(57)【要約】【課題】  上部構造の荷重の小さい住宅からより荷重の大きいものまで広く対応し得る滑り支承型免震装置を提供する。【解決手段】  上部構造とそれを支える下部構造とを有している構造体において、上部構造と下部構造との間に介在し、地震等を原因とする外力から上部構造を保護するための滑り支承型免震装置である。全体として環状の胴部１２を有し、その胴部１２の一部又は全部に、外方への膨らみ１３を有するとともに、上端又は下端のいずれか一方又は両方に滑り面１６、１７を設けた免震部材１１と、免震部材１１の滑り面１６、１７において滑り面を生じ得るように上部構造又は下部構造のいずれか一方又は両方に設けられる滑り部５５、５６とを備えて構成される。【選択図】          図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造とそれを支える基礎となる下部構造とを有している構造体において、上部構造と下部構造との間に介在し、地震等を原因とする外力から上部構造を保護するための免震装置であって、全体として環状の胴部を有し、その胴部の一部又は全部に、外方への膨らみを有するとともに、上端又は下端のいずれか一方又は両方に滑り面を設けた免震部材と、免震部材の滑り面において滑りを生じ得るように上部構造又は下部構造のいずれか一方又は両方に設けられる滑り部とを備えて構成されたことを特徴とする滑り支承型免震装置。
【請求項２】
免震部材は、外方への膨らみを有する胴部と、その上側又は下側に連続して設けられる、膨らみよりも小径の支持部とから成っている請求項１記載の滑り支承型免震装置。
【請求項３】
上側又は下側の支持部は、上端又は下端が向かって次第に小形化されたテーパー形状を有している請求項１記載の滑り支承型免震装置。
【請求項４】
滑り部は凹曲面とし、そこに配置された免震部材の滑り面が外力によって移動して、滑りを生じたときに、元の位置へ戻り易くするようにした請求項１記載の滑り支承型免震装置。
【請求項５】
滑り支承されている上部構造と下部構造に作用し、免震部材が滑り部から離脱しないようにする離脱防止部を具備している請求項１記載の滑り支承型免震装置。
【請求項６】
離脱防止部としては、水平面をＸ−Ｙ平面とするときＸ軸方向への変位に対抗する弾性材Ｘと、Ｙ軸方向への変位に対抗する弾性材Ｙを用いて上部構造と下部構造とを結合する方法を適用するようにした請求項５記載の滑り支承型免震装置。
【請求項７】
離脱防止部には、上下方向の変位に対応するための上下可動部を設けることができ、上下可動部として、水平面内の変位に対する弾性材Ｘ、Ｙを設け、かつその取り付け部にて、上下動を許容するように長孔又は類似の構成を併用するようにした請求項５記載の滑り支承型免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部構造とそれを支える基礎となる下部構造とを有している構造体におい
て、上部構造と下部構造との間に介在し、地震等を原因とする外力から上部構造を保護するための滑り支承型免震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築物に地震対策を施すことは従来から行われており、さらに阪神淡路の大震災を契機として、一般住宅などについても真剣に地震対策が論じられるようになって来た。現在、開発が進められているのは、一般に減震、免震或いは制震と言われる技術に関するものであり、地震動を減衰ないしは吸収して上載構造に及ばないようにする技術である。一般住宅等、軽荷重建築物を対象とする技術としては、例えば特開平９−２７３３３１号、特開平１１−１４１１８２号などの発明を挙げることができる。
【０００３】
特開平９−２７３３３１号は建物用震動制震機構と称するもので、震動検出手段によって検出された建物本体の水平変位、又は建物基礎部に加わる水平荷重、の変化を打ち消す向きに建物基礎部を四方に移動させる空気ダンパを有している。このような対策を講じることができれば、地震動による横揺れを空気ダンパによって減衰させることができるであろうけれども、空気ダンパ及びその制御装置、そしてローラベアリング等から成る免震機構を組み合わせる必要があり、大変高価なものとなる。これは普及を妨げる大きな原因である。
【０００４】
また、特開平１１−１４１１８２号は免震装置の発明であり、上板と下板、ローラーホルダーとそれに保持されるローラー、及び上板と下板とを弾性的に接続した弾性体とを備えており、構造物が軽量であっても、有効な免震機能を発揮し得るものとされている。しかしこの装置の場合、上部構造物を上下移動させることなくその揺れを抑えることができる、と記載されているので上下方向の衝撃吸収は考慮されない。また、コストについては課題とされていないため、特にコスト化を目的としているようにも思われない。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２７３３３１号
【特許文献２】特開平１１−１４１１８２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記の点に着目してなされたもので、その課題は、上部構造の荷重の小さい住宅からより荷重の大きいものにまで広く対応し得る滑り支承型免震装置を提供することである。また、本発明の他の課題は、免震装置自体の価格を低減するとともに、それによって免震装置付き建築物の普及を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するため本発明は、上部構造とそれを支える基礎となる下部構造とを有している構造体において、上部構造と下部構造との間に介在し、地震等を原因とする外力から上部構造を保護するための滑り支承型免震装置について、全体として環状の胴部を有し、その胴部の一部又は全部に、外方への膨らみを有するとともに、上端又は下端のいずれか一方又は両方に滑り面を設けた免震部材と、免震部材の滑り面において滑りを生じ得るように上部構造又は下部構造のいずれか一方又は両方に設けられる滑り部とを備えて構成するという手段を講じたものである。
【０００８】
上部構造と下部構造とを有している構造体が本発明の免震装置を適用する対象となり、上部構造と下部構造との間に本発明の免震装置を介在させるものである。本発明の免震部材は、他から独立した存在であるので「部材」という文言を使用している。これに対して滑り部は、他から独立した存在であっても良いが、他の一部としても存在し得る、例えば下部構造を構成する部材又は部品の一部に滑り部を設けることができるので、「部」という文言を使用している。
【０００９】
免震部材は、環状の胴部を有しており、全体として輪状ないし筒状のような形態を取
り、上部構造を支える支持部の１種である。胴部の一部又は全部に外方への膨らみが設けられ、この膨らみによって、免震部材に加えられる鉛直方向ないしは水平方向の外力、に対応し得る。また弾性限界が単なる環状のものよりも拡張される。なお胴部のほぼ全部が膨らみからできている例は図１に示されている。これに対して図４、図７の例では膨らみ部分の割合が多くなっている。上側の支持部と下側の支持部とは同径ないし同形である必要はなく、上側の支持部の方を下側の支持よりも小径ないし小形にした方が荷重、外力を膨らみに伝達して変形量を大きくできることとなる。さらに、径もしくは形の変化をテーパー状のように連続的なものとした場合には（図７参照）、部材全体の弾性係数が大となり強度の高いものとなる。
【００１０】
免震部材には、上端又は下端のいずれか一方又は両方に滑り面が設けられる。つまり外方への膨らみを有する胴部の上端又は下端が滑り面となり得る。滑り面は、免震部材と上部構造又は下部構造との間に相対的な滑りを発生させるための面であり、同時に上部構造に対して支点ともなる箇所でもある。滑り面は、免震部材が輪状或いは筒状の形態を取る場合その端面の比較的狭い幅のリング状となる。
【００１１】
このような免震部材は、ステンレス鋼又はその他の鉄系金属、銅系金属ないしはアルミニウム系金属その他の金属材料を素材として製造することができる。その場合にはバルジ成形法による塑性加工が最良の方法となる。しかし、合成樹脂材料をはじめとして他の材料も使用可能であり、夫々の材料に応じた加工法により免震部材を形成することができ
る。
【００１２】
滑り部は、免震部材を接触支持する部分であり、上部構造か下部構造の一方又は両方
に、滑り面の接触相手として設けられる。従って、免震部材の上端だけに滑り面が設けられ場合には、滑り部も上部構造の側にだけ設ければ十分である。滑り部は平面であっても良いが、曲面就中凹曲面とすると、そこに配置された免震部材の滑り面が外力によって移動したとき、つまり滑りを生じたときに、元の位置へ戻り易くするように作用する。このとき、中心にクリックストップのようなロック機構を設けておくと、外力を受けて定位置から脱しても外力がなくなった後に定位置に戻す作業を容易に行うことができるようになる。
【００１３】
滑り支承されている上部構造と下部構造は、これらに作用して、免震部材が滑り部から離脱しないようにする離脱防止部を具備することが望ましい。離脱防止部としては、水平面をＸ−Ｙ平面とするときＸ軸方向への変位に対抗する弾性材Ｘと、Ｙ軸方向への変位に対抗する弾性材Ｙを用いて上部構造と下部構造とを結合する方法を適用することができ
る。弾性材Ｘ、Ｙとしてばね性線材ないしばね性板材を使用可能である。
【００１４】
離脱防止部には、上下方向の変位に対応するための上下可動部を設けることができ、上下可動部として、前記水平面Ｘ−Ｙ平面内の変位に対する弾性材Ｘ、Ｙを設け、かつその取り付け部にて、上下動を許容するように長孔又は類似の構成を併用することができる。長孔又は類似の構成は、本発明の免震装置において予測する上下方向の変位量を規定することにもなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は以上の如く構成され、かつ作用するものであるから、胴部の膨らみの大きさ、肉厚比率、上側又は下側の支持部との比率や連続形状等を変更することで、対応可能となるので、上部構造の軽い一般住宅からより荷重の大きいものにまで幅広く対応し得るとともに、荷重の大小にも対応し易く、コストを押し上げる原因となることもないので免震装置自体の価格を低減し、免震装置付き住宅等の建築物の普及に寄与するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下図面を参照して本発明をより詳細に説明する。図１ないし図９は、本発明に係る免震装置に適用する免震部材３種の例を示す。図１〜図３に示す例１の免震部材１１は、胴部１２のほぼ全部が半円形断面の外方への膨らみ１３から成っている輪状のものである。胴部１２の上側には形ばかりに見える下部より小径の支持部１４が設けられており、上端面には滑り面１６が設けられている。ほとんど胴部のない下側の端面にも滑り面１７が設けられている。例１の免震部材１１は、胴部１２のほぼ全部を占める膨らみ１３の形状、寸法が免震部材全体の弾性的特性を決定する。
【００１７】
図４〜６に示す例２の免震部材２１は、胴部２２の下部に、円弧状に彎曲している外方への膨らみ２３を有し、その上側及び下側に、より小径の支持部２４、２５を設けた構造を有している。上側の支持部２４は下側の支持部２５よりも小径であり（図６（a））、また下側の支持部２５よりも上下寸法が小さく設計されており、これによりＸ−Ｙ平面内の変化（滑り）に対して、免震部材の安定性を確保し、回転モーメントを低減し、また上載荷重に対する免震部材の耐荷重の微調整などが可能になるという特性を発揮させるものである。胴部２２の上端及び下端の面には滑り面２６、２７が設けられている。本例２のものは上側支持部２４が最も小径で膨らみ部２３に連結しているため、膨らみ部２３の上方において早期に弾性限界に達し、塑性変形に移る傾向となる。
【００１８】
図７〜９に示す例３の免震部材３１は、胴部３２の下部に円弧状に彎曲している外方への膨らみ３３を有し、その上側及び下側に、より小径ながらほぼ同径の支持部３４、３５を設けた構造を有している。上部支持部３４は上端に向かって次第に小径化されたテーパー形状の中間部３９を有しているので、小径の上側支持部３４に加えられる荷重を均等に受け止め最大の歪み度を発揮し、かつ高強度のものとなる。本例３のものは上端がテーパー部先端と同径の滑り面３６となっており、大径の下端が下部の滑り面２７となってい
る。
【００１９】
上記のような免震部材１１、２１、３１を使用する本発明の免震装置１０は、図１０に示す例では、上部構造４２である上載構造物４１の鉄骨土台（梁）４２と、下部構造４３である基礎土台との間に介在させて適用される。４４はいわゆるベタ基礎を示す。図１０は、上部構造４２として一般住宅を想定しており、要所に配置された基礎土台の全部又は必要箇所に本発明の免震装置１０を設置する。即ち、荷重の大きい箇所小さい個所に応じて、本発明の免震装置１０の設置度が均等になるように、配慮することができる。
【００２０】
図１１〜１４は、本発明の免震装置の例１を示している。この免震装置５０は、バルジ成形されたステンレス鋼製の外方への膨らみ５２を有する免震部材５１と、その上下端の滑り面５３、５４と接する凹曲面からなる上、下の滑り部５５、５６と、環状の免震部材５１の下開口部を係合相手として嵌合、離脱可能に、下部構造側に設けた係合子５７及び係合子を付勢するばね５８より成るロック機構とを有している。
【００２１】
このため、本発明の免震装置５０は、通常時は図１１、１２に示すように上部構造４２の荷重を負担し、風圧及び軽震動に対して免震装置５０は抑制的に働くようになってい
る。これに対してロック機構の能力を大きく上回る地震動その他の外力が働いたときに
は、係合子５７が係合相手との係合を脱して移動することになる（図１３、１４）。移動後、凹曲面から成る滑り部５５、５６と免震部材５１との関係により免震部材５１は、中心に戻ろうとするので係合子５７と再び嵌合すれば、図１１、１２に示した状態に戻り得る。
【００２２】
上記は水平方向の変位に対する本発明に係る免震装置５０の作用例であるが、垂直方向の変位に対して本装置５０は次のように作用する。垂直方向の変位を生じた場合、最初の動作が突き上げであれば、下部構造から免震部材５１が突き上げられ、上部構造の荷重との間で圧縮力を受けることになり、最初の動作が沈み込みであれば、免震装置５０が先に下降し、次いで下降する上部構造からの荷重によって圧縮力を受けることになり、夫々の圧縮力は免震部材５１の膨らみ５２の形状構造に基く弾性変形によって吸収されるものとなる。５９は防水防塵カバーを示す。
【００２３】
図１５〜１９は本発明に係る免震装置の例２を示している。この免震装置６０は離脱防止部７０を有しており、免震部材６１には図１〜９に示したもののいずれかを使用する。故に例２の場合にも免震装置６０は、バルジ成形された免震部材６１と、その上、下の滑り面と滑り支承の関係にある上部構造６５、下部構造６６の各滑り部６３、６４とを具備している。６２は膨らみを示す。
【００２４】
例示の離脱防止部７０は、上部構造６５と下部構造６６とをばね性線材より成る弾性材６７によって弾性的に結合し、離脱を防止するもので、弾性材６７と上部構造６５とを取り付ける上部支点６８と、弾性材６７と下部構造６６とを取り付ける下部支点６９では、各支軸７１、７２を長孔７３、７４に通すことにより上下動可能とした上下動可動構造によって取り付けられている。例示されている弾性材６７は、下部支軸７２の側において大径のカム部材７５の外周に掛けられているので、上、下各支軸７１、７２をプーリーとするベルトのような形態となっている。７６は下部支軸取り付け用長孔、７７はカム部材回転止めを示す。
【００２５】
このような離脱防止部７０は、図１８に示すように水平面をＸ−Ｙ平面とするとき、Ｘ軸方向の変位に対する離脱防止部７０（Ｘ）と、Ｙ軸方向の変位に対する離脱防止部７０（Ｙ）を一対として設けることが望ましい。つまり、離脱防止部７０は免震装置６０に外部から荷重及び変位が加えられたときに、弾性材６７が弾性変形するが、直交するＸ−Ｙ２方向において外力を処理することができるので、より効果的な離脱防止作用を期待できる。
【００２６】
図１９は、上部構造６５と下部構造６６との間に、鉛直方向の変位と水平方向の変位とが同時に作用している例を示している。図から理解されるように、下部構造６６に対して上部構造６５が相対的に右に移動しているために、Ｘ軸方向の離脱防止部７０（Ｘ）は、弾性材６７に支軸周りの回転を生じており、Ｙ軸方向の離脱防止部７０（Ｙ）では前後方向の撓みを生じている。なお、上部構造６５と下部構造６６との間７８は鉛直変位が生じて間隔が拡がった状態を表わしている。また内部の免震装置６０の図示は省略されてい
る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の免震装置に使用する免震部材の例１を示す上方から見た斜視図。
【図２】同上の下方から見た斜視図。
【図３】（ａ）同上の正面図。（ｂ）同上の中央断面図。
【図４】同じく免震部材の例２を示す上方から見た斜視図。
【図５】同上の下方から見た斜視図。
【図６】（ａ）同上の正面図。（ｂ）同上の中央縦断面図。
【図７】同じく免震部材の例３を示す上方から見た斜視図。
【図８】同上の下方から見た斜視図。
【図９】（ａ）同上の正面図。（ｂ）同上の中央縦断面図。
【図１０】本発明を構造体に適用するための分解説明図。
【図１１】本発明の免震装置の動作説明のための変位前の平面図。
【図１２】同上の中央縦断面図。
【図１３】同じく変位後の平面図。
【図１４】同上の中央縦断面図。
【図１５】（ａ）本発明の装置に適用する離脱防止部の平面図。（ｂ）図１５（ａ）に対する正面図。（ｃ）図１５（ａ）のものにおける中央断面図。
【図１６】離脱防止部を有する本発明の装置を構造体に適用した状態を示す側面図。
【図１７】図１６の要部拡大図。
【図１８】同じく斜視図。
【図１９】本発明装置に生じる変位を模式的に示した側面図。
【符号の説明】
【００２８】
１０、５０、６０  免震装置
１１、２１、３１、５１、６１  免震部材  
１２、２２、３２、  胴部  
１３、２３、３３、５２、６２  膨らみ
１４、２４、３４  上側の支持部
１６、１７、２６、２７、３６、３７  滑り面
２５、３５  下側の支持部
４２、６５  上部構造
４３、６６  下部構造
５３、５４  滑り面
５５、５６、６３、６４  滑り部  
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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