(57)【要約】【課題】従来の免震装置には、積層ゴムと粘性ダンパを使用したものや、球形ベアリングの転がり支承や、建物下部と滑動する滑り支承があるが、ゴム支承は固定荷重の軽い木造建築には適用できない。また、転がり支承や滑り支承には上下震動を吸収する装置が無いので、地震時には直接荷重を受けて、基礎地盤に不等沈下を生じて建物本体が傾斜する危険性がある。【解決手段】木造建築の下部土台木中に球形の自由移動装置５と８を装置して、基礎コンクリート中には円筒形の空間を設けて、その中心にばねボールト３を上部５と８の装置と連結し、上記３にはフランジ附き被覆鋼管１０を被せ、上記１０の上段と下段に夫ぞれ円弧形波形鋼板１１を取り付け、震動時平面上３６０度移動して、上記１０の下方に空気圧縮ばね１２を装置して、基礎コンクリート上面に装置の自動車タイヤ利用の緩衝装置１３と連動して、地震の上下震動を緩和する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本発明は、木造建築の下部土台木中に球形の自由移動装置を設置して、基礎コンクリ−ト中には円筒形の空間を設けて、その中心にばねボ−ルトを上部自由移動装置と連結し、中心のばねボールトにはフランジ付きピン留め装置の被覆鋼管を被せて、その外周の上段と下段に夫ぞれ四方円弧形の波形ばね鋼板を取り付け、震動時に四方円弧形波形ばね板がたわむと同時に上方の土台木中の自由移動装置が連動して平面上３６０度移動できるようにした装置。
【請求項２】
「請求項１」に記載の被覆鋼管の下方に空気圧縮ばね装置を装備して、地震時の上下震動を吸収すると共に土台木の横すべりを容易にする装置。
【請求項３】
建築基礎コンクリ−トの上面に、リサイクルの自動車タイヤを鋼板と鋼枠で挟んだ上下震動を緩和する装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、木造建築基礎の免震装置
【背景技術】
【０００２】  従来の木造建築基礎免震装置の実施例は、１９９５年神奈川県小田原市の報徳二宮神社の修復再建工事を天然ゴム系の積層ゴムとブタン系高分子化合物を用いた然性体ダンパを使用した建築がある。（非特許文献１参照）
また、阪抻大震災以後各機関で開発が進められた免震装置には、球形ベアリング装置の上に建物を乗せて回転原理を利用した転がり支承があり、また金属板にフッ素樹脂を焼き付けて建物下部と滑動するすべり支承がある。【０００３】  上記のすべり支承については、１９９５年発明者の高畑静男が木造建築物基礎の免震装置の名称で出願した。また、永久構造建築のすべり支承に関する研究論文を１９９６年に大分工専と千葉工業大学と東洋建設株式会社と神戸製鋼株式会社と米国の建設会社に論文の検討を依頼した。しかし、１９９８年の天災によって当時の住所大分市大字勢家１０６８番地の２より現住所に転居の際に、上記の書類すべてを紛失した。【０００４】
【非特許文献１】「免震構造の説計と施工１９９７年」竹中工務店技術研究所編
【非特許文献２】「建築基礎対震振動制御２００１年」大田外気晴他３名
【非特許文献３】「ばね１９９７年」ばね技術研究会編
【非特許文献４】「空気圧応用自動化技術１９９０年」カート  ストール著
【非特許文献５】「圧力容器設計と解析２巻１９９５年」小林英男編集
【非特許文献６】「自動車タイヤの研究１９９５年」横浜ゴム株式会社編集
【発明の開始】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  前記（０００２）に記載の免震ゴム支承は中層の永久構造建築には有効であるが固定荷重の軽い木造建築に使用するには面圧が低く、形態の安定した積層ゴムを使用するには適切ではなく、使用するには装置上に鋼製基礎の重量物を特別に載荷する必要がある。
また、転がり支承やすべり支承は、地震の上下震動を吸収する装置が無いので、建築基礎に不等沈下を生じて建物本体が傾斜する危険性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  以下、課題を解決するための手段を図１に基づいて説明する。
【０００７】本発明は、上記課題を解決するために、建築基礎コンクリート上部に自動車古タイヤを利用した緩衝装置１３と土台木下部に装置の鋼板１７とがすべり支承活動しながら上下震動を吸収する手段である。
【０００８】  また、第２の課題解決手段は、建築下部土台木中に球形５の自由移動装置８を装着して基礎コンクリート中には円筒形空間６と７を設けて、その中心にばねボールト３を上部球形装置と連結して、中心ボールトにはばね留めピン装置の上中下三段にフランジ付き鋼制被覆管１０の上段及び下段にそれぞれ四方向に円弧形のばね鋼板１１を取り付けて、地震時に同円弧形ばね鋼板１１がたわむ時と同時に上方土台木中の球形移動装置８と連動して平面上３６０度移動できるようにした手段である。
【０００９】  また、第３の課題解決手段は、上記の鋼製被覆管１０の下方に空気圧縮ばね装置１２を設備して地震時には、基礎コンクリート上面の自動車タイヤ利用の装置１３の弾性と連動して、地震の上下震動を吸収する手段である。
【００１０】  また、第４の課題解決手段は、コンクリート表面外側面に鋼製薄板の箱形ばね１４を取り付けて、建物外部からの防水効果をあげる手段である。
【発明の効果】
【００１１】  本発明の免震装置は、木造建築の形態を変更することなく、水平震動と上下震動を同時に免震して、震度階５以下の地震には土台木中の自由移動装置８と５が作動して建築本体への影響は少なく、震度階５以上の地震には円弧形ばね板１１が作動して、震度階５強の地震には３以下に、震度階６強の地震には５以下に、震度階７弱の地震には６以下に免震することができる。
【００１２】  また、自動車タイヤをリサイクル利用することにより、産業廃棄物処理に役立つ。
【発明の実施のための最良の形態】
【００１３】  以下本発明の実施の形態を図１〜図１５に基づいて説明する。
【００１４】  実施のための最も基本となるのは、この装置が震度の限界値を予定して始動する構造になっているので、地震の地表面に起こる加速度を検討する。
【００１５】  建築基準法改定施行令に基づく損傷限界設計法で算定される中地震の相当入力速度は６４Ｇａｌで相当地盤移動速度は０・１６３ｍ／ｓである。
【００１６】  上記設計値を、地震歴を参考にして検討すると、気象庁の発表による２００５年３月２０日に発生した福岡市北西の玄界島沖地震では、相当加速度１６６ＧａＬ入力速度は０．１７ｍ／ｓで震度階は６弱、また、上記と同年８月１６日に発生した宮城県川崎町の地震も震度階６弱で、この地震による被災地域の木造建築の構造部分と内外壁に多くの損傷が生じた。
また、上記被災地より周辺域では、震度階５弱の程度で大きな被害は無かった。
【００１７】  前記（００１５）、（００１６）の実態を検討して、損傷限界設計法の数値が正しいことが証明されている。
【００１８】  本発明の免震装置が地震によって受ける内部応力とそれに相当する材質と強度と形体を下記のように順次に解析する。
【００１９】  木造建築の固定荷重は、建築基準法第８４条、８５条では、地震時に６００Ｎ／ｍ２についてＮ値を地耐力１種の１０とすると、地震時の建築重力は６０００ｋｇ／ｍ２となる。
【００２０】  本免震装置は４個／ｍ２設置するので、１箇所に加わる圧力は１５００ｋｇとなる。
【００２１】  中心ばねボールト３に装置の鋼製被覆管１０にピン留めの上下二段の円弧形波形ばね板１１は自由回転するので、初震時の横方向振動に対して突出部が上下各１部または各２部で挟む形となる。
【００２２】  円弧形波形ばね板１１の１突出部が受ける横方向振動圧力は安全率を２として上下各１突出部が受けるとすると、１突出部に加わる荷重圧力は、１５００ｋｇ／２で７５０ｋｇとなり、円筒内で受ける圧力は放射角Ｃｏｓ（９０°−４５°／２）＝０．９１７となる。
【００２３】  円弧形波形ばね板１１の１突出部が受ける地震時損傷限界圧力は７５０×６４×０・９１７＝４４、０１６ｋｇとなる。
【００２４】  （非特許文献３）Ｐ８７を参考として、円弧形波形ばね板１１の材質を析出硬化系ステンレス鋼種ＳＵＳ６３１とし、形体寸法は突出部円弧の半径ｒを０．０１５ｍ、有効直線部分の長さＬを０・０６ｍ、板幅ｂを０・０４ｍ、板厚ｈを０・００２３ｍとして、ばね板のたわみを計算する。
【００２５】  （非特許文献３）Ｐ２９４公式３の５１７に、ばね板が軸方向と横方向より圧力を受け
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波形ばねが受けるたわみ減少率は上記文献３のＰ２９８図表３の２５３を照合すると、−１４％となるので、実たわみは０．０２２ｍとなる。
【００２６】  地震時損傷限界圧力４４．０１６ｋｇを受けるばね板１１の内部応力は、上記文献３Ｐ２９
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【００２７】  地震衝撃力Ｐが中心ばねボールト３に生ずる反力を求めると、ボールト３の有効径を０．００９ｍ、ボールト３の基底部より上方移動球の中心までの長さを０．３６ｍ、基底部より鋼性被覆管１０の下端Ｂ点までの長さを０．１６ｍ、基底部より鋼性被覆管１０の上端Ａ点までの長さを０．２６ｍ、Ａ点より移動球の中心までの長さを０．１２ｍとすると、衝撃時にＡ点に生ずる反力Ｒａ＝１２４、７１１ｋｇ：ｍｍ、Ｂ点に生ずる反力Ｒｂ＝８８．０３２ｋｇ：ｍｍ、ＡとＢの中間点では１０６．３７１ｋｇ：ｍｍとなる。
【００２８】  上記の計算結果において、Ａ点の反力とＡとＢの中間点の反力との比は０．８５３となるので、下段の円弧形波形ばね板１１Ａの厚さｈを０．００２ｍとする。
【００２９】  ばねボールト３の材質は９０度曲げ試験に合格の製品を使用する。
【００３０】  ばねボールト３の上記Ａ点より移動球間のたわみの曲率は、損傷限界時圧力においては、
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Ｐ、１、Ｅの数値は、前記（００２６）、（００２７）の項目で示したものと同一であるが、円のＩは０．０４９ｄ４＝０．４４１ｍｍ４である。
【００３１】  損傷限界時における本免震装置の中心位置よりの移動幅は、円弧形波形ばね１１のたわみ幅０．０２２ｍと、ばねボールト３の曲がり幅０．０７６ｍと合計０．０９８ｍとなる。
【００３２】  鋼製被覆管１０の下方に装置する空気圧縮ばね装置１２の規格は、（非特許文献４）Ｐ４０、図２の４に基づく、シリンダの圧力と推力線図には、９０００Ｎの推力で圧力が１５ｂａｒの時のピストンの直径は０．０８ｍが必要である。
【００３３】  鋼製被覆鋼管１０は上下の二部材をねじ留めにして、上部中央の円孔をばねボールト３が下方に貫入し、その末端にピストンをねじ留めにして、下方の皿形部材は、コンクリートに埋設のボールト４の上端にねじ留めにする。
【００３４】  空気圧縮ばね装置１２は円筒胴とし、（非特許文献５）のＪＩＳ８２７０規格に基づい
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【００３５】  基礎コンクリート表面に設置する自動車タイヤ利用の緩衝装置１３は上面に鋼板、下面を格子形鋼枠で挟み、１装置１枚当たり１００ｋｇの重量を載荷して、ばねボールトで上下の部材をねじ留めにして、下面はコンクリート表面に埋設する。
【００３６】  ばね鋼材の耐用年数は過去の実例より、外気と遮断され静荷重下においては、５０年以上と推定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】  本発明の実施形態を示すＡ−Ａ線断面図
【図２】  本発明装置の平面図
【図３】  中心ボールトに装着の被覆鋼管の立面拡大図
【図４】  土台木中の自由回転装置の断面図
【図５】  自由回転装置の部材立面図
【図６】  自由回転装置の部材立面図
【図７】  自由回転装置の部材立面図
【図８】  空気圧縮ばね装置の部材断面図
【図９】  空気圧縮ばね装置の部材断面図
【図１０】  空気圧縮ばね装置の平面図
【図１１】  自動車タイヤ利用緩衝装置の断面図
【図１２】  自動車タイヤ利用緩衝装置の平面図
【図１３】  防水用箱形ばねの断面図
【図１４】  土台木下面装置のＵ形鋼断面図
【図１５】  土台木下面装置のＵ形鋼平面図
【符号の説明】
【００３８】  １    土台木
２    基礎コンクリート
３    ばねボールト
４    埋込みボールト
５    移動球
６    円筒鋼
７    円筒底鋼
８    自由移動装置
８Ａ  装置留ボールト
８Ｂ  装置円形胴
８Ｃ  装置珠受
１０    中心ボールトに装着の被覆鋼管
１０Ａ  被覆副鋼管
１１    円弧形波形ばね鋼板上段
１１Ａ  円弧形波形ばね鋼板下段
１２    空気圧縮ばね装置
１２Ａ  ピストン
１２Ｂ  装置底皿鋼
１３    自動車タイヤ利用緩衝装置
１４    防水用箱形ばね
１５    外壁
１６    円筒鋼補強配鉄筋鋼
１６Ａ  円筒鋼補強直筋鋼
１７    土台木底板鋼
１８    自動車タイヤ
１９    土台木底板装置孔’
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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