JP3752023B2 - 構造物の免震装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物等を地震等の振動から保護する構造物の免震装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
構造物の免震装置として従来から、ゴムを多段に積層したものが使用されている。
【0003】
ゴムを多段に積層した免震装置は、錆びることがなく、重荷重を支持できる特長がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来から使用されているゴムを多段に積層した免震装置は、固有周期が4秒程度以下で、要求される免震性能として、まだ不十分な問題があった。
【0005】
また引き抜き力には弱く、免震性能が不十分である為構造物が動揺し、免震支承本体および構造物を破損するおそれがあり、さらに構造物の捩じれ運動(ヨーイング)に対する拘束がないため、安定した免震性能が得られない可能性があり、構造物の偏在荷重により複数設けられている免震装置ごとに免震性能が変わり、構造物を極めて剛にしておく必要があってコスト高となる問題があった。
【0006】
本発明はこのような問題を解決し、構造物の偏在荷重による性能劣化を防止し、構造物の捩じれ運動をなくし、万が一の捩じれ運動や動揺による浮き上がり荷重を十分な耐久力で拘束できるようにした構造物の免震装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基礎の上面に固定され中央が低く両端が高くなる円弧状の基礎側レールと、該基礎側レールの上方で該基礎側レールに対し直交する方向で構造物の下面に固定され中央が高く両端が低くなる円弧状の構造物側レールと、下部が前記基礎側レールに沿って移動可能に前記基礎側レールに係合し上部が前記構造物側レールに沿って移動可能に前記構造物側レールに係合した連結ブロックと、を備えた構造物の免震装置において、前記連結ブロックは、前記基礎側レールの両側に位置する下部二股部が下部に形成されると共に前記構造物側レール両側に位置する上部二股部が上部に形成された連結金具を有し、前記下部二股部には一直線に貫通する下部軸挿入孔が穿設されると共に前記下部軸挿入孔に下部軸が挿入され、また、前記上部二股部には一直線に貫通する上部軸挿入孔が穿設されると共に前記上部軸挿入孔に上部軸が挿入される一方、前記基礎側レールに下部ベアリングが摺動自在に摺動自在に係合すると共に前記下部ベアリングに下部ベアリング保持金具が嵌められ、前記下部軸によって前記下部ベアリング及び下部ベアリング保持金具が回動可能に前記下部二股部に保持され、更に、前記構造物側レールに上部ベアリングが摺動自在に摺動自在に係合すると共に前記上部ベアリングに上部ベアリング保持金具が嵌められ、前記上部軸によって前記上部ベアリング及び上部ベアリング保持金具が回動可能に前記上部二股部に保持されていることを特徴とする構造物の免震装置に係り、構造物は連結ブロックに対して構造物側レールの方向に変位し、連結ブロックは基礎に対して基礎側レールの方向に変位し、構造物側レールの中央が連結ブロックの位置に復元し、連結ブロックは基礎側レールの中央に復元する。即ち、構造物に作用する変位力の構造物側レールに平行方向の分力によって、構造物側レールは構造物を伴いながら、上部ベアリング保持金具及び上部ベアリングに移動方向を規制されて構造物側レールの曲率に沿う移動をする。この際、上部ベアリング保持金具は上部軸を中心に回動して、構造物側レールの曲率に順応する。同様に、下部ベアリング保持金具が下部軸を中心に回動しながら、基礎側レールの曲率に沿って移動をする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。
【0009】
図1は本発明の実施の形態の一例を示す斜視図、図2は本発明の実施の形態の一例を示す正面図、図3は図2の側面図であつて、図1ないし図3に示すように基礎1の上面には、中央が低く両端が高くなる円弧状(図1、図3参照)の基礎側レール2が、レール取付台座3、支承ベース4を介して固定されている。
【0010】
図2、図5に示すようにレール取付台座3の側面には基礎側レール2の曲率に合わせた段部が形成してあって、基礎側レール2はこの段部の上側でボルトでレール取付台座3の側面に固定され、レール取付台座3の上面は、基礎側レール2の曲率に合わせた円弧状になっている。
【0011】
図1ないし図3に示すように基礎1の上方には建物等の構造物5があって、構造物5の下面には、中央が高く両端が低くなる円弧状(図1、図2参照)の構造物側レール6が基礎側レール2に対し直交する方向に、レール取付台座7、支承ベース8を介して固定されている。
【0012】
図3に示すようにレール取付台座7の側面には構造物側レール6の曲率に合わせた段部が形成してあって、基礎側レール2はこの段部の下側でボルトでレール取付台座7の側面に固定され、レール取付台座7の上面は、構造物側レール6の曲率に合わせた円弧状になっている。
【0013】
上述した基礎側レール2と構造物側レール6との間には連結ブロック9が設けられていて、次に詳述するように、連結ブロック9の下部は、基礎側レール2に沿って移動するように基礎側レール2に係合し、連結ブロック9の上部は、相対的に構造物側レール6に沿って移動できるように構造物側レール6に係合している。
【0014】
連結ブロック9は図4に示すような連結金具10を備えていて、連結金具10の下部には、基礎側レール2の両側に位置するようにした下部二股部11が形成されていて、下部二股部11を一直線に貫通する下部軸挿入孔12が穿設されている。
【0015】
連結金具10の上部には、構造物側レール6両側に位置するようにした上部二股部13が形成されていて、上部二股部13を一直線に貫通する上部軸挿入孔14が穿設されている。
【0016】
連結金具10の下部二股部11の間には、図2、図5に示すように正面から見て下向きコ字状の下部ベアリング保持金具15が嵌められるようになっており、さらに下部ベアリング保持金具15内側の両側には、基礎側レール2に係合する下部ベアリング16が嵌められるようになっていて、下部軸挿入孔12に挿入された下部軸17(図2、図3参照)によって、これらの下部ベアリング保持金具15、下部ベアリング16は回動可能に連結金具10の下部二股部11の間に保持され、連結ブロック9の下部を基礎側レール2に沿ってのみ移動できるようにしている。
【0017】
連結金具10の上部二股部13の間には、上述した下部ベアリング保持金具15、下部ベアリング16を上下反対にした構造の側面から見て上向きコ字状の上部ベアリング保持金具18と、上部ベアリング19とが、図3に示すように上部軸挿入孔14に挿入された上部軸20によって、回動可能に連結金具10の上部二股部13の間に保持され、上部ベアリング19が構造物側レール6に係合して、連結ブロック9の上部を相対的に構造物側レール6に沿って移動できるようにしている。
【0018】
このように連結ブロック9は、連結金具10、下部ベアリング保持金具15、下部ベアリング16、下部軸17、上部ベアリング保持金具18、上部ベアリング19、上部軸20によって構成されている。
【0019】
上述した図1ないし図3に示す装置は、構造物5の下面四隅と基礎1の上面との間に、レール取付台座7の方向を平行に揃え、これと直交する方向でレール取付台座3を平行に揃えて設置する。
【0020】
構造物5の重量は、構造物5の下面四隅の支承ベース8(図2、図3参照)、レール取付台座7、構造物側レール6、上部ベアリング19、上部ベアリング保持金具18、上部軸20、連結金具10、下部軸17、下部ベアリング保持金具15、下部ベアリング16、基礎側レール2、レール取付台座3、支承ベース4介して、基礎1に負荷されることになる。
【0021】
地震等の振動によって構造物5に変位する力が作用すると、その変位力の、構造物側レール6に平行方向の分力によって、構造物側レール6は構造物5をともないいながら、図6に示すように上部ベアリング保持金具18及び上部ベアリング19(図3参照)に移動方向を規制されて構造物側レール6の曲率に沿う移動をする。この際、上部ベアリング保持金具18は上部軸20を中心に回動して、構造物側レール6の曲率に順応することになる。
【0022】
同時に構造物5に作用する変位力の基礎側レール2に平行方向の分力によって、下部ベアリング保持金具15は下部軸17を中心に回動しながら、図7に示すように基礎側レール2の曲率に沿う移動をする。
【0023】
上述のように地震等の振動による構造物5の変位によって、図6に示すように構造物側レール6の中央部が上部ベアリング保持金具18の位置からずれ、図7に示すように下部ベアリング保持金具15が基礎側レール2の中央からずれた位置になると、構造物5から負荷されている重量によって、構造物側レール6の中央部が上部ベアリング保持金具18の位置に復元し、下部ベアリング保持金具15が基礎側レール2の中央に復元しようとする力が作用する。
【0024】
この復元力が構造物5に対する振動の緩和力となり、上部ベアリング保持金具18は相対的に構造物側レール6に沿う位置が変わり、下部ベアリング保持金具15は基礎側レール2に沿って移動することになる。この移動は、図7に一点鎖線で示すように振り子運動となるので、地震等の振動に共振しない振り子運動となるように構造物側レール6及び基礎側レール2の曲率を設定する必要がある。
【0025】
構造物5の下面と基礎1の上面との間に上述したような構造物側レール6、連結ブロック9、基礎側レール2を設置しただけでは、構造物5の振動を吸収して減衰させることができないので、図8に示すように構造物5の下面と基礎1の上面との間には、更にオイルダンパー、粘性ダンパー、摩擦ダンパー、鋼材ダンパー等のダンパー21を設置して、構造物5に生じた振動を減衰させるようにする必要がある。
【0026】
図9は、連結ブロック9の実施の形態の他の例を示す正面図であって、図2と同一部分には同一符号を付してある。
【0027】
図9に示す実施の形態においては、連結金具10の下部二股部11の間に嵌めてある下部ベアリング保持金具15内側の片側には、下部ベアリング16ではなく、基礎側レール2と摩擦摺動する樹脂等の摺動子22を嵌め、下部ベアリング保持金具15が基礎側レール2に沿って移動する時に、摩擦減衰力が生ずるようにしたものである。
【0028】
図3の上部ベアリング保持金具18に対しても同様に、片側に構造物側レール6と摩擦摺動する樹脂等の摺動子を嵌め、上部ベアリング保持金具18が構造物側レール6に沿って移動する時に、摩擦減衰力が生ずるようにすることができる。
【0029】
このように摺動子22を用いて基礎側レール2及び構造物側レール6に対し摩擦減衰力が生ずるようにすることにより、突風等による構造物5の揺れを防止することが期待できるようになる。
【0030】
【発明の効果】
本発明は、基礎側レール及び構造物側レールの曲率を大きくとることにより、積層ゴムでは実現できなかった4秒程度以上の周期設定ができ、従来よりも良好な免震効果を期待することができる。
【0031】
また構造物の平面内の捩じれ運動を防止し、構造物の動揺による浮き上がり荷重に対しても十分に耐えられ、動揺の起きやすい高層建物にも適用することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図2】本発明の実施の形態の一例を示す正面図である。
【図3】図2の側面図である。
【図4】連結ブロックを構成する一部の部品の斜視図である。
【図5】連結ブロックを構成する他の部品を分解して示した正面図である。
【図6】本発明の実施の形態の一例の動作状態を示す正面図である。
【図7】本発明の実施の形態の一例の動作状態の概要を示す側面図である。
【図8】本発明の使用状態を示す正面図である。
【図9】連結ブロックの実施の形態の他の例を示す正面図である。
【符号の説明】
1 基礎
2 基礎側レール
5 構造物
6 構造物側レール
9 連結ブロック
Claims (1)
- 基礎の上面に固定され中央が低く両端が高くなる円弧状の基礎側レールと、該基礎側レールの上方で該基礎側レールに対し直交する方向で構造物の下面に固定され中央が高く両端が低くなる円弧状の構造物側レールと、下部が前記基礎側レールに沿って移動可能に前記基礎側レールに係合し上部が前記構造物側レールに沿って移動可能に前記構造物側レールに係合した連結ブロックと、を備えた構造物の免震装置において、前記連結ブロックは、前記基礎側レールの両側に位置する下部二股部が下部に形成されると共に前記構造物側レール両側に位置する上部二股部が上部に形成された連結金具を有し、前記下部二股部には一直線に貫通する下部軸挿入孔が穿設されると共に前記下部軸挿入孔に下部軸が挿入され、また、前記上部二股部には一直線に貫通する上部軸挿入孔が穿設されると共に前記上部軸挿入孔に上部軸が挿入される一方、前記基礎側レールに下部ベアリングが摺動自在に摺動自在に係合すると共に前記下部ベアリングに下部ベアリング保持金具が嵌められ、前記下部軸によって前記下部ベアリング及び下部ベアリング保持金具が回動可能に前記下部二股部に保持され、更に、前記構造物側レールに上部ベアリングが摺動自在に摺動自在に係合すると共に前記上部ベアリングに上部ベアリング保持金具が嵌められ、前記上部軸によって前記上部ベアリング及び上部ベアリング保持金具が回動可能に前記上部二股部に保持されていることを特徴とする構造物の免震装置。
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