(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の下部構造体と上部構造体との間に介装される免震装置であって、それら下部構造体と上部構造体のいずれか一方に対して固定されてその表面が支持面とされる板状部材と、いずれか他方に固定されて前記板状部材側に突出しその先端が前記板状部材の支持面に対し水平方向に相対変位可能な状態で当接して上部構造体を支持する突状部材と、それら板状部材と突状部材との間に介装された減衰手段とを有してなり、
前記板状部材の支持面を前記減衰手段としてのシート状の弾性体により形成し、
前記板状部材の支持面を覆う蓋体を設けて該蓋体を貫通する状態で前記突状部材を設け、該蓋体の外周部と前記板状部材の外周部との間に他の減衰手段としての粘弾性体を介装してなることを特徴とする免震装置。
【請求項２】
請求項１に記載の免震装置において、前記減衰手段としてのシート状の弾性体は高減衰ゴムからなることを特徴とする免震装置。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれかに記載の免震装置において、前記板状部材の支持面を凹曲面としたことを特徴とする免震装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の免震装置において、前記突状部材はその先端部に回転自在なボールを有するキャスターであることを特徴とする免震装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の免震装置において、前記突状部材の先端部を滑らかな球面に形成したことを特徴とする免震装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の免震装置において、前記支持面の表面を粗面あるいは粘着面としたことを特徴とする免震装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は免震構造建物に係わり、特に木造住宅等の比較的小規模な建物に適用して最適な免震装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、免震構造は積層ゴム等の免震装置によって建物全体を免震支持することで固有周期を長周期化し、それにより建物に伝達される地震力を大幅に低下させて地震被害を軽減することが可能であり、大規模建物においては広く普及しつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、大規模建物のみならず、戸建て木造住宅等の小規模な建物にも免震構造を採用したいという要請があるが、従来一般の免震構造を木造住宅にそのまま適用した場合にはかなりのコストを要するものとなるし、建物の水平変位が過大となることが通常であるので、木造住宅等の小規模建物にも適用し得る有効な免震装置の開発が望まれている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、建物の下部構造体と上部構造体との間に介装される免震装置であって、それら下部構造体と上部構造体のいずれか一方に対して固定されてその表面が支持面とされる板状部材と、いずれか他方に固定されて前記板状部材側に突出しその先端が前記板状部材の支持面に対し水平方向に相対変位可能な状態で当接して上部構造体を支持する突状部材と、それら板状部材と突状部材との間に介装された減衰手段とを有してなり、前記板状部材の支持面を前記減衰手段としてのシート状の弾性体により形成し、前記板状部材の支持面を覆う蓋体を設けて該蓋体を貫通する状態で前記突状部材を設け、該蓋体の外周部と前記板状部材の外周部との間に他の減衰手段としての粘弾性体を介装してなることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明の免震装置において、前記減衰手段としてのシート状の弾性体は高減衰ゴムからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１〜２のいずれかの発明の免震装置において、前記板状部材の支持面を凹曲面としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明の免震装置において、前記突状部材はその先端部に回転自在なボールを有するキャスターであることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明の免震装置において、前記突状部材の先端部を滑らかな球面に形成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかの発明の免震装置において、前記支持面の表面を粗面あるいは粘着面としたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態である免震装置Ａについて図１〜図３を参照して説明する。本実施形態の免震装置Ａは、図３に示すような平面形状の木造戸建て住宅を対象として、その基礎（布基礎）１と土台２との間に多数設置されるものである。
なお、土台２にはホールダウン金物３により柱４が接合されてこの建物の上部構造体を構成しており、この上部構造体の全体が、免震装置Ａどうしを連結している連結材５としての鋼材を介してそれら免震装置Ａにより免震支持されたものとなっている。
【００１７】
本実施形態における免震装置Ａは基礎１に対して固定される板状部材１１と、土台２に対して連結材５を介して固定されるキャスター１２（突状部材）を主体として構成されている。
【００１８】
板状部材１１は、凹曲面となるように湾曲加工された円形受皿状の湾曲鋼板１３の上面にシート状の弾性体１４を積層したもので、その弾性体１４の上面が上記キャスター１２の先端を支持する支持面１４ａとなっており、弾性体１４がキャスター１２の転がりエネルギーを吸収することで減衰効果が得られるものとなっている。すなわち本免震装置Ａにおける弾性体１４は減衰手段として機能するものであり、本例ではその弾性体１４として厚さ５ｍｍ程度の高減衰ゴムが採用されている。また、上記の湾曲鋼板１３としてはたとえば４.５ｍｍ厚の鋼板が用いられているが、その外周部には立ち上がり壁部１５が形成されており、その立ち上がり壁部１５の内面側は傾斜面１６とされている。また、湾曲鋼板１３の底面側にはプレキャストコンクリート製の補強部材１７が一体化せしめられている。
【００１９】
キャスター１２は、その先端（下端）に回転自在なボール１８を有しており、そのボール１８が支持面１４ａ上を転動することでキャスター１２およびそれが固定されている上部構造体の全体が板状部材１１に対し水平方向に相対変位可能な状態で支持されている。キャスター１２には板状部材１１の支持面１４ａを覆う蓋体１９が取り付けられ、キャスター１２はその蓋体１９の中心部を貫通する状態で下方に突出するものとなっている。蓋体１９は上記の湾曲鋼板１３と同様に４.５ｍｍ厚の鋼板からなる円形平板状のものであり、この蓋体１９の外周部と、湾曲鋼板１３の外周部に形成されている立ち上がり壁部１５との間には、環状の粘弾性体２０が両者に接着された状態で介装されている。この粘弾性体２０も、板状部材１１とキャスター１２との間に蓋体１９を介して間接的に介装されてそれらの相対変位に対する減衰効果を発揮する他の減衰手段として機能するものである。なお、図示例のキャスター１２はボール１８が単一のものであるが、複数のボール１８を備えるものも採用可能である。また、キャスター１２が板状部材１１に対して水平方向に相対変位した際には、粘弾性体２０の変形によって蓋体１９が上下方向に若干変位しようとするので、キャスター１２をそのような上下方向の変位を拘束しない状態で蓋体１９を貫通させる構成とすることが好ましい。
【００２０】
本実施形態の免震装置Ａにあっては、上部構造体をキャスター１２を介して基礎１に固定した板状部材１１に対し水平方向に変位可能に支持するものであるので、十分な長周期化を実現できるものである。また、弾性体１４と粘弾性体２０を減衰手段として併用し、弾性体１４による転がりエネルギー吸収効果と粘弾性体２０の塑性変形エネルギー吸収効果により優れた振動減衰効果が得られ、それにより上部構造物の水平変位を大きく低減させることができる。さらに、支持面１４ａが凹曲面とされていることおよび粘弾性体２０の弾性復元力によって自ずと復元効果も得られる。一設計例によれば、固有周期を４秒に設定した場合、レベル２の地震荷重に対して加速度１２０gal、振幅１２ｃｍ程度に抑制することができ、住宅を用途とする木造建物に対する十分な免震効果が得られる。
【００２１】
しかも、本実施形態の免震装置Ａにあっては、支持面１４ａを形成している高減衰ゴムからなる弾性体１４のシートにより上下方向の変位が抑制される効果があるし、通常時においてはキャスター１２のボール１８が弾性体１４に食い込んだ状態となってボール１８の転動が規制されるから風による上部構造体の揺れを自ずと拘束することができ、通常時の居住性が低下することもない。
【００２２】
そして、本実施形態の免震装置Ａは、単なる鋼板や高減衰ゴムのシート、粘弾性体、キャスターといった汎用資材を用いるのみで何等特殊で高価な部材や素材を必要とせず、したがって積層ゴムをはじめとする従来の各種の免震装置に比べて格段に安価に製作することができ、木造住宅に対する普及を十分に図ることができる。
【００２３】
さらに、本実施形態の免震装置Ａは、板状部材１１の外周部に立ち上がり壁部１５を設けているので、想定を越える規模の地震時はそれがストッパーとなってキャスター１２のスピンアウトを防止するのでフェイルセーフ効果が得られる。
しかも、立ち上がり壁部１５の内面側は直立面ではなく傾斜面１６とされているので、キャスター１２がそこに衝突した際には緩衝効果も期待できる。なお、立ち上がり壁部１５の内側の凹曲面となっている支持面１４は全体として曲率半径が一定の球面とすることでも良いが、曲率半径を途中で変化させ、板状部材１１の外周部における曲率半径を中心部における曲率半径よりも小さくする（つまり、水平面に対する傾斜を外周部側でより急にする）ことが考えられ、そのようにすれば振動抑制効果と復元力をより高めることができる。
【００２４】
さらになお、本実施形態の免震装置Ａは、板状部材１１の底面に補強部材１７を設けたのでこの免震装置Ａ自体の強度、剛性は十分に確保することができる。
ただし、このような補強部材１７は不要であれば省略して良いし、それに代えて、あるいはそれに加えて、湾曲鋼板１３の底面に補強リブを設ける等により補強することも考えられる。
【００２５】
次に、本実施形態の免震装置Ａを設置するための施工方法の一例について説明する。まず、基礎１を施工するに際し、免震装置Ａを支持金物２１により位置決めして仮支持する。支持金物２１としてはボルト部材２２に対しナット部材２３をねじ込むことで伸縮自在なものを用い、３〜４本の支持金物２１の上端を適正レベルに設定してそれら支持金物２１上に免震装置Ａを水平に載置する。この際、免震装置Ａを支持金物２１に対して適宜固定することでも良いが、免震装置Ａの見かけ上の比重が生コンクリートの比重（通常はρ＝２．３程度）よりも大きい場合には、コンクリート打設の際に免震装置Ａが浮き上がってしまうことはないから、その場合は免震装置Ａを支持金物２１上に単に載置するだけで十分であり、特に固定する必要はない。
【００２６】
そして、免震装置Ａの板状部材１１の立ち上がり壁部１５の上面のレベルまでコンクリートを打設して基礎１を形成する。これにより免震装置Ａの板状部材１１が基礎１の上部に埋設された状態で自ずと強固に固定され、かつ、蓋体１９および粘弾性体２０は基礎１の上面から浮いた状態となるから、キャスター１２の水平方向の相対変位が拘束されることはない。
【００２７】
そこで、キャスター１２の上部に連結材５をボルト締結して、その連結材５により免震装置Ａどうしを連結し、その連結材５上に土台２を取り付ける。それ以降は、通常の木造住宅の場合と全く同様の手順で上部構造体を施工していけば良い。
【００２８】
以上の施工方法によれば、何等面倒な手間を要することなく、施工コストも殆ど要せず、免震装置Ａを基礎１に対して簡単かつ確実に設置することができる。
【００２９】
以上で本発明の一実施形態である免震装置Ａについて説明したが、以下に他の実施形態を列挙する。なお、以下の実施形態において同一機能を有する構成要素については同一符号を付して詳細な説明は省略し、相違点のみを説明するに留める。
【００３０】
図４に示す免震装置Ｂは、上記のキャスター１２に代えて、先端が球面に形成された突状部材３０を用いるものである。この免震装置Ｂでは、突状部材３０の先端の球面が支持面１４ａ上を直接的に摺動するので、キャスター１２の場合に比較して摺動抵抗が遙かに大きくなるから、必要であれば図示例のように支持面１４ａ上にオイル３１を入れておくか、あるいはグリースを塗布する等して摺動抵抗を低減させることが考えられる。なお、先の実施形態において免震装置Ａどうしを連結していた連結部材５は本例では省略しており、土台２がそれを兼ねるものとしている。
【００３４】
図５に示す免震装置Ｅは、上記各実施形態における湾曲鋼板１３に代えて平板状の鋼板４５を採用してその上面に弾性体１４を設けることにより板状部材１１を平板状とし、したがって支持面１４ａを凹曲面とすることなく平面としたものである。この免震装置Ｅによっても、支持面１４ａを形成している弾性体１４と外周部に設けられた粘弾性体２０により減衰効果が得られ、粘弾性体２０の弾性により復元効果が得られる。
【００３５】
図６に示す免震装置Ｆは、上記の免震装置Ｅにおける弾性体１４の表面の支持面１４ａを粗面としてキャスター１２の転がり抵抗を調節することで減衰性能を制御するようにしたものである。弾性体１４の表面の粗面は粗いメッシュ模様を形成する等により容易に形成することができる。あるいは粗面に代えて粘着面とすることも考えられる。また、支持面１４ａの中心部には凹部１４ｂが設けられ、その凹部１４ｂによって通常時におけるキャスター１２のボール１８の位置を規制し、かつ地震後にはキャスター１２が自ずとその位置に復元するようになっている。
【００３７】
図７および図８に示す免震装置Ｈは、図６に示した免震装置Ｆを基本として、板状部材１１と蓋体１９との間に複数（図示例は４つ）の粘弾性体２０を分散配置し、かつ支持面１４ａを覆うカバー３９を弛ませて設けたものであり、上記各実施形態の免震装置と同様に機能し同様の効果が得られる。
【００３８】
以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明の免震装置は上記各実施形態に限定されるものではなく、たとえば上記各実施形態の免震装置の天地を逆にした形態（各実施形態における板状部材１１を土台２等の上部構造体の下面に下向きに固定し、キャスター１２や突状部材３０を基礎１等の下部構造体の上部に上向きに固定する）とすることも不可能ではなく、そのようにすれば異物が入り込むことを自ずと防止できる利点がある。また、本発明の免震装置は木造住宅等の比較的小規模の建物に適用して最適であるが、それに限るものでもなく任意の構造、規模、用途の建物に広く採用できることは言うまでもないし、基礎免震構造に適用するのみならず中間階免震構造に適用することも勿論可能である。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１の発明の免震装置は、板状部材の支持面に対し突状部材の先端を水平方向に相対変位可能な状態で当接させて上部構造体を支持し、それら板状部材と突状部材との間に減衰手段を介装した構成であるから、建物に対する長周期化機能と減衰機能が得られ、優れた免震性能を得ることができる。
【００４０】
特に、請求項１の発明の免震装置は、板状部材の支持面を減衰手段としてのシート状の弾性体により形成したので、弾性体による減衰効果が得られるとともに、弾性体のクリープにより通常時の風による揺れを有効に防止することができる。
しかも、請求項１の発明の免震装置は、板状部材の支持面を覆う蓋体に突状部材を貫通せしめ、蓋体の外周部と板状部材の外周部との間に他の減衰手段としての粘弾性体を介装したので、粘弾性体による優れた減衰効果と復元効果が得られ、かつ蓋体により異物が内部に入り込むことを防止することができる。
【００４１】
請求項２の発明の免震装置は、弾性体として高減衰ゴムを用いたので、減衰効果を十分に高めることができ、かつ上下方向の振動をも有効に抑制することができる。
【００４６】
請求項３の発明の免震装置は、板状部材の支持面を凹曲面としたので、振動抑制効果が高められかつ自ずと復元力が得られる。
【００４７】
請求項４の発明の免震装置は、突状部材としてキャスターを採用したので、キャスターのボールが転動することで上部構造体を確実かつ滑らかに水平変位させることができる。
【００４８】
請求項５の発明の免震装置は、突状部材の先端部を滑らかな球面に形成したので、支持面に対する突状部材の摺動抵抗を低減させて上部構造体を確実かつ滑らかに水平変位させることができる。
【００４９】
請求項６の発明の免震装置は、支持面の表面を粗面あるいは粘着面としたので、突状部材の水平変位に抑制を与えて免震効果を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の免震装置の一実施形態を示す側断面図である。
【図２】  同、平断面図である。
【図３】  同、木造住宅に対する免震装置の配置例を示す平面図である。
【図４】  本発明の免震装置の他の実施形態を示す側断面図である。
【図５】  本発明の免震装置のさらに他の実施形態を示す側断面図である。
【図６】  本発明の免震装置のさらに他の実施形態を示す側断面図である。
【図７】  本発明の免震装置のさらに他の実施形態を示す側断面図である。
【図８】  同、平断面図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｆ、Ｈ  免震装置
１  基礎（下部構造体）
２  土台  （上部構造体）
５  連結材
１１  板状部材
１２  キャスター（突状部材）
１３  湾曲鋼板
１４  弾性体（減衰手段）
１４ａ  支持面
１４ｂ  凹部
１５  立ち上がり壁部
１６  傾斜面
１７  補強部材
１８  ボール
１９  蓋体
２０  粘弾性体（他の減衰手段）
３０  突状部材
３９  カバー（被覆体）
【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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