JP4968880B2

JP4968880B2 - 免震装置

Info

Publication number: JP4968880B2
Application number: JP2006058781A
Authority: JP
Inventors: 健一川口; 啓一阿部; 純一郎阿部; 眞一横山; 朝康田口
Original assignee: University of Tokyo NUC
Current assignee: University of Tokyo NUC
Priority date: 2006-03-05
Filing date: 2006-03-05
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2026-03-05
Also published as: JP2007239179A

Description

本発明は、被支持体側と支持体側との間を絶縁する免震技術に関する。より詳しくは、想定外の外力によって生じる異常変位を抑制する異常変位抑制機能を備えた免震技術に関する。

免震建築物は、鉄筋コンクリートや鉄骨、木質等の建築材料を使用して地震や風に対して剛構造として構築した上部構造物と地盤側の下部構造物との間に免震装置を介在させることにより、両者間の位置関係を絶縁するように構成した建築物である。この免震建築物の場合には、免震装置からなる免震層としての水平剛性が非常に小さく設定されることから、風により免震層に著しい変位を生じる可能性がある。この風によって免震層に作用する水平力は、建築物の見付け面積とその形状及び風の速度圧により決まる。これに対して、免震層の水平力に対する抵抗力は、上部構造物の重量により大きく影響される。このため、上部構造物の見付け面積が大きく、重量の軽い建築物の場合には、風による免震層の変形を受けやすい。その代表例としては、戸建て住宅のように木造や軽量鉄骨造の建築物が挙げられる。

しかして、戸建て住宅のように風による免震層の変形を受けやすい免震建築物の場合には、想定外の著しい変位を防止するための異常変位回避手段の設置が必要とされる。この異常変位回避手段に関しては、従来から種々の提案が行われている。例えば、転動体としての球体側の移動を阻止する係止部材を設けることにより、免震装置に生じる想定外の著しい変位を回避するものが提案されている（特許文献１参照）。ところで、免震技術においては、複数の免震装置を同時に並列的に設置するのが一般的であるが、それらの免震装置の設置おいて施工誤差をゼロに抑えることは事実上不可能である。したがって、例えば前記従来技術において、それぞれの免震装置の係止部材により球体側の移動が阻止されるタイミングを一致させることは不可能であり、その結果、移動阻止のタイミングにずれが生じることになる。つまり、免震装置を３個以上設置した場合、２個の免震装置において、前記係止部材を介して球体側の移動が阻止されると、以後の上下構造物間の水平方向の移動も阻止されることから、それらの上下構造物間に作用する外力がそれらの２個の免震装置の係止部材に集中的に作用することになる。したがって、個々の免震装置における係止部材の強度的な設計において、免震装置を複数設置する場合であっても２個の免震装置によって上下構造物間の相対的な移動を阻止する場合を想定し、その状態において外力に確実に耐えられる強度に設計する必要性が生じる。このため、免震装置が不要に大型化され、コストアップの大きな要因にもなった。また、延いては、免震装置が固定される上部構造物及び下部構造物についても、免震装置に作用する大きな水平力に対抗できるように慎重な設計が必要とされる上、その部分の強度及び剛性を確保する必要からコストアップの要因にもなった。
特開平１１−２８７２９０号公報

これに対して、転動体としての球体を支持する受け皿部材の周端部にストッパ部材を設けて球体側の相対的な移動を阻止し得るように構成するとともに、受け皿部材自体を下部構造物としての基礎に対して移動できるように構成し、球体側が前記ストッパ部材に当接して相対的な移動が阻止された後でも、受け皿部材自体が基礎との摩擦抵抗に抗して移動することにより、上部構造物の移動を吸収し得るように構成した免震装置も提案されている（特許文献２参照）。この従来技術の場合には、想定外の著しい変位が生じて球体側が前記ストッパ部材に当接して相対的な変位が阻止された後でも、受け皿部材自体の基礎に対する移動により上部構造物の移動が許容されるので、前記従来技術のように２個の免震装置に限定されることなく、他の免震装置も同様に機能し得ることから、上下構造物間に作用する水平力を各免震装置により分散させることが可能となる。したがって、その水平力の分散支持が可能な分、個々の免震装置や免震装置が固定される上部構造物及び下部構造物の強度や剛性を軽減可能な点で優れているが、受け皿部材自体が基礎との摩擦抵抗に抗して一度移動してしまうと、外力が解消された後の上部構造物の原点位置への復帰がきわめて困難な状況になり、そのためには大きな費用が必要とされるといった厄介な問題があった。また、それぞれの免震装置の受け皿と基礎との間の摩擦状態にバラツキが生じると本来の機能が損われるため、高い施工精度と均一な材料管理が必要とされ、この点でもコストアップの要因になった。
特開平１１−１８２６１８号公報

本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑み、想定外の大きな水平力が作用して異常変位に遭遇した場合であっても、その水平力を各免震装置に分散支持させることが可能であり、しかも前記水平力が解消された後の上部構造物の原点位置への復帰が簡便な免震技術を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明では、下部構造物側に固定される下部受け部材と上部構造物側に固定される上部受け部材との間に転動体を配設した免震装置において、平板からなる中間部材を挟んで上下に、少なくとも下部受け部材又は上部受け部材のいずれか一方に対向した両側の傾斜面により転動体を支持案内する案内レールを設置するとともに、その案内レールの両端部において前記転動体に係止可能な係止部を備えてなる免震ユニットを互いに直交するように十字状に配設し、それらの案内レールの傾斜面自体によって、各案内レールに対して直交する方向における前記下部受け部材と上部受け部材との相対的な異常変位を抑制するという技術手段を採用した。

本発明によれば、次の効果を得ることができる。
（１）少なくとも下部受け部材又は上部受け部材のいずれか一方に対向した両側の傾斜面によって転動体を支持案内する案内レールを設置するとともに、その案内レールの両端部において前記転動体に係止可能な係止部を備えてなる免震ユニットを、平板からなる中間部材を挟んで上下に、互いに直交するように十字状に配設したので、それらの案内レールの傾斜面自体によって、各案内レールに対して直交する方向における異常変位を抑制することが可能である。
（２）案内レールの傾斜面に沿った転動体の転動に伴う上方への変位によって、各案内レールに対して直交する方向における異常変位を抑制できるように構成したので、想定外の外力に基づく下部受け部材と上部受け部材との相対的な水平方向の変位を許容しながら、その移動量に応じて前記変位に対する抑制作用が増大する関係が成立し得ることから、想定外の外力が作用した場合に、従来のように最初の２個の免震装置によって上下構造物間の水平方向の移動が阻止されることなく、前記外力による水平方向の変位を吸収しながら該変位の抑制に関与する免震装置の数が増加するので、それらの協働作用によって水平力をも各免震装置に分散支持させることも可能である。
（３）想定外の外力が解消した場合には、その外力により上方へ変位した転動体が下降するだけで、少なくとも前記外力の作用前の状態に復帰可能なことから、延いては上部構造物を原点位置に簡便に復帰させることが可能である。
（４）強風などの想定外の外力に対して簡便に対応することが可能である。

本発明に係る免震装置は、戸建て住宅のように風による影響を受けやすい免震建築物に好適であるが、地盤等の下部構造物側と被支持体側である躯体等の上部構造物側との間に設置する各種の建築物用の免震装置として広く適用することが可能である。また、場合に応じて、躯体の中間に設置することも可能である。さらに、下部構造物側に固定される下部受け部材と上部構造物側に固定される上部受け部材との間に転動体を配設した本発明の免震装置は、それらの構造物の間に３個以上設置する免震構造の場合であっても、想定外の外力をそれぞれの免震装置に分散支持させることが可能である。その転動体としては球体が使用され、この転動体を互いに対向した両側の傾斜面により支持案内する案内レールを採用した免震ユニットを互いに直交した状態に配設し、それらの案内レールの傾斜面自体によって、各案内レールに対して直交する方向における異常変位を抑制することになる。

図１及び図２は本発明の実施例に使用される免震ユニットを示したものであり、図１はその要部を示した断面図、図２は異常変位抑制動作を示した動作説明図である。図示のように、本実施例に係る免震ユニット２６は、転動体としての球体２７と、その球体２７を支持案内する転動面として対向設置された両側の傾斜面２８，２９を備えた案内レールからなる下部受け部材３０と、平板状の上部受け部材３１から構成される。しかして、図２に示したように、本実施例に係る免震ユニット２６において、下部受け部材３０としての案内レールで、通常、球体２７が転動する方向と直交する方向に例えば水平力Ｑが作用し、その下部受け部材３０と上部受け部材３１との間に免震領域外の異常変位が発生する場合には、球体２７の転動面として機能する両側の傾斜面２８，２９の一方、本例では傾斜面２８自体が前記異常変位を抑制する異常変位抑制手段として機能することになる。すなわち、想定外の前記異常変位に対しては、球体２７が傾斜面２８又は傾斜面２９に沿って上方へ変位することにより、異常変位抑制作用を奏することになる。なお、本実施例においては、球体２７が傾斜面２８，２９に沿って上方へ転動せずに、上部受け部材３１のみが転動することのないように、適宜、移動防止手段を設けることになる。

図３及び図４は免震ユニットに関する他の実施例の要部を示した断面図である。図３に示した免震ユニット３２は、前記免震ユニット２６の上下を反転したもので、球体３３と、平板状の下部受け部材３４と、傾斜面３５，３６を備えた案内レールからなる上部受け部材３７から構成したものである。また、図４に示した免震ユニット３８は、案内レールを上下の受け部材に適用したもので、球体３９と、傾斜面４０，４１を備えた案内レールからなる下部受け部材４２と、同様の傾斜面４３，４４を備えた案内レールからなる上部受け部材４５から構成したものである。

図５〜図７は前記免震ユニットを使用して具体化した本発明の免震装置としての実施例を示したものであり、図５はその正面図、図６は平面図、図７は図５のＡ−Ａ断面図である。図示のように、本実施例に係る免震装置４６は、十字状の平板からなる中間部材４７を用い、その中間部材４７を挟んで、上下に本実施例では前記免震ユニット３８を２組ずつ使用して、前記中間部材４７の形状に合わせて十字状に交差するように配設することにより、上部構造物４８と下部構造物４９との間のいかなる方向の相対的移動に対しても免震動作が得られるように構成したものである。しかして、本実施例において、例えば、紙面上右方向へ想定外の外力が作用した場合には、始めに、下側に配設した免震ユニット３８の転動体が案内レール上を右方向に転動し、そして前記案内レールの両端部に備えた係止部材の中、右側の係止部材に当接すると、下側に配設した免震ユニット３８の相対移動が阻止され、免震領域が規制されることになる。しかる後、その外力によって、上側に配設した免震ユニット３８を構成する転動体が案内レールに直交する方向、すなわち、案内レールの傾斜面に沿って上方へ変位することにより、異常変位抑制作用を奏することになる。

本発明に係る免震装置に使用される免震ユニットの要部を示した断面図である。同免震ユニットにおける異常変位抑制動作を示した動作説明図である免震ユニットに関する他の実施例の要部を示した断面図である。免震ユニットに関する他の実施例の要部を示した断面図である。本発明に係る免震装置としての実施例を示した正面図である。同実施例を示した平面図である。同実施例を示したＡ−Ａ断面図である。

２６…免震ユニット、２７…球体、２８，２９…傾斜面、３０…下部受け部材、３１…上部受け部材、３２…免震ユニット、３３…球体、３４…下部受け部材、３５，３６…傾斜面、３７…上部受け部材、３８…免震ユニット、３９…球体、４０，４１…傾斜面、４２…下部受け部材、４３，４４…傾斜面、４５…上部受け部材、４６…免震装置、４７…中間部材、４８…上部構造物、４９…下部構造物

Claims

下部構造物側に固定される下部受け部材と上部構造物側に固定される上部受け部材との間に転動体を配設した免震装置において、平板からなる中間部材を挟んで上下に、少なくとも下部受け部材又は上部受け部材のいずれか一方に対向した両側の傾斜面により転動体を支持案内する案内レールを設置するとともに、その案内レールの両端部において前記転動体に係止可能な係止部を備えてなる免震ユニットを互いに直交するように十字状に配設し、それらの案内レールの傾斜面自体によって、各案内レールに対して直交する方向における前記下部受け部材と上部受け部材との相対的な異常変位を抑制するように構成したことを特徴とする免震装置。