(57)【要約】【課題】免震建物の浮き上がりを確実に防止することのできる、接地面積が小さく、かつ、緊結箇所の少ないコンパクトな浮き上がり防止装置を提供する。【解決手段】免震建物１０の上部躯体１１の下部に第１のユニバーサルジョイント２２Ａを装着したベースプレート２１Ａを取付け、下部躯体１２の上部に第２のユニバーサルジョイント２２Ｂを装着したベースプレート２１Ｂを取付けるとともに、上記第１及び第２のユニバーサルジョイント２２Ａ，２２Ｂの各アーム２２ａ，２２ｂのそれぞれの他端側を、十字型の平面形状を有するピンを備えた第３のユニバーサルジョイント２２Ｃに、上記アーム２２ａの延長方向と上記アーム２２ｂの延長方向とがくの字型になるように屈曲させた状態で取付けた構成の浮き上がり防止装置２０を、免震建物１０に設けられた積層ゴム１３間に取付けるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部構造物と上部構造物との間に介挿される、建物の浮き上がりを防止するための浮き上がり防止装置であって、上部構造物に回転可能に取付けられた第１の連結部材と、下部構造物に回転可能に取付けられた第２の連結部材と、上記第１及び第２の連結部材を互いに回転可能に結合する結合部材とを備えたことを特徴とする建物の浮き上がり防止装置。
【請求項２】
下部構造物と上部構造物との間にゴム弾性体を備えた複数の積層ゴム支承が介挿された免震建物の浮き上がりを防止するための浮き上がり防止装置であって、上部構造物に回転可能に取付けられた第１の連結部材と、下部構造物に回転可能に取付けられた第２の連結部材と、上記第１及び第２の連結部材を互いに回転可能に結合する結合部材とを備えたことを特徴とする建物の浮き上がり防止装置。
【請求項３】
上記第１及び第２の連結部材と上記結合部材とを鎖体から構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の建物の浮き上がり防止装置。
【請求項４】
上部構造物と第１の連結部材、下部構造物と第２の連結部材、及び、上記結合部材とを、それぞれ、球軸受けで連結したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の建物の浮き上がり防止装置。
【請求項５】
上部構造物と下部構造物とに、それぞれ、ユニバーサルジョイントを構成するピンを装着したベースプレートを取付けるとともに、一端が上記ピンの両端部に取付けられた第１及び第２の連結部材を構成するアームのそれぞれの他端側を、十字型の平面形状を有するピンを備えたユニバーサルジョイントの上記各ピンに取付けて成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の建物の浮き上がり防止装置。
【請求項６】
上記第１の連結部材の延長方向と第２の連結部材とをくの字型に屈曲させた状態で結合したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の建物の浮き上がり防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の浮き上がりを防止するための浮き上がり防止装置に関するもので、特に、下部構造物と上部構造物との間にゴム弾性体を備えた複数の積層ゴム支承が介挿された免震建物の、地震時における浮き上がりを防止するための浮き上がり防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
免震建物の支承に多く用いられる積層ゴムは、一般に、圧縮には強いが引張りに対して弱いため、地震時に上記免震建物の浮き上がりが発生して、上記積層ゴムに大きな引き抜き力が生じる形状の免震建物には採用することができなかった。例えば、図７（ａ）に示すように、積層ゴム５１を用いた免震建物５０の塔状比（高さ／幅）が４程度以上のような場合には、図７（ｂ）に示すように、地震時に上記免震建物５０に転倒モーメントが作用して、上記免震建物５０が浮き上がってしまう。そこで、その対策として、免震建物５０の塔状比を４程度以下になるように構造計画を行い、引く抜き力が生じないようにしたり、免震装置として、図８に示すような、ローラ支承５２（あるいは、滑り支承）を用いて免震建物５０の固有周期を長期化することで地震時の水平力を抑え、引き抜き力が生じないようにする方法が考えられるが、これらの方法では、設計の自由度が極めて小さく、免震であるが故に免震建物の形状を制限せざるを得ないという欠点がある。
一方、図９（ａ），（ｂ）に示すように、免震建物５０が転倒しないことを条件に、多少の浮き上がりは許容する代わりに、上記積層ゴム５１にダボピン５１Ｐを設けて、上記積層ゴム５１に水平力・圧縮力は伝達しても引張力は伝達しないようにする方法もある。しかし、この場合には、わずかな浮き上がり量に対しては対応可能であるが、大きな浮き上がりが発生した場合には上記ダボピン５１Ｐが抜けてしまう恐れがある。すなわち、この方法では、積層ゴム５１に引き抜き力が発生することは防止できるが、上記免震建物５０の転倒は防止することができないだけでなく、浮き上がりが元に戻った時点で、上記免震建物５０が元の形状に復帰するという保証ができない。
【０００３】
そこで、従来は、上記積層ゴム５１が配置された免震部の間に、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すような、機械式浮き上がり防止装置６０を取付けて免震建物５０のある程度の浮き上がり力を負担するようにしている。この機械式浮き上がり防止装置６０は、詳細には、門型に組上げられた鉄骨材から成る、ほぼ同型の上部部材６１と下部部材６２とを、上記上部部材６１が上方に開き、上記下部部材６２が下方に開くように配設するとともに、上記上部部材６１と下部部材６２のそれぞれの水平片（以下、横材という）６１ｍ，６２ｍが互いに直交するように、かつ、上記下部部材の横材６２ｍが上記上部部材の横材６１ｍの上側になるように組み合わせたもので、上記上部部材６１の垂直片（以下、縦材という）６１ｎは上部躯体７１の下面に、上記下部部材６２の縦材６２ｎは下部躯体７２の上面に、それぞれアンカーボルトなどの緊結材により固定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記機械式浮き上がり防止装置６０は、装置を構成する４つの縦材６１ｎ，６２ｎをそれぞれ２ヵ所、合計４ヵ所において、それぞれ最大引き抜き力に対応する緊結材で固定する必要があることや、上記縦材６１ｎ，６２ｎを最大引き抜き力に抵抗する部材で構成する必要があること、更には、引き抜き力が発生する水平力が加わった場合、装置剛性が大きく設計されていないと、積層ゴム５１に引き抜き力が発生することなどから、装置が大型化してしまい、設置に大きな面積を必要とするといった問題点があった。
また、引き抜きに抵抗する部材（縦材）が４つ必要であり、また、躯体に緊結する箇所が４ヵ所となるなど、不経済であった。
また、上記装置は、上記上部部材６１と下部部材６２のそれぞれの横材６１ｍ，６２ｍ間に隙間を設けることにより、ある程度の引き抜きが起きるまでは、上記引き抜き力に対して抵抗がないようにしておく必要がある。これは、ある程度の引き抜きが起きるまでは、水平変位を拘束しないようにするためで、上記隙間が小さすぎると、上部部材６１と下部部材６２との間に水平変位を拘束する摩擦力が生じてしまい、積層ゴム５１の免震効果が制限される。逆に、上記隙間が大きすぎると、積層ゴム５１が浮き上がってしまうといった問題点がある。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、免震建物の浮き上がりを確実に防止することのできる、設置面積が小さく、かつ、緊結箇所の少ないコンパクトな浮き上がり防止装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、浮き上がり防止装置としての必要な、▲１▼上部構造と下部構造の間に生じる、免震層の最大６０ｃｍ程度の任意方向の水平変位に追従する、▲２▼浮き上がりが発生する最大水平変位時に、有効にその引き抜き力を負担する、▲３▼免震層（積層ゴム），上下構造体の平面的な多少のねじれに追従する、という機能を満たすためには、基本的に、３つのヒンジから構成され、これらが常に曲がった状態で存在し、地震時には引き抜きが生じる水平力が発生する免震層の大変形時に直線を構成して上記引き抜き力を負担する構成とすることにより、設置面積が小さく、かつ、緊結箇所の少ないコンパクトな構造であっても、免震建物の浮き上がりを確実に防止することができることを見いだし本発明に到ったものである。
すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、下部構造物と上部構造物との間に介挿される、建物の浮き上がりを防止するための浮き上がり防止装置であって、上部構造物に回転可能に取付けられた第１の連結部材と、下部構造物に回転可能に取付けられた第２の連結部材と、上記第１及び第２の連結部材を互いに回転可能に結合する結合部材とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、下部構造物と上部構造物との間にゴム弾性体を備えた複数の積層ゴム支承が介挿された免震建物の浮き上がりを防止するための浮き上がり防止装置であって、上部構造物に回転可能に取付けられた第１の連結部材と、下部構造物に回転可能に取付けられた第２の連結部材と、上記第１及び第２の連結部材を互いに回転可能に結合する結合部材とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項３に記載の免震建物の浮き上がり防止装置は、上記第１及び第２の連結部材と上記結合部材とを鎖体から構成したものである。
また、請求項４に記載の免震建物の浮き上がり防止装置は、上部構造物と第１の連結部材、下部構造物と第２の連結部材、及び、上記結合部材とを、それぞれ、球軸受けで連結したものである。
【０００８】
請求項５に記載の免震建物の浮き上がり防止装置は、上部構造物と下部構造物とに、それぞれ、ユニバーサルジョイントを構成するピンを装着したベースプレートを取付けるとともに、一端が上記ピンの両端部に取付けられた第１及び第２の連結部材を構成するアームのそれぞれの他端側を、十字型の平面形状を有するピンを備えたユニバーサルジョイントの上記各ピンに取付けたものである。
請求項６に記載の免震建物の浮き上がり防止装置は、上記第１の連結部材の延長方向と第２の連結部材とをくの字型に屈曲させた状態で結合したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施の形態を示す図で、同図において、１０は上部躯体１１と下部躯体１２との間に、複数の平板状のゴム弾性体と複数の鋼板とを上下方向に交互に積層して成る積層ゴム１３が複数個（図では、１個のみ示した）配置された免震建物、２０は上記積層ゴム１３間に取付けられた上記免震建物１０の浮き上がり防止装置で、この浮き上がり防止装置２０は、上記上部躯体１１の下部と下部躯体１２の上部とにそれぞれ取付けられたベースプレート２１Ａ，２１Ｂと、このベースプレート２１Ａ，２１Ｂ上にそれぞれ装着された第１及び第２のユニバーサルジョイント２２Ａ，２２Ｂと、この第１及び第２のユニバーサルジョイント２２Ａ，２２Ｂのアーム２２ａ，２２ｂをアームとする第３のユニバーサルジョイント２２Ｃとから構成される。
詳細には、上記ベースプレート２１Ａは、図２に示すように、水平板２１ｍとこの水平板２１ｍから上方に突出する２つの取付板２１ｎ，２１ｎとから成り、上記水平板２１ｍが上部躯体１１の下部に複数本のアンカーボルト２３により緊結される。ベースプレート２１Ｂは上記ベースプレート２１Ａと同一構成であり、上記２枚のベースプレート２１Ａ，２１Ｂは、互いに対向するように、上部躯体１１の下部と下部躯体１２の上部に緊結される。このベースプレート２１Ａ，２１Ｂの互いに対向する面には、それぞれ、ユニバーサルジョイント２２Ａ，２２Ｂを構成する十字型のピン２２Ｐが装着される。
【００１０】
図３は、上記浮き上がり防止装置２０の詳細を示す図で、上記ベースプレート２１Ａに装着された十字型のピンの、一方のピン２２ｋの両端側には、第１のユニバーサルジョイント２２Ａのアーム２２ａ，２２ａの一端側がそれぞれ取付けられ、上記ベースプレート２１Ｂに装着された十字型のピンの、上記ピン２２ｋの延長方向と直交する方向に延長するピン２２ｔには、第２のユニバーサルジョイント２２Ｂのアーム２２ｂ，２２ｂの一端側がそれぞれ取付けられる。そして、上記アーム２２ａ，２２ａ及び上記アーム２２ｂ，２２ｂの他端側は、それぞれ、上記第３のユニバーサルジョイント２２Ｃの十字型のピンの、上記ピン２２ｋ，２２ｔに対応するピン２２Ｋ，２２Ｔにそれぞれ取付けられる。
これにより、上部躯体１１の下部に回転可能に取付けられた第１の連結部材である上記アーム２２ａ，２２ａと、下部躯体１２の上部に回転可能に取付けられた第２の連結部材である上記アーム２２ｂ，２２ｂとが、上記第３のユニバーサルジョイント２２Ｃにより、互いに回転可能に結合されたことになる。
あるいは、それぞれの一端が上記第３のユニバーサルジョイント２２Ｃにより、互いに回転可能に結合されたアーム２２ａ，２２ａ及びアーム２２ｂ，２２ｂのそれぞれの他端部が、上部躯体１１の下部及び下部躯体１２の上部にそれぞれ回転可能に取付けられたことになる。
【００１１】
このとき、上記アーム２２ａ，２２ａと、アーム２２ｂ，２２ｂとを、予め計算された浮き上がりが発生すると思われる水平変形時（以下、浮き上がり発生水平変形という）に直線を構成するように、くの字型に屈曲させた状態で連結し設置する。これにより、上部躯体１１が下部躯体１２に対して多少の鉛直変位（クリープによる縮みや温度変化による伸縮）にも追従できる。
また、上部躯体１１が下部躯体１２に対して上記水平方向に変位した場合には、図４に示すように、上記アーム２２ａの上部躯体１１側の端部２２１は、上記アーム２２ｂの下部躯体１２側の端部２２２を頂点とする円錐Ｖの底面Ｖｓ上を抵抗なく移動し、そして、浮き上がり発生水平変形（例えば、最大６０ｃｍ程度）に達した時点でアーム２２ａとアーム２２ｂとは一直線状になる。これにより、本例の浮き上がり防止装置２０は、免震層である積層ゴム１３の、例えば、最大６０ｃｍ程度の水平変位に追従するとともに、その時点で浮き上がり力に抵抗して、積層ゴム１３に作用する引き抜き力を有効に負担する。
【００１２】
したがって、上記図３に示すように、浮き上がり防止装置２０を、上記アーム２２ａ，２２ａと、アーム２２ｂ，２２ｂとをくの字型に屈曲させた状態で連結することにより、地震時における水平方向の変位に追従することができるとともに、最大水平変位において発生する大きな浮き上がり力に対しても、図５に示すように、上記アーム２２ａとアーム２２ｂとは一直線状になって、積層ゴム１３に作用する引き抜き力を負担することができる。更には、上記のような構成を採ることにより、積層ゴム１３、及び、上部躯体１１−下部躯体１２間に平面的な多少のねじれが生じた場合でもこれに追従することができる。
【００１３】
このように、本実施の形態によれば、免震建物１０の上部躯体１１の下部に第１のユニバーサルジョイント２２Ａのピン２２ｋを装着したベースプレート２１Ａを取付け、下部躯体１２の上部に第２のユニバーサルジョイント２２Ｂのピン２２ｔを装着したベースプレート２１Ｂを取付けるとともに、一端が上記ピン２２ｋ，２２ｔの両端部に取付けられた上記第１及び第２のユニバーサルジョイント２２Ａ，２２Ｂの各アーム２２ａ，２２ｂのそれぞれの他端側を、十字型の平面形状を有するピン２２Ｋ，２２Ｔを備えた第３のユニバーサルジョイント２２Ｃの上記各ピン２２Ｋ，２２Ｔに、上記第１のユニバーサルジョイント２２Ａのアーム２２ａの延長方向と上記第２のユニバーサルジョイント２２Ｂのアーム２２ｂとをくの字型に屈曲させた状態で取付けた構成の浮き上がり防止装置２０を、免震建物１０に設けられた積層ゴム１３間に取付け、地震時には、上記アーム２２ａ，２２ｂが伸び切って、上記積層ゴム１３に作用する引き抜き力を負担するようにしたので、設置面積が小さく、かつ、緊結箇所の少ないコンパクトな構造であっても、上記免震建物１０の浮き上がりを確実に防止することができる。
【００１４】
また、本発明による浮き上がり防止装置２０は、免震層である積層ゴム１３の大変形時には浮き上がりを止めると同時に水平力も拘束するが、一般的に、浮き上がりが生じるのは、免震層に許容される最大変形時に近いため、変形速度は極めて小さい。したがって、水平変形を拘束することによる衝撃力は極めて小さいので、上部構造に構造上のダメージを与えることはない。
また、浮き上がり防止装置２０は、免震建物１０の大変形時における浮き上がりを防止する装置であるので、積層ゴムについての引張方向で１０ｍｍ程度の誤差は許容できることから、浮き上がり防止装置２０の精度としては数ｍｍ程度の誤差は許容できる。したがって、回転部などに高価な部品を使う必要がないという利点を有する。
また、上記アーム２２ａ，２２ｂ及びユニバーサルジョイント２２Ａ，２２Ｂに大きな引張力が作用するのは、アーム２２ａ，２２ｂが伸び切った時点であり、また、ユニバーサルジョイント２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが動くのは、浮き上がり防止装置２０が伸縮する時点であり、その時にはアーム２２ａ，２２ｂには装置の自重以外はあまり力がかからないので、耐久性にも優れている。
【００１５】
なお、上記実施の形態では、アーム２２ａ，２２ｂが常に曲がった状態で結合された３個のヒンジ（ユニバーサルジョイント２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）を用いた場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、図６（ａ）に示すように、第１の腕部３１と第２の腕部３２とを、３個の玉軸受け３３，３４，３５を用いて結合して、ヒンジを構成するようにしてもよい。
あるいは、図６（ｂ）に示すように、太い鎖体４１の一端を上部躯体１１の下部に固定されたリング部材４２に通して回転可能とするとともに、上記鎖体４１と同じ鎖体４３の一端を下部躯体１２の上部に固定されたリング部材４４に通して回転可能とし、上記鎖体４１，４３の他端側同士を回転可能に結合するようにしてもよい。
また、上記例では、積層ゴム支承を備えた免震建物に浮き上がり防止装置２０を適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、すべり支承を備えた免震建物においても、本装置を引き抜き防止装置として用いることができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上部構造物に第１の連結部材を回転可能に取付けるとともに、下部構造物に第２の連結部材を回転可能に取付け、更に、上記第１の連結部材と上記第２の連結部材とを互いに回転可能に結合する構成の浮き上がり防止装置を用いて、免震建物の浮き上がりを防止するようにしたので、設置面積が小さく、かつ、緊結箇所の少ないコンパクトな構成で、上記免震建物の浮き上がりを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】本実施の形態に係るベースプレートの構成を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る浮き上がり防止装置の詳細を示す図である。
【図４】本実施の形態に係る浮き上がり防止装置の動作を示す図である。
【図５】最大水平変位点における浮き上がり防止装置を示す図である。
【図６】本発明による浮き上がり防止装置の他の構成を示す図である。
【図７】従来の免震建物を示す図である。
【図８】従来の免震建物の他の例を示す図である。
【図９】従来の免震建物の他の例を示す図である。
【図１０】従来の機械式浮き上がり防止装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０  免震建物、１１  上部躯体、１２  下部躯体、１３  積層ゴム、
２０  浮き上がり防止装置、２１Ａ，２１Ｂ  ベースプレート、２１ｍ  水平板、２１ｎ  取付板、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ  ユニバーサルジョイント、
２２ａ，２２ｂ  アーム、２２Ｐ  十字型のピン、
２２ｋ，２２Ｋ，２２ｔ，２２Ｔ  ピン、２３  アンカーボルト。
【図１】
2004225403.tif 000003
【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】
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【図１０】
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