(57)【要約】【課題】より簡易な構造で構造体の免震が効果的に実現できる免震装置とその免震装置を採用した免震構造とを提供しようとする。【解決手段】従来の支持体の上方に配された被支持体を支持する免震装置にかわって、被支持体と支持体のいずれか一方側に取り付けられた第一案内部材と、被支持体と支持体のいずれか他方側に取り付けられた第二案内部材と、を備え、前記第一案内部材と前記第二案内部材とが一箇所で摺動自在に当接し、被支持体が支持体に対して常時最も低い基準位置にあるように維持し、被支持体が支持体に対して水平移動すると被支持体を徐々に上昇させるものとした。【選択図】　　図１
2004019859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体の上方に配された被支持体を支持する免震装置であって、
被支持体と支持体のいずれか一方側に取り付けられた第一案内部材と、
被支持体と支持体のいずれか他方側に取り付けられた第二案内部材と、
を備え、
前記第一案内部材と前記第二案内部材とが一箇所で摺動自在に当接し、被支持体が支持体に対して常時最も低い基準位置にあるように維持し、被支持体が支持体に対して水平移動すると被支持体を徐々に上昇させることを特徴とする免震装置。
【請求項２】
前記第一案内部材が凸形状の軸断面を持ったレール状の第一長手部材を有し、
前記第二案内部材が凸形状の軸断面を持ったレール状の第二長手部材を有し、
前記第一長手部材の長手方向と前記第二長手部材の長手方向とが上から見て交差していることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
【請求項３】
前記第一案内部材の摺動する箇所を長手方向につなげた線である第一摺動線が前記第一長手部材の長手方向中央部で低く両端にいくに従い高くなっており、
前記第二案内部材の摺動する箇所を長手方向に繋げた線である第二摺動線が前記第二長手部材の長手方向中央部で低く両端にいくに従い高くなっている、
ことを特徴とする請求項２に記載の免震装置。
【請求項４】
前記第一摺動線が前記第一長手部材の長手方向中心部の所定範囲で所定の曲率を有し、
前記第二摺動線が前記第二長手部材の長手方向中心部の所定範囲で所定の曲率を有する、
ことを特徴とする請求項３に記載の免震装置。
【請求項５】
前記第一摺動線が前記第一長手部材の長手方向中心から所定距離だけ離れた箇所から外側で直線であり、
前記第二摺動線が前記第二長手部材の長手方向中心から所定距離だけ離れた箇所から外側で直線である、
ことを特徴とする請求項３または請求項４のひとつに記載の免震装置。
【請求項６】
前記第一案内部材の摺動する面又は前記第二案内部材の摺動する面が低摩擦材を被覆または含浸されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の免震装置。
【請求項７】
支持体の上に配された被支持体である構造物を支持する免震構造体であって、
構造物の下面に据付けられた少なくとも３組の請求項１乃至請求項６に記載の免震装置を備えていることを特徴とする免震構造体。
【請求項８】
被支持体の下面に設けられたレール部材である上部直線レールと、
支持体の上面に設けられたレール部材である下部直線レールと、
前記上部直線レールに長手方向移動自在に嵌合した上部嵌合部と前記下部直線レールに長手方向移動自在に嵌合した下部嵌合部と該上部嵌合部に該下部嵌合部を固着する結合部とを有する連結部材と、
を備え、
前記上部直線レールの長手方向と前記下部直線レールの長手方向とが上からみて交差していることを特徴とする請求項７に記載の免震構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震等による支持体の水平振動を被支持体に伝えにくくする免震装置とその免震装置を採用した免震構造体に係る。特に支持体と被支持体の間に介在し水平振動を伝達しにくくする構造に特徴の有る免震装置とその免震装置を採用した免震構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、地震時等の水平振動を伝達しにくくして、建物、家具、コンピュータ、美術品その他の被支持体を保護しようとする免震装置が考えられ、その免震装置を採用した免震構造体が使用されてきた。
例えば、特公平６−７４６０９号では、「被支持体と支持体のいずれか一方側に対して所定の軸線周りにのみ転動可能に支持される転動体と、前記被支持体と支持体の他方側に取り付けてあって転動体と接触して転動方向に延びる案内部材とを包含し、前記転動体と案内部材は被支持体が支持体に対して常時最も低い基準位置にあるように維持し被支持体が支持体に対して移動すると転動体が転動して被支持体を徐々に上昇させるものであることを特徴とする免震装置及びそのような免震装置を用いた免震構造」が開示されている。
【０００３】
その免震装置の機能をより効果的に発揮させるために、転動体の両側に設けた外径の大きい脱落防止用のフランジや、転動体と転動軸の間に設けた摩擦部材や、高粘性流体が介在する狭い間隔の環状の収容空間を形成し相対回転運動できる内側部分と外側部分とを持った転動体等が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の免震装置を用いた免震構造体では、免震構造体が所望の機能を発揮するために、個々の免震装置が所望の機能を発揮することが必要である。免震装置の所望の特性を発揮させるためには、個々の免震装置における転動体と案内部材の相対移動が他の免震装置における転動体と案内部材の相対移動と機械的干渉を起こすことを防止することが必要である。そのためには、転動体と案内部材の接触する面を高精度に製作する必要が有り、また個々の免震装置を高精度に組み立てる必要が有った。
また、例えば転動体と転動軸のすきまに摩擦部材を設けた場合、所望の減衰機能を発揮させるためには、摩擦部材と転動体または転動軸の隙間調整が必要であり、長い運用期間での継続した隙間の維持管理が必要であった。
【０００５】
市場では、相対的に軽量な構造体の免震構造に適しており、より簡易な機構をもち、維持管理が容易で、従来に比較して機能の劣らない免震構造が望まれていた。
本発明は以上に述べた問題点に鑑み案出されたもので、従来の免震装置とその免震装置を採用した免震構造にかわって、より簡易な構造で構造体の免震が効果的に実現できる免震装置とその免震装置を採用した免震構造体とを提供しようとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る支持体の上方に配された被支持体を支持する免震装置を、被支持体と支持体のいずれか一方側に取り付けられた第一案内部材と、被支持体と支持体のいずれか他方側に取り付けられた第二案内部材と、を備え、前記第一案内部材と前記第二案内部材とが一箇所で摺動自在に当接し、被支持体が支持体に対して常時最も低い基準位置にあるように維持し、被支持体が支持体に対して水平移動すると被支持体を徐々に上昇させるものとした。
【０００７】
上記本発明の構成により、　第一案内部材が被支持体と支持体のいずれか一方側に取り付けられ、第二案内部材が被支持体と支持体のいずれか他方側に取り付けられ、前記第一案内部材と前記第二案内部材とが一箇所で摺動自在に当接し、被支持体が支持体に対して常時最も低い基準位置にあるように維持し、被支持体が支持体に対して水平移動すると被支持体を徐々に上昇させるので、水平加速度が支持体に作用すると、前記第一案内部材と前記第二案内部材とが一箇所で摺動して被支持体に水平加速度が作用しにくくして免震機能を発揮し、水平加速度が無くなった際に、被支持体が支持体に対して水平移動していると、被支持体を低い基準位置に戻そうとする復元力が発生し、被支持体が支持体に対して水平移動して基準位置に戻る。
【０００８】
さらに、本発明に免震装置は、前記第一案内部材が凸形状の軸断面を持ったレール状の第一長手部材を有し、前記第二案内部材が凸形状の軸断面を持ったレール状の第二長手部材を有し、前記第一長手部材の長手方向と前記第二長手部材の長手方向とが上から見て交差しているのが好ましい。
上記本発明の構成により、凸形状の軸断面を持ったレール状の第一長手部材と凸形状の軸断面を持ったレール状の第二長手部材とが上から見て交差しているので、前記第一案内部材と前記第二案内部材との摺動自在に当接した箇所は、上から見て水平方向の全方位へ移動でき、免震装置は全方位の水平加速度に対して免震機能を発揮できる。
【０００９】
さらに、本発明に係る免震装置は、前記第一案内部材の摺動する箇所を長手方向につなげた線である第一摺動線が前記第一長手部材の長手方向中央部で低く両端にいくに従い高くなっており、前記第二案内部材の摺動する箇所を長手方向に繋げた線である第二摺動線が前記第二長手部材の長手方向中央部で低く両端にいくに従い高くなっているのが好ましい。
上記本発明の構成により、第一摺動線が前記第一長手部材の長手方向中央部で低く両端にいくに従い高くなっており、第二摺動線が前記第二長手部材の長手方向中央部で低く両端にいくに従い高くなっているので、水平加速度が無くなった際に、被支持体が支持体に対して水平移動していると、被支持体を低い基準位置に戻そうとする復元力が発生し、被支持体が支持体に対して水平移動して第一長手部材の長手方向中央部と第二長手部材の長手方向中央部が当接する基準位置に戻る。
【００１０】
さらに、本発明に係る免震装置は、前記第一摺動線が前記第一長手部材の長手方向中心部の所定範囲で所定の曲率を有し、前記第二摺動線が前記第二長手部材の長手方向中心部の所定範囲で所定の曲率を有するのが好ましい。
上記本発明の構成により、前記第一摺動線が前記第一長手部材の長手方向中心部の所定範囲で所定の曲率を有しているので、当接箇所が前記第一摺動線に沿って移動すると移動量にしたがって基準位置に戻ろうとする力が増加し、前記第二摺動線が前記第二長手部材の長手方向中心部の所定範囲で所定の曲率を有しているので、当接箇所が前記第二摺動線に沿って移動すると移動量にしたがって基準位置に戻ろうとする力が増加するので、水平方向の移動に対してばね系を構成でき、ばね系を適切に選定することで、免震装置の免震機能を最適化できる。
【００１１】
また、本発明に係る免震装置は、前記第一摺動線が前記第一長手部材の長手方向中心から所定距離だけ離れた箇所から外側で直線であり、前記第二摺動線が前記第二長手部材の長手方向中心から所定距離だけ離れた箇所から外側で直線であるのが好ましい。
上記本発明の構成により、前記第一摺動線が前記第一長手部材の長手方向中心から所定距離だけ離れた箇所から外側で直線であるので、当接する箇所が直線部にある際に基準位置側へ戻ろうとする力が一定になり、前記第二摺動線が前記第二長手部材の長手方向中心から所定距離だけ離れた箇所から外側で直線であるので、当接する箇所が直線部にある際に基準位置側へ戻ろうとする力が一定になり、水平方向の移動に対して非線形なばね系を構成でき、非線形ばね系を適切に選定することで、免震装置の免震機能をさらに最適化できる。
【００１２】
またさらに、本発明に係る免震装置は、前記第一案内部材の摺動する面又は前記第二案内部材の摺動する面が低摩擦材を被覆または含浸されているのが好ましい。
上記本発明の構成により、低摩擦材が前記第一案内部材の摺動する面又は前記第二案内部材の摺動する面に被覆または含浸されているので、低摩擦材を選定することで前記第一摺動線または前記第二摺動線での摩擦係数を調整でき、免震装置の免震機能を調整できる。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る支持体の上に配された被支持体である構造物を支持する免震構造体は、構造物の下面に据付けられた少なくとも３組の上述の免震装置を備えているものとした。
【００１４】
上記本発明の構成により、少なくとも３組の上述の免震装置が構造物の下面に据付けられるので、３組の上述の免震装置が構造体を支持する平面を形成し、構造体を支持して免震することができる。
【００１５】
さらに、本発明に係る免震構造体は、被支持体の下面に設けられたレール部材である上部直線レールと、支持体の上面に設けられたレール部材である下部直線レールと、前記上部直線レールに長手方向移動自在に嵌合した上部嵌合部と前記下部直線レールに長手方向移動自在に嵌合した下部嵌合部と該上部嵌合部に該下部嵌合部を固着する結合部とを有する連結部材と、を備え、前記上部直線レールの長手方向と前記下部直線レールの長手方向とが上からみて交差しているのが好ましい。
上記本発明の構成により、前記上部直線レールが被支持体の下面に設けられ、前記下部直線レールが支持体の上面に設けられ、連結部材の上部嵌合部が前記上部直線レールに長手方向移動自在に嵌合し、連結部材の下部嵌合部が前記下部直線レールに長手方向移動自在に嵌合し、連結部材の結合部が前記上部嵌合部に前記下部嵌合部を固着するので、被支持体と支持体とが上からみて相対的に回転すると、前記連結部材が前記上部直線レールと前記下部直線レールの上からみた相対的回転を拘束し、構造体が予想外に大きな垂直軸周りの回転をするのを防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい第一の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態の概念図である。図２は、本発明の第一の実施形態の断面図である。図３は、本発明の第一の実施形態の特性図である。
なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
第一の実施態様は、本発明を適用した免震装置である。
【００１７】
本発明の第一の実施形態に係る免震装置の構造を説明する。
免震装置は、支持体２の上方に配された被支持体１を支持する装置であって、第一案内部材１０と第二案内部材２０とを備える。
【００１８】
第一案内部材１０は、被支持体１と支持体２のいずれか一方側に取り付けられる。第二案内部材２０は、被支持体１と支持体２のいずれか他方側に取り付けられる。さらに、第一案内部材１０と第二案内部材２０とが一箇所で摺動自在に当接し、被支持体１が支持体２に対して常時最も低い基準位置にあるように維持し、被支持体１が支持体２に対して水平移動すると被支持体１を徐々に上昇させる洋になっている。
以下では、第一案内部材１０が被支持体１に取り付けられ、第二案内部材２０が支持体２に取り付けられているものとして、説明する。
【００１９】
第一案内部材１０は、被支持体１の下面に取り付けられ、第一長手部材１１とストッパー１２とで構成される。
第一長手部材１１は、凸形状の軸断面を持ったレール状の部材である。第一案内部材１０の被支持体１への取り付け面を下側にして見た場合に、第一長手部材１１の断面の輪郭は、所定の幅と上部に形成された所定の曲率Ｒ２を持った円弧とでできている。この円弧の頂部付近が第二案内部材２０と当接して摺動する箇所となる。
ここで説明の便宜のため、第一案内部材１０の摺動する箇所を長手方向につなげた線を第一摺動線ａと呼ぶ。この第一摺動線ａは、若干の幅をもっている。
第一摺動線ａは、第一長手部材１１の長手方向中央部で低く両端にいくに従い高くなっている。第一摺動線ａの形状をより詳細に説明すると、中心部の円弧とその円弧に滑らかに繋がる両側の直線で構成される。その円弧は第一長手部材１１の長手方向中心部の所定範囲Ｃで所定の曲率Ｒ１を有する。その直線は、その所定範囲Ｃの外から端までの範囲ｄで所定の傾きの直線となる。この直線の傾きは円弧と繋がる箇所での円弧の接線の傾きと同一である。
ストッパー１２は、第一長手部材１１の両端に設けられ、第二案内部材２０の過大な摺動を阻止する部材であり、例えば第一長手部材１１の端面に取り付けられた板である。第二案内部材２０が、第一案内部材１０の第一長手部材１１の第一摺動線ａの上を摺動して端部にくると、ストッパー１２が第二案内部材２０にあたり、第二案内部材２０の過大な摺動を阻止する。
【００２０】
第二案内部材２０は、支持体２の上面に取り付けられ、第二長手部材２１とストッパー２２とで構成される。
第二長手部材２１は、凸形状の軸断面を持ったレール状の部材である。第二案内部材２０の支持体２への取り付け面を下側にして見た場合に、第二長手部材２１の断面の輪郭は、所定の幅と上部に形成された所定の曲率Ｒ２を持った円弧でできている。この円弧の頂部が第一案内部材１０と当接して摺動する箇所となる。
ここで説明の便宜のため、第二案内部材２０の摺動する箇所を長手方向につなげた線を第二摺動線ｂと呼ぶ。この第二摺動線ｂは、若干の幅をもっている。
第二摺動線ｂは、第二長手部材２１の長手方向中央部で低く両端にいくに従い高くなっている。第二摺動線ｂの形状をより詳細に説明すると、中心部の円弧とその円弧に滑らかに繋がる両側の直線で構成される。その円弧は第二長手部材２１の長手方向中心部の所定範囲Ｃで所定の曲率Ｒ１を有する。その直線は、その所定範囲Ｃの外から端までの範囲ｄで所定の傾きの直線となる。この直線の傾きは円弧と繋がる箇所での円弧の接線の傾きと同一である。
ストッパー２２は、第二長手部材２０の両端に設けられ、第一案内部材１０の過大な摺動を阻止する部材であり、例えば第二長手部材２１の端面に取り付けられた板である。第一案内部材１０が、第二案内部材２０の第二長手部材２１の第二摺動線ｂの上を摺動して端部にくると、ストッパー２２が第一案内部材１０にあたり、第一案内部材１０の過大な摺動を阻止する。
【００２１】
第一案内部材１０の長手方向と第二案内部材２０の長手方向とが上から見て交差する様に、第一案内部材１０と第二案内部材２０とを配置する。
特に、第一案内部材１０の長手方向と第二案内部材２０の長手方向とが上から見て９０°に交差するのが好ましい。
【００２２】
第一案内部材１０の摺動する面又は第二案内部材２０の摺動する面が低摩擦材を被覆または含浸（含有を含む。）されている。
第一長手部材１１または第二長手部材２１の素材は、第一摺動線ａ又は第二摺動線ｂに作用する荷重により選定され、例えば、鋼材、ステンレス材等の金属材料や、ポリイミドポリマー等の樹脂、ガラス、木材等が用いられる。
低摩擦材は、第一長手部材１１の第一摺動線ａまたは第二長手部材２１の第二摺動線ｂの一方または両方を覆う領域に被覆または含浸される。
低摩擦材は、第一長手部材１０または第二長手部材２０の材料と親和性の高いものが選定され、金、銀、鉛等の金属や、二硫化モリブデン等の化合物や、ＰＴＦＥ等の樹脂が選定される。特に、ＰＴＦＥは施工が容易で、摺動面での圧力が高いと摩擦係数が低くなる特性を有し、本発明の構造に採用するのに好適である。また、金やＰＴＦＥは、長期間空気中に放置しても面が酸化せず摩擦性能が劣化しない特徴を有する。
【００２３】
次に、第一の実施形態の免震装置の作用を説明する。
最初に、第一案内部材１０の第一長手部材１１の中央部と第二案内部材２０の第二長手部材２１の中央部とが当接している。
第一長手部材１１と第二長手部材２１とには、ＰＴＦＥが被覆しているものとする。このときの第一長手部材１１と第二長手部材２１との間の摩擦係数がμであるとする。
地震が発生すると、支持体に水平加速度による慣性力が作用する。水平加速度のＧがμより小さい間は、第一案内部材１０と第二案内部材２０と一体となって動こうとする。
説明を容易にするために、第一長手部材１１の長手方向に水平加速度が発生する場合を例に説明する。
【００２４】
水平加速度のＧがμを越えると、第一案内部材１０を残したまま第二案内部材２０が第一案内部材１０の長手方向に水平移動する。このときの第一案内部材１０の第一長手部材１１の中央部と第二案内部材２０の第二長手部材２１の中央部との水平方向のずれ距離を水平ずれ距離Ｘとする。第一案内部材１０と第二案内部材２０の水平ずれ距離Ｘに比例して増加する反力が、第一案内部材１０が取り付けられた被支持体に作用する。この水平ずれ距離Ｘと反力の比例係数であるＫは、ばね系のばね定数に相当する。
【００２５】
免震装置３は、このばね定数Ｋと被支持体の質量で決まる固有周期を持っている。地震の主要な振動周期が免震装置の固有周期より短かければ、被支持体は、地震の影響を受けず、ほぼ静止する。
地震の主要な振動周期が長くなり免震装置の固有周期に近づくと、さらに水平ずれ距離Ｘが大きくなり、第一長手部材１１の摺動線ａの直線部に、第二長手部材２１との摺動面がくる。この状態では、一定の大きさの反力が、第一案内部材１０が取り付けられえた被支持体に作用する。一定の大きさの反力の値は、直線部の傾きによって決まる。第二案内部材２０がストッパー１２に当たらなければ、被支持体は、支持体の移動量よりは少ない範囲で、水平揺れを生ずる。
地震が終了すると、僅かの時間遅れののち被支持体１は停止し、第一案内部材１０の第一長手部材１１の中央部と第二案内部材２０の第二長手部材２１の中央部とが当接する位置に復元する。場合によっては、僅かの水平ずれ距離Ｘが残る。
【００２６】
第一長手部材１１の長手方向に水平加速度が発生する場合を例に説明したが、ランダムな方向に水平加速度が発生する場合も、第一案内部材１０と第二案内部材２０の当接する箇所が摺動線ａと摺動線ｂの両方の上で移動する点が異なるだけで、免震装置の基本的な作動は同様である。
【００２７】
次に、第二の実施形態に係る免震構造体４を、図を基に、説明する。図４は、第二の実施形態に係る免震構造体の概念図である。図５は、第二の実施形態に係る免震構造体４の部分概念図である。
免震構造体４は、支持体２の上に配された被支持体１である構造物を支持する構造体であって、少なくとも３つの免震装置３と上部直線レール３０と下部直線レール４０と連結部材５０とを備える。
免震装置３は、支持体の上方に配された被支持体を支持する装置であり、その構造は、第一の実施形態の免震装置の構造と同じなので、説明を省略する。
摺動線ａと摺動線ｂの交点が一直線上に並ばず、構造体の重心がその交点を結ぶ仮想線によって囲われる面内に位置する様に、複数の免震装置３を配置する。特に、上からみて構造体の重心の周りを囲うように等間隔に配置するのが好ましい。
【００２８】
上部直線レール３０は被支持体の下面に設けられたレール部材であり、下部直線レール４０は支持体の上面に設けられたレール部材である。上部直線レールの長手方向と下部直線レールの長手方向とが上からみて交差している。特に、上部直線レールの長手方向と下部直線レールの長手方向とが９０°で交差するのが好ましい。
図４には、被支持体１の下面中央部に設けられた上部直線レール３０と支持体２の上面中央に設けられた下部直線レール４０とが示される。上部直線レール３０の長手方向が第一案内部材１０の長手方向に平行になり、下部直線レール４０の長手方向が第二案内部材２０の長手方向に平行になっている。
上部直線レール３０と下部直線レール４０は、一辺に開放口をもつ中空矩形断面を持った長手部材である。
【００２９】
連結部材５０は、支持体と被支持体とが上下方向に離間しないように押さえ、被支持体が水平回転しないように押さえるための部材であり、上部嵌合部５１と下部嵌合部５２と結合部５３とで構成される。
上部嵌合部５１は上部直線レール３０に長手方向移動自在に嵌合する部分である。図５には、上部直線レール３０の中空部に嵌合した矩形断面の長尺部材である上部嵌合部５１が示されている。
下部嵌合部５２は下部直線レール４０に長手方向移動自在に嵌合する部分である。図５には、下部直線レール４０の中空部に嵌合した矩形断面の長尺部材である下部嵌合部５２が示されている。下部直線レール４０の中空矩形断面の内のり高さと、下部嵌合部５２の高さの間に、寸法Ｈの隙間が設けられている。
この寸法Ｈは、免震装置３の上下方向の移動距離よりも大きい。
結合部５３は前記上部嵌合部に前記下部嵌合部を固着する部分である。図５には、上部嵌合部５１の下面中央部と下部嵌合部５２の上面中央部を連結する結合部５３が図示されている。
【００３０】
次に、第二の実施形態の免震構造体４の作用を説明する。
最初に、構造体の中心と支持体の中心が上からみて一致しており、複数の免震装置において、第一案内部材１０の第一長手部材１１の中央部と第二案内部材２０の第二長手部材２１の中央部とが当接している。
第一長手部材１１と第二長手部材２１とには、ＰＴＦＥが被覆しているものとする。このときの第一長手部材１１と第二長手部材２１との合間の摩擦係数がμであるとする。
地震が発生すると、支持体に水平加速度による慣性力が作用する。水平加速度Ｇがμが小さい間は、被支持体（構造体）と支持体とは一体となって動こうとする。
水平加速度のＧがμを越えると、被支持体を残したまま支持体が水平移動する。このときの被支持体の中央部と支持体の中央部との水平方向のずれ距離を水平ずれ距離Ｘとする。被支持体には、被支持体と支持体の水平ずれ距離Ｘに比例した反力が作用する。この水平ずれ距離Ｘと反力の比例係数であるＫは、ばね系のばね定数に相当する。
【００３１】
免震構造体は、このばね定数Ｋと構造体の質量で決まる固有周期を持っている。地震の主要な振動周期が免震構造体の固有周期より短かければ、被支持体は、地震の影響を受けず、ほぼ静止する。
地震の主要な振動周期が長くなると、さらに水平ずれ距離Ｘが大きくなり、免震装置３の第一案内部材１０と第二案内部材２０との当接箇所が、第一長手部材または第二長手部材の直線部にくると、第一案内部材１０が取り付けられた被支持体には、一定の反力が作用する。第二案内部材２０がストッパー１２に当たらなければ、構造体は、支持体の移動量よりは少ない範囲で、水平揺れをする。
地震が終了すると、僅かの時間遅れののち被支持体１は停止し、被支持体１の中央部と支持体２の中央部とが一致する位置に復元する。場合によっては、僅かの水平ずれ距離Ｘが残る。
【００３２】
水平加速度が被支持体に作用した際に、構造体の重心に作用する水平加速度と複数の免震装置から作用する水平反力により垂直軸周りの偶力が発生することがある。この偶力が発生すると、被支持体に垂直軸周りの回転加速度が発生する。被支持体が垂直軸周りに回転すると、複数の免震装置において第一案内部材１０と第二案内部材２０との当接中心と回転軸からの距離が異なる場合に、回転に伴う摺動部分の水平移動距離に差が出るので、回転軸に近い免震装置の当接部が解離して所要の免震性能を発揮できなくなる。さらに、被支持体の据付の水平度を保持できなくなる。
しかし、連結部材５０が、上部垂直レール３０と下部垂直レール４０とにガイドされて、垂直軸周りの回転を拘束するので、構造体の垂直軸周りの回転が抑制され、被支持体の据付の水平度を保持することができる。
【００３３】
地震により、大きな垂直加速度が発生し、構造体に大きさな上向きの加速度が発生した場合は、免震装置３の第一案内部材１０と第二案内部材２０との接触がなくなり、構造体が浮き上がろうとする。構造体が大きく浮き上がろうとすると、連結部材５０が上部垂直レール３０と下部垂直レール４０との上下方向の移動を拘束するので、構造体の上下方向の変動が抑制される。
【００３４】
【実施例】
ここで、本発明の第一の実施形態に係る免震装置の一例の性能を試算してみる。
免震装置の第一案内部材と第二案内部材とにＰＴＦＥの被覆が施されているとすると、摺動線での摩擦係数μは以下の様になる。
摩擦係数μ：０．１
さらに、摺動線の曲率Ｒ１を以下の様の様に設定する。
Ｒ１曲率半径：４ｍ
被支持体の一つの免震装置に作用する重量Ｗが以下の様であるとする。
被支持体の重量：５００Ｎ
この場合、第一案内部材と第二案内部材とが摺動し始める水平荷重である降伏剪断力Ｑｄは（１）式により以下の様になる。
Ｑｄ＝Ｗ・μ　　　　　　　　　−−−−−−−−（１）
降伏剪断力Ｑｄ：５０Ｎ
さらに、第一案内部材と第二案内部材が長手方向中央部の円弧部分で摺動する際のばね定数である二次剛性ｋ２は（２）式により以下の様になる。
ｋ２＝Ｗ／Ｒ１　　　　　　　　−−−−−−−−（２）
二次剛性ｋ２：１２５Ｎ／ｍ
さらに、この二次剛性ｋによる免震装置の固有振動周期は（３）式により以下の様になる。
Ｔ＝２π（Ｗ／ｋ２ｇ）１／２　−−−−−−−−（３）
二次剛性による固有振動周期Ｔ：４秒
摺動線の曲率（Ｒ１）が一定値である場合、（４）式に表されるごとく、重量Ｗに関係なく、免震装置の固有振動周期を選択できることが分かる。
Ｔ＝２π（Ｒ１／ｇ）１／２　−−−−−−−−（４）
一般に、免震装置が対応しなければならない地震周期は４秒以下であるので、試算した免震装置により所望の免震性能を発揮できることが確認できた。
【００３５】
上述の実施形態の免震装置とその免震装置を備えた免震構造体を用いれば、簡易な構造をした免震装置により、効果的に地震の震動を被支持体に伝えずにおくことができる。
また、案内部材が上部に円弧のある持つ軸断面を持った長手部材を有し、長手部材の摺動線を長手方向中央部が低く端にいくにしたがい高くなる形状としたので、地震発生時には、摺動線に沿って第一案内部材と第二案内部材が摺動し水平加速度を減衰させ、地震終了時には、第一案内部材と第二案内部材とが長手方向中央部で当接し、水平移動を原点にもどすことができる。
また、第一案内部材と第二案内部材の軸断面の曲率を選定することで、摺動線上に作用する圧縮応力を調整することができ、免震装置が支持する構造体の重量に適正に対応できる。
また、摺動線の長手方向中央部を所定の曲率をもつ円弧としたので、水平移動距離Ｘに比例して水平反力の大きくなる線形ばね特性を持たせることができ、振動系の固有振動周期を適切に選定することにより、より効果的に地震時の水平振動を被支持体に伝達しにくくすることができる。
また、摺動線の長手部材の外側を直線としたので、水平移動距離Ｘにかかわらず一定の値の水平反力を発生する非線形ばね特性を持たせることができ、振動系を適切に選定することにより、より効果的に地震時の水平振動を被支持体に伝達しにくくすることができる。
また、第一案内部材と第二案内部材の摺動線上に低摩擦材を被覆または含浸させることで、摺動線での摩擦係数を適正に調整できる。
また、上記の免震装置をすくなくとも３組備えた免震構造体をもちいれば、上記の効果を持った免震構造体を実現できる。
また、免震構造体と支持体との間に上部直線レールと下部直線レールと連結部材を組み込んだので、構造体が垂直軸周りの予想外に大きな回転をするのを防止でき、また予想外に大きな垂直加速度をうけた際に構造体が浮き上がるのを防止できる。
【００３６】
本発明は以上に述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。
第一長手部材と第二長手部材が同一の曲率をもった同一形状に部材であるとして説明したがこれに限定されず、例えば、異なった曲率をもつことで、上から見て左右方向に異なった免震特性を持たせることもできる。
また、説明した免震構造体は４つの免震装置を備えているとして説明したが、これに限定されず、４つ以上の免震装置を備えても良い。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る支持体の上方に配された被支持体を支持する免震装置は、その構成により、以下の効果を有する。
一箇所で摺動自在に当接した第一案内部材と第二案内部材とを被支持体と支持体とに備え、被支持体が支持体に対して常時最も低い基準位置にあるように維持し、被支持体が支持体に対して水平移動すると被支持体を徐々に上昇させる様にしたので、水平加速度が支持体に作用すると、前記第一案内部材と前記第二案内部材とが一箇所で摺動して被支持体に水平加速度が作用しないようにし、免震機能を発揮し、水平加速度が無くなった際に、被支持体が支持体に対して水平移動していると、被支持体を低い基準位置に戻そうとする復元力が発生し、被支持体が支持体に対して水平移動して基準位置に戻る。
また、第一長手部材と第二長手部材とが上から見て交差しているので、第一案内部材と第二案内部材との摺動自在に当接した箇所は、上から見て水平方向の全方位へ移動でき、免震装置は全方位の水平加速度に対して免震機能を発揮できる。
また、第一摺動線の長手方向中央部がへこんでおり、第二摺動線の長手方向中央部がへこんでいるので、水平加速度が無くなった際に、被支持体が支持体に対して水平移動していると、被支持体を低い基準位置に戻そうとする復元力が発生し、被支持体が支持体に対して水平移動して第一長手部材の長手方向中央部と第二長手部材の長手方向中央部が当接する基準位置に戻る。
また、第一長手部材と第二長手部材の長手方向中心部の所定範囲で所定の曲率を有しているので、当接箇所が摺動線に沿って移動すると移動量にしたがって基準位置に戻ろうとする力が増加し、水平方向の移動に対してばね系を構成でき、ばね系を適切に選定することで、免震装置の免震機能を最適化できる。
また、前記第一摺動線と前記第二摺動線とが長手方向中心から所定距離だけ離れた箇所から両端付近までが直線であると、当接する箇所が直線部にある際に基準位置側へ戻ろうとする力が一定になり、水平方向の移動に対して非線形なばね系を構成でき、非線形ばね系を適切に選定することで、免震装置の免震機能をさらに最適化できる。
また、低摩擦材が第一案内部材又は第二案内部材の摺動する面に被覆または含浸されているので、低摩擦材を選定することで摺動線での摩擦係数を調整でき、免震装置の免震機能を調整できる。
【００３８】
以上説明したように本発明に係る支持体の上に置かれた被支持体である構造物を支持する免震構造体は、その構成により、以下の効果を有する。
少なくとも３組の上述の免震装置が構造物の下面に据付けられるので、３組の上述の免震装置が構造体を支持する平面を形成し、構造体を支持して免震することができる。
また、免震構造体と支持体との間に上部直線レールと下部直線レールと連結部材を組み込んだので、被支持体と支持体とが上からみて相対的に回転しようとすると、連結部材が上部直線レールと下部直線レールの上からみた相対的回転を拘束し、構造体が垂直軸周りに回転をするのを防止できる。
従って、より簡易な構造で構造体の免震が効果的に実現できる免震装置とその免震装置を採用した免震構造とを提供を提供できる。
【００３９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態の概念図である。
【図２】本発明の第一の実施形態の断面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態の性能図である。
【図４】本発明の第二の実施形態の概念図である。
【図５】本発明の第二の実施形態の部分概念図である。
【符号の説明】
１　被支持体
２　支持体
３　免震装置
４　免震構造体
１０　第一案内部材
１１　第一長手部材
１２　ストッパー
２０　第二案内部材
２１　第二長手部材
２２　ストッパー
３０　上部直線レール
４０　下部直線レール
５０　連結部材
５１　上部嵌合部
５２　下部嵌合部
５３　結合部
【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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