JPH0925737A - 構造体の免震構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性が大きく、かつ基盤の構造や構造体の
規模等に適合するように簡単に設計し、設置し得る構造
体の免震構造を提供すること。 【解決手段】 構造体３を基盤１５上に支持する構造体
の免震構造であって、構造体３と基盤１５との間に、球
体２６を回動可能に介在して構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物やプラント
等の構造体を基盤上に支持する構造体の免震構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】建築物やプラント等の構造体の免震構造
の従来技術としては、基盤と構造体間にゴムを介在させ
る技術が主流をなしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ゴムを使用し
た免震構造は、耐久性および耐候性の点で信頼性に欠け
る問題がある。また、これら耐久性および耐候性を改善
したものは、高価になる問題がある。さらに、基盤の構
造や構造体の規模にマッチするゴムの硬度，大きさおよ
び配置個数等を総合して考慮したうえでの設計が難しい
問題もあった。

【０００４】本発明の目的は、信頼性が大きく、かつ基
盤の構造や構造体の規模等に適合するように簡単に設計
し、設置し得る構造体の免震構造を提供することにあ
る。

【０００５】また、本発明の目的は免震方向に作動後、
所定位置にスムーズに復帰させ得る構造体の免震構造を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は構造体と基盤との間に、球体を回動可能に
介在したものである。

【０００７】また、前記目的を達成するため、本発明は
中央に最深部を有するほぼ皿状に形成されかつ基盤側に
揺動自在に支持された受け皿と、前記構造体の下部側に
取り付けられた球体支持用のハウジングと、前記受け皿
とハウジング間に回動自在に介在された球体と、この球
体とハウジングとの間に設けられたベアリングとを備え
て構成したものである。

【０００８】さらに、前記目的を達成するため、本発明
は前記受け皿を揺動自在に支持し、この受け皿を所定位
置に復帰させる復帰手段を具備したものである。

【０００９】また、さらに、前記目的を達成するため、
本発明は前記受け皿の復帰時に、その復帰力を緩衝する
緩衝機構を具備したものである。そして、前記目的を達
成するため、本発明は前記受け皿に、縦揺れを緩衝する
緩衝機構を設けたことを特徴とする。

【００１０】本発明では、構造体と基盤との間に、球体
を回動自在に介在させている。従って、地震発生時に、
球体が回動し、地震の横揺れを吸収し、構造体への伝播
を緩和し、免震作用する。そして、本発明では機械的な
機構により構造体の免震作用を営むようにしているの
で、ゴムを主体とした免震構造に比較して、基盤の構造
や構造体の規模等に適合するように簡単に設計し、設置
することができる。

【００１１】また、本発明では受け皿と、球体支持用の
ハウジングと、球体と、ベアリングとを備えている。前
記受け皿は、中央に最深部を有するほぼ皿状に形成さ
れ、かつ基盤側に揺動可能に支持されている。前記ハウ
ジングは、構造体の下部側に取り付けられている。前記
球体は、受け皿とハウジング間に回動自在に介在されて
いる。前記ベアリングは、球体とハウジングとの間に設
けられている。

【００１２】そこで、地震が発生すると、受け皿は基盤
に固定されているので地震動と共に震動するが、球体も
構造体の荷重を負っているので受け皿と共に震動しよう
とする。しかし、基盤（受け皿）と構造体の間において
球体が自在に回動して構造体に伝播する震動を食い止め
る。この作用の間において受け皿が揺動できず固定して
いると、前後左右に振れたとき受け皿の曲面にそって球
体が上下動するおそれがある。このため受け皿は揺動
し、受け皿に対し球体は常に水平運動となって振動の伝
播を防止する。従って、受け皿は揺動できる構造がさら
によい。

【００１３】また、受け皿は、中央に最深部を有するほ
ぼ皿状（例えば球面状）なので、地震が治まったとき構
造体は旧位置に戻る。すなわち、受け皿が平面だと地震
が納まったとき構造体が旧位置に戻りにくいが、受け皿
が中央に最深部を有するほぼ皿状（例えば球面状）だと
荷重を負っている球体は重力の作用で回動し最深部に安
定する。

【００１４】さらに、本発明では基盤側に支持された受
け皿を揺動後、所定位置に復帰させる復帰手段を備えて
いる。その結果、地震発生時に受け皿が球体の周りに揺
動し、免震後、復帰手段により受け皿を所定位置に戻
し、この受け皿により球体とこれの取付部材を所定位置
にスムーズに戻すことができる。

【００１５】そして、本発明では受け皿の復帰時に、そ
の復帰力を緩衝する緩衝機構を備えている。これによ
り、受け皿の復帰時の衝撃力を緩和し、受け皿をより一
層スムーズに復帰させることができる外、前記緩衝機構
の作用により、地震発生時の縦揺れを吸収緩和すること
ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態
を示す縦断側面図、図２は構造体に対する本発明免震構
造の設置例を示す平面図である。

【００１７】その図１に示す第１の実施の形態では基本
例を示し、基盤である地盤１上に固定された受け皿４
と、建築物等の構造体３側に取り付けられたハウジング
８と、前記受け皿４とハウジング８間に介在された球体
１２と、ボールベアリング１３と、ハウジング８側の部
材を復帰させる復帰手段である引っ張りばね１４とを備
えている。

【００１８】前記受け皿４は、取付部５と、ほぼ皿状に
形成された曲面６と、ばね掛け止め部７とを有してい
る。この受け皿４は、地盤１に植え込まれたアンカボル
ト２に、取付部５に形成されたボルト穴を通してナット
により固定されている。

【００１９】前記ハウジング８は、フランジ型の取付部
９と、ほぼ半球面状の曲面１０と、ばね掛け止め部１１
とを有している。そして、ハウジング８は構造体３に取
付部９をボルトやリベット等の固着部材（図示せず）に
より固着することにより固定されている。

【００２０】前記球体１２は、受け皿４の曲面６と、ハ
ウジング８の曲面１０間に回動自在に介在されている。

【００２１】前記ボールベアリング１３は、ハウジング
８の曲面１０側に保持されていて、この曲面１０と前記
球体１２間に設けられている。

【００２２】前記引っ張りばね１４は、円周方向に間隔
をおいて例えば６本等、複数本配置されており、各引っ
張りばね１４の端部は受け皿４に設けられたばね掛け止
め部７と、ハウジング８に設けられたばね掛け止め部１
１とに掛け止められている。

【００２３】前述のように構成した免震構造１００は、
構造体３として例えば９９ｍ2 の家屋の場合には、図２
に示すように、家屋のほぼ中心部と４隅との都合５カ所
に設置される。

【００２４】そして、この第１の実施の形態の免震構造
は、次のように動作し、免震作用する。

【００２５】球体１２は、ハウジング８の曲面１０と球
体１２との間にボールベアリング１３を設けているの
で、受け皿４の曲面６上であらゆる方向にスムーズに回
動自在である。

【００２６】そこで、地震が発生すると、受け皿４は地
盤１側に固定されているので地震で横揺れするが、球体
１２はあらゆる方向に回動自在であるため、受け皿４が
横揺れしても球体１２は受け皿４の曲面６との間で回動
してしまい、地震の横揺れを吸収し、構造体３への伝播
を緩和し、免震作用を営む。

【００２７】その後、球体１２とこれが取り付けられて
いる部材とは、受け皿４に設けられたばね掛け止め部７
とハウジング８に設けられたばね掛け止め部１１間に掛
け止められた複数本の引っ張りばね１４によって引っ張
られ、所定位置に復帰する。

【００２８】次に、図３は本発明の第２の実施の形態を
示す縦断側面図、図４はこの第２の実施の形態の作用状
態を示す縦断側面図である。

【００２９】これらの図に示す第２の実施の形態では、
基盤１５に取り付けられたフレーム１６と、受け皿１８
と、ハウジング２２と、クッション材２５と、球体２６
およびボールベアリング２７と、受け皿１８の復帰手段
である引っ張りばね２９と、受け皿１８の復帰力の緩衝
機構である圧縮ばね３５とを備えている。

【００３０】前記基盤１５は、例えば建築物の基礎の上
面に、水平に取り付けられている。

【００３１】前記フレーム１６は、ボックス型に形成さ
れており、セットボルト１７により前記基盤１５の下部
に固定されている。

【００３２】前記受け皿１８は、テーパ状に形成された
軸１９と、この軸１９上に形成されかつ中央に最深部を
有するほぼ皿状の曲面２０と、この曲面２０の外縁部に
形成された球体用のストッパ２１と、このストッパ２１
の外周に例えば６０°の間隔をおいて設けられた６個
等、複数個のばねブラケット３１とを有している。ま
た、この受け皿１８は図３および図４から分かるよう
に、前記基盤１５に揺動自在に支持されている。

【００３３】前記ハウジング２２は、フランジ型の取付
部２３と、ほぼ半球面状の曲面２４とを有している。ま
た、前記ハウジング２２は取付部２３と構造体３間にク
ッション材２５をはさんで、構造体３に取り付けられて
いる。

【００３４】前記クッション材２５には、例えばゴム
と、比較的硬質の中間板とを積層した積層体が用いられ
ている。このクッション材２５は、構造体３とハウジン
グ２２の取付部２３間に介装され、ハウジング２２と一
緒にセットボルト（図示せず）により構造体３に取り付
けられている。

【００３５】前記球体２６は、受け皿１８の曲面２０
と、ハウジング２２の曲面２４間に回動自在に介在され
ている。

【００３６】前記ボールベアリング２７は、ハウジング
２２の曲面２４と、球体２６間に組み込まれ、保持板２
８により保持されている。

【００３７】前記受け皿１８の復帰手段である引っ張り
ばね２９は円周方向に例えば６０°の間隔をおいて６本
等、複数本配置されている。また、各引っ張りばね２９
は基盤１５の下方に固定されたばねブラケット３０と、
前記受け皿１８に設けられたばねブラケット３１間に介
装されている。

【００３８】さらに、各引っ張りばね２９の上端部は半
球体状のばねガイド３２に挿通され、かつ前記ばねガイ
ド３２上にセットボルト３４により取り付けられた止着
部材３３により止着されている。その結果、各引っ張り
ばね２９は半球体状のばねガイド３２にガイドされ、ス
ムーズに伸縮するように支持されている。

【００３９】前記受け皿１８の復帰力の緩衝機構である
圧縮ばね３５は、コーン型に形成され、受け皿１８の軸
１９の外周に配置されている。また、この圧縮ばね３５
は前記軸１９の下端部にセットボルト３７により取り付
けられたばねブラケット３６と、基盤１５間に介装さ
れ、かつばねブラケット３６の上面と、基盤１５の底面
に取り付けられたリング状のばね受け３８，３９間に収
められている。

【００４０】なお、図３，図４中、Ｏ１―Ｏ１はこの実
施の形態における免震構造の所定位置、Ｏ２―Ｏ２は同
免震構造における構造体側の部材の中心軸、Ｏ３―Ｏ３
は同免震構造の受け皿の中心軸、Ｓは構造体側の部材の
移動ストローク、θは受け皿の揺動角度を示す。

【００４１】この第２の実施の形態においても、免震構
造を例えば図２に示すように、適正な間隔をおいて複数
カ所に設置される。

【００４２】前記構成にかかる第２の実施の形態の免震
構造は、次のように動作し、免震作用する。

【００４３】本実施の形態においても球体２６は、ハウ
ジング２２の曲面２４と球体２６との間にボールベアリ
ング２７が介在するので、受け皿１８の曲面２０上であ
らゆる方向にスムーズに回動自在である。そこで、地震
が発生すると、受け皿４は地盤側に位置するので地震で
横揺れするが、球体２６はあらゆる方向に回動自在であ
るため、受け皿１８が横揺れしても球体２６は受け皿１
８の曲面２０との間で回動してしまい、地震の横揺れを
吸収し、構造体３への伝播を緩和し、免震作用を営む。

【００４４】また、地震発生時の縦揺れは基盤１５と受
け皿１８の軸１９と下端部に取り付けられたばねブラケ
ット３６間に介装されたコーン型の圧縮ばね３５と、構
造体３とハウジング２２の取付部２３間に介装されたク
ッション材２５とにより吸収緩和される。

【００４５】ところで、地震発生時に球体２６が移動す
ると、受け皿１８の重心が移動し、図４から分かるよう
に、受け皿１８が揺動する。このとき、受け皿１８の復
帰手段である複数本配置された引っ張りばね２９の作用
により、受け皿１８は図３に示す所定位置Ｏ１―Ｏ１に
戻される。かかる受け皿１８の復帰動作時、受け皿１８
の復帰力の緩和機構である圧縮ばね３５が働き、受け皿
１８を所定位置Ｏ１―Ｏ１にスムーズに復帰させること
ができる。

【００４６】また、図５は本発明の第３の実施の形態を
示す縦断側面図、図６はこの第３の実施の形態の作用状
態を示す縦断側面図である。なお、図３および図４との
対応部分には同一符号を付して説明する。

【００４７】図５および図６に示す第３の実施の形態で
は、地盤にコンクリート打ちされた基盤１５に設けられ
たクッション材４０と、受け皿１８と、ハウジング２２
と、ハウジング２２と構造体３間に介装されるクッショ
ン材２５と、球体２６およびボールベアリング２７とを
備えている。

【００４８】基盤１５は、コンクリート打ちされて凹部
１５ａに形成され、該凹部１５ａにクッション材４０が
設置される。該クッション材４０は、例えばゴムと、比
較的硬質の中間板とを積層した積層体を挙げることがで
きる。受け皿１８は前記クッション材４０の上に載置固
定される。この受け皿１８は中央に最深部を有するほぼ
皿状の曲面２０で形成されている。

【００４９】前記ハウジング２２は、フランジ型の取付
部２３と、ほぼ半球面状の曲面２４とを有しており、取
付部２３と構造体３間にクッション材２５をはさんで、
構造体３に取り付けられている。前記クッション材２５
には、例えばゴムと、比較的硬質の中間板とを積層した
積層体が用いられ、構造体３とハウジング２２の取付部
２３間に介装され、型鋼４１を介して構造体３に取り付
けられている。

【００５０】球体２６は、受け皿１８の曲面２０と、ハ
ウジング２２の曲面２４間に回動自在に介在されてい
る。また、ボールベアリング２７は、ハウジング２２の
曲面２４と、球体２６間に組み込まれ、保持板２８によ
り保持されている。

【００５１】地震発生時に球体２６（構造体３）が移動
し、受け皿１８の重心が移動すると、図６に示すように
受け皿１８は揺動する。従って、基盤１５の凹部１５ａ
の開口には規制板４２が設けられ、受け皿１８の傾斜を
規制するようになっている。

【００５２】しかして、本実施の形態においても球体２
６は、ハウジング２２の曲面２４と球体２６との間にボ
ールベアリング２７が介在するので、受け皿１８の曲面
２０上であらゆる方向にスムーズに回動自在である。

【００５３】従って、地震が発生すると、受け皿４は地
盤側に位置するので地震で横揺れするが、球体２６はあ
らゆる方向に回動自在であるため、受け皿１８が横揺れ
しても球体２６は受け皿１８の曲面２０との間で回動し
てしまい、地震の横揺れを吸収し、構造体３への伝播を
緩和し、免震作用を営む。また、縦揺れに対してはクッ
ション材２５，４０が緩衝作用を営み、構造体３への衝
撃を緩和する。

【００５４】なお、本発明において各部の構造は必ずし
も図面に示す実施の形態に限らず、所期の機能を有する
構造であればよい。

【００５５】図７および図８は本発明の第３の実施の形
態の変形例を示す縦断側面図であり、図５および図６と
の対応部分には同一符号を付して説明する。

【００５６】この変形例では、地盤にコンクリート打ち
された基盤１５に設けられたコイルスプリング５０と、
受け皿１８と、ハウジング２２と、ハウジング２２と構
造体３間に介装される型鋼４１と、球体２６およびボー
ルベアリング２７とを備えている。

【００５７】基盤１５は、コンクリート打ちされて凹部
１５ａが形成され、該凹部１５ａに前記コイルスプリン
グ５０が設置される。ここでは、このコイルスプリング
５０の下端部は凹部１５ａの底にボルト・ナットにより
固定されたリング受部材５１内に保持され、一方、上端
部は受け皿１８の下面にボルト・ナットにより固定され
たリング受部材５２内に保持されている。

【００５８】このコイルスプリング５０は例えば、Ｃ
ｏ，Ｓｉ，Ｍｎなどを含むばね用炭素鋼などによって作
られている。また、受け皿１８はコイルスプリング５０
上に載置固定される。この受け皿１８は中央に最深部を
有するほぼ皿状の曲面２０に形成されている。

【００５９】前記ハウジング２２は、フランジ型の取付
部２３と、ほぼ半球面状の曲面２４とを有しており、取
付部２３と構造体３間に型鋼４１をはさんで、構造体３
に取り付けられている。

【００６０】球体２６は、受け皿１８の曲面２０と、ハ
ウジング２２の曲面２４間に回動自在に介在されてい
る。また、ボールベアリング２７は、ハウジング２２の
曲面２４と、球体２６間に組み込まれ、保持板２８によ
り保持されている。

【００６１】従って、地震発生時には、球体２６（構造
体３）が移動し、受け皿１８の重心が移動すると、図８
に示すように受け皿１８は揺動する。従って、基盤１５
の凹部１５ａの開口には規制板４２が設けられ、この規
制板４２の開口縁４２ａにて受け皿１８の傾斜を規制す
るようになっている。

【００６２】従って、本実施の形態においても球体２６
は、ハウジング２２の曲面２４と球体２６との間にボー
ルベアリング２７が介在するので、受け皿１８の曲面２
０上であらゆる方向にスムーズに回動自在である。

【００６３】従って、地震が発生すると、受け皿４は地
盤側に位置するので地震で横揺れするが、球体２６はあ
らゆる方向に回動自在であるため、受け皿１８が横揺れ
しても球体２６は受け皿１８の曲面２０との間で回動し
てしまい、地震の横揺れを吸収し、構造体３への伝播を
緩和し、免震作用を営む。

【００６４】一方、地震時の縦揺れに対しては、前記コ
イルスプリング５０がこれ自身が有する伸縮機能によっ
て緩衝作用を営み、構造体３への衝撃を緩和することと
なる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載の発明では、構造体と基盤との間に、球体を回動可
能に介在し、地震発生時に、球体が回動し、地震の横揺
れを吸収し、構造物への伝播を緩和し、免震作用するよ
うにしており、機械的な機構により構造体の免震作用を
営むようにしているので、ゴムを主体とした免震構造に
比較して、基盤の構造や構造体の規模等に適合するよう
に簡単に設計し、設置し得る効果がある。

【００６６】また、本発明の請求項２記載の発明では、
中央に最深部を有するほぼ皿状に形成されかつ基盤側に
揺動自在に支持された受け皿と、前記構造体の下部側に
取り付けられた球体支持用のハウジングと、前記受け皿
とハウジング間に回動自在に介在された球体と、この球
体とハウジングとの間に設けられたベアリングとを備え
て構成しており、地震発生時には下部側に取り付けられ
たハウジング間に、ベアリングを介して回動自在に介在
された球体が回動し、受け皿の上面に沿って移動すると
同時に、球体の周りに受け皿が揺動し、地震の横揺れを
吸収し、構造体への伝播を緩和し、免震作用を営むよう
にしているので、より一層効果的に免震作用を営むし、
本発明においても機械的な機構により構造体の免震作用
を営むようにしているので、ゴムを主体とした免震構造
に比較して、基盤の構造や構造体の規模等に適合するよ
うに簡単に設計し、設置し得る効果がある。

【００６７】さらに、本発明の請求項３記載の発明で
は、前記受け皿を揺動自在に支持し、この受け皿を所定
位置に復帰させる復帰手段を具備しているので、地震発
生時に受け皿が球体の周りに揺動し、免震後、復帰手段
により受け皿を所定位置に戻し、この受け皿により球体
とこれの取付部材を所定位置にスムーズに戻し得る効果
がある。

【００６８】またさらに、本発明の請求項４記載の発明
では、前記受け皿の復帰時に、その復帰力を緩衝する緩
衝機構を具備しているので、受け皿の復帰時の衝撃力を
緩和し、受け皿をより一層スムーズに復帰させ得る効果
を有する外、前記緩衝機構の作用により、地震発生時の
縦揺れを吸収緩和し得る効果もある。

【００６９】そして、本発明の請求項５の発明では、緩
衝機構が地震の縦揺れを吸収し緩和する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す縦断側面図で
ある。

【図２】構造体に対する本発明の免震構造の設置例を示
す平面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示す縦断側面図で
ある。

【図４】第２の実施の形態の作用状態を示す縦断側面図
である。

【図５】本発明の第３の実施の形態を示す縦断側面図で
ある。

【図６】本発明の第３の実施の形態の作用状態を示す縦
断側面図である。

【図７】図５の変形例を示す縦断側面図である。

【図８】図５の変形例の作用状態を示す縦断側面図であ
る。

【符号の説明】

１ 基盤である地盤 ３ 構造体 ４ 受け皿 ６ 受け皿のほぼ皿状の曲面 ８ ハウジング １０ ハウジングのほぼ半球体状の曲面 １２ 球体 １３ ボールベアリング １４ 構造体側の部材の復帰手段である引っ張りばね １５ 基盤 １６ フレーム １８ 受け皿 １９ 受け皿の軸 ２０ 受け皿のほぼ皿状の曲面 ２２ ハウジング ２４ ハウジングのほぼ半球体状の曲面 ２６ 球体 ２７ ボールベアリング ２９ 受け皿の復帰手段である引っ張りばね ３５ 受け皿の復帰力の緩衝機構である圧縮ばね ４０，５０ クッション材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造体を基盤上に支持する構造体の免震
   構造であって、構造体と基盤との間に、球体を回動可能
   に介在したことを特徴とする構造体の免震構造。
2. 【請求項２】 構造体を基盤上に支持する構造体の免震
   構造であって、中央に最深部を有するほぼ皿状に形成さ
   れかつ基盤側に揺動自在に支持された受け皿と、前記構
   造体の下部側に取り付けられた球体支持用ハウジング
   と、前記受け皿とハウジング間に回動自在に介在された
   球体と、この球体とハウジングとの間に設けられたベア
   リングと、を備えて構成したことを特徴とする構造体の
   免震構造。
3. 【請求項３】 前記受け皿を揺動自在に支持し、この受
   け皿を所定位置に復帰させる復帰手段を具備しているこ
   とを特徴とする請求項２記載に構造体の免震構造。
4. 【請求項４】 前記受け皿の復帰時に、その復帰力を緩
   衝する緩衝機構を具備していることを特徴とする請求項
   ３記載の構造体の免震構造。
5. 【請求項５】 前記受け皿に、縦揺れを緩衝する緩衝機
   構を設けたことを特徴とする請求項２記載の構造体の免
   震構造。