(57)【要約】【課題】転がり支承装置は、他の免震部材と組み合わされて用いられ、特に主要な免震部材である積層ゴム支承は、支持能力と水平変形能力を高くしている。よって、積層ゴム支承と並列に介装される転がり支承装置は、積層ゴム支承に劣らない支持能力と安定した水平移動能力が求められる。【解決手段】転がり支承装置は、二面転がりで、上受けの範囲内に鋼球を４個以上の配置とし、この鋼球の配置を上部からの荷重に見合う個数にすることによって、いかなる荷重の支持も可能としている。そして、隣り合う鋼球の間に空隙をもって介在するパイプフィラーによって安定した転動を可能とし、浮き上がり防止板によって激しい地震動時の鋼球の浮き上がりを防止している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣り合う鋼球の間に介在するパイプフィラーは、
激しい地震動時の前記鋼球の安定した転動を可能とすることを特徴とする転がり支承装置。
【請求項２】
浮き上がり防止板は、
激しい地震動時の鋼球の浮き上がり防止を可能とすることを特徴とする請求項１に記載の転がり支承装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、免震構造物用の転がり支承装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  下受け面上のすべての鋼球の相対位置関係が一定となるように転動自在に保持する保持器が備えられている複数球使用の転がり免震（支承）装置（特許文献１参照）。また、鋼球の循環機能を持つ構成ブロックと軸受けレールで構成する直動装置を十字型に組み合わせ、任意の方向に滑動する支承（非特許文献１参照）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−９７６３８
【非特許文献１】国土交通大臣認定番号（免震材料）ＭＶＢＲ−０２７１、０２７２、０３８２（井型）他
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  転がり免震装置は、複数個すべての鋼球を受ける下受け面と、複数個の一部の鋼球を受ける上受け面と、鋼球の相対位置関係を一定に保持する保持器とが備えられている。保持器は方形の環内を格子状に区画したもので、区画された室のそれぞれに鋼球が一つづつ入れられることで、下受け面のすべての鋼球の相対位置関係が一定に保持される。保持器の高さ寸法は鋼球の直径よりも小さく設定されていて鋼球が保持器に妨げられることなく、上下の受け面に受けられるようになっている。保持器は下受け面に受けられて、免震時には、下受け面を軽く摺って移動することになる。このように、保持器と鋼球との擦りあいと、保持器下面の全体が下受け面上を摺っての移動であることから、免震時の繰り返される反転と強弱のある水平動に対して鋼球の安定した転動が難しくなる（特許文献１参照）。【０００５】  転がり支承装置は、他の免震部材と組み合わされて用いられる。特に主要な免震部材である積層ゴム支承は、極力大きな負担荷重として積層ゴムの支持面を大径にし、水平変形能力を高くしている。よって積層ゴム支承と並列に介装される転がり支承装置は、積層ゴム支承に劣らない高い支持能力と水平移動能力が求められる。【０００６】  保持器は、転動する鋼球に押進されて下受け面を摺っての移動となり、水平方向の制御のない状態である。したがって保持器の水平移動と水平回転は鋼球の転動に委ねられている。ランダムな鋼球の転動によって保持器と下受け面との相対位置関係に狂いの生じることがある。【０００７】  上受け面に受けられていない受け待ち状態の鋼球は、大地震の初期の激しい上下動と、続いての繰り返される反転と、強弱のある水平動とを受けることにより飛び上がることが懸念される。【０００８】  直動転がり支承は、少ない個数で鉛直荷重を支持し、かつ、装置の機構から球体の大きさが限られていて支持能力に限界があり、大規模な構造体への適用が難しいといえる（非特許文献１参照）。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  転がり支承装置８は、複数個の鋼球４と、鋼球４のすべてを受ける下受け１と、鋼球４の一部を受ける上受け２と、保持器３とで構成されている。鋼球４の相互の擦り合いがなく、せりあいによる飛び上がりがなく、全方向への転動を可能とする。【００１０】  保持器３は、矩形保持器３の場合、保持器梁３ｄを格子状に組み、その各交点に配置されている保持器支柱３ｅと、浮き上がり防止板３ｇとによって構成されている。六角形保持器３の場合、保持器梁３ｄを正三角形に組み、その各交点に配置されている保持器支柱３ｅと、浮き上がり防止板３ｇとによって構成されている。【００１１】  保持器３の主体骨組みは、保持器梁３ｄと、保持器支柱３ｅとが組み立てられ、ＰＣ鋼棒の保持器拘束ボルト３ｆで堅固に締め付けられている。【００１２】  保持器支柱３ｅの脚部は、半球状になっていて、下受け１が水平移動をする時には下受け面１ａ上を滑動する。【００１３】  パイプフィラー３ａは、保持器梁３ｄに背隙をもって軸支され、鋼球４との間に空隙を設けて介在されている。下受け１が大きく移動をして、パイプフィラー３ａと、転動する鋼球４とが接すると、パイプフィラー３ａは鋼球４に擦られて回転をするが、パイプフィラー３ａの回転と、鋼球４の転動とは逆方向となる。パイプフィラー３ａの回転によるパイプフィラー３ａと、保持器梁３ｄとの擦りあう力は微少で、鋼球４の安定した転動が可能となる。【００１４】  浮き上がり防止板３ｇは、上受け２の下に、上受け２と数ミリの間隙をとって保持器支柱３ｅの頂部に取り付けられている。激しい地震時の、上下動、水平動によって鋼球４と、保持器３は浮き上がり力を受けることがあるが、上受け２の範囲内の保持器３は僅かでも浮き上がると、上受け２に拘束されることから、保持器３と、すべての鋼球４は浮き上がりが制御される。【００１５】  浮き上がり防止板３ｇに空けられた鋼球受け孔３ｈは、孔の幅を鋼球４の直径より数ミリほど小さくして、受け待ち状態の鋼球４の、激しい地震時の上下動、水平動による浮き上がりを防止することが可能である。【００１６】  鋼球４の上受け面２ａの範囲内の配置は、４個以上とし、上受け２からの荷重を分担して支持をする。範囲内の鋼球４の配置を、上受け２からの荷重に見合う個数にすることによって、大荷重の支持も可能となる。【００１７】  鋼球４の上受け面２ａの範囲外の配置は、２個（列）以上とし、範囲外の配置個数（列数）を多くすることによって、限界水平移動距離を大きくすることが可能となる。【００１８】  鋼球４の球径は、すべてを同じとするが、球径を大きくすることによって限界水平移動距離を大きくすることが可能となる。【００１９】  すべての鋼球４は、下受け１の水平移動によって転動をする。上受け２の範囲内の鋼球４は、下受け面１ａと上受け面２ａとの両面で圧力を受けていて、下受け１の水平移動とは反対方向への力が作用して保持器梁３ｄを押進する。上受け２の範囲外の受け待ち状態の鋼球４には、同様に下受け１の水平移動とは反対方向への力が作用するが保持器梁３ｄに受け止められる。【００２０】  矩形保持器３は、捻りコイルバネ５ａ付きの保持器ガイド５とは適当な間隔をとって備えられている。矩形保持器３は、地震時の繰り返される反転、強弱のある振動、その他の要因で水平回転をして、下受け１に対する相対位置関係の狂うことがある。保持器ガイド５は、保持器３に下受け１に対する相対位置関係の狂いの生じたときには、保持器３を押し戻し、下受け１に対する元の相対位置に復帰させることを可能とする。六角形保持器３の場合は、保持器３の平面形態が点対象であることから、水平回転が生じても相対位置関係が狂うことはなく保持器ガイド５を不要としている。【００２１】  保持器３の移動距離は、下受け１と、上受け２との間に鋼球４を介在した二面転がりであることから、下受け１の移動距離は、下受け１と、上受け２との二面の転がり分となり、一面転がりの２倍となる。つまり、保持器３の下受け１に対する移動距離は半分である。【００２２】  鋼球４の荷重伝達は、下受け１と、上受け２とに介装された鋼球４によって、上受け２に載る上部構造体の荷重は下受け１に伝達されるが、上部構造体の荷重は鋼球４のみを介してで効率よく伝達される。【００２３】  転がり支承装置８の転がり摩擦係数が微小であることから、免震装置の主要部材である積層ゴム支承のように、限界水平移動および固有周期などの調整において、上部構造体の重量の影響を受けることがなく自由な設計が可能である。【００２４】  転がり支承装置８の高さは、下受け１と、上受け２と、鋼球４のみで低く、建物免震階９に並列に介在されている他の免震装置に比較しても低くなっていて、余裕のある設置ができる。
【発明の効果】
【００２５】  請求項１に係るパイプフィラーの場合、保持器梁に背軸をもって軸支され、鋼球との間に空隙を設けて介在されたパイプフィラーにより、地震動時に急激な反転が生じても鋼球の安定した転動が可能となる。
請求項２に係る浮き上がり防止板の場合、激しい地震動時に転動する鋼球の浮き上がり防止が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態の矩形保持器を示すもので、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は図（ａ）のＩ−Ｉ線矢視図、図（ｃ）は図（ａ）のＩＩ−ＩＩ線矢視図、図（ｄ）は浮き上がり防止板の平面図である。
【図２】図（ａ）図（ｃ）は保持器ガイドの作動状態の平面図、図（ｂ）は図（ａ）のＩ−Ｉ線矢視図である。
【図３】図（ａ）図（ｂ）は保持器の作動状態の断面図である。
【図４】図（ａ）図（ｂ）は鋼球とパイプフィラーとの作動状態の断面図である。
【図５】図（ａ）図（ｃ）は矩形保持器の保持器拘束ボルトの実施形態姿図、図（ｂ）はＩ−Ｉ線矢視図、（ｄ）はＩＩ−ＩＩ線矢視図である。
【図６】実施形態の六角形保持器を示すもので、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は図（ａ）のＩ−Ｉ線矢視図、図（ｃ）は図（ａ）のＩＩ−ＩＩ線矢視図、図（ｄ）は図（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図、図（ｅ）は図（ａ）のＩＶ−ＩＶ線矢視図である。
【図７】図（ａ）（ｂ）は矩形保持器の実施形態の部分平面図と部分姿図、図（ｃ）（ｄ）は六角形保持器の実施形態の部分平面図と部分姿図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】  本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。以下の説明において、地震の揺れを簡素化するため、上部構造体側が固定され下部構造体側が水平移動するモデル化とする。
【００２８】  実施形態の転がり支承装置８は、図１に示すように、１は下受け、２は上受け、３は保持器、３ｇは浮き上がり防止板、４は鋼球、５は保持器ガイドである。
【００２９】  転がり支承装置８は、図１（ｂ）に示すように、建物免震階９に取り付けられ、他の免震装置である減衰装置や積層ゴム支承と並列に介装される。
【００３０】  矩形保持器３は、図１（ａ）に示すように、本実施形態では鋼球４を３６個用いており、下受け面１ａの上に縦６列、横６列の等間隔に配列され、図１（ａ）の斜線で示すように、矩形の上受け面２ａの下には鋼球４個が位置し、その他の鋼球３２個は受け待ち状態である。
【００３１】  六角形保持器３は、図６（ａ）に示すように、本実施形態では鋼球４を５４個用いており、下受け面１ａに点対象に配列され、図６（ａ）の斜線で示すように、円形の上受け面２ａの下に鋼球６個が位置し、その他の鋼球４８個は受け待ち状態である。
【００３２】  すべての鋼球４の相対位置関係の保持を可能とするために、図１（ａ）で示すように、矩形保持器３の場合、保持器梁３ｄは格子状に組まれ各交点の保持器支柱３ｅとによって構成されている。図６（ａ）で示すように、六角形保持器３の場合、保持器梁３ｄは正三角形に組まれ各交点の保持器支柱３ｅとによって構成されている。
【００３３】  保持器梁３ｄに背隙をもって軸支されたパイプフィラー３ａは、鋼球４の間に介在し、図４（ａ）に示すように、パイプフィラー３ａと鋼球４とは空隙が設けられていて、空隙が有るときには鋼球４は自在な転動が可能である。図４（ｂ）に示すように、下受け１が大きく水平移動をして鋼球４が転動をし、パイプフィラー３ａと鋼球４とが接するとパイプフィラー３ａは鋼球４に擦られて回転をするが、パイプフィラー３ａの回転は鋼球４の転動とは逆方向となる。なお、保持器梁３ｄの外周とパイプフィラー３ａの管内は、低摩擦係数のフッ素樹脂テフロンをコーティングをする。
【００３４】  保持器支柱３ｅは、図１（ａ）図６（ａ）に示すように、保持器梁３ｄの各交点に配置され保持器梁３ｄを支持している。保持器支柱３ｅの脚部は図１（ｃ）図６（ｂ）に示すように、半球状になっていて、下受け１が水平移動をする時には下受け面１ａ上を滑動する。
【００３５】  パイプフィラー３ａは、保持器梁３ｄに背隙をもって軸支されている。よって、保持器支柱３ｅ近傍ではパイプフィラー相互で干渉しあうことがある。これを避けるために図７（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、パイプフィラー３ａの両端には鍔付きのパイプフィラー止め３ｂを備えている。
【００３６】  パイプフィラー保護板３ｃは、図１（ａ）（ｂ）図６（ａ）（ｂ）に示すように、地震時にパイプフィラーが、建物免震階の機械設備機器の損傷を受けた破片や、その他の飛来物によって損傷を受けないように備えられている。
【００３７】  上受け２の範囲内の鋼球４は、矩形保持器３の場合、図１（ａ）に示すように、上受け２の範囲内（矩形の斜め線の範囲）に縦２列、横２列の４個を配置し、上受け２からの上部構造体の荷重を分担して支持する。六角形保持器３の場合、図６（ａ）に示すように、上受け２の範囲内（円形の斜め線の範囲）に６個を配置し、上受け２からの荷重を分担して支持する。
【００３８】  上受け範囲外の鋼球４は、矩形保持器３の場合、図１（ａ）に示すように、上受け２の範囲外に２個（列）の配置とする。六角形保持器３の場合、図６（ａ）に示すように、上受け２の範囲外に４個（列）の配置とする。上受け２の範囲外に鋼球４を多く配置することにより限界水平移動距離を大きくすることが可能となる。
【００３９】  転がり支承装置８は、二面転がりであることから、図３（ａ）に示すように、上受けの移動距離をＬとすると、図３（ｂ）に示すように、下受けの移動距離は２Ｌとなる。
【００４０】  図４（ｂ）に示すように、鋼球４は、下受け面１ａと、上受け面２ａとの両面で圧力を受けていて、上受け２の範囲内の鋼球４は、下受け１の水平移動によって転動し保持器梁３ｄを押進する。上受け２の範囲外の受け待ち状態の鋼球４は、下受け１の水平移動によって転動をするが、保持器梁３ｄによって受け止められる。
【００４１】  浮き上がり防止板３ｇは、図１（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、上受け２と数ミリほどの間隙をとって保持器支柱３ｅの頂部に、皿ボルトの浮き上がり防止板取り付けボルト３ｉで取り付けられている。
【００４２】  鋼球受け孔３ｈは、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、孔の幅を鋼球４の外径より僅かに小さくして鋼球４の浮き上がりを防止している。鋼球４がパイプフィラー３ａに当たり、さらにパイプフィラー３ａの管板を挟んで保持器梁３ｄに当たる位置まで移動をした所において、鋼球受け孔３ｈの縁が当たらないようにしている。したがって、矩形保持器３の鋼球受け孔３ｈの孔形は隅が円弧状の四角形となり、六角形保持器３の鋼球受け孔３ｈの孔形は隅が円弧状の三角形になっている。
【００４３】  下受け１が保持器支柱方向に移動をする時は、矩形保持器３の場合は、図７（ａ）（ｂ）に示すように、鋼球４は、保持器支柱３ｅで９０度に交わる二つの保持器梁３ｄを押進しての転動となる。六角形保持器３の場合は、図７（ｃ）（ｄ）に示すように、鋼球は保持器支柱３ｅで角度６０度に交わる二つの保持器梁３ｄを押進しての転動となる。
【００４４】  図５（ａ）（ｃ）は、矩形保持器３の縦・横二方向の保持器梁３ｄと、保持器梁３ｄを貫設している保持器拘束ボルト３ｆと、保持器支柱３ｅの姿図で、図５（ｂ）（ｄ）は、保持器梁３ｄと、保持器拘束ボルト３ｆの断面図である。保持器拘束ボルト３ｆは２段（二方向）に交差している。
【００４５】  図６（ｂ）は、六角形保持器３の横方向の保持器梁３ｄと、保持器梁３ｄを貫設している保持器拘束ボルト３ｆと、保持器支柱３ｅの姿図で、図６（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、保持器梁３ｄと、保持器拘束ボルト３ｆの断面図である。保持器拘束ボルト３ｆは３段（三方向）に交差している。
【００４６】  保持器支柱３ｅの保持器梁取り付け部は、矩形保持器用では、図７（ａ）（ｂ）に示すように、平面形が正方形の立方体としている。六角形保持器用では、図７（ｃ）（ｄ）に示すように、平面形を六角形の立方体としている。保持器梁の取り付け部の下部支柱と、上部支柱は丸鋼とし、丸鋼は保持器梁取り付け部に溶接接合されている。
【００４７】  保持器支柱３ｅの保持器梁取り付け部は、図７（ａ）（ｃ）に示すように、保持器梁３ｄを受け止める部分には３ｍｍ程の欠き込みを設け保持器梁３ｄを嵌め込むようにしている。このようにすることにより、ＰＣ鋼棒の保持器拘束ボルト３ｆを締め付けた後の保持器取り付け部と、保持器梁３ｄとの接合が堅固とすることができる。
【００４８】  保持器ガイド５は、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、地震時に矩形保持器３が移動と水平回転によって、下受けとの相対位置関係が大きく外れないよう備えられている。
【符号の説明】              １    下受け
１ａ  下受け面
２    上受け
２ａ  上受け面
３    保持器
３ａ  パイプフィラー
３ｂ  パイプフィラー止め
３ｃ  パイプフィラー保護板
３ｄ  保持器梁
３ｅ  保持器支柱
３ｆ  保持器拘束ボルト
３ｇ  浮き上がり防止板
３ｈ  鋼球受け孔
３ｉ  浮き上がり防止板取り付けボルト
４    鋼球
５    保持器ガイド
５ａ  捻りコイルバネ
６    下部構造体
７    上部構造体
８    転がり支承装置
９    建物免震階
【図１】
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【図２】
2018189223.tif 000004
【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】
2018189223.tif 000009