JP4480708B2 - 免震装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばビルやマンション等の構造物とその室内の床との間に設けられ、地震による構造物の揺れに対して室内側の揺れを吸収する免震装置に関するものである。

近年、例えばビルやマンションでは、地震による建物の倒壊を防止するため、耐震強度の高い構造のものが多くなっている。しかしながら、建物の倒壊は防ぐことができても、地震による揺れが激しい場合は、室内の家具が転倒したり、備品が飛散するなど、室内側の被害が大きい場合がある。そこで、構造物のスラブと室内の床との間に免震装置を設け、免震装置によって部屋ごとに揺れを吸収するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−１０２７５０号公報

ところで、前述のように免震装置によって部屋ごとに揺れを吸収するようにした場合では、床下のスペースが狭いことから小型の免震装置を用いる必要があるが、小型の免震装置では揺れを十分に吸収することができず、特に横揺れに対する水平方向の移動量が少ないという問題点があった。また、地震の揺れがなくなった後は、横揺れによって位置ずれした床が元の位置に復帰するようにしなければならないが、この場合は免震装置に水平方向の張力を付与する復帰バネを免震装置の外部に設ける必要があるため、復帰バネの設置スペースが別途必要となり、狭い床下への設置が困難になるという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型に構成した場合でも横揺れに対する水平方向の移動量を十分確保することができるとともに、免震対象物を元の位置に復帰させるためのバネを外部に別途設置する必要のない免震装置を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、地震と共に揺れる構造物と免震対象物との間に配置され、構造物側から免震対象物側に伝わる地震の揺れを吸収する免震装置において、前記構造物に固定される第１の基板と、免震対象物に固定される第２の基板と、第２の基板を水平方向に移動自在に支持する支持部材と、第１の基板上に水平方向に移動自在に支持され、支持部材を上下方向に移動自在に支持する主軸と、主軸の外側に径方向に間隔をおいて配置され、第１の基板上に固定された円筒部材と、支持部材を上方に付勢する第１の弾性部材と、主軸と円筒部材との間に配置され、主軸に対する円筒部材の水平方向への移動による圧縮力によって弾性変形する第２の弾性部材と、第２の基板と支持部材に連結され、第２の基板に対する支持部材の水平方向の移動による引張力によって弾性変形する第３の弾性部材とを備えている。

これにより、主軸に支持された支持部材が上下動することにより地震の縦揺れが吸収され、この上下動は第１の弾性部材によって緩衝される。また、円筒部材が主軸に対して水平方向に移動するとともに、主軸が第２の基板に対して水平方向に移動することにより、地震の横揺れが吸収され、これらの移動は第２及び第３の弾性部材によって緩衝される。即ち、構造物側の水平方向の移動に対し、円筒部材の移動と主軸の移動により、免震対象物側への横揺れが吸収される。また、地震の揺れがなくなった後は、第２の弾性部材の復元力によって主軸が円筒部材の中心位置に戻され、第３の弾性部材の復元力によって第２の基板がその中心位置に主軸が位置するように戻される。

本発明の免震装置によれば、構造物側の水平方向の移動に対し、円筒部材の移動と主軸の移動により、免震対象物側への横揺れを吸収することができ、小型に構成した場合でも横揺れに対する水平方向の移動量を十分確保することができる。また、復帰用のバネを外部に別途設置しなくとも、主軸及び第２の基板を元の位置に確実に戻すことができるので、床下等の狭いスペースに設置する場合に極めて有利である。

図１乃至図６は本発明の一実施形態を示すもので、図１は免震装置の側面断面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視方向断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線矢視方向断面図、図４は免震装置の一部断面要部平面図、図５は免震装置の動作を示す側面断面図、図６は免震装置の設置状態を示す建物の側面断面図である。

同図に示す免震装置１は、構造物に固定される第１の基板２と、免震対象物に固定される第２の基板３と、第２の基板３を水平方向に移動自在に支持する支持部材４と、第１の基板２上に水平方向に移動自在に支持され、支持部材４を上下方向に移動自在に支持する主軸５と、主軸５の径方向外側に配置され、第１の基板２上に水平方向に移動自在に支持された第１の円筒部材６と、第１の円筒部材６の径方向外側に配置され、第１の基板２上に固定された第２の円筒部材７と、支持部材４を上方に付勢する第１の弾性部材８と、主軸５に対する第１の円筒部材６の水平方向への移動及び第１の円筒部材６に対する第２の円筒部材７の水平方向への移動による圧縮力によって弾性変形する複数の第２の弾性部材９と、第２の基板３に対する支持部材４の水平方向の移動による引張力によって弾性変形する第３の弾性部材１０とを備えている。

第１の基板２は平板状の部材からなり、後述する構造物の上面に固定されるようになっている。

第２の基板３は平板状の部材からなり、その上面には後述する免震対象物が固定されるようになっている。第２の基板３にはその周縁から下方に延びる延設部３ａが設けられ、延設部３ａの下端には各第３の弾性部材１０の一端が連結される複数の連結部３ｂが設けられている。

支持部材４は、前後方向及び左右方向に延びる梁状部材４ａと、梁状部材４ａの上面に固定された第１の支持板４ｂと、梁状部材４ａの下面に固定された第２の支持板４ｃと、第２の基板３を水平方向に移動自在に支持する転動自在な複数のボール４ｄとからなり、梁状部材４ａの両端には各第３の弾性部材１０の他端を連結する連結部４ｅがそれぞれ設けられている。各ボール４ｄは第１の支持板４ｂの上面に前後方向及び左右方向に配列され、互いに仕切壁４ｆによって一つずつ仕切られている。

主軸５は、互いに上下方向に摺動自在に係合する円筒状の上側部材５ａ及び下側部材５ｂからなり、上側部材５ａは支持部材４の第２の支持板４ｃに固定されている。下側部材５ｂの下面には第１の基板２に転動自在に接触する複数のボール５ｃが設けられ、各ボール５ｃは互いに主軸５の周方向に間隔をおいて配置されている。

第１の円筒部材６は、互いに上下方向に摺動自在に係合する円筒状の上側部材６ａ及び下側部材６ｂからなり、上側部材６ａは図示しないバネによって上方に付勢されている。上側部材６ａの上端と下側部材６ｂの下端には、それぞれ支持部材４及び第１の基板２に転動自在に接触する複数のボール６ｃが設けられ、各ボール６ｃは互いに第１の円筒部材６の周方向に間隔をおいて配置されている。

第２の円筒部材７は、互いに上下方向に摺動自在に係合する円筒状の上側部材７ａ及び下側部材７ｂからなり、上側部材７ａは図示しない弾性部材によって上方に付勢されている。上側部材７ａの上端には支持部材４に転動自在に接触する複数のボール７ｃが設けられ、各ボール７ｃは互いに第２の円筒部材７の周方向に間隔をおいて配置されている。また、下側部材７ｂは第１の基板２に固定されている。

第１の弾性部材８は主軸５内に配置されたコイルスプリングからなり、その径方向内側には第１の弾性部材８よりも径の小さいコイルスプリングからなる補助弾性部材８ａが設けられている。第１の弾性部材８及び補助弾性部材８ａは支持部材４の下面と主軸５内の底面との間に圧縮状態で配置され、それぞれ支持部材４を上方に付勢している。

各第２の弾性部材９は主軸５の周方向に延びる環状の中空ゴムからなり、主軸５と第１の円筒部材６の間及び第１の円筒部材６と第２の円筒部材７の間にそれぞれ複数ずつ上下に積み重ねて配置されている。

各第３の弾性部材１０はコイルスプリングからなり、第２の基板３の連結部３ｂと支持部材４の連結部４ｅに引張状態で連結されている。この場合、各第３の弾性部材１０は下端側が上端側よりも主軸５からの距離が遠くなるように斜めに設けられている。

以上のように構成された免震装置１は、例えば図６に示すようにビルやマンション等に設置される。即ち、構造物２０のスラブ２１と、免震対象物としての室内２２の床２３との間には複数の免震装置１が配置される。この場合、免震装置１の第１の基板２はスラブ２１に固定され、第２の基板３は床２３に固定される。

ここで、地震により構造物２０が揺れると、各免震装置１によって室内２２への揺れが吸収される。その際、縦揺れに対しては、主軸５の上側部材５ａ、支持部材４及び第２の基板３が上下動し、これらの上下動は主軸５内の第１の弾性部材８の圧縮によって緩衝される。また、横揺れに対しては、図５に示すように第２の円筒部材７が第１の円筒部材６に対して水平方向に移動するとともに、第１の円筒部材６が主軸５に対して水平方向に移動し、これらの移動は各第２の弾性部材９の圧縮によって緩衝される。更に、主軸５と共に支持部材４が水平方向に移動し、これらの移動は各第３の弾性部材１０の伸長によって緩衝される。これにより、構造物２０側の水平方向の移動Ｌに対し、各円筒部材６，７の移動Ｌ1 と主軸５及び支持部材４の移動Ｌ2 により、室内２２側への横揺れが吸収される。地震の揺れがなくなった後は、各第２の弾性部材９の復元力によって主軸５が第２の円筒部材７の中心位置に戻され、各第３の弾性部材１０の復元力によって第２の基板３がその中心位置に主軸５が位置するように戻される。

このように、本実施形態の免震装置によれば、免震対象物側を支持する支持部材４を主軸５によって上下方向に移動自在に支持するとともに、主軸５に設けた第１の弾性部材８及び補助弾性部材８ａによって支持部材４を上方に付勢するようにしたので、地震による縦揺れを効果的に吸収することができる。また、免震対象物に固定された第２の基板３を支持部材４によって水平方向に移動自在に支持するとともに、支持部材４を支持する主軸５を構造物２０側に固定された第１の基板２上に水平方向に移動自在に支持するようにしたので、構造物２０側の水平方向の移動Ｌに対し、各円筒部材６，７の移動Ｌ1 と主軸５及び支持部材４の移動Ｌ2 により、免震対象物側への横揺れを吸収することができ、小型に構成した場合でも横揺れに対する水平方向の移動量を十分確保することができる。この場合、地震の揺れがなくなった後は、各第２の弾性部材９及び各第３の弾性部材１０によって主軸５及び第２の基板３が元の位置に戻されるので、復帰用のバネを外部に別途設置する必要がなく、床下の狭いスペースに設置する場合に極めて有利である。

また、第１の弾性部材８と共に支持部材４を上方に付勢する補助弾性部材８ａを備えているので、免震対象物の重量に応じて補助弾性部材８ａを任意に設けることができ、汎用性の向上を図ることができる。この場合、補助弾性部材８ａを第１の弾性部材８よりも径の小さいコイルスプリングによって形成し、補助弾性部材８ａを第１の弾性部材８の径方向内側に配置するようにしたので、補助弾性部材８ａ用のスペースを別途確保する必要がなく、主軸５を大型化させることがないという利点がある。

更に、第２の弾性部材９を主軸５の周方向に延びる中空状の環状ゴムによって形成したので、主軸５の周方向何れの位置においても常に中心方向に向かう弾性力を生じさせることができ、主軸５を各円筒部材６，７の中心位置に確実に戻すことができる。この場合、複数の第２の弾性部材９を互いに上下方向に積み重ねて配置するようにしたので、第２の弾性部材９の数により弾性力を免震対象物の規模等に応じて任意に設定することができ、しかも第２の弾性部材９の数が多くなっても径方向に大型化することがないという利点がある。

また、第３の弾性部材１０を主軸５の周方向複数箇所に設けたので、第２の基板３を主軸５が中心になる位置に確実に戻すことができる。更に、第３の弾性部材１０の一端を支持部材４の連結部４ｅに連結し、その他端を第２の基板３から支持部材４の連結部４ｅよりも下方に延びる延設部３ａに連結するようにしたので、第３の弾性部材１０を上下方向に伸縮するように配置することができ、第３の弾性部材１０の伸縮スペースを主軸５の径方向に大きく確保する必要がないという利点がある。

この場合、各第３の弾性部材１０をそれぞれ下端側が上端側よりも主軸５からの距離が遠くなるように斜めに設けたので、第２の基板３と主軸５との間に常に水平方向の弾性力を付与することができ、主軸５に対する第２の基板３の位置をより確実に中心位置に保持することができる。

尚、前記実施形態では、二つの円筒部材６，７を備えたものを示したが、１つのみ、または３つ以上の円筒部材を備えるようにしてもよい。また、前記実施形態では、ビル等の構造物２０に対する室内２２の揺れを吸収するようにしたものを示したが、本発明の免震装置は、ビル、マンション、一般家屋等の構造物全体と基礎との間に設けられるものにも適用することができる。

本発明の一実施形態を示す免震装置の側面断面図 図１のＡ−Ａ線矢視方向断面図 図１のＢ−Ｂ線矢視方向断面図 免震装置の一部断面要部平面図 免震装置の動作を示す側面断面図 免震装置の設置状態を示す建物の側面断面図

符号の説明

１…免震装置、２…第１の基板、３…第２の基板、３ａ…延設部、４…支持部材、５…主軸、６…第１の円筒部材、７…第２の円筒部材、８…第１の弾性部材、８ａ…補助弾性部材、９…第２の弾性部材、１０…第３の弾性部材、２０…構造物、２２…室内。

Claims (5)

1. 地震と共に揺れる構造物と免震対象物との間に配置され、構造物側から免震対象物側に伝わる地震の揺れを吸収する免震装置において、
   前記構造物に固定される第１の基板と、
   免震対象物に固定される第２の基板と、
   第２の基板を水平方向に移動自在に支持する支持部材と、
   第１の基板上に水平方向に移動自在に支持され、支持部材を上下方向に移動自在に支持する主軸と、
   主軸の外側に径方向に間隔をおいて配置され、第１の基板上に固定された円筒部材と、
   支持部材を上方に付勢する第１の弾性部材と、
   主軸と円筒部材との間に配置され、主軸に対する円筒部材の水平方向への移動による圧縮力によって弾性変形する第２の弾性部材と、
   第２の基板と支持部材に連結され、第２の基板に対する支持部材の水平方向の移動による引張力によって弾性変形する第３の弾性部材とを備えた
   ことを特徴とする免震装置。
2. 前記第１の弾性部材と共に支持部材を上方に付勢する補助弾性部材を備え、
   第１の弾性部材をコイルスプリングによって形成するとともに、補助弾性部材を第１の弾性部材よりも径の小さいコイルスプリングによって形成し、補助弾性部材を第１の弾性部材の径方向内側に配置した
   ことを特徴とする請求項１記載の免震装置。
3. 前記第２の弾性部材を主軸の周方向に延びる中空状の環状ゴムによって形成し、複数の第２の弾性部材を互いに上下方向に積み重ねて配置した
   ことを特徴とする請求項１または２記載の免震装置。
4. 前記第３の弾性部材を主軸の周方向複数箇所に設けるとともに、その一端を支持部材に連結し、その他端を第２の基板から支持部材との連結部よりも下方に延びる延設部に連結した
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載の免震装置。
5. 前記各第３の弾性部材をそれぞれ下端側が上端側よりも主軸からの距離が遠くなるように斜めに設けた
   ことを特徴とする請求項４記載の免震装置。

Images