(57)【要約】【課題】建築物に大地震などにより大きな揺れを生じても有効な免震機能を作動させる免震部材を提供する。【解決手段】大地震発生時に地震検知手段により振動を検知し、それに応じ指令信号を出す制御手段により、ガイド金具と防振ゴムによる柱状体の中空内部にエアバッグを膨張させ、エアバッグとガイド金具付き防振ゴムとが接触とされ、免震効果を発揮する。また、免震部材の作動状況や被害状況を外部管理し、建物のセキュリティー監視システムとして有効に活用する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震発生により所定以上の振動エネルギーが発生した際エアバッグを作動させ免震効果を発揮させるようにした免震部材であって、該免震部材は金属片と防振ゴムとによる柱状体と、該柱状体の中空内部に膨張するエアバッグとを有し、地震発生時において揺れを検知する地震検知手段と、設定以上の振動を検知したときに指令信号を出す信号制御手段と、該指令信号によりエアバッグを膨張させるエアバック起爆装置とを有する免震部材。
【請求項２】
上記柱状体は金属片を防振ゴムにて加硫し一体化したことを特徴とする請求項２の免震部材。
【請求項３】
上記柱状体の内部はエアバッグが膨脹できる程の空洞部を形成したことを特徴とする請求項１の免震部材。
【請求項４】
上記エアバッグは柱状体の端部に格納されていることを特徴とする請求項３の免震部材。
【請求項５】
上記信号制御手段は、エアバッグを膨張させる際の振動の大きさを設定可能としたことを特徴とする請求項４の免震部材。
【請求項６】
地震発生により所定以上の振動エネルギーが発生した際エアバッグを作動させ免震効果を発揮させるようにした免震部材の外部監視システムにおいて、建物の変位量および／またはエアバッグ作動状況を測定する被害状況検出手段と、該検出手段からの信号を外部監視媒体に転送する通信装置と、外部監視媒体に作動状況を確認させる表示手段とを備えたことを特徴とする免震建物用の外部監視システム。
【請求項７】
上記検出手段の検出対象は、エアバッグの起爆有無および／または構造部材の変位量であることを特徴とする請求項６の免震建物用の外部監視システム。
【請求項８】
上記通信装置は、電気通信回線を利用したことを特徴とする請求項７の免震建物用の外部監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば戸建て住宅等の建物において、大地震などによる大きな振動を低減し建物の安全を図る免震部材と免震建物用の外部監視システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、戸建て住宅などの比較的軽量な建物の免震機構においては、基礎又は土台下に積層ゴムや支承などの構造を用いて、振動エネルギーを弾性変形乃至塑性変形のエネルギーに置換、吸収させるものがある。一方、建物が強風により振動するのを回避し、地震時の振動を減衰させる目的で、地震の揺れを検知したときのみ土台と基礎の間に設置したエアバッグを膨張させ、振動エネルギーが建物へ伝達するのを少なくするものがある。（特開２００１−９００９１号公報）
【０００３】
ところで、免震装置は建物と基礎との間に設置されることが一般的であり、これらの免震装置では振動エネルギーが直接建物に伝わらないよう、免震装置自体が建物の荷重を支承しているものが多い。将来、大地震に備え建築物の免震化の必要性はさらに声高に叫ばれることが予想され、例えば３階建て住宅などの坪単価の高い建築物に対し、比較的安いコストで免震化を普及させるためには、免震装置が建物内に簡易的に設置可能にされることが重要となり、免震装置の設置適用範囲を拡張し任意の場所に設置することが不可欠になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これまでのような上記免震装置は、それ自体が設置された基礎に対してそれ自体が支持する躯体の変位を許容して柔軟に対応できるようにするものであり、また鋼板とゴムとを交互に積み重ねて構成した免震機構は、すべり支承の積層体であるがゆえ地震波の横波に対しては有効であるが、縦波には減衰機能が充分でない。一方、エアバッグ単体による免震機構では、空気による弾性変形により、縦波に対し有効な免震効果を発揮するが、そのエアバッグ装置自体の安定性が欠如しており、特に強い振動エネルギーや様々な方向の振動を抑制しきれない性質がある。また、これらの装置は建物の下に設けることが必須であるので、免震装置の設置する場所が固定され、ある程度の数量の免震装置が必要になるため、全体としてコスト高になりやすい。
また、これら免震部材を用いて外部媒体から各住戸の被災状況を確認するためには、事前に監視媒体と住居を一対一で連絡するよう専用回線を用いて配線することが必要になり、各居住地区を総括したセキュリティーチェックを行う上で充分ではなかった。
本発明はこの様な問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、大地震などの強い振動により様々な方向の振動が建物に付与した場合でも、振動の伝達を低減させ建物への影響を抑制させる免震部材と各居住地域の災害状況を把握する外部監視システムに関するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第一番目の発明については、地震発生により所定以上の振動エネルギーが発生した際エアバッグを作動させ免震効果を発揮させるようにした免震部材であって、該免震部材は金属片と防振ゴムとによる柱状体と、該柱状体の中空内部に設置されたエアバッグとを有し、地震発生時に揺れを検知する地震検知手段と、設定以上の振動を検知したときに指令信号を出す信号制御手段と、該指令信号によりエアバッグを膨張させるエアバック起爆装置とを有する免震部材について提供するものである。
このとき、上記柱状体は金属片を防振ゴムにて加硫し一体化し、その内部をエアバッグが膨脹できる程の空洞部を有するようにしてよい。また、上記エアバッグは柱状体の端部に格納されてもよい。さらに、大地震が発生した時にエアバッグを膨張させる指令信号は、揺れの大きさに応じて任意に設定可能としてよい。
【０００６】
上記構成によれば、通常時には防振ゴムと既存の耐震フレーム工法などの構造体とが風などによる微弱な振動を相乗的に吸収でき、また大地震発生時には、ガイド用金具と可動一体化した防振ゴムの中空内部に設置されたエアバッグが膨張することにより、強い防振性を得ることができる。
また、柱状体である該免震部材は建物内の任意の場所に設置することが可能であるので、振動方向を問わず免震効果を発揮させることが可能である。更に、エアバッグは膨張すると金属片および防振ゴムに密着するので、柱状体内部にて摩擦抵抗により免震効果が生じることになり、なおかつエアバッグ自体が転がらないので横波に対しても効果的に免震機能を発揮することができる。
【０００７】
また、本発明の第二番目の発明としては、地震発生により所定以上の振動エネルギーが発生した際エアバッグを作動させ免震効果を発揮させるようにした免震部材の外部監視システムにおいて、建物の変位量および／またはエアバッグ作動状況を測定する被害状況検出手段と、該検出手段からの信号を外部監視媒体に転送する通信装置と、外部監視媒体に作動状況を確認させる表示手段とを備えたことを特徴とする免震建物用の外部監視システムについて提供するものである。
このとき、検出手段の検出対象はエアバッグの起爆有無および／または構造部材の変位量であり、また、これら検出対象の通信装置は電気通信回線を利用したものでもよい。
上記構成によれば、免震部材を設置した建物と外部監視媒体とを専用回線を必要とすることがなく、エアバッグの動作状況や被害状況を外部監視媒体から確認することができ、迅速なセキュリティー管理が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明の一形態に係わる免震部材の斜視図、図２は免震部材の平面図、図３は免震部材内の金属片の分解斜視図である。
まず、図１を用いて免震部材の詳細を説明すると、免震部材１はエアバッグが膨張した際のガイドとなる金属片（図中内部）、防振機能を有し該金属片を取り囲み内部が空洞になるよう加硫した弾性ゴム部２、エアバッグ格納部８、および部材接続用プレート４からなる。ここで、弾性ゴム部２は圧縮や引張などの応力に対応できるように伸縮可能な蛇腹部５になっている。また、部材端部の接続用プレート４には構造体と免震部材を接合するための接続用孔７が設けられている。
【０００９】
次に、図２を用いて免震部材の詳細を説明する。免震部材は直方体または立方体の柱状体であり、その外周部には弾性ゴム部２が設けられており、伸縮やねじれに対応可能なように蛇腹部５を有している。弾性ゴム部２の内部には、金属片３が免震部材である柱状体の隅角部分、側面部分、及び端面部分に配置されている。また、さらに柱状体の内部にはエアバッグが膨張できるほどの空洞部が設けられており、大地震が発生すると信号制御により柱状体の端部に格納されたエアバッグ６が格納部８から起爆するようになっている。この際、金属片３の各々がエアバッグのガイドとなるような役割をしているので、エアバッグは起爆時に柱状体より外側に膨張することなく、柱状体の空洞部に膨張する。
【００１０】
次に、図３を用いて金属片の詳細を説明する。免震部材中の金属片は部材中の側面部を構成する断面コ字状の金属片１１と、隅角部を構成し上記空洞部に沿って曲線とした棒状金属片１２と、部材両端部を構成し連結用の接続用孔７を設けた部材接続用プレート４と中央部にエアバッグ格納部８を設けた格納用プレート９を接合一体化した端部用金属片１３からなる。断面コ字状の金属片１１と棒状金属片１２はボルトで接合一体化されており、これら金属片３が免震部材の骨組みを形成している。
断面コ字状の金属片１１はエアバッグ６が膨張したときの側面部を固定するためのものであり、棒状金属片１２と一体化可能なように接続用孔１４が設けられている。また、棒状金属片１２はエアバッグ６が膨張したときの隅角部を固定するためのものである。
【００１１】
柱状体の成形方法としては、上記金属片を免震部材成型用の金型にセットし、ゴムを注入し加硫させる方法が一例として挙げられる。この方法はまず、断面コ字状の金属片１１と棒状金属片１２とを接合し、端部用金属片１３とともに金型にセットする。然るのち弾性ゴムを加硫させるが、その際重要なことは、直方体または立方体の柱状体の中空部と金属片に設けたエアバッグ格納部とが繋がるように空洞部が形成されるようにする。また、部材の伸縮やねじれに対応できるように、断面コ字状の金属片１１および棒状金属片１２と、端部用金属片１３とは接合されておらず、また、柱状体の外周部の弾性ゴムは、ある程度のあそびを有し蛇腹部が設置されている。これにより、弾性ゴム部やエアバッグの弾性変形に付随して、断面コ字状の金属片１１および棒状金属片１２と、端部用金属片１３とが自由に動くようにする。
【００１２】
次に、図４を用いてエアバッグが起爆するまでの装置類につき免震機構を示すブロック図を用いて説明する。建物内には、地震発生時に変位を測定する地震検知手段Ａが設置され、さらに、上記地震検知手段Ａからの検出値を受け取り、振動が設定値を超過した場合にエアバッグ起爆のための信号を送る信号制御手段Ｂ、およびエアバッグ格納部８内にエアバッグ起爆装置が設置されている。
地震検知手段Ａとしては、変位検出器詳しくは加速度計が使用され、建物に伝わる垂直方向および水平方向の振動（加速度）を電気信号に変換する。これらの測定には、圧電形、歪みゲージ形、サーボ形などの加速度計が用いられるが、どの方法を選んでも問題ない。
また、変位を検出する方法以外に、移動荷重を超える一定値以上の圧力を圧力センサーで受け、設定値以上の圧力の時に信号を送るようにした地震検知手段を用いてもよい。
【００１３】
上記地震検知手段Ａからの信号は、エアバッグを起爆させるための信号を送るか否かを判断する信号制御手段Ｂに転送され、予め設定した変位量を超過した場合には、エアバッグを起爆させる信号が建物内の各免震部材に一斉に送られるように設定されている。
このように、金属片と弾性ゴムとの空間に起爆したエアバッグは地震による振動を弾性変形エネルギーに置換し、振動エネルギーが建物へ伝達するのを少なくすると同時に、エアバッグと金属片、およびエアバッグと弾性ゴムとの摩擦抵抗が増大することになるので、あらゆる方向の振動を減衰する効果が表出される。また、図中に示す地震発生下における金属片と弾性ゴムとの空洞部に起爆したエアバッグは、単一の楕円形状のものを示しているが、これに限らず部材の両端部から複数のエアバッグが起爆するように配設してもよい。この場合には、さらにエアバッグ同士の摩擦抵抗による免震効果を得ることができる。
【００１４】
上記地震制御手段Ｂには予め設定入力する変位量を逐次設定可能なように、振動設定用のコントローラーである抵抗器が設けられており、建物を構成する構造部材の許容耐力度に応じて防振性の付与を選択することができる。これにより、建物を構成する構造体の許容耐力度に応じてエアバッグによる防振性の付与を選択することが可能となるので、建物の構造体の許容耐力が小さいものであっても、エアバッグが作動する以前に主要構造部に重大な損傷が生じる可能性を回避できる。
【００１５】
本発明の免震部材は建物に対する地震力に応じて、エアバッグと防振ゴムにより免震効果を発揮するものであり、建物間に設置する場合や基礎と建物間に設置する場合においても、地盤面に対し水平方向および垂直方向に設置でき、複数個設置されてもよい。望ましくは、建物内の筋かいや火打ち部分に設置されることがよく、各方向の圧縮力、引張力、水平剪断力、ねじれに対して減衰機能を発揮させるようにする。
【００１６】
一方、免震部材の外部監視機構につき、図４を用いて説明する。
上記エアバッグの起爆を指示制御する信号制御手段Ｂから、別途エアバッグの作動状況を外部媒体に指示制御する信号が出、または地震変位量を計測する変位計から信号が発せられ、それら信号を受ける検出器Ｃ端子にコードが延長されている。次に、これら信号を外部監視媒体に転送するＬＡＮ通信装置が接続されており、また外部監視媒体には作動状況を確認するためのコンピューターと表示モニターが設置されている。
このような外部監視用の管理システムを構築することで、免震部材を設置した建物と外部監視媒体とを専用回線で結ぶ必要なく、その作動状況や被害状況を外部から確認でき、災害時の迅速な対応が可能となるセキュリティー用監視システムとして有効に活用できる。
【００１７】
次に、本発明の免震装置の一連の動作をさらに図４を用いて説明する。
まず、建物内に設置した検知手段Ａにより建物に生ずる垂直方向、および水平方向の振動を常時計測する。この検知手段Ａの計測値が信号制御手段Ｂに送られ、信号制御手段Ｂに予め設定した値を超過したとき、各免震装置の起爆装置に信号を送る。
地震による揺れが予め設定した値を超えた場合には、信号を受けた起爆装置が作動してエアバッグ内に空気が瞬時に供給される。膨張したエアバッグは弾性ゴムと金属片の空洞部全体に膨張し、膨張したエアバッグと弾性ゴム、金属片とが接触する。この際、エアバッグは圧縮力、引張力、水平剪断力、ねじれを減衰させる機能を発揮し建物を免震状態にするが、平常時、すなわち地震による揺れが設定値以下の場合は、エアバッグの建物への作用はなく、免震装置なしの建物と同じ状態にある。
【００１８】
一方、信号制御手段Ｂからは、エアバッグの起爆装置を作動させると同時に、検出器Ｃにも信号が送られる。または、建物内に設置した変位計からの信号も検出器Ｃに送られる。つまり検出器Ｃは、エアバッグの起爆有無や構造部材の変位量が検出対象になり、これら信号が検出器Ｃから電気通信回線を利用して通信装置に転送される。本例の場合、ＬＡＮ等の通信装置に転送され、外部監視媒体に設置されたコンピューターにエアバッグの作動状況等が通信され、コンピューター内の管理手段からモニターにエアバッグの作動状況等が表示されようにしている。
外部監視機関内のモニターには各住居ａ，ｂ，ｃ・・・ｘ，ｙ，ｚを集中制御できるホストコンピューターになっているため、モニターには各住居に設置された免震装置の作動状況または変位量が表示される。これにより、外部監視機関ではエアバッグの作動可否や構造体の変位量が甚大であるかが判断可能であり、外部から各居住地区のセキュリティー管理を可能とする。
このような外部監視用の管理システムを構築することで、免震部材を設置した建物と外部監視媒体とを専用回線で結ぶ必要なく、その作動状況や被害状況を外部から確認でき、セキュリティー用監視システムとして有効に活用できる。
【００１９】
【発明の効果】
上記免震部材によれば、大地震発生時には免震部材の中空内部に設置されたエアバッグが膨張することにより、強い防振性を得ることができる。また、柱状体の該免震部材は建物内の任意の場所に簡易的に設置することが可能であるので、振動方向を問わず免震効果を発揮させ、さらに簡易的に免震効果を得ることが可能である。また、免震部材の作動状況や被害状況を外部から確認でき、セキュリティー用の外部監視システムとして有効に活用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】免震部材の斜視図
【図２】免震部材の一部破断した断面図
【図３】免震部材中に設置される金属部の分解斜視図
【図４】一連の動作を示す工程ブロック図
【符号の説明】
１　　　免震部材
３　　　金属片
６　　　エアバッグ
８　　　エアバッグ格納部
Ａ　　　地震検知手段
Ｂ　　　信号制御手段
Ｃ　　　検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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