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【発明の名称】 免震構造
【発明者】 【氏名】高坂 敏行

【要約】 【課題】免震構造に係り、特に地震や交通に伴う振動などを吸収して、建物などの工作物の耐久性を高められるようにした免震構造の提供を目的とする。

【解決手段】基礎1と土台3との間に下側防振材5を土台3とアンカーボルト2に螺合したナット4との間に上側防振材6を挿入して、縦揺れ時の柱抜け、アンカーボルトの抜けを防止し、静止時の基礎1と土台3との位置関係のずれ、土台3の上下方向の曲がりを吸収する。土台3の遊動孔7の周面とアンカーボルト2との間に水平防振材8を配するとともに、球体9を基礎1と土台3の間に入れることにより、横揺れ時の臍抜けを防止し、静止時の基礎1と土台3との位置関係のずれ、土台3の横曲がりや捩れの発生を防止する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 基礎から上方に立ち上げたアンカーボルトを土台に挿通し、前記土台の上方から前記アンカーボルトに螺合させたナットを締結して土台が基礎の上方に一定以上移動することを制限した免震構造において、前記基礎と土台との間に挿入され、これらの一方が他方に接近する衝撃を緩衝する下側防振材、前記土台とナットとの間に挿入され、これらの一方が他方に接近する衝撃を緩衝する上側防振材、前記土台に形成された遊動孔、この遊動孔に遊動可能に挿通された前記アンカーボルトとの間に挿入される水平防振材、前記基礎と土台との間に挿入され、基礎の上面または土台の下面に球面接触する複数の球体及び各球体と基礎の上面または土台の下面との間に挿入されて各球体の水平方向の位置を中立位置に位置決めする弾性体からなる受け座を備えることを特徴とする免震構造。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、免震構造に係り、特に地震や交通に伴う振動などを吸収して、建物などの工作物の耐久性を高められるようにした免震構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】神戸淡路沖大地震以来、建物などの免震構造については建築業者のみならず一般の人々でも深い関心を持つようになり、多様な研究がなされている。近年では、建物は地震などによる振動のみならず、近くの道路を車両が通行することにより発生する低周波振動により建物に歪みが生じ、このために建物の寿命が縮められていることも考慮に入れた免震構造を提供することが求められている。
【0003】建築物においては、基礎と基礎の上に載置された土台とを基礎から上方に立ち上げられ、土台に挿通されるアンカーボルトと、土台の上方からこのアンカーボルトに螺合されるナットとにより連結する構造を採用することが多く、この構造を前提とした免震装置としては、例えば特開2000−45567号公報に記載されているように、例えばコンクリート基礎上面などの一つの平面に接する複数のボールと、これらボールの間隔を一定に保持する保持体とを備えるものが提案されている。
【0004】この免震構造によれば、例えば横揺れに対しては基礎に対して土台を水平移動させることにより、基礎に加わる振動が土台に伝わるのを防止し、土台の臍抜けが発生することを防止することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従来の免震構造によれば、地震時や車両の通行時に基礎に作用する縦揺れが土台に伝わり、柱抜け、アンカーボルトの抜け、土台の損傷等が発生することを防止できないという技術的課題が伴う。
【0006】本発明は、この従来技術の課題を解決し、地震や交通に伴う振動などを吸収して、建物などの工作物の耐久性を高められるようにした免震構造を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る免震構造は、基礎から上方に立ち上げたアンカーボルトを土台に挿通し、前記土台の上方から前記アンカーボルトに螺合させたナットを締結して土台が基礎の上方に一定以上移動することを制限した免震構造において、前記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
【0008】即ち、前記基礎と土台との間に挿入され、これらの一方が他方に接近する衝撃を緩衝する下側防振材、前記土台とナットとの間に挿入され、これらの一方が他方に接近する衝撃を緩衝する上側防振材、前記土台に形成された遊動孔とこの遊動孔に遊動可能に挿通された前記アンカーボルトとの間に挿入される水平防振材、前記基礎と土台との間に挿入され、基礎の上面または土台の下面に球面接触する複数の球体及び各球体と基礎の上面または土台の下面との間に挿入されて各球体の水平方向の位置を中立位置に位置決めする弾性体からなる受け座を備えるという手段を採用する。
【0009】これによれば、縦揺れ時には、下側防振部材と上側防振部材とによって基礎の振動が減衰されて土台に作用し、あるいは減衰されて土台に作用しなくなる。また、上側防振材を設けることにより、ある範囲内では土台が基礎から離隔することができるようになるので、土台が基礎につられて下降し、慣性で本来の高さに留まろうとする柱が土台から抜ける、いわゆる柱抜けが発生しにくくなる。更に、基礎とナットとの間で振動する土台が衝撃的にナットを介してアンカーボルトを基礎から引き抜こうとするが、この土台からナットに作用する衝撃は上側防振材が緩衝するので、アンカーボルトが引き抜かれ難くなる。そして、縦揺れが止まると、下側防振部材と上側防振部材との弾性復元力によって基礎と土台との本来の位置関係が回復され、あるいは下側防振部材と上側防振部材とのいずれか一方に変形が残留することにより地震などにより基礎と土台との間に生じたずれが吸収され、土台が上下方向に曲がることが防止される。
【0010】また、横揺れ時には、球体が中立位置に留まったまま、あるいは中立位置から転がり出ながら回転し、基礎の振動を直接土台に作用させないようにしているので、また、基礎の横揺れは水平防振材により減衰されて土台に作用し、あるいは減衰されて作用しなくなるので、土台が慣性で本来の位置に留まり易くなり、土台どうしを連結する臍がはずれる、いわゆる臍抜けが発生し難くなる。そして、横揺れが止まると水平防振材の弾性復元力によって基礎と土台との本来の位置関係が回復され、あるいは、水平防振材に変形が残留することにより、地震などにより生じた基礎と土台とのずれが吸収されるので、土台が横方向に曲がることが防止される。
【0011】加えて、地震などにより例えば基礎が部分的に傾斜して土台をその軸の周りに捩る力が発生した場合には、アンカーボルトが遊動孔の中で傾くことができる範囲内で、また、下側防振材、上側防振材及び水平防振材が変形できる範囲内で、土台に対する基礎の傾きを吸収させることができる。
【0012】
【発明の実施の態様】本発明の一実施例に係る免震構造を図面に基づいて具体的に説明すると、以下の通りである。
【0013】図1の断面図に示す本発明の一実施例に係る免震構造は、基礎1から上方に立ち上げたアンカーボルト2を土台3に挿通し、前記土台3の上方から前記アンカーボルト2に螺合させたナット4を締結して土台3が基礎1の上方に一定以上移動することを制限した免震構造に適用される。
【0014】この免震構造は、前記基礎1と土台3との間に挿入され、これらの一方が他方に接近する衝撃を緩衝する円環状の防振ゴムからなる下側防振材5を備え、この下側防振材5により基礎1と土台3との直接接触を防止するとともに、縦揺れ時に基礎1から土台3に作用する衝撃を減衰させて、土台3の下面が傷つくことや土台3が基礎1に突き上げられて折れることを防止している。
【0015】また、この免震構造は、前記土台3とナット4との間に挿入され、これらの一方が他方に接近する衝撃を緩衝する円環状の防振ゴムからなる上側防振材6とを備え、これにより、土台3のナット4との直接接触を防止するとともに、縦揺れ時にナット4から土台3に作用する衝撃を減衰させて、土台4の上面が傷つくことや土台3がナット4に押さえられて折れることを防止している。
【0016】更に、この上側防振材6は、基礎1とナット4との間で振動する土台3からナット4を介してアンカーボルト2に基礎1から引き抜く方向に作用する衝撃を減衰させ、アンカーボルト2の抜けが発生することを防止する。
【0017】加えて、これら下側防振材5と上側防振材6とは、縦揺れ時に基礎1及びナット4の振動を減衰して土台3に伝達したり、吸収したりするので、慣性により土台3を静止させ、あるいは土台3の縦揺れの振幅を小さくして、柱抜けが発生することを防止する。
【0018】更に加えて、これら下側防振材5と上側防振材6とは、静止時には、これらの弾性復元力により、土台3を基礎1から所定の高さの本来の位置に保持し、あるいは、これらのうちの一方に変形が残留することにより基礎1と土台3との位置関係のずれを吸収して、土台3が上下方向に曲がることを防止する。
【0019】前記土台3には、その幅方向の中央に、その軸方向に適当な間隔を置いて前記アンカーボルト2に比べて十分に大径の縦軸の遊動孔7が形成され、この遊動孔7に前記アンカーボルト2が挿通される。この遊動孔7の土台軸方向の間隔、即ち、アンカーボルト2の間隔は、特に限定されないが、ここでは、例えば図2の側面図に示すように、一般的にアンカーボルト間隔として良く選択される1800mmの間隔を置いて遊動孔7を形成している。
【0020】また、各遊動孔7には、それぞれ円環状の防振ゴムからなる水平防振材8が該遊動孔7の内周面に密着するように内嵌される。この水平防振材8は、アンカーボルト2に密着するように外嵌され、土台3とアンカーボルト2とが直接接触することを防止し、また、横揺れ時にアンカーボルト2から土台3に作用する衝撃を減衰させる。更に、この水平防振材8は、静止時には、その弾性復元力によりアンカーボルト2が遊動孔7の中央に位置する本来の位置に土台3を復帰させ、あるいは変形の残留により基礎1と土台3との位置関係に生じた狂いを吸収し、土台3が横方向に曲がったり、軸心周りに捩れたりすることを防止する。
【0021】なお、この実施例では水平防振材8が下側防振材5と一体成形品を構成するようにしているが、水平防振材8は下側防振材5及び上側防振材6と別体に形成しても良く、また、水平防振材8が上側防振材6と一体成形品を構成するようにしても良い。
【0022】ところで、この免震構造では、図1及び図3の断面図に示すように、例えば鋼球からなる4個の球体9が前記基礎1と土台3との間に挿入される。図3に示すように、4個の球体9は、必要に応じて設けられた例えば鉄板からなる上当て板10を介して、それぞれ土台3の下面に沿って転動可能に受止められる一方、各球体9と必要に応じて基礎1の上面に載置された基板11との間に挿入される例えば円形皿形状の受け座12に受止められる。
【0023】各受け座12は、例えば鋼、鉄などの金属からなり、周縁部13と、この周縁部の内側に段落ち状に形成された凹部14とを備え、前記基板11の上面に例えば溶接により固定される。
【0024】この凹部14の底面の形状は、特に限定されず、例えば平面であってもよいが、静止時に球体9を該底面の中央上の中立位置に位置決めできる形状を採用することが好ましい。例えば底面の中央に球体9の径と同等以下の浅い円筒形、逆円錐形などの位置決め穴を凹設したり、底面全体を浅い逆円錐形に形成したり、この実施例のように、底面全体を下に凸な部分球面形に形成したりすれば良い。もちろん、全体として逆円錐形や下に凸な部分球面形に形成し、その中央に位置決め穴を形成した複合形状を採用しても良い。
【0025】また、各受け座12は、図4の断面図に示すように、平面視において、遊動孔7の中心軸心から等距離の位置に、かつ、互いに等間隔を置いて配置され、これにより、静止時に各球体9に荷重が均等に分担されるようにしている。
【0026】前記球体9は、静止時には、土台3を介して作用する上側防振材6の弾力によりこの凹部14の中央部に押し込められて中立位置に位置決めされ、振動エネルギーの小さい横揺れが基礎1に作用する時には、凹部14の中央部で転動することにより、基礎1の振動の土台3への伝達を遮断し、あるいは、基礎1の振動を減衰して土台3に伝達する。また、基礎1に振動エネルギーの大きい横揺れが作用する時には、前記球体9は凹部14の中央部から縁の方に移動しながら転動することにより、基礎1の振動の土台3への伝達を遮断し、あるいは、基礎1の振動を減衰して土台3に伝達する。そして、このように水平防振材8と球体9とによって基礎1の振動の伝達が減衰されたり、吸収されたりすることにより、土台3の横移動が生じ難くなり、臍抜けが発生し難くなる。
【0027】なお、横揺れ時の基礎1と土台3との位置関係のずれは水平防振材8の弾性変形により吸収され、この際に生じる水平防振材8の弾性により基礎1に作用した振動エネルギーが減衰して土台3に伝達され、あるいは吸収されて土台3に伝達されなくなる。
【0028】また、この実施例では、振動時に球体9が凹部14から脱出することを防止するために、前記凹部14の底面と前記球体9とをグリースオイルで粘着させている。
【0029】更に、図1に示すように、この実施例では、必要に応じて、前記上当て板10と土台3の下面が離隔する距離を一定の範囲内に制限するための制限具15を設けている。
【0030】この制限具15は、上側部材16と下側部材17との1対の部材からなり、上側部材16は土台3を上側から受止める中央部16aと、この中央部16aの両端に連続して土台3の幅方向両側に折下げられた1対の折下げ部16bと、各折下げ部16bの先端から鉤状に上方に折返された折返し部16cとを備える。また、下側部材17は、前記上当て板10に連続して土台3の幅方向両側に沿って立ち上げられた1対の折上げ部17aと、各折上げ部17aの上端から下方に折下げられ、前記上側部材16の折返し部16cに係合される折返し部17bとを備えている。
【0031】前記下側部材17の折返し部17bと上側部材16の折返し部16cとは、互いにその一方の上端と他方の上端との間に所定の遊動距離が置かれるように係合され、この遊動距離の範囲内で土台3と上当て板10とが離隔することを許容するとともに、この遊動距離以上は土台3が上当て板10から離隔しないように牽制している。
【0032】これにより、縦揺れに伴い土台3がナット4を突き上げようとすると、前記制限具15によって土台3と基礎1との間隔が遊動距離以上に拡大することが防止され、土台3がナット4を突き上げて基礎1からアンカーボルト2を引き抜くことが確実に防止される。また、土台3が基礎1から一定の範囲内で離隔することが許容されているので、落下させる方向の衝撃が基礎1に作用した時には、土台3が慣性により基礎1から離隔し、柱抜けが生じることが防止される。
【0033】加えて、この実施例では、図2に示すように、アンカーボルト2の中間に、基礎1と土台3との間に補助防振構造を設けている。図5の断面図に示すように、この補助防振構造は、基礎1に例えば釘止めにより固定される基板11、この基板11に例えば溶接により固定された受け座12、受け座12の凹部14に入れた球体9、及び土台3の下面に例えば釘止めにより固定される上当て板10を備える。また、この補助防振構造は、上述した制限具15を備え、必要に応じて、下側防振材5及び水平防振材8を備える。
【0034】この補助防振構造の各部材の作用ないし効果の詳細な説明は重複を避けるために省略する。
【0035】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の免震構造によれば、前記基礎と土台との間にこれらの一方が他方に接近する衝撃を緩衝する下側防振材を挿入しているので、縦揺れが基礎に作用した時に、基礎によって土台が傷つけられることを防止できる効果が得られる。
【0036】また、土台とナットとの間にこれらの一方が他方に接近する衝撃を緩衝する上側防振材を挿入しているので、縦揺れ時に、土台がナットにより傷つけられること及び土台がナットを基礎から引き抜くことを防止できる効果が得られるうえ、上側防振材が収縮できる範囲内で土台が基礎から離隔することが可能になり、柱抜けが発生することを防止できる効果も得ることができる。
【0037】更に、前記土台に遊動孔を形成し、この遊動孔に遊動可能に挿通された前記アンカーボルトとこの遊動孔の周面との間に水平防振材を挿入しているので、横揺れ時に土台が基礎、アンカーボルト、ナットなどにより傷つけられることが防止される効果を得ることができる。
【0038】また更に、前記基礎と土台との間に、基礎の上面または土台の下面に球面接触する複数の球体を挿入しているので、基礎に対して土台が水平移動され易くなり、横揺れ時に、前記水平防振材の緩衝作用とあいまって土台を慣性により水平方向に静止状態に保持させて臍抜けが発生することを防止できる効果を得ることができる。
【0039】そして、以上の効果が相乗して、建築物の寿命が長くなるという効果を得ることができるのである。
【0040】加えて、各球体と基礎の上面または土台の下面との間に、各球体の水平方向の位置を中立位置に位置決めする弾性体からなる受け座を挿入しているので、横揺れが終わった時に球体の位置関係が自動的に復元される効果を得ることができる。
【出願人】 【識別番号】591019944
【氏名又は名称】高坂 敏行
【出願日】 平成12年6月27日(2000.6.27)
【代理人】 【識別番号】100083172
【弁理士】
【氏名又は名称】福井 豊明
【公開番号】 特開2002−4631(P2002−4631A)
【公開日】 平成14年1月9日(2002.1.9)
【出願番号】 特願2000−192187(P2000−192187)