(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物と建物を支持する基台との間に配置した球体によって建物の荷重を支持しつつ、前記球体の周囲に配置した円筒部材と球体との間の摩擦力によって震動エネルギーを吸収するとともに前記円筒体に設けた建物に向けて付勢される小球により円筒体の回転を防止することを特徴とする免震方法。
【請求項２】
前記円筒部材を球体を中心に多数配置し、地震エネルギーを各円筒部材間に配置したバネ、震動吸収ダンパーにより吸収することを特徴とする請求項１に記載の免震方法。
【請求項３】
前記請求項１または請求項２に記載の免震方法に使用する免震装置であって、前記装置は建物と建物を支持する基台との間に介在され建物の荷重を支持する球体と、この球体を収納し球体との摩擦力を制御できる摩擦力調整手段とを備えており、前記円筒部材にはすり割を形成してこのすり割の隙間調整をする締めつけ部材を設け、さらに前記円筒体には円筒体の回転を防止するために建物に向けて付勢される小球が配置されていることを特徴とする免震装置。
【請求項４】
前記円筒部材の内面には球体と接触するテーパ面を形成し、前記テーパ面と球体との摩擦力は前記建物に向けて付勢される小球によって摩擦力調整がなされるべく構成されていることを特徴とする請求項３に記載の免震装置。
【請求項５】
前記球体は、球体と接触するテーパ面を有する２個の円筒部材で挟持され、各円筒部材には球体との摩擦力調整手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載の免震装置。
【請求項６】
前記円筒部材を球体を中心に多数配置し、各円筒部材間にはバネおよび震動吸収ダンパーを配置したことを特徴とする請求項３または４に記載の免震装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建築物あるいは免震ケース等の上部構造と建築物を支持する基礎構造あるいは免震ケースを支持する基台あるいは床部等の下部構造との間に介装され、地震の揺れを軽減して、被害の軽減を図るための免震方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
住宅等の比較的に軽量な建築物に対する免震装置としては、球体に建物を設置する方法が最善であるといわれている。しかし転がり摩擦力は０．０１から０．００１のオーダであり、滑り摩擦と比較して非常に小さく、そのため風などの小さな外力によっても動いてしまうという欠点がある上に、大きな水平変位に限界があるなどの問題がある。
【０００３】
このため、球体を使用した免震装置において、このような問題点を解消したベアリング式免震装置等が提案されている。ベアリング式免震装置は、復元機能を持たせるために、皿型の凹面を有する基板の上にベアリングボールを載置する形式のものが提案されており（例えば、特開平９−３２３４５、特開平１０−８５７１など）、また振幅が大き過ぎるときに、ベアリングボールが基板の外に逸脱することを防止するための環状壁を設けたもの（特開平１０−２５２３１２）や、ボールが周壁に衝突したときにはボールの回転が阻止され、ボールの滑り摩擦による制動がかかるようにしたもの（特開平１０−２９２６７１）などが、提案されている。
【０００４】
しかし、復元機能を高めるためにスプリングを併用した装置では、水平方向のスプリング弾性を強くすると、装置の固有周期が短くなって免震効果が低下し、また逆にこれを弱くすると、減衰機能と復元機能とが共に低下して、地震の衝撃を十分に吸収できなくなるという問題がある。そしてまた、粘性ダンパーを利用することも考えられるが、この場合もスプリングを用いる場合と同様な問題があり、ダンパーの取り付け方向が地震波の方向と一致しないと、ダンパーの機能が十分に発揮されないという弱点もある。その上、粘性ダンパーは比較的に高価であるので、免震構造物の建設費用が嵩む要因の一つにもなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、地震により基台が動いた場合に慣性の法則により建物は動かないでその位置にとどまり続けることができるという考え方に基づき、移動する球体に発生する滑り摩擦力を制御することにより、地震力が建物に伝わらないようにした新しい免震方法および装置を提供し、上記問題点を解決することを目的とする。
一般に、摩擦力は建物の大きさにより変化するため、建物が重くなると摩擦力が増大し、動きにくくなり、免震作用が薄れてくるが、本発明では、球体に発生する摩擦力を制御することにより、効果的な免震作用を奏することができる。
中央の球体の外側に複数の円筒を配置し、円筒の端面での滑りにより水平方向の動きを低減させる構造となっている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため本発明が採用した技術解決手段は、
建物と建物を支持する基台との間に配置した球体によって建物の荷重を支持しつつ、前記球体の周囲に配置した円筒部材と球体との間の摩擦力によって震動エネルギーを吸収するとともに前記円筒体に設けた建物に向けて付勢される小球により円筒体の回転を防止することを特徴とする免震方法である。
また、前記円筒部材を球体を中心に多数配置し、地震エネルギーを各円筒部材間に配置したバネ、震動吸収ダンパーにより吸収することを特徴とする免震方法である。
また、前記免震方法に使用する免震装置であって、前記装置は建物と建物を支持する基台との間に介在され建物の荷重を支持する球体と、この球体を収納し球体との摩擦力を制御できる摩擦力調整手段とを備えており、前記円筒部材にはすり割を形成してこのすり割の隙間調整をする締めつけ部材を設け、さらに前記円筒体には円筒体の回転を防止するために建物に向けて付勢される小球が配置されていることを特徴とする免震装置である。
また、前記円筒部材の内面には球体と接触するテーパ面を形成し、前記テーパ面と球体との摩擦力は前記建物に向けて付勢される小球によって摩擦力調整がなされるべく構成されていることを特徴とする免震装置である。
また、前記球体は、球体と接触するテーパ面を有する２個の円筒部材で挟持され、各円筒部材には球体との摩擦力調整手段を備えていることを特徴とする免震装置である。
また、前記円筒部材を球体を中心に多数配置し、各円筒部材間にはバネおよび震動吸収ダンパーを配置したことを特徴とする免震装置である。
【０００７】
【実施の形態】
本発明に係る免震装置を図面を参照して説明すると、図１は第１実施形態としての免震装置の側面図、図２は同平面図である。
図において、１は建物、２は建物を支持する基台（地面を含む）であり、両者の間に免震装置が介在されている。免震装置は、建物１の荷重を支持する球体３と、この球体３を収納し、球体との滑り摩擦力を発生し、かつ滑り摩擦力を制御することができる円筒部材４とを備えている。円筒部材４は、下面は基台２とは離れており、また、図２に示すように一部にすり割５が入れられ、このすり割部分に設けた締めつけ部材を構成するボルト６により球体を締めつける力を制御し、球体３と円筒部材４内面との間の摩擦力を調整する摩擦力調整手段を構成している。
【０００８】
また、円筒部材４の上面には小球７が複数個（本例では４個）配置されている。この小球７は、円筒部材４に形成され垂直穴８内に配置したバネ９によって、常時建物に向けて付勢される構成となっており、小球７によって、球体３回転時に円筒部材４の回転、或いは円筒体の拗れ等の発生を防止している。
【０００９】
この免震装置は建物１と基台２との間に多数配置され、図１に示すように建物の荷重は球体３のみで支持し、円筒部材４は小球７によって、球体移動時に傾いたりすることが防止されている。地震によって建物１と基台２との間に水平揺れが発生すると、円筒部材４との間に適当な滑り摩擦力をもって支持されている球体３がその摩擦力に抗して回転し、これによって地震エネルギーを吸収する。なお、本免震装置は縦揺れに対しては効果を発揮しないが、縦揺れについては、縦揺れ用の免震装置をこの免震とは別に使用することが望まれる。また、小球７の支持方法として図３に示すようにバネ９の付勢力を調整するために調整ボルト１０を使用することもできる。この図の場合では調整ボルト１０がバネ９を収納する穴に螺合しており、調整ボルト１０のネジ込み量によってバネの強さを調整することができる。また、調整ボルトの代わりに油圧等の他の手段によってバネ強さを調整することも可能である。
【００１０】
つづいて第２実施形態について図４を参照して説明をする。
この第２実施形態では円筒部材４Ａの内壁面に球体に接触するテーパ面４Ｂを形成し、球体３との滑り摩擦力を円筒部材内壁４Ｃおよび、テーパ面４Ｂとの当接部で制御することができるようになっている。特に球体３とテーパ面４Ｂとの摩擦力は、バネ９によって付勢されている小球７と建物との間に発生する反力によって円筒部材に下方に向いた力を発生させ、この反力によって制御することができる。この反力の調整は、小球７を付勢するバネ９の力を調整することで制御できる。なお、本例では円筒部材４Ａを締めつけるボルトとともに、前述した小球７とバネ９とによって摩擦力調整手段を構成している。
【００１１】
第３実施形態を図５を参照して説明をする。図５は平面図および側断面図である。
第３実施形態は、球体３の上下方向からテーパ面２１Ａ、２２Ａを持った円筒部材２１、２２で支持する構成となっている。二つの円筒部材２１、２２は内面に対称的なテーパ面２１Ａ、２２Ａを備えており、このテーパ面の間に球体３を挟持し、さらに両円筒部材をボルト２３で締めつけることによりテーパ面と球体との摩擦力を制御できる構成となっている。この例では両円筒部材２１、２２を締めつけるボルト２３が摩擦力調整手段を構成している。
この例でも、上方の円筒部材の上面には第１、第２実施形態と同様に小球を配置し、円筒部材の回転や、傾き、拗れ等を防止している。
【００１２】
第４実施形態を図６を参照して説明をする。
第４実施形態は第１実施形態の変形例である。第４実施形態では、水平方向の揺れを球体３と円筒部材３１との間の摩擦力で制御するだけでなく、円筒部材３１のさらに外周に、その円筒部材を囲むように多重に円筒部材３２、３３、３４を配置し、夫々の円筒部材間に衝撃吸収用のバネ３６および衝撃吸収ダンパ３５を配置している。各円筒部材はすり割が形成されており、このすり割部分に配置したボルトによって締めつけ力を制御することができる構成となっている。また小球は本例では一番内側の円筒部材の上にのみ配置してあるが、外側の各円筒部材の上面に配置することも可能である。
【００１３】
前記円筒部材についてさらに詳述すると、円筒部材３１〜３４は、段付き形状をしており、各段がかみ合う部分にバネ３６を配置するとともに、衝撃吸収ダンパー３５を配置する。なお、バネおよび衝撃吸収ダンパーの配置は上記例に限定されることはない。この形態では、各円筒は半径方向に引っ張りコイルバネまたは板バネにより連結されており、基台の強い動きに際しては円筒側面でぶつかり合い、衝撃吸収されることにより建物の動きが軽減される。
【００１４】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、円筒の大きさ（重さ）、個数、バネの強さは建物の大きさを考慮して最適な形状を決定することになる。また滑り摩擦力を制御できるように円筒端面と建物間にバネー小球を介して円筒に力を作用できるようにして摩擦力を付加できるようにし、且つバネの強さを変えることにより摩擦力の大きさを制御できる構造としているが、その構造については上記した例に限定されることはなく、同様の機能を達成できる構造であれば他の構造を採用することもできる。また、上記各実施形態を適宜組み合わせた免震装置とすることも可能である。また第２、第３実施形態において、円筒部材を多重とし、各円筒部材間にバネ、衝撃吸収ダンパーを配置することもできる。さらに、本発明は上記実施形態に限定することなく、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【００１５】
【発明の効果】
これまで詳述してきたように本発明によれば、中央の球体の外側に単数あるいは複数の円筒を配置し、球体に発生する摩擦力を制御することにより、効果的な免震作用を奏することができる。また、本発明は移動する球体にバネ力、滑り摩擦力、衝撃力という足かせをつけ、地震力を建物に伝わらないように工夫したものであり、構造がきわめて簡単であり、建物の大きさに合わせて支承の形状を決めることにより、地震により発生する水平力を効果的に吸収することができる、等の優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態に係る免震装置の側断面図である。
【図２】  図１の平面図である。
【図３】  図１の変形例である。
【図４】  第２実施形態に係る免震装置の側断面図である。
【図５】  第３実施形態に係る免震装置の側断面図である。
【図６】  第４実施形態に係る免震装置の側断面図である。
【符号の説明】
１        建物
２        基台（地面）
３        球体
４        円筒部材
５        すり割
６        摩擦力調整手段（ボルト）
７        小球
８        垂直穴
９        バネ
１０        調整ボルト
【図１】
0003732744.tif 000002
【図２】
0003732744.tif 000003
【図３】
0003732744.tif 000004
【図４】
0003732744.tif 000005
【図５】
0003732744.tif 000006
【図６】
0003732744.tif 000007