JPH11280839A - 軽量構造物用免震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通常時の荷重支持能力及び地震時の免震機能
の確保はもとより、全体を小型かつ低コストに構成しつ
つ、風等による微小な力では不要な免震動作を制限する
トリガー機能を持たせることができるようにする。 【解決手段】 上部構造体Ａ側の受け台２及び下部構造
体Ｂ側の受け台４を複数個に分割し、それら分割受け台
部材３Ａ…，４Ａ…を外端部側を支点にして上下揺動可
能に構成するとともに、各分割受け台部材３Ａ…，４Ａ
…の背面部に、それらの上下対向面３ａ，４ａが互いに
接近する方向に揺動付勢するばね要素、たとえばコイル
スプリング１０Ａ…，１１Ａ…を組み込むことによっ
て、通常は滑動体５を装置中央部位置に固定保持させて
風などによる小さな力で両受け台３，４が水平方向に相
対変位することを制限するように働くトリガー機構を一
体に組入れ構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木造建物や鉄骨造
り、あるいはプレハブ式建築物など主として戸建て住宅
用建物のような軽量構造物に適用される免震装置で、詳
しくは、上部構造体と基礎等の下部構造体との間に介在
されて通常は上部構造体の荷重を下部構造体で支持さ
せ、かつ、地震等により下部構造体が水平方向に変位し
たときはそれ自身が有する揺動作用によって上部構造体
への水平変位の伝達を低減して揺れを抑制するように構
成されている軽量構造物用免震装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の軽量構造物用免震装置として、
従来、特開平３−２４９４４５号公報に記載されている
ように、水平面上を滑動（転動）自在な球体とこの球体
を滑動自在に載置する凹曲面が上面に形成されて下部構
造体の上に固定設置される受皿とから構成され、上部構
造体と基礎等の下部構造体との間に介在される免震装置
や、実開平５−３２５０５号公報に記載されているよう
に、下部構造体に固定され上方へ向けて凹球面に形成さ
れた球面座を有する下沓の球面座と上部構造体に固定さ
れ下方へ向けて凹球面に形成された球面座を有する上沓
の球面座との間に上下のすべり面が上下沓の球面座の曲
率に合致するような円柱形状となされた摺動子を介装し
てなる免震装置、さらには特開平９−４２７９号公報に
記載されているように、上部構造体側および基礎側の受
台の対向面それぞれを、中央が底点となる放物線型に形
成し、これら受台の放物線型の対向面間に鋼球などの転
動体を介装させることで滑り面を放物線型とした免震装
置などが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の免震装置はいずれのものも、通常時は上部構造体に対
して十分な荷重支持能力を発揮し、地震等により下部構
造体に水平方向の変位力が作用した時は滑動体や摺動子
の滑り移動によって上部構造体の揺れを低減する免震機
能を発揮するように構成されたものであって、上下の対
向部材間（例えば受皿と上部構造体との間や上下沓間、
上下の受台間あるいは沓や受台と上下構造物との間）に
は弾性体が介在されてなく、両者が常に剛接触状態に保
たれる構成であるから、上下方向の微振動に対する吸収
機能は全く発揮することができない。また、上記の如き
構成の従来の各免震装置では、風等による力が加わった
だけでも敏感に応答しやすくなる。

【０００４】さらに、上記した従来の各免震装置におい
て、風等の力に対しては抵抗力を発揮させて免震動作を
制限しつつ、地震等によって下部構造体に一定以上の水
平変位力が加わったとき所定の免震機能を発揮させると
いったトリガー機能を持たせるためには、別個にトリガ
ー機構を設ける必要があり、装置全体の大型化、コスト
アップはもちろん、広い設置スペースを確保しなければ
ならず、戸建て住宅など軽量構造物用免震装置としては
好ましくないという問題があった。

【０００５】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、通常時の荷重支持能力および地震時の免震機能を確
保できるのはもとより、全体を小型でかつ低コストに構
成しつつ、風等による力では免震動作を制限するトリガ
ー機能を持たせることができ、戸建て住宅用として非常
に好適な軽量構造物用免震装置を提供することを目的と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明に係る軽量構造物用免震装置
は、上部構造体側に装着された受け台と下部構造体側に
装着された受け台とを、通常は上部構造体の荷重が下部
構造体で支持され、かつ、地震等により下部構造体に水
平変位力が作用したときは上下対向面に沿って滑り移動
可能な滑動体を介して上下両受け台が相対的に水平移動
して上部構造体への水平変位の伝達を低減するように構
成されてなる軽量構造物用免震装置において、上記両受
け台のうち少なくとも一方の受け台が周方向で複数個に
分割され、各分割受け台部材はそれらの外端部側を支点
として上下に揺動可能に構成されていると共に、各分割
受け台部材の背面部には、これら分割受け台部材をそれ
らの外端部側の支点周りで上下対向面が互いに接近する
方向に揺動付勢するばね要素が組み込まれ、通常時には
これら各分割受け台部材によって上記滑動体をその周り
から抱きかかえて両受け台の中央部位置に固定保持させ
るように構成していることを特徴とするものである。

【０００７】上記請求項１に記載の発明によれば、地震
等により下部構造体に水平変位力が作用し該下部構造体
が滑動体を介して上部受け台に対し相対的に水平方向に
滑り移動することで上部構造体への水平変位の伝達を低
減、つまり横揺れを低減する免震動作を発揮することに
なる。ここで、上下両受け台のうち少なくとも一方の受
け台を周方向で複数個に分割することと、それら各分割
受け台部材の背面部に、これら分割受け台部材をそれら
の外端部側の支点周りで上下対向面が互いに接近する方
向に揺動付勢するばね要素を組み込むこととによって、
通常は上記滑動体をその周りから各分割受け台部材で抱
きかかえて両受け台中央部位置に固定保持させ風等によ
る力程度では免震動作を制限するトリガー機能を発揮す
ることになる。このように、地震等による上部構造体の
揺れを低減するための構成要素である上下両受け台の少
なくとも一方を分割し、その分割受け台部材の背面部に
ばね要素を組み込むだけで、通常時には高い荷重支持能
力の他にトリガー機能を持たせながら、地震などによっ
て下部構造体に一定以上の水平変位力が作用した場合は
所定どおりの免震機能を発揮させることが可能となり、
当該免震装置とは別個にトリガー機構を設置する場合に
比べて、上記各機能を備えた装置全体の小型化、低コス
ト化が図れるとともに、設置スペースの大幅な節減が図
れる。

【０００８】上記構成の軽量構造物用免震装置におい
て、請求項２に記載のように、分割受け台部材の周方向
で互いに隣接する部材同士をそれらの分割面において相
互に屈折可能に接続する構成を採用するときは、分割に
よって小さなパーツとなる複数個の分割受け台部材をバ
ラバラにしないで一体物として取り扱うことが可能で、
装置全体の組付けが容易となる。

【０００９】また、上記構成の軽量構造物用免震装置に
おける滑動体としては、請求項３に記載のように、上記
上下受け台のうち周方向で複数個に分割されていない側
の受け台の中央部で該受け台に一体固定されたものであ
っても、請求項４に記載のように、上記上下両受け台に
対して別体にして上下受け台の上下対向面間に介在さ
せ、地震等により下部構造体に水平変位力が作用したと
き、両受け台の相対水平移動を許容するように上下対向
面に沿って滑り移動させるように構成されたものであっ
てもよく、また、上下両受け台と別体の滑動体である場
合、請求項５に記載のように、上下受け台の上下対向面
に沿って転動可能な球体から構成されたものでも、請求
項６に記載のように、上下面が球面状に形成されて上記
上下対向面に沿って摺動可能な円柱体から構成されたも
ののいずれであってもよい。

【００１０】さらに、上記構成の軽量構造物用免震装置
におけるばね要素としては、コイルスプリングや板ばね
などの金属ばねでもよいが、特に請求項７に記載のよう
に、積層ゴムから構成する場合は、微小な横振動の吸収
機能も発揮させることができる。

【００１１】さらにまた、請求項８に記載のように、上
記ばね要素を上記受け台の内外方向に分割して複数段に
配置し、それら分割された複数段のばね要素のばね常数
を内側のものほど大きくなるように設定する場合は、ト
リガー機能を強化して通常時における荷重支持能力を確
実に発揮させることができるとともに、地震等の水平変
位力を受けて滑り移動した滑動体を地震等による水平変
位力がなくなった時に受け台の中央部に復帰移動させる
復元機能も確実に持たせることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は本発明の第１の実施形態
による軽量構造物用免震装置を適用した構造物の全体構
成を示す概略図であり、同図において、Ａは木造建物や
鉄骨造り、あるいはプレハブ式建築物など戸建て住宅用
軽量構造物における上部構造体、Ｂは土台基礎等の下部
構造体で、これら上部構造体Ａと下部構造体Ｂとの間に
免震装置Ｃを介在させて、通常時は上部構造体Ａの荷重
を支持しその荷重を下部構造体Ｂに伝達するとともに、
地震等により下部構造体Ｂに水平変位力が作用した時は
両者Ａ，Ｂ間の相対変位を許容して上部構造体Ａの横揺
れを低減するものである。

【００１３】上記免震装置Ｃは、図２に示すように、上
部構造体Ａの下面に固定されて下向きに開口する短円筒
形状の上部基台１と、下部構造体Ｂの上面に載置固定さ
れて上向きに開口する短円筒形状の下部基台２と、上記
上部基台１内に収納配置された円板形状の上部受け台３
と、上記下部基台２内に収納配置された円板形状の下部
受け台４と、これら上下部の受け台３，４の上下対向面
３ａ，４ａ間に介在されて地震等によって下部構造体Ｂ
が水平変位力を受けた時は上記上下対向面３ａ，４ａに
沿って滑り移動して上記両基台１，２及び両受け台３，
４の水平方向相対変位を許容し上部構造体Ａの水平変
位、すなわち、横揺れを低減することが可能な鋼球（滑
動体の一例）５とから構成されている。

【００１４】上記上部受け台３及び下部受け台４はそれ
ぞれ、図３に示すように、円周方向で複数個（図面上で
は１２個で示すが、４個以上であればよい）に分割され
ており、それら各分割受け台部材３Ａ…，４Ａ…はそれ
ぞれ、それらの各外端角部と上記基台１，２の内周角部
との接触点を支点６Ａ…，７Ａ…として上下に揺動可能
に構成されているとともに、円周方向で互いに隣接する
受け台部材３Ａ，３Ａ…，４Ａ，４Ａ…同士はそれらの
分割面間に埋込んだ小球８Ａ，９Ａ…を介して相互に屈
折可能に接続されて一体物の受け台３，４として取り扱
えるように構成されている。

【００１５】また、上記各分割受け台部材３Ａ…，４Ａ
…の背面とこれに対向する上記基台１，２の内面との間
には、これら各分割受け台部材３Ａ…，４Ａ…を上記支
点６Ａ…，７Ａ周りで上下対向面３ａ…，４ａ…が互い
に接近する方向に揺動付勢するばね要素としてのコイル
スプリング１０Ａ…，１１Ａ…が組み込まれており、こ
れらコイルスプリング１０Ａ…，１１Ａ…のばね作用に
伴う各分割受け台部材３Ａ…，４Ａ…の相互接近方向へ
の揺動付勢力により通常時は上記鋼球５が径方向の中心
部側に移動されて上記短円筒形状の上部及び下部基台
１，２の中心部から下方及び上方に向け一体突出させた
突起部１ａ，２ａ間に挟まれるとともに、上記鋼球５の
曲率に合致するように上記各分割受け台部材３Ａ…，４
Ａ…の内端部に形成された部分円弧面３ｂ…，４ｂ…に
より球面の複数箇所が抱き込まれて中心部位置に固定保
持され、これによって、上部構造体Ａの荷重を突起部１
ａ，鋼球５及び突起部２ａで支持しその荷重を下部構造
体Ｂ側に伝達するように構成されている。

【００１６】上記のように構成された軽量構造物用免震
装置は、通常時には鋼球５が図２に示すように、コイル
スプリング１０Ａ…，１１Ａ…のばね作用に伴う各分割
受け台部材３Ａ…，４Ａ…の相互接近方向への揺動付勢
力により径方向の中心部側に移動されて上部及び下部基
台１，２の中心部から一体突出させた突起部１ａ，２ａ
間に挟まれるとともに、球面の複数箇所が上記各分割受
け台部材３Ａ…，４Ａ…内端の部分円弧面３ｂ…，４ａ
…により抱きかかえられて中心部に位置固定保持されて
いる。

【００１７】この図２に示す通常時に、風等による小さ
な力が加わったとしても、上記鋼球５が各分割受け台部
材３Ａ…，４Ａ…による周りからの抱きかかえ作用で中
央部位置に固定保持されるために、不要な免震動作は制
限される。つまり、トリガー機能が発揮され、風等によ
る小さな力で上部構造体Ａが揺れることを防いで上部構
造体Ａを安定状態に保持させることが可能である。そし
て、地震等によって下部構造体Ａに一定以上の水平変位
力が働いた場合は、上記トリガー機能が解除されて図４
に示すように、上記鋼球５の滑り移動に伴って上部及び
下部の両基台１，２及び両受け台３，４の水平方向の相
対変位が許容されることになり、上部構造体Ａの横揺れ
を低減し、所定の免震機能を発揮することができる。

【００１８】図５及び図６は本発明の第２の実施形態に
よる軽量構造物用免震装置を示す縦断面図及びそれの半
分の平面図であり、この第２の実施形態による免震装置
Ｃでは、上部受け台３及び下部受け台４を構成する複数
個の分割受け台部材３Ａ…，４Ａ…をそれらの上下対向
面３ａ…，４ａ…が互いに接近する方向に揺動付勢する
ばね要素として、上記受け台３，４の内外方向に分割さ
せて複数段（図面上では内外２段で示すが、３段以上で
あってもよい）に配置された積層ゴム１２Ａｉ…，１３
Ａｉ…を使用し、それら内外方向に分割された２段の積
層ゴム１２Ａｉ…，１３Ａｉ…のうち内側の積層ゴム１
２Ａ1 …，１３Ａ1 …のばね定数を外側の積層ゴム１２
Ａ2 …，１３Ａ2 …のばね定数よりも大きくなるように
設定した点で上記第１の実施形態のものと相違してお
り、その他の構成は上記第１の実施形態による免震装置
と同様であるため、該当部分または相当部分に同一の符
号を付して、それらの説明を省略する。

【００１９】この第２の実施形態による免震装置Ｃによ
れば、内外のばね定数に差を付けたことによって、上述
したトリガー機能を強化して通常時における荷重支持能
力を確実に発揮させることができるとともに、地震等に
よる水平変位力を受けて滑り移動した鋼球５を地震等に
よる水平変位力がなくなった時に受け台３，４の中央部
に確実、円滑に復帰移動させるといったた優れた復元機
能を持たせることができる。

【００２０】図７は本発明の第３の実施形態による軽量
構造物用免震装置を示す縦断面図であり、この第３の実
施形態による免震装置Ｃでは、上部受け台３と下部受け
台４との上下対向面３ａ，４ａ間に介在させる滑動体と
して、その上下両面５ａ，５ｂが球面状に形成され、か
つ、両側面は垂直面に形成された実質的に円柱形状をな
す摺動体５´を使用し、この摺動体５´を球面状の上下
面５ａ，５ｂの曲率に合致する曲率に形成された上下の
対向面３ａ，４ａに沿って摺動可能に構成した点で、上
記第１の実施形態のものと相違しており、その他の構成
は上記第１の実施形態による免震装置と同様であるた
め、該当部分または相当部分に同一の符号を付して、そ
れらの説明を省略する。

【００２１】上記した第３の実施形態による免震装置Ｃ
においても、上記各実施の形態と同様に、通常時の荷重
支持能力トリガー機能を発揮させるとともに、地震等に
よって下部構造体Ａが水平方向に大きく変位したとき、
上記摺動体５´が滑り移動して所定の免震機能を発揮さ
せることができる。

【００２２】なお、上記各実施形態による免震装置Ｃで
は、上下両受け台３，４を共に周方向で複数個に分割
し、それら上下の分割受け台部材３Ａ…，４Ａ…の上下
対向面３ａ…，４ａ…間に、上下両受け台３，４とは別
体に作製した滑動体５（または５´）を介在させたもの
で説明したが、図８に示すように、上下両受け台３，４
のうち上部の受け台３のみを複数個の受け台部材３Ａ…
に分割し、分割されていない側の下部受け台４を下部基
台２と一体化し、その中央部に、その上部両角部５ｃ，
５ｃがテーパ面に形成された略円柱形状の摺動体５´を
一体に固定した構成としてもよく、この場合も上記各実
施形態と同様なトリガー機能及び免震機能を確保するこ
とが可能である。

【００２３】また、上記図８に示す構成の免震装置Ｃに
おいて、図９に示すように、上部基台１の中央部下面
に、積層ゴム１５を固定保持させておくことにより、通
常時、つまり、トリガー機能が働いている初期位置にお
いて、交通振動などの上下微振動を積層ゴム１５によっ
て吸収する機能を発揮させることができる。

【００２４】なお、上記第１及び第２の実施形態では、
転動体として鋼球を用いたが、その材料は特に鋼鉄に限
定されるものでなく、剛性の高い材料であれば、鋼鉄以
外の金属であっても、金属以外の材料であってもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、請求項１〜請求項６に記
載の発明によれば、地震等による上部構造体の揺れを低
減するための構成要素である上下両受け台のうち少なく
とも一方の受け台を複数個に分割し、それら各分割受け
台部材の背面部にばね要素を組み込むだけで、通常時の
荷重支持能力および地震時の免震機能の他に、風等によ
る力が作用したときの不要な免震動作を制限するトリガ
ー機能を一体的に組入れることができる。したがって、
当該免震装置とは別個に風等による小さな力に対する対
応策としてのトリガー機構を設置する場合に比べて、装
置全体の小型化、低コスト化ならびに設置スペースの大
幅な節減を図りつつ、戸建て住宅などの軽量構造物に対
して非常に優れた免震効果を発揮させることができると
いう効果を奏する。

【００２６】特に、請求項３に記載の発明によれば、部
品点数を最少限に抑えて装置構造を一層簡単かつ小型に
することができる。

【００２７】また、請求項７に記載の発明によれば、上
記効果に加えて、微小な横振動に対する吸収機能も発揮
させることができ、また、請求項８に記載の発明によれ
ば、トリガー機能を強化して通常時における荷重支持能
力を高めることができるとともに、地震等の水平変位力
がなくなった時の復元機能も持たせることができ、軽量
構造物の免震装置として長年月に亘って経済的に使用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による軽量構造物用免
震装置を適用した構造物の全体構成を示す概略図であ
る。

【図２】同上第１の実施形態による軽量構造物用免震装
置の縦断面図である。

【図３】同上軽量構造物用免震装置の半分の平面図であ
る。

【図４】同上軽量構造物用免震装置の地震等による水平
変位力の作用時における挙動状態を示す縦断面図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施形態による軽量構造物用免
震装置の縦断面図である。

【図６】同上軽量構造物用免震装置の半分の平面図であ
る。

【図７】本発明の第３の実施形態による軽量構造物用免
震装置の縦断面図である。

【図８】本発明の第４の実施形態による軽量構造物用免
震装置の縦断面図である。

【図９】本発明の第５の実施形態による軽量構造物用免
震装置の縦断面図である。

【符号の説明】

３ 上部受け台 ３Ａ 分割受け台部材 ４ 下部受け台 ４Ａ 分割受け台部材 ３ａ，４ａ 上下対向面 ５ 鋼球（滑動体の一例） ５´ 円柱形状の摺動体（滑動体の他の例） １０Ａ，１１Ａ コイルスプリング（ばね要素の一例） １２Ａ，１３Ａ 積層ゴム（ばね要素の他の例） Ａ 上部構造体 Ｂ 下部構造体 Ｃ 免震装置

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部構造体側に装着された受け台と下部
   構造体側に装着された受け台とを、通常は上部構造体の
   荷重が下部構造体で支持され、かつ、地震等により下部
   構造体に水平変位力が作用したときは上下対向面に沿っ
   て滑り移動可能な滑動体を介して上下両受け台が相対的
   に水平移動して上部構造体への水平変位の伝達を低減す
   るように構成されてなる軽量構造物用免震装置におい
   て、 上記両受け台のうち少なくとも一方の受け台が周方向で
   複数個に分割され、 各分割受け台部材はそれらの外端部側を支点として上下
   に揺動可能に構成されていると共に、 各分割受け台部材の背面部には、これら分割受け台部材
   をそれらの外端部側の支点周りで上下対向面が互いに接
   近する方向に揺動付勢するばね要素が組み込まれ、 通常時にはこれら各分割受け台部材によって上記滑動体
   をその周りから抱きかかえて両受け台の中央部位置に固
   定保持させるように構成していることを特徴とする軽量
   構造物用免震装置。
2. 【請求項２】 上記分割受け台部材の周方向で互いに隣
   接する部材同士は、それらの分割面において相互に屈折
   可能に接続されている請求項１に記載の軽量構造物用免
   震装置。
3. 【請求項３】 上記上下受け台のうち一方の受け台のみ
   が周方向で複数個に分割されており、上記滑動体は分割
   されていない側の受け台の中央部で該受け台に一体固定
   されている請求項１または２に記載の軽量構造物用免震
   装置。
4. 【請求項４】 上記滑動体は、上記上下両受け台に対し
   て別体であり、この滑動体を上下受け台の上下対向面間
   に介在させて地震等により下部構造体に水平変位力が作
   用したとき、両受け台の相対水平移動を許容するように
   上下対向面に沿って滑り移動させるように構成されてい
   る請求項１または２に記載の軽量構造物用免震装置。
5. 【請求項５】 上記滑動体が、上記上下対向面に沿って
   転動可能な球体から構成されている請求項４に記載の軽
   量構造物用免震装置。
6. 【請求項６】 上記滑動体は、その上下面が球面状に形
   成され上記上下対向面に沿って摺動可能な円柱体から構
   成されている請求項４に記載の軽量構造物用免震装置。
7. 【請求項７】 上記ばね要素が、積層ゴムから構成され
   ている請求項１ないし６のいずれかに記載の軽量構造物
   用免震装置。
8. 【請求項８】 上記ばね要素が、上記受け台の内外方向
   に分割されて複数段に配置されており、それら分割され
   た複数段のばね要素のばね常数が内側のものほど大きく
   なるように設定されている請求項１ないし７のいずれか
   に記載の軽量構造物用免震装置。