(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部構造体としての基礎から上部構造体としての建物に伝達される上下方向の振動を免震する上下免震装置であって、
前記上部構造体と前記下部構造体との間に、
前記上部構造体を支持する弾性部材と、
前記上下方向の振動により、所定の大きさの力以下の上下方向の力が作用したときに、前記上部構造体と前記下部構造体との上下方向の相対移動を規制し、
前記上下方向の振動により、所定の大きさの力より大きな上下方向の力が作用したときに、前記上部構造体と前記下部構造体との上下方向の相対移動を許容して前記上下方向の振動を減衰させる摩擦ダンパーと、
が介在されており、
前記建物は、床材と床鉄骨大梁を有し、当該床材と当該床鉄骨大梁の間には上下方向に空隙が設けられており、
前記床鉄骨大梁を跨ぐ門型フレームが、前記基礎から立設されており、
前記摩擦ダンパーは、前記上部構造体に取り付けられた第１板部材と、前記下部構造体に取り付けられ前記第１板部材と対面させて配置される第２板部材と、前記第１板部材と前記第２板部材との前記対面させた部位を互いに付勢した状態で当接させる付勢部材とを有し、
前記摩擦ダンパーは、前記第２板部材が前記門型フレームの上部に支持されて、前記空隙に配置されていることを特徴とする上下免震装置。
【請求項２】
請求項１に記載の上下免震装置であって、
前記付勢部材は、前記第１板部材と前記第２板部材とを貫通させた棒ねじに螺合された２つのナットの間にて圧縮された皿ばねであることを特徴とする上下免震装置。
【請求項３】
請求項２に記載の上下免震装置であって、
前記皿ばねは、圧縮力の変化に対する付勢力の変化が小さな領域に設定されていることを特徴とする上下免震装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の上下免震装置であって、
前記所定の大きさの力は、前記皿ばねの付勢力により前記第１板部材と前記第２板部材との間に作用する静止摩擦力であることを特徴とする上下免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下方向の振動を免震する上下免震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下免震装置の緩衝バネの剛性を低下することにより弾性支持される免震対象側の固有周期を長周期化する上下免震装置が知られている。このような上下免震装置の免震対象を例えば建物とした場合には、剛性を低下させ柔らかくした緩衝バネにより、人がフロア上を歩行しただけでフロアが揺動する場合があり、居住性が損なわれる。このため、通常時は揺れを防止するために免震対象側をロックし、所定以上の上下加速度が入力されたときに免震対象側のロックを解除する上下免震装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この上下免震装置では、通常時は、免震対象側に設けられ、Ｌ字状部材を介して楔状係合部材に支持された圧接部が、支持基礎側に設けられた鉛直摩擦板に圧接されて生じる摩擦力により上下方向の相対移動が阻止されている。また、楔状係合部材も、別の摩擦力により保持されている。そして、地震等によりある程度大きな上下加速度が入力されると、圧接部が押し下げられて鉛直摩擦板から離脱される。このとき、圧接板を支持している楔状係合部材が押し下げられることにより、保持されている摩擦力が無くなるため、楔状係合部材が落下して上下方向の相対移動が許容されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１０１２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の上下免震装置は、地震等により一度作動すると、楔状係合部材が落下してしまうので、地震等が収まったとしても自動的に作動前の状態に復元することができない。すなわち、上下免震装置が作動した後には、人がフロアを歩行しただけでフロアが揺動する状態となるので、地震等が収まった後には、上下免震装置を復元しなければならないという課題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作動後にも復元作業を必要とせず、繰り返し使用可能な上下免震装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために本発明の上下免震装置は、  下部構造体としての基礎から上部構造体としての建物に伝達される上下方向の振動を免震する上下免震装置であって、
前記上部構造体と前記下部構造体との間に、
前記上部構造体を支持する弾性部材と、
前記上下方向の振動により、所定の大きさの力以下の上下方向の力が作用したときに、前記上部構造体と前記下部構造体との上下方向の相対移動を規制し、
前記上下方向の振動により、所定の大きさの力より大きな上下方向の力が作用したときに、前記上部構造体と前記下部構造体との上下方向の相対移動を許容して前記上下方向の振動を減衰させる摩擦ダンパーと、
が介在されており、
前記建物は、床材と床鉄骨大梁を有し、当該床材と当該床鉄骨大梁の間には上下方向に空隙が設けられており、
前記床鉄骨大梁を跨ぐ門型フレームが、前記基礎から立設されており、
前記摩擦ダンパーは、前記上部構造体に取り付けられた第１板部材と、前記下部構造体に取り付けられ前記第１板部材と対面させて配置される第２板部材と、前記第１板部材と前記第２板部材との前記対面させた部位を互いに付勢した状態で当接させる付勢部材とを有し、
前記摩擦ダンパーは、前記第２板部材が前記門型フレームの上部に支持されて、前記空隙に配置されていることを特徴とする免震装置である。
【０００７】
このような上下免震装置によれば、所定の大きさの力以下の上下方向の力が作用したときには、上部構造体と下部構造体との上下方向の相対移動が摩擦ダンパーにより規制されているので、上部構造体が、所定の大きさの力以下の上下方向の力にて揺れることを防止することが可能である。また、所定の大きさの力より大きな上下方向の力が作用したときには、摩擦ダンパーにより上部構造体と下部構造体との上下方向の相対移動が許容されるので、弾性部材により上部構造体への上下方向の振動を免震することが可能である。また、上部構造体と下部構造体との間には摩擦ダンパーが設けられているので、所定の大きさの力より大きな上下方向の力が作用したときには、上下方向の振動を減衰させることが可能である。
【０００８】
また、振動が収まり、作用している上下方向の力が、摩擦ダンパーが機能しない最大の摩擦力より小さくなると、上部構造体と下部構造体との相対移動が停止し、上部構造体が下部構造体に摩擦ダンパーを介して保持される。このため、地震等により上下免震装置が作動した後には、振動が収まった状態にて摩擦ダンパーが作動前の状態に復元されており、人が歩くような小さな振動に対して免震せず、次に発生する地震等に備えた状態とすることが可能である。
【００１０】
かかる上下免震装置であって、前記付勢部材は、前記第１板部材と前記第２板部材とを貫通させた棒ねじに螺合された２つのナットの間にて圧縮された皿ばねであることが望ましい。  
このような上下免震装置によれば、摩擦ダンパーは、第１板部材と第２板部材とを貫通させた棒ねじに螺合された２つのナットの間にて圧縮された皿ばねによって付勢力が付勢されるので、コンパクトで、付勢力が設定しやすい摩擦ダンパーを上下免震装置に備えることが可能である。
【００１１】
かかる上下免震装置であって、前記皿ばねは、圧縮力の変化に対する付勢力の変化が小さな領域に設定されていることが望ましい。  
このような上下免震装置によれば、皿ばねは、圧縮力の変化に対する付勢力の変化が小さな領域に設定されているので、安定した力にて付勢し、ほぼ一定の上下方向の力が作用した際に作動する信頼性の高い上下免震装置を提供することが可能である。
【００１２】
かかる上下免震装置であって、前記所定の大きさの力は、前記皿ばねの付勢力により前記第１板部材と前記第２板部材との間に作用する静止摩擦力であることが望ましい。  
このような上下免震装置によれば、皿ばねの安定した付勢力により得られる安定した静止摩擦力により、所望のタイミングにて作動する信頼性の高い上下免震装置を実現することが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、作動後にも復元作業を必要とせず、繰り返し使用可能な上下免震装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態にかかる上下免震装置を備えた建物の床下部分の正面図である。
【図２】本発明の上下免震装置の平面図である。
【図３】本発明の上下免震装置の側面図である。
【図４】皿ばねの特性を説明するための図である。
【図５】ガイド機構を説明するための平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について図を用いて詳細に説明する。  
図１は、本実施形態にかかる上下免震装置を備えた建物の床下部分の正面図である。図２は、本発明の上下免震装置の平面図である。図３は、本発明の上下免震装置の側面図である。
【００１６】
本実施形態の上下免震装置１０は、下部構造体としての基礎１と上部構造体としての建物２の一部をなす床材３との間に複数箇所に設けられ、Ｈ型鋼でなる床鉄骨大梁５の分断された端部同士を連結するように設けられ、床材３が載置されている。以下の説明では、１つの上下免震装置１０について説明する。
【００１７】
上下免震装置１０は、上部構造体としての建物２を支持する弾性部材としての圧縮コイルスプリング１２と、圧縮コイルスプリング１２の上部に被せられ、分断された床鉄骨大梁５を連結する連結部材１４と、基礎１から立設され床鉄骨大梁５を跨ぐように配置された門型フレーム２０と、連結部材１４と門型フレーム２０との間に介在される摩擦ダンパー３０と、床鉄骨大梁５の移動を規制するガイド機構４０とを有している。
【００１８】
圧縮コイルスプリング１２は、使用状態の建物２の荷重を複数の上下免震装置１０にて分散して支持することができる弾性力を有しており、圧縮コイルスプリング１２が連結部材１４と基礎１との間に介装された際に、連結部材１４及び床鉄骨大梁５と基礎１との間に空隙が形成されるように構成されている。すなわち、建物２の連結部材１４及び床鉄骨大梁５より上側の部位は、圧縮コイルスプリング１２により支持されている。
【００１９】
連結部材１４は、平面視ほぼ長方形状をなし、下側が開放された箱状の部材であり、上部に床材３が載置される。箱状をなす連結部材１４の内側には、圧縮コイルスプリング１２が備えられ、基礎１上に配置された圧縮コイルスプリング１２に連結部材１４の内側上面が支持されている。また、内側に設けられた圧縮コイルスプリング１２を囲むように、長方形状の４辺に相当する位置に設けられた対面する２対の側壁部１５、１６が設けられており、一対の側壁部１５には、分断された床鉄骨大梁５の端部がそれぞれ接合されており、他の一対の側壁部１６に床鉄骨小梁６が接合されている。すなわち、床鉄骨大梁５と床鉄骨小梁６は連結部材１４を介して直交するように接合されている。
【００２０】
門型フレーム２０は、間隔を隔てて設けられた２本の円筒鋼管でなる柱部材２１と、２本の柱部材２１上に架け渡されたＨ型鋼でなる架構体２２とを有している。
【００２１】
柱部材２１は、上下の端部に鋼板２１ａが設けられており、鋼板２１ａと円筒鋼管２１ｂとを繋ぐリブ２１ｃにより補強されている。門型フレーム２０は、２本の柱部材２１の１本ずつが床鉄骨大梁５の両側に位置するように設けられ、連結部材１４と架構体２２とがほぼ平行をなすように連結部材１４に近づけて配置されている。柱部材２１は上端部が床鉄骨大梁５の上面より高い位置となるように構成されており、柱部材２１上に架け渡された架構体２２の下面２２ａと床鉄骨大梁５の上面５ａとは上下方向に間隔が隔てられている。
【００２２】
摩擦ダンパー３０は、連結部材１４に設けられたプレート１７を介して固定された摺動部材３１と、架構体２２の上部に固定され摺動部材３１の両側に配置された２つの押圧部材３２と、摺動部材３１と２つの押圧部材３２とを貫通する棒ねじ３５及びこの棒ねじ３５の両端からそれぞれ１つずつ螺合される２つのナット３６と、棒ねじ３５に螺合された２つのナット３６の間にて圧縮される付勢部材としての皿ばね３３と、を有している。
【００２３】
摺動部材３１は、ほぼ直角に配置された２つの板部がＬ字状をなす金属製の部材であり、２つの板部の一方は連結部材１４側に固定される座板部３１ａであり、他方の板部は、第１板部材としての摺動板部３１ｂである。摺動板部３１ｂは、摺動部材３１が連結部材１４に固定された状態にて床鉄骨大梁５に沿う方向に突出されている。すなわち、摺動板部３１ｂは、連結部材１４の床鉄骨大梁５側を向く面とほぼ直角をなしている。摺動板部３１ｂは上下方向に長く配置されるとともに、摺動板部３１ｂを貫通して上下方向に長い長孔３１ｃを有している。
【００２４】
押圧部材３２も、ほぼ直角に配置された２つの板部がＬ字状をなす金属製の部材であり、２つの板部の一方は架構体２２に固定される座板部３２ａであり、他方の板部は、第２板部材としての押圧板部３２ｂである。押圧板部３２ｂは、押圧部材３２が架構体２２に固定された状態にて鉛直方向上方に突出されている。２つの押圧部材３２は、押圧板部３２ｂが互いに間隔を隔てて対面し、各々座板部３２ａが、押圧板部３２ｂが対面している側とは反対側に配置されて架構体２２に固定されている。また、押圧板部３２ｂは、架構体２２より連結部材１４側に突出されており、２枚の押圧板部３２ｂが対面している間に、摺動部材３１の摺動板部３１ｂが配置されている。２枚の押圧板部３２ｂには、それぞれ棒ねじ３５が貫通される貫通孔３２ｃが設けられている。
【００２５】
摩擦ダンパー３０は、２枚の押圧板部３２ｂ間に摺動板部３１ｂが挿入された状態で、一方の押圧板部３２ｂの貫通孔(不図示)を貫通した棒ねじ３５が摺動板部３１ｂの長孔３１ｃ及び他方の押圧板部３２ｂの貫通孔(不図示)を貫通し、更に皿ばね３３が挿通されて、２つのナット３６が棒ねじ３５の両端側から螺合されて構成されている。
【００２６】
この摩擦ダンパー３０は、ナット３６が締め込まれることにより皿ばね３３が圧縮され、皿ばね３３の弾性力により押圧板部３２ｂが摺動板部３１ｂを両側から押圧している。皿ばね３３の弾性力は、例えば建物の使用者等が床を歩く程度の振動では摩擦ダンパー３０の摺動板部３１ｂと押圧板部３２ｂとの間にて滑りが生じないような静止摩擦力を備えるべく設定されて、皿ばね３３が圧縮されている。
【００２７】
図４は、皿ばねのばね特性を示す図である。図示するように、皿ばね３３は、圧縮量が小さい領域ではばね高さの変位量に対する付勢力が大きく変化し、圧縮量が大きい領域ではばね高さの変位量に対する付勢力の変化が小さい特性を有している。このため、摩擦ダンパー３０の滑り出すタイミングを安定させるために、本実施形態の皿ばね３３は付勢力の変化の小さな領域（図４では、ばね高さがａ１〜ａ２の領域）にて付勢するように圧縮されている。
【００２８】
そして、地震等により下部構造体としての基礎１が振動すると、上部構造体としての建物２には、摩擦ダンパー３０側と、支持されている圧縮コイルスプリング１２側とから振動が伝達される。このとき、地震により上下方向に作用する力が、皿ばね３３に付勢されて押圧板部３２ｂと摺動板部３１ｂとの間に作用する静止摩擦力以下の場合には、摩擦ダンパー３０はダンパーとして機能せず門型フレーム２０と連結部材１４及び床鉄骨大梁５とは一体となって振動する。この場合には、圧縮コイルスプリング１２による上下免震機能は作用しない。
【００２９】
また、地震により上下方向に作用する力が、皿ばね３３に付勢されて押圧板部３２ｂと摺動板部３１ｂとの間に作用する静止摩擦力より大きい場合には、押圧板部３２ｂと摺動板部３１ｂとが互いに摺動しつつ上下方向に相対移動する。このとき、基礎１から伝達される振動の振動周期が圧縮コイルスプリング１２により長周期化されるとともに、振動のエネルギーが摩擦ダンパー３０により消費され振動が抑制される。
【００３０】
すなわち、本上下免震装置１０においては、摩擦ダンパー３０は、ダンパーとしての機能のみならず、設定された静止摩擦力より大きな上下方向の力が作用したときに、上下方向の免震機構を動作させるトリガーとしての機能も有している。
【００３１】
ガイド機構４０は、床鉄骨大梁５から水平方向に突出され、門型フレーム２０の柱部材２１が貫通されるガイド板４１と、床鉄骨大梁５の上方に位置させて門型フレーム２０の架構体２２の下面に設けられた上ストッパー４２と、床鉄骨大梁５の下方に位置させて基礎１に設けられた下ストッパー４３と、を有している。
【００３２】
図５は、ガイド機構を説明するための平断面図である。図示するように、ガイド板４１は、床鉄骨大梁５の上下のフランジ５ｂ間の中央に設けられた中間プレート５ｄに固定され、床鉄骨大梁５の長手方向と交差する両側にウェブ５ｃから突出された板部材であり、柱部材２１が貫通される孔４１ａが設けられている。孔４１ａの内周縁には、柱部材２１とガイド板４１とを滑らかに相対移動させるためのブッシュ４４が設けられるとともに、ブッシュ４４と柱部材２１との間には僅かな空隙が設けられている。このため、床鉄骨大梁５が水平方向に移動すると、孔４１ａに設けられたブッシュ４４が柱部材２１と接触することにより、床鉄骨大梁５の水平方向の移動が規制される。また、床鉄骨大梁５が水平方向に移動したとしても、柱部材２１に接触するのはブッシュ４４なので、床鉄骨大梁５の上下方向の振動は、ガイド板４１により規制されない。このため、摩擦ダンパー３０がトリガーとなって門型フレーム２０と連結部材１４及び床鉄骨大梁５とが上下方向に相対移動する際にも、門型フレーム２０と連結部材１４及び床鉄骨大梁５との相対移動を阻害しないように構成されている。
【００３３】
また、床鉄骨大梁５の上下方向の移動は、門型フレーム２０の架構体２２の下面２２ａに設けられた上ストッパー４２と、基礎１に設けられた下ストッパー４３とによって規制されるように構成されている。すなわち、地震等により床鉄骨大梁５が相対的に上方へ移動した際には上ストッパー４２に接触することにより上方への移動が規制され、床鉄骨大梁５が相対的に下方へ移動した際には下ストッパー４３に接触することにより下方への移動が規制されるように構成されている。
【００３４】
本実施形態の上下免震装置が備えられた建物２は、建物内を人が歩くような小さな振動に対しては、基礎１と建物２との間にて上下免震装置１０は機能せず、摩擦ダンパー３０の摺動板部３１ｂと押圧板部３２ｂとの間にて滑りが生じない静止摩擦力より大きな上下方向の力が作用した際に、ガイド機構４０にて建物２の変位量が規制されつつ上下免震装置１０が機能する。そして、振動が収まり、作用している上下方向の力が、摩擦ダンパー３０の摺動板部３１ｂと押圧板部３２ｂとの間にて滑りが生じない静止摩擦力以下になると、建物２と基礎１との相対移動が停止し、建物２が基礎１に摩擦ダンパー３０と圧縮コイルスプリング１２とを介して保持される。
【００３５】
本実施形態の上下免震装置１０によれば、所定の大きさの力、すなわち、摺動板部３１ｂと押圧板部３２ｂとの間にて滑りが生じない静止摩擦力以下の上下方向の力が作用したときには、建物２と基礎１との上下方向の相対移動が摩擦ダンパー３０により規制されているので、建物２が、静止摩擦力以下の上下方向の力にて揺れることを防止することが可能である。また、所定の大きさの力より大きな上下方向の力が作用したときには、摩擦ダンパー３０により建物２と基礎１との上下方向の相対移動が許容されるので、圧縮コイルスプリング１２により建物２への上下方向の振動を免震することが可能である。また、建物２と基礎１との間には摩擦ダンパー３０が設けられているので、摺動板部３１ｂと押圧板部３２ｂとの静止摩擦力より大きな上下方向の力が作用したときには、上下方向の振動を減衰させることも可能である。
【００３６】
また、地震等により上下免震装置１０が作動した後であっても、振動が収まり、作用している上下方向の力が、摩擦ダンパー３０が機能しない静止摩擦力より小さくなると、建物２と基礎１との相対移動が停止し、建物２が基礎１に摩擦ダンパー３０を介して保持される。このため、地震等により上下免震装置１０が作動した後には、振動が収まった状態にて摩擦ダンパー３０が作動前の状態に復元されており、人が歩くような小さな振動に対しては免震せず、次に発生する地震等に備える状態とすることが可能である。
【００３７】
また、本実施形態の上下免震装置１０の摩擦ダンパー３０は、摺動部材３１の摺動板部３１ｂと押圧部材３２の押圧板部３２ｂとを貫通させた棒ねじ３５と、棒ねじ３５に螺合された２つのナット３６と、の間にて圧縮された皿ばね３３によって付勢力が付勢されるので、コンパクトで、付勢力が設定しやすい摩擦ダンパー３０を上下免震装置１０に備えることが可能である。ここで、皿ばね３３を圧縮する部材は、棒ねじ３５と２つのナット３６に限らず、ボルトとナットでも構わない。
【００３８】
また、摺動板部３１ｂと押圧板部３２ｂとは、対面させた部位が皿ばね３３により互いに付勢されて当接されるので、皿ばね３３の付勢力を変更することにより、摺動板部３１ｂと押圧板部３２ｂとの間に所望の静止摩擦力を生じさせるべく設定することが可能である。
【００３９】
さらに、皿ばね３３は、圧縮力の変化に対する付勢力の変化が小さな領域に設定されているので、安定した力にて付勢することが可能である。特に、本上下免震装置１０のおいては、上下免震装置１０を機能させるトリガー装置として摩擦ダンパー３０を用いているので、摩擦ダンパー３０の付勢力が安定することにより、上下免震装置１０が機能するタイミングを安定させることが可能である。このため、より信頼性の高い上下免震装置１０を実現することが可能である
また、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４０】
１  基礎、２  建物、３  床材、５  床鉄骨大梁、
５ａ  上面、５ｂ  フランジ、５ｃ  ウェブ、５ｄ  中間プレート、
６  床鉄骨小梁、１０  上下免震装置、１２  圧縮コイルスプリング、
１４  連結部材、１５  側壁部、１６  側壁部、１７  プレート、
２０  門型フレーム、２１  柱部材、２１ａ  鋼板、２１ｂ  円筒鋼管、
２１ｃ  リブ、２２  架構体、２２ａ  下面、３０  摩擦ダンパー、
３１  摺動部材、３１ａ  座板部、３１ｂ  摺動板部、３１ｃ  長孔、
３２  押圧部材、３２ａ  座板部、３２ｂ  押圧板部、３２ｃ  貫通孔、
３３  皿ばね、３５  棒ねじ、３６  ナット、４０  ガイド機構、
４１  ガイド板、４１ａ  孔、４２  上ストッパー、４３  下ストッパー、
４４  ブッシュ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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