JPH10318329A - 免震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大重量の建物本体を弾性部材で支持するとと
もに、建物本体から延設された延設部をボール支承装置
で支持した免震装置において、地震時においても延設部
に変形力が加わらないようにした免震装置を提供する。 【解決手段】 建物本体１を複数の積層ゴム２で支持す
る一方、建物本体１から延設された延設部５をボール支
承装置２０で支持し、このボール支承装置２０のベース
プレート２１に、中立位置２３から傾斜する略円錐状の
転動面２２を備えた。また、この転動面２２の勾配を、
積層ゴム２の水平変形量に対する垂直方向への落ち込み
量の比率と同一の比率とした。また、ベースプレート２
１の中立位置２３周辺には、微小面積の平坦部２４を形
成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物本体を弾性部
材で支持する一方、建物の一部をボール支承装置で支持
した免震装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、地震時の建物の揺れを低減す
る機構である免震装置については、例えば本出願人によ
る実願昭６１−９２１８８号公報等に提案がなされてい
る。

【０００３】図４には、このような免震装置のうち、建
物本体を弾性部材で支持する一方、建物の一部、例えば
建物本体側方へ延設された延設部をいわゆるボール支承
装置で支持した免震装置の基本的構成を示す。

【０００４】図示されるように、鉄筋または鉄骨ビル等
の大重量の建物本体１は、初期状態で高さＨの複数の積
層ゴム２によって下方から支持される。この積層ゴム２
は、複数のゴム板と鉄板を交互に積層した弾性部材であ
り、建物下方の地面３に形成された基礎穴４に収容さ
れ、建物本体１の下部を地面３よりわずかに高い位置で
支持している。これにより、地震時には、この積層ゴム
２が水平方向（前後左右）に変形して、地面３の揺れを
建物本体１に伝えにくくする。

【０００５】一方、建物本体１の下部から側方には、板
状の延設部５が延設している。この延設部５は、建物本
体１に比較して軽量であり、基礎穴４の一部の床面を底
上げして形成された段差部６上に、ボール支承装置７に
よって支持される。

【０００６】図５には、このボール支承装置７の詳細な
構造を示す。

【０００７】この構造について説明すると、延設部５の
下面に固設される支承装置本体１１の収容部１１Ａに
は、大径スチールボール１２が組み込まれている。この
大径スチールボール１２の下部は、支承装置本体１１下
端から突出し、段差部６上に設置されたベースプレート
１３と接触する。さらに、収容部１１Ａ内の大径スチー
ルボール１２の上方には収容溝１１Ｂが形成され、この
収容溝１１Ｂには、多数の小径スチールボール１４が転
動自在に収容されている。大径スチールボール１２の上
部は、これらの小径スチールボール１４と接触してい
る。

【０００８】このようにして、支承装置本体１１は、ベ
ースプレート１３上に大径スチールボール１２と小径ス
チールボール１４を介して支持される。この場合、大径
スチールボール１２は、小径スチールボール１４の転動
により、収容部１１Ａ内で回転し、ベースプレート１３
上を抵抗なく転がることができる。したがって、地震時
の地面３（段差部６）の揺れに対して、支承装置本体１
１は、ベースプレート１３に対する初期設置位置（中立
位置）１３Ａから抵抗なく前後左右に相対移動すること
ができ、支承装置本体１１に固設された延設部５には地
震の振動が伝わりにくくなっている。

【０００９】なお、このようなボール支承装置７におい
ては、中立位置１３Ａの高さが周辺部分よりもわずかに
低くなるように、ベースプレート１３は、中立位置１３
Ａに向かってわずかな下り勾配をもって、すり鉢状に形
成されるのが通例である。これにより、支承装置本体１
１の中立位置１３Ａにおける安定および免震動作後の中
立位置１３Ａへの復帰が図られている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示すような従来の免震装置には、以下に述べるような問
題点がある。

【００１１】図６に示すように、地震時（免震作動時）
に積層ゴム２が水平方向に長さＬだけ変形したときに
は、二点鎖線で示す変形後の積層ゴム２の高さは、初期
高さＨに比べてΔＨだけ低くなる。したがって、積層ゴ
ム２に支持される建物本体１の支持位置もΔＨだけ低く
なる。これに対して、ボール支承装置７に支持される延
設部５の支持高さはベースプレート１３が平坦であれば
変わらず、特に、ベースプレート１３にすり鉢状の勾配
を持たせているならば、かえってベースプレート１３の
勾配分、高くなってしまう。したがって、建物が揺れた
ときには、初期状態では同一高さで支持されていた建物
本体１と延設部５は互いに異なる高さで支持されること
になるので、建物には変形を与えようとする外力が発生
し、これは建物に悪影響を与えてしまう。

【００１２】そこで、図７に示すように、支承装置本体
１１と延設部５との間にゴム等の弾性体１５を介装する
ことにより、建物本体１の支持高さが低くなった分をこ
の弾性体１５の圧縮量で補償することが考えられる。し
かし、図８に示すように、弾性体１５は、圧縮量が大き
くなるにしたがって、この圧縮に対抗する反力が急激に
増大するので、特に、横揺れ量が大きく、建物本体１の
支持高さの下降量ΔＨが大きなときには、この反力が建
物を変形しようとする外力として強く作用してしまうの
で問題の解決にならない。

【００１３】また、上述の問題点を避けるために、延設
部５をボール支承装置７で支持するのをやめて、建物本
体１と同様に積層ゴムで支持することも考えられる。し
かし、この場合には、延設部５を支持する積層ゴムに建
物本体１を支持する積層ゴム２と同等の変形に対する柔
らかさを持たせるために、延設部５を支持する積層ゴム
を、建物本体１を支持する積層ゴム２よりも高いものに
しなければならない。このため、延設部５を支持する段
差部６を、基礎穴４の他の部分よりもかえって深く形成
しなければならず、工事に手間がかかってしまう。

【００１４】また、このように積層ゴムの高さを高くす
る（ゴム板と鉄板の積層数を増加させる）と、積層ゴム
は座屈しやすくなってしまうので、免震装置の設計が難
しくなってしまう。

【００１５】さらに、建物本体１を支持する積層ゴム２
と、延設部５を支持する積層ゴムとの固有振動数を一致
させるためには、これらの積層ゴムが同一のばね定数を
持つとすれば、これらの積層ゴムに支持される荷重も等
しくしなければならず、設計の自由度が制限されてしま
う。また、このような荷重分担を調整するために新たな
部材を使えば、コストアップの原因ともなってしまう。

【００１６】本発明は、このような問題点に着目してな
されたもので、大重量の建物本体を弾性部材で支持する
とともに、建物本体から延設された延設部をボール支承
装置で支持した免震装置において、地震時においても延
設部に変形力が加わらないようにした免震装置を提供す
ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、建物本体
を弾性部材を介して支持する一方、建物の一部をボール
支承装置を介して支持し、このボール支承装置を、ベー
スプレートと、このベースプレートの転動面に沿って転
動自在のボールをもつ支承装置本体とから構成した免震
装置において、前記ベースプレートの転動面は、前記支
承装置本体が初期状態において接触する中立位置から全
外周方向に下るように傾斜する略円錐形に形成される。

【００１８】第２の発明は、前記ベースプレートの転動
面の勾配は、前記弾性部材の水平方向の変位に対する垂
直方向の高さの落ち込みの比率と同一の比率に設定され
る。

【００１９】第３の発明は、前記ベースプレートの中立
位置には、微小面積の平坦部を設けた。

【００２０】

【作用】第１、第２の発明では、免震装置の免震作動時
には、弾性部材が水平方向に変形し、建物本体を地面に
対して相対移動させるとともに、この建物本体の相対移
動にともなう延設部の地面に対する相対移動に合わせ
て、ボール支承装置の支承装置本体がボールを介してベ
ースプレートの転動面に沿って移動して、地面の揺れを
建物本体およびボール支承装置に支持された建物の一部
に伝達しにくくする。このとき、弾性部材は水平方向の
変位に対応して垂直方向の高さが落ち込み、建物本体の
支持位置は下降するが、ボール支承装置のベースプレー
トの転動面は中立位置で最も高い略円錐形であるので、
支承装置本体が中立位置からずれたボール支承装置によ
る建物の一部の支持位置も同様に下降する。特に、ベー
スプレートの転動面の勾配を、弾性部材の水平方向の変
位に対する垂直方向の高さの落ち込みの比率と同一の比
率とすれば、建物本体の支持位置とボール支承装置に支
持された部分の支持位置の下降の割合は同一となる。し
たがって、本発明によれば、免震作動時においても常
に、建物は全体的に同一レベルで支持され続け、ボール
支承装置に支持された部分は傾くことはなく水平レベル
に保たれ、建物本体とこのボール支承装置に支持された
部分との間に変形力が生じることはなく、建物を破損さ
せることはない。

【００２１】第３の発明によれば、ボール支承装置の支
承装置本体は、免震作動時でないときには中立位置に設
けられた平坦部上にあるので、支承装置本体のボールは
平坦部上で安定に保たれ、支承装置本体の定位性が確保
される。また、平坦部は微小面積のものであるので、免
震作動時における建物のボール支承装置に支持された部
分の支持位置の下降の割合に影響することはない。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態について説明する。

【００２３】図１には、本発明の免震装置に用いられる
ボール支承装置２０を示す。なお、本発明の免震装置の
基本的構成は図４に示した免震装置と同様であり、本発
明は、図４、図５のボール支承装置７の代わりに、図１
のボール支承装置２０が用いられる点のみが異なってい
る。したがって、以下、本発明の特徴部分であるボール
支承装置２０の構成が、図５に示した従来例と異なる点
について説明する。

【００２４】図１に示されるように、本発明のボール支
承装置２０は、図５のボール支承装置７と異なる構成と
して、平坦またはすり鉢状のベースプレート１３の代わ
りに、ほぼ円錐形状の転動面２２を持ったベースプレー
ト２１を備えている。

【００２５】このベースプレート２１は、図２にも示す
ように、中心の中立位置２３周辺に、転動面２２の円錐
の頂部が微小高さδだけ切り欠かれた、微小幅ｘの平坦
部２４を備えている。大径スチールボール１２は、初期
状態（静止時）においては、この平坦部２４上で安定し
ている。

【００２６】さらに、図１に示すように、転動面２２
は、この平坦部２４の全外周方向へなだらかな下り勾配
を持って形成されており、大径スチールボール１２はこ
の転動面２２上を転動するようになっている。この転動
面２２の下り勾配Ｋは、建物本体１を支持する積層ゴム
２の特性にしたがって決定される。すなわち、図６に示
すように、積層ゴム２が水平方向にＬ変形したときの高
さの落ち込み量がΔＨであるときには、 Ｋ＝ΔＨ／Ｌ …（１） となるように、下り勾配Ｋを設定する。これにより、地
震時（免震作動時）に積層ゴム２が水平方向に変形し、
建物本体１の支持位置が下降したときには、ベースプレ
ート２１上を動く支持装置本体１１は、この建物本体１
の下降と同じ割合で下降し、結局、延設部５は建物本体
１の支持位置は同じ高さに保たれ続ける。なお、この場
合、平坦部２４における転動面２２の円錐の切り欠き
は、ごく微小な高さδに過ぎないので、建物本体１と延
設部５の下降量の調整に影響することはない。

【００２７】なお、ボール支承装置２０は、このベース
プレート２１以外の構成では、図５に示したボール支承
装置７と同様である。すなわち、延設部５下面に固設さ
れた支承装置本体１１は、大径スチールボール１２およ
び図示されない小径スチールボール１３を介して、ベー
スプレート２１上に支持され、かつ、支承装置本体１１
は大径スチールボール１２の転動により、転動面２２に
沿って水平方向（前後左右）に抵抗なく移動できるよう
になっている。

【００２８】つぎに作用を説明する。

【００２９】本発明の免震装置は、初期状態において、
建物本体１を複数の積層ゴム２が、また延設部５をボー
ル支承装置２０が、それぞれ同一レベルで支持してい
る。

【００３０】一方、地震時（免震作動時）には、積層ゴ
ム２が水平方向に変形するとともに、ボール支承装置２
０の支承装置本体１１がベースプレート２１上を移動し
て、地面３の揺れを建物本体１および延設部５に伝達し
にくくする。このような免震作動において、積層ゴム２
は、水平方向に長さＬだけ変形したならば、これに対応
して鉛直方向に高さΔＨの落ち込みがあり、建物本体１
の支持位置はΔＨだけ落ち込むことになる。この場合、
本発明では、ボール支承装置２０のベースプレート２１
に、中立位置２３から外周方向にΔＨ／Ｌの勾配が形成
されているので、ボール支承装置２０による延設部５の
支持位置は、建物本体１の支持位置の下降と同一の割合
で下降する。

【００３１】したがって、本発明によれば、免震作動時
においても常に、建物本体１と延設部５は同一レベルで
支持され続け、延設部５は傾くことはなく水平レベルに
保たれる。また、建物本体１と延設部５の間に変形力が
生じることはなく、建物を破損させることはない。

【００３２】また、延設部５はボール支承装置２０で支
持されるので、建物本体１を支持する積層ゴム２側は、
延設部５との関連で制約をうけることはなく、設計に自
由度が高まる。さらに、建物本体１側の支持と延設部５
側の支持の調整をとるために特に部材を必要とすること
はなく、また、基礎穴４の延設部５に対応する部分は浅
く形成すれば十分であるので、製造コストの低減も図れ
る。

【００３３】図３には、本発明の他の実施の形態を示
す。

【００３４】図示されるように、この実施の形態におい
ては、ボール支持装置２０は、図１の場合と上下を反転
した形に設置される。すなわち、ベースプレート１２は
延設部５下面に固設される一方で、支持装置本体１１は
段差部６上に固設される。このような構成によっても、
図１に示した実施の形態と全く同様の作用効果が得られ
る。

【００３５】

【発明の効果】第１、第２の発明によれば、免震装置の
免震作動時には、弾性部材は水平変形にともなって垂直
方向の高さが落ち込むが、ボール支承装置のベースプレ
ートの転動面は中立位置で最も高い略円錐形に構成さ
れ、この転動面の勾配は弾性部材の水平方向の変位に対
する垂直方向の高さの落ち込みの比率と同一の比率とな
っているので、建物のボール支承装置に支持された部分
の支持位置は、弾性部材による建物本体の支持位置と同
様の割合で下降し、建物本体とボール支承装置による支
持部分は常に同一レベルで支持され続ける結果、建物の
ボール支承装置に支持された部分は傾くことはなく水平
レベルに保たれ、また、建物本体とこのボール支承装置
に支持された部分との間に変形力が生じることはなく、
建物を破損させることはない。

【００３６】第３の発明によれば、ボール支承装置の支
承装置本体は、免震作動時でないときには中立位置に設
けられた平坦部上にあるので、支承装置本体のボールは
平坦部上で安定に保たれ、支承装置本体の定位性が確保
される。また、平坦部は微小面積のものであるので、免
震作動時における建物のボール支承装置に支持された部
分の支持位置の下降の割合に影響することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す概略構成図である。

【図２】同じくベースプレートを示す断面図である。

【図３】同じく他の実施の形態を示す概略構成図であ
る。

【図４】免震装置の基本的構成を示す概略構成図であ
る。

【図５】ボール支承装置を示す断面図である。

【図６】免震作動時の積層ゴムの変形状態を示す説明図
である。

【図７】従来のボール支承装置を示す概略構成図であ
る。

【図８】図７のボール支承装置に用いられる弾性体の圧
縮量と反力の関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 建物本体 ２ 積層ゴム ３ 地面 ４ 基礎穴 ５ 延設部 ６ 段差部 １１ 支承装置本体 １２ 大径スチールボール ２１ ベースプレート ２２ 転動面 ２３ 中立位置 ２４ 平坦部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】建物本体を弾性部材を介して支持する一
   方、 建物の一部をボール支承装置を介して支持し、 このボール支承装置を、ベースプレートと、このベース
   プレートの転動面に沿って転動自在のボールをもつ支承
   装置本体とから構成した免震装置において、 前記ベースプレートの転動面は、前記支承装置本体が初
   期状態において接触する中立位置から全外周方向に下る
   ように傾斜する略円錐形に形成されることを特徴とする
   免震装置。
2. 【請求項２】前記ベースプレートの転動面の勾配は、前
   記弾性部材の水平方向の変位に対する垂直方向の高さの
   落ち込みの比率と同一の比率に設定されることを特徴と
   する請求項１に記載の免震装置。
3. 【請求項３】前記ベースプレートの中立位置には、微小
   面積の平坦部を設けたことを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載の免震装置。