(57)【要約】【課題】減衰機能を備えつつ、残留変位を好適に抑えることが可能な滑り免震機構を提供する。【解決手段】水平に滑動可能に支持部２上に設けられた免震床１と、免震床１と支持部２とにそれぞれ接続して介設された複数の復元ばね３とを備えるとともに、免震床１が遠ざかる一方向に移動する状態でのみ、免震床１に作用する力を減衰させる減衰手段３ａを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に滑動可能に支持部上に設けられた免震床と、
前記免震床と前記支持部とにそれぞれ接続して介設された複数の復元ばねとを備えるとともに、
前記免震床が遠ざかる一方向に移動する状態でのみ、前記免震床に作用する力を減衰させる減衰手段を備えることを特徴とする滑り免震機構。
【請求項２】
請求項１記載の滑り免震機構において、
前記減衰手段を前記復元ばねに組み込んでなる減衰付き復元ばねを備えて構成されていることを特徴とする滑り免震機構。
【請求項３】
請求項１記載の滑り免震機構において、
前記減衰手段が、前記免震床と前記支持部とにそれぞれ接続して介設された減衰付き定荷重ばねであることを特徴とする滑り免震機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物や精密機器等の免震対象を滑動自在に支持するための滑り免震機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
滑り免震機構としては、例えば特許文献１に開示される免震床（安震フロア）がある。この免震床は、地震後において床に残留変位が生じないように床の四方には復元ばねを取り付けて構成され、地震が起こった際に床が滑ることにより免震効果を発揮し、床上の応答加速度が２００ｃｍ／ｓ２程度に抑えることができる。
【０００３】
また、この免震床を病院手術室の部分床免震などとして実際に採用する場合には、案件ごとのサイト波を入力した地震応答解析を実施し、安震フロア設置場所の床の応答変位や応答加速度を解析的に検討することにより、床のクリアランス（４０ｃｍ〜５０ｃｍ程度）以内に収まるように諸条件を設定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０６４４１８号公報
【特許文献２】特開２００９−０４１１７８号公報
【特許文献３】特開２０００−１３０００４号公報
【特許文献４】実用新案登録第３０８５４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、地盤が悪い場所に建設される場合や、入力される地震動がＪＭＡ神戸波のようなパルス性が強い地震動の場合には、事前に検討して設定した床の応答変位がクリアランスを超えてしまうことも考えられる。
【０００６】
すなわち、上記従来の免震床を構成する復元ばねのばね力を強くした場合であってもクリアランス以内に収めることが難しいケースがある。また、エンボスプレートと地震時に滑る免震プレートの間の摩擦係数は、製品の管理値として０．０８０〜０．１０８と定められ、大きくすることはできないため、やはり事前に検討して設定した床の応答変位がクリアランスを超えてしまうおそれがある。
【０００７】
一方、復元ばねと並列にオイルダンパー（減衰装置）を別途設置して変形を抑えることも考えられるが、この場合においても、免震床の場合には装置形状が大きいため、クリアランス内に収めることが難しい。
【０００８】
また、上記の特許文献２、特許文献３、特許文献４のように復元ばねの定荷重ばね自体に減衰機能を付加させることにより、大地震時においても床の応答変位をクリアランス以内に収めることも考えられる。また、定荷重ばねにオイルダンパーを付加した製品、例えばサンコースプリング株式会社製「コンストンＮＷＳ−ＯＤ」もある。
しかしながら、これら減衰機能を負荷した復元ばねは、いずれも引出時、戻り時の両方向で減衰が効く構造となっており、免震床の復元ばねとして適用する場合には両方向に減衰が効いてしまうため、復元時のばね力が小さくなり原点に復帰しにくくなってしまう。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、減衰機能を備えつつ、残留変位を好適に抑えることが可能な滑り免震機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１１】
本発明の滑り免震機構は、水平に滑動可能に支持部上に設けられた免震床と、前記免震床と前記支持部とにそれぞれ接続して介設された複数の復元ばねとを備えるとともに、前記免震床が遠ざかる一方向に移動する状態でのみ、前記免震床に作用する力を減衰させる減衰手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の滑り免震機構においては、前記減衰手段を前記復元ばねに組み込んでなる減衰付き復元ばねを備えて構成されていることが望ましい。
【００１３】
本発明の滑り免震機構においては、前記減衰手段が、前記免震床と前記支持部とにそれぞれ接続して介設された減衰付き定荷重ばねであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る滑り免震機構を示す平面図である。
【図２】図１の滑り免震機構を示す側面図（側断面図）であり、（ａ）が静止した状態、（ｂ）、（ｃ）がそれぞれ免震床に滑動が生じた状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る滑り免震機構の変更例を示す平面図である。
【図４】図３の滑り免震機構の側面図（側断面図）であり、（ａ）が静止した状態、（ｂ）、（ｃ）がそれぞれ免震床に滑動が生じた状態を示す図である。
【図５】解析検討で用いた地震動を示す図である。
【図６】解析検討で用いた地震動の手記と加速度の関係を示す図である。
【図７】（ａ）が解析検討で用いた建物モデルを示す図であり、（ｂ）が（ａ）の「ばね１」のばね特性、（ｃ）が（ａ）の「ばね２」のばね特性を示す図である。
【図８】解析検討の結果であり、（ａ）が減衰と免震床の変位の関係、（ｂ）が減衰と免震床の残留変位の関係、（ｃ）が減衰と免震床の加速度の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１から図８を参照し、本発明の一実施形態に係る滑り免震機構について説明する。
【００１６】
本実施形態の滑り免震機構Ａは、図１、図２（ａ）に示すように、免震対象物を、免震床１を介して支持部（構造床、フロアプレート２ａ）２上に水平変位自在に支持して設置するためのものであり、免震床１の底面あるいは免震床１の載置面（フロアプレート２ａ）に滑り材を一体に設け、支持部２上で水平の各方向に滑動可能に免震床１を備えて構成されている。
【００１７】
また、滑り免震機構Ａは、通常時に免震対象物を定位置（原位置）に安定に静止させ、地震時に、作用する振動エネルギーに応じて免震床１を支持部２上で水平の各方向に滑動させるように構成されている。
【００１８】
ここで、本実施形態の滑り免震機構Ａにおいては、複数台の復元ばね３が免震床１と支持部２とにそれぞれ接続して介設されている。また、一対の復元ばね３を複数組設け、各一対の復元ばね３を、免震床１を挟んで水平の両側に対称配置して構成されている。また、これら復元ばね３には予荷重としての予引張力が与えられており、地震時の免震対象物の水平の各方向への過大変位を拘束、且つ地震後に原位置に復元できるように構成されている。
【００１９】
さらに、本実施形態の復元ばね３は、減衰機能付き復元ばねであり、ロータリーダンパー（減衰手段）３ａと、ロータリーダンパー３ａに繰り出し、巻き戻し可能に巻き回されたダンパー側索体３ｂと、ロータリーダンパー３ａから繰り出されたダンパー側索体３ｂの一端に一端部を接続して設けられるバネ体３ｃと、バネ体３ｃの他端部に一端を接続し、他端を免震床１に接続して設けられる免震床側索体３ｄとを備えている。
【００２０】
さらに、減衰機能付き復元ばね３は、通常時の免震床１が定位置（原位置）に安定に静止した状態で、バネ体３ｃにほぼ伸縮力が作用せず、且つロータリーダンパー３ａによってダンパー側索体３ｂ及び免震床側索体３ｄが直線状となり、免震床側索体３ｄに取り付けた係止部材３ｅが支持部２に固定して設けられた係止受け部材（ストッパー）３ｆの免震床１側に当接して係止されるように構成されている。
【００２１】
また、地震時に免震床１が滑動すると、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、免震床１が近づく方の復元ばね３のバネ体３ｂ、索体３ｄが緩み、荷重を負担していない状況となり、免震床１が遠ざかる方（一方向）の復元ばね３のバネ体３ｃが伸びて復元力を発生させる。また、免震床１が遠ざかる方の復元ばね３は、ロータリーダンパー３ａによって減衰効果が発揮され、免震床１の変位量を抑える。
【００２２】
なお、図３、図４（ａ）に示すように、定荷重ばねの複数の復元ばね（減衰手段を備えていない通常の復元ばね）４のそれぞれと対で、免震床１が遠ざかる一方向に移動する場合のみ減衰力を発揮する減衰機能付き定荷重ばね（減衰手段）５を別途設けるようにしてもよい。減衰機能付き定荷重ばね５は、例えばバネ体５ａとロータリーダンパー５ｂと索体５ｃを備えて構成されている。
【００２３】
図３、図４のように構成した滑り免震機構Ａにおいては、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、係止部材３ｅ、係止受け部材（ストッパー）３ｆが無いため、常にばねの引張力が導入されている状態である。ストッパーが無いことにより、原点に戻ろうとする際においても減衰力が効いている状態となる。このとき、減衰機能付き定荷重ばね５の引張力は、例えば２〜５ｋｇｆ程度の索体（ワイヤー）５ｃを巻き戻せる程度の荷重でよい。
【００２４】
これにより、本実施形態の滑り免震機構Ａにおいては、動いた免震床１が原点に戻ろうとする際にも減衰が全く効かなくなることを防止できる。
【００２５】
また、一方向のみに減衰を効かせることにより、ばねが戻る際に減衰力が付与されず、ばねによる復元力が弱まって免震床１が原点に戻りにくくなることを防止できる。なお、二方向に効くロータリーダンパーを用いる場合は、軸部にラチェット機能を追加するなどして一方向のみに減衰を効かせるようにすることができる。
【００２６】
［実施例］
ここで、以下、解析的検討を実施し、本発明に係る滑り免震機構（図３、図４に示した滑り免震機構）の優位性を確認した結果について説明する。
【００２７】
はじめに、解析手順としては、ＲＣ造６階建て建物の３階に手術室があると仮定し、地震応答解析を実施した。また、３階部の応答加速度波形を取りだし、免震床の解析モデルへ入力した。
【００２８】
［建物モデル］
具体的に、建物モデルは、ＲＣ造６階建で階高４ｍ、軒高２４ｍとし、手術室の位置は３階部とした。建物は弾性モデルとし、各階重量を３０，０００ｋＮとした。これは１ｍ２あたり１２ｋＮとして、基準階面積を２５００ｍ２と仮定した。また、固有周期はＴ＝０．０２ｈの式から、０．４８秒とした。
【００２９】
［入力地震動］
入力地震動は、図５、図６に示すＪＭＡ神戸ＮＳ（図５（ａ））、ＪＳＣＡ−Ｊ−２０（図５（ｂ）：神戸位相，ＧＬ−２０ｍ立上げ）、ＪＳＣＡ−Ｔ−２０（図５（ｃ）：東北大位相，ＧＬ−２０ｍ立上げ）とした。
【００３０】
［免震床解析モデル］
免震床解析モデルは、図７（ａ）に示すように、１質点系せん断型モデルとし、重量Ｗ＝１８ｋＮ、摩擦係数μ＝０．１１、ばね係数α＝０．１２、ばね荷重Ｆ＝α×μ×Ｗ＝約２３．８ｋｇｆとした。減衰係数を０〜２０００（Ｎ／（ｍ／ｓ））として解析（最大１００ｋｉｎｅで２００ｋｇｆ）した。なお、図７（ａ）の「ばね１」が図３、図４における「定荷重ばねの複数の復元ばね４」、「ばね２」が図３、図４における「減衰機能付き定荷重ばね（減衰手段）５」を示す。また、図７（ｂ）は「ばね１」のばね特性、図７（ｃ）は「ばね２」のばね特性を示している。
【００３１】
［解析結果］
以下、解析結果について説明する。
図８に示すように、減衰が無い場合の応答結果では、最も変位が大きい地震動がＪＡＳＣ−Ｊ２０であり、７５ｃｍ程度であった。次いでＴ２０が７０ｃｍ程度、神戸波は５０ｃｍ弱であった。減衰量を増やすほど、応答変位が低減することが確認され、反面、応答加速度が増加していくことが確認された。
【００３２】
一方、復元ばねに並列で１５００Ｎ／（ｍ／ｓ）程度の減衰を付加した場合には、最大応答加速度が２５０ｍ／ｓ２程度であり、応答変位が５３ｃｍまで低減することが確認された。また、残留変位としてはＪ２０以外の波形では生じないことが確認された。なお、Ｊ２０でも３５ｃｍの残留変位が５ｃｍ程度に低減することが確認された。
【００３３】
これにより、復元ばねに並列で減衰要素を付加した場合の解析を実施した結果、応答加速度は増加するが、応答変位、残留変位が低減することが確認された。よって、本実施形態の滑動免震機構によれば、減衰量を調整することで免震床の衝突を防ぎ、且つ転倒を抑えることが可能になることが実証された。
【００３４】
したがって、本実施形態の滑り免震機構Ａにおいては、巨大地震時においても免震床１の応答変位がクリアランス以内に収まり、壁への衝突が無い。
【００３５】
また、免震床１の応答加速度を２５０ｃｍ／ｓ２以下にすると、より効果的に、免震効果を得ることが可能になる。
【００３６】
さらに、一方向のロータリーダンパーもしくはラチェット機能を付加することで一方向のみに減衰を効かせ、復元ばね３、５の戻り時の復元力を低減させないようにすることができる。ちなみに、必要な減衰量としては重量２ｔｏｎ程度の場合、減衰係数にして１５００Ｎ／（ｍ／ｓ）程度である。
【００３７】
以上、本発明に係る滑り免震機構の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１    免震床
２    支持部
２ａ  フロアプレート
３    復元ばね（減衰機能付き復元ばね）
３ａ  ロータリーダンパー（減衰手段）
３ｂ  ダンパー側索体
３ｃ  バネ体
３ｄ  免震床側索体
３ｅ  係止部材
３ｆ  係止受け部材（ストッパー）
４    定荷重ばねの復元ばね（減衰手段を備えていない通常の復元ばね）
５    減衰機能付き定荷重ばね（減衰手段）
５ａ  バネ体
５ｂ  ロータリーダンパー（減衰手段）
５ｃ  索体
Ａ    滑り免震機構
【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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【図７】
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【図８】
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