JP3772499B2 - 免震支承用のロック機構及びこれを用いた免震支持装置 - Google Patents

免震支承用のロック機構及びこれを用いた免震支持装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビルディング、マンション(集合住宅)又は一戸建て住宅等の構造物を免震支持する免震支承を、基礎に対して構造物に加わる相対的な水平方向の力が風等によるものであって一定値以下の場合には、作動させないようにする免震支承用のロック機構及びこの免震支承用のロック機構を用いた免震支持装置に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
免震支承は、構造物と基礎との間に配されて、地震等による基礎の振動を構造物に減衰させて伝達して、構造物を過度に振動させないようにし、而して、地震等による構造物の破壊、倒壊などを防止する。
【0003】
免震支承としては、転がり若しくは滑りを用いるもの又はいわゆる積層ゴムの剪断変形を用いるもの等が提案されているが、地震等による基礎の振動を構造物に伝達させないようにするには、通常、転がり若しくは滑りを用いるものでは転がり易く若しくは滑り易く、また積層ゴムの剪断変形を用いるものでは剪断変形し易く設計される。
【0004】
ところで、転がり易く若しくは滑り易く又は剪断変形し易いことは、本来の地震による振動以外の風等の構造物自体に加わる少しの水平方向の力によっても容易に振動されることになり、構造物が前記のようにビルディング、マンション又は一戸建て住宅等であると、逆に居住性を劣化させることになる。
【0005】
免震支承は、このような二律背反の特性を満足する必要があるが、未だこの要求を満足するものは提案されていない。
【0006】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、地震等の地殻変動による一定値以上の振動に対しては、免震支承を作動可能にし、風等の構造物自体に加わる少しの水平方向の力によっては免震支承を作動させないようにし得る免震支承用のロック機構及びこの免震支承用のロック機構を用いた免震支持装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の免震支承用のロック機構は、シリンダと、このシリンダに対して摺動自在に配されたピストンと、このピストンに一端が連結されたピストンロッドと、ピストンにより画成されたピストンの一端面側の室とピストンの他端面側の室とを連通するオリフィス通路と、両室に配された流体と、ピストンを、ピストンロッドの他端側に向かって付勢する付勢手段とを具備しており、ピストンロッド及びシリンダのうちのいずれか一方は、構造物及び基礎のうちのいずれか一方に形成された凹所に当接する当接手段を具備している。
【0008】
本発明のロック機構は、オリフィス通路のみでもロック解除を行い得るが、このロック解除を迅速に行わせるために、ピストンの一端面側の室とピストンの他端面側の室と間における一方の方向の流体の移動を許容する一方向弁付き通路を更に具備していてもよく、一方向弁付き通路は、その通路径がオリフィス通路の通路径よりも実質的に十分に大であるように、形成されている。ここで、一方向弁付き通路は、シリンダ等に設けてもよいが、好ましい例ではピストンに設けられる。
【0009】
本発明では、ピストンロッドは、ピストンの一端面側の室とピストンの他端面側の室とのいずれか一方の室を貫通して伸びた円柱体又はシリンダの内周面に摺動自在に嵌装された有底の円筒体からなり、ピストンロッドが円柱体からなる場合には、一方の室と他方の室とは、シリンダに取り囲まれており、ピストンロッドが円筒体からなる場合には、ピストンの一端面側の室とピストンの他端面側の室とのいずれか一方の室は、シリンダに取り囲まれて、他方の室は、ピストンロッドに取り囲まれている。
【0010】
本発明において両室に配された流体は、気体又は液体のいずれであってもよいが、好ましくは所望の流動抵抗を期待し得るシリコンオイル等の液体である。
【0011】
なお、本発明では、両室に配された流体が通るオリフィス通路は、好ましくはピストンに設けられるが、これに代えてシリンダに設けてもよい。
【0012】
本発明の付勢手段は、通常、コイルばね等の弾性手段で構成されるのが好ましく、コイルばねで構成する場合には、その一端をピストンに当接させ、他端をシリンダに当接させて、当該シリンダ内に配するとよい。
【0013】
当接手段は、通常、構造物の下面に形成された凹所に当接するように、ピストンロッド及びシリンダのうちのいずれか一方に設けられるが、この当接手段は、単に、凹所に滑り接触するように、ピストンロッド又はシリンダに形成された半球面若しくは半円筒面で具体化してもよいが、これに代えて、好ましくは、ピストンロッドの他端又はシリンダの端部に、回転自在に取り付けた球体又はローラにより具体化する。また、凹所としては、楔状若しくはV字状であっても、半球面状、円錐面状若しくは截頭円錐面状のいずれであってもよいが、好ましくは、凹所を半球面状、円錐面状に形成する。当接手段を半球面又は球体から構成し、凹所を半球面状、円錐面状若しくは截頭円錐面状から構成することにより、水平方向のあらゆる方向の力に対して、本発明の免震支承用のロック機構を作動させることができるので好ましい。
【0014】
本発明の免震支承用のロック機構は、ビルディング、マンション又は一戸建て住宅等の構造物に適用可能であるが、特に、重量が比較的小である一戸建て住宅に用いて好適である。
【0015】
本発明の免震支持装置は、上述の免震支承用のロック機構と、構造物と基礎との間に配されて構造物を支持すると共に、剪断変形並びに転がり及び滑り変位のうち少なくとも一方により構造物を免震する免震支承とを具備しており、免震支承用のロック機構は、一端では、当接手段を介して構造物の下面及び基礎の上面のうちのいずれか一方に形成された凹所に当接しており、他端では、構造物の下面及び基礎の上面のうちのいずれか他方に固着されている。
【0016】
本発明の免震支持装置は、免震支承用のロック機構を一個のみ具備したものに限らず、例えば免震支承の周りに対称に配された複数個の免震支承用のロック機構を具備してもよいのである。
【0017】
本発明の免震支持装置の免震支承は、ローラからなって当該ローラの転がりを用いるもの若しくは滑り板からなって滑り板に対する滑りを用いるものでも又は鋼板等からなる補強層と天然ゴム等からなるゴム層とを交互に積層してなり、必要に応じて鉛支柱が内部に配された積層ゴムであって、ゴム層の剪断変形を用いるものであってもよい。
【0018】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を、図に示す好ましい実施例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に何等限定されないのである。
【0019】
【実施例】
図1において、本例の免震支承用のロック機構1は、シリンダ2と、シリンダ2に対して軸方向(上下方向)3に摺動自在に配されたピストン4と、ピストン4に一端5が連結されたピストンロッド6と、ピストン4により画成されたピストン4の一端面側の室7とピストン4の他端面側の室8とを連通するオリフィス通路9と、両室7及び8に配されたシリコンオイル等の液体の流体10と、ピストン4を、ピストンロッド6の他端11側に向かって付勢する付勢手段12と、ピストンロッド4及びシリンダ2のうちのいずれか一方、本例ではピストンロッド4の他端11に設けられて、構造物13及び基礎14のうちのいずれか一方、本例では構造物13に形成された凹所15に当接する当接手段16と、ピストン4の一端面側の室7とピストン4の他端面側の室8と間における一方の方向の流体10の移動、本例では室7から室8への流体10の移動を許容する一方向弁付き通路17とを具備している。
【0020】
シリンダ2は、円筒体21と、円筒体21の一端面に固着された下部の板状の蓋体22と、円筒体21の他端面に固着された上部のキャップ状の蓋体23とを具備しており、円筒体21の内部において、ピストン4と蓋体22との間で室7を、ピストン4と蓋体23との間で室8をそれぞれ形成している。
【0021】
オリフィス通路9及び一方向弁付き通路17のそれぞれは、ピストン4に設けられている。一方向弁付き通路17は、その通路径がオリフィス通路9の通路径よりも実質的に十分に大であるように、形成されている。
【0022】
本例のピストンロッド6は、室8及び蓋体23を貫通して外部に伸びた円柱体からなり、本例の室7と室8とは、シリンダ2に取り囲まれている。
【0023】
付勢手段12は、一端31ではピストン4の下面32に当接し、他端33では、シリンダ2の蓋体22の上面34に当接して、当該シリンダ2内の室7に配されたコイルばね35を具備している。
【0024】
当接手段16は、ピストンロッド4の他端11に固着されたローラ支持部材41と、ローラ支持部材41に軸42を介して回転自在に取り付けられたローラ43とを具備しており、ローラ43が凹所15に当接するようになっている。
【0025】
なお、室8は流体10で充満されることなく、その上方に圧縮性の流体、例えば空気等の気体45が配されている。したがって、室8は外部に対して密閉されている必要はなく、例えば、蓋体23に貫通孔を形成して、この貫通孔を介して室8と外部とを連通させてもよい。
【0026】
以上のロック機構1は、図2に示すように、構造物13と基礎14との間に配されて構造物13を支持すると共に、水平方向51の剪断変形により構造物13を免震する免震支承、例えば積層ゴムからなる免震支承52と共に用いられる。ここで、ロック機構1は、一端では、当接手段16のローラ43が構造物13の下面53の凹所15に当接して、他端では、シリンダ2の蓋体22が基礎14の上面54に固着されて、構造物13と基礎14との間に配される。免震支承52自体は、よく知られているので説明を省略する。
【0027】
地震等により構造物13に対して基礎14が水平方向51に振動すると、免震支承52は、水平方向51に剪断変形されようとするが、構造物13に対して基礎14の水平方向51の力が一定値以下の場合には、ロック機構1により基礎14に対する構造物13の水平方向51の変位が阻止され、免震支承52は、水平方向51に剪断変形されず、構造物13と基礎14とは、水平方向51に同様に振動する。
【0028】
構造物13に対して基礎14の水平方向51の力が一定値を超えると、コイルばね35の弾性力に抗する力が凹所15に当接するローラ43を介してピストンロッド6に加えられて、これによりピストンロッド6及びピストン4は下降され始めると共にローラ43は凹所15から転がり出て、凹所15外の構造物13の下面53に当接して転動して、ロック機構1によるロックが解除されたことになり、これにより免震支承52は、水平方向51に剪断変形されることになる。地震等による基礎14の水平方向51の振動中、免震支承52は、水平方向51に交互に剪断変形されて、この剪断変形により構造物13への地震等による振動の伝達を減少して、その振動エネルギを減衰させる。
【0029】
ピストン4の下降により、室7に収容された流体10は、殆ど流動抵抗なしに主に一方向弁付き通路17を介して室8に流動する。この流動後において、地震等による基礎14の水平方向51の振動中に、ローラ43が凹所15に位置する毎に、ばね35の弾性力は、ピストン4を上昇させようとするが、このピストン4の上昇を行わせるためには、室8から室7への流体10の流動を同時に行わせる必要があるが、室8から室7への流体10の流動は、一方向弁付き通路17に代えて、流動抵抗の大きいオリフィス通路9のみを介して緩慢に行われることになり、而して、基礎14の水平方向51の振動中であって、ローラ43が凹所15を通過中においては、当該ローラ43が振動生起前の状態で凹所15に嵌まり込む程度までにはピストン4の上昇が行われない。したがって、ロック機構1は、一旦ロックの解除を行うと、地震等の振動がある程度の収まるまで、再びロック動作を行わないようになっており、地震等による振動中、免震支承52は、ロック機構1のロック動作に影響されることなしに、水平方向51に交互に剪断変形される。
【0030】
通常、日本の地震を対象とする場合には、ローラ43が振動生起前の状態で凹所15に嵌まり込むまでの時間が30秒から1分程度かかるように、オリフィス通路9の通路径及び流体10の種類等を選定する。
【0031】
地震等の振動がある程度に収まると、ローラ43が振動生起前の状態で凹所15に嵌まり込み、これによりロック機構1により構造物13に対する基礎14の水平方向51の変位が再び阻止されるようになる。
【0032】
ロック機構1は、以上のように動作するため、風等により基礎14に対して構造物13が水平方向51に振動されようとしても、これを阻止して構造物13の風等による振動を防止し得る。
【0033】
上記のロック機構1では、ピストンロッド6を円柱体から構成し、ピストンロッド6の他端11に当接手段16を設けたが、図3に示すように、ピストンロッド6を、シリンダ2の円筒体21の内周面に摺動自在に嵌装された有底の円筒体から構成し、ピストン4の一端面側の室7をシリンダ2により取り囲み、室8をピストンロッド6により取り囲み、シリンダ2のキャップ状の蓋体22に当接手段16を設けて、当接手段16を基礎14の上面54に形成された凹所15に当接させるようにしてもよい。図3に示す例において、ピストンロッド6の一端5にはピストン4が固着されており、ピストンロッド6の他端11は、板状の取り付け部材61を介して構造物13の下面53に固着されており、当接手段16は、ローラ支持部材41及びローラ43に加えて、一端が蓋体22に固着されて、他端にローラ支持部材41が取り付けられた連結ロッド62を具備している。なお、取り付け部材61及び連結ロッド62を省いて、ピストンロッド6の他端11を構造物13の下面53に、ローラ支持部材41を蓋体22に夫々直接固着してもよい。図3に示すロック機構1もまた、図1に示すロック機構1と同様に動作する。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、地震等の地殻変動による一定以上の振動に対しては、免震支承を作動可能にし、風等の構造物自体に加わる少しの水平方向の力によっては免震支承を作動させないようにし得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の免震支承用のロック機構の好ましい一実施例の断面図である。
【図2】図1に示す例を用いた本発明の免震支持装置の好ましい一実施例の説明図である。
【図3】本発明の免震支承用のロック機構の好ましい他の実施例の断面図である。
【符号の説明】
1 免震支承用のロック機構
2 シリンダ
4 ピストン
6 ピストンロッド
7、8 室
9 オリフィス通路
10 流体
12 付勢手段
13 構造物
14 基礎
15 凹所
16 当接手段

Claims (9)

  1. シリンダと、このシリンダに対して摺動自在に配されたピストンと、このピストンに一端が連結されたピストンロッドと、ピストンにより画成されたピストンの一端面側の室とピストンの他端面側の室とを連通するオリフィス通路と、両室に配された流体と、ピストンを、ピストンロッドの他端側に向かって付勢する付勢手段とを具備しており、ピストンロッド及びシリンダのうちのいずれか一方は、構造物及び基礎のうちのいずれか一方に形成された凹所に当接する当接手段を具備している免震支承用のロック機構。
  2. ピストンの一端面側の室とピストンの他端面側の室と間における一方の方向の流体の移動を許容する一方向弁付き通路を更に具備しており、一方向弁付き通路は、その通路径がオリフィス通路の通路径よりも実質的に十分に大であるように、形成されている請求項1に記載の免震支承用のロック機構。
  3. 一方向弁付き通路は、ピストンに設けられている請求項2に記載の免震支承用のロック機構。
  4. ピストンロッドは、ピストンの一端面側の室とピストンの他端面側の室とのいずれか一方の室を貫通して伸びた円柱体からなり、当該一方の室と他方の室とは、シリンダに取り囲まれている請求項1から3のいずれか一項に記載の免震支承用のロック機構。
  5. ピストンロッドは、シリンダの内周面に摺動自在に嵌装された有底の円筒体からなり、ピストンの一端面側の室とピストンの他端面側の室とのいずれか一方の室は、シリンダに取り囲まれており、他方の室は、ピストンロッドに取り囲まれている請求項1から3のいずれか一項に記載の免震支承用のロック機構。
  6. 両室に配された流体は液体である請求項1から5のいずれか一項に記載の免震支承用のロック機構。
  7. オリフィス通路は、ピストンに設けられている請求項1から6のいずれか一項に記載の免震支承用のロック機構。
  8. 付勢手段は、一端ではピストンに当接し、他端では、シリンダに当接して当該シリンダ内に配されたコイルばねを具備している請求項1から7のいずれか一項に記載の免震支承用のロック機構。
  9. 構造物と基礎との間に配されて構造物を支持すると共に、剪断変形並びに転がり及び滑り変位のうち少なくとも一方により構造物を免震する免震支承と、請求項1から7のいずれか一項に記載の免震支承用のロック機構とを具備しており、免震支承用のロック機構は、一端では、当接手段を介して構造物の下面及び基礎の上面のうちのいずれか一方に形成された凹所に当接しており、他端では、構造物の下面及び基礎の上面のうちのいずれか他方に固着されている免震支持装置。
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