(57)【要約】【課題】建物の免震装置において、支承体ｗと分けて設ける緩衝復元体ｙの、水平方向の振動の吸収作用を向上させ、振動を吸収して安定させるまでの時間を短くして、地震力の低減を効果的にする。【解決手段】建物構造体の免震装置において、緩衝復元体ｙを、弾性材により形成する中空の直立する筒状体７３とそれの上下の端部に基礎ａに対し連結する取付座板７ａと建物構造体ｂに対し連結する組付座板７ｂとで主体７を形成し、それの筒状体７３の内部に砂粒８を充填せしめて構成する。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
敷設した基礎ａの上面の所定位置に、建物構造体ｂの鉛直方向の荷重を支承させる剛体の支承体ｗを、支承する建物構造体ｂの水平方向の移動を許容する機構を具備せしめて、独立基礎状に配位して装設し、その支承体ｗの隣側位置に、建物構造体ｂの水平方向の動きに対し制動するとともに旧の位置に復元させる緩衝復元体ｙを配位して、基礎ａと建物構造体ｂとに連結せしめる建物構造体の免震装置において、緩衝復元体ｙを、弾性材により形成する中空の直立する筒状体７３とそれの上下の端部に基礎ａに対し連結する取付座板７ａと建物構造体ｂに対し連結する組付座板７ｂとで主体７を形成し、それの筒状体７３の内部に砂粒８を充填せしめて構成することを特徴とする建物構造体における免震装置。
【請求項２】
緩衝復元体ｙの、主体７の筒状体７３を、変形伸縮するゴム・樹脂等の弾性材により中空の筒状に成形するとともに、その筒状体７３の内部に、バネ材によりコイル状に形成したコイルバネ９０をインサート成形して埋設することを特徴とする請求項１記載の建物構造体における免震装置。
【請求項３】
緩衝復元体ｙの、主体７の筒状体７３の外周に、複数本のコイルバネ９１を配位し、それらコイルバネ９１の上下の両端部を、主体７の上下の取付座板７ａと組付座板７ｂとに係止せしめることを特徴とする請求項１記載の建物構造体における免震装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、コンクリートにより敷設した基礎の上に、枠組みした土台を載架して、基礎に対し組み付け、その土台上に柱・桁を組み付け軸組みして構築する建物構造体において、地震力を低減させて地震に対応させるための免震装置に関する。
【０００２】
さらに具体的にいえば、敷設した基礎の上面の所定の位置に、土台の鉛直方向の荷重を支える支承体を、支承する土台の水平方向の移動を可能とするよう構成して装設し、この支承体の隣側位置における基礎と土台との間に、支承体で支承した土台の水平方向の振動に対し制動を与えるとともに旧の位置に向け復元移動させる緩衝復元体を装設して、建物構造体が受ける地震力を低減させる免震装置についての改良に関する。
【０００３】
【従来の技術】
上述の建物構造物の免震手段としては、本発明の出願人が、特願２００２−４４５１として出願している手段がある。
【０００４】
この手段は、図１および図２に示しているように、コンクリートでべた基礎に敷設した基礎ａの上面の所定位置に、土台１およびそれに組み付ける柱２等で構築した建物構造体ｂの鉛直方向の荷重を支承する支承体ｗを、金属材により剛体の束柱状に形成して、独立基礎状に配位して固定装設し、かつ、これら支承体ｗは、支承する建物構造体ｂの水平な方向の移動を所定の範囲内で許容する構造に構成しておき、これら支承体ｗの各隣側位置に、建物構造体ｂを組み付けた土台１の水平な方向の動きに対しそれを制動するとともに旧の位置に復元させる弾性材よりなる緩衝復元体ｙを配設しておいて、基礎ａから建物構造体ｂに伝わる地震のゆれを低減して建物構造体ｂの破壊を防止するようにしている内容のものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
地震により基礎に伝わる地震の波動によりその基礎の上に構築した建物構造体に伝わる地震の波動を低減させる免震装置として通常用いられているのは、鋼板と薄いゴムシートとを交互に複数枚重ね合わせ、これに熱と圧力を加えて成形した積層ゴムの緩衝体であり、鉛直方向の荷重を鋼板により支え、水平方向の衝激をゴムシートのゴム材自身の変形性能により吸収させるようにしているものであるが、製造に多大な工数を要することで高価なものとなり、しかも、水平方向の衝激の吸収をよくするようにゴムシートのゴム材の量を多くすると、鉛直荷重によるゴム材の変形で支承する建物構造体に傾きを生ぜしめる問題がでてくる。
【０００６】
先行技術として提示している特願２００２−４４５１の技術は、鉛直方向の荷重を支承させる支承体ｗと、水平方向の振動に対する制動および旧の位置への復元を行わすための緩衝復元体ｙとを別々に設けておいて、支承体ｗにより建物構造体ｂの鉛直方向の荷重を支承させておき、緩衝復元体ｙにはその建物構造体の水平方向の荷重を、その緩衝復元体ｙの弾性によって支承させるようにして、この緩衝復元体ｙにより地震による水平方向の振動を吸収させるようにした手段であるが、それの弾性材を、ゴムまたはバネまたはそれらの併用とした何れの場合においても、水平方向の振動に対する応答作動が柔らかく、その振動に制動を与えて吸収する機能が不充分で、安定するまでの時間が長くなる問題がある。
【０００７】
本発明は、この問題を解決して、支承体ｗと分けて設ける緩衝復元体ｙの、水平方向の振動の吸収作用を向上させ、振動を吸収して安定させるまでの時間を短くして、地震力の低減を効果的にする免震装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そして、本発明においては、上述の目的を達成するための手段として、請求項１に記載したように、敷設した基礎ａの上面の所定位置に、建物構造体ｂの鉛直方向の荷重を支承させる剛体の支承体ｗを、支承する建物構造体ｂの水平方向の移動を許容する機構を具備せしめて、独立基礎状に配位して装設し、その支承体ｗの隣側位置に、建物構造体ｂの水平方向の動きに対し制動するとともに旧の位置に復元させる緩衝復元体ｙを配位して、基礎ａと建物構造体ｂとに連結せしめる建物構造体の免震装置において、緩衝復元体ｙを、弾性材により形成する中空の直立する筒状体７３とそれの上下の端部に基礎ａに対し連結する取付座板７ａと建物構造体ｂに対し連結する組付座板７ｂとで主体７を形成し、それの筒状体７３の内部に砂粒８を充填せしめて構成することを特徴とする建物構造体における免震装置を提起するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の態様を、図面に随い実施例について具体的に説明する。
図３は本発明手段を実施せる建物構造体における免震装置の一部破断した正面図で、同図において、ａは敷地内にコンクリートの打ち込みによりべた基礎に敷設した基礎、ｂはこの基礎ａの上に構築した建物構造体、ｗは基礎ａの上面の所定位置に配してその基礎ａと建物構造体ｂの土台１との間に装設した支承体、ｙはその支承体ｗの隣側位置に配して基礎ａと建物構造体ｂの土台１との間に装設した緩衝復元体を示す。
【００１０】
本発明手段においては、建物構造体ｂを構築しようとする敷地内にまず基礎ａを敷設する。
【００１１】
この基礎ａは、コンクリートで予め成型しておいて、所定位置に据え付けて敷設するか、所定位置にコンクリートを打ち込んで成形する独立基礎でもよいが、なるべくは、先行技術として提示した図１および図２にある例の如く、コンクリートの打ち込みにより成形するべた基礎とすることが望ましい。
【００１２】
敷設した基礎ａの上面には、その基礎ａ上に構築する建物構造体ｂを支える支承体ｗと、この支承体ｗに支承された建物構造体ｂの水平方向の動きに対する制動と旧の位置への復元を行わすための緩衝復元体ｙとを装設する。
【００１３】
支承体ｗは、基礎ａの上に構築する建物構造体ｂの鉛直方向の荷重を支えるもので、鉄材等により剛体の束柱状に形成して、下端側を基礎ａの上面に連結固定することで装設し、上端側を建物構造体ｂの下面に連結固定して建物構造体ｂを基礎ａ上に支承するようにするが、このとき、この支承体ｗは、基礎ａを独立基礎としたときに、その独立基礎を配置する個所に対応するように配位して、布基礎として敷設した基礎ａの上面の所定位置にそれぞれ装設し、これにより、基礎ａ上に構築する建物構造体ｂを支承するようにし、かつ、支承する建物構造体ｂが水平方向には移動が許容されるようにする。
【００１４】
このため、この束柱状に形成する支承体ｗは、図４にあるように、鋼材により円筒形または角筒形に成形した本体３の下端側に、基礎ａ上面に対する組付板となる座板状の底板３０を、熔接により一体に連結させて設けて、この底板３０を、別に鉄材またはコンクリート材または木材で座板状に形成して基礎ａの上面の所定位置に配置しておき、コンクリートビス４０の打ち込みにより固定する座板４の上に載置して、その座板４に対しこの底板３０を連結ボルト３１により連結することで装設するようにし、この本体３の上端側には、建物構造体ｂを支承する支台となる台板３２を鉄材により形成して熔接により一体に連結させて設け、この台板３２上に、建物構造体ｂの基底部の土台１の底面または、その土台１の下面に組み付けたＨ型鋼５の下面を載架して支承させるようにする。
【００１５】
このとき、この台板３２の上面側には、例えば、浅い盆状の台盤６０を設けて、それの内側空間に多数の磨いたスチールボール６１を、それの直径が台盤６０の深さより幾分大径となるように形成して転動可能に装入しておいて、台板３２の上面に載架する建物構造体ｂが、この台板３２の上面に設けた盆状の台盤６０内のスチールボール６１…により支承され、そのスチールボール６１…が盆状の台盤６０内を転動する範囲内において、建物構造体ｂの水平方向の移動が許容されるようにするか、図３にあるように、基礎ａの上面の所定位置に、コンクリートによりブロック状に成形した座板４を設置し、それの上面にステンレスの鋼板４１を取り付け、その鋼板４１の上面に、支承体ｗを、前述した盆状の台盤６０が下方に向かう倒立した姿勢として配位し、その盆状の台盤６０内に装入するスチールボール６１…が座板４上面のステンレスの鋼板４１に接して転動するようにして、この支承体ｗが座板４上を水平方向に移動可能となるようにし、この支承体ｗに設けた取付座板となる座板状の底板３０を、建物構造体ｂの底面に対し連結固定するなどで、支承する建物構造体ｂの水平方向のスライドを可能とする機構を装備せしめておく。
【００１６】
また、基礎ａの上面に配設した多数の支承体ｗ…の各上面によって支承する建物構造体ｂの底面を、所定の水準線上に揃えるようにするため、支承体ｗの本体３の下端に装設した底板３０を、基礎ａの上面に固定装設した座板４上にコンクリートビス４０により閉じ合わせるときに、その座板４と底板３０との間には、別に、数ミリの厚さに形成した鋼板よりなる調整シート３００を用意しておき、これを適宜枚数積層して敷き込むことで、各支承体ｗ…の建物構造体ｂの底面を支承する支承面が、一定の水準線上に揃うように調整し得るようにしておく。
【００１７】
緩衝復元体ｙは、上述のように、基礎ａの上面に装設した支承体ｗにより、水平方向のスライドを許容せしめて鉛直方向の荷重を支承せしめるようにした建物構造体ｂの、地震の波動による水平方向のゆれに対し、それに制動を与えるとともに、建物構造体ｂを旧の所定位置に復元させるためのもので、図５乃至図１０にあるように、内部を中空とした筒状に形成した主体７と、これを基礎ａの上面に取り付け固定するための座板状の取付座板７ａと、この主体７を建物構造体ｂの底面に組み付け連結するための座板状の組付座板７ｂとにより、上下に鍔部を具備する直立した筒状に形成してある。
【００１８】
主体７の上下に鍔状に設ける取付座板７ａおよび組付座板７ｂは、緩衝復元体ｙの上部および下部を基礎ａおよび建物構造体ｂに連結固定するためのものであり、図示する実施例においては、図６にあるように、鉄板により四角な座板状に形成してあって、それの周縁の各コーナー部には、連結固定用の連結ボルト７０を挿通するためのボルト穴７１が開設してあり、また、中央に寄る部位には、中空の筒状に形成した主体７の上部および下部に対してこれら取付座板７ａおよび組付座板７ｂを組み付けるためのネジ穴７２…が環状に配位して開設してある。
【００１９】
中空の筒状の主体７は、地震波による建物構造体ｂの水平方向の振動の緩和吸収と旧の所定位置への復元を行わす緩衝復元体ｙの主体部を構成するもので、制動材とする砂粒を内部に充填するための、ゴム等の柔軟な弾性材により中空の筒状に成形した筒状体７３と、この筒状体７３を基礎ａおよび建物構造体ｂとの間に渡架するように組み付けるために、この筒状体７３の上下の両端部にそれぞれ組み付ける金属材によりリング状に形成した取付枠７４・７４とで組み立てられ、それの上下の取付枠７４・７４の上面および下面に、前述の取付座板７ａと組付座板７ｂとをそれぞれ接合し、それらに開設してあるネジ穴７２にネジを挿通して上下の取付枠７４・７４に開設してあるネジ穴７４０にねじ込み、止着連結することで緩衝復元体ｙを構成するようにしている。
【００２０】
筒状体７３の内側空間に充填する砂粒８は、筒状体７３の上下の両端部に取付枠７４・７４をそれぞれ組み付け、それらに取付座板７ａと組付座板７ｂとを取り付けて緩衝復元体ｙを組み立てるときに、下面側に取付座板７ａを取り付けて底面側を閉塞したところで、砂粒８を内部投入してぎっしりと充填し、その後に蓋をするように上面側に組付座板７ｂを取り付けることで行う。
【００２１】
このようにして構成する緩衝復元体ｙは、支承体ｗの隣側位置に配位して、基礎ａと建物構造体ｂとの間に装設することで、支承体ｗにより水平方向の動きが許容される状態で鉛直方向の荷重が支承されている建物構造体ｂの地震波による水平方向のゆれを、筒状体７３の内腔に充填してある砂粒８の流動の摩擦抵抗で制動し、このとき、変形していく筒状体７３がそれの弾性による復元力で、旧の姿勢に戻るようになって、地震力を吸収するようになる。
【００２２】
図において、９は、変形していく筒状体７３の復元力を補強するために組み合わせたバネ材で、この例においては、バネ鋼よりなる太目の線材を、筒状体７３に対応する径のコイル状に成形した一本のコイルバネ９０とし、このコイルバネ９０を、樹脂材・ゴム材等の変形伸縮する弾性材により筒状体７３を成形するときに、コイルの軸線方向の両端部が筒状体７３の上下の両端部に位置する状態として、一体にインサート成形するようにして埋設しているが、図１１にある例の如く、前述のコイルバネ９０より細目のバネ鋼の線材で多数本のコイルバネ９１…を形成して、これらを、筒状体７３の外周に環状に整列させて配位し、上下に鍔状に対向する取付座板７ａと組付座板７ｂとの間に、それらに装設しておくフック９２に各コイルバネ９１の両端部を係止することで張設するようにするなど、適宜の態様で組み合わせるようにしてよい。
【００２３】
このようにして構成する本発明による建物構造体の免震装置は、図３に示している実施例装置についてのテストを、それの緩衝復元体ｙの筒状の主体７の内部に砂粒８を充填しない場合と対比して行ったところ、砂粒８を充填しないで、筒状の主体７をゴム材で成形する筒状体７３とそれに併設したバネ材９のコイルバネ９０とで構成した場合には、図１２の緩衝復元体ｙの形状姿勢の変化の説明図にあるように、建物構造体ｂに与えた左右方向の衝激により、当初、右端側の▲１▼と付した緩衝復元体ｙの筒状の主体７が、中央の▲２▼と付した主体７の如く斜めの長方形状となり、さらに左端側の▲３▼と付した主体７の如く、強く傾斜した長方形状に変化し、次いで、逆の順で最初の▲１▼の状態に戻り、反対側に同様に傾斜していき、この作動を繰り返して、直立した▲１▼の状態となって停止する。そして、この停止するまでの時間が約１５秒程であった。
【００２４】
ところが、主体７の内部に砂粒８を一杯に充填している場合には、図１３の説明図の▲１▼・▲２▼・▲３▼にあるように、主体７が、Ｓ字状に変形しながら傾斜し、さらに、Ｓ字形が伸びるように変形しながら強く傾斜していき、次いで、逆の順で直立する姿勢に戻り、反対側に同様に傾斜していきこれを繰り返すようになり、停止状態となるまでの時間が３秒程度と、ゴムとバネ材だけの場合に比して数分の１と極端に短くなる。
【００２５】
そして、この主体７の形状の変化から、内部に充填した砂粒８が、エネルギーの吸収に大きく機能していることが判る。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明手段によれば、緩衝復元体ｙの弾性材よりなる筒状の主体７内に充填した砂粒８が、水平方向の振動のエネルギーを良く吸収するようになるので、静止状態に復元するまでの時間を短くして、地震力の低減を効果的にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】従前の免震装置の平面図である。
【図２】同上の一部破断した正面図である。
【図３】本発明手段を実施せる免震装置の一部破断した正面図である。
【図４】同上装置の支承体の一部破断した正面図である。
【図５】同上装置の緩衝復元体の縦断正面図である。
【図６】同上緩衝復元体の分解斜視図である。
【図７】同上緩衝復元体の主体の組み立て前の縦断正面図である。
【図８】同上主体の上部の取付枠の平面図である。
【図９】同上主体の下部の取付枠の底面図である。
【図１０】同上主体の筒状体の横断平面図である。
【図１１】同上の免震装置の別の実施例の要部の一部破断した正面図である。
【図１２】本発明手段の作用の説明図で、主体内に砂粒を充填しない場合の正面図である。
【図１３】本発明手段の作用の説明図で、主体内に砂粒を充填した場合の正面図である。
【符号の説明】
ａ…基礎、ｂ…建物構造体、ｗ…支承体、ｙ…緩衝復元体、１…土台、２…柱、３…本体、３０…底板、３００…調整シート、３１…連結ボルト、３２…台板、４…座板、４０…コンクリートビス、４１…鋼板、５…Ｈ型鋼、６０…台盤、６１…スチールボール、７…主体、７ａ…取付座板、７ｂ…組付座板、７０…連結ボルト、７１…ボルト穴、７２…ネジ穴、７３…筒状体、７４…取付枠、７４０…ネジ穴、８…砂粒、９…バネ材、９０・９１…コイルバネ、９２…フック。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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