JPS6135601Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案の構造は、免震効果が大きく、面で支
承するから耐荷重力が大きく、かつ設置および交
換が容易なもので、すなわち注入口を有するとと
もに内部に空気が充填された多数個の弾性中空球
体と、前記の弾性中空球体に接触する上側支承面
および下側支承面とを介して構造物の上部躯体を
基礎で支承することを特徴とするものである。

建築物、構築物のような構造物が、地震による
振動や衝撃に対処する方法として、構造物への予
想されるエネルギー入力に対して有害な変形、破
壊の生じないように設計する耐震構法、そして入
力エネルギーを構造物内で振動周期を変えたり、
一部を破壊させてエネルギー吸収する制震構法お
よび構造体へのエネルギー入力そのものを低減さ
せる免震構法とがある。

これらを比較すると、柱、梁、スラブなどの建
物構成の各部位の強度を大きくした耐震構造、制
震構造よりも、免震構造の方が、コンクリートや
鉄骨等の建築材料を節減でき経済的である。そし
て従来の免震構造のうち、多数個の剛性の球体を
もつて構造物の重量を支承し、地震の際は球体が
回転して地震エネルギーを逃がすようにしたもの
がある。しかしこの従来例は第１に地震や衝撃が
あつても剛球のために変形せず、それ自体で地震
エネルギーを吸収することがないので振動の減衰
効果がなく、構造物が不安定となり、特に上下方
向の振動に対する免震効果がなく、第２に剛球と
いう「点」で支承しており、耐荷重力が小さく、
第３にこのような点支承構造では、構造物の重量
に耐えるために製作上および施工上、高精度が要
求され、特に施工時における水平面の保持には高
度の技術が要求され、かつ剛球およびその上下支
承面のような免震装置自体やこれを組み込むため
の周囲の構造部分の材質の良否が大きく影響し、
これら材質の選択、加工、開発に相当の困難がと
もない、第４に長期間経過して材料が変形、腐蝕
または発銹した場合に支承部分の交換が困難であ
る等の欠点がある。

また従来の免震構造のうち、多数個の弾性中空
体の各上下に取付部を設け、前記取付部を構造物
および基礎へ固定して重量を支承するものが知ら
れている。しかし、この公知例では、第１に弾性
中空体が転がらず、固定されており、構造物と基
礎との相対水平変位量が極めて小さい。つまり地
震や衝撃の際、上部躯体へ入力される水平方向の
力は免震装置の水平方向での許容変位量が大きい
ほど地震エネルギーが吸収され、その結果構造物
への入力が小さくなるが、公知例の場合は前記変
位量が小さく、しかも弾性中空体のせん断変形だ
けで変位量を吸収しなければならず、このせん断
力は構造物へ大きく入力され、免震効果が小さ
い。第２に公知例は転がることができないため大
きな変位量に対処するのがむずかしく、しいて対
処させるようとすれば大きな形状となり、弾性中
空体の表面曲率が大きくなると表面張力も大きく
なり、よつてより強度の大きい中空体を形成して
介在させる必要があり、中空体の製造が極めて困
難となるとともに高価につく。第３に弾性中空体
上下の取付部が構造物および基礎へ固定されてい
るため、施工作業および交換作業がむずかしい。
第４に前記取付部の固定により、大きな相対水平
変位が生じた場合、上下の取付部には過大な応力
が発生し、その力はそのまま上部躯体に入力さ
れ、免震効果が低減し、最悪の場合は弾性中空体
は破壊されることが予想される。

この考案構造は、上記欠点を全て除いたもの
で、次に図面について実施例を説明すれば、第１
図は建築物の基礎１と上部躯体２との結合個所に
この考案構造を使用した場合を示し、上部躯体２
の荷重は、上側支承面３、弾性中空球体４、下側
支承面５を介して、基礎１で支承される。そし
て、弾性中空球体４はゴム等の材質で製作され、
注入口６から内部に空気を封入してある。なお上
側支承面３および下側支承面５は凹弧面状に形成
してある。そして荷重による圧力のために垂直断
面形状が近似楕円となり、凹弧面状の上側支承面
３、下側支承面５と面をもつて接触する。

次に地震や衝撃の際の免震作用について説明す
る。地震の場合に、、上部躯体２に加わる水平方
向および垂直方向の力は、弾性中空球体４に作用
し、弾性中空球体４は拘束されることなく可撓的
転がるとともに、前記力は弾性中空球体４内の空
気の弾性によつて軽減される。つまり垂直方向の
力は空気が充填された弾性中空球体４の弾性によ
り吸収され、また弾性中空球体４が拘束されるこ
となく転がるので、上部躯体２と基礎１との許容
相対変位量が大きくでき、よつて水平方向の力が
吸収され、同時に弾性中空球体４は可撓的である
ので、せん断変形によつても水平方向の力を吸収
し、しかも弾性中空球体４は拘束されていないの
で、せん断変形は小さく、よつて上部躯体２に伝
達される水平力は小さく、極めて大きい免震効果
を得ることができる。

次に弾性中空球体４の保守および交換作業につ
いて説明する。弾性中空球体４の注入口６から内
部へ空気を補充して所定空気圧を保たせる。一
方、弾性中空球体４を交換する場合は内部の空気
を排出し、弾性中空球体４の容積を小さくして取
出したのち、別個の弾性中空球体４を装填し、内
部へ空気を充填する。なお、このときに弾性中空
球体４を１つづつ取替えれば、構造物をジヤツキ
等で支承する必要もなく、また取替作業中に地震
や衝撃が生じても安全である。

次に実施例の復元作用について説明する。弾性
中空球体へ荷重がかかつた場合、弾性中空球体内
の空気圧つまり重力に対する反力は、自動車のタ
イヤと同様に接触面に対し、垂直に作用し、各接
触点での反力の合力は接触面の中心をとおる。こ
れを第２図により説明すると、常時（静止時）
は、上部躯体２からの重力ｆに対し、弾性中空球
体４の空気圧つまり反力ｅ，ｅ，ｅ……は各接触
点において垂直に作用する。すなわち各反力ｅは
凹弧状の上側支承面３の球心ｄと、凹弧状の上側
支承面３と弾性中空球体４との接触面とを結ぶ線
（e′，e′……）上にある。そしてこれら反力ｅ，
ｅ，ｅ……の合力ａは凹弧状の上側支承面３の球
心ｄをとおるとともに凹弧状の上側支承面３の中
心ｇをとおる。つまり合力ａは鉛直方向に作用
し、重力ｆと力の大きさが等しく静止状態を保
つ。

次に地震等により、第３図示のように上部躯体
２と基礎１とに相対水平変位ｈが生じると、弾性
中空球体４が可撓的に転がるため上側支承面３は
回転せずに平行に水平移動する。ここに上部躯体
２の重力ｆに対する各接触点の反力ｅ，ｅ，ｅ…
…の合力ａは球心ｄをとおるとともに上側支承面
３と弾性中空球体４との接触面の中心すなわち
g′をとおるから、合力ａは凹弧状の上側支承面３
の中心ｇより外れて鉛直線より傾斜する。しかも
合力は鉛直方向の成分（分力ｃ）と水平方向の成
分（分力ｂ）とに分けられ、この水平方向の分力
ｂが復元力となり、上側支承面３を有する上部躯
体２は矢印ｉ方向へ水平移動し、上部躯体２と基
礎１との相対的な位置関係は地震発生前と同じに
なる。

この考案の免震構造は、弾性中空球体を介して
構造物を支承するため、荷重によつて多少押し潰
される結果、上下の支承面と面接触するので面支
承となり大きな耐荷重力が得られ、また空気が充
填された弾性中空球体が基礎および上部躯体に固
定されているのではなく、なんら拘束されること
なく可撓的に転がるので、大きな免震効果が得ら
れ、かつ長期間経過して耐力が低下したり破損し
た場合に補修や交換が容易なものである。

しかも、弾性中空球体および上下支承面に高い
精度の必要がなく、かつ施工も容易であるから建
設費も低額で足りるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の免震構造を有する構造物
の正面図、第２図は支承部の縦断正面図、第３図
は作用時における支承部の縦断正面図である。 １……基礎、２……上部躯体、３……上側支承
面、４……弾性中空球体、５……下側支承面、６
……注入口。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 注入口を有するとともに内部に空気が充填され
   た多数個の弾性中空球体と、前記の弾性中空球体
   に接触する上側支承面および下側支承面とを介し
   て構造物の上部躯体を基礎で支承することを特徴
   とする免震構造。