(57)【要約】  本発明は、免震技術分野に属し、揺れや衝撃で直ちに開く摩擦免震装置関し、下カバープレートを含み、下カバープレートの上方には中空の摩擦材スリーブが配置され、摩擦材スリーブ内の下カバープレート上方には摩擦材が敷設されており、摩擦材スリーブ内の摩擦材の上方には、下から上に、下ライナプレートと、揺動受圧ブロックと、上ライナプレートがこの順で配置されており、上ライナプレートの頂面には上カバープレートが固接され、上カバープレートの底面には中空の衝突スリーブが固接されており、衝突スリーブは摩擦材スリーブの外側に被装され、下密封リング上端と上カバープレートの底面との間にはパッキンが設けられており、上カバープレートと下カバープレートの間の下密封リングとパッキンに囲まれた領域及び隙間内には油脂が満たされている。本発明は、構造設計が合理的で、地震発生時に反応が敏感で、速やかに確実に摩擦面を開くことにより、上部構造と基礎との間に対向摺動を生じさせることができるので、上部構造を破壊する水平せん断力及び転覆モーメントを生じさせないので、上部構造を保護する目的を果たす。
2021532294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺れや衝撃で直ちに開く摩擦免震装置において、下カバープレート（９）を含み、下カバープレート（９）の上方には中空の摩擦材スリーブ（２）が配置され、摩擦材スリーブ（２）内の下カバープレート（９）上方には摩擦材（７）が敷設されており、摩擦材スリーブ（２）内の摩擦材（７）の上方には、下から上に、下ライナプレート（８）と、揺動受圧ブロック（１）と、上ライナプレート（１５）がこの順で配置されており、上ライナプレート（１５）の頂面には上カバープレート（１６）が固接され、上カバープレート（１６）の底面には中空の衝突スリーブ（３）が固接されており、衝突スリーブ（３）は摩擦材スリーブ（２）の外側に被装され、かつ衝突スリーブ（３）の底端は下カバープレート（９）とは接触しておらず、下カバープレート（９）の上表面には下密封リング（１０）が固設されており、下密封リング（１０）は衝突スリーブ（３）の外側に被装され、その上端と上カバープレート（１６）の底面との間にはパッキン（１１）が設けられており、上カバープレート（１６）と下カバープレート（９）の間の下密封リング（１０）とパッキン（１１）に囲まれた領域及び隙間内に油脂（１２）が満たされていることを特徴とする、揺れや衝撃で直ちに開く摩擦免震装置。
【請求項２】
摩擦材スリーブ（２）と上カバープレート（１６）の間に環状押さえバネ（１４）が増設されており、摩擦材スリーブ（２）の上部の直径は階段状に小さくなっており、環状押さえバネ（１４）の底端は摩擦材スリーブ（２）の外周の軸ショルダ部分に当接し、頂端は上カバープレート（１６）の下底面に当接していることを特徴とする、請求項１に記載の揺れや衝撃で直ちに開く摩擦免震装置。
【請求項３】
衝突スリーブ（３）の外周にはリセットテーパ螺旋バネ（１３）が被装されており、リセットテーパ螺旋バネ（１３）の底端大円の外周は密封リング（１０）と固接され、頂端小円の内壁が衝突スリーブ（３）と遊動的に嵌接されていることを特徴とする、請求項１に記載の揺れや衝撃で直ちに開く摩擦免震装置。
【請求項４】
リセットテーパ螺旋バネ（１３）の上方において、衝突スリーブ（３）の外壁に密着して衝突防止弾性リング（５）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の揺れや衝撃で直ちに開く摩擦免震装置。
【請求項５】
パッキン（１１）が鉛製品であることを特徴とする、請求項１に記載の揺れや衝撃で直ちに開く摩擦免震装置。
【請求項６】
下カバープレート（９）の底面に底部補強板（６）が増設されていることを特徴とする、請求項１に記載の揺れや衝撃で直ちに開く摩擦免震装置。
【請求項７】
下カバープレート（９）と上カバープレート（１６）の間は定形ボルト（４）によってセッティングされており、定形ボルト（４）が下密封リング（１０）の外周に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の揺れや衝撃で直ちに開く摩擦免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揺れや衝撃で直ちに開く摩擦免震装置に関し、免震技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
強い地震による災害は、主にその水平地震波（水平振動）、即ち水平加速度により生じるものであり、水平加速度が０．１ｇに達すると、その震度（破壊度）は７°になると規定されている。地震災害をなくしたければ、地震水平加速度を除去する方法を考えて地震に対抗するよりも、地震を隔絶した方がよい。現在用いられている主な方法は地震の隔離であるが、現在用いられている装置は、摩擦面が長期的に重圧や静圧を受けて摩擦係数が大きくなり、地震発生時に摩擦面が速やかに開かず、免震機能の減弱や失効を招いている。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の目的は揺れや衝撃で直ちに開く摩擦免震装置を提示することにあり、該揺れや衝撃で直ちに開く摩擦免震装置は反応が敏感で、速やかに確実に摩擦面を開いて、上部構造と基礎との間に対向摺動を生じさせることができ、上部構造を破壊したり傾倒させたりする水平せん断力及び転覆モーメントを生じさせないので、上部構造を保護する目的を果たす。
【０００４】
本発明の前記揺れや衝撃で直ちに開く摩擦免震装置は、下カバープレートを含み、下カバープレートの上方には中空の摩擦材スリーブが配置され、摩擦材スリーブ内の下カバープレート上方には摩擦材が敷設されており、摩擦材スリーブ内の摩擦材の上方には、下から上に、下ライナプレートと、揺動受圧ブロックと、上ライナプレートがこの順で配置されており、上ライナプレートの頂面には上カバープレートが固接され、上カバープレートの底面には中空の衝突スリーブが固接されており、衝突スリーブは摩擦材スリーブの外側に被装され、かつ衝突スリーブの底端は下カバープレートとは接触しておらず、下カバープレートの上表面には下密封リングが固設されており、下密封リングは衝突スリーブの外側に被装され、その上端と上カバープレートの底面との間にはパッキンが設けられており、上カバープレートと下カバープレートの間の下密封リングとパッキンに囲まれた領域及び隙間内には油脂が満たされている。
【０００５】
揺動受圧ブロックの上端面及び下端面は曲率半径が非常に大きな球面または亜球面であり、しかも揺動受圧ブロックの両側及び摩擦材スリーブには、いずれもスロットがある。強い地震の水平地震波が到達すると、揺動受圧ブロックの上端面と下端面が球面または亜球面であることから、直ちに水平揺動が発生するが、この場合、実際は地盤の水平震動なので、上部構造はほぼ動かない。この時、下カバープレートと摩擦材との間の摩擦面はまだ開いておらず、地震波の増大に伴って揺動受圧ブロックの揺動力の幅も増大する。この時、下カバープレートと共に震動する摩擦材スリーブが必ず衝突スリーブと衝突するが、衝突スリーブと上カバープレートが剛性接続されていることから、摩擦材スリーブと衝撃スリーブの衝突によって十分な衝撃力が発生し、この衝突力が直ちに下カバープレートと摩擦材との間の摩擦面を開き、下カバープレートと摩擦材との間に対向摺動を生じさせることにより、摩擦免震の効果を生み出す。地震波が徐々に増大する過程では、下カバープレートの揺動の度合いが大きくなり、上カバープレートと下密封リングの間に設けられているパッキンが断裂するので、下カバープレートの動きが上カバープレートや上カバープレートより上の上部構造に影響を及ぼすことはない。同じ理由で、衝突スリーブの底端は下カバープレートとは接触していないので、下カバープレートの動きが上カバープレートや上カバープレートより上の上部構造に影響を及ぼすことはない。また、上カバープレートと下カバープレートの間の下密封リングとパッキンに囲まれた領域及び隙間内に満たされている油脂が内部構造の錆の発生を防止でき、かつ潤滑の役割も果たすので、地震が発生すると、この装置の内部構造が敏感に反応し、免震効果を発揮することができる。摩擦材は、柔らかいグラファイトとポリテトラフルオロエチレンの複合材である。
【０００６】
実際に応用する場合、揺動受圧ブロックの数は１個以上であってよい。
また、この装置を組み立てる際には、作業員によって操作手法が異なるため、摩擦材スリーブと衝突スリーブとの間の各所の隙間が同じであることを保証する必要はない。各装置の各所の隙間が必ずしも同じではないので、最も小さい隙間が必ず最初に開く。このようにして、順に打ち破られるようにすべての節点が高速で開かれ、しかも下カバープレートが自由に行き来して摺動することで、さらに大きな地震エネルギー（０．１ｇを上回る水平加速度）であっても、上カバープレートより上の上部構造に印加（伝達）されることはない。このように、上部構造には過大な水平せん断力及び転覆モーメントが生じないので、上部構造の安全を保証し、かつ震度が大きくなるほど、その免震効果が明らかになるのである。
【０００７】
好適には、前記摩擦材スリーブと上カバープレートの間には環状押さえバネが増設されており、摩擦材スリーブの上部の直径は階段状に小さくなっており、環状押さえバネの底端は摩擦材スリーブの外周の軸ショルダ部分に当接し、頂端が上カバープレートの下底面に当接することで、摩擦材スリーブが跳ね上がって上カバープレートと接触することがなく、常に下カバープレートの上表面と接触することで、摩擦材が摩擦材スリーブから飛び出さないことを保証することができる。
【０００８】
好適には、前記衝突スリーブの外周にはリセットテーパ螺旋バネが被装されており、リセットテーパ螺旋バネの底端大円の外周は下密封リングと固接され、頂端小円の内壁は衝突スリーブと遊動的に嵌接されている。地震が終わると、リセットテーパ螺旋バネの弾力によって衝突スリーブと上カバープレートがリセットされ、リセットテーパ螺旋バネと衝突スリーブがほぼ同心になる位置まで復帰でき、自動リセットの目的を達成する。
【０００９】
好適には、前記リセットテーパ螺旋バネの上方には、衝突スリーブ外壁に密着して衝突防止弾性リングが設けられている。地震波がかなり大きい場合、下カバープレートの可動範囲が大きすぎて衝突スリーブと激しく衝突し、装置全体を損壊してしまうことを防止するよう、衝突防止弾性リングが緩衝作用を果たす。
【００１０】
好適には、前記パッキンは鉛製品であり、地震が発生していない時には良好な密封作用を果たすことができ、内部構造を気体から遮断して内部構造に酸化による錆が発生することを防止しており、地震が発生すると、下カバープレートの動きに伴って比較的容易に断裂し、上カバープレートと下カバープレートの間の関係を速やかに断ち切ることにより、下カバープレートの動きが上カバープレートや上カバープレートより上の上部構造に影響を及ぼさないことを保証する。
【００１１】
好適には、前記下カバープレートの底面に、下カバープレートの変形を防止する底部補強板が増設されており、補強板は下リングビーム内に埋め込まれ、基礎ボルトの役割を果たして下カバープレートを固定する。
【００１２】
好適には、前記下カバープレートと上カバープレートの間は定形ボルトによってセッティングされており、定形ボルトはパッキンと下密封リングの外周に設けられている。この装置を据え付ける際には、建築物の上部構造の重量と節点の分布に基づいて、対応する型番及び数の本免震装置を選択する。各装置は基本的に同一水平面上にあればよいが、個々の免震装置については水平に置くことが厳密に要求されており、比較的等級の高いセメントモルタルを用いて下カバープレートを平らに埋め、完全に凝固してから、その上カバープレート上に鉄筋コンクリートの上リングビームを流し込む。定形ボルトは、組立の際に上カバープレートと下カバープレートを予め固定する役割を果たすことで、両者を取り付けたときに大きなずれが出ないことを保証しており、上リングビームが完全に凝固してから、定形ボルトを真ん中から切断することにより、上カバープレートと下カバープレートの間に固定接続がないことを保証する。
【００１３】
本発明を従来技術と比較した場合、以下のような有益な効果がある。
本発明は、構造設計が合理的で、地震の発生時に敏感に反応し、下カバープレートと摩擦材との間の摩擦面を速やかに開き、上カバープレートと下カバープレートの間を対向運動させることができる。つまり、上部構造と基礎との間に対向摺動が生じることで、基礎から伝わってくる地震の水平加速度によって上部構造を破壊したり傾倒させたりする水平せん断力及び転覆モーメントが生じることがなく、上部構造を保護する目的を果たすことができるのである。また、地震が終わると、リセットテーパ螺旋バネの弾力によって衝突スリーブと上カバープレートがリセットされ、リセットテーパ螺旋バネと衝突スリーブがほぼ同心になる位置まで復帰し、次の地震が来たときにも引き続き作用を発揮することができる。また、地震波がかなり大きい場合には、衝突防止弾性リングが、下カバープレートの可動範囲が大きすぎて衝突スリーブと激しく衝突し、装置全体を破壊してしまうことを防止する。本装置は、免震効果が高く、製造コストが低く、平時の保守整備の必要がなく、劣化、高温、高輻射の防止、防水、防腐、ネズミ防御といった利点を有するだけでなく、耐圧能力が高く、沈降量が小さく、取付や使用に便利で、適用範囲が広く、自動リセット性能が高く、しかも直列使用により「大きな地震は小さく、小さな地震はなかったことに」することを実現して、大地震を隔絶するというより高い要求を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、揺れや衝撃で直ちに開く摩擦免震装置の構造概略図である。
【符号の説明】
【００１５】
図中：１．揺動受圧ブロック、２．摩擦材スリーブ、３．衝突スリーブ、４．定形ボルト、５．衝突防止弾性リング、６．底部補強板、７．摩擦材、８．下ライナプレート、９．下カバープレート、１０．下密封リング、１１．パッキン、１２．油脂、１３．リセットテーパ螺旋バネ、１４．環状押さえバネ、１５．上ライナプレート、１６．上カバープレート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、図面と結び付けて、本発明に対してさらなる説明を行う。
図１は、本発明の前記揺れや衝撃で直ちに開く摩擦免震装置であり、下カバープレート９を含み、下カバープレート９の上方には中空の摩擦材スリーブ２が配置され、摩擦材スリーブ２内の下カバープレート９上方には摩擦材７が敷設されており、摩擦材スリーブ２内の摩擦材７の上方には、下から上に、下ライナプレート８と、揺動受圧ブロック１と、上ライナプレート１５がこの順で配置されており、上ライナプレート１５の頂面には上カバープレート１６が固接され、上カバープレート１６の底面には中空の衝突スリーブ３が固接されており、衝突スリーブ３は摩擦材スリーブ２の外側に被装され、かつ衝突スリーブ３の底端は下カバープレート９とは接触しておらず、下カバープレート９の上表面には下密封リング１０が固設されており、下密封リング１０は衝突スリーブ３の外側に被装され、その上端と上カバープレート１６の底面との間にはパッキン１１が設けられており、上カバープレート１６と下カバープレート９の間の下密封リング１０とパッキン１１に囲まれた領域及び隙間内には油脂１２が満たされている。
【００１７】
本実施例では、摩擦材スリーブ２と上カバープレート１６の間に環状押さえバネ１４が増設されており、摩擦材スリーブ２の上部の直径は階段状に小さくなっており、環状押さえバネ１４の底端は摩擦材スリーブ２の外周の軸ショルダ部分に当接し、頂端は上カバープレート１６の下底面に当接しており、摩擦材スリーブ２が跳ね上がって上カバープレート１６と接触することがなく、常に下カバープレート９の上表面と接触することで、摩擦材７が摩擦材スリーブ２から飛び出さないことを保証している。衝突スリーブ３の外周にはリセットテーパ螺旋バネ１３が被装されており、リセットテーパ螺旋バネ１３の底端大円の外周は密封リング１０と固接され、頂端小円の内壁は衝突スリーブ３と遊動的に嵌接されており、地震が終わると、リセットテーパ螺旋バネ１３の弾力によって衝突スリーブ３と上カバープレート１６がリセットされ、リセットテーパ螺旋バネ１３と衝突スリーブ３がほぼ同心になる位置まで復帰できる。リセットテーパ螺旋バネ１３の上方には、衝突スリーブ３の外壁に密着して衝突防止弾性リング５が設けられており、地震波がかなり大きい場合、下カバープレート９の可動範囲が大きすぎて下密封リング１０が衝突スリーブ３と激しく衝突し、装置全体を損壊してしまうことを防止しており、衝突防止弾性リング５が緩衝作用を果たしている。パッキン１１は鉛製品であり、地震が発生していない時には良好な密封作用を果たすことができ、内部構造を気体から遮断して内部構造に酸化による錆が発生することを防止しており、地震が発生すると、下カバープレート９の動きに伴って比較的容易に断裂し、上カバープレート１６と下カバープレート９の間の関係を速やかに断ち切ることにより、下カバープレート９の動きが上カバープレート１６や上カバープレート１６より上の上部構造に影響を及ぼさないことを保証する。下カバープレート９の底面には、下カバープレート９の変形を防止する底部補強板６が増設されており、補強板は下リングビーム内に埋め込まれ、基礎ボルトの役割を果たして下カバープレート９を固定している。下カバープレート９と上カバープレート１６の間は定形ボルト４によってセッティングされており、定形ボルト４はパッキン１１と下密封リング１０の外周に設けられており、取付の完了後、定形ボルト４を真ん中から切断することで、上カバープレート１６と下カバープレート９の間に固定接続がないことを保証し、また残された上下のボルトは上下カバープレート９の基礎ボルトとしての役割を兼ねる。
【００１８】
据付の際には、建築物の上部構造の重量と節点の分布に基づいて、対応する型番及び数の本免震装置を選択する。各装置は基本的に同一水平面上にあればよいが、個々の免震装置については水平に置くことが厳密に要求されており、比較的等級の高いセメントモルタルを用いて下カバープレート９を平らに埋め、完全に凝固させてから、上カバープレート１６上に鉄筋コンクリートの上リングビームを流し込む。定形ボルト４は、輸送や取付の際に上カバープレート１６と下カバープレート９を予め固定する役割を果たすことで、両者を取り付けたときに大きなずれが出ないことを保証しており、上リングビームが完全に凝固してから、定形ボルト４を真ん中から切断することにより、上カバープレート１６と下カバープレート９の間に剛性接続関係がないことを保証する。
【００１９】
揺動受圧ブロック１の上端面及び下端面は曲率半径の非常に大きな球面であり（即ち中心に直径の大きくない平面が残され、支持能力を顕著に増加させることができる）、しかも揺動受圧ブロック１の両側及び摩擦材スリーブ２は、いずれもスロットを有している。強い地震の水平地震波が到達すると、揺動受圧ブロック１の上端面と下端面が球面または亜球面であることから、直ちに水平揺動が発生するが、この場合、実際は地盤の水平震動なので、上部構造はほぼ動かない。この時、下カバープレート９と摩擦材７との間の摩擦面はまだ開いておらず、地震波の増大に伴って揺動受圧ブロック１の揺動力の幅も増大する。この時、下カバープレート９と共に震動する摩擦材スリーブ２が必ず衝突スリーブ３と衝突するが、衝突スリーブ３と上カバープレート１６が剛性接続されていることから、摩擦材スリーブ２と衝撃スリーブ３の衝突によって十分な衝撃力が発生し、この衝突力が直ちに下カバープレート９と摩擦材７との間の摩擦面を開き、下カバープレート９と摩擦材７との間に対向摺動を生じさせることにより、摩擦免震の効果を生み出す。地震波が徐々に増大する過程では、下カバープレート９の揺動の度合いが大きくなり、上カバープレート１６と下密封リング１０の間に設けられている鉛製のパッキン１１が断裂するので、基本的に下カバープレート９の動きが上カバープレート１６や上カバープレート１６より上の上部構造に影響を及ぼすことはない。同じ理由で、衝突スリーブ３の底端は下カバープレート９とは接触していないので、下カバープレート９の動きが上カバープレート１６や上カバープレート１６より上の上部構造に影響を及ぼすことはない。また、上カバープレート１６と下カバープレート９の間の下密封リング１０とパッキン１１に囲まれた領域及び隙間内に満たされている油脂１２は、内部構造の錆の発生を防止できるだけでなく、潤滑の役割も果たすので、地震が発生すると、この装置の内部構造が敏感に反応し、免震効果を発揮することができる。摩擦材７は、柔らかいグラファイトとポリテトラフルオロエチレンの複合材である。
【００２０】
また、この装置を組み立てる際には、作業員によって操作手法が異なるため、摩擦材スリーブ２と衝突スリーブ３との間の各所の隙間が同じであることを保証する必要はなく、各装置の各所の隙間が必ずしも同じではないので、最も小さい隙間が必ず最初に開く。このようにして、順に打ち破られるようにすべての節点が高速で開かれ、しかも下カバープレート９が自由に行き来して摺動することで、地震エネルギーが０．１ｇを上回るさらに大きな水平加速度であっても、上カバープレート１６より上の上部構造に印加、伝達されることはない。このように、上部構造に過大な水平せん断力及び転覆モーメントが生じないので、上部構造の安全を保証し、かつ震度が大きくなるほど、その免震効果が明らかになるのである。
【図１】
2021532294.tif 000003
【国際調査報告】
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2021532294.tif 000005
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