特許 6553941 免震構造物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6553941

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】免震構造物

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/023 20060101AFI20190722BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20190722BHJP

   F16F 9/22 20060101ALI20190722BHJP

   F16F 15/04 20060101ALI20190722BHJP

   F16F 9/54 20060101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   F16F15/023 A

   E04H9/02 331B

   F16F9/22

   F16F15/04 P

   F16F9/54

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-101527(P2015-101527)

(22)【出願日】2015年5月19日

(65)【公開番号】特開2016-217418(P2016-217418A)

(43)【公開日】2016年12月22日

【審査請求日】2018年5月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000103644

【氏名又は名称】オイレス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106563

【弁理士】

【氏名又は名称】中井 潤

(72)【発明者】

【氏名】澤田 毅

(72)【発明者】

【氏名】西野 允雅

【審査官】 鵜飼 博人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０４４１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３１１１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２０１２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１０５４８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭６１−２１５８２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｈ ９／００− ９／１６

Ｆ１６Ｆ １５／００− １５／０８，

９／００− ９／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上層側構造部と下層側構造部との間に介装された免震装置と、
前記上層側構造部又は下層側構造部の一方に回動可能に連結される第１連結部と、前記上層側構造部又は下層側構造部の他方に回動可能に連結される第２連結部とを備え、前記上層側構造部と下層側構造部との相対変位が所定量になったときに作動し、該所定量を超える相対変位分に対して前記上層側構造部及び下層側構造部を相対的に引き寄せるように引張力を生じさせて減衰力を付与するダンパーとを備える免震構造物であって、
前記ダンパーは、
シリンダ本体と、
該シリンダ本体を二室に画成するように、該シリンダ本体内に配されているピストンと、
前記シリンダ本体の二室を連通する通路と、
前記シリンダ本体の二室に充填された流体と、
一端が前記上層側構造部又は下層側構造部のいずれか一方に回動可能に連結され、他端が前記シリンダ本体又はピストンのいずれか一方に回動可能に連結され、前記第１連結部を有すると共に、棒状又は板状部材からなる第１連結部材と、
一端が前記上層側構造部又は下層側構造部のいずれか他方に回動可能に連結され、他端が前記シリンダ本体又はピストンのいずれか他方に回動可能に連結され、前記第２連結部を有すると共に、棒状又は板状部材からなる第２連結部材とを備えることを特徴とする免震構造物。

【請求項2】

前記ダンパーは、該ダンパーへの外力が除去されると初期状態に戻る復元機能を有することを特徴とする請求項１に記載の免震構造物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、免震構造物に関し、特に、大地震等が発生した際に上部構造物が擁壁等に衝突するのを回避することのできる免震構造物に関する。

【背景技術】

【0002】

内陸活断層地震の震源近傍では、これまでに想定されていた極稀地震動を大きく上回る地震動が発生する可能性が指摘されている。その場合、免震層の相対変位が免震層クリアランスを超え、上部構造物が擁壁等に衝突する可能性がある。

【0003】

そこで、図６に示すように、上層側構造部５２と下層側構造部５３との間に免震装置５４を備えた免震構造物５１において、擁壁５５と上層側構造部５２との間にダンパー５６を設けることで変位を抑制する方法が考えられる。このダンパー５６は、上層側構造部５２と下層側構造部５３との相対変位ｘが所定量ｐになるまでは作動せず、相対変位ｘが所定量ｐになったとき（図６（ｂ）参照）に作動し、所定量ｐを超える相対変位分ｄに対して減衰力を付与する（図６（ｃ）参照）。

【0004】

また、特許文献１には、免震装置の想定震度を超える大地震が発生した場合でも上層側構造部が損壊するのを効果的かつ効率的に抑止するため、図７に示すように、上層側構造部６２と下層側構造部６３との間に免震装置６４を介装し、上層側構造部６２と下層側構造部６３との間に設けた大変位用ダンパー装置６５の下部６５ａが当接部６６に当接したとき（上層側構造部６２と下層側構造部６３との相対変位ｘが所定量ｐになったとき、図７（ｂ）参照）に大変位用ダンパー装置６５が作動し、さらに大変位用ダンパー装置６５が移動することで、所定量ｐを超える相対変位分ｄに対して減衰力を付与する（図７（ｃ）参照）免震構造物６１が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４−１１４８３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、図６に示した免震構造物５１のダンパー５６は、このダンパー５６の作動軸方向に対して垂直な面に固定されているため、作動軸方向への衝突にしか効果を発揮することができない。そのため、作用させたい軸方向ごとにダンパー５６を取り付ける必要があると共に、ダンパー５６を擁壁５５と上層側構造部５２との間に衝突方向の直線上に設置する必要がある。また、このダンパー５６では、上層側構造部５２が水平面内に存在する軸線回りに回転するようにねじれながらダンパー５６に衝突する場合に対応することができないという問題点があった。

【0007】

また、特許文献１に記載の免震構造物６１でも、作用方向が限定されると共に、構造が複雑であり、上層側構造部６２が水平面内に存在する軸線回りに回転するようにねじれた場合に対応することができないという問題点があった。

【0008】

そこで、本発明は上記従来の免震構造物における問題点に鑑みてなされたものであって、大地震等の際に上層側構造部と下層側構造部との相対変位の方向性によらず動作し、構造が簡単で、上層側構造部の上記ねじれながらの衝突等にも対応可能な免震構造物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】

【0009】

上記目的を達成するため、本発明は、上層側構造部と下層側構造部との間に介装された免震装置と、前記上層側構造部又は下層側構造部の一方に回動可能に連結される第１連結部と、前記上層側構造部又は下層側構造部の他方に回動可能に連結される第２連結部とを備え、前記上層側構造部と下層側構造部との相対変位が所定量になったときに作動し、該所定量を超える相対変位分に対して前記上層側構造部及び下層側構造部を相対的に引き寄せるように引張力を生じさせて減衰力を付与するダンパーとを備える免震構造物であって、前記ダンパーは、シリンダ本体と、該シリンダ本体を二室に画成するように、該シリンダ本体内に配されているピストンと、前記シリンダ本体の二室を連通する通路と、前記シリンダ本体の二室に充填された流体と、一端が前記上層側構造部又は下層側構造部のいずれか一方に回動可能に連結され、他端が前記シリンダ本体又はピストンのいずれか一方に回動可能に連結され、前記第１連結部を有すると共に、棒状又は板状部材からなる第１連結部材と、一端が前記上層側構造部又は下層側構造部のいずれか他方に回動可能に連結され、他端が前記シリンダ本体又はピストンのいずれか他方に回動可能に連結され、前記第２連結部を有すると共に、棒状又は板状部材からなる第２連結部材とを備えることを特徴とする。

【0010】

本発明によれば、引張力を生じさせて減衰力を付与するダンパーの第１連結部及び第２連結部を上層側構造部及び下層側構造部の各々に回動可能に連結したため、大地震等の際に上層側構造部と下層側構造部との相対変位の方向性によらず動作することができ、構造が簡単で、上層側構造部が水平面内に存在する軸線回りに回転するようにねじれた場合に対応することもできる。

【0014】

さらに、前記ダンパーは、該ダンパーへの外力が除去されると初期状態に戻る復元機能を有することができる。

【発明の効果】

【0015】

以上のように、本発明によれば、大地震等の際に上層側構造部と下層側構造部との相対変位の方向性によらず動作し、構造が簡単で、上層側構造部が水平面内に存在する軸線回りに回転するようにねじれた場合にも対応可能な免震構造物を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る免震構造物の第１の実施形態を示す断面図である。

【図2】図１の免震構造物のダンパーを示す断面図である。

【図3】本発明に係る免震構造物の第２の実施形態を示す断面図である。

【図4】本発明に係る免震構造物の第３の実施形態を示す断面図である。

【図5】本発明に係る免震構造物の第４の実施形態を示す断面図である。

【図6】従来の免震構造物の一例を示す断面図である。

【図7】従来の免震構造物の他の例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【0018】

図１は、本発明に係る免震構造物の第１の実施形態を示し、この免震構造物１は、上層側構造部２と下層側構造部３との間に免震装置４と、ダンパー５とを備える。免震装置４及びダンパー５は、同図では２つずつ描かれているが、免震構造物１の規模に合わせて適切な個数配置される。また、これらは同図の紙面に垂直な方向にも免震構造物１の規模に合わせて適切な個数配置される。

【0019】

ダンパー５は、図２に示すように、シリンダ本体５ａと、シリンダ本体５ａを二室５ｂ、５ｃに画成するように、シリンダ本体５ａ内に配されているピストン５ｄと、二室５ｂ、５ｃを連通すると共に、シリンダ本体５ａとピストン５ｄとの間の隙間からなる通路５ｅと、一端部５ｆがピストン５ｄに固定されていると共に、シリンダ本体５ａの一端部５ｇを摺動自在に貫通してシリンダ本体５ａ外に突出する大径の第１のピストンロッド５ｈと、一端部５ｊがピストン５ｄに固定されていると共に、第１のピストンロッド５ｈの径よりも小径でシリンダ本体５ａ外に突出する第２のピストンロッド５ｍと、シリンダ本体５ａの二室５ｂ、５ｃに充填されたシリコン系の充填材からなる圧縮性を有する流体５ｎと、シリンダ本体５ａに固着された有底の円筒部材５ｐと、円筒部材５ｐの頂部に固着された環状の連結部材５ｑと、第２のピストンロッド５ｍの下端部５ｓに固着された紐状部材５ｔとを備え、上下方向Ｙに伸縮変形自在である。

【0020】

上記構成を有するダンパー５は、図１（ａ）に示すように、上層側構造部２の床版２ａに連結部材５ｑ（第１連結部）が回動可能に連結され、下層側構造部３にワイヤー等の紐状部材５ｔ（第２連結部）が緩んだ状態で連結される。

【0021】

図１（ａ）の免震構造物１に振動が加わらない状態では、ダンパー５には上下方向の引っ張り外力が加わっておらず、図２において二室５ｂ、５ｃにおける受圧面積の相違によってピストン５ｄに加わる一端部５ｇに向かう自身の力、すなわちＹ方向に関する自身の引っ張り力により、Ｙ方向に関して可能な最小に縮められた状態になり（図２（ａ）参照）、上層側構造部２と下層側構造部３との相対変位ｘが所定量ｐになるまで（図１（ａ）参照）はこの状態が維持される。

【0022】

次に、地震等により上層側構造部２と下層側構造部３との間に相対変位が生ずると、上層側構造部２と下層側構造部３との間の免震装置４によって免震されると共に、両者の相対変位ｘが所定量ｐになると（図１（ｂ）参照）、ダンパー５の紐状部材５ｔが緊張状態となり、ダンパー５が作動する。

【0023】

図１（ｂ）の状態からさらに上層側構造部２と下層側構造部３との間の相対変位が大きくなると、図２において、連結部材５ｑと紐状部材５ｔとをＹ方向に関して互いに引き離そうとする外力が、二室５ｂ、５ｃにおける受圧面積の相違によるピストン５ｄに加わる一端部５ｇに向かう自身の力よりも大きくなり、連結部材５ｑと紐状部材５ｔとはＹ方向に関して互いに引き離されるようになり、ダンパー５は、Ｙ方向に関して伸張されることになる（図２（ｂ）参照）。一方、連結部材５ｑと紐状部材５ｔとをＹ方向に関して互いに引き離そうとする外力が自身の引っ張り力よりも小さくなると、ダンパー５は、Ｙ方向に関して縮むことになる。この伸縮において、ダンパー５は、通路５ｅを介する流体５ｎの室５ｂと室５ｃとの間の移動により可及的速やかにダンパー５に加わる運動エネルギーを減衰させ、所定量ｐを超える相対変位分ｄに対して減衰力を付与する（図１（ｃ）参照）。これによって、上層側構造部２と下層側構造部３との間の免震層の相対変位が免震層クリアランスを超え、上部構造物２が擁壁等に衝突することを防止することができる。また、この際、連結部材５ｑ及び紐状部材５ｔが回転に追従可能であるため、上層側構造部２が水平面内に存在する軸線回りに回転するようにねじれた場合にも対応することができる。ダンパー５に加えられていた外力が除去されると、ダンパー５はＹ方向に縮み、初期状態に戻る。

【0024】

次に、本発明に係る免震構造物の第２の実施形態について図３を参照しながら説明する。この免震構造物１１は、上層側構造部２と下層側構造部３との間に免震装置４と、ダンパー５とを備える。同図では免震装置４が２つ、ダンパー５が１つのみ描かれているが、免震構造物１１の規模に合わせて適切な個数配置される。また、同図の紙面に垂直な方向にも免震構造物１１の規模に合わせて免震装置４及びダンパー５が適切な個数配置される。

【0025】

この実施形態では、上層側構造部２及び下層側構造部３へのダンパー５の取付方法が第１実施形態と異なり、上層側構造部２の床版２ａにワイヤー等の紐状部材５ｔが連結され、下層側構造部３に連結部材５ｑが回動可能に連結され、他の構成は第１実施形態と同じである。

【0026】

本実施の形態でも、上層側構造部２と下層側構造部３との間の免震装置４によって免震されると共に、極稀地震動を大きく上回る地震動が発生した場合には、ダンパー５が、上層側構造部２と下層側構造部３との相対変位ｘが所定量ｐになるまでは作動せず、相対変位ｘが所定量ｐになったときに作動し、所定量ｐを超える相対変位分ｄに対して上層側構造部２及び下層側構造部３を相対的に引き寄せるように減衰力を付与することで、上層側構造部２と下層側構造部３との間の免震層の相対変位が免震層クリアランスを超え、上部構造物２が擁壁等に衝突することを防止することができる。また、この際、連結部材５ｑ及び紐状部材５ｔが回転に追従可能であるため、上層側構造部２が水平面内に存在する軸線回りに回転するようにねじれた場合にも対応することができる。ダンパー５に加えられていた外力が除去されると、ダンパー５はその軸線方向に縮み、初期状態に戻る。

【0027】

尚、上記第１及び第２の実施形態において、連結部材５ｑを上層側構造部２又は下層側構造部３に回動可能に連結したが、連結部材５ｑに代えて紐状部材５ｔを用い、上層側構造部２及び下層側構造部３の両方に紐状部材５ｔを連結してもよい。

【0028】

次に、本発明に係る免震構造物の第３の実施形態について図４を中心に参照しながら説明する。この免震構造物２１は、上層側構造部２と下層側構造部３との間に免震装置４と、ダンパー５とを備える。同図では免震装置４が２つ、ダンパー５が１つのみ描かれているが、免震構造物２１の規模に合わせて適切な個数配置される。また、同図の紙面に垂直な方向にも免震構造物２１の規模に合わせて免震装置４及びダンパー５が適切な個数配置される。

【0029】

ダンパー５は、図２に示したように、シリンダ本体５ａと、ピストン５ｄと、二室５ｂ、５ｃを連通する通路５ｅと、第１のピストンロッド５ｈと、シリンダ本体５ａ外に突出する第２のピストンロッド５ｍと、二室５ｂ、５ｃに充填されたシリコン系の充填材からなる圧縮性を有する流体５ｎと、円筒部材５ｐ等を備え、図２に示した円筒部材５ｐの頂部に固着された環状の連結部材５ｑに代えて、図４に示すように、棒状部材５ｕが第１のピストンロッド５ｈに連結されて円筒部材５ｐの頂部を貫通する。棒状部材５ｕの上端部に球状部５ｘが一体化される。また、第２のピストンロッド５ｍの下端部５ｓに固着された紐状部材５ｔに代えて、図４に示すように、第２のピストンロッド５ｍの下端部に球状部５ｙが一体化される。棒状部材５ｕを帯板状に形成してもよい。

【0030】

一方、図４（ａ）に示すように、上層側構造部２の床版２ａには、取付板２ｂを介してＵ字状部材２ｃと、下層側構造部３には、取付板３ａを介してＵ字状部材３ｂが設けられ、Ｕ字状部材２ｃ、３ｃは、図４（ａ）の紙面に垂直な方向に一定の幅を有すると共に、棒状部材５ｕ及び第２のピストンロッド５ｍが、Ｕ字状部材２ｃ、３ｃの各々に収容された球状部５ｘ、５ｙを中心にして回転可能なように、開口部（不図示）が形成される。

【0031】

図４（ａ）の免震構造物２１に振動が加わらない状態では、ダンパー５には上下方向の引っ張り外力が加わっておらず、球状部５ｙの下端が取付板３ａに当接している。

【0032】

次に、地震等により上層側構造部２と下層側構造部３との間に相対変位が生ずると、上層側構造部２と下層側構造部３との間の免震装置４によって免震されると共に、両者の相対変位ｘが所定量ｐになると（図４（ｂ）参照）ダンパー５が作動する。

【0033】

図４（ｂ）の状態からさらに上層側構造部２と下層側構造部３との間の相対変位が大きくなると、図４（ｃ）に示すように、所定量ｐを超える相対変位分ｄに対して上層側構造部２及び下層側構造部３を相対的に引き寄せるようにダンパー５が減衰力を付与することで、上層側構造部２と下層側構造部３との間の免震層の相対変位が免震層クリアランスを超え、上部構造物２が擁壁等に衝突することを防止することができる。また、この際、棒状部材５ｕ及び第２のピストンロッド５ｍが回転に追従可能であるため、上層側構造部２が水平面内に存在する軸線回りに回転するようにねじれた場合にも対応することができる。ダンパー５に加えられていた外力が除去されると、ダンパー５はその軸線方向に縮み、初期状態に戻る。

【0034】

次に、本発明に係る免震構造物の第４の実施形態について図５を参照しながら説明する。この免震構造物３１は、上層側構造部２と下層側構造部３との間に免震装置４と、ダンパー５とを備える。同図では免震装置４が２つ、ダンパー５が１つのみ描かれているが、免震構造物３１の規模に合わせて適切な個数配置される。また、同図の紙面に垂直な方向にも免震構造物３１の規模に合わせて免震装置４及びダンパー５が適切な個数配置される。

【0035】

この実施形態では、上層側構造部２及び下層側構造部３へのダンパー５の取付方法が第１実施形態と異なるのみで、他の構成は同じである。本実施形態では、ダンパー５の円筒部材５ｐが下層側構造部３に固定され、紐状部材５ｔが門型パイプ６を介して上層側構造部２に連結されている。門型パイプ６は、横断面が円形の門型に形成され、両下端部が下層側構造部３に固定されている。尚、門型パイプ６に代えて、逆Ｖ字状のパイプ等を用いることも可能である。

【0036】

本実施の形態でも、上層側構造部２と下層側構造部３との間の免震装置４によって免震されると共に、極稀地震動を大きく上回る地震動が発生した場合には、ダンパー５が、上層側構造部２と下層側構造部３との相対変位ｘが所定量ｐになるまでは作動せず、相対変位ｘが所定量ｐになったときに作動し、所定量ｐを超える相対変位分ｄに対して上層側構造部２及び下層側構造部３を相対的に引き寄せるように減衰力を付与することで、上層側構造部２と下層側構造部３との間の免震層の相対変位が免震層クリアランスを超え、上部構造物２が擁壁等に衝突することを防止することができる。また、この際、紐状部材５ｔが回転に追従可能であるため、上層側構造部２が水平面内に存在する軸線回りに回転するようにねじれた場合にも対応することができる。ダンパー５に加えられていた外力が除去されると、ダンパー５はＹ方向に縮み、初期状態に戻る。

【0037】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

【符号の説明】

【0038】

１、１１、２１、３１ 免震構造物
２ 上層側構造部
２ａ 床版
２ｂ 取付板
２ｃ Ｕ字状部材
３ 下層側構造部
３ａ 取付板
３ｂ Ｕ字状部材
４ 免震装置
５ ダンパー
５ａ シリンダ本体
５ｂ、５ｃ 室
５ｄ ピストン
５ｅ 通路
５ｆ 一端部
５ｇ 一端部
５ｈ 第１のピストンロッド
５ｊ 一端部
５ｍ 第２のピストンロッド
５ｎ 流体
５ｐ 円筒部材
５ｑ 連結部材
５ｓ 下端部
５ｔ 紐状部材
５ｕ 棒状部材
５ｘ、５ｙ 球状部
６ 門型パイプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】