(57)【要約】【課題】風などによる想定外の大きな外力が作用し、上部構造物と下部構造物との間に免震領域外の異常変位が生じる事態に遭遇した場合に、その外力を各異常変位抑制装置に分散させた状態で異常変位の抑制が可能であり、しかも前記外力が解消された後の上部構造物の原点位置への復帰が簡便な、免震構造における異常変位抑制技術を提供する。【解決手段】免震装置とは別個に下部構造物と上部構造物との間に生じる免震領域外の異常変位を抑制する異常変位抑制装置１を３個以上設置する場合に、下部構造物と上部構造物との間の水平方向の変位を上下方向の変位に変換する変位方向変換用の傾斜面２を備えた異常変位抑制装置１を用い、それらの各傾斜面２に基づく変位抑制作用の協働作用によって上下構造物間の免震領域外の異常変位を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
免震装置とは別個に下部構造物と上部構造物との間に生じる免震領域外の異常変位を抑制する異常変位抑制装置を３個以上設置する免震構造において、前記各異常変位抑制装置は、前記下部構造物と上部構造物との間の水平方向の変位を上下方向の変位に変換して前記水平方向変位を互いに協働して抑制する変位方向変換用の傾斜面を備えたことを特徴とする免震構造。
【請求項２】
免震装置とは別個に３個以上設置され、それらの協働作用によって下部構造部と上部構造物との間に生じる免震領域外の異常変位を抑制する異常変位抑制装置であって、それぞれの異常変位抑制装置は、前記下部構造物と上部構造物との間の水平方向の変位を上下方向の変位に変換して前記水平方向変位を互いに協働して抑制する変位方向変換用の傾斜面を備えたことを特徴とする免震構造における異常変位抑制装置。
【請求項３】
前記変位方向変換用の傾斜面がすり鉢状の傾斜面からなることを特徴とする請求項２に記載の免震構造における異常変位抑制装置。
【請求項４】
前記変位方向変換用の傾斜面がレール状の傾斜面からなることを特徴とする請求項２に記載の免震構造における異常変位抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持体側の下部構造物と被支持体側の上部構造物との間を絶縁する免震技術に関する。より詳しくは、風などによる想定外の外力によって生じる免震領域外の異常変位を抑制するための異常変位抑制技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
免震建築物は、鉄筋コンクリートや鉄骨、木質等の建築材料を使用して地震や風に対して剛構造として構築した上部構造物と地盤側の下部構造物との間に免震装置を介在させることにより、両者間の位置拘束性を絶縁するように構成した建築物である。この免震建築物の場合には、免震装置の介在により水平剛性が非常に小さく設定されることから、風などの想定外の外力によって著しい変位を生じる可能性がある。この風による水平力の大きさは、建築物の見付け面積とその形状及び風の速度圧により決まる。これに対して、免震部の水平力に対する抵抗力は、上部構造物の重量により大きく影響される。このため、上部構造物の見付け面積が大きく、重量の軽い免震建築物の場合には、風による免震部の影響を受けやすい。その代表例としては、戸建て住宅のように木造や軽量鉄骨造の建築物が挙げられる。
【０００３】
しかして、戸建て住宅のように風による影響を受けやすい免震建築物の場合には、想定外の著しい変位を防止するための異常変位防止手段の設置が必要とされる。この異常変位防止手段に関しては、従来から種々の提案が行われている。例えば、免震装置とは別個に上部構造物と下部構造物との間に、水平方向の変位を一定の範囲内に制限するための変位制限装置を設置することにより、想定外の異常変位を防止する異常変位防止装置が提案されている（特許文献１参照）。ところで、この従来技術において、複数の異常変位防止装置を設置する場合に、それらの設置位置に関する施工誤差をゼロに抑えることは事実上不可能である。しかも、前記従来技術における異常変位防止装置では、棒状体とその周囲を取囲む円筒状の壁状体とによって異常変位を防止する構成が採用されていたため、それらの当接部に減衰性材料を用いて衝突時の衝撃の緩和はできるとしても、前記施工誤差を吸収することは不可能であった。このため、それぞれの変位防止装置に基づく異常変位に対する阻止のタイミングを一致させることは不可能であった。その結果、前記異常変位防止装置を３個以上設置したとしても、上部構造体と下部構造体との間の異常変位が２個の異常変位防止装置によって阻止されると、それ以後は、他の異常変位防止装置が関与することなく、上下構造物間に作用する外力は全て前記２個の異常変位防止装置に集中的に作用することになる。したがって、個々の異常変位防止装置の強度的な設計においても、２個の異常変位防止装置によって上下構造物間の相対的な移動を阻止する場合を想定し、その状態において外力に確実に対抗し得る強度に設計する必要性が生じる。このため、異常変位防止装置が不要に大型化され、コストアップの大きな要因にもなった。また、延いては、異常変位防止装置が固定される上部構造物及び下部構造物についても、その異常変位防止装置の固定部分を外力に対抗できるように慎重な設計が必要とされる上、少なくとも前記固定部分の強度及び剛性を確保する必要からコストアップの要因になっていた。
【特許文献１】特開平１１−３０３９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑み、風などによる想定外の大きな水平方向の外力が作用し、上部構造物と下部構造物との間に免震領域外の異常変位が生じる事態に遭遇した場合に、その外力を各異常変位抑制装置に分散させた状態で異常変位の抑制が可能であり、しかも前記外力が解消された後の上部構造物の原点位置への復帰が簡便な免震構造における異常変位抑制技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、前記課題を解決するため、免震装置とは別個に下部構造物と上部構造物との間に生じる免震領域外の異常変位を抑制する異常変位抑制装置を３個以上設置する免震構造において、前記各異常変位抑制装置として、下部構造物と上部構造物との間の水平方向の変位を上下方向の変位に変換して水平方向変位を互いに協働して抑制する変位方向変換用の傾斜面を備えるという技術手段を採用した。すなわち、本発明では、想定される地震に対応して設定した免震領域を超える、風などによる想定外の異常変位に対しては、免震装置を介して支持された上部構造体と下部構造体との水平方向の変位を許容しながら、その水平方向の変位を前記傾斜面によって上下方向の変位に変換することにより異常変位を抑制するという技術手段を各異常変位抑制装置に採用し、それらの各異常変位抑制装置の協働作用によって想定外の外力を各装置に分散しながら異常変位を抑制し得るように構成した点で特徴を有する。なお、前記変位方向変換用の傾斜面としては、すり鉢状の傾斜面やレール状の傾斜面が可能である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、上述のように免震領域外の上下構造物間の異常変位を抑制する異常変位抑制手段として、免震装置とは別個に設置される各異常変位抑制装置が備える変位方向変換用の傾斜面によって上下構造物間の水平方向の変位を上下方向の変位に変換することにより異常変位を抑制するという技術手段を採用したので、次の効果を得ることができる。
（１）それぞれの異常変位抑制装置では、免震装置を介して支持された上部構造体と下部構造体との水平方向の変位を許容しながら、その水平方向の変位を前記傾斜面によって上下方向の変位に変換することにより上下構造物間の異常変位を抑制する構成を採用したので、従来のように最初の２個の異常変位抑制装置によって上下構造物間の相対的な変位が阻止されるような事態は解消され、その変位抑制作用に関与する異常変位抑制装置の数が増え、それらの各異常変位抑制装置の協働作用によって外力を分散支承させながら異常変位の抑制が可能である。
（２）外力を各異常変位抑制装置に分散可能なことから、各異常変位抑制装置おける変位抑制機構の縮小が可能であり、コストの削減にもきわめて有効である。
（３）外力が解消した後の上部構造物の原点復帰を簡便に行うことができる。
（４）各異常変位抑制装置の設定により強風などの想定外の外力に対しても簡便に対応することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明に係る免震構造における異常変位抑制装置は、戸建て住宅のように風による影響を受けやすい免震建築物に好適であるが、地盤等の下部構造物側と被支持体側である躯体等の上部構造物側との間に設置する各種の建築物用の免震構造における異常変位抑制手段として広く適用することが可能である。また、場合に応じて、躯体の中間に設置することも可能である。要は、下部構造物と上部構造物との間に設置される免震装置とは別個に３個以上の異常変位抑制装置を設置する免震構造であれば、有効に適用することが可能である。その異常変位抑制装置に設ける変位方向変換用の傾斜面としては、すり鉢状の傾斜面やレール状の傾斜面が好適である。それらのすり鉢状の傾斜面やレール状の傾斜面の具体的な形状に関しては、直線的な傾斜面から構成してもよいし、曲線的な傾斜面から構成してもよい。さらに、それらの組合わせから構成することも可能である。また、それらの傾斜面の具体的な傾斜角に関しては、上部構造物の状況や、免震装置の具体的構造、異常変位抑制装置の配置状態など、さらに異常変位の抑制作用によって派生する人体や構造物に対する影響等を勘案して、適度の傾斜角に設定することになる。因みに、異常変位抑制装置の主要素をなす、すり鉢状の傾斜面やレール状の傾斜面を備えた受け部材と、それらの傾斜面に端部を当接しながら上部構造物を押上げる作用を奏する押上げ部材との配置関係は、以下の実施例のように、受け部材の方を下側に配置し、その上方に押上げ部材を配設するようにしてもよいし、その上下を逆転して、押上げ部材の方を下側に配置し、その上方に受け部材を配設するようにしてもよい。また、免震装置と異常変位抑制装置との配置関係に関しては、両者が離間した状態に設置されたものでも、互いに隣接した状態に設置されたものでもよいし、両者が機能上、別個に構成されたものであれば、一体的に形成されたものであってもよい。なお、免震装置自体の具体的な構成に関しては問うところではなく、適宜形式の免震装置の採用が可能である。また、免震装置自体が原点復帰機能を備えたものでもよいし、別個に原点復帰装置を設けたものでもよい。さらに、本発明に係る異常変位抑制装置に原点復帰手段を付加することも可能である。
【実施例】
【０００８】
図１は本発明の第１実施例に係る異常変位抑制装置を示した斜視図である。また、図２〜図４はその第１実施例に係る異常変位抑制装置の動作を示した要部拡大断面図である。図示のように、本実施例に係る異常変位抑制装置１は、下部構造物側に固定される、すり鉢状の傾斜面２を備えた受け部材３と、固定部４を介して上部構造物側に固定され、上下構造物間の免震領域外の異常変位時に、下端部が前記受け部材３の傾斜面２に当接し、傾斜面２上を摺動することによって前記異常変位を抑制する押上げ部材５とから構成される。この異常変位抑制装置１は、図示しない免震装置とは機能的に別個に構成され、１つの免震建築物に対して３個以上設置して、それらの協働作用による免震領域外の異常変位に対する抑制作用によって、免震装置のオーバーランによる破壊などを防止する機能を奏することになる。なお、前記押上げ部材５の断面形状に関しては、円形でも矩形等の多角形のものでもよい。
【０００９】
次に、図２〜図４に基づいて本実施例に係る前記異常変位抑制装置１の動作に関して説明する。図２は外力の作用がない場合の状態を示したものであり、押上げ部材５の下端部６はすり鉢状の傾斜面２の中央部に位置する。そして、通常、免震装置において想定される地震等の外力（水平力）では、押上げ部材５は傾斜面２より内側の範囲内で挙動する。しかし、風などにより想定外の大きな外力が作用して、上下構造物間に免震領域外の異常変位が生じると、図３に示すように押上げ部材５の下端部６が傾斜面２に当接し、さらにその外力が大きい場合には、図４に示すように、押上げ部材５の下端部６が傾斜面２上を摺動しながら上昇することになる。因みに、免震領域外の異常変位において、押上げ部材５の下端部６が前記傾斜面２に沿って摺動しながら上昇する際にその押上げ部材５における水平方向の差分によって施工誤差による他の異常変位抑制装置との位置ずれが吸収され、他の異常変位抑制装置も異常変位の抑制に寄与するようになり、それらの各装置の異常変位抑制作用の協働作用によって、各異常変位抑制装置による外力の分担が実現されることになる。また、押上げ部材５が上昇する動作を辿ることから、これにより想定外の外力による上下構造物間の水平方向の変位は上方への変位に変換され、上部構造物に対して押上げる方向に作用することになるので、その反作用によって異常変位を抑制することになる。
【００１０】
図５は本発明の異常変位抑制装置を含んだ免震層の相対変位量（上下構造物間の相対変位）と水平力Ｑとの関係を示したものであり、例えば、水平力Ｑａによって免震機能が作動し始める免震装置（例えば、転動体が転がり始める荷重Ｑａの免震装置）を備えた免震層に風などによる想定外の大きな水平力（外力）Ｑｗが作用した場合の特性図である。図示のように、水平力Ｑｗが作用すると、免震層の相対変位（免震装置の変位、異常変位抑制装置の変位）量は水平力Ｑａによって、図３に示したように押上げ部材の下端部が傾斜面に当接するまで一定に推移する。そして、押上げ部材の下端部が傾斜面を摺動しながら上昇することができる荷重（α）だけ変位量はそのままで増加し、図４に示したように押上げ部材が摺動しながら上昇を開始すると、水平力は一定の状態で変位量のみが増すことになる。そして、この変位量が施工誤差による他の異常変位抑制装置との位置ずれを吸収することになる。ここで、図上では前記上昇することができる荷重（α）の２倍の量だけ、変位量はそのままで増加しているグラフを示しているが、これは、押上げ部材の下端部が傾斜面に当接した状態となっている異常変位抑制装置が１基の場合、その当接部分を支点として２基目が前記当接状態となるまで一定の水平力Ｑａで変位（例えば、回転）するためであり、実質２基の異常変位抑制装置が前記当接状態になるまで変位することから、押上げ部材が上昇することができる荷重は２基分（２α）となるためである。そして、２基の異常変位抑制装置の押上げ部材が傾斜面を上昇しながら一定の荷重の下に変位量を増し、３基目の装置に当接すると、押上げ部材が傾斜面を上昇することができる荷重（α）まで水平力が増加した後、その荷重を一定として、再び変位量が増え始める（押上げ部材が上昇し始める）。以後、想定外の大きな水平力Ｑｗに達するまで同様な現象が繰り返されることになる。因みに、図示した例では、水平力Ｑｗに対して、４基の異常変位抑制装置が分散支承しながら異常変位を抑制していることになる。なお、免震装置側が原点復帰機能を有する場合には、図５に示した免震領域における水平力が一定の特性部分に対して復帰特性が加算されることになる。
【００１１】
図６〜図８は本発明の他の実施例の要部を示したもので、図６は本発明の第２実施例の要部拡大断面図、図７は同第３実施例の要部拡大断面図、図８は同第４実施例の要部拡大断面図である。図６に示した第２実施例に係る異常変位抑制装置７は、前記押上げ部材５の下端部６に面取り部８を形成することにより、すり鉢状の傾斜面２との当接部における集中荷重を緩和してより円滑な摺動状態が得られるように改良したものである。図７に示した第３実施例に係る異常変位抑制装置９は、前記押上げ部材５の下端部６に球体１０を付設することにより、すり鉢状の傾斜面２との当接部における摩擦抵抗を低減してより円滑な摺動状態が得られるように改良したものである。図８に示した第４実施例に係る異常変位抑制装置１１は、前記押上げ部材５の下端部６に面取り部１２を形成するとともに、すり鉢状の傾斜面２側に多数の球体１３を付設することにより、すり鉢状の傾斜面２との当接部における摩擦抵抗を低減してより円滑な摺動状態が得られるように改良したものである。以上の実施例の中で、とりわけ第３実施例に係る異常変位抑制装置９の場合や第４実施例に係る異常変位抑制装置１１の場合には、押上げ部材５の下端部６とすり鉢状の傾斜面２との当接部における摩擦抵抗が低減されることから、免震装置側の原点復帰機能を妨げることなく円滑な復帰動作の保持が可能である。
【００１２】
図９〜図１１はレール状の傾斜面を採用した形態に関する実施例を示したものである。図９は本発明の第５実施例に係る異常変位抑制装置を示した斜視図であり、図１０はその要部拡大断面図である。図示のように、本実施例に係る異常変位抑制装置１４は、下部構造物側に固定される、レール状の傾斜面１５を備えた受け部材１６と、固定部１７を介して上部構造物側に固定され、上下構造物間の免震領域外の異常変位時に、下端部１８が前記受け部材１６の傾斜面１５上を摺動することにより上部構造物側を押上げ、その反作用によって前記異常変位を抑制する押上げ部材１９とから構成される。本実施例の場合には、実際の構造物に適用する場合に、押上げ部材１９が傾斜面１５上を自由に移動し得るとともに、傾斜面１５から離脱しないように構成する必要がある。また、本実施例の場合には、レール状の傾斜面１５を採用したことから異常変位の抑制作用に方向性があるため、全方向に対して抑制作用を持たせるためには、少なくとも図９に示した設置方向に対して直交する方向にも同様の異常変位抑制装置を配設する必要がある。なお、前記押上げ部材１９の断面形状に関しては、円形でも矩形等の多角形のものでもよい。
【００１３】
図１１は前記第５実施例の変形例として本発明の第６実施例を示した要部拡大断面図である。図示のように、本実施例に係る異常変位抑制装置２０は、前記押上げ部材１９の下端部１８に面取り部２１を形成することにより、レール状の前記傾斜面１５との当接部における集中荷重を緩和してより円滑な摺動状態が得られるように改良したものである。なお、本実施例にて説明した以外に、例えば、押上げ部材の下端部や受け部材の傾斜面にローラなどを付設して、それらの当接部における摩擦抵抗を低減させて、円滑な摺動状態や原点復帰機能が得られるように改良するなど、本思想内で適宜変更することは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施例に係る異常変位抑制装置を示した斜視図である。
【図２】同異常変位抑制装置の動作を示した要部拡大断面図である。
【図３】同異常変位抑制装置の動作を示した要部拡大断面図である。
【図４】同異常変位抑制装置の動作を示した要部拡大断面図である。
【図５】免震層の相対変位量（上下構造物間の相対変位）と水平力Ｑとの関係を示した特性図である。
【図６】本発明の第２実施例を示した要部拡大断面図である。
【図７】本発明の第３実施例を示した要部拡大断面図である。
【図８】本発明の第４実施例を示した要部拡大断面図である。
【図９】本発明の第５実施例に係る異常変位抑制装置を示した斜視図である。
【図１０】同実施例を示した要部拡大断面図である。
【図１１】本発明の第６実施例を示した要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１…異常変位抑制装置、２…傾斜面、３…受け部材、４…固定部、５…押上げ部材、６…下端部、７…異常変位抑制装置、８…面取り部、９…異常変位抑制装置、１０…球体、１１…異常変位抑制装置、１２…面取り部、１３…球体、１４…異常変位抑制装置、１５…傾斜面、１６…受け部材、１７…固定部、１８…下端部、１９…押上げ部材、２０…異常変位抑制装置、２１…面取り部
【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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