(57)【要約】【課題】簡単な構造で低コストであり、かつ高い作動安定性・信頼性を備えるすべり免震支承を提供する。【解決手段】本発明にかかるすべり免震支承は、相対向するすべり面同士の摺動で両すべり面間の水平方向の相対変位を許容するものであって、すべり面９ａ、９ｂ間に潤滑剤１を供給する供給口８を備えた潤滑剤１の貯留部２と、圧力を蓄積・開放可能で、開放時に圧力を貯留部２の潤滑剤１に付与して供給口８から潤滑剤１を流出させる蓄圧部３と、部材同士の係合作用により、蓄圧部３を圧力の蓄積状態に保持するストッパ機構４と、上下方向に振動可能で、かつ一定の振幅を越えるとストッパ機構４と接触してその係合状態を解除し、蓄圧部３を蓄圧状態から開放状態に切替える振動体５とを具備するものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対向するすべり面同士の摺動で両すべり面間の水平方向の相対変位を許容するすべり免震支承であって、
すべり面間に潤滑剤を供給する供給口を備えた潤滑剤の貯留部と、圧力を蓄積・開放可能で、開放時に圧力を貯留部の潤滑剤に付与して供給口から潤滑剤を流出させる蓄圧部と、部材同士の係合作用により、蓄圧部を圧力の蓄積状態に保持するストッパ機構と、上下方向に振動可能で、かつ一定の振幅を越えるとストッパ機構と接触してその係合状態を解除し、蓄圧部を圧力の蓄積状態から開放状態に切替える振動体とを具備したすべり免震支承。
【請求項２】
蓄圧部が、貯留部に配置されたピストンと、このピストンに弾性力を付与する第一の弾性部材とからなる請求項１記載のすべり免震支承。
【請求項３】
第一の弾性部材の弾性力でストッパ機構の係合状態を保持すると共に、この係合状態の解除時に第一の弾性部材の弾性力で貯留部の潤滑剤を加圧する請求項２記載のすべり免震支承。
【請求項４】
振動体を、第二の弾性部材を介して上下方向に弾性的に支持した請求項１記載のすべり免震支承。
【請求項５】
供給口が、蓄圧部が圧力の蓄積状態の際に、潤滑剤が自然流出しない口径を有する請求項１記載のすべり免震支承。
【請求項６】
供給口から供給された潤滑剤をすべり面間に分散させるための溝を供給口側のすべり面に備えた請求項１記載のすべり免震支承。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物（構造物も含む：以下同じ）と基礎との間に介装されて建築物を水平方向に移動可能に支持し、地震等により、建築物に入力する水平せん断力をすべり面同士のすべりにより軽減させるすべり免震支承に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地震等による建築物の被害を軽減あるいは防止するための免震装置の一例として、すべり免震支承が挙げられる。これは地震の際、建築物の基礎側に設けられたすべり面と、このすべり面に対向させた建築物側のすべり面とを摺動させることにより、建築物に加わる水平せん断力を低減させると共に、建築物の振動周期を長くし、地震動による短い周期での共振を避けることによって免震効果を得るものである。
【０００３】
すべり免震支承を使用した免震装置の一例が、特開平４−４９３８８号公報に開示されている（特許文献１）。この免震装置は、凹型すべり台座を有する基礎と、同すべり台座上に流体浮上方式のすべり支承を介して支承された建築物と、同建築物と前記基礎との間に介装されたアクチュエータと、同アクチュエータの作動用油圧ポンプと、前記すべり台座と流体配管を介して接続されたアキュムレータと、地震検知信号を受けて前記油圧ポンプおよびアキュムレータを制御する制御装置で構成されている。地震計がある程度以上の上下方向の加速度を検知すると、この検知信号を受けた制御装置によってアキュムレータが制御され、流体配管を介してすべり台座に油が供給される。これにより建築物を流体支持状態とし、その状態でアクチュエータ作動用の油圧ポンプを制御し、地盤に反力をとったアクチュエータによって地盤の変位と逆方向に力を加えることで、建築物の振動を制御するものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−４９３８８号公報（第２−３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報記載発明は、制御装置をはじめとして多数の精密機器からなり、かつこれらの機器を電気的に接続するものであるから、構造が複雑で製造コストが高騰する。また、長期使用時の装置の劣化（例えば断線による作動不良等）が懸念されることから、信頼性が高いとはいえず、その一方で作動性確保のための定期的な保守点検が不可欠であり、メンテナンス費用が高騰する。
【０００６】
そこで、本発明は簡単な構造で低コストであり、かつ高い作動安定性・信頼性を備えるすべり免震支承を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るすべり免震支承は、相対向するすべり面同士の摺動で両すべり面間の水平方向の相対変位を許容するものであって、  すべり面間に潤滑剤を供給する供給口を備えた潤滑剤の貯留部と、圧力を蓄積・開放可能で、開放時に圧力を貯留部の潤滑剤に付与して供給口から潤滑剤を流出させる蓄圧部と、部材同士の係合作用により、蓄圧部を圧力の蓄積状態に保持するストッパ機構と、上下方向に振動可能で、かつ一定の振幅を越えるとストッパ機構と接触してその係合状態を解除し、蓄圧部を圧力の蓄積状態から開放状態に切替える振動体とで構成される。
【０００８】
地震が発生すると、まず建築物に上下動をもたらす微小な縦波（Ｐ波）が伝播し、これに遅れて建築物に水平動をもたらす大きな横波（Ｓ波）が伝播する。前記構成によれば、縦波の伝播に伴い振動体が上下に振動し、この上下振動が一定の振幅を越えると、振動体との接触によってストッパ機構の係合状態が解除される。これによって蓄圧部が圧力の蓄積状態から開放状態に切替えられるため、蓄圧部の圧力を受けた貯留部の潤滑剤が供給口からすべり面間に供給される。潤滑剤の供給によりすべり面間の摩擦係数が低下し、地動の振幅の相当量がすべり面間の相対変位で吸収され、建築物に加わる水平せん断力が軽減される。このように本発明は、常時はすべり面間に大きな摩擦力を確保して建築物を耐震型とする一方、一定レベル以上の地震波の伝播時には、すべり面間の摩擦力を低下させて建築物を免震型に切替えるものである。
【０００９】
ところで、内陸型の地震では短周期成分が卓越しやすいため、耐震型と免震型の建築物では免震型が有利となる一方、プレート境界型の地震（以下、海洋型地震という）では長周期成分が卓越しやすいため、却って免震型が不利になることがある。この点から、免震装置には、地震波の大小だけでなく、その周期によって耐震型から免震型に切替えられるような構造が求められる。
【００１０】
本発明によれば、振動体の固有周期を調整することにより、上記の要求をも満たすことができる。例えば、振動体の固有周期を短くすれば、短周期成分が卓越する内陸型地震の伝播時には、振動体が地震波と共振してその振幅が大きくなるので、すべり面間に潤滑剤を供給して免震型に切替えることができる。その一方、海洋型地震の伝播時には、振動体は地震波と共振せずにその振幅が小さくなるため、すべり面間に潤滑剤を供給せずに耐震型に保持することができる。このように本発明は、最初に伝播する縦波から横波の性質を予測し、その性質に合わせて耐震型から免震型への切替えを行うものであり、地震波の性質に合った最適な制振効果を得ることができる。
【００１１】
上述の通り、本発明は、縦波で振動体を上下に振動させ、振動体の振幅が規定値を越えたところで振動体がストッパ機構との接触によって、ストッパ機構における部材同士の係合状態を解除し、蓄圧部を開放状態に切替える特徴を持つものである。よって、機械的な機構のみで横波の性質予測を行い、かつ予測に応じて耐震型から免震型への切替えを行うことができる。従って、上記公報記載発明のような電気的処理を行う場合に起こり得る不具合（高コスト化、複雑化、信頼性低下等）を回避することができる。
【００１２】
耐震型としての特性を保持するため、供給口は、蓄圧部が圧力の蓄積状態の際に潤滑剤が自然流出しない程度の口径とする。
【００１３】
蓄圧部は、貯留部に配置したピストンと、このピストンに弾性力を付与する第一の弾性部材とで構成することができる。この場合、第一の弾性部材の弾性力でストッパ機構の係合状態を保持すると共に、この係合状態の解除時に第一の弾性部材の弾性力で貯留部の潤滑剤を加圧するものとすれば、第一の弾性部材に、蓄圧部における圧力発生機能とストッパ機構における係合状態保持機能とを兼備させることができ、構造を簡素化することができる。
【００１４】
振動体を、第二の弾性部材を介して弾性的に支持することにより、振動体が振動可能となる。上記のように、振動体にはその固有周期が調整可能であることが求められるが、この周期調整は、錘の重量あるいは第二の弾性部材の弾性係数（バネ定数等）を変更することにより、簡単に行える。
【００１５】
少なくとも一方のすべり面に、供給口から供給された潤滑剤をすべり面間に分散させるための溝を設けることにより、すべり面間に素早く均一に潤滑剤を分散させることができるので、横波が到来する前の段階で確実に耐震型から免震型に切替えることができる。この構造は、建築物側のすべり面と基礎側のすべり面が密着しており、かついずれか一方のすべり面（潤滑材を分散させるための溝が形成されているか否かは問わない）に供給口を開口させる場合に特に有効である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１〜図５に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、建築基礎と建築物との間に介装されるすべり免震支承Ａの断面図である。このすべり免震支承Ａは、潤滑剤１を貯留する貯留部２と、貯留部２の潤滑剤１に圧力を付与する蓄圧部３と、蓄圧部３を圧力の蓄積状態に保持するストッパ機構４と、上下方向に振動可能で、かつ一定の振幅を越えるとストッパ機構４と接触してその係合状態を解除し、蓄圧部３を圧力の蓄積状態から開放状態に切替える振動体５とを主要構成要素とする。
【００１８】
この実施形態での貯留部２は、垂直配置の単動式シリンダ６内に設けられた流体室７と、シリンダ６のヘッド側の隔壁に上下方向に貫通形成した供給口８とを備える。シリンダ６の流体室７内には、有機モリブデン等からなる流体状の潤滑剤１が充填されている。なお、供給口８は、蓄圧部３が圧力の蓄積状態の際に、流体室７内に充填された潤滑剤１が、供給口８外に自然流出しない程度の細孔（内径φ１．０〜φ２．０ｍｍ程度）として形成されている。この条件を満たす口径は、使用する潤滑剤１の表面張力等を考慮に入れて設定される。
【００１９】
シリンダ６の下端ヘッド側の外形は、下方を縮径させた截頭円錐状をなし、その先端面は、建築基礎に設置された平坦状のすべり面９ｂ（以下、「基礎側すべり面」と称する）と摺動する平坦状のすべり面９ａ（以下、「建築物側すべり面」という）とされている。シリンダ６のヘッド側を縮径させることにより、すべり面９ａ、９ｂ間における摺動動作の円滑化が図られる。
【００２０】
後述するように、地震波が伝播した際には、流体室７内の潤滑剤１が供給口８からすべり面９ａ、９ｂ間に供給される。この際、すべり面９ａ、９ｂ間に迅速かつ均一に潤滑剤１を供給するため、建築物側のすべり面９ａには、図２に示すように、潤滑剤１をすべり面９ａ、９ｂ間に分散供給するための溝１９が形成される。この溝１９は、図示例のように、供給口８から外径側に向けて放射状に延びる例えば８本の溝で構成される。
【００２１】
蓄圧部３は、シリンダ６内に上下動可能に配置されたピストン１０と、ピストン１０とシリンダ６のロッド１１側端部との間の空間に収容した第一の弾性部材１２（本実施形態ではコイルばね）とで構成される。
【００２２】
ピストン１０は、常時は、後述のストッパ機構４で生じた拘束力によって上限位置（図１に実線で示す）に保持されている（蓄圧状態）。この時、第一の弾性部材１２は圧縮状態にあり、その弾性力によってピストンロッド１１には下向きの付勢力が作用している。一方、ストッパ機構４を解除すると、ピストン１０の拘束力が解除されるため、第１の弾性部材１２の弾性復帰によってピストン１０が下限位置（図中二点鎖線で示す）まで瞬時に降下し、これによって流体室７内の潤滑剤１が加圧されて供給口８から流出する。
【００２３】
ピストン１０から上方に延びるピストンロッド１１は、一端がシリンダ６の流体室７に開口した中空パイプで構成される。このようにロッド１１を中空とすることにより、流体室７への潤滑剤１の供給を、ピストンロッド１１の上端開口に装着した蓋２０を外した上で行うことができる。この際、ロッド１１の中空孔が空気抜きとしての役割を果たすため、流体室７内の空気を潤滑剤１に完全に置換することができる。
【００２４】
ストッパ機構４は、シリンダ６のピストンロッド１１の中間高さ位置の外周面に固定されたストッパ１３と、ストッパ１３と係合可能の係合部１４ａを有するトリガ１４とで構成される。この実施形態において、ストッパ１３は、ピストンロッド１１の外周に固定したリング状に形成される。係合部１４ａはリング状ストッパ１３の直径方向二ヶ所でストッパ１３の下面外周部と係合し、ストッパ１３が下方に変位するのを規制している（図４参照）。
【００２５】
上述のようにピストンロッド１１には、第一の弾性部材１２の弾圧力によって下向きの力が働いているため、ストッパ１３は係合部１４ａに押し付けられる。従って、ストッパ１３と係合部１４ａの上下方向の係合状態が弾性的に保持され、これにより軽微な振動（例えば周囲での人の歩行や車両の往来あるいは工事による振動等）では両者の係合状態が解除されることはなく、動作の安定性・信頼性を高めることができる。その一方、水平方向では、ストッパ１３と係合部１４ａは係合しておらず、両者間には摩擦力のみが作用している。なお、トリガ１４の左右一対構成は軽微な振動による不測の係合解除を防止するのに役立つ。
【００２６】
トリガ１４は、ピストンロッド１１を両側から挟む形で配置されている。各トリガ１４の下端は、シリンダ６の上端部に軸２１を介して図１では左右方向に回動自在に取り付けられている。両トリガ１４は、その間隔を下方ほど縮小させた互いに逆向きの傾斜状態で起立している。この傾斜状態から、両トリガ１４には、その自重によりその両端が開く方向への力がモーメントとして作用するが、通常は、この力よりもストッパ１３と係合部１４ａとの間に作用する摩擦力が大きいため、両トリガ１４は図１の実線で示す閉じた状態に保持される。
【００２７】
振動体としての錘５は、ストッパ１３より上方のピストンロッド１１の外周に上下方向に摺動自在に挿入される。この錘５は、ストッパ１３との間に配置した第二の弾性部材１５によって下方から弾性的に支持され、これにより上下方向に振動可能である。錘５の直径は、閉状態のトリガ１４の上端間の間隔よりも小さく、下端間の間隔よりも大きい。従って、錘５は、その振幅が小さい時はトリガ１４と接触することなく上下振動可能であるが、その振幅が大きくなるとトリガ１４の内面と接触することになる。この時、錘５とトリガ１４の接触位置は、トリガ１４の傾斜角度や錘５の直径を調整することによって任意に設定することができる。また図示例のように、トリガ１４の錘５との接触位置を、ストッパ１３と係合部１４ａとの係合位置よりも、支点となる軸２１から離れた位置に設定することにより、トリガ１４に作用する錘５からの力が小さい場合でも、これに基づくモーメントが、ストッパ１３と係合部１４ａ間に作用する逆方向のモーメントを上回るので、確実に両者間の係合状態を解除することができる。
【００２８】
以上の構成からなるすべり免震支承Ａは、シリンダ６を建築物側の部材、例えば建築物の柱２２（図３参照）などの下部に装着された平板状のベース部材１６に、例えば固定部材１７を用いることによって建築物側に固定される。建築物の荷重は、シリンダ６に設けた建物側すべり面９ａを介して基礎側のすべり面９ｂ、さらには建築基礎１８に伝達される。この際、図３に示すように、一つのベース部材１６の三ヶ所にすべり免震支承Ａを取付ければ、荷重が三点で支持されるため、建築物の安定支持が可能となる。より好ましくは、通常の免震構造と同様に、すべり支承に直接モーメントが生じないよう、支承部の上部に柱のつなぎ梁を設けることが望ましい。
【００２９】
以上のように構成されたすべり免震支承において、地震が発生して上下動（Ｐ波）が最初に伝達されると錘５が上下に振動する。この振動振幅が規定値を越えると、錘５の下部がトリガ１４の上部内面と接触し、その結果生じたモーメントによってトリガ１４はストッパ１３と係合部１４ａとの間の摩擦力に抗して水平方向に展開する（二点鎖線で示す）。トリガ１４の展開で係合部１４ａとストッパ１３との係合状態が解除されるため、第一の弾圧部材１２の弾性力が開放され、これによってシリンダ６内に貯留されていた潤滑剤１がピストン１０により押出され、供給口８から建築物側のすべり面９ａと基礎側すべり面９ｂとの間に供給される。この潤滑剤１により、すべり面９ａ、９ｂ間の摩擦係数が低減されるため、その後横波による水平動が到来した際にも建築物の共振を防止して、揺れを緩和することができる。
【００３０】
一般に建築物は、水平震度０．２相当の外力に耐え得るように設計される。潤滑剤１を介在させていない状態で、すべり面９ａ、９ｂ間の摩擦係数μが０．２以上であれば、この設計条件を満たすことができ、耐震型の構造物となる。一方、潤滑剤の供給によって、すべり面９ａ、９ｂ間の摩擦係数μが０．２よりも小さくなると、免震型の構造物となる。両すべり面９ａ、９ｂをそれぞれステンレス鋼で形成し、かつ潤滑剤１として有機モリブデンを使用した場合、すべり面９ａ、９ｂ間の摩擦係数は、潤滑剤１を供給しない状態でμ＝０．２３、潤滑剤１を供給した状態で、０．１７となり、上記の要件を満たすことが確認された。もちろん上記要件を満たすものであれば、すべり面を構成する物質や潤滑剤の種類は上記例示に限定されない。
【００３１】
上述のように本発明では、錘５の固有周期を調整可能としている。例えば錘５の固有周期を短くすれば、短周期成分が卓越する内陸型地震の発生時には、振動体が縦波と共振してその上下振幅が大きくなる。従って、錘５との接触によって確実にストッパ機構４の係合状態を解除することができ、錘５とすべり面９ａ、９ｂ間に潤滑剤１を供給してこの種の地震に対して有効な免震型とすることができる。この場合、長周期成分が卓越する海洋型地震の発生時には、錘５が地震波と共振しないため、錘５の振幅は小さくなる。従って、錘５がトリガ１４と接触することはなく、すべり面９ａ、９ｂ間が無潤滑状態に保持され、この種の地震波に有効な耐震型とすることができる。このように本発明は、先行する縦波の特性から、横波の特性を予測し、予測した特性に合わせて最適な制振構造（耐震型もしくは免震型）を選択することができ、しかもこれら一連の機能が機械的構造のみによって得られるという顕著な効果を奏するものである。
【００３２】
以上の説明は、一例にすぎず、必要に応じて他の構成を採ることもできる。
【００３３】
例えば図４では、ストッパ１３と係合部１４ａの接触面を何れも水平方向の平坦面とした場合を例示しているが、図５に示すように、係合部１４ａ’に、ロッド側から離れるにつれ下方に傾斜した面を上面部にもつ凸部を、ストッパ１３’にこれに対応する傾斜面を下面部にもつ凹部をそれぞれ設け、これらの接触面を、トリガ１４の展開動作を案内可能なテーパ面とすれば、トリガ１４の展開動作を阻害しない一方で、水平方向でも上記凸部と凹部によって係合状態が確保されるため、振動等の外乱による意図しない係合状態の解除を防止することができ、作動安定性のさらなる向上を図ることができる。
【００３４】
また、図１では二つのトリガ１４を使用する場合を例示しているが、トリガの機能を有する限り、すなわち錘５との接触でストッパ機構４の係合状態を解除するものである限り、その本数や形状は例示のものには限定されない。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るすべり免震支承によれば、簡単な構造で低コストであり、かつ高い作動安定性・信頼性を備えるすべり免震支承を提供することができる。また、地震波の大小だけでなく、その周期によっても耐震型と免震型との切替えを行うことができ、地震波の特性に合った最適な制振効果を得ることができる。
【００３６】
また、以上の機能は機械的構造のみによって得られるので、同様の機能を電子機器を使用して実現する場合に比べ、低コスト化や信頼性の向上を図ることができ、保守点検作業を容易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるすべり免震支承Ａの断面図である。
【図２】上記免震支承Ａを供給口８側から見た底面図である。
【図３】上記免震支承Ａの建築物への配置例を示す平面図である。
【図４】上記免震支承Ａのストッパ１３と係合部１４ａとの接触部の拡大断面図である。
【図５】上記接触部の他の実施形態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１      潤滑剤
２      貯留部
３      蓄圧部
４      ストッパ機構
５      振動体（錘）
６      シリンダ
８      供給口
９ａ    建築物側すべり面
９ｂ    基礎側すべり面
１０    ピストン
１２    第一の弾性部材
１３    ストッパ
１４    トリガ
１４ａ  係合部
１５    第二の弾性部材
Ａ      すべり免震支承
【図１】
2004347061.tif 000003
【図２】
2004347061.tif 000004
【図３】
2004347061.tif 000005
【図４】
2004347061.tif 000006
【図５】
2004347061.tif 000007