(57)【要約】【課題】重量が大きい構造物では、構造物の垂直方向の荷重の支承を荷重受ボールで担任させ、水平方向の振動の減衰を粘弾性体によって担任させる免震装置が望ましい。しかし、既存の方式では、荷重受ボールと受皿の接触が点接触で長期の維持管理に問題がでたり、面接触である場合には、複雑となって、メンテナンスの困難性や価格の高騰を招く問題があった。【解決手段】本発明においては、荷重受ボールと、当該荷重受ボールに面接触する受皿と、受皿に加わった荷重を支える受皿支承部と、潤滑剤室を作る保持器と、最終的に荷重を受ける底蓋とから構成する装置を高耐圧フリーアクションベアリングとして基礎板の中央部に置いて垂直方向の荷重を担任させ、周囲に粘弾性体を配置して水平方向の振動の減衰を担任させて基礎板上で一体化することによって、構造が簡単で、メンテナンスが容易で、価格が安い免震装置を構成できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物等の構造物の下面部に当接させて使用するとして、上から順に荷重受ボールか荷重受ローラーかの少なくとも一方を置き、荷重受ボールか荷重受ローラーの下部を面接触できる受皿を当該荷重受ボールか荷重受ローラーの下部に置き、当該受皿の上部の縁部を取り囲むように外側から接続して下部を底蓋に接続する保持器を置き、当該受皿の底部には概円筒形で上部を受皿に接続して支える受皿支承部を置き、当該受皿支承部の下部には底蓋を置いて、当該受皿、当該保持器、当該底蓋の３つで構成した中空部を潤滑剤室とし、潤滑剤室にはオイルやグリースや防錆剤等の潤滑剤／添加剤を充填し、当該受皿には、直径１０ｍｍから直径０．１ｍｍまでの任意の微細孔を穿って潤滑剤／添加剤が荷重受ボールや荷重受ローラー側に滲み出す仕組みを設けて構成した装置を高耐圧フリーアクションベアリングとしたとき、当該高耐圧フリーアクションベアリングを基礎板の中央部に配置して、構造物の垂直方向の荷重の支承を担任させ、当該基礎板上の当該高耐圧フリーアクションベアリングの周囲に、構造物の水平方向の振動を減衰することを担任するゴム等の粘弾性体を巻回するか、中央部をくり貫いたゴム等の粘弾性体を配置するか、ゴム等の粘弾性体のブロックを中央部の周囲に複数配置するかの、少なくともいずれかの一つの方法を組み合わせて、それらを当該基礎板上に一体化して構成したことを特徴とする免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
地震や各種振動で建物等の構造物や構造物内の人や物に被害が生じることを防止するため免震装置を用いるが、本発明は、構造物の垂直方向の荷重の支承と水平方向のスライド機構を担任する高耐圧フリーアクションベアリングと、その周囲に配置して構造物の水平方向の振動の減衰を担任するゴム等の粘弾性体とを、一体化して構成した免震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震や各種振動が建物等の構造物に加わると、建造物は、上下（垂直）左右（水平）方向に揺らされる。この揺れの伝わりかたを、構造物そのものを破壊しない範囲に抑えたり、構造物内の人や物を傷つけない範囲に抑えるため、免震装置が用いられる。免震装置は、地面などの基礎部分と建物などの構造物との間に設置され、垂直振動に対しては、主としてコイルバネや皿バネやゴムなどの粘弾性体が、水平振動に対しては、主としてベアリングなどのスライド機構やゴムなどの粘弾性体やコイルバネが、免震材として用いられる。
【０００３】
特許文献７、特許文献８、特許文献９は、ゴム等の粘弾性体を積層して垂直荷重と水平方向の振動減衰との両方を担任させて、建物等の構造物底面に設置して免震装置を成すものである。この方式では、構造物の荷重が粘弾性体にかかった瞬間に免震装置の垂直方向の寸法に変化を生じ、側面にははらみを生じる。また、粘弾性体に練り込められている柔軟剤が経年変化で減少するに伴い、粘弾性体の劣化が促進し、はらみの程度も増大する。このうち、特許文献９は、粘弾性体のはらみを防止するために粘弾性体の側方を拘束線材で積層して巻回していて、はらみの減少に努めているが、はらみの解消や粘弾性体の劣化防止へ対する根本的な対策としては、不十分である。
【０００４】
特許文献５と特許文献６は、ゴム等の粘弾性体と転動可能なスライドボールとから免震装置を構成している。垂直荷重は、建物等の構造物の下面に当接する粘弾性体で支承して、スライドボールは、粘弾性体に過度な垂直荷重が加わった際のストッパーとしての役割があるが、垂直荷重を常時支承する構造にはなっていない。このため、この免震装置で支承できる重量は、軽量であることが求められる。仮に、重量物を支承する場合においては、スライドボールが受皿部分に接触する部分は、点接触か、小玉を介しての接触であることから、受皿を傷つけたり、小玉を損傷したりする怖れを生じる。
【０００５】
特許文献３、特許文献４、特許文献１０は、垂直荷重を荷重受ボールや荷重受ローラーで支承し、水平方向の振動の減衰を粘弾性体やバネで担任させる免震装置である。この構造では、垂直方向の荷重の支承を荷重受ボールや荷重受ローラーで担任して支承することから、重量がある構造物の下面に免震装置を設置しても、水平方向の振動の減衰を担任する粘弾性体に影響を与えないので、粘弾性体の劣化を防止し、かつ、粘弾性体の材質を水平方向の振動を減衰する性能に特化して選定できる等の優れた特性を有する。特に、特許文献１０に用いられる粘弾性体は、垂直方向からの荷重が全く生じない構造となっていて、粘弾性体の長期使用に益がある。
【０００６】
ただし、特許文献３と特許文献４の荷重受ボールは、平板の受皿上に置かれた形状であるので、荷重受ボールと受皿の間とは、点接触となる。このため垂直荷重が強い場合は、数年から数十年という長期に渡って一点のみで接触を持続していると受皿を変形させたり、発錆等によっての融着を起こす等の障害を生ずる可能性が高いのでメンテナンス期間を短くする等の問題がある。
【０００７】
これに対し、特許文献１０の荷重受ボールは、基台の受皿の凹部の中に収められていて、荷重受ボールと受皿との接触は面接触であって、受皿を痛めることが少ない。しかしながら、荷重受ボールも粘弾性体も比較的複雑な構造を有する本体の中に収められていている。このため、荷重受ボールが一般的な鉄製であった際には、潤滑剤や防錆剤の定期的な塗布や交換が必要であるが、困難であり、樹脂製であった場合には、長期の垂直荷重に耐えられない。また、粘弾性体は、通常、期間の経過によって柔軟剤が抜けて固くなるため交換を必要とするが、粘弾性体だけを交換する作業は、装置の構造が複雑なことから、著しく困難である。
【０００８】
特許文献１と特許文献２は、通常の荷重受ボールや荷重受ローラーが受皿に対して点接触や線接触しているのに対し、荷重受ボールや荷重受ローラーの表面を受皿でくるむ形で面接触させているので、大きな荷重に耐えることができる。また、荷重受ボールや荷重受ローラーと受皿との接触面に潤滑剤や防錆剤のような添加剤を常時、浸出給液ができて、かつ、定期的に潤滑剤等を追加したり交換したりできる構造になっている。このため、構造物の下面等で長期の期間において垂直荷重を支承する際に適した構造となっている。したがって、垂直荷重支承に有効な構造を有する特許文献１や特許文献２の周りに粘弾性体を配置すれば、粘弾性体には、垂直荷重への対処の必要がなくなり、水平方向への対処に特化した材質と構造を付与できる。このため、垂直荷重対処にも、水平方向の振動対処にも適切に対応可能な免震構造を構成することができる。
【０００９】
本発明の基本構造は、特許文献３、特許文献４、特許文献１０に見られるように、構造物の垂直方向の荷重を荷重受ボールや荷重受ローラーで担任させ、水平方向の振動の減衰を粘弾性体で担任させる。この際に用いる荷重受ボールや荷重受ローラーには、特許文献１や特許文献２に示された高速／高耐圧フリーアクションベアリングを用いるが、その荷重受ボールや荷重受ローラーを支承する受皿の下部と底蓋との間に、受皿支承部を新たに追加して、構造物の垂直荷重を確実に支承させ、これを高耐圧フリーアクションベアリングとする。そして、当該高耐圧フリーアクションベアリングの周囲に水平方向の振動の減衰を担任するゴム等の粘弾性体を巻回するか、中央部をくり貫いたゴム等の粘弾性体を配置するか、ゴム等の粘弾性体のブロックを中央部の周囲に複数配置するかの、少なくともいずれかの一つの方法で、共通の基礎板上に高耐圧フリーアクションベアリングとゴム等の粘弾性体とを一体化して構成したことを特徴とする免震装置を構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−１５３６７９公報：高速／高耐圧フリーアクションベアリング；
【特許文献２】特開２０１１−０３３１８５公報：高速／高耐圧フリーアクションベアリング；
【特許文献３】特開２００３−２５４３８４公報：荷重受ボールと粘弾性体との組合せ；
【特許文献４】特開２００３−０９７６４３公報：荷重受ボールと粘弾性体との組合せ；
【特許文献５】特開平１１−３１５８８５公報  ：スライドボールと粘弾性体との組合せ；
【特許文献６】特開平９−１８４５４１公報    ：スライドボールと粘弾性体との組合せ；
【特許文献７】特開平９−１７０３５４公報    ：粘弾性体を拘束線条で巻回してはらみ防止；
【特許文献８】特開平８−０２１１２５公報    ：多段の粘弾性体で垂直・水平両方対処；
【特許文献９】特開平５−２４８４９３公報    ：多段の粘弾性体で垂直・水平両方対処；
【特許文献１０】登録実用新案第３０１９０５７号公報：荷重受ボールと粘弾性体との組合せ；
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
超高層ビルや原子炉建屋のような重量が大きな構造物の免震装置は、特許文献３、特許文献４、特許文献１０に示されたように、構造物の垂直荷重の支承を荷重受ボールや荷重受ローラーで担任させて、水平方向の振動の減衰を粘弾性体によって担任させることが望ましい。そうすることによって、水平方向の振動を減衰させる粘弾性体の材質の選択においては、垂直荷重の影響を考慮することなく最適な材料を選択でき、かつ、粘弾性体の経年劣化を遅らせることができる。しかしながら、一方の特許文献３や特許文献４の荷重受ボールや荷重受ローラーでは、構造物の垂直荷重を最終的に支える受皿部分と荷重受ボールや荷重受ローラーとの接触が点接触か線接触であることから、数年から数十年という長期に渡って構造物を支える構造となっていない。他方の特許文献１０は、受皿と荷重受ボールとの接触を面接触としていて、しかも、粘弾性体への垂直荷重がかからない構造を有していて、長期の使用にも耐え得る構造になっているが、構造が複雑であって、メンテナンスや価格に問題が出る。これらの問題点から、現実の免震装置においては、このような荷重受ボールや荷重受ローラーと粘弾性体とを組み合わせた免震装置が使われることは少なく、特許文献７、特許文献８、特許文献９のように、垂直方向の荷重の支承も、水平方向の振動の減衰も、その両方を兼ねるところの粘弾性体を用いて、比較的安価に作ることが多い。それは、特許文献３、特許文献４での荷重受ボールや荷重受ローラーで垂直方向の荷重を受ける仕組みが不十分であることと、特許文献１０では、免震装置が複雑となって、価格の高騰やメンテナンスの困難性が生じることが理由と考えられる。よって、これからの免震装置においては、荷重受ボールや荷重受ローラー部分において、確実に垂直方向の荷重を支承する仕組みを有して、粘弾性体へは垂直方向の荷重が加わらない仕組みで水平方向の振動の減衰のみを担任させて、免震装置全体でメンテナンスが容易で、かつ、価格を低減できることが求められる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明において作製する免震装置は、上から順に荷重受ボールか荷重受ローラーかの少なくとも一方を置き、荷重受ボールか荷重受ローラーの下部を面接触できる受皿を当該荷重受ボールか荷重受ローラーの下部に置き、当該受皿の上部の縁部を取り囲むように外側から接続して下部を底蓋に接続する保持器を置き、当該受皿の底部には概円筒形で上部を受皿に接続して支える受皿支承部を置き、当該受皿支承部の下部には底蓋を置いて、当該受皿、当該保持器、当該底蓋の３つで構成した中空部を潤滑剤室とし、潤滑剤室にはオイルやグリースや防錆剤等の潤滑剤／添加剤を充填し、当該受皿には、直径１０ｍｍから直径０．１ｍｍまでの任意の微細孔を穿って潤滑剤／添加剤が荷重受ボールや荷重受ローラー側に滲み出す仕組みを設けて構成した装置を高耐圧フリーアクションベアリングとしたとき、当該高耐圧フリーアクションベアリングを基礎板の中央部に配置して、構造物の垂直方向の荷重の支承を担任させ、当該基礎板上の当該高耐圧フリーアクションベアリングの周囲に、構造物の水平方向の振動を減衰することを担任するゴム等の粘弾性体を巻回するか、中央部をくり貫いたゴム等の粘弾性体を配置するか、ゴム等の粘弾性体のブロックを中央部の周囲に複数配置するかの、少なくともいずれかの一つの方法を組み合わせて、それらを当該基礎板上に一体化して免震装置を構成する。
【発明の効果】
【００１３】
建物等の構造物の垂直方向の荷重を担任する高耐圧フリーアクションベアリングと、水平方向の振動の減衰を担任する粘弾性体とを組み合わせて基礎板上で一体化したことによって、構造が単純となって、メンテナンスが容易になり、安価に製作できるとともに、水平方向の振動を減衰する粘弾性体は、垂直荷重を考慮することなく最適材料の選択を可能にするとともに、粘弾性体の経年劣化を遅らせることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図の（Ａ）は、特許文献１や特許文献２の高速／高耐圧フリーアクションベアリングの一部断面図である。（Ｂ）は、受皿の下部と底蓋との間に挟み込んで、受皿に加わった垂直荷重を支える役割をする受皿支承部である。（Ｃ）は、特許文献１や特許文献２の高速／高耐圧フリーアクションベアリングの受皿の下部と底蓋との間に受皿支承部を挟み込んで、構造物等の垂直方向の荷重が大きい場合でも耐え得る構造にした高耐圧フリーアクションベアリングの一例である。
【図２】図の（Ａ）は、高耐圧フリーアクションベアリングを装置の基礎板の中央部に置いて、その周囲にゴム等の粘弾性体を巻き付けて構成した免震装置全体の平面図である。（Ｂ）は、高耐圧フリーアクションベアリングを装置の基礎板の中央部に置いて、その周囲にゴム等の粘弾性体を巻き付けて構成した免震装置の側面から見た一部断面図である。
【図３】図の（Ａ）は、高耐圧フリーアクションベアリングを装置の基礎板の中央部に置いて、その周囲にゴム等と金属板とから成る積層ゴム板を配置した免震装置全体の平面図である。（Ｂ）は、高耐圧フリーアクションベアリングを装置の基礎板の中央部に置いて、その周囲にゴム等と金属板とから成る積層ゴム板を配置した免震装置の側面から見た一部断面図である。
【図４】図の（Ａ）は、高耐圧フリーアクションベアリングを装置の基礎板の中央部に置いて、その周囲にゴム等から成る粘弾性体を配置して構成した免震装置全体の平面図である。（Ｂ）は、高耐圧フリーアクションベアリングを装置の基礎板の中央部に置いて、その周囲にゴム等と粘弾性体を配置して構成した免震装置の側面から見た一部断面図である。
【図５】図の（Ａ）は、高耐圧フリーアクションベアリングを装置の基礎板の中央部に置いて、その周囲にゴム等の粘弾性体のブロックを複数配置して構成した免震装置全体の平面図である。（Ｂ）は、高耐圧フリーアクションベアリングを装置の基礎板の中央部に置いて、その周囲にゴム等の粘弾性体のブロックを複数配置して構成した免震装置の側面から見た一部断面図である。
【図６】図の（Ａ）は、装置の基礎板の中央部に上下動制震材を置き、その垂直軸上に高耐圧フリーアクションベアリングを置いて、その周囲にゴム等と粘弾性体を配置したところを側面から見た一部断面図である。（Ｂ）は、装置の基礎板の中央部に上下動制震材を置き、その垂直軸上に高耐圧フリーアクションベアリングを置いて、その周囲にゴム等から成る粘弾性体を配置して天板を付けて構成した免震装置の側面から見た一部断面図である。基礎板と天板とに繋がっているゴム等の粘弾性体は、引っ張られて伸びた状態で一体化されるが、天板に建物等の荷重が加わったとき、ゴム等の粘弾性体は、上下圧が掛からない中立の状態になる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、図１の（Ｃ）に記載された高耐圧フリーアクションベアリング（１０）を、図２〜図６のように装置の基礎板の中央部に置いて、垂直荷重への対処とスライド機構とを担任させる。
【００１６】
装置の基礎板の中央部に置いた高耐圧フリーアクションベアリング（１０）の周囲には、水平方向の振動を抑制するためのゴム等の粘弾性体（２０）を配置して免震装置を構成する。図２では、ゴム等の粘弾性体（２０）を帯状にして、高耐圧フリーアクションベアリング（１０）の周囲を巻回して構成した免震装置である。ゴム等の粘弾性体（２０）は、経年変化から劣化するので、定期的に交換する必要があるが、ゴム等の粘弾性体（２０）を巻回して構成されたこの免震装置では、比較的容易にゴム等の粘弾性体（２０）を交換可能である。
【００１７】
図３は、装置の基礎板の中央部に置いた高耐圧フリーアクションベアリング（１０）の周囲に、中央部をくり貫いたゴム等の粘弾性体（２０）の薄板と金属板との積層ゴム板を配置して水平方向の振動を抑制する免震装置の例である。
【００１８】
図４は、装置の基礎板の中央部に置いた高耐圧フリーアクションベアリング（１０）の周囲に、中央部をくり貫いたゴム等の粘弾性体（２０）を配置して水平方向の振動を抑制する免震装置の例である。
【００１９】
図５は、装置の基礎板の中央部に置いた高耐圧フリーアクションベアリング（１０）の周囲に、ゴム等の粘弾性体（２０）のブロックを配置して水平方向の振動を抑制する免震装置の例である。
【００２０】
図６は、装置の基礎板の中央部に上下動制震材（５０）を置き、その垂直軸上に高耐圧フリーアクションベアリング（１０）を置いて、垂直方向の振動に対しては、高耐圧フリーアクションベアリング（１０）と垂直軸上にあるところの上下動制震材（５０）で対処させる。図６の上下動制震材（５０）は、コイルバネの場合の例を示しているが、上下動制震材（５０）には皿バネやゴムやシリコンのような材料を使っても構成できる。なお、図６の免震装置は、上下動制震材（５０）部分を上下に縮めてやれる装置を付加するか、天板（３０）と基礎板（４０）との間に装置全体を縮める装置を付加すれば、免震装置の設置時や定期交換時に有効である。
【実施例１】
【００２１】
図２〜図６は、装置の基礎板の中央部に高耐圧フリーアクションベアリングを置いて垂直荷重とスライダ機構とを担任させ、当該高耐圧フリーアクションベアリングの周囲に水平方向の振動対処を担任するゴム等の粘弾性体を巻回するか、中央部をくり貫いたゴム等の粘弾性体を配置するか、ゴム等の粘弾性体を中央部の周囲に複数配置するかの、少なくともいずれかの一つの方法で、高耐圧フリーアクションベアリングとゴム等の粘弾性体とを基礎板上で一体化して構成したことを特徴とする免震装置の実施例である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
建物等の建造物の免震や減震は、建造物や建造物の内部機構を護るために重要である。現状での免震装置の多くは、ゴム等の粘弾性体を積層した構造が多いが、例えば、高層ビルや原子炉などは重量増加の傾向があって、ゴム等の粘弾性体の積層構造のみでは、対応に限界がある。本発明は、建造物等の垂直荷重を高耐圧フリーアクションベアリングで支承して担任し、ゴム等の粘弾性体の方には、水平方向の振動抑制に特化することによって、重量増加に対応した免震装置を構成できるので、利用範囲を拡張できるとともに、ゴム等の粘弾性体の方には荷重が掛からないことから、経年劣化を遅らせることができる。
【符号の説明】
【００２３】
１０  高耐圧フリーアクションベアリング
１１  荷重受ボール（荷重受ローラー）
１２  保持器
１３  受皿
１４  潤滑剤室
１５  受皿支承部
１６  底蓋
２０  粘弾性体
３０  天板
４０  基礎板
５０  上下動制震材
【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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