(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物を地盤に対して水平方向にスライドさせて地震力を吸収する免震システムを作動させるためのトリガー装置であって、
建物の一部と地盤に設置された固定部材との間に跨って介在し両者を連結することによって、両者の相対的な水平移動の規制とその解除を行なうロック部材と、
前記ロック部材に取り付いた第１の連結体と建物に取り付いた第２の連結体とからなり、通常、前記ロック部材を前記第１の連結体と前記第２の連結体との連結により所定の高さに懸下して前記水平移動の規制状態を継続させ、一定以上の上下震動が加わった場合に限って、前記ロック部材に下向きの慣性力を付加し、該下向きの慣性力と前記ロック部材の重力との合計が前記第１の連結体と前記第２の連結体との連結力を上回り、前記連結を解除することによって前記ロック部材を落下させて前記規制を解除する支持部材と、
からなることを特徴とした免震システムのトリガー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本件発明は、通常時において免震システムが作動しないように、建物の水平方向の相対移動を規制し、一定の大きさ以上の震動が加わった場合に、この規制を解除して免震システムを有効に作動させるトリガー装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
現在、建物と地盤の間に免震装置を取付け、地震が起こった際、建物に加わる震動を減少させ、建物への被害を最小限に抑える免震装置が提案され、実際にかかる免震装置を備えた建物が建築されている。
【０００３】
現存する免震装置は、オフィスビルや集合住宅等、地震荷重が風荷重を上回るような重量建築物に用いられるものが殆どである。この場合、平常時の振動を防止し、大地震時にのみ免震装置を作動させるトリガーは、設けられていないか、もしくは大地震の水平震動により作動するトリガーが装備されるのみである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一戸建ての住宅等、軽量建築物では、風荷重が地震荷重を上回るため、免震装置を取り付けると風圧力によって免震装置が作動してしまい建物が簡単に振動してしまう問題があり、かえって通常時の環境に悪影響を与えてしまう。また、重量建築物用のトリガーは、軽量建築物に加わる地震荷重が低いため、同じように使用することは難しい。
【０００５】
この問題を解決するために、通常時、風圧力を感知して免震装置をロックするトリガー機構も考えられるが、構造が複雑でメンテナンスも含めコストがかかる構造となって望ましくない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、通常時、建物の免震装置の作動を規制して風圧力による振動を防止するとともに、大地震の発生時には免震装置の規制を解除し、これを確実に作動させることができる、構造が簡単で、低コストな免震システムのトリガー装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、建物を地盤に対して水平方向にスライドさせて地震力を吸収する免震システムを作動させるためのトリガー装置であって、建物の一部と地盤に設置された固定部材との間に跨って介在し両者を連結することによって、両者の相対的な水平移動の規制とその解除を行なうロック部材と、前記ロック部材に取り付いた第１の連結体と建物に取り付いた第２の連結体とからなり、通常、前記ロック部材を前記第１の連結体と前記第２の連結体との連結により所定の高さに懸下して前記水平移動の規制状態を継続させ、一定以上の上下震動が加わった場合に限って、前記ロック部材に下向きの慣性力を付加し、該下向きの慣性力と前記ロック部材の重力との合計が前記第１の連結体と前記第２の連結体との連結力を上回り、前記連結を解除することによって前記ロック部材を落下させて前記規制を解除する支持部材と、からなる免震システムのトリガー装置により上記課題を解決する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施例を図１乃至図４を用いて説明する。本実施例は免震システムのトリガー装置を免震装置とは別に構成した例を示す。図１は実施例のトリガー装置の分解斜視図、図２は同トリガー装置の作用を説明する図、図３は、同トリガー装置のロック部材の他の構成例を示す説明図、図４は同トリガー装置の支持部材の構造例を示す説明図、さらに、図５はトリガー装置及び免震装置の配置例を示す説明図である。
【００１０】
図１に示すように、トリガー装置１は建物Ａ側に取り付けられた係止突起２と、地盤Ｇ側に設置された固定部材である、アンカー突起３とを有する。これら係止突起２とアンカー突起３とはそれぞれ同一径を有する円筒体であって、軸線を合わせた状態で位置決めされ、両者を跨ぐように外側に円筒状のロック部材４をスリーブ状に外嵌している。なお、ロック部材４の高さはアンカー突起３の高さより小さく設定され、ロック部材４が地盤Ｇ上に落下した際、係止突起２とアンカー突起３との係合が確実に外れるようにしてある。
【００１１】
ロック部材４の上端に第２連結体５ｂが、建物Ａの下面には第１連結体５ａが取り付けられており、これら連結体５ａ、５ｂからなる支持部材５によって、ロック部材４が地盤から所定の高さに懸下される。
【００１２】
第１連結体５ａと第２連結体５ｂのそれぞれの当接部には、マグネットが取り付けられており、両者を連結している。この支持部材５はロック部材４の懸下を維持するが、所定の上下方向の力が加わると、第１連結体５ａと第２連結体５ｂの連結が解除される構造となっている。このため、ロック部材４の重量と、マグネットの磁力の強さは、所定の上下方向の振動で支持部材５の連結が解除されるように設定される。
【００１３】
図２を用いてトリガー装置の作動を説明する。通常、同図(a) に示すように、ロック部材４は支持部材５により建物Ａから懸下されている。この状態にあっては、ロック部材４が係止突起２とアンカー突起３とを連結して、建物Ａに水平方向の力が加わっても地盤Ｇに対して水平方向に移動することを規制している。すなわち、建物Ａに風圧力が加わり、これを水平方向に移動させようとしても、かかるトリガー装置１が作動せず、ロック部材４が係止突起２とアンカー突起３とを連結しているため、建物Ａの他の部位に配置した免震装置（後述）を作動させることはない。
【００１４】
次に、大地震の発生時、支持部材５に上下方向の力が加わり、上下震動によるロック部材に働く下向きの慣性力とロック部材に働く重力との合計が支持部材５の連結力を上回った場合、図２(b) に示すように、第１連結体５ａ及び第２連結体５ｂの連結が解除され、ロック部材４は地盤Ｇ上に落下する。かかる状態にあっては、係止突起２はロック部材４の外嵌が外れ、アンカー突起３に対して自由に移動できるので、建物Ａの震動を許容し、免震装置を作動させる。
【００１５】
一般的に、免震効果を期待する大地震では、まず上下方向の震動が発生する。このため本実施例のトリガー装置は、地震の初期段階で上述のごとく免震装置のロックを解除し、免震装置を作動状態におく。そして、続いて発生する水平方向の揺れに対して、建物が水平方向に移動することを許容し、建物に加わる地震力を低減させるものである。なお、トリガー装置は、大地震の発生確率と装置コストのバランスから、その作動後、初期状態へ自動的に戻る機構を有していないが、もちろん、かかる構造を追加的に付加することもできる。
【００１６】
トリガー装置のロック部材は、多様な構造が考えられる。図３にトリガー装置のロック部材の構成例を示す。同図(a) は上記実施例と同様の、係止突起２とアンカー突起３とを用いて、筒状のロック部材４を外嵌したものである。同構造の特徴として、後述する(b) 、(c) の構造と異なり、係止突起２が水平移動してもアンカー突起３と接触することはなく、免震装置が作動した際、水平移動の許容範囲を大きく取りたい場合も変位の大きさに装置サイズが関係しないために、トリガー装置を大きくする必要はなく、コンパクトな構造とすることができる。なお、係止突起２とアンカー突起３の形状は、円柱状のものに限らず、四角柱や五角柱など、多様なものが考えられる。
【００１７】
図３(b) に示すトリガー機構は、建物Ａ側の係止環体６と、地盤Ｇ側のアンカー突起７との間に中央に孔の空いた円盤状のロック部材８を介在させ、水平方向の移動を規制するものである。また、同図(c) は、反対に、建物Ａ側に係止突起９を形成し、地盤Ｇ側にアンカー環体10を形成したものである。図３(b) 、(c) のいずれの場合も、一方の突起が他方の環体に嵌入されているため、トリガー装置の作動時、建物Ａの水平移動は環体の内径と突起の外径間でのみ許容され、いわば震動幅のストッパー機能を有する。
【００１８】
図３(d) のトリガー装置は、建物Ａ側及び地盤Ｇ側のそれぞれ第１の孔12及び第２の孔13を設け、両孔12、13を跨ぐようにロック部材である芯体14を挿入したものである。この構造によれば、ロック部材が外側に露出することがなく、機構の劣化を抑えることができる。さらに、同図(e) は上記同図(b) と同様に、建物Ａ側の係止環体15と地盤Ｇ側のアンカー突起16との間にロック部材17を介在させている。このロック部材17は、建物Ａ側の係止環体15に内嵌される円盤部17ｂと、地盤Ｇ側のアンカー突起16に外嵌される円筒部17ａとからなる。同図(f) は、同様なロック部材17を用い、建物Ａ側に係止突起18を、地盤Ｇ側にアンカー環体19を設けて、同図(d) と同様の構造を構成している。なお、いずれのロック部材４、８、14、17とも、図示しない支持部材によって所定の高さに懸下されている。これら(e) 及び(f) の構造によれば、アンカー突起16は係止環体15内にはめ込まれることはなく、アンカー突起16の水平移動時、この移動の許容変位を大きく取ることができる。
【００１９】
図４に、支持部材の他の構造例を示す。同図(a) は上記した実施例の支持部材であって、第１連結体５ａ及び第２連結体５ｂの当接部にマグネットを取り付けたものである。また、同図(b) に示す支持部材21は、いわゆるボールキャッチ機構を用いた支持部材であって、円柱状の第１連結体21ａを円筒状の第２連結体21ｂに挿入しており、第１連結体21ａの内部にバネ21ｃにより付勢されたボール21ｄが第２連結体21ｂの内壁に形成された凹部にはまり込んで両者は連結されている。
【００２０】
図４(c) の支持部材22は、先端が棒状になった第１連結体22ａを上端が開いた円筒体を先端に有する第２連結体22ｂが把持して両者を連結しているものである。また、同図(d) の支持部材23は、先端が棒体23ａとなった第１連結体23ｂと、アーム23ｃの先端にローラ23ｄを形成したもの２つ配置し、これら２本のアーム23ｃ間を引っ張りバネ23ｅで連結して構成した第２連結体23ｆから成る。そして、第１連結体23ｂのローラ23ａ上部を第２連結部体23ｆの２つのローラ23ｃで挟み、引っ張りバネ23ｅにより両ローラ23ｃに付勢を与えて第１連結体23ｂ及び第２連結体23ｆとを連結している。さらに、同図(e) の支持部材24は、それぞれ第１連結体24ａ、第２連結体24ｂを一対のマジックテープで構成している。
【００２１】
支持部材は、いずれの構成を採用した場合も、支持するロック部材に働く重力及び大地震時の上下震動によりロック部材に働く慣性力とを考慮して、第１連結体と第２連結体との係合が解除される力を所定の値に設定する。そして、大地震の際、上下震動が加わった際、確実にトリガー装置を作動させ、その他の振動、例えば風圧力による振動や中小地震による震動ではトリガー装置が誤作動しないように調整しておく。なお、上記実施例では、支持部材は１つのみ取り付けられているが、取付数及び取付位置は任意に設定できることは勿論である。
【００２２】
図５に本実施例の、トリガー装置１の配置例を示す。本実施例によれば、免震装置26の間に、トリガー装置１を配置している。かかる構造によれば、トリガー装置と免震装置の種類、数、位置の取り合わせが自由であり、建物Ａの重量および形状等により最適な配置が可能である。また、装置の配置が分散するので、連続基礎に、より適する。
【００２３】
以上説明したように、本実施例のトリガー装置を用いれば、通常時、ロック部材４が建物Ａと地盤Ｇとを水平方向において連結するために、風圧力による振動や中小地震による震動ではトリガー装置が作動することがなくなり、免震装置が作動しないため、建物Ａが水平移動することはなく、快適な住居を提供できる。一方、トリガー装置が作動する力は、専らロック部材４に働く重力とロック部材４に加わる大地震時の上下震動による慣性力との合計、及び支持部材５の連結力に依存するため、建物の重量を考慮して免震装置自体の特性を調整して行う方法に比べ、その数値設定が簡単で、免震設計を行い易い。特に、免震装置の特性の設定が難しい、建物が軽量な一戸建て住宅のような場合に本実施例の装置は利点がある。
【００２４】
次に本発明の第２実施例を図６を用いて説明する。本実施例はトリガー装置を免震装置に組み合わせた、トリガー機構付き免震装置31を構成している。
【００２５】
同図に示すように、この免震装置31は、建物Ａ側に固定した脚部材32と地盤Ｇ側の架台33との間に、板状ゴムと鋼板を交互に積層したＬＲＢ（レッドラバーベアリング）36を介在させている。そして、これら脚部材32、架台33、ＬＲＢ36を跨ぐように円筒状のロック部材34を、支持部材35で懸下して外嵌している。
【００２６】
通常時、ロック部材34が脚部材32と架台33とを水平方向において連結するために、建物Ａに風圧力等による水平力、中小地震による横揺れ等の振動が加わっても免震機構を作動させることはないが、大地震時には上下震動により支持部材35が解放され、ロック部材34が地盤Ｇ上に落下して脚部材32と架台33との連結を解除するために、免震機構を作動させることができる。
【００２７】
図７に、かかるトリガー機構付き免震装置31の配置例を示す。同免震装置31は所定間隔で、建物Ａを重量を均等に支持するように、建物Ａと地盤Ｇとの間に配置されている。トリガー装置と免震装置を別装置とした第１実施例に比べ（図５参照）、トリガー付き免震装置31とすれば取付個所が少なく、施工工数も少なくて済むため、施工効率を改善することができる。なお、かかる構成によっては、装置の配置が集中するため、独立基礎により適する。
【００２８】
図８に、第２実施例の、他の構成例を示す。同図(a) 並びに(b) に示したトリガー機構付き免震装置は、滑り支承型のＦＰＳ（フリクションペンデュラムシステム）を免震機構に使用したものである。
【００２９】
同図(a) に示すように、このトリガー機構付き免震装置37は、上面38ａ及び下面38ｂが曲面で構成された可動体38と、この可動体38の下面38ｂを支持する架台39と、可動体38の上面38ａにかぶせ、接触面が球面状に凹んで摺動面40ａが形成された摺動部材40とから構成される。架台39は地盤Ｇ側に、摺動部材40は建物Ａ側に固定され、建物に震動が加わると、架台39の受台39ａに支持された可動体38が摺動部材40の摺動面40ａ上を滑って移動し、水平方向の揺れを許容して建物にかかる地震荷重を減衰させる構造となっている。
【００３０】
架台39は可動体38を受ける、上面が球面状になった受台39ａと、円板状のベース39ｂとから構成されるが、ベース39ｂと摺動部材40の外側に環体のロック部材41を外嵌している。このロック部材41は、通常時、支持部材42により建物Ａから懸下されており、架台39のベース39ｂと摺動部材40との対向部を跨ぐように位置決めされ、両者を水平方向において連結している。
【００３１】
同図(b) に示すトリガー機構付き免震装置43は、トリガー装置のロック部材46をＦＰＳ構造の内側に配置している。この構成例の架台45は円柱形状を有し、環状円板状のロック部材46を外嵌している。このロック部材46は、支持部材47により摺動部材44から懸下され、摺動部材44周縁の立設部44ａと架台45との間に介在して、摺動部材44の水平方向の移動を規制している。
【００３２】
なお、上記第２実施例の各構成例において、支持部材35、42、47の構成は詳述しなかったが、第１実施例で例示した多様な構成（図４参照）から選択することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明した免震システムのトリガー装置によれば、建物が軽量な一戸建て住宅であっても、風圧力等による水平力や、中小地震による横揺れが加わった際、免震システムが作動することを防止することができ、建物が水平移動することはない。また、一定規模以上の大地震時に上下方向の震動が加わった際にのみ、トリガー装置が作動し、免震システムによる建物の水平移動が許容されるため、駐車場などの建物周りのクリアランス確保や、設備配管の変位追随能力などの日常的配慮が不要となる効果を有する。
【００３４】
特に、トリガー装置をロック部材と、所定の上下方向の震動でロック部材を落下させる支持部材により構成した場合は、センサー等を用いて免震装置を制御する方法に比べて、経済的に優れた構造とすることができる。また、構造も簡単であるため、施工効率を向上させることができるほか、メインテナンス等も行い易い。
【００３５】
さらに、トリガー装置が作用する上下震動の大きさは、専らロック部材に働く重力とロック部材に加わる大地震時の上下震動による慣性力との合計、及び支持部材の連結力により決定されるものであり、建物の重量に依存しない。そのため、従来のトリガー装置に比べ、免震システムが作動する、建物の免震設計を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のトリガー装置の分解斜視図である。
【図２】第１実施例のトリガー装置の作用を説明する図である。
【図３】第１実施例のトリガー装置のロック部材の他の構成例を示す説明図である。
【図４】第１実施例のトリガー装置の支持部材の構造例を示す説明図である。
【図５】第１実施例のトリガー装置及び免震装置の配置例を示す説明図である。
【図６】第２実施例のトリガー機構付き免震装置の側断面図である。
【図７】第２実施例のトリガー機構付き免震装置の配置例を示す説明図である。
【図８】第２実施例のトリガー機構付き免震装置の、他の構造例を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ    …建物
Ｇ    …地盤
１    …トリガー装置
２    …係止突起（建物側の一部）
３    …アンカー突起（地盤側の固定部材）
４、８、14、17…ロック部材
５    …支持部材
６    …係止環体
21、22、23、24    …支持部材
31、37、43  …トリガー機構付き免震装置
34、41、46  …ロック部材
35、42、47  …支持部材
【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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