JP3685706B2

JP3685706B2 - 免震装置

Info

Publication number: JP3685706B2
Application number: JP2000307247A
Authority: JP
Inventors: 好洋福谷; 正典筒井; 隆之柴山
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2000-10-06
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2020-10-06
Also published as: JP2002115419A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基礎と建築物との間に介装されて該建築物を水平方向に移動可能に支持する免震装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建築物を地震から保護するための装置として、基礎と建築物との間に介装されて、地震による揺れを建築物に伝えないことにより建築物を保護する免震装置が知られており、近年、この免震装置が設置された建築物が増加する傾向にある。免震装置には、弾性材料を使用してその弾性を利用したものや、建築物側に設置されたボールが基礎側に固定された支持板上を転動する構造のものなどがあるが、特に、後者の免震装置は、前者の免震装置が適用させにくい戸建住宅にも対応することができるため、その利用が増加する傾向にある。
【０００３】
上記した、建築物側に設置されたボールが基礎側に固定された支持板上を転動する構造の免震装置においては、従来、例えば、特開平１０−８８８５７号公報に示されるように、建築物に固定されてボールを保持する保持体とボールとの間に潤滑剤を介在させることにより、ボールを滑らかに転動させていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、建築物に地震の揺れを伝えないためにボールの転動を滑らかにすることは必要であるが、ボールの転動が滑らか過ぎると、地震以外での原因、例えば、強風が吹いた場合に建築物が移動してしまったり、また、地震が止まった後に長時間に亘って建築物の揺れが止まらなくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記した事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、強風によって建築物が移動したり、地震後の建築物の揺れが長時間止まらなかったりすることのない免震装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１に係る発明においては、基礎と建築物との間に介装されて該建築物を水平方向に移動可能に支持する免震装置において、該免震装置は、前記基礎に固定され且つその表面が中心に向かって下り傾斜する円錐形状に形成される支持板と、前記建築物に固定され且つ前記基礎と前記建築物とが相対的に変位したときに前記支持板上を転動するボールを回転自在に保持するボール保持体と、から構成され、前記ボール保持体は、前記ボールを回転自在に保持するボール保持凹部が形成されるボール保持筒と、該ボール保持筒の内側面中央に固着され鋼裏金の表面に施された多孔質金属層の孔隙に樹脂摺動層を含侵したすべり軸受と、前記ボール保持凹部に前記ボールを保持した状態で該ボール保持凹部の開口部に取り付けられる脱落防止材と、該脱落防止材と前記ボールとの間に生ずる隙間から塵等がボール保持凹部内に侵入しないように該脱落防止材に取り付けられる防塵枠と、から構成され、前記すべり軸受のほぼ中央に前記ボールとすべり軸受との接触面積調整用の穴部を形成したことを特徴とする。このように構成することにより、すべり軸受とボールとの間のすべり摩擦抵抗により、建築物が風圧等の微小な力で移動することがなく、また、地震が止まった後に長時間に亘って建築物の揺れが止まらなくなるということがないため、建築物内の者が不快感を持つことがない。また、すべり軸受のほぼ中央に穴部が穿設されているため、ボールとすべり軸受との接触面積を調整でき、面圧依存性を利用してボールとすべり軸受が摺動する際の摺動摩擦抵抗を調整することができる。更に、防塵枠の中央に穿設された穴の外周が、脱落防止材から突出したボールの表面に密着するため、脱落防止材とボールとの間の隙間を塞ぎ、ボール保持凹部内に塵等が侵入し難くなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、図１乃至図３を参照して、実施形態に係る免震装置１について説明する。図１は、基礎３０と建築物３１との間に介装される免震装置１の断面図であり、図２は、免震装置１を構成するボール保持体２の平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａで切断した断面図である。
【０００８】
図１において、免震装置１は、基礎３０と建築物３１との間に介装されるものであり、基礎３０に固定され且つ表面が中心に向かって下り傾斜する円錐形状に形成される支持板４と、基礎３０と建築物３１とが相対的に変位したときに支持板４上を転動するボール３と、建築物３１に固定され且つボール３を回転自在に保持するボール保持凹部５が形成されるボール保持体２と、から構成されている。
【０００９】
図２において、ボール保持体２は、平面視でほぼ正方形状の上板１５とほぼ円筒形状のボール保持筒１６とが一体的に、ステンレス鋳物により形成されるものである。ボール保持筒１６の外周４ヵ所には、ボール保持筒１６から上板１５に亘って、ボール保持体２の強度を高めるためのリブ１４が形成されている。上板１５の隅角部４ヵ所には、それぞれ取付座１２が形成され、この取付座１２の中心には、ボール保持体２を建築物３１に取り付けるための取付穴１３が穿設されている。
【００１０】
図３において、ボール保持筒１６の内側は、ボール３を回転自在に保持するボール保持凹部５として形成され、その上面中央には、球面の一部によって湾曲面１７が凹状に形成されている。この湾曲面１７のほぼ中央には、溝穴部１１が穿設されている。湾曲面１７には、その表面に沿ってすべり軸受６が接着またはカシメ，ビスによって取り付けられている。また、このすべり軸受６のほぼ中央には、前記溝穴部１１とほぼ同じ径で穴部７が穿設されている。なお、ボール保持凹部５に保持されるボール３は、ステンレス又は軸受鋼によりほぼ球状に形成されるものである。
【００１１】
すべり軸受６は、鋼裏金の表面に施された多孔質金属層の孔隙とその表面に含浸被覆用組成物を含浸及び被覆することにより形成されている。この含浸被覆用組成物は、ボール３が摺動する表面摺動層として形成されるものであり、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）をベース樹脂とし、各種固体潤滑剤を含浸被覆した材料から構成されている。このようなすべり軸受は、摩擦摩耗特性，耐熱性，機械的強度等に優れているため、すべり軸受６を広い温度領域や高荷重等の過酷な条件下で使用した場合であっても、良好な摺動特性を維持することができる。
【００１２】
一方、基礎３０に固定される支持板４は、図１に示すように、平面視でほぼ正方形状の底板２１とほぼ円形状の転動面１９とが一体的に、ステンレスにより形成されるものである。転動面１９は、中心に向かって下り傾斜する円錐形状に形成されると共に、その外周縁には、停止壁２０が全周に亘って突設されている。なお、転動面１９の傾斜角θは、すべり軸受６の摩擦係数μとの間でｔａｎθ≧μの計算式を満たすように設定されている。
【００１３】
しかして、上記したボール保持体２，ボール３及び支持板４を用いて、免震装置１を組み立てるには、以下のように行う。まず、ボール保持体２のボール保持凹部５内にボール３を載置する。このとき、ボール３の一部が湾曲面１７に取り付けられたすべり軸受６に当接する。なお、すべり軸受６のほぼ中央には、前述したように、穴部７が穿設されているため、ボール３とすべり軸受６との接触面積を調整でき、面圧依存性を利用してボール３とすべり軸受６が摺動する際の摺動摩擦抵抗を調整することができる。
【００１４】
ボール保持凹部５内にボール３を載置した後、ボール保持凹部５の開口部に脱落防止材８を圧入することにより取り付ける。この脱落防止材８は、ステンレスにより形成されるもので、その縦断面がＬ字形状で、中央に穴が穿設されて環状に形成されるものである。圧入の際には、脱落防止材８の外周の垂直部分がボール保持凹部５の内側面に当接した状態で挿入した後、水平面がボール保持筒１６の先端面とほぼ同じ位置になるまで圧入する。このように、脱落防止材８をボール保持凹部５に取り付けた際、ボール３の一部がボール保持凹部５から外側に突出することとなる。
【００１５】
脱落防止材８を取り付けた後、脱落防止材８とボール３との間に生じる隙間から塵等がボール保持凹部５内に侵入しないよう、脱落防止材８上に防塵枠９を取り付ける。この防塵枠９は、ゴム又はプラスチックの薄板により形成され、中央に穴が穿設されて環状に形成されるものである。防塵枠９を脱落防止材８に取り付けるには、防塵枠９に穿設された取付穴（図示しない）に取付ネジ１０を挿通し、脱落防止材８に穿設された取付ネジ穴（図示しない）に螺着することにより行う。こうして取り付けられた防塵枠９の中央に穿設された穴の外周が、脱落防止材８から突出したボール３の表面に密着するため、脱落防止材８とボール３との間の隙間を塞ぎ、ボール保持凹部５内に塵等が侵入し難くなる。なお、防塵枠９は、ボール保持筒１６の先端面にネジ止めされるものであってもよい。
【００１６】
防塵枠９を取り付けた後、取付ボルト１８をボール保持体２の取付穴１３に挿通し、建築物の下面に穿設された取付ネジ穴（図示しない）に螺着することにより、ボール保持体２が建築物に対して取り付けられることとなる。
【００１７】
一方、基礎３０には、支持板４の取付穴１３に挿通した取付ボルト２２が基礎３０に穿設された取付ネジ穴（図示しない）に螺着されることにより、支持板４が取り付けられる。そして、上記した、建築物３１に取り付けられたボール保持体２を、基礎３０に取り付けられた支持板４上に載置することにより、免震装置１が組み立てられ、基礎３０と建築物３１との間に介装されることとなる。
【００１８】
しかして、上記のように組み立てられた免震装置１を備えた基礎３０及び建築物３１が地震の影響を受けた場合、基礎３０に固定された支持板４が横揺れし、支持板４が横揺れすることによって、ボール３が支持板４の転動面１９上を転動する。このように、ボール３が転動面１９を転動することにより、横揺れが吸収されるため、地震による揺れが建築物３１に伝わり難く、建築物３１が地震から保護されることとなる。このとき、前述したように、支持板４の転動面１９の外周縁には、停止壁２０が全周に亘って突設されているため、極めて大きな揺れが生じてもボール３が転動面１９から落下することはない。そして、地震が止まった後、建築物３１がボール３を介して転動面１９上を若干揺れることになるが、この揺れは、すべり軸受６とボール３との間のすべり摩擦抵抗によって徐々に収束し、やがて建築物３１は、転動面１９の傾斜角によって基礎３０に対して元の位置で停止することとなる。
【００１９】
このように、ボール保持凹部５の内側上面に、ボール３の転動時にボール３がその表面を摺動するすべり軸受６が取り付けられているため、すべり軸受６とボール３との間のすべり摩擦抵抗により、地震が止まった後に長時間に亘って建築物３１の揺れが止まらなくなるということがなく、また、建築物３１が風圧等の微小な力で移動することがないため、建築物３１内の者が不快感を持つことがない。なお、前述したように、ボール保持体２の湾曲面１７のほぼ中央およびすべり軸受のほぼ中央には、溝穴部１１および穴部７が穿設されているため、ボール３がすべり軸受６と摺動した際に発生する粉塵をこの溝穴部１１および穴部７に収めることができ、ボール保持凹部５内に飛散させることがない。ボール３とすべり軸受６の摺動摩擦抵抗を調節するために、上述の溝穴部１１および穴部７が穿設されていなくてもよい。
【００２０】
なお、上記した実施形態（以下、第１実施形態という）においては、免震装置１の支持板４は、基礎３０の表面に取り付けられるものを示したが、基礎３０の表面に取り付けられるものに限らず、基礎３０の表面から突出しない位置で基礎３０に埋設されているものであってもよい。このような実施形態（以下、第２実施形態という）について、図４を参照して説明する。図４は、第２実施形態に係る免震装置１の断面図である。なお、上記した免震装置１に係る第１実施形態と同一の部品には、同一の符号を付した。
【００２１】
図４において、支持板４は、薄板のステンレスにより形成されるもので、平面視でほぼ円形状の転動面１９と、転動面１９の外周縁に形成される停止壁２０とから構成されている。転動面１９は、中心に向かって下り傾斜する（第１実施形態と同じ傾斜角θが設定されている）円錐形状に形成され、停止壁２０は、転動面１９の全周に亘って突設されている。この支持板４は、図４に示すように、停止壁２０の上端面と基礎３０の表面がほぼ同一面となる状態で、基礎３０に対して埋設されている。しかして、第１実施形態と同様、建築物３１に取り付けられたボール保持体２を、基礎３０に埋設された支持板４に載置することにより、免震装置１が組み立てられ、基礎３０と建築物３１との間に介装されることとなる。このように、支持板４を基礎３０に対して埋設することにより、建築物の施工時に支持板４が障害物とならないため施工し易く、また、免震装置の取付の省スペース化を図ることができる。なお、上記した第２実施形態に係る支持板４は、ステンレスの薄板により形成されるものを示したが、第１実施形態に示した支持板４を、停止壁２０の上端面と基礎３０の表面がほぼ同一面となる状態で、基礎３０に対して埋設したものであってもよい。
【００２２】
また、上記した第１実施形態及び第２実施形態においては、免震装置１の支持板４は、転動面１９が中心に向かって下り傾斜する円錐形状に形成されるものを示したが、中心に向かって下り傾斜する円錐形状に形成されるものに限らず、平面状に形成されるものであってもよい。このような実施形態（以下、第３実施形態という）について、図５を参照して説明する。図５は、第３実施形態に係る免震装置１の断面図である。なお、上記した免震装置１に係る第１実施形態及び第２実施形態と同一の機能を有する部品には、同一の符号を付した。
【００２３】
図５において、第３実施形態に係る免震装置１において、建築物３１に取り付けられるボール保持体２及びボール３は、第１実施形態とまったく同様の形状である。一方、基礎３０に取り付けられる支持板４は、第１実施形態における免震装置１の支持板４の転動面１９を水平面にした以外は、まったく同様の形状である。また、第３実施形態と第１実施形態及び第２実施形態との相違点としては、第３実施形態においては、復帰用ダンパ部材２３が設置されていることである。図５において、第３実施形態における免震装置１の左右両側方には、基礎３０と建築物３１とに亘って復帰用ダンパ部材２３が設置されている。この復帰用ダンパ部材２３は、基礎３０及び建築物３１に取り付けられる上下２つのフランジ部２５と、ゴム等の弾性部材により形成されて２つのフランジ部２５を連結する弾性部２４と、から構成されている。この復帰用ダンパ部材２３は、取付ボルト（図示しない）をフランジ部２５に穿設された取付穴（図示しない）に挿通し、基礎３０及び建築物３１にそれぞれ螺着することにより取り付けられるものであり、地震後の建築物３１の揺れが停止する際に、建築物３１を元の位置に戻す働きをするものである。即ち、地震が止まった後、建築物３１がボール３を介して転動面１９上を若干揺れることになるが、この揺れは、復帰用ダンパ部材２３の弾性部２４の復元力及びすべり軸受６とボール３との間のすべり摩擦抵抗によって徐々に収束し、やがて建築物３１は、復帰用ダンパ部材２３の弾性部２４が元の形状に戻ることにより、基礎３０に対して元の位置に復帰して停止することとなる。なお、復帰用ダンパ部材２３として、免震装置１の左右両側に取り付けられるものを示したが、免震装置１の左右両側に取り付けられるものに限らず、基礎３０と建築物３１との間で任意の位置に取り付けられるものであっても良い。
【００２４】
また、上記した第３実施形態においては、支持板４の転動面１９が水平面に形成されたものを示したが、水平面に形成されたものに限らず、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、支持板４の転動面１９が中心に向かって下り傾斜する円錐形状に形成されるものであってもよい。
【００２５】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【００２６】
以上、実施形態について詳細に説明してきたが、本実施形態においては、基礎３０と建築物３１との間に介装されて該建築物３１を水平方向に移動可能に支持する免震装置１において、該免震装置１は、前記基礎３０に固定される支持板４と、前記建築物３１に固定され且つ前記基礎３０と前記建築物３１とが相対的に変位したときに前記支持板４上を転動するボール３を回転自在に保持するボール保持凹部５が形成されるボール保持体２と、から構成され、前記ボール保持凹部５の内側上面に、前記ボール３と当接するすべり軸受６が取り付けられていることにより、すべり軸受６とボール３との間のすべり摩擦抵抗により、建築物３１が風圧等の微小な力で移動することがなく、また、地震が止まった後に長時間に亘って建築物３１の揺れが止まらなくなるということがないため、建築物３１内の者が不快感を持つことがない。
【００２７】
また、本実施形態においては、前記支持板４は、前記ボール３が転動する転動面１９が中心に向かって下り傾斜する円錐形状に形成されていることにより、風圧等の微小な力では、ボール保持体２内のボール３が転動面１９を上って建築物３１が移動することがないため、建築物３１内の者が不快感を持つことがない。また、転動面１９が中心に向かって下り傾斜しているため、地震後の建築物３１の揺れは、支持板４の中心に向かって減衰し、最終的に建築物３１を基礎に対してもとの位置で停止させることができる。
【００２８】
また、本実施形態においては、前記支持板４は、前記ボール３が転動する転動面１９が平面状に形成される一方、前記基礎３０と前記建築物３１との間には、前記基礎３０と前記建築物３１が相対的に変位したときに前記建築物３１を前記基礎３０に対して変位前の位置に復帰させるための復帰用ダンパ部材２３が連結して取り付けられていることにより、復帰用ダンパ部材２３により、建築物３１を基礎３０に対して変位前の位置に復帰させることができるため、支持板４の転動面１９を平面形状に形成すればよい。このように、転動面１９を平面形状に形成すればよいため支持板４の製造が容易になり、支持板４の製造コストを低減することができる。
【００２９】
また、本実施形態においては、前記支持板４は、該支持板４が前記基礎３０の表面から突出しない位置で前記基礎３０に埋設されていることにより、建築物３１の施工時に支持板４が障害物とならないため施工し易く、また、免震装置１の取付の省スペース化を図ることができる。
【００３０】
更に、本実施形態においては、前記すべり軸受６は、鋼裏金の表面に施された多孔質金属層の孔隙とその表面に含浸被覆用組成物を含浸及び被覆することにより形成されていることにより、摩擦摩耗特性，耐熱性，機械的強度等に優れたすべり軸受を形成することができ、すべり軸受６を広い温度領域や高荷重等の過酷な条件下で使用した場合であっても、良好な摺動特性を維持することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したところから明らかなように、請求項１に係る発明においては、基礎と建築物との間に介装されて該建築物を水平方向に移動可能に支持する免震装置において、該免震装置は、前記基礎に固定され且つその表面が中心に向かって下り傾斜する円錐形状に形成される支持板と、前記建築物に固定され且つ前記基礎と前記建築物とが相対的に変位したときに前記支持板上を転動するボールを回転自在に保持するボール保持体と、から構成され、前記ボール保持体は、前記ボールを回転自在に保持するボール保持凹部が形成されるボール保持筒と、該ボール保持筒の内側面中央に固着され鋼裏金の表面に施された多孔質金属層の孔隙に樹脂摺動層を含侵したすべり軸受と、前記ボール保持凹部に前記ボールを保持した状態で該ボール保持凹部の開口部に取り付けられる脱落防止材と、該脱落防止材と前記ボールとの間に生ずる隙間から塵等がボール保持凹部内に侵入しないように該脱落防止材に取り付けられる防塵枠と、から構成され、前記すべり軸受のほぼ中央に前記ボールとすべり軸受との接触面積調整用の穴部を形成したことを特徴とする。このように構成することにより、すべり軸受とボールとの間のすべり摩擦抵抗により、建築物が風圧等の微小な力で移動することがなく、また、地震が止まった後に長時間に亘って建築物の揺れが止まらなくなるということがないため、建築物内の者が不快感を持つことがない。また、すべり軸受のほぼ中央に穴部が穿設されているため、ボールとすべり軸受との接触面積を調整でき、面圧依存性を利用してボールとすべり軸受が摺動する際の摺動摩擦抵抗を調整することができる。更に、防塵枠の中央に穿設された穴の外周が、脱落防止材から突出したボールの表面に密着するため、脱落防止材とボールとの間の隙間を塞ぎ、ボール保持凹部内に塵等が侵入し難くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基礎と建築物との間に介装される免震装置の断面図である。
【図２】免震装置を構成するボール保持体の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａで切断した断面図である。
【図４】第２実施形態に係る免震装置の断面図である。
【図５】第３実施形態に係る免震装置の断面図である。
【符号の説明】
１免震装置
２ボール保持体
３ボール
４支持板
５ボール保持凹部
６すべり軸受
１７湾曲面
１９転動面
２０停止壁
２３復帰用ダンパ部材
２４弾性部
２５フランジ部
３０基礎
３１建築物

Claims

基礎と建築物との間に介装されて該建築物を水平方向に移動可能に支持する免震装置において、
該免震装置は、前記基礎に固定され且つその表面が中心に向かって下り傾斜する円錐形状に形成される支持板と、前記建築物に固定され且つ前記基礎と前記建築物とが相対的に変位したときに前記支持板上を転動するボールを回転自在に保持するボール保持体と、から構成され、
前記ボール保持体は、前記ボールを回転自在に保持するボール保持凹部が形成されるボール保持筒と、該ボール保持筒の内側面中央に固着され鋼裏金の表面に施された多孔質金属層の孔隙に樹脂摺動層を含侵したすべり軸受と、前記ボール保持凹部に前記ボールを保持した状態で該ボール保持凹部の開口部に取り付けられる脱落防止材と、該脱落防止材と前記ボールとの間に生ずる隙間から塵等がボール保持凹部内に侵入しないように該脱落防止材に取り付けられる防塵枠と、から構成され、
前記すべり軸受のほぼ中央に前記ボールとすべり軸受との接触面積調整用の穴部を形成したことを特徴とする免震装置。