JP4565295B2 - Seismic isolation device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は免震構造建物に係わり、特に木造住宅等の比較的小規模な建物に適用して最適な免震装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、免震構造は積層ゴム等の免震装置によって建物全体を免震支持することで固有周期を長周期化し、それにより建物に伝達される地震力を大幅に低下させて地震被害を軽減することが可能であり、大規模建物においては広く普及しつつある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
近年、大規模建物のみならず、戸建て木造住宅等の小規模な建物にも免震構造を採用したいという要請があるが、従来一般の免震構造を木造住宅にそのまま適用した場合にはかなりのコストを要するものとなるし、建物の水平変位が過大となることが通常であるので、木造住宅等の小規模建物にも適用し得る有効な免震装置の開発が望まれている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、建物の下部構造体と上部構造体との間に介装される免震装置であって、それら下部構造体と上部構造体のいずれか一方に対して固定されてその表面が支持面とされる板状部材と、いずれか他方に固定されて前記板状部材側に突出しその先端が前記板状部材の支持面に対し水平方向に相対変位可能な状態で当接して上部構造体を支持する突状部材と、それら板状部材と突状部材との間に介装された減衰手段とを有してなり、前記板状部材の支持面を前記減衰手段としてのシート状の弾性体により形成し、前記板状部材の支持面を覆う蓋体を設けて該蓋体を貫通する状態で前記突状部材を設け、該蓋体の外周部と前記板状部材の外周部との間に他の減衰手段としての粘弾性体を介装してなることを特徴とする。
【0006】
請求項2の発明は、請求項1の発明の免震装置において、前記減衰手段としてのシート状の弾性体は高減衰ゴムからなることを特徴とする。
【0011】
請求項3の発明は、請求項1〜2のいずれかの発明の免震装置において、前記板状部材の支持面を凹曲面としたことを特徴とする。
【0012】
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれかの発明の免震装置において、前記突状部材はその先端部に回転自在なボールを有するキャスターであることを特徴とする。
【0013】
請求項5の発明は、請求項1〜3のいずれかの発明の免震装置において、前記突状部材の先端部を滑らかな球面に形成したことを特徴とする。
【0014】
請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれかの発明の免震装置において、前記支持面の表面を粗面あるいは粘着面としたことを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態である免震装置Aについて図1〜図3を参照して説明する。本実施形態の免震装置Aは、図3に示すような平面形状の木造戸建て住宅を対象として、その基礎(布基礎)1と土台2との間に多数設置されるものである。
なお、土台2にはホールダウン金物3により柱4が接合されてこの建物の上部構造体を構成しており、この上部構造体の全体が、免震装置Aどうしを連結している連結材5としての鋼材を介してそれら免震装置Aにより免震支持されたものとなっている。
【0017】
本実施形態における免震装置Aは基礎1に対して固定される板状部材11と、土台2に対して連結材5を介して固定されるキャスター12(突状部材)を主体として構成されている。
【0018】
板状部材11は、凹曲面となるように湾曲加工された円形受皿状の湾曲鋼板13の上面にシート状の弾性体14を積層したもので、その弾性体14の上面が上記キャスター12の先端を支持する支持面14aとなっており、弾性体14がキャスター12の転がりエネルギーを吸収することで減衰効果が得られるものとなっている。すなわち本免震装置Aにおける弾性体14は減衰手段として機能するものであり、本例ではその弾性体14として厚さ5mm程度の高減衰ゴムが採用されている。また、上記の湾曲鋼板13としてはたとえば4.5mm厚の鋼板が用いられているが、その外周部には立ち上がり壁部15が形成されており、その立ち上がり壁部15の内面側は傾斜面16とされている。また、湾曲鋼板13の底面側にはプレキャストコンクリート製の補強部材17が一体化せしめられている。
【0019】
キャスター12は、その先端(下端)に回転自在なボール18を有しており、そのボール18が支持面14a上を転動することでキャスター12およびそれが固定されている上部構造体の全体が板状部材11に対し水平方向に相対変位可能な状態で支持されている。キャスター12には板状部材11の支持面14aを覆う蓋体19が取り付けられ、キャスター12はその蓋体19の中心部を貫通する状態で下方に突出するものとなっている。蓋体19は上記の湾曲鋼板13と同様に4.5mm厚の鋼板からなる円形平板状のものであり、この蓋体19の外周部と、湾曲鋼板13の外周部に形成されている立ち上がり壁部15との間には、環状の粘弾性体20が両者に接着された状態で介装されている。この粘弾性体20も、板状部材11とキャスター12との間に蓋体19を介して間接的に介装されてそれらの相対変位に対する減衰効果を発揮する他の減衰手段として機能するものである。なお、図示例のキャスター12はボール18が単一のものであるが、複数のボール18を備えるものも採用可能である。また、キャスター12が板状部材11に対して水平方向に相対変位した際には、粘弾性体20の変形によって蓋体19が上下方向に若干変位しようとするので、キャスター12をそのような上下方向の変位を拘束しない状態で蓋体19を貫通させる構成とすることが好ましい。
【0020】
本実施形態の免震装置Aにあっては、上部構造体をキャスター12を介して基礎1に固定した板状部材11に対し水平方向に変位可能に支持するものであるので、十分な長周期化を実現できるものである。また、弾性体14と粘弾性体20を減衰手段として併用し、弾性体14による転がりエネルギー吸収効果と粘弾性体20の塑性変形エネルギー吸収効果により優れた振動減衰効果が得られ、それにより上部構造物の水平変位を大きく低減させることができる。さらに、支持面14aが凹曲面とされていることおよび粘弾性体20の弾性復元力によって自ずと復元効果も得られる。一設計例によれば、固有周期を4秒に設定した場合、レベル2の地震荷重に対して加速度120gal、振幅12cm程度に抑制することができ、住宅を用途とする木造建物に対する十分な免震効果が得られる。
【0021】
しかも、本実施形態の免震装置Aにあっては、支持面14aを形成している高減衰ゴムからなる弾性体14のシートにより上下方向の変位が抑制される効果があるし、通常時においてはキャスター12のボール18が弾性体14に食い込んだ状態となってボール18の転動が規制されるから風による上部構造体の揺れを自ずと拘束することができ、通常時の居住性が低下することもない。
【0022】
そして、本実施形態の免震装置Aは、単なる鋼板や高減衰ゴムのシート、粘弾性体、キャスターといった汎用資材を用いるのみで何等特殊で高価な部材や素材を必要とせず、したがって積層ゴムをはじめとする従来の各種の免震装置に比べて格段に安価に製作することができ、木造住宅に対する普及を十分に図ることができる。
【0023】
さらに、本実施形態の免震装置Aは、板状部材11の外周部に立ち上がり壁部15を設けているので、想定を越える規模の地震時はそれがストッパーとなってキャスター12のスピンアウトを防止するのでフェイルセーフ効果が得られる。
しかも、立ち上がり壁部15の内面側は直立面ではなく傾斜面16とされているので、キャスター12がそこに衝突した際には緩衝効果も期待できる。なお、立ち上がり壁部15の内側の凹曲面となっている支持面14は全体として曲率半径が一定の球面とすることでも良いが、曲率半径を途中で変化させ、板状部材11の外周部における曲率半径を中心部における曲率半径よりも小さくする(つまり、水平面に対する傾斜を外周部側でより急にする)ことが考えられ、そのようにすれば振動抑制効果と復元力をより高めることができる。
【0024】
さらになお、本実施形態の免震装置Aは、板状部材11の底面に補強部材17を設けたのでこの免震装置A自体の強度、剛性は十分に確保することができる。
ただし、このような補強部材17は不要であれば省略して良いし、それに代えて、あるいはそれに加えて、湾曲鋼板13の底面に補強リブを設ける等により補強することも考えられる。
【0025】
次に、本実施形態の免震装置Aを設置するための施工方法の一例について説明する。まず、基礎1を施工するに際し、免震装置Aを支持金物21により位置決めして仮支持する。支持金物21としてはボルト部材22に対しナット部材23をねじ込むことで伸縮自在なものを用い、3〜4本の支持金物21の上端を適正レベルに設定してそれら支持金物21上に免震装置Aを水平に載置する。この際、免震装置Aを支持金物21に対して適宜固定することでも良いが、免震装置Aの見かけ上の比重が生コンクリートの比重(通常はρ=2.3程度)よりも大きい場合には、コンクリート打設の際に免震装置Aが浮き上がってしまうことはないから、その場合は免震装置Aを支持金物21上に単に載置するだけで十分であり、特に固定する必要はない。
【0026】
そして、免震装置Aの板状部材11の立ち上がり壁部15の上面のレベルまでコンクリートを打設して基礎1を形成する。これにより免震装置Aの板状部材11が基礎1の上部に埋設された状態で自ずと強固に固定され、かつ、蓋体19および粘弾性体20は基礎1の上面から浮いた状態となるから、キャスター12の水平方向の相対変位が拘束されることはない。
【0027】
そこで、キャスター12の上部に連結材5をボルト締結して、その連結材5により免震装置Aどうしを連結し、その連結材5上に土台2を取り付ける。それ以降は、通常の木造住宅の場合と全く同様の手順で上部構造体を施工していけば良い。
【0028】
以上の施工方法によれば、何等面倒な手間を要することなく、施工コストも殆ど要せず、免震装置Aを基礎1に対して簡単かつ確実に設置することができる。
【0029】
以上で本発明の一実施形態である免震装置Aについて説明したが、以下に他の実施形態を列挙する。なお、以下の実施形態において同一機能を有する構成要素については同一符号を付して詳細な説明は省略し、相違点のみを説明するに留める。
【0030】
図4に示す免震装置Bは、上記のキャスター12に代えて、先端が球面に形成された突状部材30を用いるものである。この免震装置Bでは、突状部材30の先端の球面が支持面14a上を直接的に摺動するので、キャスター12の場合に比較して摺動抵抗が遙かに大きくなるから、必要であれば図示例のように支持面14a上にオイル31を入れておくか、あるいはグリースを塗布する等して摺動抵抗を低減させることが考えられる。なお、先の実施形態において免震装置Aどうしを連結していた連結部材5は本例では省略しており、土台2がそれを兼ねるものとしている。
【0034】
図5に示す免震装置Eは、上記各実施形態における湾曲鋼板13に代えて平板状の鋼板45を採用してその上面に弾性体14を設けることにより板状部材11を平板状とし、したがって支持面14aを凹曲面とすることなく平面としたものである。この免震装置Eによっても、支持面14aを形成している弾性体14と外周部に設けられた粘弾性体20により減衰効果が得られ、粘弾性体20の弾性により復元効果が得られる。
【0035】
図6に示す免震装置Fは、上記の免震装置Eにおける弾性体14の表面の支持面14aを粗面としてキャスター12の転がり抵抗を調節することで減衰性能を制御するようにしたものである。弾性体14の表面の粗面は粗いメッシュ模様を形成する等により容易に形成することができる。あるいは粗面に代えて粘着面とすることも考えられる。また、支持面14aの中心部には凹部14bが設けられ、その凹部14bによって通常時におけるキャスター12のボール18の位置を規制し、かつ地震後にはキャスター12が自ずとその位置に復元するようになっている。
【0037】
図7および図8に示す免震装置Hは、図6に示した免震装置Fを基本として、板状部材11と蓋体19との間に複数(図示例は4つ)の粘弾性体20を分散配置し、かつ支持面14aを覆うカバー39を弛ませて設けたものであり、上記各実施形態の免震装置と同様に機能し同様の効果が得られる。
【0038】
以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明の免震装置は上記各実施形態に限定されるものではなく、たとえば上記各実施形態の免震装置の天地を逆にした形態(各実施形態における板状部材11を土台2等の上部構造体の下面に下向きに固定し、キャスター12や突状部材30を基礎1等の下部構造体の上部に上向きに固定する)とすることも不可能ではなく、そのようにすれば異物が入り込むことを自ずと防止できる利点がある。また、本発明の免震装置は木造住宅等の比較的小規模の建物に適用して最適であるが、それに限るものでもなく任意の構造、規模、用途の建物に広く採用できることは言うまでもないし、基礎免震構造に適用するのみならず中間階免震構造に適用することも勿論可能である。
【0039】
【発明の効果】
請求項1の発明の免震装置は、板状部材の支持面に対し突状部材の先端を水平方向に相対変位可能な状態で当接させて上部構造体を支持し、それら板状部材と突状部材との間に減衰手段を介装した構成であるから、建物に対する長周期化機能と減衰機能が得られ、優れた免震性能を得ることができる。
【0040】
特に、請求項1の発明の免震装置は、板状部材の支持面を減衰手段としてのシート状の弾性体により形成したので、弾性体による減衰効果が得られるとともに、弾性体のクリープにより通常時の風による揺れを有効に防止することができる。
しかも、請求項1の発明の免震装置は、板状部材の支持面を覆う蓋体に突状部材を貫通せしめ、蓋体の外周部と板状部材の外周部との間に他の減衰手段としての粘弾性体を介装したので、粘弾性体による優れた減衰効果と復元効果が得られ、かつ蓋体により異物が内部に入り込むことを防止することができる。
【0041】
請求項2の発明の免震装置は、弾性体として高減衰ゴムを用いたので、減衰効果を十分に高めることができ、かつ上下方向の振動をも有効に抑制することができる。
【0046】
請求項3の発明の免震装置は、板状部材の支持面を凹曲面としたので、振動抑制効果が高められかつ自ずと復元力が得られる。
【0047】
請求項4の発明の免震装置は、突状部材としてキャスターを採用したので、キャスターのボールが転動することで上部構造体を確実かつ滑らかに水平変位させることができる。
【0048】
請求項5の発明の免震装置は、突状部材の先端部を滑らかな球面に形成したので、支持面に対する突状部材の摺動抵抗を低減させて上部構造体を確実かつ滑らかに水平変位させることができる。
【0049】
請求項6の発明の免震装置は、支持面の表面を粗面あるいは粘着面としたので、突状部材の水平変位に抑制を与えて免震効果を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の免震装置の一実施形態を示す側断面図である。
【図2】 同、平断面図である。
【図3】 同、木造住宅に対する免震装置の配置例を示す平面図である。
【図4】 本発明の免震装置の他の実施形態を示す側断面図である。
【図5】 本発明の免震装置のさらに他の実施形態を示す側断面図である。
【図6】 本発明の免震装置のさらに他の実施形態を示す側断面図である。
【図7】 本発明の免震装置のさらに他の実施形態を示す側断面図である。
【図8】 同、平断面図である。
【符号の説明】
A、B、E、F、H 免震装置
1 基礎(下部構造体)
2 土台 (上部構造体)
5 連結材
11 板状部材
12 キャスター(突状部材)
13 湾曲鋼板
14 弾性体(減衰手段)
14a 支持面
14b 凹部
15 立ち上がり壁部
16 傾斜面
17 補強部材
18 ボール
19 蓋体
20 粘弾性体(他の減衰手段)
30 突状部材
39 カバー(被覆体) [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a seismic isolation structure, and more particularly to a seismic isolation device that is optimally applied to a relatively small building such as a wooden house.
[0002]
[Prior art]
As is well known, the seismic isolation structure supports the entire building with seismic isolation devices such as laminated rubber, which prolongs the natural period, thereby significantly reducing the seismic force transmitted to the building and causing earthquake damage. Can be mitigated and is becoming widespread in large buildings.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, there has been a demand for adopting seismic isolation structure not only for large-scale buildings but also for small-scale buildings such as detached wooden houses. Since the cost is high and the horizontal displacement of the building is usually excessive, it is desired to develop an effective seismic isolation device that can be applied to small buildings such as wooden houses.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The invention of
[0006]
According to a second aspect of the invention, in the seismic isolation device of the first aspect of the invention, the sheet-like elastic body as the damping means is made of a high damping rubber.
[0011]
A third aspect of the present invention, in the seismic isolation device of any one of the claims 1-2, characterized in that the supporting surface of the plate-like member has a concave surface.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the seismic isolation device according to any one of the first to third aspects of the present invention, the protruding member is a caster having a rotatable ball at a tip portion thereof.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the seismic isolation device according to any one of the first to third aspects, the tip end portion of the protruding member is formed into a smooth spherical surface.
[0014]
The invention according to claim 6 is the seismic isolation device according to any one of
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A seismic isolation device A which is an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. A large number of seismic isolation devices A according to the present embodiment are installed between a foundation (cloth foundation) 1 and a
Note that a pillar 4 is joined to the
[0017]
The seismic isolation device A in the present embodiment is mainly composed of a plate-
[0018]
The plate-
[0019]
The
[0020]
In the seismic isolation device A of the present embodiment, the upper structure is supported by the plate-
[0021]
Moreover, in the seismic isolation device A of the present embodiment, there is an effect that the displacement in the vertical direction is suppressed by the sheet of the
[0022]
The seismic isolation device A according to the present embodiment uses only general-purpose materials such as a steel plate, a sheet of high damping rubber, a viscoelastic body, and a caster, and does not require any special and expensive member or material. Compared to various conventional seismic isolation devices such as the first, it can be manufactured at a much lower cost and can be sufficiently spread to wooden houses.
[0023]
Furthermore, since the seismic isolation device A of the present embodiment is provided with the rising
Moreover, since the inner surface side of the rising
[0024]
Furthermore, since the seismic isolation apparatus A of this embodiment provided the
However, such a reinforcing
[0025]
Next, an example of a construction method for installing the seismic isolation device A of this embodiment will be described. First, when the
[0026]
Then, concrete is cast to the level of the upper surface of the rising
[0027]
Therefore, the connecting
[0028]
According to the construction method described above, the seismic isolation device A can be easily and reliably installed on the
[0029]
Although the seismic isolation device A which is one embodiment of the present invention has been described above, other embodiments are listed below. In the following embodiments, components having the same functions are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only differences are described.
[0030]
The seismic isolation device B shown in FIG. 4 uses a protruding
[0034]
The seismic isolation device E shown in FIG. 5 adopts a
[0035]
The seismic isolation device F shown in FIG. 6 controls the damping performance by adjusting the rolling resistance of the
[0037]
The seismic isolation device H shown in FIGS . 7 and 8 is based on the seismic isolation device F shown in FIG. 6 , and a plurality of (four in the illustrated example) viscoelastic bodies between the plate-
[0038]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the seismic isolation device of the present invention is not limited to each of the above embodiments. For example , the top and bottom of the seismic isolation device of each of the above embodiments (each implementation) The plate-
[0039]
【The invention's effect】
The seismic isolation device of the invention of
[0040]
In particular, in the seismic isolation device of the first aspect of the invention, since the support surface of the plate-like member is formed by a sheet-like elastic body as a damping means, a damping effect by the elastic body can be obtained, and the elastic body creeps normally. It is possible to effectively prevent shaking due to the wind of time.
In addition, the seismic isolation device according to the first aspect of the present invention allows the projecting member to pass through the lid that covers the support surface of the plate-like member, and another damping is provided between the outer periphery of the lid and the outer periphery of the plate-like member. Since the viscoelastic body as a means is interposed, it is possible to obtain an excellent attenuation effect and restoration effect by the viscoelastic body, and to prevent foreign matter from entering the inside by the lid body.
[0041]
In the seismic isolation device according to the second aspect of the present invention, the high damping rubber is used as the elastic body, so that the damping effect can be sufficiently enhanced and the vibration in the vertical direction can be effectively suppressed.
[0046]
In the seismic isolation device according to the third aspect of the invention, since the support surface of the plate-like member is a concave curved surface, the vibration suppressing effect is enhanced and the restoring force is naturally obtained.
[0047]
In the seismic isolation device according to the fourth aspect of the invention, since the caster is employed as the projecting member, the upper structure can be horizontally displaced reliably and smoothly by rolling the ball of the caster.
[0048]
In the seismic isolation device according to the fifth aspect of the present invention, since the tip end portion of the projecting member is formed into a smooth spherical surface, the sliding resistance of the projecting member with respect to the support surface is reduced, and the upper structure is displaced horizontally and reliably. Can be made.
[0049]
In the seismic isolation device according to the sixth aspect of the invention, since the surface of the support surface is a rough surface or an adhesive surface, it is possible to control the seismic isolation effect by suppressing the horizontal displacement of the protruding member.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of a seismic isolation device of the present invention.
FIG. 2 is a plan sectional view of the same.
FIG. 3 is a plan view showing an arrangement example of the seismic isolation device for the wooden house.
FIG. 4 is a side sectional view showing another embodiment of the seismic isolation device of the present invention.
FIG. 5 is a side sectional view showing still another embodiment of the seismic isolation device of the present invention.
FIG. 6 is a side sectional view showing still another embodiment of the seismic isolation device of the present invention.
FIG. 7 is a side sectional view showing still another embodiment of the seismic isolation device of the present invention.
FIG. 8 is a plan sectional view of the same.
[Explanation of symbols]
A, B, E, F, H
2 foundation (superstructure)
5 connecting
13
30 Protruding member
39 Cover (cover)
Claims (6)
前記板状部材の支持面を前記減衰手段としてのシート状の弾性体により形成し、
前記板状部材の支持面を覆う蓋体を設けて該蓋体を貫通する状態で前記突状部材を設け、該蓋体の外周部と前記板状部材の外周部との間に他の減衰手段としての粘弾性体を介装してなることを特徴とする免震装置。A seismic isolation device interposed between a lower structure and an upper structure of a building, which is fixed to one of the lower structure and the upper structure and has a surface as a support surface A protrusion that is fixed to one of the plate members and protrudes toward the plate member, and that supports the upper structure by abutting the tip of the plate member in a horizontal direction relative to the support surface of the plate member. And a damping means interposed between the plate-like member and the protruding member ,
The support surface of the plate-like member is formed by a sheet-like elastic body as the damping means ,
Provide a lid that covers the support surface of the plate-like member, and provide the protruding member in a state of passing through the lid, and another attenuation between the outer periphery of the lid and the outer periphery of the plate-like member A seismic isolation device comprising a viscoelastic body as a means.
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