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【発明の名称】 引抜き防止機構付きストッパー装置
【発明者】 【氏名】杉沢 充

【氏名】小倉 一記
【要約】 【課題】地震の発生時等に建造物が横移動するのを制限し、かつ、建造物が傾いたり、横倒することを防止する引抜き防止機構付きストッパー装置の提供。

【解決手段】鋼管８の片端部に結合したベースプレート７、７ａと、他方の端部に結合し、中央開口部１５を持つ受け鋼板９からなる上下一対の支持部材３、４が、受け鋼板９の面を互いに向い合わせて、上部構造物１および下部構造物２にそれぞれベースプレート７、７ａおよびアンカーボルト６を介して結合されていて、かつ、上下一対の支持部材３、４の２枚の受け鋼板９を挟んで、中央開口部１５内に設置された軸部材１１と、軸部材１１により結合された、中央開口部１５より大きく、鋼管８内径より小さな面積を持つ、一対の押え鋼板１２が設置されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 鋼管の一方の端部に結合したベースプレートと、前記鋼管の他方の端部に結合し、中央開口部を持つ受け鋼板からなる一対の支持部材が、前記受け鋼板面を互いに向い合わせて、上部構造物および下部構造物にそれぞれ前記ベースプレートを介して固着手段により結合されており、さらに、前記一対の支持部材の２枚の受け鋼板を挟んで、前記中央開口部内に設置された軸部材と、前記軸部材により結合され、前記中央開口部より大きく、前記鋼管内径より小さな面積を持つ、一対の押え鋼板が設置されていることを特徴とする引抜き防止機構付きストッパー装置。
【請求項２】 軸部材の一方の端部に結合したベースプレートと、前記軸部材の他方の端部に結合した受け鋼板からなる一対の支持部材が、前記受け鋼板面を互いに向い合わせて、上部構造物および下部構造物にそれぞれ前記ベースプレートを介して固着手段により結合されており、さらに、前記一対の支持部材の２枚の受け鋼板を挟んで、鋼管の両端に設置され、かつ、中央部に前記受け鋼板より小さな開口部を持つ一対の押え鋼板が設置されていることを特徴とする引抜き防止機構付きストッパー装置。
【請求項３】 請求項１において、受け鋼板と押え鋼板との間に、低摩擦摺動材および滑り板を設置し、前記受け鋼板または押え鋼板の何れか一方に、前記低摩擦摺動材を固着し、他方に滑り板を固着したことを特徴とする引抜き防止機構付きストッパー装置。
【請求項４】 請求項２において、受け鋼板と押え鋼板との間に、低摩擦摺動材および滑り板を設置し、前記受け鋼板または押え鋼板の何れか一方に、前記低摩擦摺動材を固着し、他方に滑り板を固着したことを特徴とする引抜き防止機構付きストッパー装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、土木、建築および機械構造物の分野において、地震や台風などの動的荷重受け、引抜き力を生じながら、振動する構造物の水平変位および鉛直変位を抑制する装置およびその構成部材に特徴がある引抜き防止機構付きストッパー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、地震や台風などの荷重を受けて振動する構造物の制振を行う場合には、滑り支承や、転がり支承や、積層ゴム支承などを使用した免震構法がされている。
【０００３】しかし、建造物が縦に細長い場合や、軽量な場合には、地震時や台風時に建造物に転倒モーメントが生じて、支承部に引抜きが生じる場合があり、前記の部材では、引抜き力に対して抵抗できない場合が多い。
【０００４】この問題を解決するために、従来、図１１に示すような引抜き防止装置が提案されている。すなわち、図１１では、上部構造２７および下部構造２８の互いに対向する面に、第１および第２の鋼製部材２９、３０をそれぞれ設け、さらに、第１の構成部材２９を上部構造２７から下方に突出状態に設けられた突出部３１と、突出部３１から側方ヘ延出するように設けられた延出部３２とを備え、第２の鋼製部材３０に、上部構造２７が上方へ変位した際に、第１の鋼製部材２９の延出部３２と当接して、第２の鋼製部材２９の上方への変位を規制するストッパー部３７を形成している。
【０００５】しかし、図１１の従来手段では、支承部に作用する水平変位量を確保しようとする場合、装置が大きくなるため、設置スペースや経済性が問題となりやすい。また、建造物に回転モーメントが生じて、支承部に水平力と引抜き力が同時に作用した場合、支承部材の円滑な水平変位が出来ず、免震作用が妨げられる恐れがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、建造物には地震時や台風時に転倒モーメントを生じて、支承部に引抜き力を発生し、とくに、建造物が縦に細長い場合や、軽量な場合には、支承部の引抜き力が鉛直荷重を上回る結果、上部に浮き上がり、建物の安全性に問題が生じるが、従来技術には、これを円滑に解決できる手段がなかった。
【０００７】本発明は、前記従来の欠点に鑑みてなされたもので、発明が解決しようとする主たる課題は次の４点である。
（１）地震時や台風時に上部構側に生じる引抜き力に抵抗し、さらに、引抜き力が作用した時にも、免震支承として、支承部の部材の水平変位が可能な構成とする。
（２）引抜き力作用時に水平変位する前記支承部材の水平摩擦抵抗力を少なくする。
（３）支承部に作用する一定以上の水平変位に対して、ストッパー機能を持たせる。
（４）装置の外形を小さくする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するため、本発明に係る引抜き防止機構付きストッパー装置は、次のように構成する。
【０００９】第１の発明は、鋼管の一方の端部に結合したベースプレートと、前記鋼管の他方の端部に結合し、中央開口部を持つ受け鋼板からなる一対の支持部材が、前記受け鋼板面を互いに向い合わせて、上部構造物および下部構造物にそれぞれ前記ベースプレートを介して固着手段により結合されており、さらに、前記一対の支持部材の２枚の受け鋼板を挟んで、前記中央開口部内に設置された軸部材と、前記軸部材により結合され、前記中央開口部より大きく、前記鋼管内径より小さな面積を持つ、一対の押え鋼板が設置されていることを特徴とする。
【００１０】第２の発明は、軸部材の一方の端部に結合したベースプレートと、前記軸部材の他方の端部に結合した受け鋼板からなる一対の支持部材が、前記受け鋼板面を互いに向い合わせて、上部構造物および下部構造物にそれぞれ前記ベースプレートを介して固着手段により結合されており、さらに、前記一対の支持部材の２枚の受け鋼板を挟んで、鋼管の両端に設置され、かつ、中央部に前記受け鋼板より小さな開口部を持つ一対の押え鋼板が設置されていることを特徴とする。
【００１１】第３の発明は、第１の発明において、受け鋼板と押え鋼板との間に、低摩擦摺動材および滑り板を設置し、前記受け鋼板または押え鋼板の何れか一方に、前記低摩擦摺動材を固着し、他方に滑り板を固着したことを特徴とする。
【００１２】第４の発明は、第２の発明において、受け鋼板と押え鋼板との間に、低摩擦摺動材および滑り板を設置し、前記受け鋼板または押え鋼板の何れか一方に、前記低摩擦摺動材を固着し、他方に滑り板を固着したことを特徴とする。
【００１３】第１発明〜第４発明によると、次の■〜■の作用がある。
■、受け鋼板の中央開口部は、押え鋼板より小さいため、支承部の水平変位時にも充分な重なり面積があり、引抜き抵抗力を充分確保できる。
■、水平摺動部材は、上下の支持部材と非一体的で何れからも独立していて、上下の構造物から切り離されて独立して可動できるから、上部構造物に回転モーメント（Ｍ）が生じて、支承部に引抜き力と水平力が同時に作用したときも、水平摺動部材は、その引抜き力を直接には受けず、ストッパー装置に引抜き力と水平力が同時に作用した時にも、支承部の部材の水平変位が可能であり、円滑な免震作用が期待できる。
■、外周の鋼管は、摺動部材の過大な水平変位を防止するストッパーとして働く。
■、受け鋼板と押え鋼板間に取り付けられた低摩擦摺動材と、滑り板は引抜き発生時に発生する水平摩擦抵抗を抑制する。
■、水平変位は、摺動部材と上下支持部材野に２ヶ所で吸収するため、装置の外形を小さくし押えることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図を参照して詳細に説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面に示す２つの実施形態に基づいてこの発明について説明する。図１〜図６は実施形態１を、図７〜図１０は実施形態２をそれぞれ表わしている。
【００１６】図１〜図６の実施形態１において、符号１は建造物の上部構造物、２は地盤（基盤）を含む下部構造物をそれぞれ示している。この発明を構成する各部材は、後記の高分子材料製の低摩擦摺動材１０を除いては鋼材で製作するのが好ましいが、他の強靱にして強固な材料を用いて製作してもよい。
【００１７】上部構造物１の下面には、ベースプレート７が固着されている。ベースプレート７は厚鋼板を打ち抜いて構成され、中央部に開口部１６有し、その周辺にボルト孔１４を有し、ボルト孔１４に挿通したアンカーボルト６を、上部構造物１に埋設のインサートナット（図示省略）に螺合することにより、当該ベースプレート７が上部構造物１の下面に固着される。
【００１８】この例のベースプレート７は、上部構造物１に対してアンカーボルト６で締着してあるが、その固定手段は任意である。
【００１９】前記開口部１６と同心的に、ベースプレート７の下面に、鋼管８の一端縁（図では上端縁）が溶接２０により固着されていて、鋼管８の他端縁（図では下端縁）には、当該鋼管８と同心的に、中央部に開口部１５を有する受け鋼板９が溶接２０により固着されている。鋼管８の径と軸方向の長さの寸法は、建造物の規模に応じて、例えば、径が４６０φ、軸方向長さが７２ｍｍなど適切寸法に設定される。
【００２０】前記鋼管８と、この鋼管８の両端に固着されたベースプレート７および受け鋼板９とで上部支持部材３が構成される。
【００２１】下部構造物２の上面にも、ベースプレート７ａが固着されている。ベースプレート７ａは厚鋼板を打ち抜いて構成され、中央部に開口部１６有し、その周辺にボルト孔１４を有し、ボルト孔１４に挿通したアンカーボルト６を、下部構造物２に埋設のインサートナット（図示省略）に螺合することにより、当該ベースプレート７ａが下部構造物２の上面に固着される。
【００２２】この例でもベースプレート７ａは、下部構造物２に対してアンカーボルト６で締着してあるが、その固定手段は任意である。
【００２３】上部支持部材３と対称構造に下部支持部材４が設けられる。すなわち、下部支持部材４において、開口部１６と同心的に、ベースプレート７ａの上面に、鋼管８の一端縁（図では下端縁）が溶接２０により固着されていて、鋼管８の他端縁（図では上端縁）には、当該鋼管８と同心的に、中央部に開口部１５を有する受け鋼板９が溶接２０により固着されている。鋼管８の径と軸方向の長さの寸法は、上部支持部材３の鋼管８と同寸法に設定される。
【００２４】前述のとおり、上部支持部材３と下部支持部材４は一対をなしており、それぞれの受け鋼板９が若干の間隙２１を介して向い合う配置とされ、かつ、各支持部材３、４は上下対称配置に設けられている。
【００２５】上部支持部材３と下部支持部材４の内方に、水平摺動部材２２が水平摺動自在に配設されている。水平摺動部材２２は、軸部部材１１の上下部のねじ部に略円板状の一対の押え鋼板１２の中心部のねじ穴を螺着結合して構成されている。
【００２６】上下一対の押え鋼板１２は、上下支持部材３、４の２枚の受け鋼板１２を挟んで配置され、かつ、この押え鋼板１２の外形は受け鋼板９の中央開口部１５よりも大きく、鋼管８の内径よりも小さな面積を持つ大きさに設けられている。
【００２７】また、前記受け鋼板９と押え鋼板１２の間には、低摩擦摺動材１０および四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ、商品名テフロン）からなる滑り板１３が相対的に摩擦接触するように設置される。図示例では、前記押え鋼板１３は、上下の押え鋼板１２の対向面に固着されており、低摩擦摺動材１０は、上下の受け鋼板９の背面で、かつ、中央開口部１５の周縁部に固着されている。滑り板１３と低摩擦摺動材１０は、前記と逆の配置関係でもよい。
【００２８】また、受け鋼板９と押え鋼板１２の対向面の両方に低摩擦摺動材１０を固着してもよく、この場合は、双方の低摩擦摺動材１０の表面をいずれも滑り面とし、それら両滑り面を滑動自在に当接させるとよい。
【００２９】水平摺動部材２２において、軸部材１１の両端部に結合した上下の押え板１２が、上下の受け鋼板９を挟むように配設されることにより、上部構造物１に固着の上部支持部材３と、下部構造物２に固着の下部支持部材４との間が相対変位可能に結合され、地震時など上部構造物１に上揚力が作用したとき、当該上部構造物１の引抜きが防止される。また、地震時の水平力に対しては、水平摺動部材２２が水平に激しく往復移動することで免震される。
【００３０】実施形態１の引抜き防止機構付きスットッパー装置（イ）は、通常は図６に示すように、積層ゴムアイソレータ２３等の免震手段と併用して用いられる。つまり、このストッパー装置（イ）は、免震構造の次の２つの要素、すなわち、■上部構造物１の荷重を支持する機能、■地震時等に水平変位から元の位置に復帰させるばね機能を有しないから、建造物を免震構造とするためには、それらの性能を持つ積層ゴムアイソレータ２３等の免震手段を並列の関係で併設することになる。
【００３１】図６の引抜き防止機構付きスットッパー装置（イ）に係る使用例において、地震時等に建造物、すなわち上部構造物１における例えば、重心近傍の点Ｐの回りに矢印の通りの大きな転倒モーメントＭが発生した場合、上部構造物１は図６で左側を浮き上がらせて傾き始めようとし、また、上部構造物１と下部構造物２との間に剛的な結合力を持たない、換言すれば、連続した剛体の部材を有しない積層ゴムなどの免震手段２３も上部構造物１の動きにつれて共に断裂されようとする。
【００３２】そしてまた、図６で左側の引抜き防止機構付きスットッパー装置（イ）には、上部構造物１の前記のような傾動の初期の段階で、上部支持部材３が上方に向け引き抜かれようとするが、水平摺動部材２２及び上下の支持部材３、４を介して、上部構造物１が下部構造物２に強固に結合されているので、当該上部構造物１の転倒が阻止され、また、免震手段２３の断裂も喰い止められる。
【００３３】実施形態１のストッパー装置（イ）において、前記上部構造物１に比較的大きな水平力が作用して、図４及び図５に示すように、上部支持部材３と下部支持部材４の間が芯ずれを生じ水平方向に変位しても、受け鋼板９の中央開口部１５は、押え鋼板１２の外径より小さいため、押え鋼板１２と受け鋼板９とが重なり合う面積は十分に確保できるので、水平変位時の転倒防止機能は前記と同様に発揮される。
【００３４】これにより、地震時や台風時に装置が水平に変位することができるとともに、引抜き力が生じた場合においても、水平方向の摩擦力を抑制しつつ、引抜き力に抵抗できる。
【００３５】とくに実施形態１では、水平摺動部材２２は従来と異なり、上下の支持部材３、４と非一体的であり、これらの何れからも独立している。したがって、上下の構造物１、２から切り離されて独立して可動できるから、上部構造物１に回転モーメントＭ生じて、支承部に引抜き力と水平力が同時に作用したときも、水平摺動部材２２は、その引抜き力を直接に受けることがない。これにより、ストッパー装置（イ）に引抜き力と水平力が同時に作用した時にも、免震支承として、支承部の部材の水平変位が可能であり、円滑な免震作用が期待できる。
【００３６】また、支承部に作用する一定以上の水平変位に対して、受け鋼板９の中央開口部１５の内周縁に水平摺動部材２２の軸部材１１がぶつかり、さらに、押え鋼板１２が鋼管８の内面にぶつかることで、これらが水平摺動部材２２の過大な水平変位を防止するストッパーとして働く。
【００３７】次に、図７〜図１０に示す実施形態２の引抜き防止機構付きストッパー装置（イ）について説明する。実施形態２において、図１〜図６の実施形態２と同一要素には同一符号を付して説明する。
【００３８】実施形態２のストッパー装置（イ）においても、水平摺動部材２２ａおよび、上下の支持部材１７、１８で構成されるが、これらを構成する受け鋼板９と押え鋼板１２の支持構造が、実施形態１の水平摺動部材２２および上下の支持部材３、４を構成する部材の支持構造と内方、外方逆の関係に構成されている。
【００３９】すなわち、上部構造物１の下面に固着されたベースプレート７には、先端に受け鋼板９が結合された軸部材１１の基端が固着されていて、これらで上部支持部材１７が構成されている。また、下部構造物２の上面に固着されたベースプレート７ａには、先端に受け鋼板９が結合された軸部材１１の基端が固着されていて、これらで下部支持部材１８が構成されている。
【００４０】前述のとおり実施形態２でも、上部支持部材１７と下部支持部材１８は一対をなしており、それぞれの受け鋼板９が若干の間隙２１を介して向い合う配置とされ、かつ、各支持部材１７、１８は上下対称配置に設けられている。
【００４１】上部と下部の受け鋼板９の外側には、水平摺動部材２２ａが水平摺動自在に配設されている。水平摺動部材２ａは、所定長さの外周鋼管８ａと、外周鋼板８ａの上下端にボルト２４、ナット２５で固着した中央開口部１５を有する押え鋼板１２とで構成されている。軸部材１１は、中央開口部１５内に設置され、また、受け鋼板９の外径は、中央開口部１５より大きく、また、押え鋼板１２は外周鋼管８ａの内径より小さな面積を持つ大きさに構成されている。
【００４２】このように、水平摺動部材２２ａにおける上下の押え鋼板１２が、上下の受け鋼板９を挟むように配設されることにより、上部構造物１に固着の上部支持部材１７と、下部構造物２に固着の下部支持部材１８との間が相対変位可能に結合され、地震時など上部構造物１に上揚力が作用したとき、当該上部構造物１の引抜きが防止される。また、地震時の水平力に対しては、水平摺動部材２２ａが水平に激しく往復移動することで免震される。
【００４３】実施形態２の引抜き防止機構付きスットッパー装置（イ）は、通常は図１０に示すように、積層ゴムアイソレータ２３等の免震手段と併用して用いられる。つまり、このストッパー装置（イ）は、免震構造の次の２つの要素、すなわち、■上部構造物１の荷重を支持する機能、■地震時等に水平変位からもとの位置に復帰させるばね機能を有しないから、建造物を免震構造とするためには、それらの性能を持つ積層ゴムアイソレータ２３等の免震手段を並列の関係で併設することになる。
【００４４】図１０の引抜き防止機構付きスットッパー装置（イ）に係る使用例において、地震時等に建造物、すなわち上部構造物１における例えば、重心近傍の点Ｐの回りに矢印の通りの大きな転倒モーメントＭが発生した場合、上部構造物１は図で左側を浮き上がらせて傾き始めようとし、また、上部構造物１と下部構造物２との間に剛的な結合力を持たない、換言すれば、連続した剛体の部材を有しない免震手段２３も上部構造物１の動きにつれて共に断裂されようとする。
【００４５】そしてまた、図１０で左側の引抜き防止機構付きスットッパー装置（イ）には、上部構造物１の前記のような傾動の初期の段階で上部支持部材１７が上方に向け引き抜かれようとするが、水平摺動部材２２及び上下の支持部材１７、１８を介して、上部構造物１が下部構造物２に強固に結合されているので、当該上部構造物１の転倒が阻止され、また、免震手段２３の断裂も喰い止められる。
【００４６】実施形態２のストッパー装置（イ）において、上部構造物１に比較的大きな水平力が作用して、図９に示すように、上部支持部材３と下部支持部材４の間が芯ずれを生じ水平方向に変位しても、押え鋼板１２の中央開口部１５は、受け鋼板９の外径より小さいため、押え鋼板１２と受け鋼板９とが重なり合う面積は十分に確保できるので、水平変位時の転倒防止機能は前記と同様に発揮される。
【００４７】これにより、地震時や台風時に装置が水平に変位することができるとともに、引抜き力が生じた場合においても、水平方向の摩擦力を抑制しつつ、引抜き力に抵抗できる。
【００４８】とくに実施形態２でも、水平摺動部材２２ａは従来と異なり、上下の支持部材１７、１８の何れからも独立している。したがって、上下の構造物１、２とは非一体的で、これらから切り離されて独立して可動できるから、上部構造物１に回転モーメントＭが生じて、支承部に引抜き力と水平力が同時に作用したときも、水平摺動部材２２ａは、その引抜き力を直接には受けることがない。これにより、ストッパー装置（イ）に引抜き力と水平力が同時に作用した時にも、免震支承として、支承部の部材の水平変位が可能であり、円滑な免震作用が期待できる。
【００４９】また、支承部に作用する一定以上の水平変位に対して、水平摺動部材２２ａにおける押え鋼板１２の中央開口部１５の内周縁に、上部支持部材１７の軸部材１１がぶつかり、さらに、受け鋼板９が外周鋼管８ａの内面にぶつかることで、これらが上下支持部材１７、１８の過大な相対的、水平変位を防止するストッパーとして働く【００５０】また、前記受け鋼板９と押え鋼板１２の間には、低摩擦摺動材１０および四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ、商品名テフロン）からなる滑り板１３が相対的に摩擦接触するように設置される。図示例では、滑り鋼板１３は、上下の押え鋼板１２の対向面に固着されており、前記低摩擦摺動材１０は、上下の受け鋼板９の背面で、かつ、その周縁部に固着されている。滑り板１３と低摩擦摺動材１０は、前記と逆の配置関係でもよい。
【００５１】
【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明に係る引抜き防止機構付きストッパー装置によると、次の効果を奏する。
【００５２】第１発明〜第４発明によると、次の効果がある。
（１）装置が全体として簡単にして扁平に作られているに関わらず、地震が発生した場合に、架台に作用する当該地震力を一定以下に納めることができ、また、建 造物に大きな転倒モーメントが作用しても建造物の転倒を確実に阻止できる。
（２）水平摺動部材は、上下の支持部材と非一体的であり、その何れからも独立していて、結果、上下の構造物から切り離されて独立して可動できるから、上部構造物に回転モーメント（Ｍ）が生じて、支承部に引抜き力と水平力が同時に作用したときも、水平摺動部材は、その引抜き力を直接には受けることがない。これにより、ストッパー装置に引抜き力と水平力が同時に作用した時にも、免震支承として、支承部の部材の水平変位が可能であり、円滑な免震作用が期待できる。
（３）受け鋼板の中央開口部は、押え鋼板より小さいため、支承部の水平変位時にも充分な重なり面積があり、引抜き抵抗力を充分確保できる。
（４）外周の鋼管は、摺動部材の過大な水平変位を防止するストッパーとして働く。
（５）受け鋼板と押え鋼板の間に取り付けられた低摩擦摺動材と、滑り板は引抜き発生時に発生する水平摩擦抵抗を抑制する。
（６）水平変位は、水平摺動部材と上下支持部材の２ヶ所で吸収するため、装置の外形を小さくし押えることができる。
【出願人】 【識別番号】５９１０３７６９４
【氏名又は名称】川口金属工業株式会社
【出願日】 平成１２年６月１２日（２０００．６．１２）
【代理人】 【識別番号】１００１０７２５０
【弁理士】
【氏名又は名称】林 信之 （外１名）
【公開番号】 特開２００１−３４９０９３（Ｐ２００１−３４９０９３Ａ）
【公開日】 平成１３年１２月２１日（２００１．１２．２１）
【出願番号】 特願２０００−１７５５１８（Ｐ２０００−１７５５１８）