JP3834472B2 - 免震構造体験装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、戸建て住宅やマンションを購入する住宅建築予定者、又は建築学・建築業界に携わる者が簡単にビルや住宅の耐震性能を視的に確認できる装置であって、特に免震装置の耐震性能を実感できる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビルや住宅の設計において、建物自体の強さで地震に対する耐震構造に対して、免震構造及び制振構造を取り入れた建物が近年急速に増加している。
免震構造とは、建物基礎部の免震装置（積層ゴム等）により、建物自体を地震の揺れに対して、震動と逆方向に建物を移動可能とし、地震の震動を建物に伝えないようにしたものである。
制振構造とは、建物内（主に上階）に設置した制振装置により、地震や交通震動等の揺れに対して、逆方向に制振装置（振り子体）を動かすことにより、積極的に地震による建物震動を静止させようにしたものである。
上記構造を視的に確認することができる従来技術として、例えば、特開平１１−１６１１４８号公報には、複数の建物模型を配置して、免震構造及び制振構造の有無による模型の震動を比較する装置が公開されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した免震構造においては、過去の大震災の経験から、上記の耐震性能が優れたものであるということが広く一般に認識されるようになった。そして、該免震構造は、一般人が購入住宅を選択する際の一つの重要な要素となっている。そこで、住宅を提供する側は、該免震構造を説明することが必要となるが、専門的な用語で詳細に説明しても、その内容が複雑であるため、一般人には伝わりにくいのである。そこで、制振構造の耐震性能を、一般人が見ても簡単に解るようにすること、さらには、制振構造を体験できることが望まれるのである。
また、前記従来技術においては、免震構造を下に備えた模型建物と、免震構造を備えない模型建物を並列していた。しかし、このように、二つの模型建物を用いてしまうと、同じ模型建物を使用していても、模型建物自体に耐震作用があるのか、それとも、免震構造に耐震作用があるのか、といった誤認を生じさせてしまう。そこで、観覧者に、比較する対象を免震構造に絞らせるために、一つの模型建物で免震構造の効果を表現することが必要となるのである。
さらに、上述した模型建物を備える装置は、全体としてコンパクトであることが望ましい。これは、例えば、住宅購入者を対象とした住宅展示場や、建築専門家の集まる研究集会等においてプレゼンテーションする際は、持ち運びに便利で、しかも場所とらないで設置できるからである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次に該課題を解決する為の手段を説明する。
すなわち、請求項１に記載のごとく、建物における免震構造の耐震性能を視的に確認できる装置であって、振動数が調節可能な震動再現装置と、該震動再現装置に載置した免震部材と、該免震部材に載置する建物の基礎を再現した建物基礎模型と、該建物基礎模型に載置した模型建物と、前記震動再現装置の震動を前記建物基礎模型へ伝導または非伝導させる係合部材と、から構成することである。
【０００５】
また、請求項２に記載のごとく、前記震動再現装置の震動は、モーターの主軸に配した偏心輪の偏心回転運動によって発生させることである。
【０００６】
また、請求項３に記載のごとく、前記係合部材は、スイッチ操作によって、伝導又は非伝導の状態が切り替わることである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は免震構造体験装置の斜視図、図２は操作パネルを表す図、図３は震動再現装置内部の側面図、図４は震動再現装置内部の後面図、図５は震動再現装置の平面図、図６は免震装置の斜視図、図７は同じく前面図、図８は二階建ての模型建物の斜視図、図９は支持部材の構成図、図１０は三階建て模型建物の斜視図、図１１は免震切替装置がＯＮ状態を表す平面図、図１２は同じくＯＦＦの状態を表す平面図、図１３は免震装置を機能させない状態での模型建物の震動を表す免震構造体験装置の前面図、図１４は免震装置を機能させた状態での模型建物の震動を表す免震構造体験装置の前面図である。
【０００８】
まず、図１を用いて、本発明に掲げる免震構造体験装置１の概要について説明する。
該免震構造体験装置１は、下部に配した震動再現装置２と、該震動再現装置２の中心に載置した免震装置３と、該免震装置３の上に模型建物４を配した構成としている。
【０００９】
震動再現装置２の前面には、説明パネル５と、操作パネル６を並設している。該操作パネル６には、免震スイッチ７、震動スイッチ８、及び震動調節ダイアル９が設けられている。
震動再現装置２の上面には、前記免震装置３を載置する震動台１６を配し、該免震装置３の後方には、免震切替装置１０を配している。一方で、震動再現装置２の上面の前側には、水準器１２が配されている。
また、震動再現装置２の上面の中心から、免震装置３にかけて、振幅認識バー１１が配され、震動台１６の静止状態において、後述する免震装置３の中心の罫書３９を指す構成としている。
【００１０】
次に、震動再現装置２の詳細について説明する。
前記説明パネル５には、震動再現装置２の操作説明や動作や免震の意味等の説明文が記載されている。オペレーターが観覧者に免震構造の説明をしながら操作するものであり、説明パネル５に明文することで、観覧者に対する説明が効果的に行える。
【００１１】
図２に示すように、前記操作パネル６には、左から順に免震スイッチ７、震動スイッチ８、及び震動調節ダイアル９が配されている。
免震スイッチ７は、前記免震装置３の機能状態を切り替えるものである。構成は、透明プラスチックのスイッチボタンとし、前面に『免震』と表記され、しかも、免震スイッチ７をＯＮ状態にすると（スイッチボタンを押した状態）、内蔵したランプ（図示しない）が点灯して、前記免震装置３の機能が働いていることを明確に認識させる構成としている。
【００１２】
震動スイッチ８は、前記震動台１６の震動を入切するスイッチである。より詳しくは、該震動スイッチ８を入切することで、後述する震動モーター２０への電源供給を入切させるものである。
【００１３】
震動調節ダイアル９は、前記震動台１６の振動数の大小を調節するものである。より詳しくは、該震動調節ダイアル９を回転させることで、震動レベル表示板１３の『０〜１００』の目盛に対応して、後述する震動モーター２０の回転数を連動させるものである。
【００１４】
次に、震動再現装置２の内部構造について説明する。
図３に示すように、震動再現装置２は、震動を発生させるモーター（以下震動モーター２０とする）、該震動モーター２０に電源を供給する電源ユニット２１、及び該震動モーター２０の回転を震動台１６に伝える各種震動伝達装置を内装している。
【００１５】
図４に示すように、震動モーター２０の主軸２２の先端部は、偏心輪２３で構成している。そして、該偏心輪２３は、ロッドエンド２４a に配した軸受け（図示しない）の内輪に内装されている。そして、該ロッドエンド２４a に、もう一体のロッドエンド２４ｂが連設され、該ロッドエンド２４ｂの他端は、震動基台２５から突設した震動伝達部材２６に枢支されている。
【００１６】
図４に示すように、該震動基台２５は、上面に前記震動台１６を載置するものである。そして、下面には、四輪の移動輪２７・２７・・・を配し、該移動輪２７・２７・・・によって、震動再現装置２内に左右水平方向に配設された移動レール２８の上を、左右方向に移動可能としている。
【００１７】
また、移動輪２７・２７・・・と移動レール２８は、図３に示すように、移動輪２７・２７・・・を横向きとして移動レール２８を挟み込むような配置とし、お互いの接触面において、移動輪２７・２７・・・には溝２９a を形成し、移動レール２８には該溝２９a を沿わせる凸部２９ｂを形成している。こうして、震動伝達部材２６から伝わる震動を、一次運動、即ち、左右方向に限定する構成としている。言い換えれば、震動基台２５では、垂直方向の震動は発生しないということである。
【００１８】
以上のごとく構成し、震動モーター２０の回転運動が、偏心輪２３によって、ロッドエンド２４a ・２４ｂの横方向の運動に変換される。そして、ロッドエンド２４ｂの運動が震動伝達部材２６に伝えられ、震動基台２５を震動させことで、震動台１６を震動させるのである。
なお、震動再現装置２は、下部にゴムまたは樹脂等の弾性素材の成形品である設置脚１４・１４・・・を備え、該設置脚１４・１４・・・・により、震動モーター２０によって発生する震動を吸収させて、免震構造体験装置１が装置全体として震動することがないうようにしている。
【００１９】
次に、免震装置３について説明する。
図６及び図７に示すように、該免震装置３は、建物基礎模型３０と、該建物基礎模型３０の下面に四箇所に配設した免震部材３１・３１・・・とからなるものであり、該免震部材３１・３１・・・が建物基礎模型３０と前記震動台１６の間に介装される配置構成としている。
【００２０】
建物基礎模型３０は、現実の建物の基礎となる部分を再現したものである。上側表面の中心には、模型建物固定ボルト３３を突出させ、該模型建物固定ボルト３３を中心とした二箇所に、模型建物位置出しピン３４・３４を突出させている。さらに、前述の全体構成で述べた免震切替装置１０を配する側の側面中心部には、図６に示すように、複数の平面視三角形状の係合溝３５・３５・・・（本実施例では三箇所とした）を形成している。
また、前面の中心には、垂直に罫書３９を施して、前記振幅認識バー１１に対する位置関係を視認できる構成としている。
【００２１】
免震部材３１・３１・・・は、軟質の合成樹脂を素材として、円柱状に成形されたもので、その上面、下面に嵌合凹部３６・３６を形成し、前記建物基礎模型３０及び震動台１６から突出し、四箇所に設けた一対の嵌合凸部３７ａ・３７ｂに嵌合されている。
なお、該免震部材３１・３１・・・は、実際の免震装置を簡易に擬似的に再現したものであって、特に本実施例に限ることなく、スプリング状の多積層構造を再現してもよい。
【００２２】
次に、模型建物４について説明する。
図８に示すごとく，該模型建物４は、二階建て住宅を再現したものであって、板状の四本の通し柱４０・４０・・・を一階フロア４１から立設させ、該通し柱４０・４０・・・に二階フロア４２、及び屋根部４３を配設するものである。
【００２３】
一階フロア４１には、中心部に模型建物固定ボルト孔４４が、上表面から下表面にかけて貫通されている。さらに、該模型建物固定ボルト孔４４を中心とした二箇所に、模型建物位置出しピン孔４５・４５が、上表面から下表面にかけて貫通されている。
【００２４】
通し柱４０・４０・・・は、厚さが０．２〜０．４ｍｍ程度の板状の部材であって、すべての板表面を同じ向きに構成している。これは、前記震動台１６の振動方向に合わせて、模型建物４の全体としての横揺れを増幅させるためである。
なお、本実施例では、該通し柱４０・４０・・・と他の模型建物４の構成部材とは、ビス４６・４６・・・によって結合されている。
【００２５】
二階フロア４２は、支持部材５０・５０・・・を介して通し柱４０・４０・・・に結合されている。これは、通し柱４０・４０・・・を二階フロア４２に対して、震動の自由を持たせつつ保持させるためである。これは、あえて震動の自由を持たせることにより、模型建物４の揺れを増幅させるための工夫である。
なお、本実施例では、図９に示すごとく、二階フロア４２側の凸形支持部材５１を、通し柱４０側の凹形支持部材５２に緩挿し、両部材を支持ピン５３により回動自在に枢支する構成とした。
【００２６】
屋根部４３は、本実施例では、一般的な戸建て住宅を再現するため、方形屋根の形状とした。
【００２７】
以上の模型建物４の構成は、一実施例にすぎず、高層ビル模型であってもよいし、図１０に示すごとく、三階建て模型建物５５であってもよい。
また、模型建物４の素材は、全体を板状の合成樹脂や金属等で構成するものであって、特に限定されるものではない。
さらに、模型建物４の表面は、全体に同一色の塗装が施され、前記震動台１６と視覚的に差別化を図っている。こうすることにより、模型建物４に観覧者の目を強くひきつけることができる。
【００２８】
次に、免震切替装置１０について説明する。
図１１に示すごとく、免震切替装置１０は、震動台１６の上面で、前記免震装置３の係合溝３５・３５・・・の後方となる位置に固設され、震動台１６の震動に合わせて、左右方向に震動する。そして、該免震切替装置１０から、係合溝３５・３５・・・に向けて、係合部材６０が突設されている。該係合部材６０は、前記免震スイッチ７の操作に従動して、免震切替装置１０に内装されたソレノイド機構により可動するものである。
図１１に示すごとく、免震スイッチ７がＯＮの状態では、係合部材６０は免震切替装置１０の躯体内部に内装される。
そして、図１２に示すごとく、免震スイッチ７をＯＦＦにすると、係合部材６０が免震切替装置１０から伸ばされ、係合部材６０の先端が係合溝３５・３５・・・に当接する構成としている。
【００２９】
以上が免震構造体験装置１の構造の説明である。
次に、免震構造体験装置１を使用する実施例について説明する。
図１に示すごとく、震動台１６の上に、免震装置３を載置し、該免震装置３の上に模型建物４を蝶ナット１５によって固設する。
なお、免震構造体験装置１は水平面に設置することが望ましく、水平であるかどうかは、前記水準器１２によって確認できる。水平に設置されてない場合は、前記設置脚１４・１４・・・の下に嵩上げ材（図示しない）を敷くなどして、適宜調整すればよい。
【００３０】
そして、免震スイッチ７をＯＦＦの状態であることを確認し、震動スイッチ８をＯＮにする。免震スイッチ７がＯＦＦの状態であるので、図１２に示すごとく、免震切替装置１０によって、建物基礎模型３０と震動台１６が係合している状態であるため、図１３に示すごとく、震動台１６の震動に合わせて、模型建物４が震動を開始する。模型建物４の振動数は、震動調節ダイアル９によって、適宜調節することができる。
この状態は、震動台１６の震動を直接建物基礎模型３０及び模型建物４に直接伝えている状態になるため、免震構造を有しない建物が、地震により震動する状態を再現しているのである。
なお、振幅の大きさについては、振幅認識バー１１に対する建物基礎模型３０の罫書３９の振れ幅によって確認できる。
【００３１】
次に、免震スイッチ７をＯＮにすることで、図１１に示すごとく、免震切替装置１０の係合部材６０と、建物基礎模型３０に複数設けた係合溝３５・３５・・・の係合がとかれるのである。そして、前記免震部材３１・３１・・・の弾力性によって、前記模型建物４の揺れ具合は、図１４に示すごとく、図１３の状態と比較して、減少することが確認される。
この状態は、震動台１６の震動を免震装置３を介して模型建物４に伝えている状態になるため、免震構造を有する建物が、地震により震動する状態を再現しているのである。
【００３２】
そして、再び、免震スイッチ７をＯＮにすることで、係合部材６０が伸ばされ、該係合部材６０の先端が複数設けた係合溝３５・３５・・・のいずれかに係合することで、再び震動台１６の震動を直接建物基礎模型３０及び模型建物４に直接伝えている状態に戻り、上記と同様、免震構造を有しない建物が地震により震動する状態を再現できるのである。 なお、係合溝３５・３５・・・を複数設けた理由は、震動台１６に連動して揺れ動く係合部材６０を、静止状態に近い係合溝３５・３５・・・に係合させるためであって、係合部材６０が任意の位置で、複数存在する係合溝３５・３５・・・のいずれかに係合させることを可能にするためである。
【００３３】
以上のごとく操作し、免震構造の有無による模型建物４の揺れ具合を繰り返して表現することにより、観覧者に対して免震構造の耐震性能を効果的にプレゼンテーションをすることができるのである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は以上のごとく構成したので、次のような効果を奏するのである。
請求項１のごとく、建物における免震構造の耐震性能を視的に確認できる装置であって、振動数が調節可能な震動再現装置２と、該震動再現装置２に載置した免震部材３１・３１・・・と、該免震部材３１・３１・・・に載置する建物の基礎を再現した建物基礎模型３０と、該建物基礎模型３０に載置した模型建物４と、前記震動再現装置２の震動を前記建物基礎模型３０へ伝導または非伝導させる係合部材６０と、から構成するするので、一般の住宅購入者を対象とした住宅展示場や、建築専門家の集まる研究集会等において、実際の地震時における免震構造の耐震性能を効果的にプレゼンテーションすることができる。
また、係合部材６０によって、同一の模型建物における免震構造の有無を再現できるので、観覧者は、模型建物４自体の耐震性能によることのない、免震構造のみの耐震性能を体験することができる。
さらに、上記振動再現装置２、免震部材３１、建物基礎模型３０、および模型建物４は、夫々分離して持ち運びが可能であり、簡単に組み立てることができるので、免震構造体験装置１を持ち運ぶ際には、取り扱いがしやすいのである。
【００３５】
また、請求項２に記載のごとく、前記震動再現装置２の震動は、モーター（震動モーター２０）の主軸２２に配した偏心輪２３の偏心回転運動によって発生させるので、震動再現装置２の構造が簡単となるため、製作コストがかからず、また、コンパクトに設計できるのである。
【００３６】
また、請求項３に記載のごとく、前記係合部材６０は、スイッチ操作によって、伝導又は非伝導の状態が切り替わるので、該スイッチ操作を繰り返すことで、実際の地震時における免震構造の耐震性能を効果的にプレゼンテーションすることができる。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】 免震構造体験装置の斜視図である。
【図２】 操作パネルを表す図である。
【図３】 震動再現装置内部の側面図である。
【図４】 震動再現装置内部の後面図である。
【図５】 震動再現装置の平面図である。
【図６】 免震装置の斜視図である。
【図７】 同じく前面図である。
【図８】 二階建ての模型建物の斜視図である。
【図９】 支持部材の構成図である。
【図１０】 三階建て模型建物の斜視図である。
【図１１】 免震切替装置がＯＮ状態を表す平面図である。
【図１２】 同じくＯＦＦの状態を表す平面図である。
【図１３】 免震装置を機能させない状態での模型建物の震動を表す免震構造体験装置の前面図である。
【図１４】 免震装置を機能させた状態での模型建物の震動を表す免震構造体験装置の前面図である。
【符号の説明】
１ 免震構造体験装置
２ 震動再現装置
３ 免震装置
４ 模型建物
５ 説明パネル
６ 操作パネル
７ 免震スイッチ
８ 震動スイッチ
９ 震動調節ダイアル
１０ 免震切替装置
１１ 振幅認識バー
１２ 水準器
１６ 震動台
２０ 震動モーター
２２ 主軸
２３ 偏心輪
２７ 移動輪
２８ 移動レール
３０ 建物基礎模型
３１ 免震部材
６０ 係合部材

Claims (3)

1. 建物における免震構造の耐震性能を視的に確認できる装置であって、振動数が調節可能な震動再現装置と、該震動再現装置に載置した免震部材と、該免震部材に載置する建物の基礎を再現した建物基礎模型と、該建物基礎模型に載置した模型建物と、前記震動再現装置の震動を前記建物基礎模型へ伝導または非伝導させる係合部材と、から構成する免震構造体験装置。
2. 請求項１記載の免震構造体験装置において、前記震動再現装置の震動は、モーターの主軸に配した偏心輪の偏心回転運動によって発生させることを特徴とする免震構造体験装置。
3. 請求項１記載の免震構造体験装置において、前記係合部材は、スイッチ操作によって、伝導又は非伝導の状態が切り替わることを特徴とする免震構造体験装置。

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