(57)【要約】      （修正有）【課題】  外部電源やバックアップ用のバッテリー、風速計や地震センサー、それらの制御回路などが不要な簡単かつ故障し難い構成によって、強風時における建物の不快な揺れを防止でき、小さな地震でも免震効果が発揮できるようにした免震建物のロック装置を提供する。【解決手段】  免震建物１のロック装置を構成するにあたり、免震建物１の屋上に風力発電装置４を設け、免震層２の上部構造物１Ａと下部構造物１Ｂとのうち、一方に電磁石５を、他方には吸着板６を、それらの吸着面が上下に対向した状態に設け、風力発電装置と電磁石との間に、風力発電装置で発電された電力を電磁石にリアルタイムで供給する電気回路７を設け、風力発電装置からの供給電力に応じて電磁石を励磁することにより、吸着板を吸着して、免震層での水平移動を拘束するように構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
免震建物又は免震建物近傍に風力発電装置を設け、免震層の上部構造物と下部構造物とのうち、一方に電磁石を、他方には吸着板を、それらの吸着面が上下に対向した状態に設け、前記風力発電装置と前記電磁石との間に、風力発電装置で発電された電力を電磁石にリアルタイムで供給する電気回路を設け、風力発電装置からの供給電力に応じて電磁石を励磁することにより、吸着板を吸着して、免震層での水平移動を拘束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】
請求項１に記載の免震建物のロック装置であって、前記電磁石を免震層の上部構造物に固定された状態に設ける一方、前記吸着板を免震層の下部構造物に形成された係止孔と常時係合し且つ係合状態を維持したまま上下動が可能な状態に設け、電磁石と吸着板の吸着面間に隙間を形成したことを特徴とする免震建物のロック装置。
【請求項３】
請求項１に記載の免震建物のロック装置であって、前記電磁石を免震層の下部構造物に固定された状態に設ける一方、前記吸着板を免震層の上部構造物に形成された係止孔と常時係合し且つ係合状態を維持したまま上下動が可能な状態に設け、吸着板の上面と係止孔の底面との間に隙間を形成したことを特徴とする免震建物のロック装置。
【請求項４】
請求項１に記載の免震建物のロック装置であって、前記電磁石を免震層の上部構造物に形成された係止孔と常時係合し且つ係合状態を維持したまま上下動が可能な状態に設け、電磁石の上面と係止孔の底面との間に隙間を形成する一方、前記吸着板を免震層の下部構造物に固定された状態に設けたことを特徴とする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、強風時に免震層での水平移動を拘束す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、戸建住宅のような軽量な免震建物を対象としたものではあるが、特許文献１に記載のように、免震建物の基礎面と免震層上部の構造体の何れか一方に上下方向にのみ往復移動可能なロッド材を設け、他方には前記ロッド材の一端側が挿抜自在に嵌合する凹部からなる係止部を設け、建物の屋上に設けた風力計（風速計）により一定以上の風力が感知されたとき、電磁石を利用した作動装置によりロッド材を軸線方向に移動させて係止部に嵌入することにより、建物と基礎面をロックするトリガー機構が提案されている。作動装置の電磁石は、強風時に起こりがちな停電に備えてバッテリーを電源とし、バッテリーは充電器を介して家庭用外部電源に接続されるか、あるいは、風力発電装置やソーラー発電装置に接続される。
【０００４】
上記の従来例によれば、風による建物の揺動を抑止できるが、強風時に地震が発生すると、地盤と建物がロッド材で連結されているので、ロッド材は係止部に圧着されて引抜きが困難となり、免震効果が発揮されず、ロッド材や建物が損傷するという問題点がある。
【０００５】
この点、特許文献２に記載の免震装置では、地盤と地上構造物との間に免震手段と、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手段を設け、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、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されているので、強風時に地震が発生しても、免震効果が発揮され、ロック手段の破損が防止されることになる。
【０００６】
しかしながら、この従来例による場合は、ロック手段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。
【０００７】
また、特許文献３には、地盤と建物の間に免震層を設けた免震建物において、免震層に摩擦ブレーキを設ける一方、屋上に風速計を設置し、風速計によって測定された風速が設定値を超えることにより、摩擦ブレーキが作動して、風による建物の水平移動を拘束するようにした免震システムが記載されている。
【０００８】
この従来例によれば、風速が設定値を超えて摩擦ブレーキが作動し、建物の水平移動を拘束しているときに、風力より大きな所定強度以上の地震が発生した場合には、摩擦ブレーキが作用したまま免震層での水平移動が許容され、免震効果が発揮されることになるので、地震センサーは不要であるが、摩擦ブレーキ用の油圧シリンダーを駆動するための外部電源の他、強風時に起こりがちな停電に備えてバックアップ用のバッテリー、風速計などが必要である。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３６３０６号公報
【特許文献２】特開平９−２９１７２１号公報
【特許文献３】特開２００１−１２１０８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、外部電源や強風時に起こりがちな停電に備えたバックアップ用のバッテリー、風速計や地震センサー、それらの制御回路などが不要な簡単かつ故障し難い構成によって、強風時における建物の不快な揺れを防止でき、小さな地震でも免震効果が発揮できるようにした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に記載の発明による免震建物のロック装置は、免震建物又は免震建物近傍に風力発電装置を設け、免震層の上部構造物と下部構造物とのうち、一方に電磁石を、他方には吸着板を、それらの吸着面が上下に対向した状態に設け、前記風力発電装置と前記電磁石との間に、風力発電装置で発電された電力を電磁石にリアルタイムで供給する電気回路を設け、風力発電装置からの供給電力に応じて電磁石を励磁することにより、吸着板を吸着して、免震層での水平移動を拘束するように構成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明による免震建物のロック装置は、請求項１に記載の免震建物のロック装置であって、前記電磁石を免震層の上部構造物に固定された状態に設ける一方、前記吸着板を免震層の下部構造物に形成された係止孔と常時係合し且つ係合状態を維持したまま上下動が可能な状態に設け、電磁石と吸着板の吸着面間に隙間を形成したことを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明による免震建物のロック装置は、請求項１に記載の免震建物のロック装置であって、前記電磁石を免震層の下部構造物に固定された状態に設ける一方、前記吸着板を免震層の上部構造物に形成された係止孔と常時係合し且つ係合状態を維持したまま上下動が可能な状態に設け、吸着板の上面と係止孔の底面との間に隙間を形成したことを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明による免震建物のロック装置は、請求項１に記載の免震建物のロック装置であって、前記電磁石を免震層の上部構造物に形成された係止孔と常時係合し且つ係合状態を維持したまま上下動が可能な状態に設け、電磁石の上面と係止孔の底面との間に隙間を形成する一方、前記吸着板を免震層の下部構造物に固定された状態に設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、免震建物又は免震建物近傍に設けた風力発電装置で発電された電力をリアルタイムで電磁石に供給して、電磁石を励磁することにより、吸着板を吸着し、免震層での水平移動を拘束するように構成したので、風が無いときには、電磁
石が励磁されず、吸着板を吸着しないので、免震層での水平移動が拘束されず、免震層は免震効果を発揮し得る状態に維持される。
【００１６】
強風時には、風力発電装置からの供給電力により電磁石が励磁されて、吸着板を吸着するので、免震層での水平移動が拘束され、風による建物の揺れが防止される。この場合、風力発電装置からの供給電力に応じて電磁石を励磁するので、風が強い程、電磁石の磁力が増して拘束力が大きくなり、強風による建物の揺れを確実に防止できる。そして、電磁石の吸着による拘束力の上限値を、想定される地震時のせん断力レベル以下に設定しておくことにより、強風下で地震が発生したときには、電磁石と吸着板とが吸着状態のまま摩擦力に抗して滑動し、免震効果が発揮されることになる。
【００１７】
従って、外部電源や強風時に起こりがちな停電に備えたバックアップ用のバッテリー、風速計や地震センサー、それらの制御回路などが不要な簡単かつ故障し難い構成であるにもかかわらず、強風時における建物の不快な揺れを防止でき、小さな地震でも免震効果が発揮できることになる。
【００１８】
尚、免震層の上部構造物と下部構造物とのうち、一方に電磁石を、他方に吸着板を、夫々、固定された状態に設ける場合、電磁石と吸着板をそれらの吸着面が常時密着した状態に設置する必要があるので、免震層の上下幅や電磁石と吸着板の設置高さに、高い精度が要求され、施工が極めて困難であるが、請求項２〜４に記載の発明によれば、免震層の上下幅や電磁石と吸着板の設置高さに、さほど精度を要求されず、施工が容易である。
【００１９】
即ち、請求項２に記載の発明によれば、前記電磁石を免震層の上部構造物に固定された状態に設ける一方、前記吸着板を免震層の下部構造物に形成された係止孔と常時係合し且つ係合状態を維持したまま上下動が可能な状態に設け、電磁石と吸着板の吸着面間に隙間を形成したので、電磁石が吸着板を吸着したとき、吸着板は上記の隙間分、上昇するが、係止孔との係合状態を維持することになる。従って、電磁石と吸着板の吸着面間の隙間に多少の大小があっても、機能が確保されることになり、施工が容易である。また、電磁石が消磁されたときや、地震時の免震層での相対的な水平移動により、電磁石が吸着板の端縁を越えて水平方向に相対的に移動したとき、吸着板が自重で係止孔に落下して、吸着面間に隙間が生じるので、地震時に電磁石が吸着板の端縁を越えて水平方向に相対的に移動しても、電磁石が反対方向に移動する際、吸着板の端縁と衝突する虞がなく、従って、吸着板を小径なものにすることができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明における電磁石と吸着板の上下関係を逆に構成したので、つまり、前記電磁石を免震層の下部構造物に固定された状態に設ける一方、前記吸着板を免震層の上部構造物に形成された係止孔と常時係合し且つ係合状態を維持したまま上下動が可能な状態に設け、吸着板の上面と係止孔の底面との間に隙間を形成したので、隙間に多少の大小があっても、吸着板は自重により下降して、電磁石の上に載った状態となり、両者の吸着面は常時密着した状態になる。この状態においても吸着板は係止孔との係合状態を維持しているので、吸着板が電磁石で吸着されることにより、免震層での水平移動が拘束されることになる。従って、吸着板の上面と係止孔の底面と間の隙間に多少の大小があっても、機能が確保されることになり、施工が容易である。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、前記電磁石を免震層の上部構造物に形成された係止孔と常時係合し且つ係合状態を維持したまま上下動が可能な状態に設け、電磁石の上面と係止孔の底面との間に隙間を形成する一方、前記吸着板を免震層の下部構造物に固定された状態に設けたので、電磁石は自重により下降して、吸着板の上に載った状態となり、両者の吸着面は常時密着した状態になる。この状態においても電磁石は係止孔との係合状態を維持しているので、吸着板が電磁石で吸着されることにより、免震層での水平移動が拘束
されることになる。従って、電磁石の上面と係止孔の底面と間の隙間に多少の大小があっても、機能が確保されることになり、施工が容易である。また、電磁石と吸着板の吸着面が常時密着した状態にあるので、吸着板を免震層の下部構造物の上面と面一に設定しておけば、地震時の免震層での相対的な水平移動により、電磁石が吸着板の端縁を越えて水平方向に相対的に移動しても、電磁石が反対方向に移動する際、吸着板の端縁と衝突する虞がなく、従って、吸着板を小径なものにすることができる。
【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は免震層であり、例えば積層ゴムを用いて構成された免震装置３が設置されている。免震建物１の屋上（又は免震建物１の近傍）には風力発電装置４が設けられている。免震層２の上部構造物（建物）１Ａの下面には、電磁石５が、免震層２の下部構造物（基礎）１Ｂの上面には、円板状の吸着板（鋼板）６が、それらの吸着面を上下に対向させた状態に設けられている。
【００２３】
前記風力発電装置４と前記電磁石５との間には、風力発電装置４で発電された電力を電磁石にリアルタイムで供給する電気回路７が設けられており、風力発電装置４からの供給電力に応じて電磁石５を励磁することにより、吸着板６を吸着して、免震層２での水平移動を拘束するように構成されている。電磁石５の吸着による拘束力の上限値は、例えば、風力発電装置４の回転数が一定以上にならないように制御して、最大発電量を規定する等の手段により、想定される地震時のせん断力レベル以下に設定されている。
【００２４】
前記電磁石５は、図２の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、免震層２の上部構造物（建物）１Ａに固定した状態に設けられており、前記吸着板６は、免震層２の下部構造物１Ｂの上面に形成された円形の係止孔８と常時係合し且つ係合状態を維持したまま上下動が可能な状態に設けられており、電磁石５と吸着板６の吸着面Ｆ１，Ｆ２間には数ｍｍ〜数十ｍｍの隙間Ｓが形成されている。９は吸着板６の端縁と係止孔８の孔縁との当接によるコンクリートの損傷を防ぐためにコンクリートに埋設された環状の金属板である。環状の金属板９としては磁石に吸着しないステンレス鋼などを用いることが好ましい。５ａは電磁石５のコイル、５ｂはコアである。１０は電磁石５周囲のコンクリートを補強する環状の金属板である。環状の金属板９，１０としては、磁石に吸着しないステンレス鋼などを用いることが好ましい。
【００２５】
尚、電磁石５及び吸着板６は、免震建物１の縦軸芯周りでの回転を防止するためには、図示のように電磁石５及び吸着板６を複数個設置して、全部の電磁石５を電気回路７に並列接続することが望ましい。電磁石５及び吸着板６の設置数は、例えば、免震建物１が戸建住宅のように軽量な建物であるなら２〜４個、超高層ビルである場合には数十個といったように、免震建物１の規模、重量、免震建物１が受ける風圧等に応じて適宜設定されることになる。
【００２６】
上記の構成によれば、外部電源や強風時に起こりがちな停電に備えたバックアップ用のバッテリー、風速計や地震センサー、それらの制御回路などが不要な簡単かつ故障し難い構成であるにもかかわらず、強風時における建物の不快な揺れを防止でき、小さな地震でも免震効果が発揮できることになる。
【００２７】
即ち、風が無いときには、電磁石５が励磁されず、吸着板６を吸着しないので、図２の（Ａ）に示すように、吸着板６は係止孔８の底面で支持されており、電磁石５と吸着板６の吸着面Ｆ１，Ｆ２間に隙間Ｓが形成されている。従って、免震層２での水平移動が拘束されず、免震層２は免震効果を発揮し得る状態に維持される。
【００２８】
強風時には、風力発電装置４からの供給電力により電磁石５が励磁され、図２の（Ｂ）に示すように、吸着板６を吸着するので、免震層２での水平移動が拘束され、風による上部構造物（建物）１Ａの揺れが防止される。この場合、風力発電装置４からの供給電力に応じて電磁石５を励磁するので、風が強い程、電磁石５の磁力が増して拘束力が大きくなり、強風による建物の揺れを確実に防止できる。
【００２９】
強風下で地震が発生したときには、電磁石５の吸着による拘束力の上限値を想定される地震時のせん断力レベル以下に設定してあるので、電磁石５と吸着板６とが吸着状態のまま摩擦力に抗して滑動し、免震効果が発揮されることになる。
【００３０】
この状態において、電磁石５が吸着板６の端縁を越える位置まで水平方向に相対的に移動しても、吸着板６が自重で係止孔８に落下して、吸着面Ｆ１，Ｆ２間に隙間Ｓが生じるので、電磁石５が反対方向に移動する際、吸着板６の端縁と衝突する虞がない。従って、吸着板６としては、想定される水平方向への最大変位量に対して小径なものにすることができる。
【００３１】
また、免震層２の上部構造物１Ａと下部構造物１Ｂとのうち、一方に電磁石５を、他方に吸着板６を、夫々、固定された状態に設ける場合、電磁石５と吸着板６をそれらの吸着面Ｆ１，Ｆ２が常時密着した状態に設置する必要があるので、免震層２の上下幅や電磁石５と吸着板６の設置高さに、高い精度が要求され、施工が極めて困難であるが、上記の構成によれば、電磁石５を上部構造物１Ａに固定状態に設ける一方、吸着板６を免震層２の下部構造物１Ｂに形成された係止孔８と常時係合し且つ係合状態を維持したまま上下動が可能な状態に設け、電磁石５と吸着板６の吸着面Ｆ１，Ｆ２間に数ｍｍ〜数十ｍｍの隙間Ｓを形成したので、隙間Ｓに多少の大小があっても、機能が確保されることになり、さほど精度を要求されないので、施工が容易である。
【００３２】
図３は他の実施形態を示す。この実施形態は、図２に示した電磁石５と吸着板６の上下関係を逆に構成したもので、電磁石５を免震層２の下部構造物１Ｂの上面に固定された状態に設ける一方、吸着板６を免震層２の上部構造物１Ａの下面に形成された円形の係止孔８と常時係合し且つ係合状態を維持したまま上下動が可能な状態に設け、電磁石５と吸着板６の吸着面Ｆ１，Ｆ２間に数ｍｍ〜数十ｍｍの隙間Ｓを形成した点に特徴がある。その他の構成、作用は、図１〜図２の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００３３】
図４は他の実施形態を示す。この実施形態は、電磁石５を免震層２の上部構造物１Ａの下面に形成された円形の係止孔８と常時係合し且つ係合状態を維持したまま上下動が可能な状態に設け、電磁石５の上面と係止孔８の底面との間に数ｍｍ〜数十ｍｍの隙間Ｓを形成する一方、吸着板６を免震層２の下部構造物１Ｂの上面に固定された状態に設けた点に特徴がある。吸着板６は上面が免震層２の下部構造物１Ｂの上面と面一になるように埋設されている。係止孔８の縁部はコンクリートに埋設した環状の金属板１０で補強されている。
【００３４】
この構成によれば、電磁石５を免震層２の上部構造物１Ａに形成された係止孔８と常時係合し且つ係合状態を維持したまま上下動が可能な状態に設け、電磁石５の上面と係止孔８の底面との間に隙間Ｓを形成する一方、吸着板６を免震層２の下部構造物１Ｂの上面に固定された状態に設けたので、電磁石５は自重により下降して、吸着板６の上に載った状態となり、両者の吸着面Ｆ１，Ｆ２は常時密着した状態になる。この状態においても電磁石５は係止孔８との係合状態を維持しているので、吸着板６が電磁石５で吸着されることにより、免震層２での水平移動が拘束されることになる。
【００３５】
従って、電磁石５の上面と係止孔８の底面と間の隙間Ｓに多少の大小があっても、機能が確保されることになり、施工が容易である。また、吸着板６を免震層２の下部構造物１Ｂの上面と面一になるように埋設してあるので、地震時の免震層２での相対的な水平移動により、電磁石５が吸着板６の端縁を越えて水平方向に相対的に移動しても、電磁石５が反対方向に移動する際、吸着板６の端縁と衝突する虞がなく、従って、吸着板６を小径なものにすることができる。その他の構成、作用は、図１〜図２の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００３６】
上記の各実施形態では、何れも、電磁石５と吸着板６の吸着面Ｆ１，Ｆ２を、夫々、水平な平滑面に形成してあるが、図５に示すように、吸着面Ｆ１，Ｆ２に、多数の傾斜した凹凸部を形成して、電磁石５と吸着板６との吸着状態において凹凸部が互いに噛み合うように構成したり、図６に示すように、何れか一方の吸着面Ｆ１又はＦ２を円錐状の斜面に形成し、他方の吸着面Ｆ２又はＦ１を逆円錐状に凹入した斜面に形成して、電磁石５と吸着板６との吸着状態において互いに噛み合うように構成すれば、吸着面Ｆ１，Ｆ２が水平方向へ滑り難くなるので、拘束力を高めることができる。但し、凹凸部や円錐状・逆円錐状斜面による吸着面Ｆ１，Ｆ２の噛み合い深さＨ１は、隙間Ｓの上下幅Ｈ２より浅く設定する必要がある。
【００３７】
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したり、風力発電装置４を免震建物１の近傍に設け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】
【００３８】
【図１】本発明に係る免震建物のロック装置を例示する概略側面図である。
【図２】要部の縦断側面図である。
【図３】他の実施形態を示す要部の縦断側面図である。
【図４】他の実施形態を示す要部の縦断側面図である。
【図５】他の実施形態を示す要部の縦断側面図である。
【図６】他の実施形態を示す要部の縦断側面図である。
【符号の説明】
【００３９】
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  風力発電装置
５  電磁石
６  吸着板
７  電気回路
８  係止孔
Ｆ１，Ｆ２  吸着面
Ｓ  隙間
【図１】
2006233701.tif 000003
【図２】
2006233701.tif 000004
【図３】
2006233701.tif 000005
【図４】
2006233701.tif 000006
【図５】
2006233701.tif 000007
【図６】
2006233701.tif 000008