JPH0652015B2 - 建築物の免振構造体 - Google Patents

建築物の免振構造体

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JPH0652015B2 JP63102315A JP10231588A JPH0652015B2 JP H0652015 B2 JPH0652015 B2 JP H0652015B2 JP 63102315 A JP63102315 A JP 63102315A JP 10231588 A JP10231588 A JP 10231588A JP H0652015 B2 JPH0652015 B2 JP H0652015B2
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    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、地震が発生したときに生ずる地震エネルギー
を吸収して建築物の倒壊を防止する建築物の免振構造体
に関する。
［従来の技術］ 周知のように、我々が住んでいる地殻はわずか１０数キ
ロメートルの厚さしかない。その下はマグマであり、地
殻プレートの漂流移動あるいは互いに押し合ったりする
ことが原因で、激しい摩擦もしくは互いの交差移動によ
って断層現象が発生する。このときに大量のエネルギー
が放出され、地表に伝達して地震となる。このような地
震が、建築物に致命的な破壊をもたらすために、例え
ば、日本の関東大震災、メキシコ大地震、中国大陸唐山
大地震など酷い災害となっている。
ところで、今日まで建築技術と建築材料が極めて進歩し
てきても、建築物が地震に対抗する方法に関しては、ま
だ耐震段階しか突破できないのが現状であり、建築設計
思想における革命的なイノベーションはまだ現われてい
ない。現在、従来の伝統的な建築または高層ビルもしく
は普通の家屋はほとんど建築物を地盤に剛に固定する。
地震を考慮した場合においては、さらに設計上あるいは
施工上、構造を特に強化する。従って、地震が起こった
ときは、建築物が地震のエネルギーを受け、建築物自身
がエネルギーを吸収する。
［発明が解決しようとする課題］ 発明者の考えでは、このような伝統的建築方法で地震に
対抗することはよくない方法である。ニュートンの運動
力学の慣性の法則（一つの物体がもし外力の影響を受け
なければ、動くものは常に動き、静止しているものは常
に静止する）によって、我々は次の状況を知ることがで
きる。すなわち、一つの地盤に固定されている建築物
は、もし外力の影響がなければ（地震によって加えられ
るエネルギー）、絶対的に自分が静止状態から動き出さ
ず、しかも外力の影響がなければ（地震が停止して、地
震によって加えられるエネルギーが断絶することをさ
す）、動いているものが自動的に停止することもありえ
ない。このように建築物が静止から動きだし、再び動い
ているのが停止することは全部地盤の支配によるもので
ある。その主要な原因は建築物が元々地盤に固定されて
いるので、他に方法がないのである。
しかし、もし地震の威力が大きく、地面が激しく揺れる
場合、建築物自身の耐震構造がそのエネルギーを吸収し
きれないとき、建築物が破壊されるのは必然的である。
［目的］ 上述したように、地震による建築物の破壊を防止する有
効な方法は、建築物が直接に地盤の影響を受けないよう
にすることである。しかもできるだけ地震が建築物に加
えるエネルギーを断絶させること、すなわちできるだけ
建築物を静止状態あるいは静止状態に近い状態を実現す
ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明の建築物の免振構造体は、上下面に多数のボール
座を形成し、上下に重ねられて水平方向の揺れを遮断し
かつ地盤上に設けられた複数の遮断層と、 上下に対面するボール座間に配置され、建築物の荷重を
受ける複数のボール部材と、 建築物と遮断層との間に設けられて建築物を支持するス
ライドリンク機構とを具備し、 スライドリンク機構は、建築物側に取付けられたリンク
部材支持座と、一端がこのリンク部材支持座に回動可能
に軸支された複数のリンク部材と、複数のリンク部材の
他端が回動可能に取付けられた複数のスライドブロック
と、対向する一対のスライドブロックを最上段で遮断層
上で水平方向に離間または近接する方向に案内する案内
部材と、スライドブロックの移動を緩衝するスプリング
とからなることを特徴としている。
［実施例］ 以下、図面に基づいて、本発明の実施例を説明する。こ
の実施例における建築物の免振構造は、主として、地盤
１の上に設けられた複数の遮断層Ｓ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ
３）と、これらの間に配置されたボール部材６と、建築
物４と遮断層Ｓとの間に設けられて建築物４を支持する
スライドリンク機構Ｌとから構成されている。
地表面７から掘り下げられた凹所８の底部であって地盤
１上には、基礎２が形成されている。この基礎２の上面
には、第３図に示すように、複数のボール座１３が形成
され、それらボール座１３には小ボール１４を介して十
分な剛性を有する球状のボール６が設置されている。こ
のボール６の上には、最下段の遮断層Ｓ１が載せられて
いる。このボール６に対応する位置の遮断層Ｓ１の下面
および同一位置の上面には、複数の凹曲面で構成されか
つボール６を収容するボール座５が形成されている。遮
断層Ｓ１の上には、遮断層１と同じ構成の遮断層Ｓ２が
載せられ、この遮断層Ｓ２の上には、下面が遮断層Ｓ１
・Ｓ２と同じ構成であるが、上面が平坦な遮断層Ｓ３が
載せられている。
最上段の遮断層Ｓ３と建築物４の下面との間には、複数
のスライドリンク機構Ｌが取付けられている。このスラ
イドリンク機構Ｌは、第６図及び第７図に示すように、
建築物４の下面に取付けられたリンク部材支持座２０
と、上端がこのリンク部材支持座２０に回動可能に軸支
され、平面視で十文字状になり下方に至るにつれて広が
る４本のリンク部材１５と、各リンク部材１５の下端が
回動可能に取付けられた４個のスライドブロック１７
と、対向する一対のスライドブロック１７を遮断層Ｓ３
上で水平方向に離間または近接する方向に案内する案内
部材２１と、スライドブロック１７の移動を緩衝するス
プリング２３とからなっている。案内部材２１の両端に
は、スライドブロック１７の一定範囲以上の離間方向の
移動を阻止するストッパー１９が取付けられている。こ
のストッパ１９は、遮断層Ｓ３の上に固定されている。
ストッパ１９とスライドブロック１７との間には、スラ
イド部材１８が、案内部材２１と直交して設けられてい
る。水平方向の揺れがあるとき、スライドブロック１７
が外方向に離間して広がり、スライド部材１８を押し、
さらにスライドブロック１７が外方向に移動すると、ス
ライドブロック１７の移動が、ストッパー１９により阻
止される。また、リンク部材１５の下方には、上端を連
接板２０に回動可能に取付け、下端をスライドブロック
１７に回動可能に取付けたシャフト１６が設けられてい
る。
なお、建築物４と地盤１との間に設置する管路（例え
ば、電気配線やパイプなど）にはおり曲げられる柔軟な
パイプ、あるいはＳ型の弾性パイプが用いられ、地震が
起きたときに、建築物と地盤との間で発生する相対位置
移動でパイプなどの断裂を避けることができるようにな
っている。
次に、上記実施例においてまず水平方向の揺れの防止作
用について説明する。
仮に、ボール６の表面とボール座５の表面のそれぞれの
面粗度が、いずれも理想状態で、両者の剛性も無限大と
考えれば、建築物４と地盤１との間の摩擦はゼロと考え
てよい。このことは、地震が発生しても、水平方向の揺
れの影響を受けないことを意味している。しかし、この
ような理想条件は、実際には実現しえないので、両者間
の摩擦はゼロにはならない。しかし、ボール６の摩擦は
転がり摩擦であるから、摩擦による抵抗は極めて小さ
く、地震による水平方向の揺れを効果的に吸収すること
ができ、建築物４の水平方向の揺れを可及的に防ぐこと
ができる。また、第１図、第８図に示すように、何層も
の遮断層が存在することは、基礎２から建築物４への水
平方向の振動エネルギーが級数的に上方に至るにつれて
減衰することを助けている。
地震発生後、揺れがおさまれば、第３図に示すように、
遮断層Ｓ１においてはその下面のボール座５の中心点Ｍ
１にボール６の頂点が位置して安定する。遮断層Ｓ１と
遮断層Ｓ２との間においては、第４図に示すように、そ
れぞれのボール座５ａ・５ｂの中心点Ｍ１・Ｍ２にボー
ル６の最高点と最低点とが位置して安定する。このよう
にして、建築物４は、水平方向の揺れに対して、自動的
に元の位置に正確に復帰することができる。なお、ボー
ル座５によっては吸収できないような水平方向の揺れに
対しては、地盤１に形成された凹所８の側壁９と建築物
の底部外周との間に配置された、例えば弾性を備えるゴ
ムやタイヤなどの緩衝物あるいは緩衝スプリング１０に
よって吸収することができる。
また、ボール座５、５ａ、５ｂの凹曲面の曲率が大きけ
れば大きいほど（半径が小さければ小さいほど）、揺れ
に対する抵抗は大きくなり、復帰位置を正確にすること
ができる。
次に、垂直方向の揺れを吸収する作用について説明す
る。垂直方向の揺れは、地震の垂直方向の揺れに起因す
るものと、水平方向の揺れによってボール座５が移動
し、その移動することに起因するものとが存在する。
この垂直方向の揺れは、スライダリンク機構Ｌによって
吸収される。すなわち、上方向突き上げられるときは、
建築物４の底面と遮断層Ｓ１の上面との距離を短くする
から、リンク部材１５とシャフト部材１６とは拡開し、
一対のスライドブロック１７を離間させるように外方向
に移動させ、スライドシャフト１８を外方向に押し出す
ことにより、スプリング板５の弾発力を受け、許容値以
上にスライドブロック１７が移動すると、ストッパ１９
によりスライドブロック１７の移動が阻止される。下方
向に下がるときは、これと逆の動きをして、揺れを吸収
する。
なお、上記実施例では、水平方向の揺れを吸収する手段
として、球状のボール６と凹曲面状のボール座５を用い
たが、第５図に示すように、楕円体状のボールと平坦な
ボール座でもよい。このような構成であっても、定位置
に自動的に復帰することができる。
［発明の効果］ 本発明は、ボール部材とボール座により水平方向の揺れ
を吸収し、スライダリンク機構により垂直方向の揺れを
吸収するようにしたので、地震エネルギーを効果的に吸
収し、建築物の倒壊を防ぐことができる。さらには、水
平方向の揺れを吸収する手段として、ボール部材とボー
ル座とを用いたので、地震がおさまった後でも、自動的
に定位置に復帰することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を建築物に適用した断面図、第２図は基
礎にボール座を配置した状態を示す図、第３図はその拡
大断面図、第４図は遮断層間のボールとボール座の関係
を示す断面図、第５図はその変形例を示す図、第６図、
第７図はスライダリンク機構を示す図、第８図は、本発
明を適用した断面図である。 １……地盤、４……建築物、５、５ａ、５ｂ……ボール
座、６……ボール部材、Ｓ……遮断層、１５……リンク
部材、１７……スライドブロック、２０……リンク部材
支持座、２１……案内部材、２３……スプリング。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】上下面に複数のボール座を形成し、上下に
    重ねられて水平方向の揺れを遮断しかつ地盤上に設けら
    れた複数の遮断層と、 上下に対面するボール座間に配置され、建築物の荷重を
    受ける複数のボール部材と、 建築物と遮断層との間に設けられて建築物を支持するス
    ライドリンク機構とを具備し、 スライドリンク機構は、建築物側に取付けられたリンク
    部材支持座と、一端がこのリンク部材支持座に回動可能
    に軸支された複数のリンク部材と、複数のリンク部材の
    他端が回動可能に取付けられた複数のスライドブロック
    と、対向する一対のスライドブロックを最上段の遮断層
    上で水平方向に離間または近接する方向に案内する案内
    部材と、スライドブロックの移動を緩衝するスプリング
    とからなることを特徴とする建築物の免振構造体。
  2. 【請求項２】前記ボール座は、凹曲面または平面で構成
    されることを特徴とする請求項１に記載された建築物の
    免振構造体。
  3. 【請求項３】前記ボール部材は、球状または楕円体状で
    あることを特徴とする請求項１に記載された建築物の免
    振構造体。
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