JPH0932346A - 建築物の耐震性復元装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は地震時、建築物が地震波と共振する
ことがなく、かつ、振動減衰が顕著で揺れが小さく、し
かも低コストで実施できる建築物の耐震性復元装置を提
供することを課題とする。 【解決手段】 本発明は建築物を自立可能にその地輻を
支えるゴム等の可撓性基礎と、上記建築物の横揺れ及び
縦揺れに対し元の姿勢に復元可能に上記地輻と地盤とを
複数個所で連結する液圧式アブソーバとを具備してなる
ことを特徴とする建築物の耐震性復元装置を解決手段と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は建築物を地震から守
る建築物の耐震性復元装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば平成７年初頭、阪神地域を襲っ
た、いわゆる阪神大震災は死者５０００人を上回る大震
災をもたらしたが、これらの殆どは家屋その他の建築物
の倒壊によるものであったのは周知の通りである。

【０００３】このように地震が最も激甚な被害をもたら
すのは建築物の倒壊である。

【０００４】にも拘らず、従来、有効安価な耐震建築物
は出現していない。その証左はまさに上記阪神大震災に
例を見る通りである。

【０００５】たとえば屋上に可動質量として、水の慣性
移動空間を有した大型貯水タンクを備えて、ビル等の横
揺れに対し、貯水の移動遅れに伴う逆慣性力を利用して
ビルの揺れの水平力を相殺させる手段や、ビルの地輻
（以降、地盤に対して建築物を支える建築物底部一切を
「地輻」と云う）と地盤間に硬質ゴム層（薄層を多段に
重ねたもの）を複数個所介在させてビルの横揺れを大き
な剪断歪と剪断力で吸収し元の姿勢に復元させる手段、
あるいは本手段と上記手段とを組合わせた手段等が提案
はされているものの未だ試験的段階を脱し切れていな
い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の建築物の耐
震手段には解決すべき次の課題があった。

【０００７】即ち、従来の建築物の耐震手段は屋上に大
型貯水タンクを設置するものにあっては大重量の水に耐
える必要から堅固な建築物に特別設計されねばならない
こと、実際上、屋根を有する建築物では設置困難で、結
局、ビル等に限られること等、高価で汎用性に乏しいと
いう問題があった。

【０００８】また、硬質ゴム層を用いる手段にあっては
小さい裂断等が上下の隣接層に及んで大きな裂断となる
ことを防止するため、きわめて多層のゴム薄膜を耐候性
の高い良質の接着剤で気泡を混入しないよう厳重管理し
ながら接着する作業を著しく頻回に重ねねばならないと
いう非能率と高度技術の問題や、全荷重の支持や揺れへ
の制限を、結局、ゴム層のみに依存するのであるから、
金属バネ等に比し、エネルギー吸収率の高い軟粘弾性の
ゴムとは云え、所詮、単一弾性係数体としての範囲を出
ることはできず、建築物の質量とのマッチングにおける
共振点を有することとなり、地域毎によって、あるいは
その時々によって異なる地震周波数との共振を予め完全
に免れる保証がないという問題があった。

【０００９】本発明は上記諸問題を解決した建築物の耐
震性復元装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
手段として建築物を自立可能にその地輻を支えるゴム等
の可撓性基礎と、上記建築物の横揺れ及び縦揺れに対し
元の姿勢に復元可能に上記地輻と地盤とを複数個所で連
結する液圧式アブソーバとを具備してなることを特徴と
する建築物の耐震性復元装置の構成を備えるので、通常
の硬質ゴム等をそのまま（層状でなく）、可撓性基礎と
して用いても、液圧式アブソーバによって伸縮量が制限
されるか、あるいは振動減衰が著しく促進されるため、
共振の発生する懸念がなく、従って、可撓性基礎の裂断
は勿論、建築物の振動破壊も生じない。

【００１１】また、ゴム等の可撓性基礎は容易に調達で
き、液圧式（一般には油圧式）アブソーバも信頼性の高
い市販品を容易に調達できて能率的に得られ、それらの
設置にも特段の技術やスペースを要せず汎用性が高い。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１〜図
３により説明する。

【００１３】図１は本形態に係る建築物の耐震性復元装
置の模式的側断面図、図２は図１のバネボックス９の縦
断面図、図３は図１のゴム基礎４のコーナー部の斜視図
である。

【００１４】これらの図において、１は耐震対象の建
物、２は建物１の地輻、３はゴム基礎４の適所に下部を
埋設され、頭部を露出して地輻２を上下に貫通、ナット
止めしたアンカーボルト、４は地震に伴う建物１の横揺
れ、縦揺れを弾性吸振し、その振動衝撃を緩和すると共
に常時は恰も強固体の如く建物１を安定的に支える、硬
質ゴムよりなるゴム基礎である。

【００１５】ゴム基礎４は建物１の支持を最も安定的に
するため、建物１の外郭一杯に対応して地盤５との間に
巡らされ、そのコーナー部は図３に示すように、いわゆ
る切組み状にジョイント部１１で接続されている。

【００１６】５は実質コンクリート等よりなる地盤、５
ａはバネボックス９が、縦揺れ時、油圧式アブソーバ７
によって上方に引張られてもバネボックス９の周縁フラ
ンジ部で圧壊しないよう地盤５の裏面側を特に強固に補
強されたコンクリートベタ基礎、６は地輻２と油圧式ア
ブソーバ７とを回動自在に連結するボールジョイント、
７はピストンによって２分されるシリンダ内の図示しな
い空間（油が充満）同士をピストンに設けた小径の貫通
孔またはシリンダに設けた細溝等によって連通、ピスト
ンの移動に伴って両空間を移動する油のオリフィス抵抗
によって建物１と地盤５間の距離変動、即ち、振動を非
弾性的に緩徐させる油圧式アブソーバである。

【００１７】７ａは油圧式アブソーバ７の下端にバネボ
ックス９と回動自在にバネ１０を介して係合するよう設
けられた球部、８は地盤５に油圧式アブソーバ７が横揺
れにあっても干渉しないよう上方にラッパ状に明けられ
た穴、９は油圧式アブソーバ７の下端側と地盤５側をバ
ネ１０を介して連結するバネボックス、１０はバネボッ
クス９内にあって、下細りに螺旋成形され、球部７ａを
上方に抜去しないよう、かつ、油圧式アブソーバ７の上
方移動に圧縮バネとして作用するよう設けられたバネで
ある。なお、バネ１０は油圧式アブソーバ７と合して、
ゴム基礎４の弾性振動を迅速に減衰させるに十分な弾性
力を付与されている。

【００１８】１１はゴム基礎４同士のジョイント部、１
２はゴム基礎４の適所に明けられた通風孔である。

【００１９】なお、ゴム基礎４同士の接合はジョイント
部１１のような切組み方式のみに限定されるものではな
く、接着であってもよい。

【００２０】次に上記構成の作用について説明する。

【００２１】図１，図２の適所に矢印で示すように地震
によって横揺れ、縦揺れが同時に、あるいは何れかが発
生した場合、先ず、縦揺れについてみると地盤５が最初
に下振れを生じたとすると、慣性で元の位置に留まろう
とする建物１に対し、油圧式アブソーバ７は下方に引張
られバネ１０は圧縮される。同時に基礎ゴム４も弾性伸
びを始める。その際、油圧式アブソーバ７のピストンは
シリンダの下死点側にあってもよいが中間付近に調整さ
れている方が望ましい。

【００２２】即ち、バネ１０が圧縮され始めると同時に
シリンダに対し、ピストンが下がり始めるので油移動が
生じ、オリフィス効果によって弾性振動の減殺効果が現
われ始める。

【００２３】下振れの最下点、即ち、振幅の最大値のと
ころで油圧式アブソーバ７に対する引張りは減じ始め、
今度は地盤５が上方に移動を始めるのでバネ１０は展伸
に移る。そして振れが元の位置に回復する少し手前でシ
リンダに対し、ピストンが移動した量だけ絶対値の伸び
た油圧式アブソーバ７は今度は圧縮を始めて、油移動に
より弾性振動の減殺が行なわれる。

【００２４】その際、先に下方に向って移動を開始した
建物１は慣性によってなお下り続けようとするので、ゴ
ム基礎４も油圧式アブソーバ７も強く圧縮され、油圧式
アブソーバ７による弾性振動の減殺効果は高まる。

【００２５】地盤５が元の位置に復し、今度は上振れに
移ると建物１の下降と地盤５の上昇とが重なってゴム基
礎４、油圧式アブソーバ７に負荷される圧縮力は最大領
域に入る。

【００２６】次いでゴム基礎４の復元力（弾性力）によ
って建物１が上方に押し上げられようとすると上述した
と同様の原理によって油圧式アブソーバ７が働き、ゴム
基礎４の自由伸びを制限するので建物１は、降下時蓄え
られた（減衰し切れずに残った）エネルギーを放出しな
がら、ゆるやかに上昇に転ずる。

【００２７】そして、地盤５の上振れの最大点に達した
とき、油圧式アブソーバ７によって伸びを制限されつつ
展伸しているゴム基礎４はまだ復元し切っていないの
で、なお伸びの途次になり、建物１はまだ上向き移動状
態にある。

【００２８】以上のような現象からゴム基礎４は自由振
動を許されず、かつ、建物１の移動は地盤５の移動と時
間的にズレを生じ、結果的に地震と共振せず、従ってそ
の移動行程も地震の振幅よりずっと小さい。

【００２９】即ち、ゴム基礎４自身の粘弾性振動（伸
縮）に伴なう分子間摩擦エネルギーに地震の振動エネル
ギーが転化されて振動が減衰されることに加え、油圧式
アブソーバ７によって非弾性的に減衰されると共に振動
の周期性が破られて共振を免れ、建物１の揺れは著しく
小さくなる。即ち、地震から保護される。

【００３０】次に横揺れについてみると、ゴム基礎４に
は水平方向の剪断歪と剪断力が生じるが、その際、地盤
５に対して水平移動する建物１、従って地輻２により、
油圧式アブソーバ７は左右に傾斜するため、その都度、
展伸と元の長さとの間の繰返し伸縮を生じ、上述と同じ
理由によって建物１に及ぶ振動エネルギーを減衰させ
る。

【００３１】従って、やはり建物１は地震から保護され
る。

【００３２】以上の理由から、横揺れと縦揺れが同時に
到来してもやはり建物１は保護される。

【００３３】なお、横揺れに際しては建物１の重心が一
般的に地輻２より高い位置にあるため、必ず建物１の首
振り現象が随伴するが、その場合も左右の油圧式アブソ
ーバ７の一方が圧縮、他方が引張となって上述と同様理
由により、何れもエネルギー減殺、周期の破綻に作用す
るので上述と同様の効果が得られる。

【００３４】以上の説明は図１の左または右側面から建
物１を見た場合も全く同様に成り立つ。

【００３５】また、本形態では象徴的に左右２個の油圧
式アブソーバ７で代表させて説明したが、左右の個数、
奥行きの個数は建物１の大きさ、質量その他のファクタ
ーに応じて適切に選択されてよい。また、本形態のよう
に左右２個の形式（奥行きの個数は不問）を採る場合、
両方の間隔を可及的に大きくした方が、首振りモーメン
トに対しては効果的に作用する。

【００３６】また、ゴム基礎４は必ずしも囲壁状である
必要はなく、地輻２をたとえば盤状にして平面形が円形
のものを切り株状に複数、点在させてもよい。

【００３７】また、地盤５と油圧式アブソーバ７との連
結は上端のボールジョイント６方式とし、油圧式アブソ
ーバ７のピストンの両側のシリンダ内空間に各圧縮バネ
を封入する構成が選ばれてもよい。この方式だとバネボ
ックス９を地中に埋設する必要がなく、かつ、それに代
わるボールジョイントは地盤５の表面側で着脱できる利
点がある。

【００３８】ゴム基礎４と地輻２、地盤５との当接面は
耐候性接着剤で接着されてよい。接着しておけば、振動
中の引張側でもエネルギーを吸収できるという利点があ
る。

【００３９】以上の通り本形態によれば、地震時に最も
危険な建物１の共振を回避できるので、建物１の倒壊を
防止できるという利点がある。

【００４０】また、建物１に伝達される振動を著しく減
衰でき、建物の倒壊防止は勿論、部屋内の家具等の転
倒、落下等を防止できるという利点がある。

【００４１】また、建物１の大きさに拘りなく、装置の
設定、保守が容易で、通常の民家でも新築時に限らず、
たとえば既成家屋にあってもジャッキ等を用いて容易に
実施できるという利点がある。

【００４２】また、主要構成品、たとえばゴム基礎４、
油圧式アブソーバ７等は、通常市販ルートにて容易に調
達でき、実施をも含めてきわめて低コストで実現できる
という利点がある。

【００４３】また、ゴム基礎４、油圧式アブソーバ７は
何れも虫害（白蟻、木喰虫等）や腐朽の懸念がなく、長
い歴史を持つ量産品または量産材であるため、頻回な更
新を必要とせず、きわめて信頼性が高いという利点があ
る。

【００４４】また、屋上等に貯水タンクを載置する必要
がないので建物１を特段に強固にする必要がないという
利点がある。

【００４５】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されるので次
の（１）〜（６）の効果を有する。 （１）建築物をあらゆる地震の共振から回避できるた
め、最も危険な共振破壊（倒壊）から守れる。 （２）建築物の揺れを小さくできるので建築物の倒壊防
止は物論、家具等の転倒、落下等をも防止できる。 （３）低コストで、かつ、容易に実施できる。 （４）信頼性が高い。 （５）大型建築物は勿論、一般民家等にも容易に実施で
きる。 （６）装置の設置は建築物の下部のみに拘わるので建築
物を特段に補強する必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る建築物の耐震性復
元装置の模式的側断面図

【図２】図１のバネボックス９の縦断面図

【図３】図１のゴム基礎４のコーナー部の斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 建物 ２ 地輻 ３ アンカーボルト ４ ゴム基礎 ５ 地盤 ５ａ コンクリートベタ基礎 ６ ボールジョイント ７ 油圧式アブソーバ ７ａ 球部 ８ 穴 ９ バネボックス １０ バネ １１ ジョイント部 １２ 通風孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建築物を自立可能にその地輻を支えるゴ
   ム等の可撓性基礎と、上記建築物の横揺れ及び縦揺れに
   対し元の姿勢に復元可能に上記地輻と地盤とを複数個所
   で連結する液圧式アブソーバとを具備してなることを特
   徴とする建築物の耐震性復元装置。