材１５を起立させ、軸体１４が下降位置にある状態で、振り子部材１５の下面の載置部材３７が軸体１４の上面に載り、コイルばね３３の押し上げ弾性により、上面に突設した支持ボルト３６の上端面で係留棒１８の下面をクッション部材４５を介して支持する。

また、下降位置にある軸体１４に固定された係留部材１７を直立位置にして、係留棒１８の上部に係止すれば、図１と図２のように、係留棒１８の上下が係留部材１７と支持ボルト３６で拘束され、基礎１と建物３の土台７は、コイルばね３３を圧縮した状態で結合され、また、梃子部材１６は軸体１４が下降位置にあるので、前方へ斜め上向きに突出する姿勢になっている。

このように、建物３は多数のロック装置１１によって周囲が基礎１に固定されているので、基礎１上に免震装置２で水平移動可能に支持されていても、台風時の風圧による建物３の揺れ動きの発生を防ぐことができる。

次に、上記のような建物の固定状態において、地震が発生した場合のロック装置１１の作用を説明する。

図３は、地震の発生により上下方向の振動が加わった状態を示し、同図矢印ａのように、基礎１と一体にベース部材１２が上昇すると、ベース部材１２と可動部材１３の間に設けたコイルばね３３が収縮することで、上方への振動を吸収し、また、下降動時はコイルばね３３が伸長することにより、ロック装置１１は基礎１と建物３を結合した状態で、建物３に上下方向の振動が伝わるのを逃がすことができる。

なお、上記のように、ロック装置１１に上下方向の振動の逃がし作用を生じさせるためには、免震装置２にも同様の上下方向の振動を逃がす構造を採用する必要がある。

図４は、地震の発生により軸体１４の長さ方向と直交する横方向の振動が加わった状態を示し、同図矢印ｂで示した右方向に、基礎１と一体にベース部材１２が横移動すると、免震装置２で支持されている建物３は、定位置に残っているので、基礎１と建物３に横方向の位置ずれが生じ、ベース部材１２と可動部材１３及びこれに保持された軸体１４が基礎１と一体に横移動し、振り子部材１５は、支持ボルト３６の係留棒１８を支持する上端面に対して軸体１４が横移動すると、支持ボルト３６の上端部はブラケット４８の垂直面に当接することで定位置に残り、これによって、基礎１の内側周枠５に対して外方に傾斜する。

また、係留部材１７も、上部がブラケット４７の垂直面に当接することで定位置に残り、これによって、基礎１の内側周枠５に対して外方に傾斜する。

上記振り子部材１５は、上部が重りになっているので、基礎１の内側周枠５に対して外方に傾斜すると、軸体１４を支点にしてそのまま外方に倒れて行き、支持ボルト３６は係留棒１８から離脱してその支持を解く。

図５のように、上記振り子部材１５が基礎１の内側周枠５に対して外方に倒れると、重り部３４が梃子部材１６の先端横軸３９上に当接してその衝撃と重量で押し下げ、梃子部材１６は、支点軸４０を中心に回動して梃子の作用で軸体１４を上昇させ、この軸体１４の上昇で係留部材１７も一体に上昇して係留棒１８の上面から上方に離反し、係留棒１８から離れた係留部材１７は上記のように傾斜しているので、図５の矢印のように、振り子部材１５の倒れた側に倒れ込むことになり、上部が係留棒１８から完全に離脱する。

このように、振り子部材１５と係留部材１７が倒れ込むことにより、ロック装置１１と係留棒１８は分離し、基礎１と建物３の結合を解くので、建物３に対する基礎１の移動は自由となり、従って、地震発生時の横揺れは、免震装置２の作用によって吸収することができる。

図６は、同図の矢印ｃで示すように、地震の発生により軸体１４の長さ方向に沿う横方向の振動が加わった状態を示し、係留棒１８に係合している係留部材１７と軸体１４が定位置に残り、両側コイルばね４３の一方を圧縮させることで基礎１と一体にベース部材１２と可動部材１３、振り子部材１５、梃子部材１６が横移動し、軸体１４の長さ方向に沿う横方向の振動が建物に伝わらないようにする。

このように、ロック装置１１は、地震の発生時に、軸体１４の長さ方向と直交方向の振動が加わったものは基礎１と建物３のロックを解き、また、軸体１４の長さ方向に沿う振動が加わったものは、この振動が建物に伝わらないようにすることで、建物３を支持する免震装置２の作用に支障を与えることがないようになっている。

なお、地震が納まった後は、振り子部材１５と係留部材１７を起立姿勢に戻し、係留棒１８を上下から挟んで保持する図１と図２の通常のロック状態に戻せばよく、これらの戻し作業は、螺軸２３に螺合したナット２６と抜け止めナット２８による可動部材１３の上下動と、振り子部材１５に螺装した支持ボルト３６の上下動を調節することによって行え、通常の状態において、コイルばね３３の建物支持弾性を調整しておけばよく、このように、ロック装置１１は、通常の状態で基礎１と建物３をロックして台風の風圧による建物３の横揺れ発生を防ぎ、また、地震発生時は基礎１と建物３の結合を自動的に解き、免震装置２の作用を可能にすることができる。

この発明に係る免震構造物のロック装置を示すロック状態の斜視図この発明に係る免震構造物のロック装置の使用時のロック状態を示す縦断面図この発明に係る免震構造物のロック装置の使用時に上下方向の振動が加わった状態を示す縦断面図この発明に係る免震構造物のロック装置の使用時に軸体と直交方向の振動が加わった状態を示す縦断面図この発明に係る免震構造物のロック装置の使用時に軸体と直交方向の振動が加わってロックを解除した状態を示す縦断面図この発明に係る免震構造物のロック装置の使用時に軸体の軸方向の振動が加わった状態を示す縦断面図基礎上に免震装置を介して建物が支持された免震構造物とロック装置の取り付け状態を示す縦断面図同上の基礎と免震装置及びロック装置の取り付け状態を示す平面図

符号の説明

１基礎
２免震装置
３建物
４鉄筋
５内側周枠
６外側周枠
７土台
８蓋板
１１ロック装置
１２ベース部材
１３可動部材
１４軸体
１５振り子部材
１６梃子部材
１７係留部材
１８係留棒
１９水平片
２０垂直片
２１アンカーボルト
２２ブラケット
２３螺軸
２４軸
２５保持腕
２６ナット
２７ばね受け
２８抜け止めナット
２９長孔
３０切り溝
３１挿通孔
３２支持部
３３コイルばね
３４重り部
３５側板
３６支持ボルト
３７載置部材
３８アーム
３９横軸
４０支点軸
４１ブラケット
４２ナット
４３コイルばね
４４固定ベース
４５クッション部材
４６平坦面
４７ブラケット
４８ブラケット
４９閉塞部材

Claims

基礎に固定したベース部材で上下動可能となるよう保持され、弾性部材で上昇弾性が付勢された可動部材と、
上記可動部材に、水平の軸方向に移動自在となるようこの可動部材を貫通し、回転と所定の範囲で上下動が可能となるよう支持された軸体と、
上記軸体に、起立状態から基礎の外方に伏倒可能となるよう回転可能に取り付られ、下降位置にある軸体に対して起立する状態で、基礎上に免震装置を介して支持された建物に固定された係留棒を下部から支持し、伏倒時に下降位置にある軸体を上昇させるための振り子部材と、
上記振り子部材の上部外側を跨ぐようにその両端を軸体の両端に固定され、下降位置にある軸体に対して直立状態で上記係留棒の上部に係合し、上記振り子部材とで係留棒を拘束する係留部材とからなり、
上記振り子部材が伏倒して軸体が上昇すると、係留部材が係留棒から上方へ離脱するようになっている免震構造物のロック装置。
上記可動部材は、前面が開放した箱型に形成され、基礎に固定したベース部材で上下可動に保持され、このベース部材に立設したねじ軸に下端が上下動可能に外嵌し、上記ねじ軸に螺合したナットで上方への抜け止めとなり、このねじ軸に外嵌縮設したばねで上昇弾性が付勢されている請求項１に記載の免震構造物のロック装置。
上記軸体に、振り子部材の伏倒側に向けて突出してその途中が可動部材で支持され、伏倒した振り子部材で先端側が押し下げられると、梃子の作用で軸体を上昇させる梃子部材を取り付けた請求項１又は２に記載の免震構造物のロック装置。
上記軸体は、振り子部材を挟む両側に組み込んだ弾性部材で、軸方向の中立位置に戻る弾性が付勢されている請求項１乃至３の何れかに記載の免震構造物のロック装置。