JP4316404B2 - 免震装置 - Google Patents

Description

この発明は、地震発生時の揺れを建物構造物に伝わらないように、揺れを効果的に逃がすことができるようにした免震装置に関する。

地震発生時の震動が建物構築物に直接伝わると、建物構築物の倒壊だけでなく、この倒壊や家具類の倒れ等により、尊い人命が失われることになるので、建物構築物を免震装置で支持し、地震発生時の揺れを建物構造物に伝わらないようにすることが既に行われている。

従来の免震装置としては、地面側に固定した皿板の上にボールを介して建物構造物を支持し、地震発生による皿板の移動をボールの回転により逃がし、建物構造物に大きな振動が伝わらないようにするタイプや、建物構造物を摺動部材で水平移動可能に支持し、この摺動部材にゴム部材によって建物構造物側に定位置に戻る弾性を付与し、地震発生による摺動部材の水平移動によって振動を逃がし、建物構造物に大きな振動が伝わらないようにするタイプがある（例えば、特許文献１と２参照）。
特開２００２−１１５４１９号公報 特開２０００−２５７３０３号公報

ところで、従来の免震装置は、何れのタイプにおいても、構造的に不安定要素を含み、強風によって建物構造物が移動したり、地震後においても建物構造物に揺れが続くというような問題がある。

そこで、この発明の課題は、構造的に安定し、強風によって建物構造物が移動することがなく、振動に対する減衰効果の優れた免震装置を提供することにある。

上記のような課題を解決するため、この発明は、ベースプレート上に筒体を固定し、この筒体内に、下端がベースプレート上に支持され、筒体から突出する上端で構造物を支持する荷重支持軸を配置し、この荷重支持軸をベースプレート及び構造物に対して直立状態から傾動可能とし、上記筒体内に荷重支持軸を直立状態に保持するための弾性部材を設けた免震装置において、上記ベースプレートと筒体をコンクリート基礎の内部に、筒体が起立してその上端がコンクリート基礎の上面で開口するように埋設し、上記荷重支持軸は、円軸状で上下端面がベースプレートと構造物間で直立状態に起立するよう軸線と直角の平坦面に形成され、この荷重支持軸の上下端部に、上下面が外側に向けて互いに接近する逆傾斜面となる傾動許容ブロックがそれぞれ外嵌固定され、上記ベースプレート上に、下端の傾動許容ブロックを傾動可能で上下の移動を拘束する下部抱持金具を設け、上記荷重支持軸の上端に載る構造物側プレートの下面に、上端の傾動許容ブロックを傾動可能で上下の移動を拘束する上部抱持金具を設けた構成を採用したものである。

上記弾性部材は、復元弾性を有する多数本の金属軸材からなり、上記荷重支持軸の周囲に放射状となるよう配置した各金属軸材の下部側を筒体に固定し、荷重支持軸の上部外周に当接するよう集合させた各金属軸材の上端側を束ね状とした構造とすることができる。

ここで、筒体は剛性のある金属の円筒に形成され、コンクリート基礎内にその上端が少し突出するよう埋設され、筒体の下端に溶接したベースプレートには、筒体の外部にアンカーボルトが螺装されている。

また、荷重支持軸は、十分な荷重支持力と耐引っ張り強度を有する鋼材を用い、円軸状で上下の端面が軸線と直角の平坦面に形成され、ベースプレート及び構造物側プレート間に対して直立状態で安定よく起立することによって、建物構造物の荷重を支持する配置となり、この荷重支持軸に固定される上下の傾動許容ブロックは、軸方向に厚みのある円形のナット状に形成され、荷重支持軸の上下端に設けた雄ねじに螺合することによって取付けられている。

この発明によると、基礎に固定した筒体の内部に、直立状態で建物構造物の荷重を支持する荷重支持軸を傾動可能に設け、筒体内に、この荷重支持軸を直立状態に保持するための弾性部材を設けたので、荷重支持軸の直立状態を安定よく保持することで、強風による建物構造物の移動発生を防ぐことができ、また、地震発生時に筒体が横揺れすると、弾性部材が弾性変形することで荷重支持軸の上端側に横揺れが直接伝わるのを緩衝すると同時に、荷重支持軸の下端は筒体と一体の横移動をするのに対して、上端側は建物構造物の支持位置に残ろうとすることで、荷重支持軸は傾斜状態になり、これによって、地震の横揺れを吸収して建物構造物に伝わらないようにすることができ、振動に対する優れた減衰効果によって建物構造物を地震から守ることができる。

また、荷重支持軸は、下端がベースプレートに対して下部抱持金具で、上端が構造物側プレートに対して上部抱持金具で、それぞれ上下軸方向の移動が拘束されているので、ベースプレートと構造物側プレートが荷重支持軸を介して結合され、地震発生時の上下方向の振動に対して、建物構造物が基礎コンクリートから浮き上がるようなことがなく、地震が終わった後に、基礎コンクリートに対して建物構造物に位置ずれが生じるようなことがない。

地面側に固定配置するベースプレート上に筒体を固定し、この筒体内に、下端がベースプレート上に支持され、筒体から突出する上端で構造物を支持する荷重支持軸を直立状態から傾動可能となるよう配置し、上記筒体内に、荷重支持軸を直立状態に保持するための弾性部材を設ける。

図１乃至図３のように、免震装置１は、所定の平面的な大きさを有するベースプレート２上に筒体３を溶接によって直立状に固定し、この筒体３内に、下端がベースプレート２上に支持され、筒体３から突出する上端で構造物を支持する荷重支持軸４を、ベースプレート２及び構造物に対して直立状態から傾動可能となるよう配置し、上記筒体３内に、荷重支持軸４を直立状態に保持するための弾性部材５を設けた構造になっている。

上記筒体３は、剛性のある金属製の円筒を用いて形成され、コンクリート基礎６内にその上端が少し突出するようベースプレート２と共に埋設され、この筒体３の下端に溶接したベースプレート２には、筒体３の外部の複数箇所にアンカーボルト７が螺装されている。

上記荷重支持軸４は、十分な荷重支持力と耐引っ張り強度を有する鋼材を用い、円軸状で上下の端面が軸線と直角の平坦面に形成され、ベースプレート２及び構造物側の補強プレート８間に対して直立状態で安定よく起立することによって、建物構造物の荷重を支持する配置となり、この荷重支持軸４の上下端部に、上下面が外側に向けて下がる逆傾斜面となる傾動許容ブロック９と１０がそれぞれ外嵌固定され、上記ベースプレート２上に、下端の傾動許容ブロック９を傾動可能で上下の移動を拘束する下部抱持金具１１と、上記荷重支持軸４の上端に載る構造物側の補強プレート８の下面に、上端の傾動許容ブロック１０を傾動可能で上下の移動を拘束する上部抱持金具１２がそれぞれ設けられている。

上記荷重支持軸４に固定される上下の傾動許容ブロック９と１０は、軸方向に厚みのある円形のナット状に形成され、荷重支持軸４の上下端にそれぞれ設けた雄ねじに螺合することによって取付けられている。

上記下部抱持金具１１は、内部に下部傾動許容ブロック９が収まる円筒体１３をベースプレート４上に筒体３と同軸心の配置で溶接固定し、荷重支持軸４の貫通孔１４が設けられた抜け止め板１５を前記円筒体１３の上端に溶接固定して形成され、荷重支持軸４の下部を傾動可能で上下方向の動きを拘束するようになっている。

また、上部抱持金具１２は、内部に上部傾動許容ブロック１０が収まる円筒体１６を構造物側の補強プレート８の下面に溶接固定し、荷重支持軸４の貫通孔１７が設けられた抜け止め板１８を前記円筒体１６の下端に溶接固定して形成され、荷重支持軸４の上部を傾動可能で上下方向の動きを拘束するようになっている。

上記弾性部材５は、断面円形で復元弾性のある多数本の金属軸材１９を用いて形成され、この金属軸材１９は直線状となる上下端の軸心が変位するよう中間部を屈曲加工した形状となり、多数本の金属軸材１９を上記筒体３内で荷重支持軸４の周囲に放射状となるよう配置し、各金属軸材１９の下部直線部１９ａを筒体３の内周に固定し、荷重支持軸４の上部外周に当接するよう集合させた各金属軸材１９の上部直線部１９ｂを締結金具２０で束ね状とした構造になっている。

上記した各金属軸材１９の筒体３に対する下部直線部１９ａの固定は、筒体３内の下部寄りの位置に、貫通した荷重支持軸４の傾動を許容する上下二枚の円形固定板２１と２２を外からの溶接部２３によって水平に固定し、この上下固定板２１と２２の周囲に設けた孔２４に前記下部直線部１９ａを挿入し、各金属線材１９を放射状の配置とした状態で、下部固定板２２に下部直線部１９ａを溶接することにより下部直線部１９ａが筒体３に固定化されている。

この各金属軸材１９は、下部直線部１９ａが筒体３に固定化され、筒体３に対して上半部はフリーになっているので、荷重支持軸４の上部途中を保持する上部直線部１９ｂは荷重支持軸４の傾動方向への弾性を有することになり、通常は、図１のように、荷重支持軸４を垂直状態に保持し、地震発生時に揺れが加わると、図２のように荷重支持軸４の傾動を許容すると共に、荷重支持軸４を垂直状態に戻そうとする作用を行うことになる。

なお、弾性部材５は、図示のような金属軸材１９を集合させたものに限定されるものではなく、例えば、筒体３の内部に荷重支持軸４を抱持する硬質ゴムを組み込んだ構造を採用することができる。

図４と図５は、建物構造物とこれに対する上記免震装置１の平面的な配置の例を示し、建物構造物は、Ｈ型鋼を用いて周囲土台２５を枠状に組み立て、周囲土台２５の各コーナ及び周囲土台２５と中間土台２６との接合部分がプレート２７によって結合され、免震装置１は各プレート２７の直下に位置する配置となるよう、筒体３をコンクリート基礎６内にその上端が少し突出するよう埋設され、荷重支持軸４の上端に載る補強プレート８をプレート２７の下面にボルト２８で固定する。

また、中間土台２６等の途中においては、図６に示すような補助支持装置２９を用いて支持し、上記免震装置１の使用数を減少させることもできる。

この補助支持装置２９は、コンクリート基礎６に固定した支持柱３０の上端に容器状の保持金具３１を設け、保持金具３１で保持した滑り部材３２を介して土台２６を平面的に移動可能となるよう支持している。

この発明の免震装置は、上記のような構成であり、建物構造物の構築時において、建物構造物の条件に合わせて免震装置１の配置位置と数を設定し、コンクリート基礎６の構築時に該当する位置に免震装置１を埋設する。

コンクリート基礎６への免震装置の埋設は、図１のように、ベースプレート２にアンカーボルト７を螺装した筒体３を、上部外周に固定したフランジ３３がコンクリート基礎６の上端に位置するように埋設し、コンクリート基礎６の構築後、荷重支持軸４の上端に載る補強プレート８上にプレート２７を重ねて固定することにより周囲土台２５と中間土台２６を組み立て、コンクリート基礎６上に免震装置１を介して土台２５、２６を支持し、この土台２５、２６上に建物を組み立てる。

通常、免震装置１は、弾性部材５により直立状態に保持された荷重支持軸４の下端が、ベースプレート２上に載り、上端が補強プレート８とプレート２７を介して建物を支持することにより、建物の重量を安定的に支持している。

上記の支持状態で地震が発生し、コンクリート基礎６が横揺れすると、このコンクリート基礎６に埋設したベースプレート２と筒体３が一体に移動し、ベースプレート２上に載る荷重支持軸４の下端がベースプレート２と一体に移動しようとするが、建物の重量を支持している上端は定位置に留まろうとすることで、図２のように、荷重支持軸４に傾動が生じる。

荷重支持軸４は上部の途中が弾性部材５で保持されているので、この弾性部材５は筒体３の横移動を吸収することにより荷重支持軸４の上部に筒体３の横移動が直接伝わらないようにし、また、弾性部材５で保持された荷重支持軸４の上部は傾動方向への抵抗を受けることになり、これによって、荷重支持軸は過度に傾動することがない。

また、荷重支持軸の上下端部に固定した傾動許容ブロックは、上下面が逆の傾斜面になっているので、荷重支持軸４の傾動を許容すると同時に傾斜面によって荷重支持軸４が過度に傾斜しないようにする。

横揺れの方向が反対向きになると、荷重支持軸４は直立状態に戻った後、反対側に傾動することになり、このように、荷重支持軸４は横揺れの振幅方向に反復して往復した傾動を行い、横揺れの振幅が小さくなるごとに、往復の傾動角度が徐々に少なくなる。

また、荷重支持軸４は全周が弾性部材５で保持されているので、平面的に全方向の横揺れに対して対応することができ、全方向に対する横揺れの減衰が可能になる。

上記のように、地震発生時の横揺れに対して、荷重支持軸４は上端を支点にして傾動することにより、横揺れを吸収して建物への伝わりを防ぎ、地震発生時に建物が大きく揺れることによる倒壊や家具類の倒れ等の発生を効果的に防ぐことができる。

また、荷重支持軸４は、下端が下部抱持金具１１でベースプレート２に抱持され、上端が補強プレート８に上部抱持金具１２で抱持されているので、荷重支持軸４を介してベースプレート２と補強プレート８が上下に結合された状態となり、地震による縦揺れの場合に、建物が基礎から浮き上がったり、基礎に対する位置ずれが生じるようなことがない。

この発明に係る免震装置の荷重支持軸が直立状態にある縦断面図 この発明に係る免震装置の荷重支持軸が傾動状態にある縦断面図 図１の矢印ａ−ａに沿う横断平面図 建物土台に対する免震装置の配置例を示す平面図 建物土台に対する免震装置の配置例を示す拡大した平面図 補助支持装置の縦断面図

符号の説明

１ 免震装置
２ ベースプレート
３ 筒体
４ 荷重支持軸
５ 弾性部材
６ コンクリート基礎
７ アンカーボルト
８ 補強プレート
９ 傾動許容ブロック
１０ 傾動許容ブロック
１１ 下部抱持金具
１２ 上部抱持金具
１３ 円筒体
１４ 貫通孔
１５ 抜け止め板
１６ 円筒体
１７ 貫通孔
１８ 抜け止め板
１９ 金属軸材
２０ 締結金具
２１ 円形固定板
２２ 円形固定板
２３ 溶接部
２４ 孔
２５ 周囲土台
２６ 中間土台
２７ プレート
２８ ボルト
２９ 補助支持装置
３０ 支持柱
３１ 保持金具
３２ 滑り部材
３３ フランジ

Claims (1)

1. ベースプレート上に筒体を固定し、この筒体内に、下端がベースプレート上に支持され、筒体から突出する上端で構造物を支持する荷重支持軸を配置し、この荷重支持軸をベースプレート及び構造物に対して直立状態から傾動可能とし、上記筒体内に荷重支持軸を直立状態に保持するための弾性部材を設けた免震装置において、
   上記ベースプレートと筒体をコンクリート基礎の内部に、筒体が起立してその上端がコンクリート基礎の上面で開口するように埋設し、
   上記荷重支持軸は、円軸状で上下端面がベースプレートと構造物間で直立状態に起立するよう軸線と直角の平坦面に形成され、
   この荷重支持軸の上下端部に、上下面が外側に向けて互いに接近する逆傾斜面となる傾動許容ブロックがそれぞれ外嵌固定され、
   上記ベースプレート上に、下端の傾動許容ブロックを傾動可能で上下の移動を拘束する下部抱持金具を設け、
   上記荷重支持軸の上端に載る構造物側プレートの下面に、上端の傾動許容ブロックを傾動可能で上下の移動を拘束する上部抱持金具を設けたことを特徴とする免震装置。

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