JP4072004B2 - 構築物における免震床構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、主に、免震装置を有した構築物における上下方向（鉛直方向、以下同じ）の免震装置を有した免震床の構造に係り、地震等の上下振動のない通常時においては床の水平レベルを一定に保ち、一定以上の上下方向の振動を伴う地震時には、前記床レベルを一定に保つ作用が解除されて上下方向に移動がフリーとなって、当該上下方向の免震作用が発揮されるようにした、構築物における免震床構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、免震構築物、制振構築物、通常の構築物等において、振動（地震）を嫌う例えばコンピュータ制御室、危険な化学薬品の保管庫、美術品陳列ケース等を保護するための免震床構造としては、３次元免震構造となるように種々の提案が成されている。
【０００３】
例えば、図６乃至図７に示すように、従来の水平方向の免震装置（構築物若しくは床に設けた水平方向用免震装置）に加えて、上下方向の免震装置としては、上下方向に免震支持する主コイルバネ２０と、該主コイルバネ２０の上部の押えプレート２１に当接して上部フレーム２２を支持する主バネ押込ボルト２３と、水平方向の力を受ける水平受けブラケット２４ａ，２４ｂと、前記上部フレーム２２における上下方向の仮位置決めをするストッパーボルト２５と、から概ね構成されているものが知られている。また、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、上部フレーム２２が水平状態を維持して上下動するように、リンク機構Ａが備えられている。
【０００４】
前記上部フレーム２２に更に上部架台フレーム２６が設けられ、上下方向（鉛直方向）の振動が発生した際には、前記主コイルバネ２０によりその上下方向の免震効果を発揮するようになっている。このような３次元免震床構造においては、前記主コイルバネ２０が常に上部架台フレーム２６を支持している。
【０００５】
よって、前記３次元免震床構造では、前記上部架台フレーム２６が前記主コイルバネ２０により弾性状態に支持されているので、地震時のみならず通常の状態においても、人の移動や移動積載荷重等により上下に微少振動するのは免れず、不安定なものとなる。このような場合、理想的には、前記上部架台フレーム２６に対して、地震時には免震作用が働き、地震等の無い通常の状態では剛支持するようにすべきである。
【０００６】
そこで、従来では、図６乃至図７に示すように、地震等の無い通常の状態では前記上部架台フレーム２６を安定して支持する支持手段Ｂとして、上部フレーム２２と下部フレーム２７とからそれぞれの基部を固定して垂設したブラケット２８ａ，２８ｂに、一方のブラケットから支持されたダンパーバネ２９と、該ダンパーバネ２９によって他方のブラケット２８ｂの側壁面に向けて付勢される摩擦材３０とにより構成され、上下方向の摩擦力により水平支持させるものが知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような安定化支持手段では、前記摩擦材３０と前記他方のブラケット２８ｂの側壁面との摩擦力によるものであり、静摩擦から動摩擦へと動き出すポイントの制御が困難である。また、上部フレーム２２が相対的に上下方向に動きだしても摩擦材３０による摩擦抵抗があって妨げられ免震性能に影響を与えてしまう。更に、摩擦材３０と他方のブラケット２８ｂの側壁面との当接面において、経年による固着の可能性が大きい、等という課題がある。本発明に係る構築物における免震床構造は、このような課題を解消するために提案されたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る構築物における免震床構造の上記課題を解決するための要旨は、構築物のベースの上に少なくとも上下方向の免震装置を介して床が支持されてなる免震床構造において、前記ベースと床との間に、該床を上下方向において所定高さ位置に支持すると共に前記ベースと前記床との上下方向における相対変位が一定値より大きくなったときに前記床の支持が解除され前記上下方向の免震装置に前記床を支持させる支持装置が設けられ、前記支持装置は、ベース側に取り付けられる支持基台と、該支持基台に回転自在に軸着される支持アームと、該支持アームを床支持状態から床非支持状態に移行させる移行手段とを少なくとも有して構成されており、前記支持アームには、該アームを床非支持状態から床支持状態に復帰させる復帰手段が設けられていて、この復帰手段は、複数個の支持装置における支持アームの一部に連架して連結された連結部材であって、該連結部材の一端を復帰方向に引っ張ることで、前記複数の支持アームが一斉に床支持状態に移行されるものであることである。
【０００９】
前記支持アームの上下方向における上側の端部には、床下面に転動して当接する回転ローラが設けられていること、を含むものである。
【００１０】
本発明に係る構築物における免震床構造によれば、免震床において上下振動のない通常の状態では、床下に設けられた多数の支持装置と免震装置により所定高さに支持されている。この床が下方向に移動しないように前記支持装置で位置決めされるので、安定した状態で一定の水平レベルに維持される。これにより、従来例のような、通常の状態でも不安定感があったものが、本発明により解消される。そして、ある一定以上の大きな地震時には、前記支持装置の床に対する支持作用が解除され、免震装置のみによる床支持となって、従来例同様の免震効果が発揮されるものである。
【００１１】
また、支持装置には、回転自在な支持アームを床支持状態から床非支持状態に移行させる、例えば、トーションバネ，引張若しくは圧縮コイルバネ，ガス圧等の一方向に付勢する移行手段があるので、ベースと床との上下方向における相対変位が一定値よりも大きな地震等が発生したときに、前記支持アームが自動的に床非支持状態に回転される。
【００１２】
前記支持装置における支持基台に高さ調節手段が設けられているので、通常状態における床の水平レベルを所定の位置に調節して設置することができる。
また、復帰手段により、地震が収まった後に、例えば、ワイヤー若しくは棒状物等の連結部材を一方向に引っ張ることで、複数の支持アームを一斉に床支持状態に復帰させることができて、復帰作業が容易となる。
更に、前記支持アームの上側端部に回転ローラを備えることで、支持アームの復帰作業が容易に行われるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る構築物における免震床構造１について図面を参照して説明する。なお、発明の理解を容易にするため、従来例に対応する部分には、従来例と同一符号を付けて説明する。
【００１４】
本発明の免震床構造１は、３次元免震床若しくは少なくとも上下方向の免震装置を有する床に適用されるものである。例えば、図１（Ａ）に示すように、基礎部に水平方向の免震装置２を有する構築物３のベース（スラブ）４の上に、上下方向の免震装置５を介して免震対象物６ａを載置した床６が支持されてなる免震床構造である。
【００１５】
前記免震装置５に関しては、従来例で説明したと同様に、主コイルバネ２０と、該主コイルバネ２０の上部の押えプレート２１に当接して上部フレーム２２を支持する主バネ押込ボルト２３と、水平方向の力を受ける水平受けブラケット２４ａ，２４ｂと、前記上部フレーム２２における上下方向の位置決めをするストッパーボルト２５とから概ね構成されており、従来例と同様の作用・効果を奏するものである。
【００１６】
前記免震床構造１には、図１（Ｂ）に示すように、前記ベース４と床６との間に、前記免震装置５とは別に床６を支持する支持装置７が設けられている。
【００１７】
この支持装置７は、前記床６を上下方向において所定高さ位置に支持すると共に前記ベース４と前記床６との上下方向における相対変位が一定値より大きくなったときに前記床６への支持が解除され、前記上下方向の免震装置５に前記床６を支持させるものである。即ち、この支持装置７によって、通常状態においては、床６が下方向に移動しないように剛支持して、安定して支持するものである。
【００１８】
前記支持装置７の具体的な構成の一例としては、図２乃至図３に示すように、ベース４側に取り付けられる支持基台８と、該支持基台８に回転自在に、軸９ａで軸着される支持アーム１０と、該支持アーム１０を床支持状態から床非支持状態に移行させる移行手段であるトーションバネ１１とがある。
【００１９】
前記支持基台８は、ベース４上の下部フレーム２７に溶接等によって立設された４本のボルト８ｂに、平板状の金属製プレート８ａが調整ナット８ｃにより上下方向に位置決めされて嵌装され、このプレート８ａに溶接等により立設されている。前記ボルト８ｂと調整ナット８ｃとが、高さ調節手段である。
【００２０】
前記支持基台８の上部において、軸９ａが架設されていて、この軸９ａに、前記支持アーム１０が回転自在に支持され、また、トーションバネ１１が嵌装されている。このトーションバネ１１の一端が支持アーム１０の側端面に係合され、他端が前記支持基台８の側端面に係合されている。
【００２１】
前記トーションバネ１１により、前記支持アーム１０が、図２に示すように、常に、一点鎖線の矢印方向（時計方向）に回転するように付勢している。なお、支持基台８の内壁面には、支持アーム１０の時計方向への回転を停止させるストッパー８ｄが設けられている。なお、前記トーションバネ１１は、移行手段としての一例であり、同様の作用をする引張・圧縮コイルバネやガス圧や空気圧によるシリンダーによるもの等でもよい。
【００２２】
前記支持アーム１０には、該支持アーム１０を床非支持状態から床支持状態に復帰させる復帰手段として、アーム下端部に架設した軸１２に繋着された連結部材１３が設けられている。この連結部材１３は、例えば、ワイヤー若しくは棒状物等である。
【００２３】
前記復帰手段として一例に挙げたワイヤー１３は、図４に示すように、複数個の支持装置７における支持アーム１０の軸１２に連架して連結されたワイヤー１３とすることができる。このようにすることで、該ワイヤー１３の最後段の一端を復帰方向に引っ張ることで、前記複数の支持アーム１０が一斉に、軸９ａを中心に反時計方向に回転し、床支持状態に移行されることになる。
【００２４】
前記支持アーム１０の上下方向における上側の端部には、図２乃至図３に示すように、床下面となる上部フレーム２２の下面２２ａに転動して当接する回転ローラ１０ａが軸１４に設けられている。この回転ローラー１０ａは、支持アーム１０を床非支持状態から床支持状態に復帰させるときに、前記下面２２ａとの摩擦抵抗を減じて、復帰作業を容易に行えるように設けたものである。なお、この回転ローラー１０ａを設けなくとも、支持アーム１０の上端部をＲ形状にすることで、機能的に支障無ければよいものである。
【００２５】
この支持装置７に関連して、図２に示すように、支持アーム１０の床支持状態における位置決めとして、位置決め板１５が前記上部フレーム２２に垂設されている。この位置決め板１５により、支持アーム１０の反時計方向の回転が阻止されて位置決めされる。その結果、支持アーム１０ａの上位置が定まり、上部フレーム２２の水平レベル、即ち、床６の水平レベルが一定にされる。
【００２６】
このような免震床構造１は、床６に上下方向の免震装置５を取り付けてセッティングし、仮の床位置決めをしていたストッパーボルト２５のナット２５ａを外して、床６を前記免震装置５に支持させてフリーにした後、前記支持装置７を複数の所定の位置にセットし、高さ調節手段により、上下方向に高さ調節して、回転ローラー１０ａの上面が、上部フレーム２２の下面２２ａに当接する位置で、位置固定することで組立完了となる。
【００２７】
このような免震床構造１に地震による上下振動が加わると、図５に示すように、床６及び上部フレーム２２のベース４に対する相対的な移動ｓがｓ≦αのような小さい振動の場合には、支持アーム１０の回転ローラー１０ａはθ１の範囲で揺動するだけで、支持装置７は床支持状態である。なお、αは、支持アーム１０が時計方向に回転して鉛直状態になった場合の、最大ストロークであって、例えば、２〜３ｍｍ程度である。
【００２８】
前記地震の上下振動が大きく、ｓ＞αとなると、図５に示すように、回転ローラー１０ａが前記下面２２ａに当接しなくなり、トーションバネ１１の付勢作用により、時計方向に回転する。すると、図２に示すように、支持アーム１０がストッパー８ｄに衝突するまで時計方向に回転し、そのストッパー８ｄに当該支持アーム１０の側端面が当接して回転停止する。
【００２９】
その結果、前記回転ローラー１０ａが下方向に大きく揺動してしまうので、もはや前記下面２２ａに該回転ローラー１０ａは当接せず床非支持状態となる。よって、上部フレーム２２及び床６は、免震装置５のみに支持される。こうして、床６は、上下方向の免震装置５により免震される。
【００３０】
その後、地震がおさまると、ワイヤー１３を復帰方向に引っ張る。図４に示すように、支持アーム１０の下端部に連架したワイヤー１３の最後段を引っ張ることで、複数の支持アーム１０が一斉に元の位置に復帰する。なお、前記連結部材であるワイヤー１３を引っ張る手段としては、制御装置で駆動されるワイヤー巻取ドラム等で行うものである。このようにして、通常時においては、床６を支持装置７により安定して支持し不安定感を解消し、地震時（ｓ＞αとなる大きな地震）には、上下方向の免震装置５が作用する、理想的な免震床構造１となるものである。
【００３１】
前述のように、支持アーム１０が時計方向に回転して、床非支持状態になるには、ｓ＞αとなることであるが、このαの値を調整する場合には、例えば、図５に示すように、支持アーム１０が鉛直状態になった場合の軸芯γと位置決め板１５の端面までの距離βを可変させることで可能となる。また、回転ローラー１０ａの直径ｄを変えることでも可能である。これを表で示すと、以下のようになる。
【表１】

βとｄとは、いずれも、図５に示す状態に対しての変化を示す。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る構築物における免震床構造は、構築物のベースの上に少なくとも上下方向の免震装置を介して床が支持されてなる免震床構造において、
前記ベースと床との間に、該床を上下方向において所定高さ位置に支持すると共に前記ベースと前記床との上下方向における相対変位が一定値より大きくなったときに前記床の支持が解除され前記上下方向の免震装置に前記床を支持させる支持装置が設けられ、前記支持装置は、ベース側に取り付けられる支持基台と、該支持基台に回転自在に軸着される支持アームと、該支持アームを床支持状態から床非支持状態に移行させる移行手段とを少なくとも有して構成されており、前記支持アームには、該アームを床非支持状態から床支持状態に復帰させる復帰手段が設けられていて、この復帰手段は、複数個の支持装置における支持アームの一部に連架して連結された連結部材であって、該連結部材の一端を復帰方向に引っ張ることで、前記複数の支持アームが一斉に床支持状態に移行されるものであるので、地震のない通常状態においては、前記支持装置で剛に支持されるので安定感が得られるとともに地震時には免震作用が得られると言う優れた効果を奏するものである。
【００３４】
前記支持アームには、該アームを床非支持状態から床支持状態に復帰させる復帰手段が設けられているので、地震が収まった後に容易に元の状態に支持アームを復帰させることができる。
【００３５】
前記復帰手段は、複数個の支持装置における支持アームの一部に連架して連結された連結部材であって、該連結部材の一端を復帰方向に引っ張ることで、前記複数の支持アームが一斉に床支持状態に移行されるとすることで、効率的に復帰作業が遂行される。
【００３６】
前記支持アームの上下方向における上側の端部には、床下面に転動して当接する回転ローラが設けられているので、支持アームを元の状態に設置させる際に、回転ローラーがフレーム下面を転動して移動することになり、軽負荷で支持アームを復帰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る構築物における免震床構造１が適用される一例としての概略概念図（Ａ）と、当該免震床構造１の正面図（Ｂ）である。
【図２】同本発明に係る構築物における免震床構造１に設けられる支持装置７の拡大正面図である。
【図３】同本発明に係る構築物における免震床構造１に設けられる支持装置７の拡大側面図である。
【図４】同本発明に係る構築物における免震床構造１における連結部材１３を連架した状態を示す概略説明図である。
【図５】同本発明に係る構築物における免震床構造１において、支持装置７が床支持状態から床非支持状態に移行する様子を示す説明図である。
【図６】従来例に係る免震床構造の正面図である。
【図７】同図６のＣ部の拡大図である。
【図８】同従来例に係る免震床構造の側面図（Ａ）と、同平面図（Ｂ）である。
【符号の説明】
１ 構築物における免震床構造、 ２ 水平方向の免震装置、
３ 構築物、 ４ ベース、
５ 上下方向の免震装置、 ６ 床、
７ 支持装置、 ８ 支持基台、
８ａ 金属製プレート、 ８ｂ ボルト、
８ｃ 調整ナット、 ８ｄ ストッパー、
９ａ 軸、 １０ 支持アーム、
１０ａ 回転ローラー、 １１ トーションバネ、
１２ 軸、
１３ 連結部材（ワイヤー，棒状物）、
１４ 軸、 １５ 位置決め板、
２０ 主コイルバネ、 ２１ 押えプレート、
２２ 上部フレーム、 ２２ａ 下面、
２４ａ，２４ｂ 水平受けブラケット、
２５ ストッパーボルト、 ２７ 下部フレーム。

Claims (2)

1. 構築物のベースの上に少なくとも上下方向の免震装置を介して床が支持されてなる免震床構造において、
   前記ベースと床との間に、該床を上下方向において所定高さ位置に支持すると共に前記ベースと前記床との上下方向における相対変位が一定値より大きくなったときに前記床の支持が解除され前記上下方向の免震装置に前記床を支持させる支持装置が設けられ、
   前記支持装置は、ベース側に取り付けられる支持基台と、該支持基台に回転自在に軸着される支持アームと、該支持アームを床支持状態から床非支持状態に移行させる移行手段とを少なくとも有して構成されており、
   前記支持アームには、該アームを床非支持状態から床支持状態に復帰させる復帰手段が設けられていて、この復帰手段は、複数個の支持装置における支持アームの一部に連架して連結された連結部材であって、該連結部材の一端を復帰方向に引っ張ることで、前記複数の支持アームが一斉に床支持状態に移行されるものであること、
   を特徴とする構築物における免震床構造。
2. 支持アームの上下方向における上側の端部には、床下面に転動して当接する回転ローラが設けられていること、
   を特徴とする請求項１に記載の構築物における免震床構造。

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