(57)【要約】【課題】相対的に大きな揺れの地震が生じた場合にも対応できる免震システムを提供する。【解決手段】基礎と構造物との間に配置された複数の球体と、前記基礎の立ち上がり幅未満の可動域を規定する規定部とを備え、球体は、材質がステンレス又は鉄であり、形状が略真球状であり、直径が５ｃｍ〜１２ｃｍ、強度が１個当たり１．５トン以上の耐加重のものとし、規定部として、材質がステンレス又は鉄であり、形状が先端部が地中から抜けにくい形状で、本体部の直径が２ｃｍ〜５ｃｍ、長さが８０ｃｍ以上の杭部を用い、これを構造物周辺の地中に打ち込み、震度７程度の地震発生時でも、基礎と構造物との間の可動域が、杭部の変位も考慮して基礎の立ち上がり幅未満とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎と構造物との間に配置された複数の球体と、
前記基礎の立ち上がり幅未満の可動域を規定する規定部と、を備える免震システム。
【請求項２】
前記球体は、材質がステンレス又は鉄であり、形状が略真球状であり、直径が５ｃｍ〜１２ｃｍ、強度が１個当たり１．５トン以上の耐加重である、請求項１記載の免震システム。
【請求項３】
さらに、前記基礎と前記構造物との間に配置される、当該基礎との間で摩擦力が働く複数の抵抗体を有する制震構造部を備える、請求項１記載の免震システム。
【請求項４】
前記規定部は、材質がステンレス又は鉄であり、形状が先端部が地中から抜けにくい形状で、本体部の直径が２ｃｍ〜５ｃｍ、長さが８０ｃｍ以上であり、当該本体部の周辺には前記基礎の立ち上がり幅未満の直径の穴が形成されていて、その底面中心付近に前記先端部が撃ち込まれている、請求項１記載の免震システム。
【請求項５】
さらに、前記基礎と前記構造物との間の可動域が、当該基礎の立ち上がり幅未満となる条件の撓みを持たせた鎖部を備える、請求項１記載の免震システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震システムに関し、特に、一戸建て住宅を含む小規模の構造物に好適に用いられる免震システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、嵩張らず、安価で、振動吸収性能と基礎パッキン材としての機能を兼ね備えた構造物のアンカー構造が開示されている。このアンカー構造は、住宅の土台と基礎コンクリートとの間の制振層において、上下の第１硬質板の中央部に球体体を位置決めした状態で配設した複数の転がり支承装置を、構造物の上部構造の鉛直荷重を支持するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設するとともに、高減衰ゴムの上下端面に第２硬質板をそれぞれ取り付けた複数の制振装置を、前記構造物の上部構造の捩じれ振動を抑制するように、構造物の下部構造と上部構造との間に分散させて配設したことを特徴としている、とされている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９７５４９号公報の請求項１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示されているアンカー構造は、相対的に大きな揺れの地震が生じた場合についての考察が十分になされていない。このため、相対的に大きな揺れの地震が生じた場合には、構造物が、その下側に位置する基礎に対して大きくずれることによって、基礎から落下してしまうことがある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みて、相対的に大きな揺れの地震が生じた場合にも対応できる免震システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の免震システムは、
基礎と構造物との間に配置された複数の球体と、
前記基礎の立ち上がり幅未満の可動域を規定する規定部と、を備える。
【０００７】
球体は、材質がステンレス又は鉄であり、形状が略真球状であり、直径が５ｃｍ〜１２ｃｍ、強度が１個当たり１．５トン以上の耐加重のものとすることができる。
【０００８】
また、球体とともに、基礎と構造物との間に抵抗体を有する制震構造部を配置してもよい。この抵抗体は、基礎側と構造物側とがそれぞれ端部となる態様で圧縮されて配される発条部と、当該発条部の基礎側の端部を受ける発条部受け部とを含むものとすることができる。発条部受け部は、地震の有無にかかわらず、発条部が自由長に戻ろうとする力によって、基礎との間で摩擦力が働くことになる。発条部は、材質がステンレス又は鉄であり、直径が５ｃｍ〜１２ｃｍであり、巻数が３〜８、強度が１個当たり０．８トン以上の耐加重のものとすることができる。
【０００９】
規定部としては、杭部を用いることができる。この杭部は、材質がステンレス又は鉄であり、形状が先端部が地中から抜けにくい形状で、本体部の直径が２ｃｍ〜５ｃｍ、長さが８０ｃｍ以上とし、地中に穴を形成して、その底部に先端部を打ち込むことができる。穴は、基礎の立ち上がり幅未満の直径として、震度７程度の地震発生時に本体部が穴の側壁にやっと衝突する程度の強度を持たせるとよい。
【００１０】
なお、杭部に代えて或いは杭部とともに、震度７程度の地震発生時でも、基礎と構造物との間の可動域が、基礎の立ち上がり幅未満となる条件の撓みを持たせた鎖部で、構造物と地中とを連結してもよい。この鎖部は、材質はステンレス又は鉄であり、輪の直径は２ｃｍ〜５ｃｍ、全体の長さは１ｍ以上のものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の免振システムの平面図である。
【図２】図１に示すＡ部分の拡大図、側面図及びその断面図である。
【図３】図１に示すＢ部分の拡大図及びその断面図である。
【図４】図１に示すＣ部分の拡大図及びその断面図である。
【符号の説明】
【００１２】
１００  布基礎
２００  角パイプ
３００  球体
４００  発条部
５００  球体受け部
６００  土台
７００  連結部
８００  支持部
９００  杭部
１０００  穴
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面で同様の部分には、同一符号を付している。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態の免震システムの平面図である。図１には、いわゆる布基礎１００と、布基礎１００とその上に位置する土台６００（図２等）との間に設けられる複数の球体３００及び複数の発条部４００と、球体３００及び発条部４００のが取り付けられる角パイプ２００と、布基礎１００の例えば角周辺に設けられる杭部９００とを示している。
【００１５】
図１に示す布基礎１００及び角パイプ２００の例は、建坪で約１５坪程度の二階建ての構造物に対応するものである。この規模の場合には、１個当たり約１．５トン以上（例えば２トン）の耐荷重の球体１００を全部で６個〜８個程度設け、１個当たり約０．８トン（例えば１トン）の耐荷重の発条部４００を全部で４個〜６個設けることが考えられる。
【００１６】
また、杭部９００は、布基礎１００及び角パイプ２００の例えば各四隅付近に配置すればよいが、布基礎１００が相対的に大きい場合、或いは、四角状ではない場合には、適宜、四隅付近以外の部分などにも、杭部９００を配置すればよい。以下、図２〜図４を用いて、図１に示す各部について説明する。
【００１７】
図２は、図１に示すＡ部分の拡大図、側面図及びその断面図である。具体的には、図２（ａ）には、図１に示すＡ部分を９０度回転させた状態の拡大図を示している。図２（ｂ）には、図２（ａ）のＡ方向から見た側面図を示している。図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ’間の断面図を示している。
【００１８】
図２（ａ）〜図２（ｃ）に示す球体３００は、地震などの揺れが生じた場合に、所要の転がりをすることで、布基礎１００の動きに土台６００を含む構造物が追従することを回避するものである。
【００１９】
球体３００の材質は、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）、鉄（例えば、Ｓ４５Ｃ）などとすることができる。球体３００は、材質によっては、防錆、腐食防止などの表面加工を施す。球体３００の形状は、本実施形態では、真の球形状としているが、例えば、球体３００の中心を通る長軸と短軸との差が、直径の数％以下であるような回転楕円体状であれば、地震発生時に球体３００の所要の転がりを実現できるので、高度な精密さは不要である。
【００２０】
球体３００の直径は、例えば５ｃｍ〜１２ｃｍとすることができる。本実施形態では、この強度は、上記のように耐荷重で２トン程度としているが、これよりも優れた耐荷重としてもよい。或いは球体３００の個数と耐荷重とはトレードオフの関係にあるので、２トン未満の耐荷重の球体３００としてもよい。
【００２１】
ただし、１．５トン未満の耐荷重となると、球体３００を劣化により交換する必要が生じたり、球体３００の個数を増やすことによって角パイプ２００の強度が低下したりするなどの弊害も想定されるので、１．５トン以上であることが好ましい。なお、球体３００の各条件は例示であり、同様の効果が得られるものであれば、代替物を採用することもできる。
【００２２】
球体３００は、布基礎１００の立ち上がり（基礎梁）の上面に設けられた球体受け部５００上に置かれている。球体受け部５００は、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）板、鉄（例えば、Ｓ４５Ｃ）板などを用いることができる。球体受け部５００も、材質によっては、防錆などの表面加工を施す。なお、必ずしも球体受け部５００を設けることなく、布基礎１００の立ち上がりの上面に直接球体３００を位置させてもよい。
【００２３】
図２（ａ）に示す球体受け部５００は、全体的に見て略正方形状をしているが、具体的には各角部がカットされた形状をしている。もっとも、球体受け部５００の形状は、これに限定されるものではなく、例えば、略正方形状のままとして、角部をカットしないものとしてもよいし、全体的に見て略長方形状としてもよく、更には、図４（ａ）に示すように角部の対向位置のみカットされていてもよい。
【００２４】
球体受け部５００の大きさは、略正方形状の部分が、例えば、１５ｃｍ〜２０ｃｍ四方としている。カットされた部分は、角から３ｃｍ〜５ｃｍ程度の位置で各辺に対して４５°の角度で切り落としている。球体受け部５００の厚さは、約５ｍｍとしているが、これより薄くてもよいし、厚くてもよい。
【００２５】
球体３００の周囲は、支持部８００によって囲われている。具体的には、球体３００の側部が支持部８００によって囲われている。支持部８００は、必要に応じて防錆などの表面加工が施されたステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）板、鉄（例えば、Ｓ４５Ｃ）板などを用いることができる。支持部８００は、ここでは、球体３００の大きさに対応させた略正四角筒状をしているが、形状はこれに限定されるものではなく、例えば、円筒状としてもよい。
【００２６】
図２（ｂ）に示すように、支持部８００によって囲われる球体３００の領域は、頂上部から球体３００の中心の下側までとなる。すなわち、支持部８００の高さは、球体３００の半径の約１．２倍程度としている。支持部８００の厚さは、約５ｍｍとしているが、その機能が果たせるのであれば、これより薄くてもよいし、厚くてもよい。また、支持部８００の開口部は、支持部８００内に球体３００をセットした後に、内側に向けて絞ることで、支持部８００内から球体３００が外れないようにしてもよい。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、球体３００がセットされた支持部８００は、角パイプ２００に形成された開口部に挿入される。換言すると、角パイプ２００に形成された開口部は、支持部８００に対応する大きさである。支持部８００は、角パイプ２００の開口部に対して単に挿入されるだけでもよいし、角パイプ２００に接着剤を用いて接続されてもよい。
【００２８】
なお、布基礎１００と土台６００との隙間から、白アリなどの害虫が侵入しないように、害虫よりも小径の複数の通気孔が形成された必要に応じて防錆加工などが施されたステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）板、鉄（例えば、Ｓ４５Ｃ）板などを、布基礎１００又は角パイプ２００にガードとして取り付けることができる。通気孔を形成することで、布基礎１００と土台６００との間の通気を実現することができる。
【００２９】
角パイプ２００は、土台６００の底面に対して、図示しないアンカーなどを通じて接続される。角パイプ２００は、例えば、幅が１０ｃｍ程度、高さが５ｃｍ程度のものとすればよい。角パイプ２００の底面には、構造物の重さなどを考慮した個数の開口部が形成されている。そして、これらの開口部に対して、上記のように、球体３００或いは以下説明するように発条部４００が入れられた支持部８００（８００ａ，８００ｂ）が挿入される。もっとも、支持部８００は必ずしも設けることが必要ではない。
【００３０】
角パイプ２００は、土台６００に対して全体的に接続してもよいし、部分的に接続してもよい。角パイプ２００は、地震発生などによる揺れに対する強度面を考慮すると、土台６００に対して全体的に接続することが好ましいが、角パイプ２００の主目的は、地震発生時に土台６００の下側で球体３００が転がる状況が実現できるようにすることであるので、費用対効果を考慮して、土台６００に対して部分的に接続することもできる。
【００３１】
布基礎１００に対する土台６００までの典型的な施工工程について付言すると、これに限定されるものではないが、まず、構造物の設置現場で、構造物の規模に応じた個数の開口部を設けた角パイプ２００を用意する。そして、当該開口部を設けた面の裏面側が土台６００の底面に対向する態様で、アンカーなどを通じて土台６００に接続する。
【００３２】
さらに、土台６００を、布基礎１００の立ち上がりに位置合わせさせた状態でジャッキアップなどによって持ち上げる。そして、この状態で球体３００又は発条部４００が入れられた各支持部８００を角パイプ２００の各開口部に挿入してから、土台６００をジャッキダウンなどによって下せばよい。
【００３３】
図３は、図１に示すＢ部分の拡大図及びその断面図である。具体的には、図３（ａ）には、図１に示すＢ部分の拡大図を示している。図３（ｂ）には、図１に示すＢ−Ｂ’部分の断面図を示している。
【００３４】
図３（ａ）〜図３（ｂ）に示す発条部４００は、垂直方向の揺れに対しては伸縮により、また、水平方向の揺れに対しては摩擦力により、布基礎１００の動きに対して土台６００を含む構造物が追従することを防止するものである。
【００３５】
発条部４００は、布基礎１００の立ち上がりの上面に位置していている。発条部４００の材質は、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）、鉄（例えば、Ｓ４５Ｃ）などとすることができる。発条部４００は、材質によっては、防錆などの表面加工を施す。発条部４００の巻き数は、これに限定されるものではないが、例えば、３〜８程度とすることができる。
【００３６】
発条部４００の直径（外径）は、球体３００の直径と同程度とすることができ、例えば５ｃｍ〜１２ｃｍとすることができる。こうすると、発条部４００を挿入するために角パイプ２００に開口部を形成する条件と、球体３００を挿入するために角パイプ２００に開口部を形成する条件とを同一とすることができる。
【００３７】
また、発条部４００の長さは、密着長で例えば５ｃｍ〜１２ｃｍとすることができる。発条部４００の強度は、上記のように耐荷重で１トン程度としているが、これよりも優劣のある耐荷重としてもよい。
【００３８】
ただし、０．８トン未満の耐荷重となると、球体３００の場合と同様の弊害も想定されるので、０．８トン以上であることが好ましい。もっとも、発条部４００の各条件は例示であり、同様の効果が得られるものであれば、代替物を採用することもできるし、そもそも必ずしも発条部４００を設けなくてもよい。
【００３９】
発条部４００の周囲は、支持部８００によって囲われている。具体的には、発条部４００の上側が支持部８００ａによって囲われ、発条部４００の下側が支持部８００ｂによって囲われている。ここでは、支持部８００ａは、支持部８００ｂよりも一回り大きい態様としているが、これとは逆に、支持部８００ａが支持部８００ｂよりも一回り小さい態様としてもよい。
【００４０】
支持部８００によって囲われる発条部４００の領域は、発条部４００が圧縮状態のときに、頂上部から発条部４００の中心の下側までとなる。すなわち、支持部８００の高さは、発条部４００の圧縮状態での長さの約６０％程度としている。この構成により、支持部８００ｂと土台との間の接触面は、発条部４００が自然長に戻ろうとするので摩擦力が働くことになる。
【００４１】
図４は、図１に示すＣ部分の拡大図及びその断面図である。具体的には、図４（ａ）には、図１に示すＣ部分の拡大図を示している。図４（ｂ）には、図４（ａ）に示すＣ−Ｃ’の断面図を示している。なお、図４（ｂ）の断面図には、規定部であるところの杭部９００近辺下方の地中の様子も示している。
【００４２】
図４（ａ）及び図４ （ｂ）に示す杭部９００は、板状の連結部７００に接続されている。連結部７００は、角パイプ２００の角部側の直交する二辺側が、角パイプ２００の底面にボルトなどを通じて接続されている。
【００４３】
連結部７００の略中央には、開口部が形成されている。この開口部には、杭部９００が通されている。杭部９００は、円盤状の頂部９００Ａと、頂部９００Ａの底面から垂下する本体部９００Ｂと、本体部９００Ｂの下端に位置する先端部９００Ｃとを含む。本体部９００Ｂには、頂部９００Ａの底面と連結部７００の上面との間に位置する発条部９００Ｄが通される。
【００４４】
杭部９００は、材質がステンレス又は鉄であり、形状が先端部９００Ｃが地中に設けた穴１０００から抜けにくい形状で、本体部９００Ｂの直径が２ｃｍ〜５ｃｍ、長さが８０ｃｍ以上とすることができる。
【００４５】
先端部９００Ｃは、穴１０００の底面の中央付近で地中に打ち込まれている。先端部９００Ｃは、異形状としているので、地中から抜けにくくなっている。なお、先端部９００Ｃの形状は、図４（ｂ）に示すもの以外にも、例えば、螺旋状とすることができる。
【００４６】
ここで、本実施形態では、穴１０００の直径は、震度７程度の地震発生時でも、布基礎１００と構造物との間の可動域が、杭部９００の変位及び杭部９００と穴１０００との位置ズレも考慮して、布基礎１００の立ち上がり幅未満としている。そして、杭部９００は、穴１０００を布基礎１００の立ち上がり幅未満の直径として、震度７程度の地震発生時に本体部９００Ｂが穴１０００の側壁にやっと衝突する程度の強度を持たせるとよい。具体的には、構造物が１０トン程度の重量だと、その生活空間には家具など重量が加わるので、図１に示すように、４本の杭部９００を設ける場合には、１本あたりの杭部９００が、３トン程度の重量に耐えうるものとすればよい。
【００４７】
このような杭部９００を備えると、地震などによって水平方向に相対的に小さな揺れが生じた場合には、本体部９００Ｂがその周辺の穴１０００において変位或いは多少の変形することで、球体３００の転がりと相俟って、その揺れを緩和することができる。
【００４８】
一方、地震などによって水平方向に相対的に大きな揺れが生じた場合には、本体部９００Ｂの可動域は穴１０００の壁部間であり、穴１０００の直径は上記のように布基礎１００の立ち上がり幅未満であるから、球体３００の転がりが過剰となることで、構造物がその下側に位置する布基礎１００に対して大きくずれることによって、布基礎１００から落下するという事態を防止することができる。
【００４９】
さらに、地震などによって垂直方向に相対的に小さな揺れが生じた場合にも、発条部４００と同様に、発条部９００Ｄが伸縮することで、この揺れを吸収することができる。
【００５０】
なお、杭部９００に代えて、又は、杭部９００とともに、連結部７００における角パイプ２００の角部との対向位置側などに、図示しない鎖部を接続してもよい。この鎖部は、布基礎１００と構造物との間の可動域が、基礎の立ち上がり幅未満となる条件の撓みを持たせ鎖部で、構造物と地中とを連結してもよい。
【００５１】
この場合、鎖部は、材質はステンレス又は鉄として、鎖部を構成する一つ一つの輪の直径は２ｃｍ〜５ｃｍとし、鎖部全体の長さは１ｍ以上のものとすることができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態の免震システムによれば、相対的に大きな揺れの地震が生じた場合にも対応できるので、一戸建て住宅のような小規模な構造物が地震によって倒壊したり、破損したりするといった事態を防止することができる。なお、球体３００を設けることによって生じる水平方向の遊びが多少大きくなるだけで、免震動作に変わりはない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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