特開 2022-15125 変位制限装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022015125

(43)【公開日】2022-01-21

(54)【発明の名称】変位制限装置

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20220114BHJP

   F16F 15/04 20060101ALI20220114BHJP

【ＦＩ】

E04H9/02 331A

F16F15/04 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020117781

(22)【出願日】2020-07-08

(71)【出願人】

【識別番号】509199007

【氏名又は名称】株式会社川金コアテック

(74)【代理人】

【識別番号】100104363

【弁理士】

【氏名又は名称】端山 博孝

(72)【発明者】

【氏名】比志島 康久

【テーマコード（参考）】

2E139

3J048

【Ｆターム（参考）】

2E139AA01

2E139AB11

2E139AC01

2E139CA02

2E139CB04

2E139CC02

3J048AA01

3J048AD11

3J048BA08

3J048CB05

3J048DA01

3J048EA38

(57)【要約】

【課題】例えば免震建物に設置されることにより、コンパクトな構造で、建物周囲全方向に亘って大きな緩衝効果を期待することができる、変位制限装置を提供する。
【解決手段】一方の構造物１０の面に固定された第１部材１５と、他方の構造物１１の面に固定された環状の第２部材１６と、第１部材１５と第２部材１６との間に配置された第３部材１８とを備え、第１部材１５及び第３部材１８は、両部材間に挟まれた環状の積層ゴム１７を介して連結され、第３部材１８には、第２部材１６の内方に延びる柱状の第１突起２１が設けられ、第１部材１５には、積層ゴム１７の内方に延びる柱状の第２突起２０が設けられ、第２部材１６は第１突起２１が当接可能な第１ストッパーを構成し、第３部材１８には第２突起２０が当接可能な第２ストッパー２２ｂが設けられている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに対向する面を持つ２つの構造物に生じる、前記面に平行な方向の相対変位を制限する装置であって、
一方の前記構造物の前記面に固定された第１部材と、
他方の前記構造物の前記面に固定された環状の第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との間に配置された第３部材とを備え、
前記第１部材及び前記第３部材は、両部材間に挟まれた環状の積層ゴムを介して連結され、
前記第３部材には、前記第２部材の内方に延びる柱状の第１突起が設けられ、
前記第１部材には、前記積層ゴムの内方に延びる柱状の第２突起が設けられ、
前記第２部材は、該第２部材と前記第３部材との間に相対変位が生じたとき、前記第１突起が当接可能な第１ストッパーを構成し、
前記第３部材には、該第３部材と前記第１部材との間に相対変位が生じたとき、前記第２突起が当接可能な第２ストッパーが設けられていることを特徴とする変位制限装置。

【請求項2】

前記２つの構造物は免震建物における建物及び基礎である、請求項１記載の変位制限装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、変位制限装置に関し、より詳細には、例えば免震装置が設置された建物に過大な変位が発生するのを抑制するための装置に関する。

【背景技術】

【0002】

建物と基礎との間に免震装置が設置された免震建物が知られている。免震装置は積層ゴム支承などからなり、建物の荷重を支持するとともに、地震時にはせん断変形することにより建物への地震力の伝達を軽減している。

【0003】

しかしながら、想定外の大地震が発生すると、設計で予想した変位量を超えて積層ゴムが大変形して損傷したり、建物が倒壊する危険性がある。また、想定される移動量を確保するために、建物とその下部周囲の側壁との間に隙間を設けているが、想定外の地震動ではこの隙間を超えて建物が側壁に衝突し、建物や側壁を破損させる危険がある。

【0004】

このようなことから、一般には建物の基礎にコンクリート製のストッパーを立ち上げ、建物の変位を制限するようにしている。そして、建物がストッパーに衝突するときにその衝撃を緩和するために、ストッパーにゴム板を設置する等しているが、大きな緩衝効果は期待できない。また、ストッパーは建物の前後方向及び左右方向の計４方向に設置されるため、これら方向間の４５度方向への建物変位に対しては衝突を緩和させることが難しい。

【0005】

この発明に関する先行技術が記載されたものとして、例えば特許文献１～３を挙げることができるが、これら文献に記載された技術はいずれもこの発明と技術思想を異にしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６－２８３２８８号公報

【特許文献2】特開２０１０－２７０５６９号公報

【特許文献3】特開２０１７－２６２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、例えば免震建物に設置されることにより、コンパクトな構造で、建物周囲全方向に亘って大きな緩衝効果を期待することができる、変位制限装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、互いに対向する面を持つ２つの構造物に生じる、前記面に平行な方向の相対変位を制限する装置であって、
一方の前記構造物の前記面に固定された第１部材と、
他方の前記構造物の前記面に固定された環状の第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との間に配置された第３部材とを備え、
前記第１部材及び前記第３部材は、両部材間に挟まれた環状の積層ゴムを介して連結され、
前記第３部材には、前記第２部材の内方に延びる柱状の第１突起が設けられ、
前記第１部材には、前記積層ゴムの内方に延びる柱状の第２突起が設けられ、
前記第２部材は、該第２部材と前記第３部材との間に相対変位が生じたとき、前記第１突起が当接可能な第１ストッパーを構成し、
前記第３部材には、該第３部材と前記第１部材との間に相対変位が生じたとき、前記第２突起が当接可能な第２ストッパーが設けられていることを特徴とする変位制限装置にある。

【0009】

上記変位制限装置において、前記２つの構造物は、例えば免震建物における建物及び基礎である。

【発明の効果】

【0010】

この発明によれば、例えば免震建物に設置されることにより、コンパクトな構造で、建物周囲全方向に亘って大きな緩衝効果を期待することができる、変位制限装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】免震建物の概略を示す正面図である。

【図2】この発明による変位制限装置の実施形態を示す鉛直方向の断面図である。

【図3】図２のＡ矢視及びＢ矢視によるそれぞれの半断面を併せて示す図である。

【図4】実施形態のものの作用を示す鉛直方向の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、免震建物の概略を示す正面図である。周囲に側壁１２が形成された基礎１１と建物１０の間には複数の免震装置１３が設置され、建物１０の荷重はこれらの免震装置１３によって支持されている。

【0013】

免震装置１３は例えばゴム層と鋼板とを交互に積層して形成される周知の積層ゴム支承で構成される。地震時には積層ゴム支承がせん断変形することにより、振動が建物に伝達するのを軽減する。建物１０と側壁１２との間には、地震時における建物１０の水平変位を許容するために所要の隙間が設けられている。

【0014】

変位制限装置１４は、地震時における建物１０の過大な変位すなわち免震装置１３の過大な変位を抑止するためのものであり、建物１０と基礎１１との間に設置されている。

【0015】

図２は、変位制限装置１４を示す鉛直方向の断面図である。図３は、図２のＡ矢視及びＢ矢視によるそれぞれの半断面を併せて示す図である。変位制限装置１４は、建物１０の下面に固定された第１部材を構成する上部構造体１５と、基礎１１の上面に固定された第２部材を構成する下部構造体１６と、上部構造体１５と下部構造体１６との間に配置された第３部材を構成する中間部構造体１８とを備えている。

【0016】

上部構造体１５、下部構造体１６及び中間部構造体１８は、いずれも鋼製のものである。また、上部構造体１５及び中間部構造体１８はいずれも円形状に作られ、下部構造体１６は所要の高さ寸法を持つ円環状に作られ、これら構造体１５、１６、１８は中心軸線が一致するように配置されている。

【0017】

上部構造体１５は、アンカーボルト１９により建物１０に固定されている。この上部構造体１５の下面中央には、第２突起を構成する円柱状の突起２０が設けられている。上述のように上部構造体１５及び中間部構造体１８はいずれも円形状に作られているが、中間部構造体１８は上部構造体１５よりも幾分か小さい外径寸法を有している。この中間部構造体１８も下面中央に、第１突起を構成する円柱状の突起２１が設けられている。

【0018】

上部構造体１５及び中間部構造体１８は、両構造体１５、１８間に挟まれた積層ゴム１７を介して連結されている。積層ゴム１７は所要の幅寸法を持つ円環状に作られている。積層ゴム１７はゴム層と鋼板とを積層し加硫接着して形成され、上下部に厚肉の鋼板２２ａ、２２ｂを有している。

【0019】

積層ゴム１７の上部は、上部構造体１５に取り付けられて上部鋼板２２ａに螺着される複数のボルト２３により上部構造体１５に固定されている。また、積層ゴム１７の下部は、中間部構造体１８に取り付けられて下部鋼板２２ｂに螺着されるボルト２４により中間部構造体１８に固定されている。

【0020】

積層ゴム１７はその中心軸線が構造体１５、１６、１８の中心軸線と一致するように配置されている。したがって、上部構造体１５の下面中央に設けられた突起２０は、積層ゴム１７と中心軸線が一致している。この突起２０は積層ゴム１７の内方であって、下部鋼板２２ｂの高さレベルまで延びている。

【0021】

これにより、積層ゴム１７がせん断変形して上部構造体１５と中間部構造体１８との間で水平方向の相対変位が生じると、突起２０は下部鋼板２２ｂの内周に当接（衝突）することとなる。すなわち、積層ゴム１７の下部鋼板２２ｂは上部構造体１５の変位を制限するストッパー（第２ストッパー）として機能する。

【0022】

円環状の下部構造体１６は、中間部構造体１８の外径とほぼ等しい内径寸法を有し、外周に基礎１１への取付部２５が設けられている。下部構造体１６は取付部２５に取り付けられた複数のアンカーボルト２６により基礎１１に固定されている。下部構造体１６は有底のものであってもよい。

【0023】

中間部構造体１８のの下面中央に設けられた突起２１は、下部構造体１６と中心軸線が一致し、下部構造体１６の内方に延びている。これにより、中間部構造体１８と下部構造体１６との間で水平方向の相対変位が生じると、突起２１は下部構造体１６の内周に当接（衝突）することとなる。すなわち、下部構造体１６は中間部構造体１８の変位を制限するストッパー（第１ストッパー）として機能する。

【0024】

次に上記変位制限装置１４の作用について説明する。図１に示した積層ゴム支承１３の設計最大変位以下の地震動に対しては、変位制限装置１４は積層ゴム支承１３を拘束せずにせん断変形するのを許容し、免震機能を発揮させる。このとき、変位制限装置１４の上部構造体１５及び中間部構造体１８は建物１０とともに水平変位するが、積層ゴム１７にはせん断変形が生じない。

【0025】

一方、積層ゴム支承１３の設計最大変位を超える想定外の地震動が発生すると、図４に示すように、上部構造体１５及び中間部構造体１８が水平変位し、まず中間部構造体１８の突起２１が下部構造体１６の内周に衝突して、中間部構造体１８の変位が制限される。

【0026】

次に、上部構造体１５は建物１０とともに変位を続けるので、中間部構造体１８との間で相対変位が生じ、積層ゴム１７がせん断変形する。そして、ついには上部構造体１５の突起２０が積層ゴム１７の下部鋼板２２ｂに衝突して、上部構造体１５の変位すなわち建物１０の変位が制限される。このようにして、変位制限装置１４により建物１０の過大な変位が制限されるので、免震装置１３を構成する積層ゴム支承が損傷することがなく、また建物が側壁に衝突するのが防止される。

【0027】

そして、変位制限作用時には積層ゴム１７がせん断変形して、そのばね力により衝撃を緩和するので、大きな緩衝効果を得ることができる。また、変位制限作用時にストッパーとして寄与する下部構造体１６及び積層ゴム１７の下部鋼板２２ｂは、いずれも環状のものであるので、建物全方向に亘って緩衝効果を期待できる。なお、積層ゴム１７のばね力は自由に設計することができる。

【0028】

さらに、変位制限は、まず中間部構造体１８の突起２１と下部構造体１６との衝突、次いで上部構造体１５の突起２０と積層ゴム１７の下部鋼板２２ｂとの衝突というように、高さレベルが異なる２か所で順に行われる。しかも、これらの突起２０、２１はいずれも柱状で径を小さく設計できるので、変位制限装置全体の構造をコンパクトなものとすることができる。

【0029】

なお、中間部構造体１８の突起２１の外周には、先端に向けて径が漸減するテーパー２７が形成されている。これに対応して、下部構造体１６の内周にも上端に向けて径が漸増するテーパー２８が形成されている。このようなテーパー２７、２８を設けることにより、突起２１と下部構造体１６との衝突の際に、中間部構造体１８を押し上げる力が働くので、積層ゴムに上下方向の引張り力が働くのを阻止することができる。

【0030】

上記実施形態は例示にすぎず、この発明は以下に示すように種々の態様を採ることができ、いずれの態様もこの発明の概念に包含される。
（１）上記実施形態では免震装置として積層ゴム支承が示されているが、滑り支承を使用する場合もある。
（２）上記実施形態では、この発明による変位制限装置を免震建物における建物と基礎との間に設置しているが、免震層が形成される建物の中間層において上部躯体と下部躯体との間に設置するするようにしてもよい。

【0031】

（３）上記実施形態では第１部材を構成する構造体１５を建物１０に、第２部材を構成する構造体１６を基礎１１にそれぞれ固定しているが、これとは逆の配置、すなわち図１に示した部材配置を天地逆にして、第２部材を構成する構造体１６を建物１０に、第１部材を構成する構造体１５を基礎１１にそれぞれ固定するようにしてもよい。
（４）上記実施形態では第２部材を構成する構造体１６を円環状のものとしたが、構造体１６は多角環状であってもよい。同様に積層ゴム１７も円環状に限らず、多角環状としてもよい。

【0032】

（５）上記実施形態では積層ゴム１７は周方向に連続した環状に形成されているが、積層ゴムは周方向に複数に分割したものであってもよい。
（６）上記実施形態では積層ゴム１７は、第１部材を構成する構造体１５及び第３部材を構成する構造体１８と別途成形し、これらの部材に固定されているが、これらの部材の一方と一体成形するようにしてもよい。

【0033】

（７）上記実施形態では第２突起２０が当接する第２ストッパーとして、第３部材を構成する構造体１８に設けられた積層ゴム１７の厚肉の鋼板にその機能を持たせているが、第３部材を構成する構造体１８に独自のストッパーを設けるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0034】

１０：建物
１１：基礎
１２：側壁
１３：免震装置（積層ゴム支承）
１４：変位制限装置
１５：上部構造体（第１部材）
１６：下部構造体（第２部材）
１７：積層ゴム
１８：中間部構造体（第３部材）
２０：第２突起
２１：第１突起
２２ａ：上部鋼板
２２ｂ：下部鋼板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】