JPH11230261A - 免震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 個人住宅等のように上部構造物が軽量であっ
ても有効に免震機能を発揮させることができ、しかも、
構造が簡単で、小形・軽量な免震装置を提供する。 【解決手段】 上部構造物と連結される第１の板部材１
と、基礎と連結される第２の板部材２と、この第１及び
第２の板部材１，２間に転がり可能に設けられ、第１の
板部材１を第２の板部材２に対して支持する球状のロー
ラ５と、このローラ５を内部に保持した状態で第１及び
第２の板部材１，２同士を弾性的に接続し、第１の板部
材１が第２の板部材２に対して相対的に水平方向に移動
したときに伸びる中空状の弾性袋体８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物等の上部構
造物と基礎との間に設けられ、地震に対する該上部構造
物の揺れを抑えるようにした免震装置に関する技術分野
に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の免震装置としては、
例えば図８に示すように、上部構造物及び基礎にそれぞ
れ連結される円形の上板ａ及び下板ｂ間において天然ゴ
ム等からなるゴムｃと鋼板ｄとを交互に積層した免震支
承ゴムタイプのものがよく知られている。このものは、
積層体の鉛直剛性で上部構造物の荷重を支持し、地震時
の横揺れに対しては、ゴムｃのせん断変形と中心部に設
けた鉄や鉛のプラグｅによるダンパ作用とにより水平方
向の変位と力とを吸収するようになっている。また、上
記プラグｅの代わりに油圧機構で減衰されるようにした
ものや、ゴムｃを高減衰のものにしてゴムｃ自体でダン
パ機能を発揮させるようにしたものがある。この免震支
承ゴムタイプの免震装置は構造が単純であり、しかも、
施工前の設計において地震力の減衰性能を容易に予測す
ることができ、施工作業や施工後の維持管理も容易であ
るので、かなり普及されている。

【０００３】さらに、例えば特開平８−３２６３５２号
公報に示されているように、上下一対の硬質部材間に可
撓性構造体を設け、この可撓性構造体に流動部材が充填
された多数の区画室を形成することによって、簡単な構
成で地震に対する上部構造物の揺れを抑えるようにする
ことが提案されている。

【０００４】また、近年、ゴムを用いないで、ベアリン
グ等のスライド機構とダンパ機構とを組み合わせた免震
装置が知られており、このものは、例えば２つのスライ
ド機構を略十字状に結合して上部構造物を基礎に対して
水平２方向に自由に移動可能とし、このスライド機構に
ばねやオイルダンパ等を別途付加して上部構造物の揺れ
を抑えるようにしている。

【０００５】さらに、例えば特開平９−４２７９号公報
に示されているように、鋼鉄製球を中央が底点となる放
物線型の円型鋼鉄製皿受台で上下より挟んだ構成とし、
鋼鉄製球が下側の皿受台を上昇する際の反力により地震
加速度を消滅させることで上部構造物の横揺れを抑える
ようにすることが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の免
震支承ゴムタイプのものは、積層されているゴム層のせ
ん断力及びせん断変形により免震性能を発揮するもので
あるため、水平方向の揺れによる移動距離を稼ぐために
は積層枚数を増やして高さを大きくせねばならず、高さ
を大きくして上部構造物を安定して支持するには直径を
大きくすることが必要となって装置が大きくなるので、
設置場所がとれかつ鉛直荷重が面圧で５０〜１００kg／
cm² 程度の大型集合住宅や病院等の大型建築物のみにし
か採用されていないのが実状である。

【０００７】また、上記前者の提案例（特開平８−３２
６３５２号公報）の免震装置においては、上部構造物か
らの荷重を支持するための可撓性構造体の強度が経年劣
化により衰え、上部構造物の高さを一定に保持すること
ができないという問題がある。また、製造上、内部に複
数の区画室を設けることは困難である。

【０００８】そして、ゴムを用いないでスライド機構と
ダンパ機構とを組み合わせた免震装置においては、どの
方向からの地震力に対しても機能するようにするために
はスライド機構及びダンパ機構の構造が非常に複雑とな
り、施工に先立つ設計の困難さやコスト高が問題とな
り、普及していない。

【０００９】さらに、上記後者の提案例（特開平９−４
２７９号公報）の免震装置においては、地震による横揺
れに対し、鋼鉄製球が放物線型の皿受台上を移動するた
め、上部構造物が上下方向にも移動するという問題があ
る。また、振動を減衰させるための機構が重力によるも
のであるため上部構造物が自由振動に近い振動挙動を示
し、振動の収まりが悪いという問題を有している。

【００１０】本発明は斯かる諸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、地震に対する上部構
造物の揺れを抑えるようにした免震装置に対して、その
構成を従来のものとは異ならせることによって、個人住
宅等のように上部構造物が軽量であっても上下方向の変
位がなく支持することができ、水平方向の変位及び力を
有効に抑制することができ、しかも、構造が簡単で、小
形・軽量化を図ることができるようにすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明では、免震装置として、上下に互いに対
向して設けられた第１及び第２の板部材と、この第１及
び第２の板部材間に転がり可能に設けられ、上部構造物
側の板部材を基礎側の板部材に対して支持する球状のロ
ーラと、このローラを内部に保持した状態で第１及び第
２の板部材同士を弾性的に接続し、該両板部材のいずれ
か一方が他方に対して相対的に水平方向に移動したとき
に伸びる中空状の弾性袋体を備えるようにした。

【００１２】具体的には、請求項１の発明では、上部構
造物と基礎との間に設けられ、地震に対する該上部構造
物の揺れを抑えるようにした免震装置を対象とする。

【００１３】そして、上下に互いに対向して設けられ、
一方が上記上部構造物と連結されかつ他方が上記基礎と
連結される第１及び第２の板部材と、上記第１及び第２
の板部材間に転がり可能に設けられ、上記上部構造物側
の板部材を基礎側の板部材に対して支持する球状のロー
ラと、上記ローラを内部に保持した状態で第１及び第２
の板部材同士を弾性的に接続し、該両板部材のいずれか
一方が他方に対して相対的に水平方向に移動したときに
伸びる中空状の弾性袋体とを備えているものとする。

【００１４】上記の構成により、上部構造物側の板部材
は基礎側の板部材に対してローラによって支持されてい
るので、ゴムで支持するのとは異なり、上部構造物の高
さを安定的に維持することができる。そして、地震発生
時には、ローラの転がりにより上部構造物側の板部材が
基礎側の板部材に対して相対的に水平方向に移動する。
このとき、弾性袋体には伸びることにより上部構造物側
の板部材を移動前の位置に復帰させる復元力が発生する
ので、この復元力がローラに作用する転がり摩擦力と共
に減衰力として作用する。しかも、両板部材の相対移動
量が大きくて弾性袋体の伸張量が大きいほど弾性袋体が
ローラに強く密着する傾向にあるので、ローラの転がり
摩擦力は大きくなる。このため、上部構造物を上下移動
させることなく上部構造物の揺れをスムーズに抑えるこ
とができ、地震収束後は上部構造物側の板部材ないし上
部構造物を移動前の位置に戻すことができる。また、弾
性袋体の復元力及びローラの転がり摩擦力は調節が可能
であるので、上部構造物の重さに応じて最適な値となる
ように設定することができる。さらに、ローラ及び弾性
袋体は、どの方向からの地震力に対しても同じように機
能させることができる。

【００１５】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、弾性袋体は、ゴム部材からなっていて、第１及び
第２の板部材間の上下方向略中央でローラの外周に接触
して覆っているものとする。

【００１６】このようにすることで、弾性袋体を伸縮性
に富みかつ応力調整が容易なものとすることができると
共に、ローラの保持を確実に行うことができる。また、
弾性袋体と第１及び第２の板部材との接合部分の面積を
大きくすることができ、接合を確実かつ強力なものとす
ることができる。

【００１７】請求項３の発明では、請求項１又は２の発
明において、弾性袋体の内部に、液状の粘性材料又は粉
状若しくは粒状の高分子材料からなる減衰剤が充填され
ているものとする。

【００１８】この発明により、地震エネルギーの減衰を
より有効に行うことができると共に、減衰剤の材質及び
使用量により減衰力を調節することができる。また、微
小な地震や台風時の風圧に対しても、減衰剤の抵抗力に
より上部構造物の不用意な揺れを抑制することができ
る。

【００１９】請求項４の発明では、請求項１、２又は３
の発明において、第１及び第２の板部材のうちの少なく
とも一方の周囲端部全周にローラの転がりを規制するス
トッパが設けられているものとする。

【００２０】このことにより、万一、予想以上に震度の
大きな地震が発生したとしても、ローラをストッパに当
接させることで第１及び第２の板部材の過大な相対移動
を規制することができ、ローラが第１又は第２の板部材
から外れるのを確実に防止することができる。よって、
震度の大きな地震に対する免震装置の安全性を確保する
ことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１及び図２は、本発明の実施形態
に係る免震装置Ａを示し、この免震装置Ａは、建築物の
上部構造物と基礎との間に設けられ、特に個人住宅等の
ように上部構造物が軽量である場合に適用されるもので
ある。上記免震装置Ａは、上記上部構造物と連結される
第１の板部材１と、この第１の板部材１の下側に対向し
て設けられ、上記基礎と連結される第２の板部材２と、
この第１及び第２の板部材１，２間に転がり可能に設け
られ、第１の板部材１を第２の板部材２に対して支持す
る球状のローラ５と、このローラ５を転がり可能に内部
に収納保持して該ローラ５の外周を覆う樽形状をなす中
空状の弾性袋体８とを備えている。この弾性袋体８は、
ゴム部材からなっていて、第１及び第２の板部材１，２
間の上下方向略中央でローラ５の外周に接触しており、
その上下両端部は両板部材１，２の対向面中心部に接合
されている。また、弾性袋体８は、第１の板部材１が第
２の板部材２に対して相対的に水平方向に移動したとき
に伸びてその第１の板部材１を移動前の位置に復帰させ
る復元力を発生するようになっている。

【００２２】上記弾性袋体８内部の上記ローラ５との隙
間には、必要に応じて液状の粘性材料又は粉状若しくは
粒状の高分子材料からなる減衰剤が充填される。

【００２３】以上の構成からなる免震装置Ａを軽量上部
構造物の柱等と基礎との間に設けた場合、弾性袋体８内
に位置決めして収容されているローラ５によって荷重が
支持されているので、上部構造物を安定して支持するこ
とができ、上下方向に経年変化するということは殆どな
い。尚、弾性袋体８の上下両端部はローラ５と第１及び
第２の板部材１，２間にそれぞれ介在されて第１の板部
材１を支持していることにはなるが、その上下両端部が
経年劣化したとしても上部構造物の高さに影響を及ぼす
ことは殆どない。また、微小な地震動や台風時の風圧に
対しては、弾性袋体８の伸び応力やローラ５との摩擦抵
抗により第１の板部材１の移動を阻止することができ
る。さらに、弾性袋体８とローラ５との隙間に減衰剤を
充填すると、このような上部構造物の不用意な揺れをよ
りよく抑制することができる。

【００２４】そして、地震が発生すると、ローラ５の転
がりにより第１の板部材１が第２の板部材２に対して水
平方向に相対的に移動する。このとき、図３に示すよう
に、第１の板部材１が移動する方向に弾性袋体８が変形
して伸びると同時に第１の板部材１を移動前の位置に復
帰させる復元力が発生する。また、弾性袋体８の中をロ
ーラ５が転がる際、両者の摩擦による抵抗が発生する。
しかも、両板部材１，２の相対移動量が大きくて弾性袋
体８の伸張量が大きいほど弾性袋体８の内面がローラ５
に強く密着するので、上記摩擦抵抗は大きくなる。この
抵抗力が水平方向の振動を減衰させる結果、上部構造物
を上下移動させることなく支持してその揺れを抑え、建
築物内部に設置したものが倒れるのを防止することがで
きる。また、地震収束後は第１の板部材１ないし上部構
造物を移動前の位置に戻すことができる。さらに、上記
弾性袋体８の復元力は、弾性袋体８の構成、材質及び厚
み等を変えることにより調整することができる。また、
水平方向の揺れの減衰の度合いは、弾性袋体８の構成、
材質及び厚み並びにローラ５の材質及び表面粗さ等を変
えることにより調節することができる。そして、弾性袋
体８及びローラ５は、方向性がないので、どの方向の水
平移動に対しても同じ減衰性及び復元性を発揮する。

【００２５】尚、予想以上に震度の大きな地震に対する
安全対策として、図４に示すように、第１及び第２の板
部材１，２のうちの少なくとも一方（同図では第２の板
部材２のみ）の周囲端部全周に、ローラ５の転がりを規
制するストッパ壁１２を設けるようにするのが好まし
い。このことにより、ローラ５が両板部材１，２から外
れるのを防止することができ、両板部材１，２の過大な
相対移動を防止することができて、震度の大きな地震に
対する安全性を確保することができる。尚、上記ストッ
パ壁１２の内周側角隅部には、Ｒ面取り又はＣ面取りを
施すのが好ましい（図４ではＲ面取りを施している）。

【００２６】また、弾性袋体８は通常ゴム（天然ゴム、
合成ゴム）又はゴムと繊維との複合体でローラ５の外周
を覆う樽形状に形成されるが、図５に示すように、円筒
状としてもよく、ローラ５を保持可能であれば、その上
下両端部のみを開放状態としてローラ５が両板部材１，
２に直接当接するようにしてもよい。

【００２７】さらに、上記実施形態では、弾性袋体８の
内部に１つのローラ５のみを保持するようにしたが、複
数のローラ５，５，…を水平方向に並べてその各ローラ
５により第１の板部材１を第２の板部材２に対して支持
するようにしてもよい。この場合、そのローラ５，５，
…を同じ円周上に互いに略等間隔に配置し、そのローラ
５，５，…間の中心に上部構造物の荷重がかかるように
することが望ましい。

【００２８】そして、上記実施形態では、弾性袋体８の
上下両端部を第１及び第２の板部材１，２の対向面に接
着するようにしたが、ボルトやねじ等によって接合する
か又はその接合と接着とを併用してもよい。

【００２９】また、第１及び第２の板部材１，２は、通
常、円形の鋼鉄製のものを用いるが、強化プラスチック
等の高剛性材料を使用してもよく、多角形状であっても
本発明を適用することができる。

【００３０】

【実施例】次に、具体的に実施した実施例について説明
する。上記実施形態と同様にして４つの免震装置Ａを作
製し、この各免震装置Ａを、図６に示すように、個人住
宅（上部構造物２１）の四隅に位置する各柱２２とこの
各柱２２に対応した各基礎２３との間に設けた（尚、図
６では１つの柱２２の箇所のみを示す）。この各基礎２
３は、試験のために複数のコロ（図示せず）上に設置さ
れていて、この各基礎２３に対して水平方向に振動を加
えて揺らすことが可能とされている。ここで、上記各免
震装置Ａの水平方向ばね定数は４５ｋｇｆ／ｃｍとし、
水平方向減衰係数は３４ｋｇｆ・ｓ／ｃｍとした。ま
た、上部構造物２１の重量は、一般の木造住宅と略同じ
４０ｔとした。

【００３１】そして、上記各基礎２３に対して水平方向
に兵庫県南部地震で観測された地震波を入力して上部構
造物２１の振動減衰効果を調べた。この結果、上部構造
物２１の水平方向の最大加速度は約１／４に低減し、免
震効果が十分に発揮されていることが確認された。

【００３２】次に、上記各免震装置Ａを免震床に適用し
た場合の免震効果を調べた。すなわち、図７に示すよう
に、各免震装置Ａを上部構造物としての床部材２６と複
数のコロ上に設置した基礎２３との間の四隅に設け、そ
の基礎２３に対して上記加振試験と同様の地震波を入力
した。この結果、この各免震装置Ａは免震床として用い
ても十分な免震効果が得られ、建築物内部における精密
機械室や電算機室等の免震床に適用可能であることが判
った。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よると、軽量の上部構造物であっても、弾性袋体に収容
保持した球状ローラで上部構造物を支持して、そのロー
ラの転がりにより地震の水平振動を減衰させることがで
き、簡単で小形・軽量にして有効に免震機能を発揮させ
ることができる。

【００３４】請求項２の発明によると、弾性袋体は、第
１及び第２の板部材間の上下方向略中央でローラの外周
に接触して覆っているものとしたことにより、水平方向
変位と共に、弾性袋体と球状ローラとの摩擦抵抗を大き
くすることができ、より有効に免震機能を発揮させるこ
とができる。また、弾性袋体をゴム部材としたことによ
り、低コストで復元力及び減衰力の調整が簡単な弾性袋
体が容易に調達することができる。

【００３５】請求項３の発明によると、弾性袋体の内部
に、液状の粘性材料又は粉状若しくは粒状の高分子材料
からなる減衰剤を充填したことにより、上部構造物の不
用意な揺れを抑制しつつ、大きな地振動に対して減衰性
能を向上させることができ、確実に免震効果を発揮させ
ることができる。

【００３６】請求項４の発明によると、第１及び第２の
板部材のうちの少なくとも一方の周囲端部全周にローラ
の転がりを規制するストッパを設けたことにより、震度
の大きな地震に対する免震装置の安全化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る免震装置を示す断面図
である。

【図２】免震装置の斜視図である。

【図３】第１の板部材が第２の板部材に対して相対的に
移動した状態を示す図１相当図である。

【図４】ローラの転がりを規制するストッパを設けた別
の実施形態を示す図１相当図である。

【図５】弾性袋体の別の形状例を示す図１相当図であ
る。

【図６】免震装置を個人住宅に適用してその免震効果を
調べる試験の要領を示す概略図である。

【図７】免震装置を免震床に適用してその免震効果を調
べる試験の要領を示す概略図である。

【図８】従来の免震支承ゴムタイプの免震装置を示す断
面図である。

【符号の説明】

Ａ 免震装置 １ 第１の板部材 ２ 第２の板部材 ５ ローラ ８ 弾性袋体 １２ ストッパ壁 ２１ 上部構造物 ２３ 基礎 ２６ 床部材（上部構造物）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部構造物と基礎との間に設けられ、地
   震に対する該上部構造物の揺れを抑えるようにした免震
   装置であって、 上下に互いに対向して設けられ、一方が上記上部構造物
   と連結されかつ他方が上記基礎と連結される第１及び第
   ２の板部材と、 上記第１及び第２の板部材間に転がり可能に設けられ、
   上記上部構造物側の板部材を基礎側の板部材に対して支
   持する球状のローラと、 上記ローラを内部に保持した状態で第１及び第２の板部
   材同士を弾性的に接続し、該両板部材のいずれか一方が
   他方に対して相対的に水平方向に移動したときに伸びる
   中空状の弾性袋体とを備えていることを特徴とする免震
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の免震装置において、 弾性袋体は、ゴム部材からなっていて、第１及び第２の
   板部材間の上下方向略中央でローラの外周に接触して覆
   っていることを特徴とする免震装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の免震装置におい
   て、 弾性袋体の内部に、液状の粘性材料又は粉状若しくは粒
   状の高分子材料からなる減衰剤が充填されていることを
   特徴とする免震装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の免震装置にお
   いて、 第１及び第２の板部材のうちの少なくとも一方の周囲端
   部全周にローラの転がりを規制するストッパが設けられ
   ていることを特徴とする免震装置。