JP3753264B2 - 建物の免震装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建物の免震装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
建物を長周期化することによって、同建物の地震時における応答加速度を低減する構造は免震構造と総称される。
一般に免震構造は支持機能と復元力機能と減衰機能とを持っていて、支持機能は建物重量を安全に保持する機能を有し、復元力機能は建物が長周期で変位したときに、中立軸まで復元し、減衰機能は建物の振動を速やかに消滅させるものである。
【０００３】
免震装置として従来用いられている装置には夫々建物Ａと基礎Ｂとの間に介装される図６（イ）に示す如き積層ゴムアイソレータ、図６（ロ）に示す如きリニアガイド及びレールとコイルばねとを使用した装置がある。
前者の積層ゴムアイソレータｐは図６（イ）に示す如く薄いゴムシートと鉄板とを数十層に重層したもので、水平変形性能も十分にあり、免震構造を実現するに際しての主装置である。図中ｐ₁ は減衰器（ダンパ）である。
【０００４】
後者の装置は図６（ロ）に示す如く、リニアガイド及びレールｑ₁ とコイルばねｑ₂ と減衰器（ダンパ）ｑ₃ とから構成され、荷重支持機能と復元機能とが別々に発揮されるように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記積層ゴムアイソレータにおいては、積層ゴムの水平剛性が断面積で決定され、長周期化すると積層ゴムの設計ができない。
また大変形時には積層ゴムの転倒が生じる。更にゴムは可燃性であって耐火処置を施す必要があり、更にまた軽い重量の個人住宅への適用は難しい。
【０００６】
後者のリニアガイド及びレールとコイルばねとを使用した免震装置では、装置が大きくなり、大きな変位を生じるので、復元性を賦与するためのコイルばねの本数が多くなり、取付け長さが長くなる等、コイルばねの設計が難しい。
図７は地震による建物周期と建物応答加速度との関係を示すものである。
本発明は前記従来技術の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、高い支持能力を保持して水平方向の変形が可能で、小さな水平力による水平方向の変形性能が大で復元性に優れ、固有周期の設定、調整が容易な建物の免震装置を提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る建物の免震装置は、上下面に夫々曲率を有し、同上下各曲率面に、同面と同一曲率を有し互いに平行に延在する複数本の円弧運動案内レールを固定した中間ブロックと、同中間ブロックを挟んで夫々建物側及び基礎側に配設され、且つ前記各案内レールと対をなす円弧運動案内ガイドが前記各案内レールに対して複数個ずつ装架された上下各ブロックとから構成されている。
【０００８】
請求項２の発明は、前記上下ブロックと、同両ブロックに挟着された前記中間ブロックとを組み合わせた装置を、前記案内レールの延在方向を互いに異なる方向にして重層して構成されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す本発明の好ましい実施の形態について説明する。
建物Ａの１つの柱Ａ′の下に設置し、柱Ａ′が支持する荷重を本免震装置が支持できる後述のガイドの数を設計するとともに、建物Ａの全方向の揺れに対して免震効果を発揮させるための、装置を後述のように二段重ねにする。
【００１０】
従って建物Ａの柱Ａ’の下に固定されている上部ブロックＢと基礎Ｃ上に固定された下部ブロックＤと、上下面に曲率を持つ中間ブロックＥを一体として前記建物Ａの柱Ａ’下に設置する。なお図２においては上下ブロックは上下部各ブロックＢ、Ｃの図示が省略されている。
前記中間ブロックＥにおける上下一双の曲面板１、２は１方向にのみ曲率を有し、曲率を有する方向に互いに平行に延在する複数本の円弧運動案内レール３が固定され、同案内レール３は、上下各ブロックＢ、Ｄにアンカーボルト４等を介し定着され各案内レールに対して複数個ずつ設けられたガイド５に摺動自在に挿貫されている。従って前記上下一双の曲面板１、２を具えた中間ブロックＥは円弧運動案内レール３と前記ガイド５とを介して１方向に運動が可能となっている。
【００１１】
図３中、参照番号６で示したのは、前記レール３が円滑に摺動しうるように同ガイド５に設けたレール３の挿貫孔に配設されたボールベアリングである。なお同ボールベアリング６の替わりに弗素樹脂等よりなる減摩材を使用してもよい。
従って地震時において建物が水平変形しようとすると、前記上下の各ブロックが回転運動を生起することなく水平変位をし、上下のブロック間に挟まれている中間ブロックＥが回転変位するだけとなる。この変位はガイド５と前記レール３によって円滑に行なわれ、摩擦抵抗は小さい。このように変位すると前記案内レール３が曲率を持っているので、支持荷重Ｇが法線方向力Ｇ_１と接線方向力Ｇ_２に分解され、この接線方向に働く分力Ｇ_２によって元の位置に戻ろうとする復元力機能が発生する。
【００１２】
また本装置以外にコイルばね等の復元力機構等を付加する必要がないので、装置が小さくでき、ユニット化することができる。図中θは中間ブロックＥの回転角である。
前記の装置は１方向にのみ変形するので、図５に示すように本装置を２つ、互いに異なる方向に重層することによって２方向に亘って自由に変形しうるものである。図中Ｆは中間取付ブロックで、その他前記実施例と均等部分には同一符号が付されている。
【００１３】
【発明の効果】
本発明に係る建物の免震装置は前記したように、上下面に曲率を持った３体のブロック重合体を建物側と基礎側との間に配設したことによって、高い支持能力を保持して水平方向に変形可能であって、このとき上下の２つのブロックは回転を生ぜず、水平及び上下方向への変形が生じることがなく、中間ブロックは建物側及び基礎側に曲率面を有し、同曲率面に同面と同一曲率を有し互いに平行に延在する複数本の円弧運動案内レールを設けたことによって、水平方向の変形が円滑に行なわれ、摩擦抵抗が小さな水平地震入力に対して水平方向の変形が可能であり、また曲率面をもつことによって水平力がなくなると元の位置に戻り、復元性能に優れており、復元力機能が不要となり、装置の小型化、ユニット化が可能となる。
【００１４】
また固有周期の設定が曲率変形の大きさのみで設定できるので調整が簡単である。
請求項２の発明によれば、前記上下ブロックと、同両ブロックに挟着された中間ブロックとを組み合わせて構成した前記免震装置を、前記案内レールの延在方向を互いに異なる２方向にして重層したことによって、免震装置を２方向に独立して設計できるので、製作が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る建物の免震装置の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１の要部を示す斜視図で、上下部ブロックが省略されている。
【図３】図１のイ部拡大図である。
【図４】本発明の免震装置の水平変形時の状態を示す縦断面図である。
【図５】本発明の装置を重層した状態を示す縦断面図である。
【図６】（イ）（ロ）は夫々従来の免震装置の縦断面図である。
【図７】免震構造の機能を示す概念図である。
【符号の説明】
Ａ 建物
Ａ′ 柱
Ｂ 上部ブロック
Ｃ 基礎
Ｄ 下部ブロック
Ｅ 中間ブロック
Ｆ 中間取付ブロック
１ 曲面板
２ 曲面板
３ 円弧運動案内レール
４ アンカーボルト
５ ガイド
６ ボールベアリング
ｐ 積層ゴムアイソレータ
ｐ₁ ダンパ
ｑ₁ リニアガイド及びレール
ｑ₂ コイルばね
ｑ₃ 減衰器

Claims (2)

1. 上下面に夫々曲率を有し、同上下各曲率面に、同面と同一曲率を有し互いに平行に延在する複数本の円弧運動案内レールを固定した中間ブロックと、同中間ブロックを挟んで夫々建物側及び基礎側に配設され、且つ前記各案内レールと対をなす円弧運動案内ガイドが前記各案内レールに対して複数個ずつ装架された上下各ブロックとからなることを特徴とする建物の免震装置。
2. 前記上下ブロックと、同両ブロックに挟着された前記中間ブロックとを組み合わせた装置を、前記案内レールの延在方向を互いに異なる方向にして重層した請求項１記載の建物の免震装置。

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