JP3941959B2

JP3941959B2 - 免震装置及び免震構造

Info

Publication number: JP3941959B2
Application number: JP2005011772A
Authority: JP
Inventors: 木下榮; 木下静江
Original assignee: 木下榮
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2025-01-19
Also published as: JP2006200184A

Description

本発明は、免震装置及びこの免震装置を用いた免震構造に関するものである。

地震等による揺れが建物基礎から建物に直接伝達されるのを防止する免震装置としては、ダンパーやリンク機構などを組み合わせたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開平１０−２１３１７７号公報

上記した免震装置にあっては、次のような問題点がある。
（１）構造が複雑で装置が大掛かりであるため、コスト高となる。したがって、コスト面も考慮すると、一般的な住宅家屋への適用は現実には難しい。
（２）簡易な構成の免震装置としては転がり支承または滑り支承を用いたものが知られているが、このような免震装置は、強風による揺れや日常生活で生じる人為的な揺れなど、微かな振動でも動きやすいため、居住者に不快感を与えるおそれがある。

本発明は、上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、一般的な住宅家屋に適した免震装置及びこの免震装置を用いた免震構造の提供を目的とする。
さらに本発明は、微振動時の誤作動を防止することが可能な免震装置及びこの免震装置を用いた免震構造の提供を目的とする。

上記のような課題を解決するために、本願の第１の発明は、建物と建物基礎との間に設置する免震装置であって、建物に取り付けられ、建物基礎からの縦揺れが建物に直接伝達するのを防止する縦揺れ緩衝手段と、前記縦揺れ緩衝手段の下側に設け、建物基礎からの横揺れが建物に直接伝達するのを防止する横揺れ緩衝手段と、前記建物基礎と前記建物との間に縦方向に向けて追加して介在させた補助用縦揺れ緩衝手段と、からなり、前記縦揺れ緩衝手段は、縦揺れの直接伝達を防止するように縦方向に伸縮可能な圧縮コイルばねと、建物に取り付けられ、前記圧縮コイルばねを外装して支持すると共に、この圧縮コイルばねの伸縮に追従して縦方向の長さが可変するガイド部材と、を備え、前記ガイド部材は、縦方向に配置する外筒部材と、この外筒部材に進退可能に挿入した内筒部材と、を有し、
前記横揺れ緩衝手段は、前記縦揺れ緩衝手段を構成するスペーサ部材の下端部に一体的に設けられ、横揺れの直接伝達を防止するように、前記縦揺れ緩衝手段と横方向に移動可能な球体と、建物基礎に取り付けられ、球体を載置するすり鉢状の傾斜面を有する皿部材と、を備え、前記補助用縦揺れ緩衝手段は、コイルばねからなり、縦方向の振動の直接伝達を防止すると共に、横方向の変位に対して追従して変形するように該コイルばねの上下端を建物基礎と建物にそれぞれ固定したことを特徴とする。

また、本願の第２の発明は、前記第１の発明であって、前記皿部材に、微振動時の前記球体の移動を拘束する拘束手段を設けたことを特徴とする。

また、本願の第３の発明は、前記第２の発明であって、前記拘束手段は、前記皿部材の傾斜面の中央部に形成した、前記球体を位置決め可能な凹部である。

また、本願の第４の発明は、前記第１乃至３のいずれかの発明であって、前記ガイド部材に、前記弾性部材の弾性力を調整する弾性力調整手段を設けたことを特徴とする。

また、本願の第５の発明は、前記第１乃至４のいずれかの発明であって、前記ガイド部材の両端部間に、前記弾性部材の伸縮に追従して変形する規制用弾性部材を取り付け、このガイド部材の縦方向の最大長さを規制可能に構成したことを特徴とする。

また、本願の第６の発明は、建物基礎からの揺れが建物に直接伝達するのを防止する免震構造であって、第１乃至５のいずれかの発明の免震装置を使用し、前記前記縦揺れ緩衝手段の上端部を前記建物に取り付けると共に、前記皿部材を前記建物基礎に取り付け、前記縦揺れ緩衝手段で以って前記建物基礎からの縦揺れが前記建物に直接伝達するのを防止すると共に、前記横揺れ緩衝手段で以って前記建物基礎からの横揺れが前記建物に直接伝達するのを防止し、前記建物基礎と前記建物との間に補助用縦揺れ緩衝手段を構成するコイルばねの上下端を建物基礎と建物にそれぞれ固定して介在し、前記コイルばねで以って弾性伸縮して縦方向の振動の直接伝達を防止すると共に、横方向の変位に対して追従して変形するように構成したことを特徴とする。

また、本願の第７の発明は、前記第６の発明であって、前記建物基礎と前記建物との間に補助用縦揺れ緩衝手段を追加して介在させたことを特徴とする。

本発明の免震装置及び免震構造は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果のうちの少なくとも一つを得ることができる。
（１）縦揺れ緩衝手段及び横揺れ緩衝手段がともに簡易な構成であり、かつ、縦揺れ緩衝手段及び横揺れ緩衝手段を一体的に設けるとともに、建物基礎と前記建物との間に縦方向に向けて追加して補助用縦揺れ緩衝手段を介在させたため、縦方向及び横方向の免震性能を損なうことなく、装置及び構造全体の低コスト化を図ることができる。したがって、汎用性に富み、一般住宅への適用が容易に可能となる。
（２）皿部材に、微振動時の球体の移動を拘束する拘束手段を設けることにより、微小な揺れによる横揺れ緩衝手段の誤作動を防止するできるため、居住者に不快感を与えるといったことを回避できる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

＜１＞免震装置
免震装置１は、図１に示すように、建物基礎Ａと建物Ｂとの間に設けることにより、建物基礎Ａからの振動が建物Ｂに直接伝達するのを防止するものである。免震装置１は、縦方向の振動の直接伝達を防止する縦揺れ緩衝手段２と、縦揺れ緩衝手段の下側に設けた、横方向の振動の直接伝達を防止する横揺れ緩衝手段３と、を備えている。

＜２＞縦揺れ緩衝手段
縦揺れ緩衝手段２は、縦揺れの直接伝達を防止するように縦方向に伸縮可能な弾性部材としての圧縮コイルばね４と、この圧縮コイルばね４を支持すると共に、圧縮コイルばね４の伸縮に追従して縦方向の長さが可変するガイド部材５と、を備えている。
ガイド部材５は、例えば金属製であり、縦方向に配置する外筒部材５１と、この外筒部材５１に挿入した内筒部材５２と、を有し、内筒部材５２が外筒部材５１に対して進退することにより、縦方向の長さが可変するように構成する。外筒部材５１及び内筒部材５２の相反する長さ方向端部にはそれぞれ、取付けフランジ５１１、５２１を設ける。
圧縮コイルばね４は、外筒部材５１及び内筒部材５２の外周に配置する。この際に、取付けフランジ５１１、５２１で挟み付けることにより圧縮コイルばね４の脱落を防止するように構成してもよいが、ここでは、外筒部材５１の外周に雄ねじ部５１２を形成し、この雄ねじ部５１２に調整ナット５１３をねじ付ける。そして、圧縮コイルばね４を調整ナット５１３と内筒部材５２の取付けフランジ５２１とで挟み付けるように位置決めする。このような構成により、調整ナット５１３の雄ねじ部５１２へのねじ付け位置を調整することで、圧縮コイルばね４の弾性力を自在に設定することができる。ガイド部材５に設けた雄ねじ部５１２及び調整ナット５１３は、弾性力調整手段を構成する。

ガイド部材５の両端部間には、圧縮コイルばね４の伸縮に追従して変形する規制用弾性部材を取り付けて、ガイド部材５の縦方向の最大長さを規制可能に構成し、振動などによる外筒部材５１と内筒部材５２との抜けを防止する。より具体的には、外筒部材５１と内筒部材５２とに掛け渡すように、規制用弾性部材としての板ばね５３を取り付ける。板ばね５３は、調整ナット５１３と内筒部材５２の取付けフランジ５２１とに掛け渡してボルト（図示せず）等により取り付けることができる。すなわち、ここでは、ガイド部材５の両端部間とは、調整ナット５１３と内筒部材５２の取付けフランジ５２１との間を意味する。板ばね５３は、外筒部材５１及び内筒部材５２の周方向に間隔設けて複数枚、例えば、周方向に対向するように２枚設けることができる。

＜３＞横揺れ緩衝手段
横揺れ緩衝手段３は、横揺れの直接伝達を防止するように、縦揺れ緩衝手段２と横方向に一体移動可能な球体６と、この球体６を載置するすり鉢状の傾斜面７１を有する皿部材７と、を備えている。球体６及び皿部材７は、例えば金属製とすることができる。
球体６は、例えば、縦揺れ緩衝手段２の下端部、すなわち内筒部材５２の取付けフランジ５２１に一体的に設けた環状または筒状の軸受け６１を介して回転移動可能に設ける。この場合には、軸受け６１の開口端部外周に、軸受け６１の変形を防止するための補強フランジ６２を一体的に設けることが好ましい。
なお、球体６は、回転移動に代えて、滑り移動可能に縦揺れ緩衝手段２の下端部に一体的に設けてもよい。

皿部材７は、例えば円形状に形成する。皿部材７の傾斜面７１の傾斜角度は、例えば５度以内、より好ましくは２乃至３度とすることができる。
皿部材７の傾斜面７１の中央部には、球体６を嵌まり込ませて位置決めする凹部７２を形成する。凹部７２は、微振動時の球体６の移動を防止する拘束手段として機能する。凹部７２は、例えば、球体６が、この球体６自体の直径に対して６乃至１３％の深さまで収まるように（具体例として、球体６の直径を８０ｍｍとした場合にはほぼ５乃至１０ｍｍの深さまで収まるように）形成することができる。球体６の凹部７２への収容深さが、球体６の直径の６％未満であると、微振動でも球体６が外れて動いてしまい、十分な拘束効果が得られないおそれがあり、球体６の直径の１３％を超えると、大きな振動時にも球体６が移動できずに十分な緩衝効果が得られないおそれがあるためである。凹部７２は、嵌まり込んだ球体６にがたつきが生じないように、例えば、球体６の曲率とほぼ等しい、または球体６の曲率よりも若干大きい曲率を有して形成する。

＜４＞免震装置の設置
免震装置１を住宅家屋等の建物に設置するには、皿部材７を建物基礎Ａに取り付けると共に、縦揺れ緩衝手段２を建物Ｂに取り付ける。より具体的には、例えば、皿部材７の裏面（傾斜面７１と反対側の面）または外周に設けたＬ字状のアンカー８によりコンクリート製の建物基礎Ａ上に取り付け、縦揺れ緩衝手段２の外筒部材５１の取付けフランジ５１１を、溶接やボルト（図示せず）等で建物Ｂの底部に設けた鉄骨に取り付ける。これにより、免震装置１を介して建物Ｂが建物基礎Ａ上に支持されて免震構造が構成される。
免震装置１は、例えば所定の間隔を設けて複数設置することが好ましい。
なお、免震装置１の設置にあたっては、上下反対に構成してもよい。すなわち、皿部材７を建物Ｂに取り付け、縦揺れ緩衝手段２を建物基礎Ａに取り付けてもよい。

＜５＞免震装置の作用
縦揺れ緩衝手段２は、図２に示すように、振動時に内筒部材５２が外筒部材５１に対して進退するとともに、圧縮コイルばね４が弾性変形して伸縮することにより、建物Ｂに縦方向の振動が直接伝達するのを防止する。なお、この際に、板ばね５３も追従して弾性変形する。
横揺れ緩衝手段３は、図３に示すように、振動時に球体６が、凹部７２から外れ、回転して皿部材７の傾斜面７１上を移動することにより、建物Ｂに横方向の振動が直接伝達するのを防止する。皿部材７の傾斜面７１をすり鉢状に形成してあるため、振動が治まると球体６が皿部材７の中央位置に戻って凹部７２に再び嵌まり込む。
また、微振動時には、球体６が、嵌まり込んだ凹部７２から外れないため、拘束されることとなる。

＜６＞免震構造の変更例（図４参照）
免震構造は、免震装置１のほかに、補助用縦揺れ緩衝手段としての補助用弾性部材９を建物基礎Ａと建物Ｂとの間に追加して介在させて構成してもよい。補助用弾性部材９は、縦方向に配置する弾性部材本体としてのコイルばね本体９１を有し、コイルばね本体９１の縦方向両端部に取付け部材９２をそれぞれ設けて構成する。取付け部材９２は、コイルばね本体９１内に挿入した筒状部９２１と、それぞれの筒状部９２１の異なる縦方向端部に設けた取付鍔部９２２とから構成する。コイルばね本体９１は、縦方向両端部をそれぞれ、溶接等により取付鍔部９２２に固定することが好ましい。
補助用弾性部材９は、取付鍔部９２２をそれぞれ、建物基礎Ａ及び建物Ｂに取り付けて、建物基礎Ａと建物Ｂとの間に介在させる。より具体的には、一方の取付鍔部９２２をケミカルアンカー（図示せず）等によって建物基礎Ａ上に取り付け、他方の取付鍔部９２２を溶接やボルト（図示せず）等によって建物Ｂの底部に設けた鉄骨に取り付ける。
補助用弾性部材９は、弾性伸縮して縦方向の振動の直接伝達を防止すると共に、横方向の変位に対しても追従するように変形できるため、横方向の振動の直接伝達防止を補助する。このような簡易な構成の補助用弾性部材９を用いることにより、免震装置１の設置個数を少なく抑えることができるため、免震構造全体のさらなる低コスト化を図ることが可能となる。

本発明の免震装置を用いた免震構造を示す図縦揺れ緩衝手段を示す図横揺れ緩衝手段を示す図本発明の免震構造の変更例を示す図

符号の説明

１免震装置
２縦揺れ緩衝手段
３横揺れ緩衝手段
４圧縮コイルばね（弾性部材）
５ガイド部材
６球体
７皿部材
９補助用弾性部材（補助用縦揺れ緩衝手段）
５３板ばね（規制用弾性部材）
７１傾斜面
７２凹部（拘束手段）
Ａ建物基礎
Ｂ建物

Claims

建物と建物基礎との間に設置する免震装置であって、
建物に取り付けられ、建物基礎からの縦揺れが建物に直接伝達するのを防止する縦揺れ緩衝手段と、
前記縦揺れ緩衝手段の下側に設け、建物基礎からの横揺れが建物に直接伝達するのを防止する横揺れ緩衝手段と、
前記建物基礎と前記建物との間に縦方向に向けて追加して介在させた補助用縦揺れ緩衝手段と、からなり、
前記縦揺れ緩衝手段は、縦揺れの直接伝達を防止するように縦方向に伸縮可能な圧縮コイルばねと、建物に取り付けられ、前記圧縮コイルばねを外装して支持すると共に、この圧縮コイルばねの伸縮に追従して縦方向の長さが可変するガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、縦方向に配置する外筒部材と、この外筒部材に進退可能に挿入した内筒部材と、を有し、
前記横揺れ緩衝手段は、前記縦揺れ緩衝手段を構成するスペーサ部材の下端部に一体的に設けられ、横揺れの直接伝達を防止するように、前記縦揺れ緩衝手段と横方向に移動可能な球体と、建物基礎に取り付けられ、球体を載置するすり鉢状の傾斜面を有する皿部材と、を備え、
前記補助用縦揺れ緩衝手段は、コイルばねからなり、縦方向の振動の直接伝達を防止すると共に、横方向の変位に対して追従して変形するように該コイルばねの上下端を建物基礎と建物にそれぞれ固定したことを特徴とする、
免震装置。
請求項１に記載の免震装置であって、
前記皿部材に、微振動時の前記球体の移動を拘束する拘束手段を設けたことを特徴とする、免震装置。
請求項２に記載の免震装置であって、
前記拘束手段は、前記皿部材の傾斜面の中央部に形成した、前記球体を位置決め可能な凹部であることを特徴とする、免震装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の免震装置であって、
前記ガイド部材に、前記弾性部材の弾性力を調整する弾性力調整手段を設けたことを特徴とする、免震装置。
請求項１乃至４のいずれかに記載の免震装置であって、
前記ガイド部材の両端部間に、前記弾性部材の伸縮に追従して変形する規制用弾性部材を取り付け、このガイド部材の縦方向の最大長さを規制可能に構成したことを特徴とする、免震装置。
建物基礎からの揺れが建物に直接伝達するのを防止する免震構造であって、
請求項１乃至５のいずれかに記載の免震装置を使用し、
前記縦揺れ緩衝手段の上端部を前記建物に取り付けると共に、前記皿部材を前記建物基礎に取り付け、前記縦揺れ緩衝手段で以って前記建物基礎からの縦揺れが前記建物に直接伝達するのを防止すると共に、前記横揺れ緩衝手段で以って前記建物基礎からの横揺れが前記建物に直接伝達するのを防止し、
前記建物基礎と前記建物との間に補助用縦揺れ緩衝手段を構成するコイルばねの上下端を建物基礎と建物にそれぞれ固定して介在し、前記コイルばねで以って弾性伸縮して縦方向の振動の直接伝達を防止すると共に、横方向の変位に対して追従して変形するように構成したことを特徴とする、
免震構造。