(57)【要約】  【課題】  非地震時にはロック状態に維持され、地震時にはロック解除状態に切り換わる機械的なロック装置であるにもかかわらず、地震後には、自動的にロック状態に再セットすることができる免震建物のロック装置を提供する。  【解決手段】  免震層２の上部構造物１Ａと下部構造物１Ｂのうち一方に、昇降自在で且つ下降付勢されたダボピン９を設け、他方にダボピンを挿脱自在に嵌入させる係止部６を設け、ダボピンの近傍にフロート１１が収容された水槽１０を設け、当該フロートと前記ダボピンとを、フロートが上昇することによってダボピンが係止部に嵌入したロック状態となり、フロートが下降することによってダボピンが係止部から抜け出たロック解除状態となるように連係させ、水槽とロータンク１２とを水管で連通連結し、地震センサー５による地震感知結果に基づいてロータンクの排水レバー１３を操作するよう構成する。  【選択図】  図２
2006233703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
免震建物における免震層での水平移動を拘束するロック状態と水平移動を許容するロック解除状態とに切換可能で且つ非地震時にはロック状態に維持され、地震時にはロック解除状態に切り換わるロック装置であって、免震層の上部構造物と下部構造物のうち一方に、昇降自在で且つ下降付勢されたダボピンを設け、他方にダボピンを挿脱自在に嵌入させる係止部を設け、ダボピンの近傍にフロートが収容された水槽を設け、当該フロートと前記ダボピンとを、フロートが上昇することによってダボピンが係止部に嵌入したロック状態となり、フロートが下降することによってダボピンが係止部から抜け出たロック解除状態となるように連係させ、水槽とロータンクとを水管で連通連結し、地震センサーによる地震感知結果に基づいてロータンクの排水レバーを操作するように構成したことを特徴とする免震建物のロック装置。
【請求項２】
免震層の上部構造物に係止部が形成されたアッパープレートを設け、下部構造物には係止部と対向するサヤ管を設け、サヤ管には昇降自在で且つ下降付勢されたダボピンを、その上端部が係止部に嵌入したロック状態と係止部から抜け出たロック解除状態とに切換可能な状態に設け、サヤ管の下部を水槽に構成し、水槽には水位によりダボピンをロック状態とロック解除状態とにわたって昇降させるフロートを収容し、水槽とロータンクとを水管で連通連結し、地震センサーによる地震感知結果に基づいてロータンクの排水レバーを操作するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の免震建物のロック装置。
【請求項３】
地震センサーが、免震層の上部構造物又は下部構造物に、吊下げバネを介してスイングウエイトを吊下げ支持させる一方、免震層の下部構造物には、水平に配置された板バネの一端部を支持させ、板バネの他端部に板バネに対して上方へ折れ曲がった立上り板部を有する操作部材を連設し、操作部材の立上り板部の上端部に前記スイングウエイトを連結し、操作部材とロータンクの排水レバーとを連動連結し、地震時のＰ波によるスイングウエイトの揺れに伴う操作部材の挙動により、前記排水レバーを操作するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の免震建物のロック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震建物における免震層での水平移動を拘束するロック状態と水平移動を許容するロック解除状態とに切換可能で且つ非地震時にはロック状態に維持され、地震時にはロック解除状態に切り換わる免震建物のロック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤と建物の間や建物の中間階に免震層を設けて、免震層上部の建物に入力される地震力を減衰するようにした免震建物においては、地震によって地盤が揺れた際、免震層での相対的な水平移動によって建物の揺れを軽減できるが、免震層の存在により、強風時に免震層上部の建物が通常の建物よりも大きく揺れ、居住性が低下することがある。これを防ぐために、従来では、大型台風など、まれに起こる程度の強風時に生じる免震層のせん断力レベルまでは、鉛ダンパーなどのダンパー装置によって免震層での水平移動を拘束する方法がとられている。しかしながら、この方法では、そのせん断力レベルまでの小さな地震に対しては免震効果が発揮できないことになる。
【０００３】
このような問題の対策として、地盤と地上構造物との間に免震装置と、地盤に対する地上構造物の動的結合のロックおよびロック解除が可能なロック装置を設け、地上構造物には地上構造物に作用する風速を測定する風速計を設けて、当該風速計による測定値が設定値を超えた場合に上記動的結合のロックを行うことにより、風による地上構造物の揺動を阻止するように構成する一方、地盤側に地震センサーを設けて、風速計による測定値が設定値を超えた場合でも、地震が発生したときには、地震センサーの信号を優先させて、上記ロックを解除するように構成した免震建物のロック装置が特許文献１によって提案されている。
【０００４】
上記の従来例によれば、強風による建物の揺動を抑止でき、それでいて、強風時に地震が発生しても、地震センサーがこれを感知して、ロックを解除するので、免震効果が発揮され、ロック装置の破損も防止されることになる。しかしながら、この従来例による場合は、ロック装置を作動させるための電源の他、風速計や地震センサー、それらの制御回路など多くの電気部品を必要とし、それに伴って電気的な故障発生箇所が増えるため、免震装置が数十年に一度、発生するか、発生しないかも知れない異常事態に備えた設備であるにもかかわらず、信頼性を確保するために頻繁な保守点検が要求されることになる。
【０００５】
たとえ定期的に保守点検が行われても、停電や漏電など不測な事態が発生しがちな地震時には、地震センサーやそれらの制御回路に電気的な故障が発生する可能性を否定できない。従って、何が起きるか分からない地震時に確実にロック装置を解除動作させるためには、地震センサーからロック装置まで、電気部品に頼らない機械的な構成とすることが望ましいと言える。
【０００６】
また、特許文献２や特許文献３には、非地震時にはロック状態に維持され、地震時にはロック解除状態に切り換わる機械的な免震建物のロック装置が記載されている。即ち、特許文献２には、建物側から垂下された円柱状の係止突起と、地盤側から立ち上がった円柱状の係止突起に、それらを跨ぐように円筒状のロック部材を套嵌させ、マグネット等からなる支持部材によってロック部材を地盤から所定の高さに保持し、地震により一定以上の上下振動が加わったとき、ロック部材に働く慣性力により支持部材による支持が解除されて、ロック部材が自重によって地盤上に落下し、ロック解除されるロック装置（トリガー機構）が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、土台と基礎の間に設けた摩擦固定機構をロック状態に維持するレバーを設け、により免震装置に機械的なトリガー機構が開示されている。特許文献３には、非地震時にはロック状態に維持され、地震時には一定の震度でウエイトがレバー上に落下することによって、レバーが揺動して、ロック解除する機械的なロック装置が開示されている。
【０００８】
これらの従来例による場合は、何れも機械的な構成であるから、故障の心配が少なく、ロック装置としての信頼性は高いが、地震後、作業員が免震層に入り込んで、手動により元のロック状態に再セットすることが必要である。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２９１７２１号公報
【特許文献２】特開平１０−３８０２１号公報
【特許文献３】特開２０００−８６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の点に留意して成されたものであって、その目的とするところは、非地震時にはロック状態に維持され、地震時にはロック解除状態に切り換わる機械的なロック装置であるにもかかわらず、地震後には、自動的にロック状態に再セットすることができる免震建物のロック装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明が講じた技術的手段は、次の通りである。即ち、請求項１に記載の発明は、免震建物における免震層での水平移動を拘束するロック状態と水平移動を許容するロック解除状態とに切換可能で且つ非地震時にはロック状態に維持され、地震時にはロック解除状態に切り換わるロック装置であって、免震層の上部構造物と下部構造物のうち一方に、昇降自在で且つ下降付勢されたダボピンを設け、他方にダボピンを挿脱自在に嵌入させる係止部を設け、ダボピンの近傍にフロートが収容された水槽を設け、当該フロートと前記ダボピンとを、フロートが上昇することによってダボピンが係止部に嵌入したロック状態となり、フロートが下降することによってダボピンが係止部から抜け出たロック解除状態となるように連係させ、水槽とロータンクとを水管で連通連結し、地震センサーによる地震感知結果に基づいてロータンクの排水レバーを操作するように構成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の免震建物のロック装置であって、免震層の上部構造物に係止部が形成されたアッパープレートを設け、下部構造物には係止部と対向するサヤ管を設け、サヤ管には昇降自在で且つ下降付勢されたダボピンを、その上端部が係止部に嵌入したロック状態と係止部から抜け出たロック解除状態とに切換可能な状態に設け、サヤ管の下部を水槽に構成し、水槽には水位によりダボピンをロック状態とロック解除状態とにわたって昇降させるフロートを収容し、水槽とロータンクとを水管で連通連結し、地震センサーによる地震感知結果に基づいてロータンクの排水レバーを操作するように構成したことを特徴としている。
【００１３】
尚、地震センサーとしては、圧電素子型加速度センサー、静電容量型加速度センサー、半導体型加速度センサーなどを用いた電気式の地震センサーであってもよいが、電気的な故障をなくして信頼性を高めるためには、地震センサーも機械的な構成とすることが望ましい。
【００１４】
そのため、請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の免震建物のロック装置において、地震センサーが、免震層の上部構造物又は下部構造物に、吊下げバネを介して
スイングウエイトを吊下げ支持させる一方、免震層の下部構造物には、水平に配置された板バネの一端部を支持させ、板バネの他端部に板バネに対して上方へ折れ曲がった立上り板部を有する操作部材を連設し、操作部材の立上り板部の上端部に前記スイングウエイトを連結し、操作部材とロータンクの排水レバーとを連動連結し、地震時のＰ波によるスイングウエイトの揺れに伴う操作部材の挙動により、前記排水レバーを操作するように構成されている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１，２に記載の発明によれば、ダボピン、フロート、ロータンク等で構成された機械的なロック装置であるにもかかわらず、地震後には、自動的にロック状態に再セットすることができる。
【００１６】
即ち、非地震時には、水槽の水位が高く、フロートが上昇しているので、ダボピンが係止部に係合したロック状態に維持され、風による免震建物の不快な揺れが防止される。
【００１７】
地震時には、地震センサーによる地震感知結果に基づいてロータンクの排水レバーが操作され、ロータンクの水を排水するので、ロータンクと連通した水槽内の水位が下がり、フロートが下降する。フロートの下降によりダボピンが係止部から外れ、免震層での水平移動を許容するロック解除状態に切り換わるので、免震効果が発揮される。
【００１８】
地震が終了した後は、ロータンクの排水レバーがニュートラル位置に戻り、ロータンク内にボールタップを介して自動的に給水され、元の水位に戻るので、ロータンクと連通した水槽内の水位も上昇して、フロートが上昇し、フロートの上昇によりダボピンが係止部と係合したロック状態に復元する。
【００１９】
殊に、請求項２に記載の発明によれば、サヤ管の下部を水槽に構成するので、サヤ管の近傍に別の水槽を設けて、水槽内のフロートとサヤ管内のダボピンとを、ワイヤーやリンク等の機械的な操作力伝達機構を介して連係させる場合に比して、ロック装置を簡単かつコンパクトな構成とすることができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、地震時に、板バネと吊下げバネで支持されたスイングウエイトがＰ波の到来により上下に大きく揺れ始め、この揺れに伴う板バネ端部の操作部材の挙動により、ロータンクの排水レバーが操作されて、ロータンクの水を排水することになる。従って、地震センサーからロック装置まで、電気部品に頼らない機械的な構成となり、電気的な故障をなくして信頼性を高めることができる。
【００２１】
また、微弱なＰ波でスイングウエイトを効率よく揺動させるためには、スイングウエイトが地盤の揺れに共振するようなバネ定数に設定することが望ましいが、板バネには、スイングウエイトの支持や操作部材によって排水レバーを操作するための強度が必要であるから、板バネだけでは、スイングウエイトの周期が地盤の一次周期（固有振動数）と合致するようなバネ定数に設定することが困難である。この点、請求項３に記載の発明によれば、免震層の上部構造物又は下部構造物に、吊下げバネを介して前記スイングウエイトを吊下げ支持させたので、この吊下げバネの選択により、全体としてのバネ定数を、スイングウエイトの周期が地盤の一次周期（固有振動数）と合致するような値（スイングウエイトが地盤の揺れに共振するようなバネ定数）に容易に設定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、基礎と建物下端との間に免震層を配置したいわゆる基礎免震の免震建物を例示する図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１において、１は免震建物、２は免震層である。免震層２には、例えば積層ゴムを用いて構成された免震装置３と、免震層２で
の水平移動を拘束するロック状態と水平移動を許容するロック解除状態とに切換可能で且つ非地震時にはロック状態に維持されるロック装置４が設置されている。
【００２３】
図２、図３は、ロック装置４とロック装置４を地震時にロック状態からロック解除状態に切換操作する地震センサー５の詳細を示す。ロック装置４の具体的な構成を説明すると次の通りである。即ち、図２、図３に示すように、免震層２の上部構造物（建物）１Ａに凹部からなる係止部６が形成された鋼製のアッパープレート７が設けられ、下部構造物（基礎）１Ｂには前記係止部６と対向するサヤ管８が設けられている。アッパープレー７トとサヤ管８との間には、上下両端部が係止部６とサヤ管８とに嵌合したロック状態（図２参照）と、上端部が係止部６から外れ下端部がサヤ管８に嵌合したロック解除状態（図３参照）とにわたって昇降自在で且つ自重により下降付勢されたダボピン９が設けられている。
【００２４】
サヤ管８の下部は水槽１０に構成されている。水槽１０には、ダボピン９の底面に連結された当該ダボピン９より細い形状のフロート１１が収容されており、水槽１０の水位変動によりフロート１１が昇降して、ダボピン９をロック状態とロック解除状態とにわたって昇降させるように構成してある。水槽１０には、ロータンク１２が水管１３で連通連結されている。ロータンク１２は、水洗トイレに設置されているロータンクと同じ機構であり、自動給水を行うばボールタップ、オーバーフロー管、フロート弁、フロート弁に鎖で連結された排水レバー１４等で構成されている。排水レバー１４は地震センサー５による地震感知結果に基づいて操作されるように構成してある。
【００２５】
前記ダボピン９は、角型鋼管などによって形成された高剛性・高耐力のもので、軸線方向中間部で上下に分割されており、上下の分割体部分９ａ，９ｂの突合せ端に設けたフランジ同士を複数本のリリーフボルト１５で連結することによって一体となっている。前記サヤ管８は、ダボピン９が昇降自在に嵌り込む角型鋼管によって構成されたもので、上下両端に溶接された鋼製の環状プレート１６及びベースプレート１７とそれらの間に打設されたコンクリート製のベースブロック１８によって補強されており、ベースプレート１７をアンカーボルトによって下部構造物１Ｂに固定するように構成してある。
【００２６】
前記地震センサー５の具体的な構成を説明すると次の通りである。即ち、図２、図３、に示すように、免震層２の上部構造物１Ａに、上下に伸縮するコイルスプリングからなる吊下げバネ１９を介してスイングウエイト２０を吊下げ支持させる一方、免震層２の下部構造物１Ｂに設けた固定部材２１には、水平に配置された板バネ２２の一端部を支持させ、板バネ２２の他端部に板バネ２２に対して上方へ折れ曲がった立上り板部２３を有する操作部材２４を連設し、操作部材２４の立上り板部２３の上端部に前記スイングウエイト２０を連結し、操作部材２４とロータンク１２の排水レバー１３とをワイヤー２５で連結してある。
【００２７】
そして、地震時のＰ波によるスイングウエイト２０の上下の揺れに伴う操作部材２４の挙動により、前記排水レバー１３を操作するように構成してある。２６は、下部構造物１Ｂの板バネ下方位置に設置した緩衝材であり、過度の変形による板バネ２２の破損を防止する役目を果たす。図示しないが、前記スイングウエイト２０は下部構造物１Ｂに吊下げバネ１９を介して吊下げ支持させてもよい。
【００２８】
上記の構成によれば、非地震時には免震建物１のロック装置４がロック状態（図２参照）に維持されるので、免震層２での水平移動が拘束され、風による建物の不快な揺れが防止されることになる。
【００２９】
地震時には、板バネ２２と吊下げバネ１９で支持されたスイングウエイト２０がＰ波の
到来により上下に大きく揺れ始め、この揺れに伴う板バネ２２端部の操作部材２４の挙動により、ロータンク１２の排水レバー１３が操作されて、ロータンク１２の水を排水するので、ロータンク１２と連通した水槽１０内の水位が下がり、フロート１１が下降する。フロート１１の下降によりダボピン９が係止部６から外れ、免震層２での水平移動を許容するロック解除状態に切り換わるので、免震効果が発揮される。
【００３０】
尚、微弱なＰ波でスイングウエイト２０を効率よく揺動させるためには、スイングウエイト２０が地盤側（下部構造物１Ｂ）の揺れに共振するようなバネ定数に設定することが望ましいが、板バネ２２には、スイングウエイト２０の支持や操作部材２４によって排水レバー１３を操作するための強度が必要であるから、板バネ２２だけでは、スイングウエイト２０の周期が地盤の一次周期（固有振動数）と合致するようなバネ定数に設定することが困難である。この点、上記の構成によれば、免震層２の上部構造物１Ａ又は下部構造物１Ｂに、吊下げバネ１９を介して前記スイングウエイト２０を吊下げ支持させたので、この吊下げバネ１９の選択により、全体としてのバネ定数を、スイングウエイト２０の周期が地盤の一次周期（固有振動数）と合致するような値（スイングウエイト２０が地盤の揺れに共振するようなバネ定数）に容易に設定できる。
【００３１】
地震が終了した後は、ロータンク１２の排水レバー１３がニュートラル位置に戻り、ロータンク１２内にボールタップを介して自動的に給水され、元の水位に戻るので、ロータンク１２と連通した水槽１０内の水位も上昇して、フロート１１が上昇し、フロート１１の上昇によりダボピン９が係止部６と係合したロック状態に自動的に復元する。
【００３２】
万が一、想定を超える風荷重が建物に加わった場合や何らかの原因によって地震時にロック解除状態への切換が行われなかった場合には、ダボピン９に設定以上のせん断力が作用することによってリリーフボルト１４が破断し、ダボピン９が上下に分割されるので、ロック装置全体に被害が及ばず、免震効果が発揮できることになる。
【００３３】
サヤ管８の下部を水槽１０に形成してフロート１１を収容することは、ロック装置４を簡単かつコンパクトな構成とすることができる点で、非常に好ましいが、本発明は、図４に示すように、サヤ管８の近傍に別の水槽１０を設けて、水槽１０内のフロート１１とサヤ管８内のダボピン９とを、フロート１１が上昇することにより、ダボピン９が上昇して、係止部６に嵌入したロック状態となり、フロート１１が下降することにより、ダボピン９が下降して、係止部６から抜け出たロック解除状態となるようにワイヤーやリンク等の機械的な操作力伝達機構２６を介して連係させて実施することもできる。
【００３４】
また、図５に示すように、免震層２の下部構造物１Ｂ側に係止部６を設け、上部構造物１Ａ側にサヤ管８を設け、それらの間に昇降自在なダボピン９を自重により係止部６に係合したロック状態に付勢して設ける一方、サヤ管８の近傍に、ロータンク１２と連通連結された水槽１０を設け、水槽１０内に収容したフロート１１とダボピン９とを、ワイヤーやリンク等の機械的な操作力伝達機構２６を介して、フロート１１が上昇することによりダボピン９が下降し、フロート１１が下降することにより、ダボピン９が自重に抗して引き上げられて、係止部６から外れたロック解除状態となるように連係させてもよい。
【００３５】
尚、図示の実施形態では、基礎と建物下端との間に免震層を配置したいわゆる基礎免震の免震建物を例にとって本発明を説明したが、中間階に免震層を配置したいわゆる中間階免震の免震建物に本発明を適用するなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、本発明が種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る免震建物のロック装置を示す全体の概略側面図である。
【図２】ロック状態における要部の一部切欠き側面図である。
【図３】ロック解除状態における要部の一部切欠き側面図である。
【図４】他の実施形態を示すロック装置の概略構成図である。
【図５】他の実施形態を示すロック装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  免震建物
１Ａ  上部構造物
１Ｂ  下部構造物
２  免震層
３  免震装置
４  ロック装置
５  地震センサー
６  係止部
８  サヤ管
９  ダボピン
１０  水槽
１１  フロート
１２  ロータンク
１３  排水レバー
【図１】
2006233703.tif 000003
【図２】
2006233703.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006233703.tif 000006
【図５】
2006233703.tif 000007