(57)【要約】【課題】免振機能の信頼性が高く、装置の低廉化が図れ、自然復元する管理の容易な構造の免振装置を提供する。【解決手段】対面する略水平な平行面体に球体を挟持したユニットを、隣接のユニットと適切に連結した重量支持体を、構造物の上部構造と下部構造の間に設置し、水平方向からの荷重による球体の転動は水平方向の振動を減衰する。球は平面体と点接触であり、転がり摩擦抵抗は小さい。又、垂直振動による平面体への衝撃荷重により発生する反復たわみ運動は、垂直振動を減衰して対面する構造物躯体に伝え、水平垂直併せて全ての方向からの振動を減衰する。本免振装置の全体骨格は球体頂点を力点とする網目状構造をなしており頑丈であり、又個々のユニットの平面体の支持方法は４辺支持単純梁方式で、最大たわみを発生しやすくするうえ、隣接ユニットへの不規則振動の影響を抑え安定した減衰効果を発揮すると共に、元位置に自然復元する構造により解決する。【選択図】図１
2014163514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対面する略水平な、たわみが発生する平行面体の間に球体を挟持したユニットが、隣接ユニットと連結した鉛直荷重支持体を、構造物の上部構造と下部構造の間に設置し、地震振幅動による球体の転動と平面体のたわみ運動により、水平垂直など全方向の振動を減衰して対面する構造物躯体に伝えると共に、自然復元する事を特徴とする免振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、建物や橋梁等の構築物の地震時等に受ける振動を小さくする免振技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  ３個の球とドーム、多数の弾性球体、積層ゴム等で上部構造を支える工法の免振対策が、それぞれ特許文献１、特許文献２、特許文献３などで知られている。【０００３】  これらの免振工法では下部工、上部工及びその中間の介在物の内、少なくとも１箇所にはアイソレータやゴム球等の弾性部材を必要とする。【０００４】  これらの弾性部材は長周期振動を発生させる要因であり、建物下部をばね等の張力や直交するガイドレール等で耐引抜きの対応が必要があり、特開平６−３３０６５５、特開平１０−２８０７２９や特開２０００−２７４１１０等でも知られているところである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３００１６０号公報  （第６頁、図３）
【特許文献２】特開２０１０−１１６９４５号公報  （第６頁、図１）
【特許文献３】特開２０１２−５２６６５  号公報  （第５頁、図３）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】秋庭義明  他８６名執筆  機械工学便覧  基礎編α３  材料力学  社団法人  日本機械学会  代表者  会長  齋藤  忍  発行  ２００７年１１月２５日  初版２刷発行  Ｐ．４６−５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  上記提案の免振装置では免振機能が十分でない事が判ってきた。又別途、大規模な復元装置も必要であり、管理体制の行き届く所でないと利用は困難である。【０００８】  従って、本発明が解決しようとする課題は、免振機能が高く、信頼性が高い、復元装置不要の、安価で管理の行い易い構造の免振装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  前記の課題は、建築物上部構造と下部構造の間に、相対する一対の略水平な平行面体に球体を狭挟したユニットが、隣接ユニットと適切に連結する事により、重力支持と併せて免振機構となり、垂直振動に対しては平面体の反復たわみ運動、水平振動に対しては球体の転動により、あらゆる方向からの振動に対して、建築物躯体に減衰して振動を伝える免振装置によって解決される。
【発明の効果】
【００１０】  本発明の免震構造にあっては、平面体のたわみ運動と、球の転動を融合して、全ての方向からの振動を、もう一方の躯体に減衰して伝える構造であり、信頼性が高く、維持管理が容易で、安価に免振装置を提供出来る。【００１１】  本方法では、上・下部工と狭挟物の間の、いかなる箇所にも弾性部材を必要としない構造であり、球体と平面体は点接触となり、転がり摩擦抵抗は少なく、球体の転動は、水平方向の振動に対して免振効果を発揮する。【００１２】  また、垂直振動による衝撃荷重により発生した平面体の反復たわみ運動は、その振動を減衰して支持支点に伝達するので、上部工躯体に対して免振効果を発揮する。【００１３】  たわみ量は図５に示す通り、球体の支持支点の中心側が大きくなり、球体の移動Ｕに伴い変化し、球体が中心に達した時に最大たわみとなるので、振動により球体が如何なる位置に転動しても、常に中心に向かって転動しようとする力が働き、復元装置は不要である。【００１４】  従って、街中の利用をはじめとし、管理行き届き難い山岳部、僻地等での利用が可能である。【００１５】  又、連結ユニットの数を増減することにより、ユニット当たりの分担荷重を調整でき、軽い建造物から重い建造物までの免振基礎として幅広く利用出来る。【００１６】  本装置の使用材料は、上部建築物等の重量により、軽い物では草木竹・合成樹脂系から、重い物にあってはコンクリート・金属系及びそれらの複合物等用途に応じて材料の選定が可能である。【００１７】  また、ユニットの形状は円形、多角形、四角形等入手可能材料とする事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施例に係る免振装置を設けた建物の概念的な縦断面図である。
【図２】同免振装置における重量支持及び復元力機構の連結ユニットの配置を示す平断面図である。
【図３】ユニット連結部の断面図
【図４】ユニット連結部の透視平面図
【図５】球体移動による平面体たわみ変化及び梁定着部の横断図
【図６】橋梁に利用した場合の橋台・橋脚の縦断面概念図
【図７】送電線鉄塔基礎に利用した場合の縦断面概念図
【図８】特許文献１の図
【図９】特許文献２の図
【図１０】許文献３の図
【発明を実施するための形態】
【００１９】  以下、この発明の実施方法について図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００２０】  図１は、この発明に係る免振装置を具備した建物を示しており、この建物は、基礎１上に上部構造２を構築したもので、両者の間に多数のユニットから成る重量支持体３が、免振装置を具備して設置されている建造物の縦断面である。【００２１】  ユニットの略水平な上下の平行面体４，５は球体６を狭挟し、あらゆる方向からの水平振幅に反応して球体は転動し、相対する平面体とは相対移動するので、水平振動を減衰して対面する平面体に伝達する。【００２２】  又、垂直振動による平面体の反復たわみ運動は、ユニット連結部において垂直振動を減衰して上部躯体に伝達する効果を発揮する。【００２３】  球体の転動と平面体の反復たわみ運動の融合により、全ての方向の振動に対して減衰して対面する構造体に伝達する。【００２４】  ユニット平面体は、周辺部を梁８・９により単純支持された構造であり、装着部は図５の様に最大たわみ角Ａの発生による梁からの遊離ＮＣや、平面体の滑りＳに対して、平面体が移動可能なように支持梁に定着する。【００２５】  平面体及び梁は、平面体のたわみ角発生による梁からの遊離に対応出来る間隔を設けて、バネ１０を具備したボルト１１で定着する。【００２６】  平面体貫通部径は、ボルト１１の直径に比して大きくして、平面体の滑らかな滑りＳを可能とする方法でナット１２で固定する。【００２７】  ナットの緩みを防ぐため、平面体と支持梁の締結部にはダブルナットを使用する。【００２８】  平面体の滑りを良くするため、梁にローラー１３又はベアリングを介在させることができる。【００２９】  ローラーは、平常時は上部からの荷重受けない位置に装着する。【００３０】  縦横の梁組井桁構造と併せて、支持梁補強を行う場合は、図４に図示する筋交１４を挿入する。【００３１】  ユニット構成体のそれぞれの間隔及び寸法は、図３、図５に示すように、互いに適切な距離を保ち、接触しない間隔とする。【００３２】  平面体は、最大たわみ発生時において、上下部構造体に接触しない間隔ＫＣは、最大たわみ量ＭＣ以上をとなる様に設置する。【００３３】  球体直径ＬＣはストッパー１６の間隔ＨＣを通過出来ない直径以上とする。【００３４】  外部ストッパー１７・１８は、ユニットストッパー１６に荷重が掛かり始める時に働きが最大に近づく時期に作動するように設置する。【００３５】  水・風等による上部構造物の流出を防止する流出防止索１９は、ストッパーで上下部工の相対移動が制御されるまでは、その動きを妨げないように装着する。【００３６】  平面体のたわみ量は、非特許文献１により、大たわみ理論及び微小たわみ理論により公表されているが、地震時の振動は衝撃活荷重であり、想定地震の加速度を得られる高度から球体落下試験を行う等して、ユニット構成各部材や球体の挙動を把握して、適正部材の選定を行う。
【産業上の利用可能性】
【００３７】［図６］は橋梁の橋台、橋脚の基礎に利用する場合の橋梁縦断面図である。【００３８】［図７］は電力送電線設備鉄塔基礎に利用する場合の概念縦断面図である。【００３９】  上記２か所の様な所にも設置可能となるのは、何れも信頼性の高い免振効果に加えて、自然に元位置に復元し、管理が容易である本免振装置の特徴である。
【符号の説明】
【００４０】１    基礎下部構造
２    上部構造
３    平行面体
４    上部平行面体
５    下部平行面体
６    球体
７    ユニット連結部
８    平行面体支持縦梁
９    平行面体支持横梁
１０  バネ
１１  ボルト
１２  ナット
１３  ローラー
１４  筋交
１５  筋交ボルト
１６  ユニットストッパー
１７  外部上段ストッパー
１８  外部下段ストッパー
１９  流出防止索
ＬＣ  球体の直径
ＨＣ  ユニット上下ストッパー間隔
ＫＣ  平面体と構造物の間隔
Ａ    最大たわみ角
ＭＣ  最大たわみ量
ＮＣ  平面体の最大遊離量
Ｓ    平面体の移動方向
Ｕ    球体の移動
【図１】
2014163514.tif 000003
【図２】
2014163514.tif 000004
【図３】
2014163514.tif 000005
【図４】
2014163514.tif 000006
【図５】
2014163514.tif 000007
【図６】
2014163514.tif 000008
【図７】
2014163514.tif 000009
【図８】
2014163514.tif 000010
【図９】
2014163514.tif 000011
【図１０】
2014163514.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成25年5月2日(2013.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物や橋梁等の構築物の地震時等に受ける振動を小さくする免振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３個の球とドーム、多数の弾性球体、鋼球と積層ゴム等で上部構造を支える工法の免振装置が、それぞれ特許文献１、特許文献２、特許文献３などで知られている。
【０００３】
これらの免振工法では、球体の転動により免振効果を発現させるものであり、下部工、上部工及びその中間の介在物の内、少なくとも１箇所にはアイソレーターやゴム球等の弾性部材を必要とする。
【０００４】
これらの弾性部材は長周期振動を発生させる要因であり、建物下部をばね等の張力や直交するガイドレール等で耐引抜きの対応が必要であり、又、コロの転動により免振効果を発現させ、重量支持と復元力機構を分離した特許文献４では、水平荷重に対して弾性変形するバネやアイソレーターがコロの転動を阻害し水平振動の免振効果を削減し、又、隣接コロ同士の接触は、転動時のコロの接触部の動きが反転状態で、コロの瞬間反発力で転動体に不規則振動を生みだし、コンピューター制御の油圧制振装置が必要となる事等は知られているところである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３００１６０号公報  （第６頁、図３）
【特許文献２】特開２０１０−１１６９４５号公報  （第６頁、図１）
【特許文献３】特開２０１２−５２６６５  号公報  （第１９頁、図１１）
【特許文献４】特開平  ６−３３０６５５  号公報  （第５頁、図３）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】秋庭義明  他８６名執筆  機械工学便覧  基礎編α３  材料力学社団法人  日本機械学会  代表者  会長  齋藤  忍  発行  ２００７年１１月２５日  初版２刷発行  Ｐ．４６−５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記提案の免振装置では免振機能が十分でない事が判ってきて、又別途、大規模な復元装置も必要であり、管理体制の行き届く所でないと利用は困難である。
【０００８】
従って、本発明が解決しようとする課題は、免振機能が高く、信頼性が高い、復元装置不要の、安価で管理の行い易い構造の免振装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題は、建築物上部構造と下部構造の間に、相対する一対の略水平な平行面体に球体を挟持したユニット（以下、ユニットと称す）が、隣接ユニットと適切に連結する事により、重力支持と併せて免振機構となり、垂直振動に対しては平面体の反復たわみ運動、水平振動に対しては球体の転動により、あらゆる方向からの振動に対して、建築物躯体に減衰して振動を伝える免振装置によって解決される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の免振装置にあっては、平面体のたわみ運動と、球の転動を融合して、全ての方向からの振動を、もう一方の躯体に減衰して伝える構造であり、信頼性が高く、維持管理が容易で、安価に免振装置を提供出来る。
【００１１】
本方法では、上・下部工と挟持物の間の、いかなる箇所にも弾性部材を必要としない構造であり、球体と平面体は点接触となり、転がり摩擦抵抗は少なく、球体の転動は、水平方向の振動に対して免振効果を発揮する。
【００１２】
また、垂直振動による衝撃荷重により発生した平面体の反復たわみ運動は、その振動を減衰して支持支点に伝達するので、上部工躯体に対して免振効果を発揮する。
【００１３】
たわみ量は図５に示す通り、球体の支持支点の中心側が大きくなり、球体の移動Ｕに伴い変化し、球体が中心に達した時に最大たわみとなるので、振動により球体が如何なる位置に転動しても、常に中心に向かって転動しようとする力が働き、復元装置は不要である。
【００１４】
従って本装置は、街中の利用をはじめとし、管理行き届き難い山岳部、僻地等での利用が可能である。
【００１５】
又本装置は、連結ユニットの数を増減することにより、ユニット当たりの分担荷重を調整でき、軽い建造物から重い建造物までの免振装置として幅広く利用出来る。
【００１６】
本装置の使用材料は、上部建築物等の重量により、軽い物では草木竹・合成樹脂系から、重い物にあってはコンクリート・金属系及びそれらの複合物等用途に応じて材料の選定が可能である。
【００１７】
また、ユニットの形状は円形、多角形、四角形等入手可能材料とする事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施例に係る免振装置を設けた建物の概念的な縦断面図である。
【図２】同免振装置における重量支持及び復元力機構の連結ユニットの配置を示す平断面図である。
【図３】ユニット連結部の断面図
【図４】ユニット連結部の透視平面図
【図５】球体移動による平面体たわみ変化及び梁定着部の横断図
【図６】橋梁に利用した場合の橋台・橋脚の縦断面概念図
【図７】送電線鉄塔基礎に利用した場合の縦断面概念図
【図８】特許文献１の図
【図９】特許文献２の図
【図１０】許文献３の図
【図１１】許文献４の図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の実施方法について図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００２０】
図１は、この発明に係る免振装置を具備した建物を示しており、この建物は、基礎１上に上部構造２を構築したもので、両者の間に多数のユニットから成る重量支持体３が、設置されている建造物の縦断面図である。
【００２１】
ユニットの略水平な上下の平行面体４，５は球体６を挟持し、あらゆる方向からの水平振動に反応して転動する球体は、相対する平面体４，５を相対移動させる事により、水平振動を減衰して対面する平面体に伝達する。
【００２２】
又、図３，５に示すように、垂直振動による平面体４，５の反復たわみ運動は、ユニット連結部において垂直振動を減衰して上部躯体に伝達する効果を発揮する。
【００２３】
球体６の転動と平面体４，５の反復たわみ運動の融合は、全ての方向の振動を減衰して対面する構造体に伝達する。
【００２４】
図１，３に示すようにユニットの平面体４，５は、周辺部を梁８・９により単純支持された構造であり、支持部は図５の様に最大たわみ角Aの発生による梁からの遊離ＮＣや、平面体の滑りＳに対して、平面体が移動可能なように支持梁に装着する。
【００２５】
平面体４，５及び梁８，９は、平面体４，５のたわみ角発生による梁８，９からの遊離に対応出来る間隔を設けて、バネ１０を具備したボルト１１で定着する。
【００２６】
平面体はその貫通部径を、ボルト１１の直径に比して大きくして、平面体の滑らかな滑りＳを可能とする方法でナット１２で定着する。
【００２７】
ナット１２の緩みを防ぐため、平面体４，５と支持梁８，９の締結部にはダブルナットを使用する。
【００２８】
平面体４，５の滑りを良くするため、梁にローラー１３又はベアリングを介在させることができる。
【００２９】
ローラー１３は、平常時は上部からの荷重受けない位置に装着する。
【００３０】
縦横の梁組井桁構造と併せて、支持梁補強を行う場合は、図４に図示する筋交１４を挿入する。
【００３１】
ユニット構成体のそれぞれの間隔及び寸法は、図３、図５に示すように、互いに適切な距離を保ち、たわみ、転動により部材が接触しない間隔とする。
【００３２】
平面体４，５は、最大たわみ発生時において、上下部構造体に接触しない間隔KCは、最大たわみ量ＭＣ以上をとなる様に設置する。
【００３３】
球体６の直径LCは図３に示すようにストッパー１６の間隔HCを通過出来ない直径以上とする。
【００３４】
図１に示す外部ストッパー１７・１８は、図３に示すユニットストッパー１６に荷重が掛かり始める時に働きが最大となるように設置する。
【００３５】
水・風等による上部構造物の流出を防止する流出防止索１９は、ストッパーで上下部工の相対移動が制御されるまでは、その移動を妨げないように装着する。
【００３６】
平面体のたわみ量は、非特許文献１により、大たわみ理論及び微小たわみ理論により公表されているが、地震時の振動は衝撃活荷重であり、想定地震の加速度を得られる高度から球体落下試験を行う等して、ユニット構成各部材や球体の挙動を把握して、適正部材の選定を行う。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
図６は橋梁の橋台、橋脚の基礎に利用する場合の橋梁縦断面図である。
【００３８】
図７は電力送電線設備鉄塔基礎に利用する場合の概念縦断面図である。
【００３９】
上記２か所の様な所にも設置可能となるのは、何れも信頼性の高い免振効果に加えて、自然に元位置に復元し、管理が容易である本免振装置の特徴である。
【符号の説明】
【００４０】
１    基礎下部構造
２    上部構造
３    重量支持体
４    上部平行面体
５    下部平行面体
６    球体
７    ユニット連結部
８    平行面体支持縦梁
９    平行面体支持横梁
１０  バネ
１１  ボルト
１２  ナット
１３  ローラー
１４  筋交
１５  筋交装着用ボルト
１６  ユニットストッパー
１７  外部上段ストッパー
１８  外部下段ストッパー
１９  流出防止索
ＬＣ  球体の直径
ＨＣ  ユニット上下ストッパー間隔
ＫＣ  平面体と構造物の間隔
Ａ    最大たわみ角
ＭＣ  最大たわみ量
ＮＣ  平面体の最大遊離量
Ｓ    平面体の移動方向
Ｕ    球体の移動
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2014163514.tif 000013
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図１１】
2014163514.tif 000014