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明細書 :免震装置

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第5153733号 (P5153733)
公開番号 特開2011-021727 (P2011-021727A)
登録日 平成24年12月14日(2012.12.14)
発行日 平成25年2月27日(2013.2.27)
公開日 平成23年2月3日(2011.2.3)
発明の名称または考案の名称 免震装置
国際特許分類 F16F  15/06        (2006.01)
E04H   9/02        (2006.01)
FI F16F 15/06 G
E04H 9/02 331Z
請求項の数または発明の数 3
全頁数 9
出願番号 特願2009-169358 (P2009-169358)
出願日 平成21年7月17日(2009.7.17)
審査請求日 平成23年5月11日(2011.5.11)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】504237050
【氏名又は名称】独立行政法人国立高等専門学校機構
発明者または考案者 【氏名】山田 耕司
個別代理人の代理人 【識別番号】100080089、【弁理士】、【氏名又は名称】牛木 護
【識別番号】100137800、【弁理士】、【氏名又は名称】吉田 正義
【識別番号】100148253、【弁理士】、【氏名又は名称】今枝 弘充
【識別番号】100148079、【弁理士】、【氏名又は名称】梅村 裕明
審査官 【審査官】長谷井 雅昭
参考文献・文献 特開平09-177845(JP,A)
特開昭52-028117(JP,A)
調査した分野 F16F 15/00-15/36
E04H 9/00-9/16
特許請求の範囲 【請求項1】
被支持体とこの被支持体を支持する基礎との間に設ける免震装置において、
所定長さで圧縮力に対抗して伸縮可能な支持杆本体と、前記支持杆本体の伸張によりエネルギを蓄えると共に前記蓄えたエネルギにより前記支持本体を収縮するエネルギ蓄積変換手段とを有する支持杆を用い、
前記エネルギ蓄積変換手段が前記支持杆本体の伸張により収縮する圧縮コイルバネであり、
前記支持杆の収縮状態における前記所定長さで、該支持杆はそれ以上収縮することがなく、
前記支持杆本体は、一定長さまで伸張して前記圧縮コイルバネが圧縮された後、引張力に対抗し、
対をなす前記支持杆を備え、前記対をなす支持杆の一端を、間隔をおいて前記基礎に揺動自在に連結し、前記対をなす支持杆の他端を、前記一端の間隔より狭い間隔で前記被支持体に揺動自在に連結したことを特徴とする免震装置。
【請求項2】
前記支持杆は、前記被支持体の振動を減衰する振動減衰手段を備えることを特徴とする請求項1記載の免震装置。
【請求項3】
3本以上の前記支持杆を備え、前記複数の支持杆の一端を該支持杆の本数に対応する多角形の頂点位置で前記基礎に揺動自在に連結し、前記複数の支持杆の他端を前記多角形の中央側位置で前記被支持体に揺動自在に連結したことを特徴とする請求項1又は2記載の免震装置。
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
本発明は、基礎に支持される建物などの被支持体の免震構造に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の積層ゴム系免震装置は、積層ゴムの材料特性により、剛性のばらつきが20%程度存在し、建物の応答に誤差を与えている。一方、滑り支承による免震装置では、別途、復元力のためのバネと減衰力のダンパーを必要とする。
【0003】
また、全方位水平変位と回転を可能とした球面接触型回転滑り支承体とその支承体を杭頭内に埋設装着した(例えば特許文献1)免震構造なども提案されている。
【先行技術文献】
【0004】

【特許文献1】特開2008-144562号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献1の免震構造でも、支承体と別個に積層ゴム系の剛性部材が必要となり、構造が複雑になると共に、コストが掛かる問題がある。
【0006】
そこで、本発明は、上記問題点を考慮してなされたものであり、復元力のばらつきが少なく、簡易な免震構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の免震構造は、被支持体とこの被支持体を支持する基礎との間に設ける免震装置において、所定長さで圧縮力に対抗する伸縮可能な支持杆本体と、前記支持杆本体の伸張によりエネルギを蓄えると共に前記蓄えたエネルギにより前記支持本体を収縮するエネルギ蓄積変換手段とを有する支持杆を用い、前記エネルギ蓄積変換手段が前記支持杆本体の伸張により収縮する圧縮コイルバネであり、前記支持杆の収縮状態における前記所定長さで、該支持杆はそれ以上収縮することがなく、前記支持杆本体は、一定長さまで伸張して前記圧縮コイルバネが圧縮された後、引張力に対抗し、対をなす前記支持杆を備え、前記対をなす支持杆の一端を、間隔をおいて前記基礎に揺動自在に連結し、前記対をなす支持杆の他端を、前記一端の間隔より狭い間隔で前記被支持体に揺動自在に連結したことを特徴とする。
【0008】
これにより、地震により被支持体が一方の支持杆側に移動すると、一方の支持杆は伸張することなく一方側に回転し、他方の支持杆は伸張しながら一方側に回転し、伸張した他方の支持杆のエネルギ蓄積変換手段がエネルギを蓄えることにより、振動エネルギを吸収し、次は、逆に他方の支持杆が収縮しながら他方側に回転し、一方の支持杆が他方側に回転し、初期位置に戻ると、一方の支持杆が伸張しながら回転し、伸張した一方の支持杆のエネルギ蓄積変換手段がエネルギを蓄えることにより、振動エネルギを吸収し、これを繰り返すことにより、免震効果が得られる。また、両支持杆の少なくとも一方が収縮した所定長さで所定角度回転するから、被支持体の荷重を支持することができる。
【0009】
また、本発明の免震構造は、前記支持杆は、前記被支持体の振動を減衰する振動減衰手段を備えることを特徴とする。
【0010】
これにより、地震時に支持杆が伸縮する際、そのエネルギを吸収して被支持体の振動を減衰することができる。
【0011】
また、本発明の免震構造は、3本以上の前記支持杆を備え、前記複数の支持杆の一端を該支持杆の本数に対応する多角形の頂点位置で前記基礎に揺動自在に連結し、前記複数の支持杆の他端を前記多角形の中央側位置で前記被支持体に揺動自在に連結したことを特徴とする。
【0012】
地震時には、3本の支持杆が揺動し、この揺動中に少なくとも1本の支持杆が所定長さで回転すると共に、少なくとも1本の支持杆が伸張しながら回転することにより、免震効果を得ることができる。
【0013】
また、本発明の免震構造は、前記支持杆本体は、一定長さまで伸張した後、引張力に対抗することを特徴とする。
【0014】
対をなす支持杆をモデルにして説明すると、地震により被支持体が一方の支持杆側に移動すると、一方の支持杆は伸張することなく一方側に回転し、他方の支持杆は伸張しながら一方側に回転し、この他方の支持杆が一定長さまで回転したら、他方の支持杆が引張力に対抗することにより、これ以上、一方側に回転することが防止される。
【発明の効果】
【0015】
本発明の免震構造によれば、支持杆により、被支持体の支持と変位時のエネルギ吸収とを行うことができ、構造簡易にして、量産効果に優れた免震構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施例1を示す免震構造の説明図である。
【図2】同上、被支持体側の連結箇所が異なる説明図である。
【図3】同上、支持杆の断面図である。
【図4】同上、免震構造の概略斜視図である。
【図5】同上、免震構造の概略平面図である。
【図6】同上、免震構造の支持杆の配置が異なる概略平面図である。
【図7】本発明の実施例2を示す免震構造の概略斜視図である。
【図8】同上、免震構造の概略平面図である。
【図9】同上、被支持体側の連結箇所が異なる免震構造の概略平面図である。
【図10】本発明の実施例3を示す免震構造の概略斜視図である。
【図11】同上、免震構造の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる新規な免震構造を採用することにより、従来にない免震構造が得られ、その免震構造について記述する。
【実施例1】
【0018】
以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して説明する。
【実施例1】
【0019】
図1~図6は本発明の実施例1を示し、免震装置1は、被支持体たる建物2と、この建物2を支持する基礎3との間に設けられ、少なくとも対をなす支持杆11,11を備える。
【実施例1】
【0020】
図3に示すように、前記支持杆11は、伸縮可能な支持杆本体12を備え、この支持杆本体12は、筒状ケース13と、この筒状ケース13に挿入された棒状の伸縮杆14とを備え、この伸縮杆14が筒状ケース13の長さ方向に移動することにより、支持杆11が伸縮する。
【実施例1】
【0021】
前記筒状ケース13内には、前記支持杆11の伸張により収縮する圧縮コイルバネ15を設け、このコイルバネ15がエネルギ蓄積変換手段である。コイルバネ15が収縮することにより運動エネルギを蓄積し、コイルバネ15が圧縮されると、それ以上支持杆11が伸張することなく、引張力に対抗するよう構成している。また、圧縮されたコイルバネ15は、蓄積した運動エネルギを弾性復元力として開放し、自信が伸張することにより支持杆11を収縮する。さらに、支持杆11の収縮状態(初期状態)における所定長さで、前記伸縮杆14が筒状ケース13に係合することにより、前記支持杆11は圧縮力に対抗し、それ以上収縮することがない。
【実施例1】
【0022】
また、前記支持杆11には、エネルギ吸収手段として、振動減衰手段たるダンパー機構16を設け、このダンパー機構16は、粘性流体を利用して前記支持杆本体12の伸縮時のエネルギーを吸収することにより前記建物2の振動を吸収し、建物2の振動を減衰するものが用いられる。
【実施例1】
【0023】
前記支持杆11の両端は、ボールジョイント21により、建物2と基礎3とに360度回動可能な揺動可能に連結されている。前記ボールジョイント21は、筒状ケース13及び伸縮杆14の端部に設ける球体22と、この球体22を回転可能に抱持するホルダー23とを備え、このホルダー23が建物2と基礎3に固設される。
【実施例1】
【0024】
次に、対をなす支持杆11,11による免震作用について説明する。図1の説明図では、対をなす支持杆11,11を三角形の斜辺位置に配置し、それら支持杆11,11の下部を基礎3に間隔をおいて配置し、この間隔は前記三角形の底辺の長さに対応し、この底辺の長さの2分の1が免震の必要距離Lとなる。前記支持杆11,11の下端の回転中心点P,Qは、ボールジョイント21の回転中心である。また、対をなす支持杆11,11の上端もボールジョイント21により建物2に連結されるが、説明を容易にするため、支持杆11,11の上端の交差位置を中立点Kとし、この中立点Kで支持杆11,11の上端は前記建物2にそれぞれ360度回動自在に連結されているものとする。
【実施例1】
【0025】
以下、支持杆11,11はこれらを含む二次元で動作すると仮定して説明する。前記支持杆11は、上述したようにダンパー機構16を備えており、初期長さより縮まらない構造となっている。支持杆11,11が一側(図中右側)に回転し、中立点Kから中立点K´に移動した場合、支持される建物2は一側の支持杆11に支持される。この時の復元力は、支持される建物2が中立点KからK´へ上昇したことにより反作用で生じる。尚、復元力を調整するために、上述したように両支持杆11,11にはコイルバネ15が設けられている。
【実施例1】
【0026】
支持杆11,11が他側(図中左側)に回転し、中立点Kから中立点K´´に移動した場合は、支持される建物2は他側の支持杆11により支持される。この時、一側の支持杆11はダンパーとして機能し、中立点K´´-回転中心点Pのように伸びる。
【実施例1】
【0027】
また、図2に示すように、支持杆11,11の他端を交差せずに、間隔をおいて、建物2に連結してもよい。尚、前記他端の間隔は、三角形の底辺に対応する前記一端間の間隔より狭い。この場合、必要距離Lは初期状態の上端位置と回転中心点P,Qの横方向の間隔に対応する。
【実施例1】
【0028】
前記対をなす支持杆11,11からなる免震構造を用いる場合、図4~図6に示すように、対をなす支持杆11,11を少なくとも2組用意し、これら2組の前記一端間の方向を交差方向に配置すればよく、図4及び図5では、一方の対をなす支持杆11,11の一端間をX方向、他方の対をなす支持杆11,11の他端間をY方向に配置し、一方の対をなす支持杆11,11の一端間の延長と、他方の対をなす支持杆11,11の一端間の延長とが直交する。また、図6では、一方の対をなす支持杆11,11の一端間をX方向、他方の対をなす支持杆11,11の他端間をY方向にして配置し、一方の対をなす支持杆11,11の一端間の中央において、一方の対をなす支持杆11,11の一端間と他方の対をなす支持杆11,11の一端間の延長とが直交する。
【実施例1】
【0029】
このように本実施例では、被支持体たる建物2とこの建物2を支持する基礎3との間に設ける免震装置において、所定長さで圧縮力に対抗する伸縮可能な支持杆本体12と、支持杆本体12の伸張によりエネルギを蓄えると共に蓄えたエネルギにより支持本体12を収縮するエネルギ蓄積変換手段たるコイルバネ15とを有する支持杆11を用い、対をなす支持杆11,11を備え、前記エネルギ蓄積変換手段が支持杆本体12の伸張により収縮する圧縮コイルバネ15であり、支持杆11の収縮状態における前記所定長さで、該支持杆11はそれ以上収縮することがなく、支持杆本体12は、一定長さまで伸張して圧縮コイルバネ15が圧縮された後、引張力に対抗し、対をなす支持杆11,11の一端である下端を、間隔をおいて基礎3に揺動自在に連結し、対をなす支持杆11,11の他端である上端を、下端の間隔より狭い間隔で建物2に揺動自在に連結したから、地震により建物2が一方の支持杆11側に移動すると、一方の支持杆11は伸張することなく一方側に回転し、他方の支持杆11は伸張しながら一方側に回転し、伸張した他方の支持杆11のコイルバネ15が圧縮されてエネルギを蓄えることにより、振動エネルギを吸収し、次は、逆に他方の支持杆11が収縮しながら他方側に回転し、一方の支持杆11が他方側に回転し、初期位置に戻ると、一方の支持杆11が伸張しながら回転し、伸張した一方の支持杆11のコイルバネ15がエネルギを蓄えることにより、振動エネルギを吸収し、これを繰り返すことにより、免震効果が得られる。また、両支持杆11,11の少なくとも一方が収縮した所定長さで所定角度回転するから、建物2の荷重を支持することができる。
【実施例1】
【0030】
また、このように本実施例では、支持杆11は、被支持体たる建物2の振動を減衰する振動減衰手段たるダンパー機構16を備えるから、地震時に支持杆本体12が伸縮する際、エネルギ吸収手段たるダンパー機構16がその伸縮動のエネルギを吸収しての建物2の振動を減衰することができる。
【実施例1】
【0031】
また、このように本実施例では、支持杆本体12は、一定長さまで伸張した後、引張力に対抗するから、対をなす支持杆11,11をモデルにして説明すると、地震により建物2が一方の支持杆11側に移動すると、一方の支持杆11は伸張することなく一方側に回転し、他方の支持杆11は伸張しながら一方側に回転し、この他方の支持杆11が一定長さまで回転したら、他方の支持杆11が引張力に対抗することにより、これ以上、一方側に回転することが防止され、この後、コイルバネ15の弾性復元力により逆方向に戻るようにすることができる。
【実施例2】
【0032】
図7~図9は、本発明の実施例2を示し、上記実施例1と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述する。この例では、3本の前記支持杆11,11,11を用い、これら支持杆11,11,11の一端である下端を、ボールジョイント21により三角形の頂点位置で基礎3に連結し、これら支持杆11,11,11の他端である上端を、ボールジョイント21により前記三角形の中央側位置で建物2に連結する。そして、長さの等しい3本の前記支持杆11,11,11と基礎3の一部の面により三角錐を形成している。
【実施例2】
【0033】
図7及び図8では、説明のために3本の支持杆11,11,11の他端である上端を交差して図示しているが、図9に示すように、上端間が離れていてもよく、この場合、全ての支持杆11,11,11が伸びる前の初期状態で、全ての支持杆11,11,11の上端は、前記三角形の内側に位置し、言い換えると全ての支持杆11,11,11は、その上端が三角形の中央側に傾いている。
【実施例2】
【0034】
このように本実施例では、3本以上(N本以上:Nは3以上の自然数)の支持杆11,11,11を備え、複数の支持杆11,11,11の一端を該支持杆11,11,11の本数に対応する多角形である三角形(N角形)の頂点位置で基礎3に揺動自在に連結し、複数の支持杆11,11,11の他端を三角形の中央側位置で被支持体たる建物2に揺動自在に連結したから、地震時には、3本の支持杆11,11,11が揺動し、この揺動中に少なくとも1本の支持杆11が所定長さで回転すると共に、少なくとも1本の支持杆11が伸張しながら回転することにより、優れた免震効果を得ることができる。
【実施例3】
【0035】
図10及び図11は、本発明の実施例2を示し、上記実施例1と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述する。この例では、4本の前記支持杆11,11,11,11を用い、これら4本の支持杆11,11,11,11と基礎の一部の面により略四角錐を形成するように4本の支持杆11,11,11,11が配置されている。
【実施例3】
【0036】
このように本実施例においても、3本以上である4本の支持杆11,11,11,11を備え、複数の支持杆11,11,11,11の一端を該支持杆11,11,11,11の本数に対応する多角形である四角形の頂点位置で基礎3に揺動自在に連結し、複数の支持杆11,11,11,11の他端を四角形の中央側位置で被支持体たる建物2に揺動自在に連結したから、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。
【実施例3】
【0037】
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、実施例では、エネルギ蓄積変換手段として、圧縮コイルバネを例示した。また、実施例とは逆に、支持杆は、一端側に伸縮杆、他端側に筒状ケースを設けてもよい。さらに、実施例では、3本の支持杆を用いる三角錐タイプものと、4本の支持杆を用いる四角錐タイプのものを示したが、5本以上の五角錐以上のタイプのものでもよい。また、ダンパー機構は、実施例で示した粘性流体を利用したもの以外でも、摩擦を利用したものなど各種タイプのものを用いることができる。
【符号の説明】
【0038】
1 免震装置
2 建物(被支持体)
3 基礎
11 支持杆
12 支持杆本体
13 筒状ケース
14 伸縮杆
15 圧縮コイルバネ(エネルギ蓄積変換手段)
16 ダンパー機構(エネルギ吸収装置)
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2
【図4】
3
【図5】
4
【図6】
5
【図7】
6
【図8】
7
【図9】
8
【図10】
9
【図11】
10