(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状の筒体と、この筒体内に進退可能に挿入されたピストンと、このピストンにより筒体内に区画され、所定圧の圧力流体が封入される圧力室と、前記圧力室に挿入された皿バネとを備え、皿バネの圧力と前記圧力流体の圧力で加圧する加圧手段で免震装置のアイソレータと同等に構成された被試験体を加圧し、この被試験体の変形量を監視することにより免震装置のアイソレータの劣化状態を監視することを特徴とする免震装置の劣化監視方法。
【請求項２】
有底筒状の筒体と、この筒体内に進退可能に挿入されたピストンと、このピストンにより筒体内に区画され、所定圧の圧力流体が封入される圧力室と、前記圧力室に挿入された皿バネとを備え、皿バネの圧力と前記圧力流体の圧力で免震装置のアイソレータと同等に構成された被試験体を加圧する加圧手段と、この被試験体の変形量を計測するゲージとを備えることを特徴とする免震装置の劣化監視装置。
【請求項３】
前記皿バネの外周縁部及び内周縁部の一方又は両方を丸く面取りし、その外周縁部又は内周縁部を蓄圧室の端面又は積み重ねられた別の皿バネに線接触させる請求項２に記載の免震装置の劣化監視装置。
【請求項４】
前記皿バネにその内外を連通させる微小な通油路が形成される請求項２に記載の免震装置の劣化監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物に組み込まれて監視が困難ないし不可能になった免震装置のアイソレータの交換の要否を判定するために、その劣化状態を簡単に監視できるようにした免震装置の劣化監視方法と、この方法を実施するための免震装置の劣化監視装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの近代建築物においては、地盤と建築物の躯体との間に免震装置を介在させ、地震の振動エネルギーを免震装置のアイソレータの弾性によって吸収し、建築物への影響を減衰させるようにしている。通常、一つの建築物において、その重量を支持する多数の支重点における荷重は均一でないので、耐力や弾性率が異なる複数種類の免震装置が使用される。
【０００３】
一般に、免震装置のアイソレータは、ゴムからなる弾性体の両端に鉄板、ステンレス鋼板を含む鋼板などからなる端板を接着したたり、両端板の間にゴムからなる弾性体と鉄板、ステンレス鋼板を含む鋼板などからなる中間板とを交互に並べて互いに接着したりした構造を備え、一方の端板を基礎にボルトなどにより固定し、他方の端板に躯体が連結される。
【０００４】
ところで、建築物とその基礎との間に介在させた免震装置には常時建築物の重量が作用し、この重量によってアイソレータのゴムが劣化してくることが予測され、アイソレータのゴムの劣化がある程度に達するとアイソレータを交換しなければ所期の免震性能を維持できなくなる。アイソレータのゴムの劣化はその変形量を観察することにより観察することができるが、実際に建築物に組み込まれた免震装置についてこのような観察をすることは非常に困難であり、ほとんどの場合には不可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の技術的課題を解決し、建築物に組み込まれて監視が困難ないし不可能になった免震装置の劣化状態を簡単に監視できるようにした免震装置の劣化監視方法と、この方法を実施するための免震装置の劣化監視装置とを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明に係る免震装置の劣化監視方法（以下、本発明方法という。）は、有底筒状の筒体と、この筒体内に進退可能に挿入されたピストンと、このピストンにより筒体内に区画され、所定圧の圧力流体が封入される圧力室と、前記圧力室に挿入された皿バネとを備え、皿バネの圧力と前記圧力流体の圧力で加圧する加圧手段で免震装置のアイソレータと同等に構成された被試験体を加圧し、この被試験体の変形量を監視することにより免震装置のアイソレータの劣化状態を監視するという技術的手段を採用する。
【０００７】
本発明方法によれば、建築物に組み込まれたアイソレータに作用する荷重と同一の荷重を加圧手段により被試験体にかけるので、被試験体は建築物に組み込まれたアイソレータと同等に変形する。従って、この被試験体の変形量をゲージを用いて観察することにより建築物に組み込まれたアイソレータの変形量を知ることができ、この変形量に基づいてアイソレータの交換の要否を簡単に認識できるようになる。
【０００８】
又、本発明に係る免震装置の劣化監視装置（以下、本発明装置という。）は、本発明方法を実施するために、免震装置のアイソレータと同等に構成された被試験体を加圧する加圧手段と、この被試験体の変形量を計測するゲージとを備えるという技術的手段を採用する。
【０００９】
本発明装置の加圧手段は、建築物に組み込まれたアイソレータに作用する荷重と同一の荷重を被試験体にかけることができるように構成してあればよく、例えば、油圧、水圧、空気圧などの流体圧により被試験体に荷重を印加するように構成したり、バネの弾性復原力により被試験体に荷重を印加するように構成したり、流体圧とバネの弾性復原力とを併用して被試験体に荷重を印加するように構成したりすればよい。
【００１０】
油圧、水圧、空気圧などの流体圧により被試験体に荷重を印加する加圧手段（以下、圧力流体式加圧手段という。）は、例えば、有底筒状の筒体と、この筒体内に進退可能に挿入されたピストンと、このピストンにより筒体内に区画され、所定圧の圧力流体が封入される圧力室とを有するシリンダを備え、このシリンダと被試験体とを荷重方向に並べてタイロッドで連結された１対の端部材に挟持させ、この後、所定の圧力の圧力流体を前記圧力室に充填することにより、被試験体を加圧するように構成される。
【００１１】
この圧力流体式加圧手段に用いる圧力流体は、特に限定されないが、加圧手段の小型化及びコンパクト化を図るために、容積変化に対する圧力変化が著しく大きい油を用いることが推奨される。
【００１２】
圧力流体式加圧手段を用いる本発明方法においては、被試験体が劣化してその寸法が短くなると、圧力室の容積が増大し、その内圧が低下するので、被試験体に作用する荷重が一定以下に低下しないように適当な時期に（例えば半年ごとに１回）圧力流体を補充する必要がある。
【００１３】
バネの弾性復原力により被試験体に荷重を印加する加圧手段（以下、バネ式加圧手段という。）としては、バネの弾性復原力により被試験体に荷重を印加できるように構成してあればよく、例えば、前記圧力流体式加圧手段の圧力室に圧力流体に代えてバネを挿入したものを採用することができる。
【００１４】
このバネ式加圧手段を用いる本発明方法においては、複数本のタイロッドにより連結された１対の端部材の間に被試験体と加圧手段とを荷重方向に並べて挟み、各タイロッドに螺合したナットを締め込んで加圧手段の筒体にピストンを押し込むことによりバネを弾性変形させ、このバネの弾性復原力を被試験体に荷重として印加する。
【００１５】
又、この方法においては、被試験体が劣化してその寸法が短くなると、バネの弾性変形量が減少し、その弾性復原力が低下するので、被試験体に作用する荷重が一定以下に低下しないように適当な時期に前記ナットを増し締めしてバネに所定の弾性復原力を回復させる。
【００１６】
このバネ式加圧手段に用いるバネの種類は特に限定されず、例えば、皿バネ、板バネ、筍バネ、コイルバネ、輪バネ、円形板バネなどをその例として挙げることができる。これらのバネの中では、装置の小型化及びコンパクト化を図るために、荷重方向に小さい割りに大荷重を支えることができる皿バネを用いることが推奨される。
【００１７】
ところで、圧力流体式加圧手段には、筒体とピストンとの間から圧力流体がリークして圧力室の内圧が低下するという欠点があり、このため、半年に１回程度の頻度で圧力室に圧力流体を補充しなければならないという技術的課題が伴うことが分かった。又、バネ式加圧手段の場合には、この圧力流体のリークという問題はないが、設定圧を微調整するために流体圧を利用する加圧手段に比べて煩瑣で微妙な作業が要求されるという技術的課題が伴うことが分かった。
【００１８】
そこで、本発明装置においては、前記圧力室にバネを挿入して、荷重の大部分をバネに分担させると共に、該圧力室に所定圧の圧力流体を封入して荷重を微調整するように構成した加圧手段（以下、複合式加圧手段という。）を採用することが推奨される。
【００１９】
この複合式加圧手段を用いる本発明方法によれば、上述した要領でバネの弾性復原力を被試験体に印加する荷重に近い大きさに設定してから、圧力室に圧力流体を充填して被試験体に印加する荷重を微調整する。又、被試験体の経時的な寸法減少に対しては圧力室に圧力流体を補充することにより被試験体に印加する荷重を調整する。従って、複合式加圧手段を用いる本発明方法によれば、圧力流体の圧力調整という簡単な操作で被試験体に印加する荷重を簡単に設定できるのである。又、複合式加圧手段を用いる本発明方法によれば、荷重の微調整に要する圧力流体の圧力を比較的低くすることができるので、圧力流体のリークを著しく減少させることができ、３年に一度程度の頻度で圧力室に圧力流体の補充すればよくなり、メンテナンスが非常に簡単になる。
【００２０】
上述したように、この複合式加圧手段のバネとしては、装置の小型化及びコンパクト化を図るために、荷重方向に小さい割りに大荷重を支えることができる皿バネを用いることが推奨される。
【００２１】
又、複合式加圧装置のバネとして皿バネを用いる場合には、被試験体の寸法減少量に対応してピストンが荷重方向に十分大きく移動できるようにするため、外周縁部どうし又は内周縁部どうしが当接するように皿バネを多段に重ねて配置することが好ましい。
【００２２】
この場合、多段に重ねられた皿バネによって圧力室が皿バネの内外に区分されるので、アイソレータに作用させる加重を設定した時に皿バネの外側の油圧だけが高くなり、時間が経過するに連れて皿バネの内外の圧力が平均化して短時間のうちに荷重が減少する恐れがある。
【００２３】
又、被試験体の寸法変化に追随して生じるピストンの荷重方向への移動や、
圧力流体の充填又は補充に際して生じるピストンの荷重方向への移動に対して皿バネの内外の容積比が変化し、皿バネの内外で圧力差が生じて加圧手段の設定圧を正確に微調整できなくなる恐れがある。
【００２４】
従って、この場合には、皿バネの内周縁部及び外周縁部の一方又は両方を丸く面取りし、その外周縁部又は内周縁部を蓄圧室の端面又は積み重ねられた別の皿バネに線接触させることにより、皿バネの内外にわたって油が容易に流通するようにして、皿バネの内外で圧力差が生じないようにすることが好ましい。
【００２５】
又、前記皿バネにその内外を連通させる通油路が形成されると、この通油路を通って皿バネの内外にわたって圧力流体が自由に流通できるので皿ラバネの内外で圧力差が生じることがなく、蓄圧手段の設定圧が変動することを防止できる。この通油路は皿バネの外周縁部及び内周縁部の一方又は両方の一部に凹設したり、皿バネの肉壁部に貫設したりすればよい。
【００２６】
もちろん、皿バネの内周縁部及び外周縁部の一方又は両方を丸く面取りするとともに、その一部に微小な通油路を凹設してもよい。
【００２７】
なお、前記圧力流体式加圧手段或いは複合式加圧手段には、以上に述べた構成の他に圧力室と圧力流体供給装置とを接続する注入路と、圧力室に注入した圧力流体がこの注入路を経て外部に流失することを防止するためにこの注入路に介在させた開閉弁、逆止弁などの弁が設けられる。
【００２８】
又、前記被試験体は、実際に建築物の免震装置に用いるアイソレータを用いればよく、例えばゴムの両端に端板を接着した一段仕様のアイソレータであっても、ゴムの中間に鉄板、ステンレス鋼板を含む鋼板などからなる中間板を挿入した多段仕様のアイソレータであってもよく、ゴムの形状、寸法、硬度、弾性率などが異なる複数のアイソレータを積み重ねた複合アイソレータであってもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例に係る免震装置の劣化監視装置を図面に基づいて具体的に説明すれば、以下の通りである。
【００３０】
図１の構成図に示すように、この免震装置の劣化監視装置は、免震装置のアイソレータと同等に構成された被試験体１を加圧する加圧手段２を備え、この加圧手段２で建築物の免震装置に印加されている荷重と同等の荷重を被試験体１に印加し、図示しないゲージによって被試験体１の変形量を観察できるように構成してある。
【００３１】
前記加圧手段２は、バネの弾性復原力と流体圧とによって被試験体１に荷重を印加する複合式加圧手段であり、縦軸有底筒状の筒体３と、この筒体３内に進退可能に挿入されたピストン４とを備えている。このピストン４により筒体３内に区画された圧力室５には多数の皿バネ６が挿入され、又、この圧力室５は注入路７を介して圧油供給装置からなる圧力流体供給装置に接続できるようにしている。
【００３２】
なお、前記筒体３の内周面は鏡面仕上げし、ピストン４の外周にはシリコンゴムからなるパッキン４ａを嵌着して、筒体３の内周面とピストン４との間の隙間を油密状に封止するようにしている。
【００３３】
さて、前記皿バネ６は左右方向及び前後方向に適当な等間隔を置いた複数箇所に、各箇所ごとに内周縁どうし又は外周縁どうしが接するように上下多段に重ねて配置される。そして、これら皿バネ６の左右方向及び前後方向の位置ずれを防止するために、前記ピストン４の下面には互いに上下に積み重ねられた皿バネ６の中心孔を貫通するシャフト８が植設されている。
【００３４】
図２の断面図に示すように、各皿バネ６の内周縁部及び外周縁部は丸く面取りして、上下に接する皿バネが互いに線接触状に当接するようにしてある。
【００３５】
前記被試験体１と加圧手段２とは荷重方向に並べられ、複数本のタイロッド１１で連結された上下１対の端部材１２、１３の間に挿入される。各タイロッド１１の上端部にはそれぞれナット１４が螺合され、これらナット１４を締め込むことにより端部材１２、１３の間隔が狭められ、被試験体１を介してピストン４を筒体３内に押し込むことにより、前記皿バネ６が弾性変形し、その弾性復原力が荷重として被試験体１に印加されるようになっている。
【００３６】
又、図１に示すように、前記注入路７の端末には、圧油供給装置を接続するカップリング９が設けられ、又、前記注入路７の途中にはこの注入路７を開閉する開閉弁１０を介在させてある。
【００３７】
上述のようにして、被試験体１に皿バネ６の弾性復原力を作用させた後、この注入路７に圧油供給装置を接続し、開閉弁１０を開弁して圧油からなる圧力流体を前記圧力室５に供給し、皿バネ６の弾性復原力と共にこの圧油の圧力を荷重として被試験体１に印加するようにしている。
【００３８】
なお、被試験体１に印加される荷重は図示しない圧力センサによって検出できるようにしている。
【００３９】
又、下側の端部材１３の下面には、必要に応じて、車輪１５を取り付けて、この免震装置の劣化監視装置を容易に移動できるようにしている。更に、この下側の端部材１３の下面には、必要に応じて、３〜４本のレベル調整用ボルト１６を螺進退可能に組付け、これらレベル調整用ボルト１６によってこの免震装置の劣化監視装置のレベル調整ができるようにしている。加えて、上側の端部材１３の上面には、必要に応じて、アイボルト１７を螺着し、この装置をクレーン、ホイストなどによって吊り上げることができるようにしている。
【００４０】
次に、この免震装置の劣化監視装置を用いた本発明方法の一実施例について説明する。
【００４１】
被試験体１としては、実際に建築物の免震装置に用いるアイソレータが用いられ、例えば、図１に示すようにゴム１ａの両端に鉄板、ステンレス鋼板を含む鋼板などからなる端板１ｂを加硫接着した１段仕様のアイソレータが被試験体１として用いられる。
【００４２】
この被試験体１を上側の端部材１２と、下側の端部材１３に載せた加圧手段２のピストン４との間に入れ、前記ナット１４を締め込むことにより、前記皿バネ６を弾性変形させ、実際の免震装置に用いるアイソレータに印加される荷重とほぼ同じ又はそれに近い弾性復原力を荷重として被試験体１に印加させる。
【００４３】
ここでは、被試験体１に平均して皿バネ６の弾性復原力が印加されるように、各ナット１４をできるだけ均等に締め込むように注意することが好ましい。
【００４４】
この後、注入路７に圧油供給装置を接続し、開閉弁１０を開弁して圧油からなる圧力流体を前記圧力室５に供給し、皿バネ６の弾性復原力と共にこの圧油の圧力を荷重として被試験体１に印加する。
【００４５】
被試験体１に印加される荷重は、前記圧力室５に充填された圧油の圧力によって実際の免震装置に用いるアイソレータが受ける荷重と同等に、例えば１０〜１０００ｔ、面圧にすれば６０〜１５０kg/cm2に微調整される。
【００４６】
なお、加圧手段２が被試験体１に印加する荷重を微調整した後、開閉弁１０は閉弁され、圧油供給装置は注入路７から切り離す。
【００４７】
さて、このように実際の免震装置に用いているアイソレータが受ける荷重と同等の荷重を印加された被試験体１のゴムは、実際の免震装置に用いているアイソレータと同じように変形し、又、実際の免震装置に用いているアイソレータと同じように進行するゴムの劣化に伴って経時的に寸法減少する。従って、この被試験体１の変形量をゲージを用いて観察することにより実際の免震装置に用いているアイソレータの劣化の度合いを認識することができ、被試験体１の変形量が一定値を越えると、実際の免震装置に用いているアイソレータを交換する必要があると判断することができる。
【００４８】
この実施例に係る免震装置の劣化監視方法では、被試験体１に印加する荷重の大部分を皿バネ６に分担させているので、圧力室５内の圧力流体、即ち、圧油が分担する荷重は小さい。従って、この圧力流体の圧力は圧力流体のみで被試験体１に荷重を印加する場合に比べると格段に低く設定することができ、圧力室５からの圧力流体のリークを著しく少なくすることができる。その結果、圧力流体のみで被試験体１に荷重を印加する場合には半年に一度は圧力流体を補充して、被試験体１に印加する荷重を所定値以上に回復する必要があったのに対して、この方法によれば、圧力流体の補充は３年程度に一度程度行えばよいようになる。
【００４９】
しかも、この実施例に係る免震装置の劣化監視方法では、各皿バネ６の内周縁部及び外周縁部を丸く面取りして、上下に接する皿バネ６が互いに線接触状に当接するようにしてあるので、皿バネ６の内外にわたって圧力室５の圧力流体が流通し易く、皿バネ６の内外で圧力差が生じることが防止でき、この圧力差によって荷重の設定値が変動することを防止でき、正確に荷重を調整することができるのである。
【００５０】
上述した本発明装置の一実施例及び本発明方法の一実施例においては、加圧手段２として複合式加圧手段を用いているが、本発明方法及び本発明装置においては、この加圧装置２に代えて、バネの弾性復原力のみを荷重として被試験体１に印加するバネ式加圧手段を用いたり、圧力流体の圧力のみを荷重として被試験体１に印加する圧力流体式加圧手段を用いることが可能である。
【００５１】
又、上述した本発明装置の一実施例及び本発明方法の一実施例においては、加圧手段２のバネとして皿バネ６を用いているが、本発明方法及び本発明装置においては、この皿バネ６に代えて、板バネ、筍バネ、コイルバネ、輪バネ、円形板バネなどを用いてもよい。
【００５２】
更に、上述した本発明装置の一実施例及び本発明方法の一実施例においては、皿バネ６の内周縁部及び外周縁部を丸く面取りしているが、皿バネ６の内周縁部と外周縁部とのいずれか一方のみを丸く面取りしてもよい。又、この丸面取りとともに、又は、図３に示すように、この丸面取りに代えて、皿バネ６の内外を連通させる通油路６ａを形成してもよい。この通油路６ａは同図に実線で示すように皿バネ６の内周縁部及び外周縁部の一方又は両方凹設したり、同図に破線で示すように皿バネ６の肉壁部を貫通するように形成したりすればよい。
【００５３】
又更に、上述した本発明装置の一実施例及び本発明方法の一実施例においては、皿バネ６の前後方向及び左右方向の位置ずれを防止するシャフト８をピストン４の下面に植設しているが、このシャフト８を筒体３の底面に植設してもよく、又、図３に示すように、このシャフト８に代えて、筒体３の底面とピストン４の下面とに上下に延びる櫛歯が噛み合うようにして植設した上下対をなす円筒くし状体１８を用いてもよい。
【００５４】
加えて、上述した本発明装置の一実施例及び本発明方法の一実施例においては、圧力流体として圧油を用いているが、本発明方法及び本発明装置においては、この圧油に代えて、加圧水、圧縮空気など他の圧力流体を用いてもよい。
【００５５】
更に加えて、本発明方法及び本発明装置の被試験体１は１段仕様のアイソレータに限定されるものではなく、例えば図４に示すように２段仕様のアイソレータからなる被試験体１を用いたり、図５に示すように３段仕様のアイソレータからなる被試験体１を用いたり、図示はしないが４段仕様以上の多段仕様のアイソレータからなる被試験体１を用いたりしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明装置は、免震装置のアイソレータと同等に構成された被試験体を加圧する加圧手段と、この被試験体の変形量を計測するゲージとを備えるので、加圧手段で被試験体を実際に建築物に使用している免震装置のアイソレータと同等の荷重で加圧し、被試験体の変形量をゲージで計測することにより、実際に建築物に使用している免震装置のアイソレータの劣化状態を監視する本発明方法を実施することができる効果が得られる。
【００５７】
そして、本発明方法は、以上に説明したように、免震装置のアイソレータと同等に構成された被試験体を加圧手段で免震装置のアイソレータに印加される荷重と同等の圧力で加圧し、この被試験体の変形量を監視することにより免震装置のアイソレータの劣化状態を監視するので、直接に監視することが困難であったり、不可能であったりする免震装置のアイソレータの劣化状態を簡単に、かつ、正確に認識することができ、アイソレータの交換の要否を的確に判断できるようになる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の構成図である。
【図２】本発明装置の圧力室の断面図である。
【図３】本発明装置の圧力室の断面図である。
【図４】本発明装置の構成図である。
【図５】本発明装置の構成図である。
【符号の説明】
１  被試験体
２  加圧手段
３  筒体
４  ピストン
５  圧力室
６  皿バネ
【図１】
0004204719.tif 000002
【図２】
0004204719.tif 000003
【図３】
0004204719.tif 000004
【図４】
0004204719.tif 000005
【図５】
0004204719.tif 000006