(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、特許文献1のように、多数の柱が設けられる立体倉庫の各柱の下端に積層ゴムによる免震構造を備えた場合には、基礎の増設が必要なことや積層ゴムが比較的高価であることから立体倉庫の設備コストが増加する問題がある。又、特許文献2においても、前記第一水平部材と第二水平部材を設け、更に、前記第一水平部材と第二水平部材とを接続する粘弾性体を設ける必要があるために、構造が複雑となって立体倉庫の設備コストが増加する問題がある。更に、特許文献2では、柱を免震する方向が前記第一水平部材と第二水平部材がスライドする方向である長手方向に限定されてしまい、このスライドの方向と直交する方向に対しては免震できないという問題がある。
【0006】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなしたもので、簡単な構成にて構造物に作用する揺れを免震する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】
本発明の柱の免震構造は、
第一部材と第二部材の対向する端面に水平フランジを備え、
前記第一部材側の水平フランジと前記第二部材側の水平フランジの間に構成される柱の免震構造であって、
前記第一部材側の水平フランジ及び前記第二部材側の水平フランジにそれぞれ配置される板状部材と、
前記第一部材
側の板状部材と
前記第二部材
側の板状部材の間に傾斜可能に配置され、両端部に張出部が形成された免震柱と、
前記第一部材側
の板状部材及び前記第二部材側
の板状部材に配置され、前記免震柱が傾きを開始する際の支点を形成させる傾斜支点形成用部材と、
前記第一部材側
の板状部材及び前記第二部材側
の板状部材から近接の前記張出部を貫通して突出するロッド部とを備え、
前記ロッド部は、前記免震柱が傾斜した際に、前記免震柱の傾斜角度を制限する位置で前記張出部を係止する係止部
と、該係止部と反対側に位置する板状部材側端部とを備え、
前記板状部材は、内部に前記ロッド部の板状部材側端部を配置し、前記水平フランジに固定し得るように構成されるものである。
【0009】
又、上記構造物を構成する柱の免震構造において、前記ロッド部は、平面視で前記免震柱の端部を囲むように前記張出部に複数配置されることが好ましい。
【0010】
又、上記構造物を構成する柱の免震構造において、前記ロッド部は、前記板状部材に固定されることが好ましい。
【0011】
又、上記構造物を構成する柱の免震構造において、前記ロッド部は、前記板状部材に係止する固定用係止部を備えることが好ましい。
【0012】
又、上記構造物を構成する柱の免震構造において、前記張出部と前記板状部材の間に位置するように前記張出部に板状の中間部を備え、
前記傾斜支点形成用部材は、前記中間部の水平方向の変位を拘束するように構成されることが好ましい。
【0013】
又、上記構造物を構成する柱の免震構造において、前記張出部と前記板状部材との間にシート状の弾性部材が介装されることが好ましい。
更に、上記構造物を構成する柱の免震構造において、前記傾斜支点形成用部材は、前記張出部の側面に対向するよう前記板状部材から離反するに伴って免震柱から離反する方向へ傾斜する傾斜面を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、簡単な構成にて構造物に作用する揺れを免震することができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【0017】
図8は、本発明の免震構造及び免震装置を適用する構造物の一例である立体倉庫を示しており、構造物としての立体倉庫100は、複数の鋼鉄製の柱1と、複数段の鋼鉄製の梁2とを備えることによって複数のラック3(棚)が立体的に組み立てられた構成を有している。立体倉庫100は、スタッカークレーン4を挟む位置に所要の高さを有して立設され、スタッカークレーン4の走行方向に沿って延びる奥行を有しており、スタッカークレーン4の走行方向と直交する方向には、格納される荷に対応した狭い幅を有している。前記立体倉庫100を構成する複数の柱1は、ラック3の荷の重量を支持するための高い強度を有している。
【0018】
そして、
図8の立体倉庫100を構成する複数の柱1に本発明の免震構造5を設ける。該免震構造5は、
図8に示す如く、立体倉庫100に備えられる柱1の同一高さ位置に設けられる。前記免震構造5は、該免震構造5より上部の立体倉庫100全体がロッキングする挙動を発生させないために、上から1/3〜1/2程度の高さ位置に設置することが好ましい。このように、前記免震構造5を立体倉庫100の上部に設置しても、免震の効果により、免震構造5より上側の揺れが小さくなることで、結果的に免震構造5より下側の構造物の揺れも小さくなることが本発明者等の研究により判明している。因みに、
図1及び
図2には、免震する構造物とは独立してユニット化された後述する免震装置5aを組み込んだ免震構造5を示している。
【0019】
柱1は、
図1に示すように、基礎に立設されて上端に水平な端面6が形成された下側の柱部材(第一部材)1Aと、該柱部材1Aの延長上に配置され下端に水平な端面7が形成された上側の柱部材(第二部材)1Bとからなる二つの柱部材1A,1Bを有している。そして、二つの柱部材1A,1Bの対向する端面6,7には、板状の水平フランジ(第一部材、第二部材)8が配設されている。
【0020】
二つの水平フランジ8,8の間には第一実施例の免震構造5を備えており、第一実施例の免震構造5は、水平フランジ8に固定される板状部材9、傾斜可能な免震柱10、免震柱10が傾きを開始する際の支点を形成する傾斜支点形成用部材16、水平フランジ側(第一部材側及び第二部材側)から配置されるロッド部17等を備えている。
【0021】
板状部材9は、水平フランジ8とほぼ同じ大きさでボルト等の締結手段11により水平フランジ8に固定されている。又、板状部材9には、上下に貫通する第一貫通孔12(
図3参照)が備えられている。ここで板状部材9は、水平フランジ8に配設されることなく、柱部材1A,1Bに直接固定されても良い。又、板状部材9の第一貫通孔12は、四隅に形成されても良いし、平面視で免震柱10の周囲に位置するように複数形成されても良い。更に板状部材9は水平フランジ8に溶接されても良い。
【0022】
免震柱10は、水平フランジ8,8の間で傾斜可能に配置され、免震柱10の上下の両端面(両端部)には、板状部材9より小さい正方形で板状のフランジ(張出部)13を設けている。又、免震柱10は、水平断面が矩形形状を有する中空の角型鋼材であり、H型鋼材、I型鋼材、Z型鋼材、円筒型鋼材であってもよい。更にフランジ13は、シート状の弾性部材14(
図3参照)を介して板状部材9と面接触するようになっている。更にフランジ13には、板状部材9の第一貫通孔12に対応するように上下方向に貫通する第二貫通孔15を備えている。ここでフランジ13の第二貫通孔15は、板状部材9の第一貫通孔12と同様に四隅に形成されても良いし、平面視で免震柱10の周囲に位置するように複数形成されても良い。又、シート状の弾性部材14は、ゴム等の弾性材料や、シリコーン等の発泡材料のように、金属と比較して体積変化の少ない非圧縮性材料である。更にシート状の弾性部材14がゴムシートの場合には、フランジ13と板状部材9の間に介在して圧縮荷重を受け、非圧縮のために外側に張り出そうとするが、上下を面で拘束されているために変形することができず、結果的に高い剛性で圧縮荷重を支持するようになっている。又、シート状の弾性部材14は、免震構造5の必須の構成ではなく、免震構造5の構成から外しても良い。
【0023】
傾斜支点形成用部材16は、フランジ13の周囲に位置し且つ柱部材側及び水平フランジ側に配置されるように板状部材9に設けられている。又、傾斜支点形成用部材16は、プレート材の一辺を屈曲させることにより、フランジ13の側面に対向する傾斜部16a(
図3参照)と、板状部材9に固定される固定部16b(
図3参照)とを備える山形鋼であり、
図2に示す如くフランジ13の四辺に対応し、フランジ13の外周を取り囲むように四つ配置されている。更に、フランジ13と傾斜支点形成用部材16の間には、免震柱10の傾斜を容易になし得るように所定の隙間を設けることが好ましい。
【0024】
ロッド部17は、近接のフランジ13の第二貫通孔15と板状部材9の第一貫通孔12に備えられ、板状部材9からフランジ13を貫通して突出するようになっており、更にフランジ13の第二貫通孔15とロッド部17の間に少し隙間(ガタ)を備えてフランジ13がロッド部17に対してスライドし得るになっている。又、フランジ13の第二貫通孔15とロッド部17の隙間(ガタ)は、ロッド部17の取り付けを容易にすると共に、免震柱10を傾斜可能にしている。更に、ロッド部17は、平面視で免震柱10の端部を囲むようにフランジ13と板状部材9に複数配置されている。更に又、ロッド部17は、ボルト軸で形成されると共に、ロッド部17の突出側先端には、ボルト頭部の係止部18を備えている。ここで、ロッド部17は、
図2に示す如く四隅に形成されても良いし、平面視で免震柱10の周囲に位置するように複数形成されても良い。又、ロッド部17は、ボルト軸に限定されるものでなく、他の棒体でも良いし、係止部18は、ボルト頭部の代わりにナットとしても良く、他の大径部材でも良い。
【0025】
ロッド部17の板状部材側端部にはナットの固定用係止部19を備え、ロッド部17の板状部材側端部を固定用係止部19ごと主フランジ内部に埋設してロッド部17を固定している。ここで、ロッド部17の板状部材側端部や固定用係止部19を板状部材9に埋設する手段は、溶接や充填材を用いても良く、特に制限されるものではない。又、固定用係止部19は、ナットの代わりにボルト頭部としても良く、他の大径部材でも良い。
【0026】
又、
図4(a)に示す他例の如く、ロッド部17の板状部材側端部には、ボルト溝17aを形成すると共に、板状部材9の第一貫通孔12にねじ溝12aを形成し、ロッド部17を板状部材9に締結して固定しても良い。更に
図4(b)に示す別例の如く、水平フランジ8に対する板状部材9の対向面には、第一貫通孔12を拡張するように大径の空間(ザグリ)12bを形成し、空間12bに固定用係止部19を配置してロッド部17を板状部材9に係止可能にしても良い。更に又、
図4(c)に示す他例の如く、水平フランジ8に対する板状部材9の対向面には、第一貫通孔12を拡張するように大径の空間(ザグリ)12bを形成すると共に、板状部材9に対するフランジ13の対向面には、第二貫通孔15を拡張するように大径の空間(ザグリ)15aを形成することができる。この場合、板状部材9の大径の空間12b及びフランジ13の大径の空間15aにそれぞれナット等の固定用係止部19を配置して板状部材9を上下で挟み込み、ロッド部17を固定しても良い。
【0027】
そして、本第一実施例において、板状部材9を、水平フランジ8に取り付けることにより、免震する構造物とは独立してユニット化された免震装置5aを構成してある。又、免震装置5aを組み込んだ免震構造5では、免震柱10の平面形状を正方形としたフランジ13を構成する辺を立体倉庫100の幅方向と奥行き方向に沿わせるようにして配置している
【0028】
上記の第一実施例では次のように作動する。
【0029】
図1(a)は静止状態の時の柱1を示しており、上側の柱部材1Bに掛かる荷の荷重は、水平フランジ8、板状部材9、フランジ13、免震柱10、フランジ13、板状部材9、水平フランジ8を介して下側の柱部材1Aに伝えられ、柱1は直立の状態を保持している。
【0030】
又、
図1(a)において、地震の発生により柱1に水平方向の比較的小さい揺れが発生した場合には、傾斜支点形成用部材16及びフランジ13により、免震柱10が水平方向外側へ移動することは防止され、柱1は直立の状態に保持される。
【0031】
一方、大規模地震の発生によって、
図1(b)に示すように水平左右方向に大きな加速度の揺れが発生した場合には、下側の柱部材1Bは水平方向へ相対移動した状態となる。このとき、免震柱10のフランジ13は、傾斜支点形成用部材16に当接して移動することができず、免震柱10は、フランジ13を介し、傾斜支点形成用部材16の先端を支点として傾きを開始する。そして免震柱10が傾くと同時にフランジ13がロッド部17をスライドし、免震柱10が倒れずに元の位置に復帰できる位置で、フランジ13がロッド部17の係止部18に係止し、免震柱10の傾斜角度を制限する。その後、地震によって傾いた免震柱10には、傾斜支点形成用部材16の支点を中心に傾きを戻す力が作用するため、揺れが治まった状態では、二つの柱部材1A,1Bと免震柱10は
図1(a)のように直立の状態に復元される。
【0032】
このように、第一実施例では、簡単な構成で立体倉庫100に作用する揺れを効果的に免震でき且つ免震柱10の過大な傾斜を確実に防止し得る。又、ロッド部17の係止部18及びフランジ13を備えることによって、免震柱10は、自重によって必ず元の位置に復帰できる。
【0033】
又、第一実施例において、水平フランジ8にそれぞれ固定され、ロッド部17を配置する板状部材9を備えると、ロッド部17を容易に支持し得るので、低コストにすることができる。
【0034】
又、第一実施例において、ロッド部17は、平面視で免震柱10の端部を囲むように板状部材9及びフランジ13に複数配置されると、複数の係止部18がフランジ13を係止し得るので、大規模地震の発生時に安定して揺れを免震できる。
【0035】
又、第一実施例において、ロッド部17は、板状部材9に固定されると、ロッド部17を容易に支持し得るので、低コストにすることができる。
【0036】
更に、第一実施例において、ロッド部17は、板状部材9に係止する固定用係止部19を備えると、ロッド部17を容易に支持し得るので、低コストにすることができる。
【0037】
ここで、
図3に示す如くロッド部17の板状部材側端部を固定用係止部19ごと板状部材の内部に埋設してロッド部17を固定する場合には、ロッド部17を極めて安定的に支持することができる。又、
図4(a)に示す如くロッド部17の板状部材側端部にボルト溝17aを形成し、ロッド部17を板状部材9のねじ溝12aに締結して固定する場合には、ロッド部17を容易に支持することができる。更に、
図4(b)に示す如く板状部材9に大径の空間(ザグリ)12bを形成し、空間12bに固定用係止部19を配置してロッド部17を係止可能にすると、ロッド部17を極めて容易に配置することができる。更に又、
図4(c)に示す如く板状部材9の大径の空間12b及びフランジ13の大径の空間15aにそれぞれナット等の固定用係止部19を配置して板状部材9を上下で挟み込み、ロッド部17を固定する場合には、ロッド部17を容易に支持すると共に安定的に支持することができる。
【0038】
又、ロッド部17、係止部18、固定用係止部19を、ボルトとナットにすると、簡易な構成で低コストにすることができる。更に免震時の加重は、ボルト等のロッド部17への引張荷重が主となり、他の構造に比べて設計や施工を容易にすることができる。更に又、ナット等の係止部18や固定用係止部19をボルト軸のロッド部17に対して高さ位置で調整し得るので、免震柱10の傾斜角度を容易に設定変更することができる。又、水平フランジ8、板状部材9、フランジ13の締結手段と併用して部品点数を低減することもできる。
【0039】
又、第一実施例において、傾斜支点形成用部材16は、フランジ13の水平方向の変位を拘束するように構成されると、地震の発生により水平方向の比較的小さい揺れが発生した場合には、傾斜支点形成用部材16により免震柱10の移動を規制するので、中規模以下の地震の発生時に安定して揺れを免震できる。
【0040】
又、第一実施例において、板状部材9とフランジ13との間にシート状の弾性部材14が介装されると、シート状の弾性部材14は、緩衝材として作用し、免震柱10と水平部材の接触に伴う高周波振動の発生を抑制することができる。又、シート状の弾性部材14がゴムシートである場合は、ゴムシートのばね剛性を利用することによって、免震柱10の復元力を調整することができ、固有周期をこのゴムシートで調整することもできる。
【0041】
又、第一実施例の免震装置5aは、工場で組み立てられたものを構造物としての立体倉庫100の途中に配置して、板状部材9を、構造物の一部である水平フランジ8に固定するだけで容易に構造物に免震機能を持たせることができる。
【0042】
図5は、
図1の実施例の構成とは異なる免震構造5の第二実施例を示している。
図5に示す免震構造5は、板状部材20とフランジ21の間に板状の中間部22を備えるものである。なお、
図5中、
図1と同じ符号を付したものは、同じ部材を示している。
【0043】
免震構造5は、水平フランジ8に固定される板状部材20、傾斜可能な免震柱10、免震柱10が傾きを開始する際の支点を形成する傾斜支点形成用部材27、水平フランジ側(第一部材側及び第二部材側)から配置されるロッド部28等を備えている。
【0044】
板状部材20は、水平フランジ8とほぼ同じ大きさでボルト等の締結手段23により水平フランジ8に固定されている。又、板状部材20には、上下に貫通する第一貫通孔24(
図7参照)が備えられている。ここで板状部材20は、水平フランジ8に配設されることなく、柱部材1A,1Bに直接固定されても良い。又、板状部材20の第一貫通孔24は、四隅に形成されても良いし、平面視で免震柱10の周囲に位置するように複数形成されても良い。更に板状部材20は水平フランジ8に溶接されても良い。
【0045】
免震柱10は、水平フランジ8,8の間で傾斜可能に配置され、免震柱10の上下の両端面(両端部)には、板状部材20より小さい正方形で板状のフランジ(張出部)21を設けている。又、免震柱10は、柱部材1A,1Bと同様に、角型鋼材に限定されるものではなく、H型鋼材、I型鋼材、Z型鋼材、円筒型鋼材であってもよい。更にフランジ21の柱部材側には、フランジ21より小さく且つ免震柱10の断面より大きい正方形で板状の中間部22が固定されている。中間部22は、シート状の弾性部材25(
図7参照)を介して板状部材20と面接触するようになっている。又、フランジ21には、板状部材20の第一貫通孔24に対応するように上下方向に貫通する第二貫通孔26(
図7参照)を備えている。ここでフランジ21の第二貫通孔26は、板状部材20の第一貫通孔24と同様に四隅に形成されても良いし、平面視で免震柱10の周囲に位置するように複数形成されても良い。又、シート状の弾性部材14は、第一実施例と同様に、ゴム等の弾性材料や、シリコーン等の発泡材料のように、金属と比較して体積変化の少ない非圧縮性材料である。更にシート状の弾性部材14がゴムシートの場合には、中間部22と板状部材20の間に介在して圧縮荷重を受け、非圧縮のために外側に張り出そうとするが、上下を面で拘束されているために変形することができず、結果的に高い剛性で圧縮荷重を支持するようになっている。又、シート状の弾性部材14は、免震構造5の必須の構成ではなく、免震構造5の構成から外しても良い。
【0046】
傾斜支点形成用部材27は、中間部22の周囲に位置し且つ柱部材側及び水平フランジ側に配置されるように板状部材20に設けられている。又、傾斜支点形成用部材27は、プレート材の一辺を屈曲させることにより、フランジ21の側面に対向する傾斜部27aと、板状部材20に固定される板状部材27bとを備える山形鋼であり、中間部22の四辺に対応し、中間部22の外周を取り囲むように四つ配置されている。又、中間部22と傾斜支点形成用部材27の間には、免震柱10の傾斜を容易になし得るように所定の隙間を設けることが好ましい。
【0047】
ロッド部28は、近接のフランジ21の第二貫通孔26と板状部材20の第一貫通孔24に備えられ、板状部材20からフランジ21を貫通して突出するようになっており、更にフランジ21の第二貫通孔26とロッド部28の間に少し隙間(ガタ)を備えてフランジ21がロッド部28に対してスライドし得るようになっている。又、ロッド部28は、平面視で免震柱10の端部を囲むようにフランジ21と板状部材20に複数配置されている。更にロッド部28は、ボルト軸で形成されると共に、ロッド部28の突出側先端には、ボルト頭部の係止部29を備えている。ここで、ロッド部28は、
図6に示す如く四隅に形成されても良いし、平面視で免震柱10の周囲に位置するように複数形成されても良い。又、ロッド部28は、ボルト軸に限定されるものでなく、他の棒体でも良いし、係止部29は、ボルト頭部の代わりにナットとしても良く、他の大径部材でも良い。
【0048】
ロッド部28の板状部材側端部にはナットの固定用係止部30を備え、ロッド部28の板状部材側端部を固定用係止部30ごと板状部材内部に埋設してロッド部28を固定している。ここで、ロッド部28の板状部材側端部及び固定用係止部30を埋設する手段は、溶接や充填材を用いても良く、特に制限されるものではない。又、固定用係止部30は、ナットの代わりにボルト頭部としても良く、他の大径部材でも良い。更に固定用係止部30は、第一実施例の他例と同様に、ロッド部28の板状部材側端部にボルト溝を形成すると共に、板状部材20にねじ溝を形成し、ロッド部28を板状部材20に締結して固定しても良い(
図4(a)参照)。更に、板状部材20に大径の空間(ザグリ)を形成し、空間に固定用係止部30を配置してロッド部28を板状部材20に係止可能にしても良い(
図4(b)参照)。更に又、板状部材20の大径の空間及びフランジ21の大径の空間にそれぞれ固定用係止部30を配置して板状部材20を上下で挟み込み、ロッド部28を固定しても良い(
図4(c)参照)。
【0049】
上記第二実施例では次のように作動する。
【0050】
図5(a)は静止状態の時の柱1を示しており、上側の柱部材1Bに掛かる荷の荷重は、水平フランジ8、板状部材20、中間部22、フランジ21、免震柱10、フランジ21、中間部22、板状部材20、水平フランジ8を介して下側の柱部材1Aに伝えられ、柱1は直立の状態を保持している。
【0051】
又、
図5(a)において、地震の発生により柱1に水平方向の比較的小さい揺れが発生した場合には、傾斜支点形成用部材27及び中間部22により、免震柱10が水平方向外側へ移動することは防止され、柱1は直立の状態に保持される。
【0052】
一方、大規模地震の発生によって、
図5(b)に示すように水平左右方向に大きな加速度の揺れが発生した場合には、下側の柱部材1Bは水平方向へ相対移動した状態となる。このとき、免震柱10の中間部22は、傾斜支点形成用部材27に当接して移動することができず、免震柱10は、中間部22及びフランジ21を介し、傾斜支点形成用部材27の先端を支点として傾きを開始する。そして免震柱10が傾くと同時にフランジ21がロッド部28の軸部をスライドし、免震柱10が倒れずに元の位置に復帰できる位置で、フランジ21がロッド部28の係止部29に係止し、免震柱10の傾斜角度を制限する。その後、地震によって傾いた免震柱10には、傾斜支点形成用部材27の支点を中心に傾きを戻す力が作用するため、揺れが治まった状態では、二つの柱部材1A,1Bと免震柱10は
図5(a)のように直立の状態に復元される。
【0053】
このように、第二実施例では、第一実施例と同様に、簡単な構成で立体倉庫100に作用する揺れを効果的に免震でき且つ免震柱10の過大な傾斜を確実に防止し得る。又、ロッド部28の係止部29及びフランジ21を備えることによって、免震柱10は、自重によって必ず元の位置に復帰できる。
【0054】
又、第二実施例において、水平フランジ8にそれぞれ固定され、ロッド部28を配置する板状部材20を備えると、ロッド部28を容易に支持し得るので、低コストにすることができる。更に、第二実施例において、第一実施例と同様な作用効果を得ることができる。
【0055】
又、第二実施例において、板状部材20と前記フランジ21の間に位置するように板状部材20に板状の中間部22を備え、傾斜支点形成用部材27は、中間部22の水平方向の変位を拘束するように構成されると、地震の発生により水平方向の比較的小さい揺れが発生した場合には、傾斜支点形成用部材27及び中間部22により免震柱10の移動を規制するので、中規模以下の地震の発生時に安定して揺れを免震できる。
【0056】
又、板状部材20に対する中間部22の設置面の幅(一辺の長さ)を変えることにより、免震柱10が傾斜を開始する条件を変更することが可能となり、中間部22にトリガ機能を持たせることができる。
【0057】
又、第二実施例の免震装置5aは、第一実施例の免震装置5aと同様に、工場で組み立てられたものを構造物としての立体倉庫100の途中に配置して、板状部材20を、構造物の一部である水平フランジ8に固定するだけで容易に構造物に免震機能を持たせることができる。
【0058】
尚、本発明の免震構造は、上述の実施例に示した立体倉庫の柱以外に、ボイラ鉄骨、立体パーキング、荷役設備等の構造物の柱に適用できること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。