JP6238076B2 - 滑り免震機構および滑り免震機構の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、構造床などの支持部とフリーアクセスフロアとの間に設置する滑り免震機構および滑り免震機構の構築方法に関する。

従来、構造床の上に滑り板（下板）を固定し、この下板の上に滑り板（上板）を重ねて設置して、上板が下板上を滑動可能に構成された滑り免震機構において、構造床と上板とを定荷重ばねなどの復元ばねで連結することで、地震が発生した際の上板の変位や残留変位を低減させる滑り免震機構が知られている（例えば特許文献１参照）。
このような滑り免震機構は、例えば、病院の手術室などに設置されると、地震が発生しても医療活動を継続できるため、多くの適用が見込まれている。

また、近年増加しているインターネットデータセンター（ＩＤＣ）では、地震が発生してもサーバなどを保護できるように、免震構造を採用することが非常に多くなっている。例えば、ＩＤＣの中でも大規模なレンタル型ＩＤＣでは、建物自体を免震建物とすることが多く、比較的小規模なモジュラー型ＩＤＣでは、建物自体を免震建物とするとコストが増大してしまうため建物自体は耐震建物とし、建物の構造床に滑り免震機構などを設置することが多い。

特開２０１３−０６４４１８号公報

ところで、ＩＤＣでは、多くの機器などが設置されるため、その面積が１００ｍ^２以上と大きくなることが多い。また、ＩＤＣでは、フリーアクセスフロアに機器などが載置されるため、積載荷重が７〜１０ｋＮ／ｍ^２程度と非常に大きくなることが多い。
このようなＩＤＣでは、滑り免震機構の上板の上部にフリーアクセスフロアの支柱が接着して固定されることになるが、上板は、５００ｍｍ角程度の薄板を２枚貼り合せた構成であるため、大きな積載荷重に対して面内剛性を十分に確保できない虞がある。
また、この支柱に大きな曲げ力や引張力が作用すると、上板が変形してフリーアクセスフロアが傾いたり、滑り免震機構が機能しなくなったりする虞がある。
また、復元ばねが上板および下板の外周部に設置されることになるが、面積が大きく積載荷重が大きいと復元ばねを多く設置する必要があるため、定荷重ばねを設置しきれない虞がある。

そこで本発明は、構造床などの支持部とフリーアクセスフロアとの間に設置することができる滑り免震機構および滑り免震機構の構築方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る滑り免震機構は、支持部に支持された板材と、
前記板材の上部に配置され複数配列された枠体と、前記枠体の下部に複数固定され、前記枠体を前記板材上に滑動可能に支持する滑り材と、前記支持部または前記板材と前記枠体とを連結し、前記枠体の前記支持部に対する変位を復元可能な弾性体からなる復元材と、隣り合う前記枠体を連結する連結材と、を有し、前記枠体の上部には、前記滑り材の鉛直上に対応する位置にフリーアクセスフロアの支柱が固定され、隣り合う前記枠体の間には、前記復元材を設置可能なスペースが設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る滑り免震機構の構築方法では、上記の滑り免震機構を構築する滑り免震機構の構築方法において、前記支持部に前記滑り材が滑動可能な板材を設置する板材設置工程と、前記滑り材が固定された前記枠体を前記板材の上部に配置し複数配列するとともに前記支持部または前記板材と前記枠体とを前記復元材で連結する枠体・復元材設置工程と、隣り合う前記枠体を前記連結材で連結する枠体連結工程と、前記枠体および前記連結材の上部に前記フリーアクセスフロアを敷設するフリーアクセスフロア敷設工程と、を有し、前記枠体・復元材設置工程では、隣り合う前記枠体の間のスペースに前記復元材を設置することを特徴とする。

本発明では、枠体がフリーアクセスフロアを支持していて、枠体は、薄板などと比べて、大きな積載荷重に対しても面内剛性を十分に確保することができるとともに、支柱に大きな曲げ力や引張力が作用した場合も変形しにくいため、積載荷重が大きい場合もフリーアクセスフロアを安定した状態で支持することができる。
また、枠体の上部には、滑り材の鉛直上に対応する位置にフリーアクセスフロアの支柱が固定されていることにより、滑り材がフリーアクセスフロアおよびフリーアクセスフロアに載置される機器などの荷重を負担することができる。

そして、複数の枠体が連結材で連結された構成とすることにより、設置面積が大きい場合も、枠体を複数配列することで対応することができる。
また、隣り合う枠体の間には、復元ばねなどの復元材を設置可能なスペースが設けられていることにより、設置場所に大きい１つの枠体を設置し、この枠体の外周部に復元材を設置する場合と比べて、復元材を設置可能なスペースを多く確保することができるため、設置面積が大きく、積載荷重が大きいなどの理由で復元材の数が多い場合にも対応することができる。
また、増設に対しても容易に対応することができる。

また、本発明に係る滑り免震機構では、前記枠体には、ブレース材が設けられていることが好ましい。
また、本発明に係る滑り免震機構では、前記枠体は、形鋼が格子状に配置された部材で構成されていることが好ましい。
このような構成とすることにより、枠体の面内剛性をより高めることができ、フリーアクセスフロアをより安定した状態で支持することができる。

また、本発明に係る滑り免震機構では、前記連結材は、上部に前記フリーアクセスフロアの支柱を固定可能に構成されていることが好ましい。
このような構成とすることにより、隣り合う枠体の間の上部に敷設されるフリーアクセスフロアも確実に支持することができる。

本発明では、積載荷重が大きい場合も、枠体がフリーアクセスフロアを安定した状態で支持することができるとともに、設置面積が大きい場合も、複数の枠体を連結材で連結して対応することができるため、積載荷重が大きい場合や設置面積が大きい場合も、支持部とフリーアクセスフロアとの間に滑り免震機構を設置することができる。

本発明の実施形態による滑り免震機構の一例を示す側面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図で図４のＣ部分の拡大図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図で図５のＤ部分の拡大図である。 図２の全体を示す図である。 図３の全体を示す図である。 （ａ）は滑り材と枠体を説明する図で（ｂ）のＥ−Ｅ線で切断した際の全体を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線で切断した際の全体を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態による滑り免震機構について、図１乃至図６に基づいて説明する。
図１乃至図３に示すように、本実施形態による滑り免震機構１は、モジュラー型ＩＤＣが設置される耐震構造の建物の構造床（支持部）１１に設置されていて、構造床１１の上面に設置された複数の鋼板（板材）２（図１および図３参照）と、鋼板２上を滑動可能な複数の滑り材３（図１および図３参照）と、下部に複数の滑り材３が固定された複数の枠体４と、構造床１１と枠体４とを連結し枠体４の構造床１１に対する変位を復元させる復元材５（図１および図３参照）と、隣り合う枠体４どうしを連結する連結材６（図１および図２参照）と、を備えている。

本実施形態では、図４および図５が示すように、４つの枠体４が、水平面内における一の方向（以下、Ｘ方向とする）、および水平面内においてＸ方向に直交する方向（以下、Ｙ方向とする）に２つずつ間隔をあけて配列されている。そして、図５に示すように、これらの４つの枠体４に対応するように４つの鋼板２が構造床１１の上部に間隔をあけて配列されている。

図１に戻り、滑り免震機構１は、上部にサーバなどの機器（不図示）などが載置されるフリーアクセスフロア７が設置されている。
フリーアクセスフロア７は、機器などが載置される床パネル７１と、この床パネル７１を下側から支持する複数の支柱７２と、を備えていて、複数の支柱７２は、それぞれ枠体４または連結材６の上部に固定されている。

図１および図３に示すように鋼板２は、上方に微小突起が突出するエンボス加工を施した平面視略長方形状のエンボス鋼板などで、滑り材３が固定された枠体４が滑動する範囲以上の大きさに形成されていて、構造床１１に固定されている。
隣り合う鋼板２，２の間隔は、復元材５のケース５１が設置可能な寸法に設定されている。

図１乃至図３に示すように、枠体４は、Ｙ方向に延びる複数の第１枠体形鋼４１と、Ｘ方向に延びる複数の第２枠体形鋼４２とが、格子状に配置された平面視略長方形状の部材で構成されている。これらの第１枠体形鋼４１および第２枠体形鋼４２は、例えば、Ｈ形鋼で形成されている。
また、本実施形態では、複数の第１枠体形鋼４１が、それぞれ枠体４のＹ方向の全体の長さと同じ長さに形成されていて、Ｘ方向に隣り合う第１枠体形鋼４１の間に、複数の第２枠体形鋼４２がＹ方向に間隔をあけてそれぞれ配列されている。第１枠体形鋼４１と第２枠体形鋼４２とは、例えばプレート材などを介して固定具で接合されたり溶接されたりしている。第１枠体形鋼４１および第２枠体形鋼４２は、上面の高さが略同じ高さとなるように設定されている。
そして、本実施形態では、Ｘ方向に隣り合う第１枠体形鋼４１，４１の間隔が、Ｙ方向に隣り合う第２枠体形鋼４２，４２の間隔の略２倍の寸法となるように設定されている。

滑り材３は、面方向を水平方向とする平面視略正方形状の板状の部材で、下面が鋼板２の上面と当接した状態で、鋼板２の上部を滑動可能に構成されている。
そして、滑り材３は、第１枠体形鋼４１の第２枠体形鋼４２が接合されている接合部４３の下面および、第２枠体形鋼４２の下面でＸ方向の略中央にそれぞれ固定されている。図６に示すように、本実施形態では、滑り材３と、第１枠体形鋼４１または第２枠体形鋼４２の下側のフランジ４６とがボルト・ナットなどの固定具３１で固定されている。

また、枠体４には、水平面内において、Ｘ方向およびＹ方向に対して斜め方向に延びて、第１枠体形鋼４１の接合部４３と、第２枠体形鋼４２のＸ方向の略中央とを連結するブレース材４４（図２参照）が複数設けられている。
図１に示すように、このような枠体４は、滑り材３の下面が鋼板２の上面と当接した状態で、鋼板２上を滑動することで構造床１１と水平方向に相対移動可能に構成されている。

図１および図３に示すように、復元材５は、枠体４の外周部において構造床１１の上に設置されたケース５１内に収容された定荷重ばねなどの復元ばね５２と、復元ばね５２と枠体４とを連結するワイヤ５３と、を有している。図５に示すように、復元材５は、枠体４の四方それぞれに複数ずつ配置されていて、Ｘ方向およびＹ方向に隣り合う枠体４の間にも配置されている。本実施形態では、隣り合う枠体４，４の間には、隣り合う一方の枠体４と連結される復元材５と、他方の枠体４と連結される復元材５とが交互に配列されている。
復元材５は、復元ばね５２に予荷重としての予引張力が与えられていて、地震が生じた際の枠体４の過大変位を拘束可能であるとともに、変位した枠体４を原位置に復元可能に構成されている。

図４に示すように、連結材６は、Ｘ方向に隣り合う枠体４，４どうしを連結する第１連結材６１と、Ｙ方向に隣り合う枠体４，４どうしを連結する第２連結材６２と、を有している。
図１に戻り、第１連結材６１は、Ｘ方向に隣り合う２つの枠体４，４においてそれぞれ他方の枠体４側の端部４ａに配置された第１枠体形鋼４１，４１の上部に固定されたＹ方向に延びる一対の第１連結形鋼６３，６３と、一対の第１連結形鋼６３，６３どうしを連結しＸ方向に延びてＹ方向に間隔をあけて配置された複数の第２連結形鋼６４，６４…と、を有している。これらの第１連結形鋼６３および第２連結形鋼６４は、例えば、Ｈ形鋼で構成されている。

これらの第１連結形鋼６３と第２連結形鋼６４とは、例えばプレート材などを介して固定具で接合されたり溶接されたりしている。第１連結形鋼６３および第２連結形鋼６４は、上面の高さが略同じ高さとなるように設定されている。
そして、本実施形態では、一対の第１連結形鋼６３，６３の間隔が、枠体４のＸ方向に隣り合う第１枠体形鋼４１，４１の間隔と略同じ寸法となるとともに、Ｙ方向に隣り合う第２連結形鋼６４，６４の間隔が、枠体４の隣り合う第２枠体形鋼４２，４２の間隔と略同じ寸法となるように構成されている。また、第２連結形鋼６４は、それぞれ枠体４の第２枠体形鋼４２とＹ方向の位置が略同じ位置となるように配置されている。

また、第１連結材６１には、水平面内において、Ｘ方向およびＹ方向に対して斜め方向に延びて、第１連結形鋼６３の第２連結形鋼６４が接合されている接合部と、第２連結形鋼６４のＸ方向の略中央とを連結するブレース材６５（図４参照）が複数設けられている。
なお、これらの第１連結形鋼６３、第２連結形鋼６４およびブレース材６５は、復元材５と干渉しない位置に配置されている。

図４に示すように、第２連結材６２は、Ｙ方向に隣り合う２つの枠体４，４においてそれぞれ他方の枠体４側の端部４ｂに配置された第２枠体形鋼５２の上部に固定されたＸ方向に延びる一対の第１連結形鋼６６，６６と、一対の第１連結形鋼６６，６６どうしを連結しＹ方向に延びてＸ方向に間隔をあけて配置された複数の第２連結形鋼６７，６７…と、Ｘ方向に延びてＸ方向に隣り合う第２連結形鋼６７，６７どうしを連結する第３連結形鋼６８，６８…と、を有している。
これらの第１連結形鋼６６、第２連結形鋼６７および第３連結形鋼６８は、例えば、Ｈ形鋼で構成されている。

第１連結形鋼６６と第２連結形鋼６７とは、例えばプレート材などを介して固定具で接合されたり溶接されたりしているとともに、第２連結形鋼６７と第３連結形鋼６８とは、例えばプレート材などを介して固定具で接合されたり溶接されたりしている。これらの第１連結形鋼６６、第２連結形鋼６７および第３連結形鋼６８は、上面の高さが略同じ高さとなるように設定されている。
そして、本実施形態では、一対の第１連結形鋼６６，６６のＹ方向の間隔、およびＸ方向に隣り合う第２連結形鋼６７，６７の間隔が、枠体４のＸ方向に隣り合う第１枠体形鋼４１，４１の間隔と略同じ寸法となるように構成されている。また、第２連結形鋼６７，６７…は、それぞれ枠体４の第１枠体形鋼４１とＸ方向の位置が略同じ位置となるように配置されている。
また、第３連結形鋼６８，６８…は、それぞれの端部が第２連結形鋼６７のＹ方向の略中央に固定されている。

また、第２連結材６２には、水平面内において、Ｘ方向およびＹ方向に対して斜め方向に延びて、第１連結形鋼６６の第２連結形鋼６７が接合されている接合部と、第３連結形鋼６８のＹ方向の略中央とを連結するブレース材６９が複数設けられている。
なお、これらの第１連結形鋼６６、第２連結形鋼６７、第３連結形鋼６８およびブレース材６９は、復元材５と干渉しない位置に配置されている。

図１の戻り、このような滑り免震機構１の上部にフリーアクセスフロア７が敷設されると、フリーアクセスフロア７の支柱７２は、枠体４の第１枠体形鋼４１の上部で第２枠体形鋼４２が接合される接合部４３、および第２枠体形鋼４２の上部で第２枠体形鋼４２のＸ方向の略中央に対応する位置４２ａに固定されるように構成されている。また、フリーアクセスフロア７の支柱７２は、連結材６の第１連結材６１および第２連結材６２の第１連結形鋼６３，６６の上部で第２連結形鋼６４，６７が接合される位置、第２連結形鋼６４，６７の上部で第２連結形鋼６４，６７の延在方向の略中央に対応する位置、および第２連結材６２の第３連結形鋼６８の上部で第３連結形鋼６８のＸ方向の略中央に対応する位置に固定されるように構成されている。

このように支柱７２が配置されることによって、Ｘ方向およびＹ方向に隣り合う支柱７２の間隔を略等しい寸法とすることができる。
また、複数の支柱７２のうち、連結材６の上部に配置されたもの以外は、滑り材３の鉛直上に対応する位置に配置されることになる。

次に、上述した滑り免震機構１の構築方法について説明する。
（鋼板設置工程）
まず、構造床１１上に複数の鋼板２を配列して固定する。このとき、隣り合う鋼板２の間に、復元材５のケース５１を設置可能なスペースを確保する。
（枠体・復元材設置工程）
続いて、下部に滑り材３が固定された枠体４を鋼板２上にそれぞれ設置する。そして、枠体４それぞれの外周部において構造床１１に復元材５の復元ばね５２が収容されたケース５１を固定し、復元ばね５２と枠体４とをワイヤ５３で連結する。

（枠体連結工程）
続いて、Ｘ方向に隣り合う枠体４を第１連結材６１で連結するとともに、Ｙ方向に隣り合う枠体４を第２連結材６２で連結する。なお、枠体連結工程は、枠体・復元材設置工程の復元材５を設置する前に行ってもよい。
（フリーアクセスフロア敷設工程）
続いて、枠体４および連結材６の上部にフリーアクセスフロア７の支柱７２を固定し、支柱７２の上部に床パネル７１を敷設する。
このようにして、構造床１１とフリーアクセルフロア７との間に滑り免震機構１が構築される。

次に、上述した滑り免震機構１の作用・効果について図面を用いて説明する。
本実施形態による滑り免震機構１では、第１枠体形鋼４１および第２枠体形鋼４２を格子状に配置した枠体４がフリーアクセスフロア７を支持していて、枠体４は、薄板などと比べて、大きな積載荷重に対しても面内剛性を十分に確保することができるとともに、フリーアクセスフロア７の支柱７２に大きな曲げ力や引張力が作用した場合も変形しにくいため、積載荷重が大きい場合もフリーアクセスフロア７を安定した状態で支持することができる。
また、枠体４の上部には、滑り材３の鉛直上に対応する位置にフリーアクセスフロア７の支柱７２が固定されていることにより、滑り材３がフリーアクセスフロア７およびフリーアクセスフロア７に載置される機器などの荷重を負担することができる。

そして、複数の枠体４が連結材６で連結されている構成であることにより、フリーアクセスフロア７を設置する設置面積が大きい場合も、枠体４を複数配列することで対応することができる。
また、隣り合う枠体４の間には、復元材５のケース５１を設置可能なスペースが設けられていることにより、設置場所に大きい１つの枠体を設置し、この枠体の外周部において復元材５のケース５１を設置する場合と比べて、復元材５のケース５１を設置可能なスペースを多く確保することができるため、設置面積が大きく、積載荷重が大きいなどの理由で復元材５の数が多い場合にも対応することができる。
このように、積載荷重が大きい場合も、枠体４がフリーアクセスフロア７を安定した状態で支持することができるとともに、設置面積が大きい場合も、複数の枠体４を連結材６で連結して対応することができるため、積載荷重が大きい場合や設置面積が大きい場合も、構造床１１とフリーアクセスフロア７との間に滑り免震機構１を設置できる。
また、本実施形態による滑り免震機構１では、複数の枠体４を連結する構成であるため、設置場所の形状が、クランクなどがあって変形している場合や、増設に対しても容易に対応することができる。

また、枠体４や連結材６には、ブレース材４４，６５，６９が設けられていることにより、枠体４や連結材６の面内剛性をより高めることができ、フリーアクセスフロア７をより安定した状態で支持することができる。
また、枠体４は、第１枠体形鋼４１および第２枠体形鋼４２が格子状に配置された部材で構成されていることにより、枠体４の面内剛性をより高めることができ、フリーアクセスフロア７をより安定した状態で支持することができる。
また、連結材６は、上部にフリーアクセスフロア７の支柱７２を固定可能に構成されていることより、隣り合う枠体４，４の間の上部に敷設されるフリーアクセスフロア７も確実に支持することができる。

以上、本発明による滑り免震機構の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記の実施形態では、４つの鋼板２および枠体４がＸ方向に２つずつ、Ｙ方向に２つずつ配列されているが、鋼板２および枠体４が配列される形状や数は適宜設定されてよい。また、１枚の鋼板２に複数の枠体４が配列されていてもよい。
また、上記の実施形態では、復元材５は、構造床１１と枠体４とを連結しているが、構造床１１に設置された鋼板２と枠体４とを連結していてもよい。
また、上記の実施形態では、鋼板２の上を滑り材３が滑動する構成であるが、鋼板２に代わる板材の上を滑り材３が滑動する構成としてもよい。

また、上記の実施形態では、枠体４は、形鋼で形成されているが、形鋼以外の鋼材で形成されていてもよい。また、枠体４は、形鋼を格子状に配置した形態であるが、フリーアクセスフロア７およびフリーアクセスフロア７に載置される機器などを支持可能であれば、例えば、形鋼を平面視において中空の四角形となるように配置した形態であってもよい。
また、上記の実施形態では、枠体４にブレース材４４が設けられているが、設けられていなくてもよい。

また、上記の実施形態では、連結材６は、Ｘ方向およびＹ方向に延在する形鋼で構成されているが、隣り合う枠体４どうしを連結できて、復元材５と干渉しない構成であれば適宜設定されてよい。また、フリーアクセスフロア７の支柱７２が固定されない形態としてもよい。
また、上記の実施形態では、復元材５の復元力として復元ばね５２を利用しているが、復元ばね以外の弾性体を利用してもよい。また、復元材５の形態は適宜設定されてよい。

１ 滑り免震機構
２ 鋼板（板材）
３ 滑り材
４ 枠体
５ 復元材
６ 連結材
７ フリーアクセスフロア
１１ 構造床（支持部）
７２ 支柱
４４，６５，６９ ブレース材

Claims (5)

1. 支持部に支持された板材と、
   前記板材の上部に配置され複数配列された枠体と、
   前記枠体の下部に複数固定され、前記枠体を前記板材上に滑動可能に支持する滑り材と、
   前記支持部または前記板材と前記枠体とを連結し、前記枠体の前記支持部に対する変位を復元可能な弾性体からなる復元材と、
   隣り合う前記枠体を連結する連結材と、を有し、
   前記枠体の上部には、前記滑り材の鉛直上に対応する位置にフリーアクセスフロアの支柱が固定され、
   隣り合う前記枠体の間には、前記復元材を設置可能なスペースが設けられていることを特徴とする滑り免震機構。
2. 前記枠体には、ブレース材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の滑り免震機構。
3. 前記枠体は、形鋼が格子状に配置された部材で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の滑り免震機構。
4. 前記連結材は、上部に前記フリーアクセスフロアの支柱を固定可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の滑り免震機構。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の滑り免震機構を構築する滑り免震機構の構築方法において、
   前記支持部に前記滑り材が滑動可能な板材を設置する板材設置工程と、
   前記滑り材が固定された前記枠体を前記板材の上部に配置し複数配列するとともに前記支持部または前記板材と前記枠体とを前記復元材で連結する枠体・復元材設置工程と、
   隣り合う前記枠体を前記連結材で連結する枠体連結工程と、
   前記枠体および前記連結材の上部に前記フリーアクセスフロアを敷設するフリーアクセスフロア敷設工程と、を有し、
   前記枠体・復元材設置工程では、隣り合う前記枠体の間のスペースに前記復元材を設置することを特徴とする滑り免震機構の構築方法。

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