JPS6140830B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は地震時における地盤の水平振動を吸収
して上部構造に伝達するのを低減させる建造物の
免震装置に関するものである。

通常の地震波は、短周期成分が卓越することが
多いので、建築物の固有周期を長くすると建築物
は地震によつて励起されることが少なく、地震に
対して安全な建築物とすることができる。

多層階の建築物の固有周期を長くする方法とし
ては、建築物の或る階層の階高をその他の階層に
比べて高くすること、特に、１階層の階高を高く
することが行われている。

これは、１階層の柱を上階層の階高に比べて長
柱にして建築物の第１階層を変形し易い構造にす
ることによつて建造物の固有周期を長くするもの
である。

しかしながら、第１階層を長柱にして地震時に
この階層に大きな水平変位δを許すと、長柱に掛
かる上階層の荷重Ｐが鉛直に作用するため、長柱
には地震の水平力による曲げモーメントの他に前
記水平変位δと荷重Ｐとの積である曲げモーメン
トが付加（Ｐ−δ効果）されることになり、建築
物全体が不安定になる可能性がある。

建築物の設計にあたつては、大きな水平変位を
許容する階層をも弾性変形内に留めることが必須
条件であるから、長柱部分は相当な安全率をみて
おかねばならないという欠点がある。

本発明はこのような問題点をなくするために、
上部構造が柱と壁からなる建造物の柱の下端と下
部構造間にボールベアリングを挟設すると共に隣
接する柱間を鋼製の水平部材で連結し、さらにこ
の水平部材と下部構造間を鋼製の垂直部材で連結
したことを特長とする建造物の免震構造を提供す
るものである。

本発明の実施例を図面について説明すると、１
は基礎又は地下建造物等の下部構造であり、２は
柱３と梁４及び壁とで構成されている上部構造で
ある。５はその各柱３の下端面と下部構造１との
間に挟設したボールベアリングで、柱３の下端面
に固着した耐圧板６と下部構造１の上面に固着し
且つ前記耐圧板６よりも平面形状が大なる下部耐
圧板７間で複数個の鋼製ボール５ａを挟圧させて
なるものであり、上部耐圧板６の外周縁にボール
５ａの逸脱を防止するストツパ８を一体的に垂設
し、下部耐圧板７上をボール５ａが転動するよう
になつている。

９は上部構造の隣接する柱３，３の対向面にそ
の両端部を夫々連結した可撓性を有する鋼製の水
平部材であり、１０はその上端を水平部材９の中
間部下面に剛結１１しその下端を下部構造１の上
面に連結した可撓性を有する鋼製の垂直部材であ
る。

柱３に対する水平部材９の接合態様及び下部構
造１に対する垂直部材１０の接合態様は、第１図
に示すように適宜手段により夫々剛結１２，１
３，１４してもよく、又、第２図に示すように柱
３の対向面及び下部構造１の上面に対のブラケツ
ト１５を夫々固着してこれらのブラケツト１５，
１５の対向面間に水平部材９の両端部及び垂直部
材１０の下端部を夫々挿嵌することにより、抜き
取り不能な状態に柱３や下部構造１に対して水平
部材９の両端部及び、垂直部材１０の下端部を連
結してもよく、或いは第４図に示すように水平部
材９の両端部を柱３，３の対向面にヒンジ結合す
ると共に垂直部材１０の下端も下部構造１にヒン
ジ結合してもよいものであり、さらに、このよう
な接合態様を組合せてもよい。

又、垂直部材１０は１本の水平部材９と下部構
造１との間に複数本、水平部材９の長さ方向に適
宜間隔毎に連結してもよい。

以上のように構成した免震装置の作用を述べる
と、地震が発生して下部構造１が水平方向に振動
すれば、上部構造２の第１階層の柱３の下端がボ
ールベアリング５を介して下部構造１に支承され
ているので、該ボールベアリング５により上部構
造２への水平力の伝達が殆んど生じない。又、上
部構造２の隣接する柱３，３間に接合した水平部
材９と下部構造１間とを垂直部材１０で連結され
且つこれらの水平部材９及び垂直部材１０は柔軟
性を有する鋼材であるから、水平応力Ｐによる変
形特性は第５図に示すように弾、塑性変形をして
水平震動のエネルギーを吸収し、上部構造２や柱
３に伝わる水平力は一定限度内の応力Ｏだけであ
る。第４図には水平振動が作用した場合の変形状
態を示している。

このように柱３には上部構造２の荷重のみを作
用させて垂直部材１０にはその荷重が掛からない
構造とし、地震動による水平力をボールベアリン
グ５によつて上部構造２への伝達を絶縁すると共
に垂直部材１０と水平部材９を介してその水平振
動エネルギーを吸収させるものであり、震動が停
止した際に垂直部材１０と水平部材９との復元特
性により上部構造２を元の位置に復元させるもの
である。

なお、下部構造１は第２図に示すように、上部
構造２の各柱３と対向してその上面に柱３よりも
横断面形状が大なる柱受台１６を立設し、該柱受
台１６にボールベアリング５を介して柱３の下端
面を支持させるようにしてもよい。

以上のように本発明は、上部構造が柱及び壁か
らなる建造物において、該柱の下端と下部構造と
の間にボールベアリング等を挟設することによ
り、これ等上下部構造の水平方向の相対変位を可
能にすると共に上部構造の隣接する柱間に可撓性
を有する鋼製の水平部材を連結し、さらに該水平
部材の中間部に可撓性を有する鋼製の垂直部材の
上端を剛結すると共にこの垂直部材の下端を下部
構造に連結したことを特徴とする建造物の免震装
置に係るものであるから、上部構造が下部構造に
対してボールベアリングを介して支持されている
ので、上、下部構造間は水平力に対して絶縁され
て地震時には上部構造に殆んど水平震動が伝達さ
れることがないものであり、従つて、上部構造を
耐震構造にする必要がなく経済的であると共に居
住者には地震に対する恐怖感を与えることもなく
なるものである。

又、上部構造の柱の軸力を直接下部構造に伝達
させて水平部材や垂直部材にはその軸力が作用し
ないから、従来のフレキシブルフアーストストー
リイの階層の長柱のように水平変位が生じた場合
に大きな付加モーメント（Ｐ−δ効果）が生じる
ことがなく、従つて、水平部材や垂直部材を弾性
範囲内で設計する必要がなく、弾、塑性域内、即
ち鋼材のねばりや履歴減衰を期待した設計が可能
となり、地震発生時にはこれらの水平部材と垂直
部材とにより水平震動のエネルギーを吸収させ、
地震がおさまれば上部構造を直ちに元位置に復元
させることができるものである。

さらに、本発明によれば、水平部材と垂直部材
の長さや断面積、材質、本数等を適宜選択するこ
とによつて地盤や建造物の性質に応じたフレキシ
ブルな構造にすることができ、しかも、水平部材
と垂直部材とは上部構造の柱間の空間部に設ける
ので、必要に応じて取り替えることができてそれ
等の保守管理が容易となり、その上、上部構造や
下部構造の形式に関係なく本発明の免震装置は採
用できるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図及
び第２図は例１及び例２の装置の簡略正面図、第
３図はボールベアリングの断面図、第４図は水平
変位状態を示す簡略正面図、第５図はＱ−δ線図
である。 １……下部構造、２……上部構造、３……柱、
５……ボールベアリング、９……水平部材、１０
……垂直部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上部構造が柱、梁及び壁からなる建造物にお
   いて、該柱の下端と基礎又は地下構造物等の下部
   構造との間にボールベアリング等を挟持すること
   により、これ等上下部構造の水平方向の相対変位
   を可能にすると共に上部構造の隣接する柱間に可
   撓性を有する鋼製の水平部材を連結し、さらに該
   水平部材の中間部に可撓性を有する鋼製の垂直部
   材の上端を剛結すると共にこの垂直部材の下端を
   下部構造に連結したことを特徴とする建造物の免
   震装置。