(57)【要約】      （修正有）【課題】アイソレーターとして効果的な支承構造と、強力なダンパーとしての減衰力を併せ持つ免震装置を提供する。【解決手段】水平に配置した直線状または環状のコイルバネ１の上下を下支台３と上支台４で挟み、地震動によって上下の接触部に生ずるコイルバネ１の転動軌跡上に断面が円弧状の転動溝５を設け、下支台３は土台６に、また上支台４は支承する建造物等の基礎８に固定し、地震により土台６が動く方向のコイルバネ１の線条は転動溝５内を転動し、直角方向では回転しないで上側は固定され下側はコイルバネ１を傾け変形させて移動し、その中間では位置によってその比率は異なるが、転動と変形を組み合わせて動き、両方向に繰り返されることによって、必要とする支承とダンパー効果の両方を併せ持つ免震装置となる。【選択図】図２
2014218879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（イ）水平面に直線状または環状で、各線条間に傾きによる変形に必要な若干の隙間を持つ、コイルバネ１、または環状コイルバネ２を、その上下に設けた下支台３と上支台４で挟んだ状態で設置する。
（ロ）直線状または環状のコイルバネ１，２と上支台４と下支台３の接触面に、コイルバネの各線条が地震動によって転動する軌跡と同一方向に、水平または円弧状の転動溝５を必要とする震動量に対応した長さのものを設ける。
（ハ）コイルバネの大きさや捲き数は、支承する建造物等の重量や対応する地震の動きに応して必要な数値のものを選択する。
（ニ）上項の転動溝５の水平方向の断面はコイルバネ１，２の半径より少し大きい半径の円弧状とし、その深度はバネ線条の半径前後からその２分の１程度とする。
（ホ）下支台３は地面上に設置される土台６に、上支台４は建造物等の基礎８に強固に固定する。
以上のように構成された、コイルバネの側面で支え転動と変形による抗力を利用した、アイソレーターとダンパーの両機能を持つ免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  建造物等の地震による揺れを減少させて、破壊や損傷を極力少くする免震装置及び減衰ダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】  地震による大きな揺れを減少させる免震装置として諸種の方式による装置が開発されている。主なものとして転がり及び滑り支承によるもの、積層ゴムによるものまた空気圧浮上などによるもの、さらにこれらのアイソレーターと各種ダンパーを組み合わせた諸装置が広く実用化されている。【０００３】  住宅やビルなどの免震装置には上記のように多くの免震装置が実用化されているが、地震の揺れかたや支架する構造物の重さや形状などによって共振現象が異なり免震効果に差を生ずる。例えば積層ゴム方式によるものは比較的に大型ビルなど重量が大きいものに適している。一方転がり支承は移動抵抗が少なく特に一般家屋や中小ビル等の建造物に適している。【０００４】  何れの方式も設置費用が高額となり広く普及していないのが現状で、低コストで効果的な免震装置の開発が望まれている。特に小型・軽量の建造物とりわけ一般住宅で低コストで効果的な免震装置の実用化技術が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  地震による被害を大きく減らすため求められる免震装置には減震と復元力を持たせるため、別個にダンパーを併置する場合が多くコストの増加要因となっている。従って地震の振動に対して支承とダンパーの両機能を有する制震装置の開発を図り、さらに単純な構造と低コスト化によって実用化を促進する免震装置の開発。【０００６】  本発明による免震装置は低コストで普及しやすいものとすることを優先し、例えば震度６，７のような大きな揺れを限りなくゼロにするのではなく、震度１，２程度で大きな被害を発生させないようにする減震装置の開発を重要な課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明は転動による支承構造と併せて変形と捻りによるダンパー効果を併せ持つ、水平に配置された直線状または環状のコイルバネの上下を、コイルバネの転動方向と同一方向の転動溝５を持つ、下支台３と上支台４とで挟んだ構造の免震装置とする。【０００８】  直線状または環状のコイルバネは、その線径や形状、また配置や密度を選択して比較的軽量な構造物から、鉄筋コンクリートの建物のような巨大重量の構造物まで幅広く対応可能な免震装置とする。
【発明の効果】
【０００９】  単純な構造でまた規格化や量産が従来のものより容易である。さらに支承とダンパーの両機能と効果を併せ持ち低コスト化も可能である。【００１０】  コイルバネの弾性により小範囲であるが上下方向の微振動も吸収され、また傾斜する部分の支力の低下を転動部分のコイルバネで受けて、全体として支承力を維持するようにできる。【００１１】  コイルスプリングの側面で受圧すると接点が非常に多くなり、また接触するバネ線条の半径も大きい。その為同じ転動でも鋼球の場合より受圧接点での支力は高く、設計上より低強度の材料で対応できる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】  図２の支柱９にある線Ｂ−Ｂからの水平断面図で直線状コイルバネ１を十字状に配置した免震装置の平面図。図の右側と上部は建物の基礎８と上支台４を取り除いた状態でコイルバネ１と転動溝５の状態を表示している。
【図２】  図１の線Ａ−Ａの縦断面図。左側のコイルバネ１は側面図。
【図３】  環状のコイルバネ２による免震装置の実施例を示したもので、図４の上支台４より上方の部分を取り除いた平面図で、左側下方の一部分はコイルバネ２を切り取って転動溝５を表示している。
【図４】  図３の線Ｃ−Ｃの縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  以下、本発明の実施例として図１，２と図３，４で示した２例の免震装置について説明する。
【実施例１】
【００１４】  図１と図２で示した免震装置は、直線状に捲かれたコイルバネ１を十字状に４個水平に配置した免震装置の例を示している。コイルバネ１の下方は土台６に固定された下支台３に、上方は建造物の基礎８に固定された上支台４とで挟んだ構造となっている。下支台３の固定はボルト７によるほか固定枠１２によって土台６を挟み固定している。上支台４は固定枠１３によって基礎８を挟んで固定した例を示している。【００１５】  図１は図２の線Ｂ−Ｂから下方の平面図で、上方と右側では基礎８と上支台４を取り除いて、転動溝５に嵌合したコイルバネ１の状態を示し、さらに右側ではコイルバネ１の一部を取り除いて転動溝５を示している。転動溝５の長さは図例ではコイルバネ１より短くなっているが、図２の点線で示した転動溝５の円弧状の溝の深さや半径を調整し、転動に対応した必要な長さのものを選択する。【００１６】  またコイルバネ１の直径と太さや捲き数も、建造物等の重量や対応する地震の最大震度などを考慮して選定する。【００１７】  上下の接触部はコイルバネ１の捲かれた各線条の転動する際の軌跡と同一方向で、円弧状の転動溝５に嵌合した状態で組み立てられている。その直交断面はコイルバネ１の半径より大きくし、転動や傾きの変動時に接触部で転がり移動として接触部の摺動は極力生じないようにしている。【００１８】  転動溝５を円弧状ではなく水平とした場合、鋼球の場合と同様にコイルバネの転動に対する復元力は無いが、他の部分で働く変形と捻りによって強力な復元力が得られる。【００１９】  地震の発生によって土台６が図１で左右に振動した場合、四つあるコイルバネ１の上下のバネは転動する。また左右のコイルバネ１は上下が転動溝５によって固定されているので、下面側は左右に移動してコイルバネを傾かせ大きな抗力を伴って変形する。その際上下面とも接触面は僅かに転動して摺動は殆ど無く、上方の建造物の基礎８に伝わる振動は大きく軽減させ、免震とダンパーとして機能する。【００２０】  反対に土台６の振動方向が図１で上下方向の場合は、前項とは逆に作用し左右のコイルバネ１は転動する。また上下のコイルバネ１は下部は移動し上部は上部に支架している建造物の慣性力によって固定され、その変形による抵抗力は上項と同様にダンパーとしての効果を持たせられる。【００２１】  また土台６が上下左右の中間方向に振動した場合は、転動と傾斜する変形を併せた移動によって振動の基礎８への伝達を同様に減少させる。従って十字方向の配置であるがあらゆる方向の振動に同様に対応できる。コイルバネ１の配置はこの実施例のような十字方向の組み合わせだけでなく、Ｔ形やＬ形また直線状など、また次の実施例の環状コイルバネ２によるものと組み合わせることもできる。【００２２】  コイルバネ１が傾斜する部分の支承力は減少するが、その分は転動する部分に加圧され全体として支承力は大きく変化しない。【００２３】  コイルバネ１は図１例では短いものを十字状に組み合わせているが、例えば土台６や基礎８全体に配置して支承力を全体に分散化できる。それによりコイルバネ１の線径を細くしたり、下支台３や上支台４を軽量化また材質を低強度のものにすることが可能となる。
更に建造物の全面に多数設けて小径のコイルバネで対応するようにできる。
【実施例２】
【００２４】  図３と図４で示した免震装置は環状に形成した環状コイルバネ２による実施例で、環状コイルバネ２はコイル状バネを図３のように環状に加工し、側面中央部で両端部を溶接するか結合した状態で熱処理して製造したものを示している。その結合部分を結合部１０で表している。また可能な場合には熱処理後の鋼線を直接加工して成形する。【００２５】  環状に成型して結合部を溶接しない状態でも対応できるが、振動方向により捻りによる抗力が弱くなりダンパー効果が減少する。【００２６】  図１，２の実施例と同様にコイルバネ２の転動溝５は、各位置のコイルバネの捲き方向と一致させ図３の左下に示したように、環状コイルバネ２を構成する放射状各線条と同方向に転動溝５が放射状に設けられている。【００２７】  下支台３はボルト７によって土台６に固定され、上支台４は固定棒１１により支架する建造物等の基礎８に固定されている。各支台ともコンクリートの土台６や基礎８と一体に強固に固定されている。【００２８】  地震の震動によって土台６またこれに固定された下支台３も一体に振動する。その方向が図３でＣ−Ｃ方向即ち左右に動く場合、環状コイルバネ２の同方向にある線条は転動して左右に振動幅の２分の１ほど往復移動する。その直交方向の上下に位置する線条は上下の転動溝５によって位置を固定され、上支台４の接触部を中心として傾き変形する。その際上下の接触部でははバネ線条と転動溝５の曲面の接触面で極く僅か転動状に動き摺動はできるだけ発生させない。【００２９】  この環状コイルバネ２が図３で左右方向に下支台３側が移動すると、上下側の線条で捻り状態となり傾き変形と併せて大きな抗力となる。この現象は移動方向に関係なく捻りは発生するので、図１例の直線状のコイルバネ１には無いダンパー効果を利用できる。【００３０】  図３で上下左右の中間にあるバネの線条は転動と傾き変形の両方が行われ、位置によってその比率は変化する。【００３１】  また図３で左右方向に土台６が振動した場合上下方向に位置する線条は上方で固定状態になるので、左右方向に移動の際は繰返して変形するので、強い抗力が発生してダンパー効果が大きくなる。【００３２】  直線状のコイルバネ１を組み合わせたものでは、配置によっては傾き変形による支承力に多少の変化を伴うが、環状コイルバネ２では土台６の振動方向に関係なく支承力は一定で変化は非常に少ない。【００３３】  コイルバネ１と環状コイルバネ２は、地震動に対して建造物の慣性力によって動かない場合、土台６側の下支台３の振幅の２分の１ほど転動方向に移動する。例えば振幅が５ｃｍの場合振動と同方向のコイルバネ１は変形してコイル中心で２．５ｃｍ移動する。振動の垂直方向では傾く変形をして上方は転動溝５によって固定されているので上支台４は動かず下支台３側は５ｃｍ移動して大きく傾斜し変形する。【００３４】  支承する建造物の重量の大きさに対応して、コイルバネ１と環状コイルバネ２の大型化によるほか、基礎間隔を狭くしたりまた上下に重ねて配置して、支承力や対応する振幅幅を大きくでき免震効果をより高められる。【００３５】  両実施例のコイルバネを受ける転動溝５を設けた下支台３と上支台４は、図例では厚い鋼板を切削加工したものを示している。支承する建造物が比較的に軽量の場合、薄い鋼板をプレス加工したものとコンクリートを密着状に併せて対応できる。【００３６】  コイルバネと転動溝５とは転動によるので強い摺動は無いので、支架する構造物の重量によっては鋼板に換えて炭素やガラス繊維で強化したプラスチックとコンクリートを組み合わせたり、流し込み成型したコンクリートのみでも対応できる場合も考えられる。
【符号の説明】
【００３７】    １    コイルバネ
２    環状コイルバネ
３    下支台
４    上支台
５    転動溝
６    土台
７    ボルト
８    基礎
９    支柱
１０    結合部
１１    固定棒
１２    固定枠
１３    固定枠
【図１】
2014218879.tif 000003
【図２】
2014218879.tif 000004
【図３】
2014218879.tif 000005
【図４】
2014218879.tif 000006