JP5269403B2 - 風揺れ阻止機構を備えた建物免震システム - Google Patents

Description

本発明は、風揺れ阻止機構を備えた建物免震システムに関する。

戸建ての免震住宅等に用いられる建物免震システムとして、転がり支承などによって免震支承された建物の上部構造部が台風等の風を受けて揺れてしまうことがないよう、風揺れ阻止機構と、地震による基礎側の揺れを検知するセンサーとを備えさせ、基礎側の揺れを検知しない限り基礎と上部構造部とが風揺れ阻止機構によって固定状態を維持して免震不能状態に保持され、基礎側の揺れが検知されると風揺れ阻止機構による固定が解除されて免震可能状態が形成されるようになされたものがある。
特開２００４−２１１３５７号公報

ところで、上記の免震システムで用いられている地震検知センサーは、建物の固有周期帯（例えば、３〜３．５ｓｅｃ）を含む基礎側の揺れをも検知するため、そのような揺れに対しても、風揺れ阻止機構による固定が解除されて免震可能状態が形成されてしまい、それが原因で、建物が共振して大きく揺れ、大きな被害が発生するおそれが皆無とはいえないという問題がある。

本発明は、上記のような問題点に鑑み、建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れによる建物の共振被害の発生を防ぐことができ、しかも、それを簡素なシステム構成で実現することができる、風揺れ阻止機構を備えた建物免震システムを提供することを課題とする。

上記の課題は、建物の基礎と上部構造部との間に介設され、上部構造部を免震する免震支承部と、
建物の基礎と上部構造部とを解除可能に固定して連結し、前記免震支承部による免震支承によって上部構造部が風を受けて揺れるのを阻止する風揺れ阻止機構と、
基礎側の揺れを検知する第１地震検知センサーと、
該第１地震検知センサーからの基礎側の揺れを検知した時、前記風揺れ阻止機構による固定を解除する固定解除機構と
が備えられた、風揺れ阻止機構を備えた建物免震システムにおいて、
前記建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れを検知する第２地震検知センサーと、
該第２地震検知センサーが、建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れを検知した時、前記第１地震検知センサーの地震検知によって固定解除機構が風揺れ阻止機構による固定を解除するのを阻止する固定解除阻止機構と
が備えられていることを特徴とする、風揺れ阻止機構を備えた建物免震システムによって解決される（第１発明）。

このシステムでは、第２地震検知センサーが、建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れを検知した時、固定解除機構が風揺れ阻止機構による固定を解除するのを、固定解除阻止機構が阻止し、免震不能状態が維持されて、建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れによる建物の共振被害の発生を防ぐことができる。しかも、それを風揺れ阻止機構を利用した簡素なシステム構成で実現することができる。

第１発明において、前記第１地震検知センサーが、基礎側の揺れによって動く第１錘からなり、
前記固定解除機構が、第１錘の動きに連動して風揺れ阻止機構による固定を無電気で解除する機械式伝動機構からなり、
前記第２地震検知センサーが、建物の固有周期帯と同じ固有周期帯を備え、該固有周期帯を含む基礎側の揺れに共振することによってのみ動く第２錘からなり、
前記固定解除阻止機構が、第２錘の動きに連動して固定解除機構が風揺れ阻止機構による固定を解除するのを無電気で阻止する機械式伝動機構からなっているとよい（第２発明）。

この場合は、停電時に地震で基礎が揺れても、固定解除機構が風揺れ阻止機構による固定を解除して免震可能状態が形成され、その地震による基礎の揺れが建物の固有周期帯を含む揺れである場合は、固定解除機構が風揺れ阻止機構による固定を解除するのを固定解除阻止機構が阻止して免震不能状態が維持され、停電時であっても、建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れによる建物の共振被害の発生を防ぐことができる。

しかも、建物の固有周期帯と同じ固有周期帯を備え、該固有周期帯を含む基礎側の揺れに共振することによってのみ動く第２錘を第２地震検知センサーとし、固定解除阻止機構が、風揺れ阻止機構による固定を解除するのを阻止するようにしているので、簡素な検知機構によって、建物の共振被害の発生を防ぐことができる。

また、第１発明において、第２地震検知センサーが、建物の固有周期帯と同じ固有周期帯を備え、該固有周期帯を含む基礎側の揺れに共振することによってのみ動いて検知を行う第２錘からなるとよい（第３発明）。この場合は、簡素な検知機構によって、建物の共振被害の発生を防ぐことができる。

本発明の、風揺れ阻止機構を備えた建物免震システムは、以上のとおりのものであるから、建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れによる建物の共振被害の発生を防ぐことができ、しかも、それを風揺れ阻止機構を利用した簡素なシステム構成で実現することができる。

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態の風揺れ阻止機構を備えた建物免震システムは、建物の基礎と上部構造部との間に介設された図示しない免震支承部と、図１（イ）に示すような風揺れ阻止機構１とが備えられている。

風揺れ阻止機構１は、油圧シリンダー型のものからなっており、シリンダー２内にピストン３が配置され、ピストン３を挟む一方の室４ともう一方の室５とがシリンダー２の外で配管６にて連通状態に接続されると共に、該配管６に開閉弁７が設けられ、室４，５及び配管６内にオイル８が入れられ、シリンダー２が建物の基礎の側に連結されると共に、ピストン３のロッド９が建物の上部構造部の側に連結されるようになされた構造のものからなっていて、
基礎側と上部構造部とに連結されることにより、図２（イ）に示すように、開閉弁７が閉じた状態では、一方の室４ともう一方の室５との、配管６を通じた行き来を阻止され、シリンダー２とピストン３との相対移動が阻止されて、風揺れ阻止の免震不能状態を形成し、図２（ロ）（ハ）に示すように、開閉弁７が開いた状態では、オイルが一方の室４ともう一方の室５との、配管６を通じた行き来を許容され、シリンダー２とピストン３とが相対移動をすることができて、免震可能状態を形成するようになされている。なお、風揺れ阻止機構１において、１０は基礎側への連結部、１１は上部構造部側への連結部である。

そして、基礎側には、図１（ロ）に示すように、地震による基礎の揺れを検知する第１地震検知センサーを構成する第１錘１２が備えられている。該第１錘１２は、上下方向に向けられた第１ロッド１３の上端部に取り付けられており、該第１ロッド１３の長さ方向の中間部には受け１４が備えられ、第１ロッド１３の下端側をベース１５の水平プレート部１５ａに貫通させ、受け１４を同水平プレート部１５ａ上に支承させた状態にされて、傾倒可能に水平プレート１５ａに直立状態に保持されている。該ベース１５は、基礎側、具体的には、基礎、あるいは、床下土間、あるいは、基礎に連結された風揺れ阻止機構のシリンダーなどに付設されて備えられている。

また、水平プレート部１５ａの下方において、上記のベース１５には、第１シーソー材１６が水平軸線回りで回転可能に枢設されており、該第１シーソー材１６の枢結部１６ａを挟む一方の側の長手方向の中間部に、前記第１ロッド１３の下端部が連結され、図３（イ）に示すように、基礎側の揺れによって、第１錘１２と第１ロッド１３が傾倒する動きをすると、それに連動して、第１シーソー材１６の枢結部１６ａを挟む前記一方の側が上昇し、もう一方の側が下降する回転動作をするようになされている。

そして、図１（ロ）に示すように、第１シーソー材１６の枢結部１６ａを挟む前記もう一方の側には、開閉弁７の弁体７ａを閉の位置に保持する係合部１７が備えられ、図３（イ）に示すように、第１錘１２と第１ロッド１３が傾倒する動きをして第１シーソー材１６の枢結部１６ａを挟む前記もう一方の側が下降すると、弁体７ａと係合部１７との係合が解除され、弁体７ａがバネ１８の復元付勢力によって後退して開閉弁７が開かれるようになされて、風揺れ阻止機構１による建物の基礎と上部構造部との固定を解除する機械式伝動機構による固定解除機構１９が構成されている。なお、７ａは、開閉弁７内の流路である。

また、基礎側には、図１（ロ）に示すように、建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れを検知する第２地震検知センサーを構成する第２錘２０が、第１錘１２を挟んで弁体７ａとは反対の側に備えられている。該第２錘２０は、上下方向に向けられた第２ロッド２１の上端部に取り付けられており、該第２ロッド２１の長さ方向の中間部には受け２２が備えられ、第２ロッド２１の下端側をベース１５の水平プレート部１５ａに貫通させ、受け２２を同水平プレート部１５ａ上に支承させ、水平プレート部１５ａに対して若干締め付けられた状態にされ、建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れによって共振することで、第２ロッド２１と共に、傾倒する動きをするように、水平プレート部１６ａに直立状態に保持されている。

また、水平プレート部１５ａの下方において、ベース１５には、第２シーソー材２３が水平軸線回りで回転可能に枢設されており、該第２シーソー材２３の枢結部２３ａを挟む一方の長手方向の中間部に、前記第２ロッド２１の下端部が連結され、図３（ロ）に示すように、建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れによって第２錘２０が共振し、傾倒する動きをすると、それに連動して、第２シーソー材２３の枢結部２３ａを挟む前記一方の側が上昇し、もう一方の側が下降して前記第１シーソー材１６の枢結部１６ａを挟む前記一方の側の端部と係合し、該一方の側の上昇を阻止して、風揺れ阻止機構１による固定が固定解除機構１９によって解除されるのを阻止する機械式伝動機構による固定解除阻止機構２４が構成されている。

上記の風揺れ阻止機構を備えた建物免震システムでは、地震により、建物の固有周期帯を含まない基礎側の揺れを生じると、図３（イ）に示すように、それを第２錘２０は検知せず、第１錘１２が検知して第１ロッド１３と共に傾倒する動きをし、それによって、第１シーソー材１６が第２シーソー材２３に妨げられることなく、回転し、係合部１７と弁体７ａとの係合が解除されて弁体７ａが後退し、開閉弁７が開いて、風揺れ阻止機構１による建物の基礎と上部構造部との固定が解除され、免震可能状態となって、上部構造部が免震される。

一方、地震により、建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れを生じると、図３（ロ）に示すように、それを第２錘２０が検知して共振し、第２ロッド２１と共に傾倒する動きをし、それによって、第２シーソー材２３が回転をし、第１錘１２と第１ロッド１３の傾倒による第１シーソー材１６の回転が阻止され、係合部１７と弁体７ａとの係合が解除されずに開閉弁７は閉じたままで、免震不能状態が維持されて、建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れによる建物の共振被害の発生が防がれる。

このように、上記の風揺れ阻止機構を備えた建物免震システムによれば、建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れによる建物の共振被害の発生を防ぐことができ、しかも、それを風揺れ阻止機構１を利用した簡素なシステム構成で実現することができる。

なお、本実施形態では、第１錘１２の傾倒動作による免震可能状態が、例えば震度５などの所定の震度以上の揺れで形成されるようになされていて、それよりも小さい震度では風揺れ阻止機構１によって免震不能状態を維持するようになされており、第２錘２０は、そのような震度以上の基礎側の揺れであって、建物の固有周期帯を含む揺れ、によって共振をして傾倒動作をするようになされていて、その傾倒動作によって風揺れ阻止機構１の固定解除が阻止されて免震不能状態が維持されるようになされている。なお、図示実施形態と異なる構成を採用することによって、基礎側の揺れで先行して傾倒した第１錘が、第２錘の後行する傾倒動作によって直立状態に戻り、それによって免震不能状態が維持される構成にされていてもよい。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、第１，第２の地震検知センサーとして、地震による揺れで傾倒する動きをする錘を採用したり、固定解除機構１９や固定解除阻止機構２４として、第１，第２のシーソー材１６，２３を採用したり、風揺れ阻止機構１として油圧シリンダー型のものを採用した場合を示したが、その他の地震検知センサー、その他の固定解除機構、その他の固定解除阻止機構、その他の風揺れ阻止機構が採用されてもよい。

図（イ）は実施形態の免震システムにおける風揺れ阻止機構を示す一部断面平面図、図（ロ）は同システムにおける第１，第２の地震検知センサー、固定解除機構、固定解除阻止機構及び開閉弁を示す断面正面図である。 図（イ）〜図（ハ）はそれぞれ、風揺れ阻止機構の作動状態を示す一部断面平面図である。 図（イ）及び図（ロ）はそれぞれ、同システムにおける第１，第２の地震検知センサー、固定解除機構、固定解除阻止機構及び開閉弁の作動状態を示す断面正面図である。

符号の説明

１…風揺れ阻止機構
１２…第１錘（第１地震検知センサー）
１９…固定解除機構
２０…第２錘（第２地震検知センサー）
２４…固定解除阻止機構

Claims (2)

1. 建物の基礎と上部構造部との間に介設され、上部構造部を免震する免震支承部と、
   建物の基礎と上部構造部とを解除可能に固定して連結し、前記免震支承部による免震支承によって上部構造部が風を受けて揺れるのを阻止する風揺れ阻止機構と、
   基礎側の揺れを検知する第１地震検知センサーと、
   該第１地震検知センサーからの基礎側の揺れを検知した時、前記風揺れ阻止機構による固定を解除する固定解除機構と
   が備えられた、風揺れ阻止機構を備えた建物免震システムにおいて、
   前記建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れを検知する第２地震検知センサーと、
   該第２地震検知センサーが、建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れを検知した時、前記第１地震検知センサーの地震検知によって固定解除機構が風揺れ阻止機構による固定を解除するのを阻止する固定解除阻止機構と
   が備えられ、かつ、
   前記第１地震検知センサーが、基礎側の揺れによって動く第１錘からなり、
   前記固定解除機構が、第１錘の動きに連動して風揺れ阻止機構による固定を無電気で解除する機械式伝動機構からなり、
   前記第２地震検知センサーが、建物の固有周期帯と同じ固有周期帯を備え、該固有周期帯を含む基礎側の揺れに共振することによってのみ動く第２錘からなり、
   前記固定解除阻止機構が、第２錘の動きに連動して固定解除機構が風揺れ阻止機構による固定を解除するのを無電気で阻止する機械式伝動機構からなっていることを特徴とする、風揺れ阻止機構を備えた建物免震システム。
2. 建物の基礎と上部構造部との間に介設され、上部構造部を免震する免震支承部と、
   建物の基礎と上部構造部とを解除可能に固定して連結し、前記免震支承部による免震支承によって上部構造部が風を受けて揺れるのを阻止する風揺れ阻止機構と、
   基礎側の揺れを検知する第１地震検知センサーと、
   該第１地震検知センサーからの基礎側の揺れを検知した時、前記風揺れ阻止機構による固定を解除する固定解除機構と
   が備えられた、風揺れ阻止機構を備えた建物免震システムにおいて、
   前記建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れを検知する第２地震検知センサーと、
   該第２地震検知センサーが、建物の固有周期帯を含む基礎側の揺れを検知した時、前記第１地震検知センサーの地震検知によって固定解除機構が風揺れ阻止機構による固定を解除するのを阻止する固定解除阻止機構と
   が備えられ、かつ、
   前記第２地震検知センサーが、建物の固有周期帯と同じ固有周期帯を備え、該固有周期帯を含む基礎側の揺れに共振することによってのみ動く錘からなっていることを特徴とする、風揺れ阻止機構を備えた建物免震システム。

Images