本発明は、免震装置およびこの免震装置を備えた免震構造物に関するものである。

従来、住宅などの建物用の免震装置として、オイルの粘性を利用したオイルダンパーや、金属の延性を利用した鋼材ダンパーまたは鉛ダンパーなどの減衰要素を用いた免震装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。しかしながら、こうした免震装置は、一般にダンパー用の設置スペースが必要となるとともに、構造が比較的複雑で設置が容易ではなく、高価なものになるという問題があった。このため、構造が簡単で容易に設置できる安価な免震装置が求められていた。

特開平09−296625号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡単な構造の免震装置およびこの免震装置を備えた免震構造物を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る免震装置は、柔軟な素材からなる容器に、多数の細片状の弾性体を収納して構成したダンパーを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の免震装置は、上述した発明において、前記弾性体をゴムチップで構成したことを特徴とする。

また、本発明に係る他の免震装置は、上述した発明において、上部構造体の下に設けられ、前記上部構造体の横方向の揺れを抑えるためのすり鉢状に窪んだ表面からなるすべり支承をさらに備え、前記ダンパーを前記上部構造体の側部と側壁との間に配置して前記上部構造体が前記側壁へ衝突することを防ぐようにしたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の免震装置は、上述した発明において、前記容器が、揺れに対する前記容器の復元力を増大するためのハンチ部を有することを特徴とする。

また、本発明に係る他の免震装置は、上述した発明において、前記容器に空気抜き用の穴を設けたことを特徴とする。

また、本発明に係る免震構造物は、上述した免震装置を備えることを特徴とする。

本発明に係る免震装置によれば、柔軟な素材からなる容器に、多数の細片状の弾性体を収納して構成したダンパーを備えるので、簡単な構造で容易に設置することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の免震装置によれば、前記弾性体をゴムチップで構成したので、比較的安価な免震装置を提供することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の免震装置によれば、上部構造体の下に設けられ、前記上部構造体の横方向の揺れを抑えるためのすり鉢状に窪んだ表面からなるすべり支承をさらに備え、前記ダンパーを前記上部構造体の側部と側壁との間に配置して前記上部構造体が前記側壁へ衝突することを防ぐようにしたので、水平方向および鉛直方向の変位を効果的に制御できるとともに、簡単な構造で容易に設置することができるという効果を奏する。

また、すり鉢状に窪んだ表面からなるすべり支承であるため、地震後には自重により元の位置に戻ることが可能であるが、本発明に係る他の免震装置によれば、前記容器が、揺れに対する前記容器の復元力を増大するためのハンチ部を設ける場合は、揺れに対する容器の復元力の不足を補うことができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の免震装置によれば、前記容器に空気抜き用の穴を設けたので、地震エネルギー吸収時のダンパーからの空気の排出およびダンパーへの空気の供給を可能にするという効果を奏する。また、空気抜き用の穴は、圧縮時に、小さな穴から空気が抜けようとするため、それ自体もダンパーとしての役目を負う。

また、本発明に係る免震構造物によれば、上述した免震装置を備えるので、簡易に構築することができるという効果を奏する。

図1は、本発明に係る免震装置の実施の形態を示す上面図である。

図2は、図1のA−A線に沿った断面図である。

図3は、本発明に係る免震装置を構成する容器を示す図であり、(1)は斜視図、(2)は(1)のB−B線に沿った断面図である。

図4は、本発明に係る免震装置の作用説明図であり、(1)は通常時、(2)は水平方向地震時、(3)は鉛直方向地震時である。

図5は、本発明に係る免震装置を備える住宅建物の下部の分解斜視図である。

図6は、本発明に係る免震装置を備える住宅建物の下部の側断面図である。

以下に、本発明に係る免震装置および免震構造物の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

[免震装置] まず、本発明に係る免震装置について説明する。以下では、本発明に係る免震装置を用いて既存建屋の一部屋を部分免震構造とした場合を例にとり説明する。

図1に示すように、本発明に係る免震装置10は、既存建屋12内の部分免震対象である部屋14の既存床16に所定の間隔で複数設けたすり鉢状のすべり支承18と、部屋14を区画形成する四方の既存壁20(側壁)の下部を覆うように、既存壁20に沿って設けたゴムチップダンパー22とからなる。

図2に示すように、ゴムチップダンパー22は、ゴム製の略直方体状のソフトケース24(容器)に、多数の細片状のゴムチップ26(弾性体)を収納して構成したダンパーである。このゴムチップダンパー22は、既存床16の上方に設けられた免震対象の上部構造体28(例えば免震床)の側部をなす鉛直部材30と既存壁20との間に設けられる。地震時においては、水平方向および鉛直方向についてゴムチップ26がダンパーの役割を果たし、上部構造体28が水平方向に移動して既存壁20に衝突することを防ぐようになっている。

より具体的には、ゴムチップダンパー22は、地震時の変形時に、ゴムチップ26間の空隙量の減少、ゴムチップ26自体の圧縮変形、ゴムチップ26間の摩擦等により、地震エネルギーを吸収する。地震後には、すり鉢状のすべり支承18において自重により所定の位置に戻る。また、ゴムチップ26を入れたソフトケース24の復元力により、上部構造体28を所定の位置に戻すための力として利用することも可能である。なお、復元力が不足する場合は、後述するように(図3を参照)、ソフトケース24の側面材にハンチ部を付ける等の補強を行うことにより、ゴムチップ26を入れたソフトケース24の復元力を増大することも可能である。

ゴムチップ26としては、例えば廃タイヤ等のゴム製のリサイクル材を細片状にしたものを用いることができる。また、使用するゴムチップ26の大きさ(粒度)やソフトケース24に収納するゴムチップ26の充填密度ないし空隙率等を調整することにより、ゴムチップダンパー22の剛性(衝撃吸収性)を設計要求に応じて自由に変更調整することが可能である。

ここで、上部構造体28の鉛直部材30の下端より若干上方の位置には、既存壁20に向けて水平に延びる水平部材32が設けられている。ゴムチップダンパー22は、この水平部材32の上下において、既存壁20に沿って水平方向(図2中、紙面に垂直な方向)に連続して複数並設される。

水平部材32の上側のゴムチップダンパー22の上面には、既存壁20から内方に向けて水平に延びる拘束部材34が設けられており、ゴムチップダンパー22の上方への移動を拘束している。この拘束部材34は、鉛直部材30の上端から高さHだけ上方に延在し、その一端は略L字状断面の固定部材36および図示しないアンカーボルト等により既存壁20に固定される。このため、上側のゴムチップダンパー22は上下を拘束部材34と水平部材32により、左右を鉛直部材30と既存壁20により挟み込まれた態様となる。なお、拘束部材34、鉛直部材30には、空気抜き用の貫通穴40(空気穴)が複数設けられており、地震エネルギー吸収時のゴムチップダンパー22からの空気の排出およびゴムチップダンパー22への空気の供給を可能にしている。

一方、水平部材32の下側のゴムチップダンパー22は、すべり支承18の平坦部の上に配置されている。このため、下側のゴムチップダンパー22は上下を水平部材32とすべり支承18の平坦部により、左右を鉛直部材30と既存壁20により挟み込まれた態様となる。

また、拘束部材34の他端には、鉛直下方に延びる停止部材38が設けられている。この停止部材38は、上部構造体28の鉛直部材30よりも水平距離Lだけ既存壁20から遠い位置に配置されている。地震時に鉛直部材30と停止部材38が相対的に水平移動した際に、鉛直部材30が停止部材38に当たることで、過大な相対水平変位を未然に防止するようになっている。

すべり支承18は、免震対象の上部構造体28を支持しており、この上部構造体28の横方向の揺れを抑えるためのすり鉢状に窪んだ表面18aを有する。地震のない通常時においては、すべり支承18に対応して上部構造体28の下面に突設した略半球面状の突起部42がすべり支承18の窪んだ中心部の定位置に当接配置されている。地震時に突起部42がすべり支承18上を滑動しても、地震後には、すり鉢状に窪んだ表面18aによって突起部42は上部構造体28の自重により定位置に戻る。このすべり支承18を既存床16に複数設けることにより、免震床などを構成する上部構造体28は、地震時に水平を保つことができる。

図3は、ゴムチップダンパー22のソフトケース24の一例を示す図である。この図に示すように、ソフトケース24は、ゴム製の前後左右の4枚の側面材24a〜24dおよび上面材24e、下面材24fからなり、各面材24a〜24fには、空気抜き用の穴44が多数設けられている。これにより、地震エネルギー吸収時のゴムチップダンパー22からの空気の排出およびゴムチップダンパー22への空気の供給を可能にしている。なお、各穴44はゴムチップ26の直径よりも小さくしてあり、穴44からソフトケース24内部のゴムチップ26が抜け出ないようにしてある。

また、左右の側面材24a、24cの後部側にハンチ部46を設けてソフトケース24の剛性を向上させることもできる。こうすることで、揺れに対するソフトケース24の復元力が増大し、ソフトケース24が地震後に元の形状に戻りやすくなる。

なお、ソフトケース24の各面材24a〜24fは、ゴム製に限るものではなく、伸縮性を有する柔軟な素材であれば、いかなる材料で構成してもよい。

上記構成の動作および作用について説明する。 図4(1)は通常時、(2)は水平方向の地震時、(3)は鉛直方向の地震時の概略的な挙動を示したものである。

図4(2)に示すように、水平方向の地震時に、上部構造体28の鉛直部材30が既存壁20に相対接近すると、ゴムチップダンパー22の内部のゴムチップ26が圧縮変形して上下に伸張すること等によって地震エネルギーを吸収し、鉛直部材30の接近に伴う衝撃力を緩和する。なお、地震後には、ゴムチップダンパー22の復元力と、図示しないすべり支承18の作用により、上部構造体28は自重にて元の定位置に戻ることになる。このように、横方向(水平方向)の揺れに対してはすべり支承18により揺れを免れるとともに、ゴムチップダンパー22により上部構造体28が既存壁20に衝突するのを防ぐ。

図4(3)に示すように、鉛直方向の地震時に、上部構造体28の水平部材32が上方の拘束部材34に相対接近すると、ゴムチップダンパー22の内部のゴムチップ26が圧縮変形して左右に伸張すること等によって地震エネルギーを吸収し、水平部材32の接近に伴う衝撃力を緩和する。このようにすることで、上部構造体28の鉛直方向変位の制御が可能となる。

本発明に係る免震装置10によれば、すべり支承16とゴムチップダンパー22からなる簡単な構造で容易に設置できることから、既存建屋の部屋を部分的に免震構造に改築する場合に有効である。また、木造住宅等の簡易な建物を免震建物とする場合にも有効である。

また、ゴムチップダンパー22およびすべり支承18の端部側に配置した鉛直部材30および水平部材32により、地震時の水平変位および鉛直変位を制御することにより、既存壁20への衝突防止と、鉛直方向変位の制御が可能である。

さらに、ゴムチップダンパー22に使用する緩衝材としてのゴムチップ26は、一般に軽量かつ加工が容易である。このゴムチップ26としては、廃タイヤを用いたチップを用いれば安価であり、かつ環境保護の観点からも廃タイヤの有効利用も図れる。

[免震構造物] 次に、本発明に係る免震構造物について説明する。以下では、本発明に係る免震装置を備える住宅建物の場合を例にとり説明する。

図5に示すように、本発明に係る免震構造物としての住宅建物100は、地盤面Gに設けた擁壁48と、擁壁48によって囲まれた居住領域の下部に所定間隔で複数設けた柱脚50とを備えている。柱脚50の上に、枠状の上部構造体28が配置される。

図6に示すように、この住宅建物100は、上記で説明した本発明に係る免震装置10を備えている。柱脚50の上端面には、すり鉢状に窪んだすべり支承18が設けられ、ここに上部構造体28の下面の突起部42が配置される。突起部42の直上には柱52が設けられている。柱52の下端部と上部構造体28は、固定部材54および図示しないアンカーボルト等を介して固定されている。

本実施の形態における鉛直部材30は、柱脚50の高さを考慮して、上部構造体28の端部から下方に長く、上方に短い態様となっている。水平部材32は、鉛直部材30の上下方向中央の位置であって、上部構造体28よりも低い位置に設けられる。ゴムチップダンパー22は水平部材32の上下において擁壁48と鉛直部材30との間に設けられる。

上記のように構成した住宅建物100においても、上記の免震装置10で説明したものと同様の作用効果を奏することができる。

以上説明したように、本発明に係る免震装置によれば、柔軟な素材からなる容器に、多数の細片状の弾性体を収納して構成したダンパーを備えるので、簡単な構造で容易に設置することができる。

また、本発明に係る他の免震装置によれば、前記弾性体をゴムチップで構成したので、比較的安価な免震装置を提供することができる。

また、本発明に係る他の免震装置によれば、上部構造体の下に設けられ、前記上部構造体の横方向の揺れを抑えるためのすり鉢状に窪んだ表面からなるすべり支承をさらに備え、前記ダンパーを前記上部構造体の側部と側壁との間に配置して前記上部構造体が前記側壁へ衝突することを防ぐようにしたので、水平方向および鉛直方向の変位を効果的に制御できるとともに、簡単な構造で容易に設置することができる。

また、本発明に係る他の免震装置によれば、前記容器が、揺れに対する前記容器の復元力を増大するためのハンチ部を有するので、揺れに対する容器の復元力の不足を補うことができる。

また、本発明に係る他の免震装置によれば、前記容器に空気抜き用の穴を設けたので、地震エネルギー吸収時のダンパーからの空気の排出およびダンパーへの空気の供給を可能にする。

また、本発明に係る免震構造物によれば、上述した免震装置を備えるので、簡易に構築することができる。

以上のように、本発明に係る免震装置および免震構造物は、既設建屋の部分免震または木造住宅等の簡易な建物の免震に有用であり、特に、構造が簡単であることから容易に設置するのに適している。

10 免震装置 12 建屋 14 部屋 16 既存床 18 すべり支承 18a 表面 20 既存壁(側壁) 22 ゴムチップダンパー(ダンパー) 24 ソフトケース(容器) 24a,24b,24c,24d 側面材 24e 上面材 24f 下面材 26 ゴムチップ(弾性体) 28 上部構造体 30 鉛直部材 32 水平部材 34 拘束部材 36 固定部材 38 停止部材 40 貫通穴(空気穴) 42 突起部 44 穴 46 ハンチ部 48 擁壁 50 柱脚 52 柱 54 固定部材 100 住宅建物(免震構造物) G 地盤面 H 高さ L 水平距離