(57)【要約】【課題】木質系、鉄骨系及びコンクリート系建造物などに使用して、建造物が受ける地震による振動を低減してかかる建造物の破壊や倒壊を未然に防止し、家具の転倒防止及び設備配管の損傷の軽減等に寄与する免震・制震装置と共に使用する免制震補助具。【解決手段】硬質板からなる中空箱状駆体の天板に複数の保持孔を設け、該天板に対向する底板に当接する複数の鋼球を前記保持孔からその頭部が突出した状態で転動可能に保持するとともに、前記天板と底板の中央部にアンカーボルトを挿通するボルト孔を設けてなる補助具本体と、該補助具本体の鋼球突出面に載置する硬質板の中央部にアンカーボルトを挿通するボルト孔を設けた載置板とを備えてなる。【選択図】図９
2009174236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
免震・制震装置と併用して建造物の基礎と建物構造部材の間の複数箇所にアンカーボルトで連結し、地震による振動の伝導を遮断すべく建物の揺れを抑制する補助具であって、硬質板からなる中空箱状駆体の天板に複数の保持孔を設け、該天板に対向する底板に当接する複数の鋼球を前記保持孔からその頭部が突出した状態で転動可能に保持するとともに、前記天板と底板の中央部にアンカーボルトを挿通するボルト孔を設けてなる補助具本体と、該補助具本体の鋼球突出面に載置する硬質板の中央部にアンカーボルトを挿通するボルト孔を設けた載置板とを備え、前記補助具本体の鋼球突出面に載置板を載置した状態で、前記中空箱状駆体の天板及び底板の両ボルト孔と載置板のボルト孔に挿通されるアンカーボルトがボルト孔の標準位置に対して変位可能に構成されてなることを特徴とする免制震補助具。
【請求項２】
前記中空箱状駆体の天板、底板及び載置板に形成されたボルト孔が、長方形、楕円形、両端円弧状長方形又は円形の中の何れかからなり、該ボルト孔に挿通されたアンカーボルトがスライド可能に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の免制震補助具。
【請求項３】
前記中空箱状駆体の天板、底板及び載置板に形成されたボルト孔のうち、少なくとも前記中空箱状駆体の底板に設けたボルト孔が、長方形又は両端円弧状長方形の何れか、或いは長方形又は両端円弧状長方形の何れかをその中心部にて互いに交差した形状の何れかからなり、その他のボルト孔は、前記ボルト孔の長軸の長さと略同径の円形からなることを特徴とする請求項２記載の免制震補助具。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の免制震補助具を介して建物の基礎と建物構造部材を連結する連結構造であって、前記建物構造部材のアンカーボルト設置位置に筒状弾性部材収納部を設け、中央部にアンカーボルトを挿通するボルト孔が穿設された筒状弾性部材を前記筒状弾性部材収納部に挿着し、建物の基礎に植設したアンカーボルトを前記免制震補助具の底板、天板、載置板及び前記筒状弾性部材に穿設された各ボルト孔に挿通し、該アンカーボルトの先端を建物構造部材に連結固定してなることを特徴とする連結構造。
【請求項５】
前記免制震補助具の載置板と建物構造部材との間及び前記免制震補助具の底板と基礎との間又は必要に応じて補助具本体の鋼球突出面と載置板との間に平板弾性部材を狭持することを特徴とする請求項４記載の連結構造。
【請求項６】
前記平板弾性部材は、片面に複数の格子状溝が形成され、反対面に細かな凹凸絞が形成されてなるか、或いは、両面とも複数の格子状溝又は細かな凹凸絞が形成されてなるかの何れかから選択可能であることを特徴とする請求項５記載の連結構造。
【請求項７】
上方に開口する筒状剛体の内部に硬度の異なる複数層からなる層状弾性体を嵌入し、該層状弾性体の芯部に鋼系線条又は樹脂系線条の中の何れか一種又は両方の線条をスパイラル状に形成したスパイラル状ロッドを上下に貫設し、前記スパイラル状ロッドの一端を筒状剛体底部に連結し、他端を建造物の建物構造部材と連結した免震・制震装置とともに、請求項１〜３の何れかに記載の免制震補助具を建造物の基礎と建物構造部材の間にアンカーボルトで接合して用ることを特徴とする免制震補助具の使用方法。
【請求項８】
上方に開口する筒状剛体の内部に硬度の異なる複数層からなる層状弾性体を嵌入し、該層状弾性体の芯部に鋼系線条又は樹脂系線条の中の何れか一種又は両方の線条をスパイラル状に形成したスパイラル状ロッドを上下に貫設し、前記筒状剛体の上端縁部にスライド枠を載置し、中央部に貫通孔を有する厚板状弾性体の片面全面又は両面全面に吸盤状突起を備えた吸盤弾性体を、その貫通孔に内側層に位置する層状弾性体の上端部を嵌合させた状態で前記スライド枠と固定枠の中間に狭持すると共に、前記スパイラル状ロッドにて固定枠と筒状剛体底部を連結してなる免震・制震装置とともに、請求項１〜３の何れかに記載の免制震補助具を建造物の基礎と建物構造部材の間にアンカーボルトで接合して用ることを特徴とする免制震補助具の使用方法。
【請求項９】
上方に開口する筒状剛体の内部に硬度の異なる複数層からなる層状弾性体を嵌入し、該層状弾性体の芯部に鋼系線条又は樹脂系線条の中の何れか一種又は両方の線条をスパイラル状に形成したスパイラル状ロッドを上下に貫設し、前記筒状剛体の上端縁部にスライド枠を載置し、中央部に貫通孔を有する厚板状弾性体の片面全面又は両面全面に吸盤状突起を備えた吸盤弾性体を、その貫通孔に内側層に位置する層状弾性体の上端部を嵌合させ、前記スパイラル状ロッドの上端部と下端部をそれぞれ固定手段及び筒状剛体底部に連結してなる免震・制震装置とともに、請求項１〜３の何れかに記載の免制震補助具を建造物の基礎と建物構造部材の間にアンカーボルトで接合して用ることを特徴とする免制震補助具の使用方法。
【請求項１０】
上下方向に開口する筒状剛体の内部に硬度の異なる複数層からなる層状弾性体を嵌入し、該層状弾性体の芯部に鋼系線条又は樹脂系線条の中の何れか一種又は両方の線条をスパイラル状に形成したスパイラル状ロッドを上下に貫設し、前記筒状剛体の上端縁部にスライド枠を載置し、更に、スライド枠の上に固定枠を載置して、前記層状弾性体の下端部に当接する底部を筒状剛体内壁面において上下方向に摺動可能に構成すると共に、該底部と前記固定枠を前記スパイラル状ロッドにて連結してなる免震・制震装置とともに、請求項１〜３の何れかに記載の免制震補助具を建造物の基礎と建物構造部材の間にアンカーボルトで接合して用ることを特徴とする免制震補助具の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質系、鉄骨系又はコンクリート系建造物などに使用して、建造物が受ける地震による振動を低減して、かかる建造物の破壊や倒壊を未然に防止し、家具の転倒防止及び設備配管の損傷の軽減等に寄与する免震・制震装置とともに使用する免制震補助具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建造物が受ける地震動に対して応答を減少させるための免震装置として、建物と基礎の間にベアリングを入れ揺れを抑える装置、フランス等で１９７０年代に開発されたとされる、薄いゴムと鋼板を重ねた積層ゴムで建物を支えて揺れを建物に伝えるのを抑える装置がある。その後、前記積層ゴムに代表されるアイソレータとダンパーを組み合わせて用いる装置が開発された。アイソレータは一般にゴムと鋼板を交互に何層も重ねたもので、地盤と建物を断ち切る役目を果たす。しかしアイソレータだけでは地震の揺れを軽減させるだけで、建物の揺れはなかなか止まらない。そこで、ダンパーを取り付けて地震の揺れを建物の下の部分で吸収しようとするものである。アイソレータとダンパーをそれぞれ組み合わせた免震装置の例として特許文献１及び特許文献２がある。
【０００３】
また、耐震装置を基礎コンクリート内に埋設した発明（木造住宅の埋込式耐震装置）が特許文献３に開示されている。この発明の耐震装置は、「筒状剛体内部に弾性係数の異なる２つの弾性物質を接合して内嵌する」点において、これら２つの弾性物質相互間の動きが抑制され、振動減衰効果は低減する。更に、明細書及び図面の記載から揺動部材とこれらを連結する軸部材による揺動のメカニズムが不明確であり、仮に揺動が起こるとしても、揺動部材が軸部材を介して単に揺動するのみでは揺れを効果的に抑制し難く、特に大地震による大きな揺れに対しては問題がある。
【０００４】
本願発明者は、従来の耐震装置における問題点であるエネルギーの吸収性能をより高めて、建造物などが受ける地震等による振動を低減して、かかる建造物の破壊や倒壊を未然に防止し、家具の転倒防止及び設備配管の損傷の軽減等に効果的に寄与する免震・制震装置に係る発明について国際出願をした（ＪＰ２００５／１５８８９）。この出願に係る免震・制震装置は、建物の基礎と土台等建物部材の間の複数箇所に設けられ、更に基礎と土台をアンカーボルトで直接固定することから、建造物の全重量が免震・制震装置に掛かってくるので、地震等の振動が建物へ伝搬し、免震・制震機能を阻害するおそれがあった。一方、建物の基礎と土台等建物部材の間に設けて、建物を支承する装置として、従来、転がり支承装置ないし滑り支承装置がある。転がり支承装置としては、例えば、特許文献４記載の「免震用支承装置」、特許文献５記載の「耐震用家屋支持装置」が開示されている。しかし、これらの支承装置自体は、アンカーボルトを使用せず、免震・制震装置と併用するものではないので、建造物が元の標準位置からずれる恐れがあり、ジャッキを使用して建物を元の位置に復元する措置を講じる点で煩わしい問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０１８１６号公報
【特許文献２】特開２００３−１５５８３８号公報
【特許文献３】特開平９−１５８５３３号公報
【特許文献４】特開平８−９３２６７号公報
【特許文献５】登録実用新案第３０１５１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、アンカーボルトを使用しない前記の支承装置とは異なり、建物の基礎と土台を連結するアンカーボルトを利用し、且つ、免震・制震装置と併用する免制震補助具について鋭意研究に努めた結果、本発明に想到したものであり、本発明の目的は、従来の支承装置の問題点を解消し、地震等の振動により基礎と建造物が標準位置からずれることがなく、従って、ジャッキ等を使用して建物を元の位置に戻す必要もなく、地震等の振動の建物への伝導を遮断し、免震・制震機能が速やかに発揮されることによって、建造物の揺れを少なくして破壊や倒壊を未然に防止し、家具の転倒防止及び設備配管の損傷の軽減等の効果をより高める免制震補助具、その使用方法及び連結構造を提供することにある。
【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に、本発明は、免震・制震装置と併用して建造物の基礎と建物構造部材の間の複数箇所にアンカーボルトで連結し、地震による振動の伝導を遮断すべく建物の揺れを抑制する補助具であって、硬質板からなる中空箱状駆体の天板に複数の保持孔を設け、該天板に対向する底板に当接する複数の鋼球を前記保持孔からその頭部が突出した状態で転動可能に保持するとともに、前記天板と底板の中央部にアンカーボルトを挿通するボルト孔を設けてなる補助具本体と、該補助具本体の鋼球突出面に載置する硬質板の中央部にアンカーボルトを挿通するボルト孔を設けた載置板とを備え、前記補助具本体の鋼球突出面に載置板を載置した状態で、前記中空箱状駆体の天板及び底板の両ボルト孔と載置板のボルト孔に挿通されるアンカーボルトがボルト孔の標準位置に対して変位可能に構成されてなることを特徴とする免制震補助具とする（請求項１）。
【０００８】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記中空箱状駆体の天板、底板及び載置板に形成されたボルト孔が、長方形、楕円形、両端円弧状長方形又は円形の中の何れかからなり、該ボルト孔に挿通されたアンカーボルトがスライド可能に形成されてなることを特徴とする前記の免制震補助具とすることが好ましい（請求項２）。
【０００９】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記中空箱状駆体の天板、底板及び載置板に形成されたボルト孔のうち、少なくとも前記中空箱状駆体の底板に設けたボルト孔が、長方形又は両端円弧状長方形の何れか、或いは長方形又は両端円弧状長方形の何れかをその中心部にて互いに交差した形状の何れかからなり、その他のボルト孔は、前記ボルト孔の長軸の長さと略同径の円形からなることを特徴とする前記の免制震補助具とすることが好ましい（請求項３）。
【００１０】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記の何れかに記載の免制震補助具を介して建物の基礎と建物構造部材を連結する連結構造であって、前記建物構造部材のアンカーボルト設置位置に筒状弾性部材収納部を設け、中央部にアンカーボルトを挿通するボルト孔が穿設された筒状弾性部材を前記筒状弾性部材収納部に挿着し、建物の基礎に植設したアンカーボルトを前記免制震補助具の底板、天板、載置板及び前記筒状弾性部材に穿設された各ボルト孔に挿通し、該アンカーボルトの先端を建物構造部材に連結固定してなることを特徴とする連結構造とすることが好ましい（請求項４）。
【００１１】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記免制震補助具の載置板と建物構造部材との間及び前記免制震補助具の底板と基礎との間又は必要に応じて補助具本体の鋼球突出面と載置板との間に平板弾性部材を狭持することを特徴とする前記の連結構造とすることが好ましい（請求項５）。
【００１２】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記平板弾性部材は、片面に複数の格子状溝が形成され、反対面に細かな凹凸絞が形成されてなるか、或いは、両面とも複数の格子状溝又は細かな凹凸絞が形成されてなるかの何れかから選択可能であることを特徴とする前記の連結構造とすることが好ましい（請求項６）。
【００１３】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、上方に開口する筒状剛体の内部に硬度の異なる複数層からなる層状弾性体を嵌入し、該層状弾性体の芯部に鋼系線条又は樹脂系線条の中の何れか一種又は両方の線条をスパイラル状に形成したスパイラル状ロッドを上下に貫設し、前記スパイラル状ロッドの一端を筒状剛体底部に連結し、他端を建造物の建物構造部材と連結した免震・制震装置とともに、前記の何れかに記載の免制震補助具を建造物の基礎と建物構造部材の間にアンカーボルトで接合して用ることを特徴とする免制震補助具の使用方法とすることが好ましい（請求項７）。
【００１４】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、上方に開口する筒状剛体の内部に硬度の異なる複数層からなる層状弾性体を嵌入し、該層状弾性体の芯部に鋼系線条又は樹脂系線条の中の何れか一種又は両方の線条をスパイラル状に形成したスパイラル状ロッドを上下に貫設し、前記筒状剛体の上端縁部にスライド枠を載置し、中央部に貫通孔を有する厚板状弾性体の片面全面又は両面全面に吸盤状突起を備えた吸盤弾性体を、その貫通孔に内側層に位置する層状弾性体の上端部を嵌合させた状態で前記スライド枠と固定枠の中間に狭持すると共に、前記スパイラル状ロッドにて固定枠と筒状剛体底部を連結してなる免震・制震装置とともに、前記の何れかに記載の免制震補助具を建造物の基礎と建物構造部材の間にアンカーボルトで接合して用ることを特徴とする免制震補助具の使用方法とすることが好ましい（請求項８）。
【００１５】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、上方に開口する筒状剛体の内部に硬度の異なる複数層からなる層状弾性体を嵌入し、該層状弾性体の芯部に鋼系線条又は樹脂系線条の中の何れか一種又は両方の線条をスパイラル状に形成したスパイラル状ロッドを上下に貫設し、前記筒状剛体の上端縁部にスライド枠を載置し、中央部に貫通孔を有する厚板状弾性体の片面全面又は両面全面に吸盤状突起を備えた吸盤弾性体を、その貫通孔に内側層に位置する層状弾性体の上端部を嵌合させ、前記スパイラル状ロッドの上端部と下端部をそれぞれ固定手段及び筒状剛体底部に連結してなる免震・制震装置とともに、前記の何れかに記載の免制震補助具を建造物の基礎と建物構造部材の間にアンカーボルトで接合して用ることを特徴とする免制震補助具の使用方法とすることが好ましい（請求項９）。
【００１６】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、上下方向に開口する筒状剛体の内部に硬度の異なる複数層からなる層状弾性体を嵌入し、該層状弾性体の芯部に鋼系線条又は樹脂系線条の中の何れか一種又は両方の線条をスパイラル状に形成したスパイラル状ロッドを上下に貫設し、前記筒状剛体の上端縁部にスライド枠を載置し、更に、スライド枠の上に固定枠を載置して、前記層状弾性体の下端部に当接する底部を筒状剛体内壁面において上下方向に摺動可能に構成すると共に、該底部と前記固定枠を前記スパイラル状ロッドにて連結してなる免震・制震装置とともに、前記の何れかに記載の免制震補助具を建造物の基礎と建物構造部材の間にアンカーボルトで接合して用ることを特徴とする免制震補助具の使用方法とすることが好ましい（請求項１０）。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の免制震補助具は、前記のように転がり支承装置の機能を有するとともに、アンカーボルトが標準位置に対して所定範囲内で変位可能に構成されることから、建造物の基礎と基礎上の建物構造部材との間で地震等による振動の伝導を遮断して、建物自体の揺れが地震の初期段階で抑制され、しかも免震・制震装置と免制震補助具の相乗効果により、建物は素早く元の標準位置に戻され、ずれが生じないので建物を元の位置に戻す回復措置を講ずる手間も要しない効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の形態（以下「実施の形態」と称する）について、以下に詳細に説明するが、本発明はかかる実施の形態によって何ら制限を受けるものではない。図１は、実施の形態にかかる補助具本体の平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３は、実施の形態にかかる補助具本体の底面図であり、図４は、実施の形態にかかる載置板の平面図であり、図５は、補助具本体に載置板を載置した状態における免制震補助具の断面図であり、図６は、実施の形態にかかる免制震補助具を建物の土台と基礎の間に装着した連結構造を示す断面図であり、図７は、実施の形態にかかる片面に複数の格子状溝が形成された平板弾性部材の平面図であり、図８は、実施の形態にかかる補助具本体の底板に十字状ボルト孔を穿設した底面図である。
【００１９】
図１乃至４において、１は実施の形態にかかる免制震補助具であって、補助具本体２と載置板３からなり、補助具本体２は、硬質板からなる中空箱状駆体４の天板５に複数の保持孔６を設け、該天板５に対向する底板７に当接する複数の鋼球８を前記保持孔６からその頭部が突出した状態で転動可能に保持するとともに、前記天板５と底板７の中央部にそれぞれアンカーボルトを挿通するボルト孔９ａ，９ｂを設けてなり、載置板３は、前記補助具本体４の鋼球突出面に載置する硬質板の中央部にアンカーボルトを挿通するボルト孔９ｃを設けてなる。
【００２０】
前記の中空箱状駆体４及び載置板３を構成する硬質板は、表面硬化処理を施した鋼製の板が好ましく、例えば、板状の金属材料を常温で圧延ローラに狭持して引き延ばすと、金属材料に応力を加えたときに起こる塑性変形によって加工硬化を生じ、所要の硬さの硬質板が得られる。また、鋼球は、バリを有する球状の金属材料を二枚の硬質鋳物盤の間に上下に挟んで、圧力を掛けながら転動させると、真球形の鋼球が得られる。この転動加工により、前記硬質板の冷間加工と同様に加工硬化が生じて表面硬さが増し所要の硬さの鋼球が得られる。
【００２１】
中空箱状駆体４を構成する天板５は、底板７に比較してやや薄い硬質板からなり、中央部にアンカーボルトを挿通する大きめのボルト孔９ｂと、ボルト孔９ｂの周囲及び４隅に、鋼球８が荷重を均等に分散するように対称的に鋼球保持孔６が穿設されている。そして、天板５の下方に底板７が嵌設されており、天板５と底板７の中間の保持孔６の位置に同径の鋼球８がその頭部を外側に突出した状態で、且つその位置で転動可能に保持されている。保持孔６は、鋼球８を転動可能にするために鋼球８とやや離間して設けられており、例えば、パンチング加工などによって、孔の周縁が上方に凸状に形成されている。また、底板７の中央部には、天板５のボルト孔９ｂの直径と同じ長さを長軸とする両端円弧状長方形のボルト孔９ａが底板７の上辺乃至下辺に対して４５度傾斜して穿設されている。
【００２２】
図５に示すように、前記補助具本体４の鋼球突出面に載置された載置板３は、底板７と同じ厚さの硬質板からなり、中央部に天板５のボルト孔９ｂと同径からなる円形のボルト孔９ｃが設けてなる。載置板３は、複数の鋼球８とそれぞれ均等に当接するので、載置板３に負荷される荷重はそれぞれの鋼球８にほぼ均等に分担負荷されることとなる。また、免制震補助具１の底板、天板、載置板に穿設された各ボルト孔９ａ，９ｂ，９ｃを貫通してアンカーボルトが挿通されるが、地震等の振動が発生しない常態においては、アンカーボルトは標準位置にあり、地震等が発生した場合に振動により免制震補助具１本体が揺れるに伴い、アンカーボルトがボルト孔の標準位置に対して変位できるように、ボルト孔の孔径がアンカーボルトの太さに比較して大きな長方形、楕円形、両端円弧状長方形又は円形等に形成されている。
【００２３】
次に、図６に示すように、前記建物構造部材である建物の土台Ｆのアンカーボルト１０設置位置に筒状弾性部材収納部である筒状弾性部材収納用孔を設け、中央部にアンカーボルトを挿通するボルト孔９ｄが穿設された筒状弾性部材１１を前記筒状弾性部材収納用孔に挿着する。次いで、前記免制震補助具１の上下に平板弾性部材１２，１２を狭持して建物の基礎Ｓに植設したアンカーボルト１０を前記免制震補助具１の底板、天板、載置板及び前記筒状弾性部材に穿設された各ボルト孔９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに挿通し、該アンカーボルト１０の先端部にワッシャー１３を介してナット１４，１４で緊締して土台Ｆに連結固定してなる。ワッシャー１３は、金属製ワッシャー又は硬質ゴム製ワッシャーを使用してもよい。又は金属製ワッシャー間にゴム製パッキン或いはバネを狭持してもよい。
【００２４】
前記平板弾性部材１２の素材は、特に限定されるものではないが、例えば、天然ゴム乃至合成ゴム、例えば、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ＳＢＲ、ＮＢＲ、シリコーンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ系ゴム）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、その他のエラストマー等を単独で又は組み合わせて用いることが好ましい。ゴムの硬度は加硫剤乃至架橋剤の混合比率、即ちゴム架橋密度によって適宜調整できる。やや硬めのゴム（硬度８０〜９５度程度）からなる平板状部材が好ましい。更に、中央部にボルト孔９ｅを穿設すると共に、滑り止めと緩衝効果を付与するために、図７に示すような格子状の凹凸１５を片面に形成し、反対面に図示しない細かい凹凸絞を形成してもよい。一方、筒状弾性部材１１は、アンカーボルトが土台に食い込むことを防止し、振動の緩衝作用を考慮して前記平板弾性部材１２の素材よりも柔らかい硬度６０〜７０度程度のゴム素材が好ましい。
【００２５】
前記建物の基礎と土台を連結する連結構造によれば、図６に示すように、地震により基礎Ｓが矢印の方向に振動した場合に、補助具本体２も基礎と同様に振動するが、載置板３と土台上の建物は鋼球８の転がりに乗じて振動がそのまま伝導されずに抑制される。建物の揺れが抑制されることから、その分、免震・制震装置による免震・制震作用が向上する。即ち、本発明の免制震補助具を使用しない場合は、土台と基礎がアンカーボルトで直接連結されるので、基礎と土台及び建物が同時に揺れてしまい、アンカーボルトが土台に食い込んで損傷を及ぼすことがある。また、免震・制震装置が揺れを抑制しようとしても、いわゆる建物と共振現象を起こすので、揺れの抑制効果が即座に現れないのに対し、本発明の免制震補助具を使用すれば、地震等の振動の建物への伝導が遮断される結果、建物の揺れが抑制されると共に、建物と免震・制震装置の共振現象が防止され、その分、免震・制震装置による免震・制震効果が即座に発現する。更に、地震等の大きな揺れに対してアンカーボルトが土台に食い込んで損傷を与えることを防止することができる。
【００２６】
前記免制震補助具１の底板、天板、載置板及び前記筒状弾性部材に穿設された各ボルト孔９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、その形状と大きさに応じて振動の大きさと方向を規制する役割を果たす。例えば、ボルト孔９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを全て同じ直径の円形にした場合は、この円の範囲内での振動に対して振動の伝導が遮断され土台及び建物の揺れが抑制されるが、この円の範囲を超えた振動に対しては抑制効果が低減する。よって、ボルト孔の直径は振動の大きさを想定して設計する必要がある。また、載置板３のボルト孔９ｃを図３に示す両端円弧状長方形にして載置板３の辺に対して斜め方向に設けた場合は、孔形成方向の振動の伝導を遮断することにより土台及び建物と免震・制震装置の共振現象を阻止する効果がある。また、図１又は図３に示すように免制震補助具１の底板、天板のボルト孔９ａ、９ｂを長方形、両端円弧状長方形或いは図８に示すような十字状ボルト孔９ａ’等のいわゆる逃げ場を形成することにより、基礎に設けたアンカーボルトの設置位置が多少ズレた場合でも、免制震補助具本体の設置を対応可能にする。
【００２７】
前述のとおり、本実施の形態の免制震補助具１は、免震・制震装置１００とともに使用されるのであるが、その使用方法について以下に記載する。図９は、実施の形態にかかる免制震補助具１と免震・制震装置１００を建物の土台Ｆと基礎Ｓの間に装着した免制震補助具の代表的な使用例を示す説明図である。図９に示すように、免制震補助具１は、建物の土台Ｆと基礎Ｓとを連結するアンカーボルト１０を配置する位置に設置される。同図において、免震・制震装置１００の左右及び下方に伸びる棒状体は、基礎Ｓに埋め込まれた免震・制震装置１００を基礎Ｓに確実に固定するためのアンカーボルト１０’の一種である。以下に、本実施の形態の免制震補助具の使用方法において、免制震補助具と共に使用される免震・制震装置並びに免制震補助具の使用方法について説明する。しかし、本発明の免制震補助具とともに使用される免震・制震装置は、これらに限定されるものではなく、広く免震ないし制震装置と称する装置並びに免震若しくは制震機能を有する耐震装置等をも含まれるものとする。
【００２８】
図１０は本発明の第１実施の形態にかかる免制震補助具の使用方法に用いられる免震・制震装置を示す説明図であって、図１０において、１００は第１実施の形態にかかる免震・制震装置であり、筒状剛体２００は、上方に開口する金属製筒からなり、その上端縁部にはフランジ２２０が設けられており、筒状剛体２００の下端部は周縁に突出した状態の底部２１０が設けられている。この筒状剛体２００の内部には、芯部にスパイラル状ロッド４００を貫設した硬度の異なる３層の層状弾性体３００が嵌入されている。スパイラル状ロッド４００は図１６（ａ）に示すように鋼系線条又は樹脂系線条の中の少なくとも何れか一種の線条をスパイラル状に形成した軟度の高いダンパー部４１０から構成されており、両端部には鋼製又は樹脂製等からなる円筒部材４２０，４２０を介してボルト４３０，４３０が固着されている。鋼系線条は、所謂鋼線と称する鋼鉄製線条を含み、樹脂系線条としては例えば、アラミド系繊維、カーボン繊維その他の熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂であって、何れも地震時の揺れに追従できる程度の強度と柔軟性を備える素材が好ましい。
【００２９】
そして、前記スパイラル状ロッド４００を芯部として両ボルトを除く全体を比較的硬い弾性体によって筒状に形成し、層状弾性体３００の第１層３１０とする。更に、この第１層の周囲に硬い第２層３２０及びその外側に柔らかい第３層３３０を形成する。このように硬度の違う層を接合することなく、互いに密接させることによって各層を相互に干渉させ、スパイラル状ロッド４００の動きに追随して振動を減衰する。更に、線条をスパイラル状に形成することによって、鉛直方向と水平方向の何れの変形にも追従できることとした。
【００３０】
また、層状弾性体３００の素材は特に限定されないが、例えば、天然ゴム乃至合成ゴム、例えば、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ＳＢＲ、ＮＢＲ、シリコーンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ系ゴム）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、その他のエラストマー等を単独で又は組み合わせて用いることが好ましい。ゴムの硬度は加硫剤乃至架橋剤の混合比率、即ちゴム架橋密度によって適宜調整できる。硬度の硬いゴムは加硫剤乃至架橋剤の添加量を増やしてゴムの架橋密度を高くし、逆に硬度の柔らかいゴムは加硫剤乃至架橋剤の添加量を減らしてゴムの架橋密度を少なくすれば得られる。また、ゴムに発泡剤を添加して気泡を含む発泡ゴムを使用して弾性率を高めてもよい。硬度を柔らかくすれば地盤と建造物を絶縁し絶対免震に近づき応答加速度は小さくなるが、相対変異が増加し両者は相反することとなる。そこで、本発明の免震・制震装置では、層状弾性体３００によって応答加速度と相対変異のバランスを保つとともに、スパイラル状ロッド４をダンパーとして用いることによって地震による揺れの相対変異を小さくしている。
【００３１】
即ち、層状弾性体３００の各層の硬度は、中間層の第２層３２０を最も硬くし、芯部に近い第１層３１０を第２層３２０よりもやや柔らかくし、外側の第３層３３０を最も柔らかく設計するのが好ましい。第１層を第２層よりもやや柔らかくすることでスパイラル状ロッド４００の自由度を束縛することを回避することができる。より詳細には、前記層状弾性体３００の硬度は、芯部に近い第１層の弾性物質の硬度が８０度＋−５度、中間層である第２層の弾性物質の硬度が９０度＋−５度、外側層である第３層の弾性物質の硬度が６０度＋−５度とすることが好ましい。しかし、ここに挙げた硬度の例は、一例に過ぎず、かかる硬度に限定されるものではない。通常は、様々な硬度の組み合わせの中から設計荷重に対して最も適当な組み合わせを適宜選定することが好ましい。
【００３２】
前記の装置においてスパイラル状ロッド４００の下端部を筒状剛体２００の底部２１０に固定したものを、免震・制震装置の基本構成とし、前記免震・制震装置を建造物の基礎コンクリートに載設し又は埋め込み、且つ、免震・制震装置の上部に建装物の土台乃至柱を載置してスパイラル状ロッド４００の上端部を建装物の土台乃至柱に直接固定するか又はスライド枠や固定枠を介して固定することによって、基礎コンクリートと建造物は免震・制震装置によって振動が遮断され建造物の揺れを抑制することとなるのである。
【００３３】
更に、前記の免震・制震装置の基本構成に加えて、免震・制震装置と土台乃至柱の中間に吸盤弾性体６００を狭持する構成とする。即ち、図１０（ｂ）に示すように、中央部に貫通孔を有する矩形状の厚板状弾性体の片面又は両面の全面に吸盤状突起を備えた吸盤弾性体６００を設け、その貫通孔に層状弾性体３００の第１層３１０の上端部を嵌合させた状態で前記スライド枠５００と固定枠７００の中間に吸盤弾性体６００を狭持すると共に、スパイラル状ロッド４００の上端部を固定枠７００に結合し固定枠７００と筒状剛体の底部２１０とを連結している。固定枠７００は吸盤弾性体６００とほぼ同じ大きさの矩形状で断面がU字状の金属製枠からなり、その中央にはスパイラル状ロッド４００の上端ボルトを挿通する貫通孔が穿設されている。固定枠７００上面の両サイドには土台乃至柱を固定するためのＬ字状の固定プレート８００の底部を差し込むための差込間隙が対向して設けられている（図１５参照）。
【００３４】
前記吸盤弾性体６００は、図１７に示すように直径と高さが異なる多数の吸盤６１０を厚板状弾性体６２０の両面に設けてある。吸盤弾性体６００は、免震・制震装置１００と土台乃至柱との中間に挿入して建造物の重量を支えることから、前記層状弾性体３００の素材に挙げた天然ゴムや合成ゴムの中で硬度の硬い素材を用いることが好ましい。その他に、合成樹脂系の振動吸収材等を用いてもよい。かかる吸盤弾性体６００を免震・制震装置１００と土台乃至柱との中間に狭持させることによって、特に地震による小刻みな揺れ振動を吸収する効果がある。更に、吸盤がスライド枠や土台乃至柱などの接触面に吸着して横ずれを防止する。一方、吸盤弾性体６００の下方に位置する前記スライド枠５００は、ステンレス等金属製乃至合成樹脂製の平滑な板状体からなり、上面は吸盤弾性体６００の吸盤に吸引され、下面は第２乃至第３層状弾性体３００及び筒状剛体２００のフランジ２２０の上面に接して載置されている。地震の際は、スライド枠５００とフランジ等の境界面において、筒状剛体２００とスライド枠５００は相互に摺動して振動が吸収される。
【００３５】
前記免震・制震装置１００を設置する方法について説明する。免震・制震装置１００は、図９に示すように、基礎コンクリートＳに直に埋め込んで固定してもよいし、図１２に示すように、基礎コンクリートＳに凹状溝Ｍを設け、該溝に免震・制震装置１００を載置して底部２１０の突出した部分にボルト孔を設けアンカーボルト４３０を打ち込んで基礎コンクリートＳに固定してもよい。また、免震・制震装置１００に土台Ｆや柱を固定するには、土台Ｆや柱を固定枠７００上に載置して、固定枠７００の差込間隙に固定プレート２２０の底部を差し込み、固定プレート２２０に設けられている孔を介してネジ、釘、ボルトなどを用いて土台Ｆや柱を固定プレート２２０に固定すればよい。前記何れの場合も土台Ｆや柱と基礎コンクリートＳの間には、適宜の隙間を設けて上下振動を吸収し易いように構成することが好ましい。このようにして、免震・制震装置１００は、建造物の重量を考慮して適宜間隔を開けて複数個設置することが好ましい。
【００３６】
次に、本発明の第２実施の形態にかかる免制震補助具の使用方法に用いられる免震・制震装置１００について図に基づいて説明する。図１１〜図１３に示すように、本免震・制震装置１００は、第１実施の形態に用いられる免震・制震装置１００において、固定枠７００を取り除き、吸盤弾性体６００上に直接土台Ｆや柱Ｐを載置して固定する以外は第１実施の形態に用いられる免震・制震装置１００と同様である。図１１に示す免震・制震装置１００においては、スパイラル状ロッド４００の上端ボルトに継ぎ手４４０を用いてネジを繋ぎ、このネジを利用して土台Ｆと固定している。土台Ｆの上面にも吸盤弾性体６００を狭持させて振動吸収効率を高めている。図１２に示す免震・制震装置１００においては、ネジを土台Ｆを貫通させて柱Ｐとホールダウン金具４７０で固定して柱の抜け防止を図っている。図１３に示す免震・制震装置１００においては、ホゾパイプ４５０を柱に埋め込み、他端部をスパイラル状ロッド４００の上端ボルトに継いで土台Ｆ乃至柱Ｐと固定して、前記と同様、柱の抜け防止を講じたものである。このように固定枠７００を取り除いても吸盤弾性体６００がその貫通孔６３０に層状弾性体３００の第１層の上端部を嵌合させた状態で載置され、更に吸盤６１０が土台Ｆや柱Ｐ及びスライド枠５００に吸着しているので不用意にズレが生ずることはない。
【００３７】
次に、本発明の第３実施の形態にかかる免制震補助具の使用方法に用いられる免震・制震装置について図に基づいて説明する。本免震・制震装置１００は、図１４及び図１５に示すように、第１実施の形態に用いられる免震・制震装置において、上方に開口する金属製筒に代えて上下方向に開口する金属製筒を用い、更に吸盤弾性体６００を取り除いて、スライド枠５００と固定枠７００を直接接した状態でスパイラル状ロッド４００の上端ボルトに固定し、スパイラル状ロッド４００の下端部は、層状弾性体の下端部に接する底部２１０が筒状剛体内壁面において摺動可能にして該底部と連結した以外は第１実施の形態に用いられる免震・制震装置１００と同様である。このように、底部２１０を固定しないで筒状剛体内壁面において摺動可能にすることによって、地震の際に層状弾性体３００が揺れにより上下に変形し易くして層状弾性体３００の相互間の干渉作用を高め応答加速度を低減することができる。
【００３８】
前記第１、第２及び第３実施の形態に用いられる免震・制震装置が、本発明の免制震補助具とともに用いられる典型的な免震・制震装置の形態であるが、前記実施の形態に限定されるものではなく、前記各実施の形態の特徴を組み合わせて、例えば、第３実施の形態に用いられる免震・制震装置に第１乃至第２実施の形態に用いられる吸盤弾性体６００を使用してもよく、また、第２実施の形態に示す方法で土台乃至柱と固定した免震・制震装置とともに使用するものも本発明の免制震補助具の使用方法に含まれるものである。また、前記説明では本発明にかかる免制震補助具を建造物に適用することを主体に説明したが、本発明にかかる免制震補助具は建造物に限定して適用されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて装置および使用方法の変更をすることができ、かかる変更したものにも及ぶことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
近年大地震が予測される中にあって、本発明の免制震補助具は、免震・制震装置と共に使用して、従来の耐震装置における問題点であるエネルギーの吸収性能を高めて、建造物などが受ける地震による振動を低減して、大地震に対しても充分に適用できるので、産業上の利用可能性は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施の形態にかかる補助具本体の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】実施の形態にかかる補助具本体の底面図である。
【図４】実施の形態にかかる載置板の平面図である。
【図５】補助具本体に載置板を載置した状態における断面図である。
【図６】実施の形態にかかる免制震補助具を建物の土台と基礎の間に装着した連結構造を示す断面図である。
【図７】実施の形態にかかる片面に複数の格子状溝が形成された平板弾性部材の平面図である。
【図８】実施の形態にかかる補助具本体の底板に十字状ボルト孔を穿設した底面図である。
【図９】実施の形態にかかる免制震補助具と免震・制震装置を建物の土台と基礎の間に装着した状態を示す説明図である。
【図１０】第１実施の形態に用いられる免震・制震装置を示す部分断面図である。
【図１１】第２実施の形態に用いられる免震・制震装置を土台に固定した状態を示す説明図である。
【図１２】第２実施の形態に用いられる免震・制震装置を基礎と土台の間に装着した状態を示す説明図である。
【図１３】第２実施の形態に用いられる免震・制震装置を土台と柱に固定した状態を示す説明図である。
【図１４】第３実施の形態に用いられる免震・制震装置を示す部分断面図である。
【図１５】第３実施の形態に用いられる免震・制震装置を示す斜視図である。
【図１６】スパイラル状ロッド及びこれに第１層を形成した説明図である。
【図１７】吸盤弾性体を例示する説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：免制震補助具、２：補助具本体、３：載置板、４：中空箱状駆体、５：天板、６：保持孔、７：底板、８：鋼球、９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ：ボルト孔、９ａ’：十字状ボルト孔、１０，１０’：アンカーボルト、１１：筒状弾性部材、１２：平板弾性部材、１３：ワッシャー、１４：ナット、１５：格子状の凹凸
１００：免震・制震装置、２００：筒状剛体、２１０：底部、２２０：フランジ、３００：層状弾性体、３１０：第１層、３２０：第２層、３３０：第３層、４００：スパイラル状ロッド、４１０：ダンパー部、４２０：円筒部材、４３０：ボルト、４４０：継ぎ手、４５０：ホゾパイプ、４６０：ドリフトピン、４７０：ホールダウン金物、５００：スライド枠、６００：吸盤弾性体、６１０：吸盤、６２０：厚板状弾性体、６３０：貫通孔、７００：固定枠、８００：固定プレート、
Ｆ：土台、Ｐ：柱、Ｓ：コンクリートスラブ（基礎）、Ｍ：凹状溝
【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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