(57)【要約】【課題】  別途ダンパーを設けることなく、狭いスペースに免震構造を構築することを課題とする。【解決手段】  地震力が大きく、床スラブ１２と二重床材１６との相対移動量が球体１４の弾性変形範囲を越えると、床スラブ１２と二重床材１６の相対移動に伴って、球体１４は、床スラブ１２と二重床材１６の間を右方向へ転がり始める。このとき、圧縮変形して潰れた球体１４は、回転時に内部がせん断変形するので、減衰力を発揮し、さらに、回転体が転がるときの床スラブ１２と二重床材１６との摩擦抵抗も同時に減衰力として作用するので、これらの組み合わせによって高い減衰効果を発揮する。床スラブ１２が、上下方向へ振動しても、球体１４がせん断変形して振動が減衰される。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
床スラブと、前記床スラブの上に載置され減衰性能を備えた回転体と、前記回転体に支承され回転体を圧縮変形させる床材と、一端が構造体に固定され他端が前記床材に連結されて床材の位置を保持する保持部材と、を有することを特徴とする免震構造。
【請求項２】
前記床スラブの上に載置され、前記床材と非当接状態とされた保持盤と、前記保持盤を貫通し圧縮変形した前記回転体を非接触状態で取り囲む保持部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の免震構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の揺れを抑える免震構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、免震装置等に用いられる回転体としての鉄球は、主として上部構造体を滑り易く支持する支承材兼ベアリング材として使用されるだけで、振動を減衰させる機構は、外部に設けられたダンパーに依存している。
【０００３】
このため、例えば、免震床等を構成する場合、ダンパーを配置するために、ある程度の床高が必要となり、階高が既に決まってしまっている既存の建物を免震床とするには無理があった。
【０００４】
一方、建物全体を免震構造とする場合、通常、基礎コンクリートの上に鉄球を敷き並べ、この鉄球の上に建物が構築される支持スラブをスライド可能に載置するようになっている。
【０００５】
しかし、基礎コンクリート面及び支持スラブ面に不陸があると、鉄球との間に隙間が生じ建物が安定して支持されない。また、別途ダンパーを取付ける必要があるので、装置が大掛かりになり、高さ方向に一定のスペースが必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は係る事実を考慮し、別途ダンパーを設けることなく、狭いスペースに免震構造を構築することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、床スラブの上に減衰性能を備えた回転体が載置されている。この回転体は、床材を支承して圧縮変形している。また、一端が構造体に固定された付勢部材の他端が床材に連結され、床材の位置が保持されている。
【０００８】
このように、回転体が、床材を支える支承であると共に、回転体の弾性変形、転がりによるせん断変形により、上下及び水平方向の振動を減衰するダンパーとしても機能するので、従来の免震構造と比較すると、狭いスペースにも設置できる。このため、新設の建物は無論、既設の建物への応用も可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、床スラブの上に保持盤が載置されており、この保持盤は床材と非当接状態となっている。この保持盤には、保持部が形成されており、床材を支え圧縮変形した回転体が、非接触状態で取り囲まれている。
【００１０】
このように、保持盤を設けることによって、回転体の配置が容易になり、また、床材が上下移動したとき、回転体が飛び跳ねて位置がズレることがない。
【００１１】
さらに、回転体と保持部とを非接触状態に保持することで、回転体の弾性変形が許容され、床スラブの揺れや振動を床材に伝えない。また、回転体が転がり始めると、保持部を押しながら移動する。これによって、保持盤が回転体と共に移動し、保持盤と床スラブとの間に摩擦抵抗が発生し、回転体自体の減衰効果と相まって、高い減衰効果を発揮する。
【００１２】
また、回転体（球状でも楕円状でも回転可能な形状であれば構わない）の態様を詳しく説明すると、回転体を圧縮変形させることによって、床材と面で接触し、面で圧縮荷重を受ける。ここで、床スラブが振動等によって床材に対して相対移動すると、床材と床スラブとの面摩擦力によって回転体が弾性変形する。ここで、床材と床スラブの相対移動量が回転体の弾性変形範囲内であれば、回転体は、床スラブの揺れや振動が他方に床材に伝わらないように防振する。
【００１３】
また、床スラブの相対移動量が回転体の弾性変形範囲を越えると、床スラブの移動に伴って、回転体は床材と床スラブとの間を転がり始める。このとき、圧縮変形して潰れた回転体は、回転時に内部がせん断変形するので、減衰力を発揮し、さらに、回転体が転がるときの床材との摩擦抵抗も同時に減衰力として作用するので、これらの組み合わせによって高い減衰効果を発揮する。
【００１４】
なお、圧縮力の大きさを調整し、床スラブとの摩擦力を大きくすることによって、回転体が転がり始めるまでの、転がり抵抗又転がるときの摩擦抵抗を調整することもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上記構成としたので、別途ダンパーを設けることなく、狭いスペースに免震構造を構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１〜図４には、第１形態に係る減衰機構が用いられた免震床構造が示されている。この免震床構造では、柱１０に架設されたコンクリート製等の床スラブ１２の上に、減衰性能を有する材料（高減衰ゴム、天然ゴム、粘弾性体等）で成形された回転体としての球体１４が所定の間隔で敷き並べられている。
【００１７】
この球体１４の上には、図２に示すように、コンクリート板等の重量のある部材で形成された二重床材１６が載置される。これによって、球体１４は圧縮荷重を受け、楕円状に圧縮変形し、面で床スラブ１２及び二重床材１６と接触する。
【００１８】
また、二重床材１６の周囲は、一方が柱１０に固定された弾性ばね１８に連結されており、弾性ばね１８の復元力によって、二重床材１６のセット位置が保持されるようになっている。
【００１９】
次に、免震床構造の作用を説明する。
【００２０】
図２に示す状態において、地震等によって、床スラブ１２が左方向へ移動し、図３に示すように、床スラブ１２及び二重床材１６との面摩擦力によって球体１４が弾性変形する。そして、二重床材１６との相対移動量が、球体１４の弾性変形範囲内であるとき、その防振機能によって、床スラブ１２の揺れや振動が二重床材１６に伝わらない。
【００２１】
また、地震力が大きく、床スラブ１２と二重床材１６との相対移動量が球体１４の弾性変形範囲を越えると、図４に示すように、床スラブ１２と二重床材１６の相対移動に伴って、球体１４は、床スラブ１２と二重床材１６の間を右方向へ転がり始める。このとき、圧縮変形して潰れた球体１４は、回転時に内部がせん断変形するので、減衰力を発揮し、さらに、回転体が転がるときの床スラブ１２と二重床材１６との摩擦抵抗も同時に減衰力として作用するので、これらの組み合わせによって高い減衰効果を発揮する。
【００２２】
一方、床スラブ１２が、上下方向へ振動しても、球体１４がせん断変形して振動が減衰される。また、上述した減衰機構は、地震対策だけでなく、交通振動障害（建物の持つ固有周期によって生じる共振）をなくし、また、上階の子ども等が飛び跳ねることによって、下階に伝わる固体伝播音を消音することもできる。
【００２３】
なお、球体１４に掛ける圧縮力の大きさを、二重床材１６の重量を調整することによって変え、床スラブ１２及び二重床材１６との摩擦力を大きくすることによって、球体１４が転がり始めるまでの、転がり抵抗及び転がるときの摩擦抵抗を調整することもできる。
【００２４】
また、本形態では、二重床材１６の位置を弾性ばねの復元力によって保持したが、図５に示すように、二重床材１６を吊り材１７で吊すことによって、元の位置に戻るようにしてもよい。
【００２５】
さらに、本形態では、床スラブ１２及び二重床材１６の対向面をフラットにしたが、図６に示すように、円錐形の溝１９、２１を形成し、振動が終了したときに、一番安定した位置に球体１４が戻るようにすることもできる。また、図７に示すように、所定の曲率を持った凹部２３と凸部２５を形成して、球体１４が元の位置に戻るようにしてもよい。
次に、第２形態に係る減衰機構を説明する。
【００２６】
図８に示すように、第２形態では、第１形態と同様に、免震床構造に適用されており、基本的には第１形態と同様であるが、床スラブ１２の上に保持盤２０が載置されている点が異なる。
【００２７】
保持盤２０は、図１１に示すように、硬質プラスチック、軽量コンクリート、ＰＣ版等で成形された板材で、二重床材１６に当接しない板厚に設計されている。また、保持盤２０には、所定の間隔を置いて上下面を貫通する円形の保持部２２が形成されている。この保持部２２の内径は、球体１４が圧縮変形したときの外径より大きくされており、球体１４が非接触状態で取り囲まれている。これによって、球体１４が転がり始めたとき、初めて保持部２２に当たるようになっている。
【００２８】
このように、保持盤２０を配置することによって、球体１４の敷き並べ作業が容易になり、また、二重床材１６が上下振動したとき、球体１４が飛び跳ねて位置ズレすることがない。
【００２９】
次に、第２形態の作用を説明する。
【００３０】
本形態では、球体１４を保持部２２の内に非接触状態に保持することで、図９に示すように、球体１４の弾性変形が許容され、床スラブ１２の揺れや振動が二重床材１６に伝わらない。また、図１０に示すように、球体１４が転がり始めると、保持部２２を押しながら移動するので、保持盤２０と床スラブ１２との間に摩擦抵抗が発生し、球体１４の減衰作用と相まって、高い減衰効果を発揮する。
【００３１】
なお、本形態では、保持部２２の内周壁が直に切り立っているが、図１２に示す保持部２７のように、底部２７Ａが拡幅するように切り開いてもよい。これによって、球体１４が保持盤２０の下面に潜り込み、大きくせん断変形する。また、図１３に示す保持部２９では、天部が球体１４を包み込むように拡縮されているので、球体１４が保持部２９から飛び出すことがない。
【００３２】
さらに、本発明の減衰機構は、免震床だけでなく、図１４に示すように、１つの架構３１内に設けられた腰壁３３及び垂れ壁３５と柱１０との間に球体１４を挟み、架構３１を制振することもできる。
【００３３】
次に、第３形態に係る免震構造を説明する。
【００３４】
図１５に示すように、コンクリートが打設され平坦に均された基礎面２４へ、球体１４が敷き並べられている。この球体１４の上には、支持スラブ２６が載置されており、この支持スラブ２６の上に戸建ての建物２８が構築されている。
【００３５】
これによって、球体１４が圧縮変形し、建物２８を支える支承として、また、回転体の弾性変形、転がりによるせん断変形により、上下及び水平方向の振動を減衰するダンパーとしても機能する。このため、従来の免震構造と比較すると、狭いスペースに設置できる。
【００３６】
また、基礎面２４或いは支持スラブ２６に多少の不陸があっても、球体１４は圧縮変形して当接するので、隙間が生じることがなく、安定した構造となる。
【００３７】
なお、一般的に免震構造に適用される積層ゴムを利用した減衰装置は、単位面積当たり所定以上の荷重が作用しないと機能しない。
【００３８】
このため、通常の戸建ての建物の場合、軽量なので、免震構造とすることは困難であったが、本形態の免震構造を適用すれば、建物の重量等に応じて、球体の材質、球径等を変えることによって、理想的な免震構造を得ることができる。
【００３９】
また、図１６に示すように、保持盤２０（図１１参照）を基礎面２４の上に載置して、基礎面２４との間に摩擦抵抗を発生させるようにしてもよい。
【００４０】
さらに、図１７に示すように、高層ビル３２や重量のあるビル等の免震構造として、球体１４を利用する場合は、荷重によって球体１４が完全に潰れてしまわないように、鉄や硬質プラスチックで成形された球３４を基礎面３６とスラブ３８との間に入れ、一定の隙間を保持するようにすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１形態に係る減衰機構を備えた免震床構造を示す断面図である。
【図２】第１形態に係る減衰機構を備えた免震床構造を示す断面図である。
【図３】第１形態に係る減衰機構を備えた免震床構造を示す断面図である。
【図４】第１形態に係る減衰機構を備えた免震床構造を示す断面図である。
【図５】第１形態に係る減衰機構を備えた免震床構造の変形例を示す断面図である。
【図６】床スラブ及び二重床材の変形例を示す断面図である。
【図７】床スラブ及び二重床材の変形例を示す断面図である。
【図８】第２形態に係る減衰機構を備えた免震床構造を示す断面図である。
【図９】第２形態に係る減衰機構を備えた免震床構造を示す断面図である。
【図１０】第２形態に係る減衰機構を備えた免震床構造を示す断面図である。
【図１１】第２形態に係る減衰機構を備えた免震床構造に使用された保持盤の平面図である。
【図１２】保持盤の変形例を示す断面図である。
【図１３】保持盤の変形例を示す断面図である。
【図１４】球体が腰壁及び垂れ壁と柱との間に挟まれた例を示す断面図である。
【図１５】第３形態に係る免震構造が戸建ての建物に適用された例を示す立面図である。
【図１６】第３形態に係る免震構造が戸建ての建物に保持盤が使用された例を示す立面図である。
【図１７】第３形態に係る免震構造が高層ビルに適用された例を示す立面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１２      床スラブ（移動部材）
１４      球体（回転体）
１６      二重床材（床材、移動部材）
１８      弾性ばね（保持部材）
２０      保持盤
２２      保持部
２４      基礎面
２６      支持スラブ
２８      建物
３４      球体（回転体）
【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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【図９】
2004316420.tif 000011
【図１０】
2004316420.tif 000012
【図１１】
2004316420.tif 000013
【図１２】
2004316420.tif 000014
【図１３】
2004316420.tif 000015
【図１４】
2004316420.tif 000016
【図１５】
2004316420.tif 000017
【図１６】
2004316420.tif 000018
【図１７】
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