(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の柱間に囲まれる床面を、上下方向に配置されるガイド部材を介して上下動自在に配設し、該床面の複数箇所を動滑車組によって吊下げると共に、該動滑車組を周回して垂下したワイヤーにカウンターウエイトを取付け、該カウンターウエイトを垂直方向に配置されるばね部材を介して建物の固定部分に連結したことを特徴とする免震床。
【請求項２】
前記カウンターウエイトは、前記ばね部材およびこれに並列配置されるダンパーを介して前記固定部分に連結したことを特徴とする請求項１記載の免震床。
【請求項３】
上下可動となった前記床面の下方に位置して、建物の固定部分に該床面の落下を防止するストッパーを設けたことを特徴とする請求項１記載の免震床。
【請求項４】
前記建物の基礎部分にアイソレータを配置して、該建物全体をアイソレータで免震することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の免震床。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、床面を地震等の振動外力に対して免震するようにした免震床に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の免震床としては、例えば特公昭５５−４１３８４号公報（Int.Cl.F16F 15/02 ）に開示されるものが提案されている。該免震床は免震しようとする可動床面と固定床面とで二重床とし、これら二重床間に圧縮ばねで構成した懸架ばねを配置して可動床面を支持するようになっている。ところが、前記可動床面は全床面の一部に設けられるため、床面一般部分と可動床面との間に段差部が設けられる。このため、常時はトリガー（固定装置）を設けて各床面の高さを同じレベルに保持しておき、地震発生時に該トリガーを解除して免震機能を発揮させるようになっている。しかし、このようにトリガーを設けた場合にも、地震発生時にはトリガーが解除されることにより、やはり床面に段差が設けられてしまい、床面の使用勝手が悪化してしまう。
【０００３】
そこで、建物の柱間に設けられる床面全体を上下可動として、この床面全体を免震することにより、床面に段差が設けられるのを防止することが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、床面全体を可動として免震しようとした場合、支持荷重が著しく増大されることから、懸架ばねのばね定数を大きくする必要がある。このように懸架ばねのばね定数が大きくなると、この懸架ばねで支持された床面の振動周期は短縮されることになる。このため、大地震からの振動を効果的に免震するためにはある程度長い振動周期（例えば、１．５〜２秒程度）が要求されるのであるが、上述したようにばね定数が大きくなることにより振動周期が短縮されて効果的に免震することができない。また、前記床面を懸架ばねの圧縮変形により支持した場合には、該懸架ばねに座屈が発生し易くなるという課題があった。
【０００５】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて、柱間に囲まれる床面全体に免震機能を持たせつつ、その振動周期を長くし、かつ、ばね部材に座屈が発生するのを防止することができる免震床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】
かかる目的を達成するために請求項１に示す本発明の免震床は、建物の柱間に囲まれる床面を、上下方向に配置されるガイド部材を介して上下動自在に配設し、該床面の複数箇所を動滑車組によって吊下げると共に、該動滑車組を周回して垂下したワイヤーにカウンターウエイトを取付け、該カウンターウエイトを垂直方向に配置されるばね部材を介して建物の固定部分に連結することにより構成する。  また、請求項２に示す本発明の免震床は、前記カウンターウエイトは、前記ばね部材およびこれに並列配置されるダンパーを介して前記固定部分に連結することにより構成する。
【０００７】
更に、請求項３に示す本発明の免震床は、上下可動となった前記床面の下方に位置して、建物の固定部分に該床面の落下を防止するストッパーを設けることにより構成する。
【０００８】
更にまた、請求項４に示す本発明の免震床は、前記建物の基礎部分にアイソレータを配置して、該建物全体をアイソレータで免震する構成とする。
【０００９】
以上の構成により本発明の免震床の作用を述べると、請求項１の免震床にあっては、ガイド部材を介して上下動自在に配設された床面は、複数箇所が動滑車組によって吊下げられ、これら動滑車組を周回して垂下したワイヤーに取付けたカウンターウエイトおよび該カウンターウエイトを建物の固定部分に連結するばね部材の引っ張り力によって床面の荷重とバランスし、このバランス状態で床面は安定して静止する。そして、このバランス状態で振動が入力されると床面は上下振動しようとするが、この振動力は前記動滑車組および前記ワイヤーを介して前記カウンターウエイトに入力され、更には該カウンターウエイトを建物の固定部分に連結するばね部材に入力される。従って、前記カウンターウエイトによるマスダンパー機能を伴って、床面を免震することができる。また、前記カウンターウエイトの重量調整で床面の荷重制御ができ、これに応じた剛性のばね部材を用いることにより、必要とする上下方向の免震周期を設定することができる。このため、長周期化を可能として大地震に十分対処して床面を免震することができる。更に、動滑車組の使用とカウンターウエイトの使用によりばね部材に作用する荷重を小さくすることができるので、必要なばね部材の剛性やストローク等の容量が小さくなり、ばね変形量を小さくすることができる。更にまた、前記ばね部材は垂直方向に配置されて引っ張り荷重が作用するので、該ばね部材に座屈が生ずることはない。また、柱間に囲まれた床面全体を免震することができるので、該床面に段差が設けられることはなく、使用勝手が大幅に向上される。
【００１０】
また、請求項２の免震床は、前記カウンターウエイトを、前記ばね部材およびこれに並列配置されるダンパーを介して前記固定部分に連結したので、該ばね部材の伸縮時に該ダンパーが作用して、該ばね部材の伸縮振動の減衰、延いては床面の振動を減衰することができるため、免震効果を更に向上することができる。更に、請求項３の免震床は、上下可動となった前記床面の下方に位置して、建物の固定部分に該床面の落下を防止するストッパーを設けたので、床面を吊下げる機構が破損された場合、例えばワイヤーの切断，動滑車組の支持部分の破壊，ばね部材の切断等の予期せぬ故障が発生した場合にも、床面が前記ストッパーにより大きく落下されるのが停止されるため、フェールセーフとしての機能を発揮して安全性を確保することができる。
【００１１】
更にまた、請求項４の免震床は、前記建物の基礎部分にアイソレータを配置して、該建物全体をアイソレータで免震する構成としたので、該アイソレータにより建物全体を水平免震を行うことができるので、前記床面の上下免震と相俟って３次元免震を可能とし、免震効果を著しく向上することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１から図３は本発明の免震床の一実施形態を示し、図１は免震床の断面側面図、図２は免震床の斜視図、図３は免震床が適用される建物の概略架構を示す斜視図である。
【００１３】
即ち、本実施形態の免震床１０は図３に示すように多層階建物１２に適用され、該建物１２の４本の柱１４，１４…間で囲まれる１つまたは複数の床面１６に構成される。免震床１０として構成される前記床面１６は、四隅の柱１４，１４…にガイド部材としてのレール１４ａ，１４ａ…を取付け、これらレール１４ａ，１４ａ…に摺動可能にスライダー１８，１８…を挿通し、これらスライダー１８，１８…に前記床面１６の四隅を固定することにより、該床面１６を上下移動可能に配設してある。
【００１４】
前記床面１６は一対の動滑車組２０，２０を介して対抗する上方梁部材２２に吊下げられる。動滑車組２０は床面１６に取付けられる第１滑車２０ａと、上方梁部材２２に取付けられる第２滑車２０ｂと、これら第１，第２滑車２０ａ，２０ｂを周回するワイヤー２１とによって構成される。前記第１滑車２０ａを周回して第２滑車２０ｂの反対側に延びるワイヤー２１の一端部は上方に延びて、吊り荷重を計測するロードセル２４を介して前記上方梁部材２２に固定される。一方、前記第２滑車２０ｂを周回して第１滑車２０ａの反対側に延びるワイヤー２１の他端部は下方に垂下され、床面１６の下方部分でカウンターウエイト２６が取付けられる。そして、該カウンターウエイト２６は、互いに並列配置されるばね部材としてのスプリング２８およびダンパー３０を介して下方梁部材３２に取付けられ、これらスプリング２８およびダンパー３０はそれぞれ垂直方向に配置されるようになっている。
【００１５】
前記床面１６の四隅に配置される前記柱１４，１４…には、該床面１６の下方に位置して床面１６の落下を防止するストッパー３４，３４…が取付けられる。該ストッパー３４は、柱１４から内方に向かって突設される本体部分３４ａと、該本体部分３４ａの先端部に上下移動可能に取付けられ、スプリング３４ｂによって上方に付勢される緩衝器３４ｃとによって構成される。
【００１６】
ところで、本実施形態では前記建物１２の基礎部分に、積層ゴムで構成されるアイソレータ３６，３６…を配置して、該建物１２全体がアイソレータ３６，３６…によって免震されるようになっている。
【００１７】
以上の構成により本実施形態の免震床１０にあっては、スライダー１８，１８…を介してレール１４ａ，１４ａに沿って上下動可能に配設された床面１６は、動滑車組２０を周回したワイヤー２１に吊下げたカウンターウエイト２６の荷重と、これを下方梁部材３２に取付けるスプリング２８の引っ張り力とによってバランスし、このバランス状態で床面１６は安定して静止している。
【００１８】
そして、かかるバランス状態で地震等の振動力が入力されると、床面１６は上下振動しようとするが、この振動力は前記動滑車組２０および前記ワイヤー２１を介して前記カウンターウエイト２６および前記スプリング２８に入力される。すると、前記カウンターウエイト２６はマスダンパーとして機能して、床面１６が上下振動されるのが抑制され、該床面１６を効果的に免震することができる。このとき、前記カウンターウエイト２６の重量調整で床面１６の荷重制御ができ、これに応じた剛性のスプリング２８を用いることにより、必要とする上下方向の免震周期を設定することができる。このため、該免震周期の長周期化を可能として、床面１６を大地震に十分対処して免震することができる。
【００１９】
ところで、前記カウンターウエイト２６は、前記スプリング２８およびこれに並列配置されるダンパー３０を介して下方梁部材３２に連結されるので、該スプリング２８の伸縮時に該ダンパー３０が作用して、該スプリング２８の伸縮振動の減衰、延いては床面１６の上下振動を減衰することができるため、免震効果を更に向上することができる。
【００２０】
また、本実施形態では動滑車組２０が用いられたことにより、床面１６の荷重Ｗを１／２としてカウンターウエイト２６に伝達することができ、延いてはスプリング２８に作用する荷重を小さくすることができる。従って、必要なスプリング２８の剛性やストローク等の容量が小さくなり、ばね変形量を小さくすることができ、これらカウンターウエイト２６およびスプリング２８，ダンパー３０の収納スペースを小さくすることができる。また、前記カウンターウエイト２６および前記スプリング２８の収納スペースとして、床面１６周囲に設けられる柱１４，１４…の架構面内を有効利用することができる。
【００２１】
更に、前記スプリング２８は垂直方向に配置されて引っ張り荷重が常時作用するので、該スプリング２８に座屈が生ずるのを確実に防止し、常時安定したばね力を作用させることができる。また、免震しようとする前記床面１６は、柱１４，１４…間に囲まれた部分の全体であるため、該床面１６に段差が設けられることはなく、使用勝手が大幅に向上される。
【００２２】
更にまた、前記免震床１０は隣接する柱１４，１４…で囲まれた１つの床面１６のみならず、必要に応じて離隔した柱１４，１４…で囲まれたある一定の広さの床面１６毎に免震床１０を構成することができる。
【００２３】
ところで、本実施形態では上下可動となった前記床面１６の下方に位置して、柱１４，１４…に該床面１６の落下を防止するストッパー３４を設けたので、ワイヤー２１の切断とか動滑車組２０の支持部分の破壊またはスプリング２８の切断等の予期せぬ故障が発生した場合に、床面１６は前記ストッパー３４により停止されるため、床面１６は大きく落下されるのが阻止されてフェールセーフとしての機能を発揮し、安全性を確保することができる。このとき、前記ストッパー３４にはスプリング３４ｂで付勢された緩衝器３４ｃが設けられるので、落下する床面１６をストッパー３４で受け止める際の衝撃を該緩衝器３４ｃによって和らげることができる。
【００２４】
また、本実施形態では前記免震床１０が設置される建物１２の基礎部分にアイソレータ３６，３６…を配置して、該建物１２全体をアイソレータ３６，３６…で免震する構成としたので、該アイソレータ３６，３６…により建物２全体が水平免震されるのと相俟って、床面１６を上下免震する前記免震床１０は水平方向および上下方向の３次元免震を可能とし、免震効果を著しく向上することができる。
【００２５】
ところで、本実施形態では前記動滑車組２０は第１，第２滑車２０ａ，２０ｂにより一重動滑車組を構成し、床面１６の支持荷重を１／２とした場合を開示したが、前記動滑車組２０を複数重（ｎ重）とすることにより、支持荷重を（１／２）のｎ乗に減少することができる。例えば、図４に第１，第２滑車２０ａ，２０ｂ間に第３滑車２０ｃを設けて二重滑車とした場合を示したが、この場合は床面荷重Ｗを１／４とすることができる。
【００２６】
また、図５には第２滑車２０ｂに梃子機能を持たせて、床面の支持荷重を調整できるようにした場合を開示する。即ち、前記第２滑車２０ｂは小滑車２０ｄ（半径ｒ1 ）と大滑車２０ｅ（半径ｒ2 ）とを同軸に固設し、第１滑車２０ａを周回したワイヤー２１ａを前記小滑車２０ｄに巻回すると共に、カウンターウエイト２６を吊下げたワイヤー２１を大滑車２０ｅに巻回してある。従って、この場合の床面１６の支持荷重は、ワイヤー２１ａにかかる１／２Ｗの荷重をｒ1 ／ｒ2 のてこ比をもって減少することができる。
【００２７】
このように、動滑車組２０を複数重としたり、小，大滑車２０ｄ，２０ｅによる梃子機能を持たせることにより、床面１６の支持荷重を更に軽減することができるため、その分カウンターウエイト２６の軽量化およびスプリング２８の剛性低下を図ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に示す免震床にあっては、建物の柱間に囲まれた床面をガイド部材を介して上下動自在に配設し、該床面の複数箇所を動滑車組によって吊下げ、これら動滑車組を周回して垂下したワイヤーに取付けたカウンターウエイトおよび該カウンターウエイトをばね部材によって建物の固定部分に連結するようにしたので、床面荷重はカウンターウエイトの荷重とばね部材の引っ張り力とによってバランスさせることができる。従って、このバランス状態で振動が入力されると、前記カウンターウエイトによるマスダンパー機能を伴って床面を効果的に免震することができる。このとき、前記カウンターウエイトの重量調整で床面の荷重制御ができ、これに応じた剛性のばね部材を用いることにより、必要とする上下方向の免震周期を設定して長周期化を可能とするため、大地震に十分対処して床面を免震することができる。また、動滑車組を用いたことによりばね部材に作用する荷重を小さくすることができるので、必要なばね部材の剛性やストローク等の容量を小さくしてばね変形量を小さくし、カウンターウエイトおよびばね部材の収納スペースを小さくすることができる。更に、前記ばね部材は垂直方向に配置されて引っ張り荷重が作用するので、該ばね部材に座屈が生ずるのを防止し、常時安定したばね力を作用させることができる。更にまた、柱間に囲まれた床面全体を上下移動可能として免震することができるので、該床面に段差が設けられるのを無くして、使用勝手を大幅に向上することができる。
【００２９】
また、本発明の請求項２に示す免震床にあっては、前記カウンターウエイトを、前記ばね部材およびこれに並列配置されるダンパーを介して前記固定部分に連結したので、該ばね部材の伸縮時に該ダンパーが作用して、該ばね部材の伸縮振動の減衰、延いては床面の振動を減衰することができるため、免震効果を更に向上することができる。
【００３０】
更に、本発明の請求項３に示す免震床にあっては、上下可動となった前記床面の下方に位置して、建物の固定部分に該床面の落下を防止するストッパーを設けたので、床面を吊下げる機構が破損された場合にも床面が前記ストッパーにより落下するのを停止できるため、フェールセーフとしての機能を発揮して安全性を確保することができる。
【００３１】
更にまた、本発明の請求項４に示す免震床にあっては、前記建物の基礎部分にアイソレータを配置して、該建物全体をアイソレータで免震する構成としたので、該アイソレータにより建物全体を水平免震を行うことができるため、前記床面の上下免震と相俟って３次元免震を可能とし、免震効果を著しく向上することができるという各種優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す免震床の断面側面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す免震床の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態が適用される建物の概略架構を示す斜視図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す動滑車組の構成図である。
【図５】本発明の更に他の実施形態を示す動滑車組の構成図である。
【符号の説明】
１０  免震床
１２  建物
１４  柱
１４ａ  レール（ガイド部材）
１６  床面
２０  動滑車組
２１  ワイヤー
２６  カウンターウエイト
２８  スプリング（ばね部材）
３０  ダンパー
３２  下方梁部材（固定部材）
３４  ストッパー
３６  アイソレータ
【図１】
0003800699.tif 000002
【図２】
0003800699.tif 000003
【図３】
0003800699.tif 000004
【図４】
0003800699.tif 000005
【図５】
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