JPH11247923A

JPH11247923A - 免震装置

Info

Publication number: JPH11247923A
Application number: JP4596798A
Authority: JP
Inventors: Ikuko Sashita; 郁子指田; Naoki Kato; 直樹加藤; Shigeo Fukuda; 滋夫福田; Masahide Seki; 雅英関; Kimiki Kobayashi; 公樹小林; Masahiro Minowa; 昌啓箕輪
Original assignee: Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 1999-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な構成で、構造物が風荷重等により揺動す
るのを回避すると共に、地震発生時には効果的に免震機
能を果たすことができるようにする。【解決手段】建物２と地盤３との間に介装され、水平方
向に発生する振動エネルギによって大きく相対変位して
当該水平方向の振動エネルギを吸収する転がり支承体４
と、当該水平方向の振動エネルギが所定値未満では展延
性に富んだ状態で塑性変形し且つ所定値以上では塑性破
壊する円柱状弾塑性体６を有するトリガー機構５とを備
え、この転がり支承体およびトリガー機構は、建物と地
盤とが大きく相対変位したときに互いに干渉することの
ない位置へ並列に配置されている。また、トリガー機構
は、下部ブッシュ１１および上部ブッシュ１２と、これ
らに嵌合される円柱状弾塑性体とから成り、この円柱状
弾塑性体は上下方向へ移動可能に上部ブッシュへ嵌合さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は免震装置に係り、
特に戸建て住宅等の比較的軽量な構造物に用いられる免
震装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
より、戸建て住宅等の比較的軽量な構造物を免震するた
めに、図１０に示すような免震装置が提案されている。
図１０（ａ）に示す免震装置７０は、構造物７１と、こ
れを支持する基礎７２との間に、水平面を滑動自在な球
体７３と、この球体７３を滑動自在に載置するための凹
曲面７４が上面に形成された受皿７５とから構成されて
いる。この免震装置７０によれば、水平動に対して滑動
自在な球体７３が受皿７５の上面に形成された凹曲面７
４を滑動することができるので、復元力を与えることが
可能になる。

【０００３】また、図１０（ｂ）に示す免震装置８０
は、構造物８１と、これを支持する基礎８２との間に、
中空断面形状に形成された中空積層ゴム８３が介装され
ている。この中空積層ゴム８３は、鉛直方向には硬いば
ねを持ち大荷重を支持し、水平方向にはゴム特有の柔ら
かいばねにより大変形することができる。この免震装置
８０によれば、水平動に対して水平方向に剪断変形する
ので、復元力を与えることが可能になる。

【０００４】しかしながら、このような戸建て住宅等の
比較的軽量な構造物を基準に設計されている免震装置７
０、８０では、風荷重等により作動して構造物を水平方
向へ揺動させる場合があるので、日常における居住性が
損なわれる難点があった。このような難点に対して、構
造物が風荷重等により揺動するのを回避すると共に、地
震発生時に効果的に免震するために、免震装置（特開平
９−２２１９３５号公報）、免震装置（特開平８−１５
８６９７号公報）、免震装置（特開平９−３１０５３３
号公報）、地震入力低減装置（特開平９−２７３３３０
号公報）が提案されている。

【０００５】特開平９−２２１９３５号公報に開示され
た免震装置は図１１に示すように、地上構造物９１と地
盤９２との間に介装されて、地震動に対し地上構造物９
１の応答を抑制する免震手段９３と、地上構造物９１お
よび地盤９２間に介装されたダンパー装置９４とを設け
て、上記地上構造物９１に作用する風速が設定値を超え
た場合には、コントローラ９５によって減衰力を高める
ようにダンパー装置９４を制御するものである。

【０００６】このような免震装置９０によれば、地上構
造物９１が風に煽られて揺動するのをコントローラ９５
によって制御されるダンパー装置９４で回避できると共
に、地震発生時には免震手段９３によって効果的に免震
機能を果たすことができるが、電気信号等により電気・
油圧等を自動的に制御するので、設備費や維持費等のコ
ストが上がる難点があった。また、停電等により制御不
能に陥る難点がった。

【０００７】特開平８−１５８６９７号公報に開示され
た免震装置は図１２に示すように、上部構造物１０１と
基礎部１０２との間に介在され、基礎部１０２に対して
上部構造物１０１を水平方向に滑動可能に支承する滑り
支承１０３と、上部構造物１０１および基礎部１０２に
上下端部がそれぞれ固定されて水平方向に弾性変形可能
な弾性体１０４とを備えている。なお、弾性体ではな
く、図１０（ａ）に示すような水平面を滑動自在な球体
７３と、この球体７３を滑動自在に載置するための凹曲
面７４が上面に形成された受皿７５とから成る転がり支
承を用いた免震装置も提案されている。

【０００８】このような免震装置によれば弾性体１０４
や転がり支承によって免震周期を長周期化させると共
に、滑り支承１０３によって振動を減衰させることがで
きるが、滑り支承１０３は滑り面の平行を保つ施工が困
難であり、また、平滑な滑り面の長期維持も極めて困難
であった。特開平９−３１０５３３号公報に開示された
免震装置は図１３に示すように、構造物１１１と基礎１
１２との間に並列に介装され、直列に接続された切り離
し部材１１３および弾性部材１１４とを備えた複数個の
反力機構要素１１５とから構成され、各反力機構要素１
１５における切り離し部材１１３が、それぞれ異なる荷
重によって切り離されるように構成されている。なお、
切り離し部材１１３は所謂シェアーピンの機能を奏する
ように、その一部に断面積が縮小された剪断部を有する
ボルトから構成されている。この剪断部の断面積によっ
て剪断荷重が設定されている。

【０００９】このような免震装置１１０によれば、所定
値以上の荷重が負荷されたときに切り離し部材１１３が
構造物１１１の拘束を解いて構造物１１１に所定値以上
の反力が加わることを防止することができるが、所定値
の荷重設定によっては中地震でも構造物１１１の拘束が
解かれずに、反力が加わってしまう難点があった。特開
平９−２７３３３０号公報に開示された地震入力低減装
置は図１４に示すように、建築物を支える基礎スラブ１
３１と地盤１３２に埋め込まれた基礎杭１３３との接触
面の摩擦抵抗を低減させるローラベアリング１３４と、
基礎スラブ１３１と基礎杭１３３とを係合させて基礎杭
１３３に加わる水平力を基礎杭１３３に伝達すると共に
所定水平力の印加によって剪断する柱状部材１３５とを
備えて構成されている。柱状部材１３５は基礎スラブ１
３１の底面に埋設され、且つ基礎杭１３３の上面に開口
して形成された柱状溝１３６に嵌合されている。

【００１０】このような地震入力低減装置１３０によれ
ば、所定震度以下の地震ではローラベアリング１３４に
よる建築物の横滑りが柱状部材１３５によって抑止さ
れ、所定震度以上の地震では柱状部材１３５に所定の水
平力が加わって柱状部材１３５は剪断し、建築物はロー
ラベアリング１３４によって横滑りするので、建築物が
風に煽られて揺動するのを回避できると共に、所定震度
以上の地震発生時には効果的に免震機能を果たすことが
できる。しかしながら、所定震度以上の地震時に柱状部
材１３５が剪断されて水平方向へ大きく変位後、装置が
原点復帰する際に剪断された柱状部材同士が接触して原
点復帰を阻害するブレーキ現象（図１５）を生ずる虞が
あった。このブレーキ現象は建築物に衝撃力を与えるこ
とになる。また、大地震によって建築物が水平方向へ大
きく変位した時にローラベアリング４と柱状部材５とが
干渉して免震機能が低下してしまう虞があった。

【００１１】このような地震入力低減装置４の難点に対
して、柱状部材５と基礎杭２との隙間を大きくとること
が考えられるが、強風や小地震時にローラベアリング４
の横滑りによって揺れることになるので、効果的に免震
することができなくなる。本発明は、このような従来の
難点を解決するためになされたもので、簡易な構成で、
構造物が風荷重等により揺動するのを回避すると共に、
地震発生時には効果的に免震機能を果たすことができる
免震装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明の免震装置は、水平方向に発生する振動エネル
ギによって大きく相対変位して当該振動エネルギを吸収
する振動エネルギ吸収手段と、水平方向の振動エネルギ
が所定値未満では展延性に富んだ状態で弾塑性変形し且
つ所定値以上では塑性破壊する柱状弾塑性体を有するト
リガー機構とを備え、振動エネルギ吸収手段およびトリ
ガー機構は、構造物および基礎間または上部構造物およ
び下部構造物間に並列に介装されると共に、構造物およ
び基礎、または上部構造物および下部構造物が大きく相
対変位したときに互いに干渉することのない位置に配置
されているものである。

【００１３】このように構成された免震装置によれば、
強風や小地震時にはトリガー機構の柱状弾塑性体の高い
初期剛性により構造物または上部構造物の揺れを抑制さ
せることができる。また、中地震時には柱状弾塑性体が
弾塑性変形する時の剪断応力の設定次第で、構造物また
は上部構造物の揺れを抑制させることもできるし、柱状
弾塑性体を弾塑性変形させて振動を減衰させることもで
きる。さらに、大地震時には柱状弾塑性体が塑性破壊す
る時の破断力の設定次第で、柱状弾塑性体を弾塑性変形
させて振動を減衰させることもできし、この柱状弾塑性
体を塑性破壊させて振動エネルギ吸収手段で構造物また
は上部構造物の振動周期を長周期化させることができ
る。なお、構造物または上部構造物の振動周期を長周期
化させても、振動エネルギ吸収手段とトリガー機構とは
互いに干渉することのない位置に配置されているので、
大地震によって構造物または上部構造物が水平方向へ大
きく変位しても正常な免震機能を確保できる。

【００１４】また、本発明の免震装置においてトリガー
機構は、基礎または下部構造物に固定される下部の中空
案内部材と、下部の中空案内部材の直上に配置され構造
物または上部構造物に固定される上部の中空案内部材
と、下部の中空案内部材および上部の中空案内部材に嵌
合される柱状弾塑性体とから成り、柱状弾塑性体は上下
方向へ移動可能に下部の中空案内部材または上部の中空
案内部材へ嵌合され、且つ下部の中空案内部材および上
部の中空案内部材は柱状弾塑性体より剛性の高い材料か
ら成るものが好ましい。これにより、例えば柱状弾塑性
体を下部の中空案内部材に固定させ、上部の中空案内部
材に上下方向へ移動可能に嵌合させれば、構造物および
基礎、または上部構造物および下部構造物が大きく相対
変位したときに柱状弾塑性体が塑性破壊して分裂して
も、上部の中空案内部材内に残された柱状弾塑性体片は
下部の中空案内部材上の位置から外れた位置で重力によ
り落下するので、分裂した柱状弾塑性体片同士が接触す
るブレーキ現象を回避することができる。また、柱状弾
塑性体を上部の中空案内部材に固定させ、下部の中空案
内部材に上下方向へ移動可能に嵌合させれば、下部の中
空案内部材内に残された柱状弾塑性体を下方へ移動させ
ることができるので、分裂した柱状弾塑性体片同士が接
触するブレーキ現象を回避することができる。さらに、
柱状断塑性体と、当該柱状弾塑性体が上下方向へ移動可
能に嵌合されている上部の中空案内部材あるいは下部の
中空案内部材とが齧ってしまうことを防ぐことができ
る。

【００１５】また、本発明の免震装置において、静止時
の相対する下部の中空案内部材および上部の中空案内部
材間の隙間は、０．１〜１０mmであることが好ましい。
これにより、転がり支承、滑り支承あるいは積層ゴム支
承等、何れの振動エネルギ吸収手段でも、柱状弾塑性体
の特性に応じた降伏力を得ることができる。また、本発
明の免震装置において、静止時の相対する下部の中空案
内部材および上部の中空案内部材間の隙間は、柱状弾塑
性体が円柱体における当該柱状弾塑性体の直径の２〜５
０％であることが好ましい。これにより、柱状弾塑性体
の特性に応じた降伏力を得ることができ、且つ柱状弾塑
性体の降伏から破断に至るまでの剪断方向の変位を可変
させることができる。

【００１６】また、本発明の免震装置において上部の中
空案内部材または下部の中空案内部材の内周面と、柱状
弾塑性体の外周面との隙間は、０．０２〜１mmであるこ
とが好ましい。これにより、柱状弾塑性体をスムーズに
直線移動させることができるようになる。また、本発明
の免震装置において上部の中空案内部材または下部の中
空案内部材の内周面と、柱状弾塑性体の外周面との隙間
は、柱状弾塑性体が円柱体における当該柱状弾塑性体の
直径の０．１〜１０％であることが好ましい。これによ
り、直径が大きい柱状弾塑性体の直線性を確保できる。

【００１７】また、本発明の免震装置において柱状弾塑
性体は、上部の中空案内部材または下部の中空案内部材
に摺動抵抗の少ない摺動材を介して嵌合されていること
が好ましい。これにより、上部の中空案内部材内または
下部の中空案内部材内に残された柱状弾塑性体片を、引
っ掛かることなくスムーズに移動させることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の免震装置の実施の
一形態について、図面を参照して説明する。本発明の免
震装置は図１（ａ）に示すように、比較的軽量な構造物
である建物２と、基礎である地盤３との間に介装され、
水平方向に発生する振動エネルギによって大きく相対変
位して当該水平方向の振動エネルギを吸収する振動エネ
ルギ吸収手段である転がり支承体４と、当該水平方向の
振動エネルギが所定値未満では展延性に富んだ状態で弾
塑性変形し且つ所定値以上では塑性破壊する円柱状弾塑
性体６を有するトリガー機構５とを備えている。この転
がり支承体４とトリガー機構５とは、建物２と地盤３と
が大きく相対変位したときに互いに干渉することのない
位置へ並列に配置されている。

【００１９】転がり支承体４は、建物２に固定されボー
ルベアリング７を転動自在に下方に突出させて支承する
支承部材８と、一定の曲率から成り中心部が最深となる
凹曲面部９が設けられた受皿部材１０とから成り、支承
部材８のボールベアリング７が受皿部材１０の凹曲面部
９上で転動するように構成されている。したがって、水
平方向へ移動した支承部材８は建物２の重力作用で凹曲
面部９に沿って元の位置、即ち、凹曲面部９の最深位置
に戻ることができる。これにより、建物２は、元の位置
に完全復帰することができる。なお、このような凹曲面
部９は必ずしも一定の曲率である必要はなく、ある角度
から成る傾斜面、あるいは外周に向かうにしたがって徐
々に曲率が大きくなるような形状のものでもよい。

【００２０】トリガー機構５は、例えば図１（ｂ）に示
すように、地盤３に固定される中空案内部材である下部
ブッシュ１１と、下部ブッシュ１１直上に配置され建物
２に固定される中空案内部材である上部ブッシュ１２
と、下部ブッシュ１１および上部ブッシュ１２に嵌合さ
れる円柱状弾塑性体６とから成るもので、円柱状弾塑性
体６は下部ブッシュ１１に接着剤等により固着され、上
部ブッシュ１２に上下方向へ移動可能に嵌合されてい
る。

【００２１】このような円柱状弾塑性体６としては、屋
外放置される使用環境を考慮すると、劣化が少なく、而
も展延性に富み且つ容易に弾塑性変形できる純鉛が好ま
しいが、弾塑性変形可能なポリエチレン等の樹脂材料や
アルミニウムでもよい。この円柱状弾塑性体６が嵌合さ
れる上部ブッシュ１２および下部ブッシュ１１は、円柱
状弾塑性体６より剛性の高い材料が好ましく、円柱状弾
塑性体６が鉛プラグの場合は、一般構造用圧延鋼材や機
械構造用炭素鋼鋼材等の剛性材料もしくは鉛より剛性の
高い樹脂材料がよい。これは、円柱状弾塑性体６と上部
ブッシュ１２とが齧ってしまうことを防ぐためである。
なお、上部ブッシュ１２の内周に摺動材としてポリテト
ラフルオロエチレン等のフッ素樹脂や硬質クロームメッ
キ等をコーティングすることにより、円柱状弾塑性体６
を上部ブッシュ１２内において引っ掛かることなくスム
ーズに摺動させることができる。

【００２２】また、静止時の相対する下部ブッシュ１１
および上部ブッシュ１２間の隙間Ｓ1は、円柱状弾塑性
体６が剪断変形した際の降伏力から求められる。例えば
円柱状弾塑性体６が鉛プラグとすると、例えば、図２に
示すように、鉛プラグの直径を５７mmとし剪断変形させ
る隙間Ｗ1を２．８mmにすると、戸建て住宅等の比較的
軽量な構造物に適した免震装置に好適な降伏力１２０kg
f/cm²位を得ることができる（オーム社１９９７年９月
発行、日本免震構造協会編「免震積層ゴム入門」）。し
たがって、下部ブッシュ１１および上部ブッシュ１２間
の隙間Ｗ1を小さくして、円柱状弾塑性体６に純剪断方
向の力が加わるようにすれば、容易に任意の降伏力を設
定することができるので、免震設計がし易くなる。

【００２３】このように降伏力を設定することにより、
円柱状弾塑性体６を、水平方向の振動エネルギが所定値
未満では展延性に富んだ状態で塑性変形させ、所定値以
上では塑性破壊させることができる。さらに、上部ブッ
シュ１２の内周面１２ａと、円柱状弾塑性体６の外周面
６ａとの隙間Ｗ2は、０．０２〜０．５mm、または０．
１〜２％が好ましい。これは、比較的軽量な建物２の重
量に対応した円柱状弾塑性体６を、上部ブッシュ１２内
でスムーズに上下方向に移動させるためである。なお、
円柱状弾塑性体６の直径が大きくなる場合には、当該円
柱状弾塑性体６の直線性を考慮して、この隙間Ｗ2を
０．１〜１mm、または円柱状弾塑性体６の直径の２〜１
０％にするとよい。上限を１mmまたは円柱状弾塑性体６
の直径の１０％にしたのは、これ以上大きくすると、円
柱状弾塑性体６の直線性を保つことが困難になるからで
ある。また、上部ブッシュ１２の内周面１２ａに摺動抵
抗の少ない摺動材をコーティングした場合は、隙間Ｗ2
を±０mmにしても、円柱状弾塑性体６を上下方向に移動
させることが可能になる。

【００２４】このように構成された免震装置１のトリガ
ー機構５を、転がり支承体４によって地盤３上に支承さ
れた建物２と、地盤３との間に設置する場合について説
明する。なお、上部ブッシュ１２を建物２に固定させ、
下部ブッシュ１１を地盤３に固定させると、円柱状弾塑
性体６を各ブッシュ１１、１２に嵌合させるためには、
建物２を所定位置まで上昇させなければならないので、
図３に示すような２分割されたブッシュ２１、２２を使
用する。

【００２５】まず、予め定められた地盤３上に、一方の
下部ブッシュ２１Ａを固定ボルト１３で固定させ、この
一方の下部ブッシュ２１Ａ内に円柱状弾塑性体６を固着
させる。円柱状弾塑性体６を一方の下部ブッシュ２１Ａ
に固着後、当該一方の下部ブッシュ２１Ａに他方の下部
ブッシュ２１Ｂを取付ボルト１４で締結させ、さらに、
他方の下部ブッシュ２１Ｂを地盤３上に固定ボルト１５
で固定させて、円柱状弾塑性体６を下部ブッシュ２１に
固着させる。

【００２６】次に、下部ブッシュ２１に固着された円柱
状弾塑性体６に一方の上部ブッシュ２２Ａを嵌合させ、
この一方の上部ブッシュ２２Ａと、相対する下部ブッシ
ュ２１との隙間をスペーサ等（図示せず）を用いて設定
値に調整し、当該一方の上部ブッシュ２２Ａに他方の上
部ブッシュ２２Ｂを取付ボルト１６で締結させ、さら
に、この上部ブッシュ２２を建物２に固定ボルト１７、
１８で固定させ、円柱状弾塑性体６を上部ブッシュ２２
へ上下方向に摺動可能に嵌合させて、トリガー機構５の
組立てを完了する。

【００２７】また、円柱状弾塑性体６が塑性破壊して分
裂後は、２分割された上部ブッシュ２２および下部ブッ
シュ２１の各取付ボルト１４、１６を外し、さらに、こ
の上部ブッシュ２２および下部ブッシュ２１のそれぞれ
一方のブッシュの固定ボルトを外すことにより当該各ブ
ッシュを取り外して、各円柱状弾塑性体片を取り除く。
そして、上部ブッシュ２２および下部ブッシュ２１の損
傷を点検して、損傷がなければ新しい円柱状弾塑性体６
を上述した組立要領で組立てる。このように、２分割さ
れた上部ブッシュ２２および下部ブッシュ２１を有する
トリガー機構５によれば、円柱状弾塑性体６が塑性破壊
して分裂しても容易に付け替えることができるようにな
る。

【００２８】なお、２分割されたブッシュを上部、下部
の何れか一方に使用した場合でも、建物２を所定の位置
まで上昇させることなくトリガー機構５を組立てること
は可能である。また、ブッシュが２分割されていない場
合には、上部ブッシュを建物に、下部ブッシュを地盤上
にそれぞれ固定後、建物に設けられた孔から円柱状弾塑
性体を挿入して組立ててもよく、また、上部ブッシュお
よび下部ブッシュに円柱状弾塑性体を組込んでから、建
物および地盤上に固定させてもよい。

【００２９】次に、本発明の免震装置１の免震動作につ
いて説明する。なお、トリガー機構５は、２分割されて
いない上部ブッシュ１２および下部ブッシュ１１を用い
たものにする。建物２に強風や小地震による水平方向の
振動エネルギが加わると、トリガー機構５の円柱状弾塑
性体６は図４（ａ）、（ｂ）に示すように、高い初期剛
性により建物２の揺れを抑制させる。

【００３０】また、建物２に中地震による水平方向の振
動エネルギが加わると、トリガー機構５の円柱状弾塑性
体６は図５（ａ）、（ｂ）に示すように、弾塑性変形し
て建物２の揺れを減衰させる。この際、建物２は転がり
支承体４（図１（ａ）参照）により元の位置に復帰する
ことができる。なお、円柱状弾塑性体６は、弾塑性変形
する時の剪断応力の設定次第で、建物２の揺れを抑制さ
せることもできる。

【００３１】さらに、建物２に大地震による水平方向の
振動エネルギが加わると、トリガー機構５の円柱状弾塑
性体６は図６（ａ）、（ｂ）に示すように、塑性破壊す
るので、転がり支承体４により建物２の振動周期は長周
期化される。この際、建物２および地盤３が大きく相対
変位したときに円柱状弾塑性体６が塑性破壊して分裂し
ても、上部ブッシュ１２内に残された円柱状弾塑性体片
６Ａは下部ブッシュ１１上の位置から外れた位置で重力
によって落下するので、分裂した円柱状弾塑性体片６
Ａ、６Ｂ同士が接触するブレーキ現象を回避することが
できる。また、建物２の振動周期を長周期化させても、
転がり支承体４とトリガー機構５とは互いに干渉するこ
とのない位置に配置されているので、大地震によって建
物２が水平方向へ大きく変位しても正常な免震機能を確
保できる。なお、円柱状弾塑性体６は、塑性破壊する時
の剪断応力の設定次第で、建物２の揺れを減衰させるこ
ともできる。

【００３２】なお、本発明の実施の一形態においては、
円柱状弾塑性体６を下部ブッシュ１１に固着させ、上部
ブッシュ１２に上下方向に移動可能に嵌合させていた
が、これに限らず、上部ブッシュ１２に固定させ、下部
ブッシュ１１に上下方向に移動可能に嵌合させてもよ
い。例えば、図７に示すように、一端にフランジ６０が
設けられた円柱状弾塑性体６′を、このフランジ６０が
嵌合可能な切欠き１２０が切り欠かれた上部ブッシュ１
２′に嵌合させて、円柱状弾塑性体６′を上部ブッシュ
１２′に固定させる。また、上部ブッシュ１２′に固定
された円柱状弾塑性体６′は、下部ブッシュ１１内に空
間Ｓ1を残した状態で嵌合されている。

【００３３】このように円柱状弾塑性体６′が上部ブッ
シュ１２′に固着されたトリガー機構５に、大地震によ
る水平方向の力が加わると、建物２および地盤３が大き
く相対変位して円柱状弾塑性体６′は塑性破壊して分裂
する。この際、下部ブッシュ１１内に残された円柱状弾
塑性体片は、当該下部ブッシュ１１内の空間Ｓ1へ重力
によって落下するので、円柱状弾塑性体片同士が接触す
るブレーキ現象を回避することができる。

【００３４】また、本発明の実施の一形態においては、
トリガー機構の分裂した上部ブッシュ側の柱状弾塑性体
片を重力による落下で離脱させていたが、上部ブッシュ
内で引っ掛かってしまう場合等を考慮して、強制離脱さ
せることができる弾性体をトリガー機構に設けてもよ
い。例えば図８に示すように、上部ブッシュ１２内に弾
性体であるコイルスプリング２３を内設してもよい。こ
の際、上部ブッシュ１２の建物２に固定させる側の中空
部Ｓ2に、コイルスプリング２３を固定させるキャップ
プレート２４をかしめ、溶接、捩じ込み等により固定さ
せる。このようなキャッププレート２４が固定された上
部ブッシュ１２を有するトリガー機構５を、建物２およ
び地盤３間で組立てると、キャッププレート２４に固定
されたコイルスプリング２３により、円柱状弾塑性体６
は上部ブッシュ１２内から常時、離脱方向へ付勢される
ことになる。なお、上部ブッシュ１２内に摺動抵抗の少
ない摺動材（ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹
脂、硬質クロームメッキ等）２５をコーティングすれ
ば、円柱状弾塑性体６をスムーズに移動させることがで
きる。

【００３５】このように、上部ブッシュ１２内にコイル
スプリング２３が内設されたトリガー機構５に、水平方
向の大きな振動エネルギが加わると、建物２および地盤
３が大きく相対変位して円柱状弾塑性体６は塑性破壊し
て分裂し、上部ブッシュ１２内に残された円柱状弾塑性
体片は、コイルスプリング２３により強制離脱されるの
で、確実にブレーキ現象を回避させることができる。

【００３６】なお、コイルスプリングが内設されたトリ
ガー機構は、上述のような構造のものに限らず、下部ブ
ッシュ内にコイルスプリングを内設しても、同様の効果
を得ることができる。また、弾性体はコイルスプリング
に限らず、円柱状弾塑性体にブッシュ内から強制離脱さ
せるだけの付勢力を付与することができれば、皿ばね、
ゴム状弾性体でもよい。

【００３７】また、上述した本発明の実施の各形態によ
れば、柱状弾塑性体に円柱のものを使用したが、これに
限らず、四角形でも多角形でもよい。これは、柱状弾塑
性体の降伏力が断面積−剪断応力の関係で求まるからで
ある。この際、柱状弾塑性体を四角形や多角形のものに
した場合は、中空案内部材もその柱状弾塑性体に嵌合さ
せることができるような形状に形成させる。

【００３８】なお、建物の揺れ幅および揺れ時間を抑制
するために、図９に示すようにダンパ２６をトリガー機
構５とは別置で、建物２および地盤３間に設けてもよ
い。この際、ダンパ２６は転がり支承体４と別置（図示
通り）または一体形成で配することができる。また、本
発明の免震装置の設置箇所は構造物および地盤間には限
らず、例えば上部構造物および下部構造物となるビルの
８階と９階との間に設置してもよい。

【００３９】さらに、上述した本発明の実施の各形態に
よれば、振動エネルギ吸収手段として転がり支承体を使
用していたが、これに限らず、積層ゴムなど、振動エネ
ルギを吸収できればどのようなものでもよい。このよう
な本発明の免震装置は、除振作用を有しているのは元よ
り、振動を発生する機器から基礎に当該振動が伝われ
ば、防振作用することになる。

【００４０】

【実施例】さらに、本発明の免震装置に使用されるトリ
ガー機構の剪断変形性能について、以下のような条件で
実験を行なった。柱状弾塑性体に純度９９．９９％以上
で直径が２０mmの鉛プラグを、中空案内部材にステンレ
ス製のブッシュを使用し、鉛プラグを下部ブッシュに固
定し上部ブッシュに摺動自在に嵌合した。また、静止時
の相対する下部ブッシュおよび上部ブッシュ間の隙間を
２mmとした。このようなトリガー機構を使用して鉛プラ
グの剪断変形に対する降伏力を測定した。

【００４１】この測定によれば、静止時の相対する下部
ブッシュおよび上部ブッシュ間の隙間が２mmの場合に
は、降伏力が約１１０kgf/cm²になることが実証され
た。したがって、戸建て住宅等の比較的軽量な構造物に
適した免震装置に好適な降伏力約１２０kgf/cm²（図
２）とほぼ一致することが確認できた。これにより、戸
建て住宅に適することがわかった。

【００４２】なお、水平方向に振動エネルギが発生する
と構造物を上方へ移動させる振動エネルギ吸収手段が使
用されている場合には、この隙間は０．１mm程度あれば
よく、また、振動エネルギ吸収手段に積層ゴム支承体が
使用されている場合にはゴム材料のクリープを考慮しな
ければならないので、この隙間は２〜１０mm程度にしな
ければならない。したがって、免震装置の実用性を考慮
すれば、この隙間は０．１〜１０mm、あるいは鉛プラグ
の直径の２〜５０％が好ましい。これは、鉛プラグの特
性に応じた降伏力を得て、降伏から破断に至るまでの剪
断方向の変位を可変させるためである。なお、降伏まで
の変位と破断までの変位とを大きくするには、この隙間
を大きくすればよい。

【００４３】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の免震装
置によれば、構造物が風荷重等により揺動するのを回避
すると共に、地震発生時には効果的に免震機能を果たす
ことができるので、快適な居住性を確保できる。また、
構造が簡易なことから、材料費が削減でき而も施工が容
易になるので、低コストで設置できるようになる。

【００４４】さらに、水平方向に発生した大きな振動エ
ネルギにより柱状弾塑性体が塑性破壊して分裂しても、
何れか一方の中空案内部材に残された柱状弾塑性体片
を、弾性体により強制離脱させることができるので、柱
状弾塑性体片同士が接触するブレーキ現象を確実に回避
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の免震装置の実施の一形態を示す図で、
（ａ）は全体図、（ｂ）はトリガー機構の詳細図。

【図２】柱状弾塑性体として使用される鉛プラグの剪断
応力と剪断ひずみとの関係を表すグラフ。

【図３】本発明の免震装置に使用されるトリガー機構の
他の実施の一形態を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面
図。

【図４】本発明の免震装置に使用されるトリガー機構が
強風や小地震による水平方向の振動エネルギを受けた場
合の状態を示す図で、（ａ）は詳細図、（ｂ）はトリガ
ー機構の円柱状弾塑性体の剪断応力Ｐと剪断ひずみδと
の関係を表すグラフ。

【図５】本発明の免震装置に使用されるトリガー機構が
中地震による水平方向の振動エネルギを受けた場合の状
態を示す図で、（ａ）は詳細図、（ｂ）はトリガー機構
の円柱状弾塑性体の剪断応力Ｐと剪断ひずみδとの関係
を表すグラフ。

【図６】本発明の免震装置に使用されるトリガー機構が
大地震による水平方向の振動エネルギを受けた場合の状
態を示す図で、（ａ）は詳細図、（ｂ）はトリガー機構
の円柱状弾塑性体の剪断応力Ｐと剪断ひずみδとの関係
を表すグラフ。

【図７】本発明の免震装置に使用されるトリガー機構の
他の実施の一形態を示す側断面図。

【図８】本発明の免震装置に使用されるトリガー機構の
他の実施の一形態を示す側断面図。

【図９】本発明の免震装置の他の実施の一形態を示す全
体図。

【図１０】従来の免震装置を示す全体図。

【図１１】従来の免震装置を示す全体図。

【図１２】従来の免震装置を示す全体図。

【図１３】従来の免震装置を示す全体図。

【図１４】従来の免震装置（地震入力低減装置）を示す
全体図。

【図１５】図１４の従来の免震装置が中地震による水平
方向の振動エネルギを受けた場合の、柱状部材の剪断応
力Ｐと剪断ひずみδとの関係を表すグラフ。

【符号の説明】

１・・・・・免震装置２・・・・・建物（構造物）３・・・・・地盤（基礎）４・・・・・転がり支承体（振動エネルギ吸収手段）５・・・・・トリガー機構６、６′・・・・・円柱状弾塑性体６Ａ・・・・・上部ブッシュ側の円柱状弾塑性体片６Ｂ・・・・・下部ブッシュ側の円柱状弾塑性体片１１、２１・・・・・下部ブッシュ（下部の中空案内部材）１２、１２′、２２・・・・・上部ブッシュ（上部の中空案
内部材）２３・・・・・コイルスプリング（弾塑性体）２５・・・・・摺動材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ１６Ｆ 15/04 Ｆ１６Ｆ 15/04 Ｅ (72)発明者福田滋夫神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者関雅英神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者小林公樹神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者箕輪昌啓神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平方向に発生する振動エネルギによって
大きく相対変位して当該振動エネルギを吸収する振動エ
ネルギ吸収手段と、前記水平方向の振動エネルギが所定
値未満では展延性に富んだ状態で弾塑性変形し且つ所定
値以上では塑性破壊する柱状弾塑性体を有するトリガー
機構とを備え、前記振動エネルギ吸収手段および前記ト
リガー機構は、構造物および基礎間または上部構造物お
よび下部構造物間に並列に介装されると共に、前記構造
物および前記基礎、または前記上部構造物および前記下
部構造物が大きく相対変位したときに互いに干渉するこ
とのない位置に配置されていることを特徴とする免震装
置。
【請求項２】前記トリガー機構は、前記基礎または前記
下部構造物に固定される下部の中空案内部材と、前記下
部の中空案内部材の直上に配置され前記構造物または前
記上部構造物に固定される上部の中空案内部材と、前記
下部の中空案内部材および前記上部の中空案内部材に嵌
合される柱状弾塑性体とから成り、前記柱状弾塑性体は
上下方向へ移動可能に前記下部の中空案内部材または前
記上部の中空案内部材へ嵌合され、且つ前記下部の中空
案内部材および前記上部の中空案内部材は前記柱状弾塑
性体より剛性の高い材料から成ることを特徴とする請求
項１記載の免震装置。
【請求項３】静止時の相対する前記下部の中空案内部材
および前記上部の中空案内部材間の隙間は０．１〜１０
mmであることを特徴とする請求項２記載の免震装置。
【請求項４】静止時の相対する前記下部の中空案内部材
および前記上部の中空案内部材間の隙間は、前記柱状弾
塑性体が円柱体における当該柱状弾塑性体の直径の２〜
５０％であることを特徴とする請求項２記載の免震装
置。
【請求項５】前記上部の中空案内部材または前記下部の
中空案内部材の内周面と、前記柱状弾塑性体の外周面と
の隙間は０．０２〜１mmであることを特徴とする請求項
２、３または４記載の免震装置。
【請求項６】前記上部の中空案内部材または前記下部の
中空案内部材の内周面と、前記柱状弾塑性体の外周面と
の隙間は、前記柱状弾塑性体が円柱体における当該柱状
弾塑性体の直径の０．１〜１０％であることを特徴とす
る請求項２、３または４記載の免震装置。
【請求項７】前記柱状弾塑性体は前記上部の中空案内部
材または前記下部の中空案内部材に摺動抵抗の少ない摺
動材を介して嵌合されていることを特徴とする請求項
２、３、４、５または６記載の免震装置。