免震構造物のフェイルセーフ装置及びこのフェイルセーフ装置を備えた免震構造物
【課題】対応可能な地震の振幅ストロークに一定の範囲又は限界を有する免震構造物に対して、その範囲又は限界を越える振幅ストロークの地震が発生した場合であっても、免震装置が破損することを防止する等のフェイルセーフ装置を提供する。
【解決手段】地盤１側又は構造物側の何れか一方に固定される油圧緩衝器２２と、一端が油圧緩衝器２２の先端側に回動可能に連結され回動支軸４６を中心に回動する回動部材４０と、一端が回動部材４０の他端に回動可能に連結された線状体５０と、油圧緩衝器２２が固定された地盤１側又は構造物側とは反対側である構造物側又は地盤１側に固定され線状体５０の他端が固定される線状体固定具５１と、回動部材４０の近傍に固定され線状体５０の中途部が挿通されてなる線状体挿通部材５３とを備える。
【解決手段】地盤１側又は構造物側の何れか一方に固定される油圧緩衝器２２と、一端が油圧緩衝器２２の先端側に回動可能に連結され回動支軸４６を中心に回動する回動部材４０と、一端が回動部材４０の他端に回動可能に連結された線状体５０と、油圧緩衝器２２が固定された地盤１側又は構造物側とは反対側である構造物側又は地盤１側に固定され線状体５０の他端が固定される線状体固定具５１と、回動部材４０の近傍に固定され線状体５０の中途部が挿通されてなる線状体挿通部材５３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震の振動から構造物を保護するために使用される免震装置と共に使用される免震構造物のフェイルセーフ装置及びこのフェイルセーフ装置を備えた免震構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、これまで地震による振動から構造物を保護するために設けられる免震装置の種類としては、例えば（１）ゴム板を重ね合わせた（又は間に鉄板を介在させた）積層ゴムにより上部構造物を下方から支持するもの（積層ゴム免震）や、（２）地震による震動をダンパー装置により吸収するもの、（３）地盤と上部構造物との間を絶縁するもの等が提案されている。そして、例えば上記（３）の絶縁方法としては、液体や磁力で上部構造物を浮上させるものや、地盤と上部構造物とを滑らせるもの（滑り支承又は滑り免震）、或いはロールベアリング等の球体を転動させるもの（コロ免震）等がそれぞれ提案され、一部では実用化されているものもある。また、従来の免震装置又は免震構造物では、上述した（１）の装置又は構造と（３）の装置又は構造を併用させたもの等も提案されている。したがって、これらの免震装置又は免震構造を採用することにより、地震の震動から構造物を保護することができ、地震による被害を回避することが可能となる。
【０００３】
ところで、上述した各免震装置又は免震構造を採用する場合であっても、あらゆる地震の規模又は程度にも対応することができる構造とすることは事実上不可能である。例えば、上述した（１）の所謂積層ゴムを利用した免震装置又は免震構造とする場合では、地震による地盤側と構造物側との相対的変位長さをどの程度まで許容するか否か（最大許容範囲）は、設計上当然に決定されるべき事項である。また、上述した所謂滑り支承又は滑り免震と称される免震装置又は免震構造を採用する場合において決定されるべき滑り面を形成する部材の上面又は下面の径の長さは、振幅ストロークが長い場合でも常に効果的に免震機能を期待する場合には、それに応じた径とすることで理論上足りるが、建物の敷地面積は通常限られているとともに、施工する建物と隣接する家屋や塀その他の構造物との距離を考慮すると、無制限に広い径とすることは事実上不可能である。このことは、上述した所謂コロ免震と称される免震装置又は構造を採用する場合においても同様であり、地盤側に固定された下部支承板や構造物側に固定された上部支承板の面積を無制限に広いものとすることは、コスト面から考慮しても事実上不可能である。したがって、具体的に採用される免震装置又は免震構造は、施工する建物の敷地面積や周辺の構造物等の環境に応じて、免震可能な振幅ストロークに一定の範囲又は限界を設け、その範囲又は限界以上の振幅ストロークを有する地震（長周期地震動など）が発生した場合には、該免震装置が破壊されたり、又はそれまで支承していた上部構造物が支承できなくなり該上部構造物のみが所定の部材上から脱落してしまう等の事態を回避するための構造又は装置を設けなければならない（所謂フェイルセーフ機能を有する技術が要求される。）。
【０００４】
そこで、このように免震可能な振幅ストロークに一定の範囲又は限界を設け、その範囲や限界以上の振幅ストロークを有する地震が発生した場合を考慮して、上記フェイルセーフ機能を有する構造を備えた免震装置や、免震装置とは別体として、こうしたフェイルセーフ機能を備えた装置が提案されている。例えば、特開平６−１５８９１２号公報（特許文献１）記載の免震装置は、下部支承板（球体ケース１Ｂ）の上面外周縁と上部支承板（球体ケース１Ａ）の下面外周縁とからそれぞれ起立し又は垂下してなるストッパ部（内壁１０）が形成され、また、該下部支承板と上部支承板とが相対的に水平移動するのを一定の範囲で規制する多数の引っ張りバネ６が構成要素とされている。この免震装置によれば、地震の振動により、間に備えた球体の転動を介して相対的に下部支承板と上部支承板とが水平移動を開始し、やがて球体がストッパ部まで到ると、該ストッパ部によりそれ以上下部支承板と上部支承板との水平移動が規制される。また、こうした下部支承板と上部支承板との水平移動は、上記多数の引っ張りバネの弾性力によっても規制されるとともに、該引っ張りバネは、この免震装置が地震発生以前の状態に復帰させる復元力としても作用する。また、上述したように、免震可能な地震の振幅ストロークに一定の範囲又は限界を設け、その範囲又は限界以上の振幅ストロークを有する地震が生じた場合には、免震効果を制限する装置として、免震装置の設置位置とは離れた位置に、ダンパーやストッパ等を設けたものも提案されている。ダンパーに関しては、実公平７−２３４４２号公報（特許文献２）に開示された鋼棒ダンパーのように、地震によるあらゆる方向の揺れに対し、鋼棒５に曲げ、捩じれ等の変形を与えることによって得られる復元力により地震による震動や衝撃を吸収するものがある。また、オイルダンパーに代表される粘性ダンパーは、シリンダとピストンと、を備え、ピストンに設けられたオリフィスをシリンダ内の流体が通過する際の粘性抵抗により地震による震動や衝撃を吸収するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１５８９１２号公報
【特許文献２】実公平７−２３４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された免震装置では、免震可能な範囲を越える振幅ストロークの地震が発生した場合には、球体がストッパに衝突することとなり、衝撃の度に大きな衝撃力と衝撃音が発生することとなる。また、この免震装置では、多数の引っ張りバネによっても下部支承板と上部支承板との相対的な水平移動を規制する作用を有するが、引っ張りバネの弾性率をどのように設定するかは技術的に困難であり、取替え作業にも手間がかかることとなる。また、特許文献２に開示された鋼棒ダンパーでは、地震が強く、地盤の振幅ストロークが大きい場合には、鋼棒に残留変形が残り、地震の発生の度に交換が必要になりコスト高となる。また、粘性ダンパーを設ける場合には、あらゆる方向の地震動に対応しなければならない。すなわち、こうしたダンパーを用いる場合には、例えば東西南北に一か所ずつ設置したとしても全部で４つのダンパーが必要となる。こうしたことを考慮すると、一つの構造物に対して極めて多く設置する必要があるとともに、施工上も工期が大幅に延長され又コスト高となることから、一般の戸建住宅を対象とした場合には現実的には採用することが難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した従来の免震装置又はダンパー等が有する種々の課題を解決するために提案されたものであって、対応可能な地震の振幅ストロークに一定の範囲又は限界を有する免震構造物に対して、その範囲又は限界を越える振幅ストロークの地震が発生した場合であっても、免震装置が破損することを防止する等のフェイルセーフ機能を有するばかりではなく、地震の振動による大きな衝撃力や衝撃音の発生を有効に低減することができるとともに上部構造物への影響も低減することができる画期的な免震構造物のフェイルセーフ装置及びこの装置が設けられてなる免震構造物を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、第１及び第２の各発明は、それぞれフェイルセーフ装置に係る発明であり、第３及び第４の各発明は、該フェイルセーフ装置を備えた免震構造物に係る発明である。そこで、この第１の発明（請求項１記載の発明）は、免震装置により免震される免震構造物に配置されるものであって、地盤側又は構造物側の何れか一方に固定されシリンダとピストンとを有する油圧緩衝器と、一端が上記ピストンの先端側に回動可能に連結され回動支軸を中心に回動する回動部材と、一端が上記回動部材の他端に回動可能に連結されてなり紐，ロープ，ワイヤ等の線状体と、上記油圧緩衝器が固定された地盤側又は構造物側とは反対側である構造物側又は地盤側に固定され上記線状体の他端が固定される線状体固定具と、上記回動部材の近傍に固定され上記線状体の中途部が挿通されてなる線状体挿通部材と、を備え、地震による振動により、上記油圧緩衝器と線状体固定具とが相対的に移動するとともに所定の距離に亘って互いに離間すると、上記線状体が緊張して上記回動部材が回転することにより上記ピストンがシリンダ内に押圧され又はシリンダ内からピストンが引き出されることを特徴とするものである。
【０００９】
上記第１の発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置は、免震装置により免震される免震構造物に配置されるものである。この免震装置は、先に説明した（１）積層ゴム免震、又は（３）滑り支承又は滑り免震若しくはコロ免震等を単体として、又は複合的に使用することができる。そして、この第１の発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置によれば、地震による振動が発生し、上記油圧緩衝器と線状体固定具とが相対的に移動し、所定の距離に亘って互いに離間すると、それまで弛緩していた線状体は緊張状態となり、さらに油圧緩衝器と線状体固定具とが離間すると、この線状体により、上記回動部材が回動し、この回動部材の回動により油圧緩衝器を構成するピストンがシリンダ内に押圧され又はシリンダ内からピストンが引き出される。そして、このようにピストンに力が作用すると、該ピストンは徐々に移動し、これが緩衝効果（衝撃吸収効果）として発揮される。なお、上記ピストンが最大限移動した時点は、上記免震装置による免震可能な地震の振幅ストロークの最大値と同じか、該最大値よりも若干下回るものとされている。
【００１０】
したがって、この第１の発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置によれば、免震装置により免震される最大の振幅ストロークを上回る程に大きな変位（例えば、長周期の振動）が発生した場合であっても、上記免震装置が破壊されたり、又はそれまで支承していた上部構造物が支承できなくなり該上部構造物のみが所定の部材上から脱落してしまったりする事態を有効に回避することができ、しかも大きな衝撃を伴うことがない。
【００１１】
さらに、この第１の発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置では、上述した通り、紐，ロープ，ワイヤ等の線状体を構成要素としており、この線状体は中途部が線状体挿通部材に挿通されているところに大きな特徴を有している。すなわち、こうした構成を採用していることから、地盤側と構造物側との相対的変位の方向がどの方向であったとしても、その方向に拘わらず、線状体挿通部材を通過した後の線状体は、常に同じ方向に回動部材を回転させ上記ピストンを移動させる。すなわち、この第１の発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置は、上記線状体と線状体挿通部材とにより、地盤との関係で構造物が水平方向において相対的に変位する変位方向を、常に上記油圧緩衝器を構成するピストンを移動させる方向に変換させることができる。
【００１２】
したがって、この第１の発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置によれば、これまのダンパーのように複数個（例えば、東西南北に一か所ずつ設置したとしても全部で４つのダンパー）を配置する必要性は（少なくとも理論的には）なく、例えば作用する力に耐えることができるのであれば単一のフェイルセーフ装置を使用することで足りることとなる。
【００１３】
次に、第２の発明（請求項２記載の発明）は、上記第１の発明において、前記線状体挿通部材は、中央に前記線状体が挿通され水平断面が円形状の挿通穴が鉛直方向に形成されてなるとともに、該挿通穴の形状は、最も径が短い部位を境に、その上下方向に行くにつれて徐々に大径とされてなるとともに該挿通穴の径の変化率は徐々に大きくなっていることを特徴とするものである。
【００１４】
このフェイルセーフ装置では、地震による振動が発生し、線状体が緊張状態となる度に上記線状体挿通部材の内周面と該線状体とが摺接することとなり、特に、設計上の振動ストロークの最大限に近い振動ストロークが発生し、地盤側と構造物側とが大きく変位した場合には、線状体挿通部材の内周面と該線状体とは極めて大きな力で摺接ないし圧接することとなるところ、この第２の発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置では、前記線状体挿通部材は、中央に前記線状体が挿通され水平断面が円形状の挿通穴が鉛直方向に形成されてなるとともに、該挿通穴の形状は、最も径が短い部位を境に、その上下方向に行くにつれて徐々に大径とされてなるとともに該挿通穴の径の変化率は徐々に大きくなっていることから、線状体挿通部材の内周面と該線状体との摺動抵抗を大幅に低減することができ、また、上記振動ストロークが発生し、地盤側と構造物側とが大きく変位した結果、線状体挿通部材の内周面と該線状体とは極めて大きな力で摺接ないし圧接した場合でも、線状体が切断してしまう危険性を回避することができる。
【００１５】
また、第３の発明（請求項３記載の発明）は、前記フェイルセーフ装置を備えた免震構造物に係り、免震装置により免震されてなる免震構造物であって、地盤側又は構造物側の何れか一方にシリンダとピストンとを有する油圧緩衝器が固定され、この油圧緩衝器を構成するピストンの先端側に、回動支軸を中心に回動する回動部材の一端が回動可能に連結されてなるとともに、該回動部材の他端には紐，ロープ，ワイヤ等の線状体の一端が回動可能に連結され、上記油圧緩衝器が固定された地盤側又は構造物側とは反対側である構造物側又は地盤側には、上記線状体の他端が固定される線状体固定具が固定され、上記回動部材の近傍には、上記線状体の中途部が挿通されてなる線状体挿通部材が固定されてなり、地震による振動により、上記油圧緩衝器と線状体固定具とが相対的に移動するとともに所定の距離に亘って互いに離間すると、上記線状体が緊張して上記回動部材が回転することにより上記ピストンがシリンダ内に押圧され又はシリンダ内からピストンが引き出されることを特徴とするものである。
【００１６】
上記第３の発明に係る免震構造による場合であっても、上記第１の発明と同じ作用効果を奏する。
【００１７】
また、第４の発明（請求項４記載の発明）は、上記第３の発明において、前記線状体挿通部材は、中央に前記線状体が挿通され水平断面が円形状の挿通穴が鉛直方向に形成されてなるとともに、該挿通穴の形状は、最も径が短い部位を境に、その上下方向に行くにつれて徐々に大径とされてなるとともに該挿通穴の径の変化率は徐々に大きくなっていることを特徴とするものである。
【００１８】
この第４の発明に係る免震構造も前記第２の発明と同じ作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００１９】
上記第１の発明（請求項１記載の発明）に係る免震構造物のフェイルセーフ装置や第３の発明（請求項３記載の発明）に係る免震構造によれば、それぞれ免震装置により免震される最大の振幅ストロークを上回る程に長周期の振動が発生した場合であっても、上記免震装置が破壊されたり、又はそれまで支承していた上部構造物が支承できなくなり該上部構造物のみが所定の部材上から脱落してしまったりする事態を有効に回避することができ、しかも大きな衝撃を伴うことがない。
【００２０】
さらに、この第１の発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置や第３の発明（請求項３記載の発明）に係る免震構造によれば、これまのダンパーのように複数個（例えば、東西南北に一か所ずつ設置したとしても全部で４つのダンパー）を配置する必要性は（少なくとも理論的には）なく、例えば作用する力に耐えることができるのであれば単一のフェイルセーフ装置を使用することで足りることとなる。
【００２１】
また、第２の発明（請求項２記載の発明）に係る免震構造物のフェイルセーフ装置や第４の発明（請求項４記載の発明）に係る免震構造物では、前記線状体挿通部材は、中央に前記線状体が挿通され水平断面が円形状の挿通穴が鉛直方向に形成されてなるとともに、該挿通穴の形状は、最も径が短い部位を境に、その上下方向に行くにつれて徐々に大径とされてなるとともに該挿通穴の径の変化率は徐々に大きくなっていることから、線状体挿通部材の内周面と該線状体との摺動抵抗を大幅に低減することができ、また、上記長周期の振動ストロークが発生し、地盤側と構造物側とが大きく変位した結果、線状体挿通部材の内周面と該線状体とは極めて大きな力で摺接ないし圧接した場合でも、線状体が切断してしまう危険性を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】フェイルセーフ装置が免震構造物に配置されている状態を模式的に示す側面図である。
【図２】図１に示すフェイルセーフ装置の主要な構成を示す平面図である。
【図３】油圧緩衝器を模式的に示す断面図である。
【図４】図１に示す状態から地震が発生し地盤側と免震構造物側とが変位した後の状態を模式的に示す側面図である。
【図５】免震構造物に対して地盤が図中右側に変位した後の状態を模式的に示す平面図である。
【図６】免震構造物に対して地盤が図中左側に変位した後の状態を模式的に示す平面図である。
【図７】免震構造物に対して地盤が図中下側に変位した後の状態を模式的に示す平面図である。
【図８】免震構造物に対して地盤が図中上側に変位した後の状態を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置及びこのフェイルセーフ装置を備えた免震構造物に係る実施を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。先ず、免震構造物の免震構造について簡単に説明し、次いで、この免震構造に用いられるフェイルセーフ装置について詳細に説明する。
【００２４】
この免震構造は、図１に示すように、基礎コンクリート（以下、これを地盤という場合がある。）１と免震構造物２を構成する土台３との間に、第１の免震装置４と、第２の免震装置５とが配置されている。上記第１の免震装置４は、上記基礎コンクリート１の上面に水平に設けられた第１の支持プレート７上に固定された下部円盤プレート８と、この下部円盤プレート８と同じ形状からなる上部円盤プレート９と、上記下部円盤プレート８と上部円盤プレート９とにより挟持され図示しない多数の円盤状のゴムが積層された円柱状の積層体１０とから構成されている。なお、この例では、上記土台３の下面には、固定部材１１が固定され、この固定部材１１の下面に固定された固定プレート１２に対して上記上部円盤プレート９が図示しないボルト・ナットからなる複数の締結具により固定されている。
【００２５】
また、上記第２の免震装置５は、上記基礎コンクリート１上に形成され、上面は平滑な滑り面とされた支承プレート１４と、上端は上記土台３の下面に固定され該土台３から垂下してなるスライダー１５とから構成されている。上記支承プレート１４は、円盤状に成形されてなるものであり、上面には図示しないフッ素樹脂等の滑材が塗布されている。上記円盤状に成形された支承プレート１４の直径の長さは、また、上記スライダー１５の下面は上記支承プレート１４の上面に載置されてなるものであり、該支承プレートとの間で互いに摺接するように構成されている。これら第１及び第２の免震装置４，５は、それぞれ複数配置されてなるとともに、免震構造物２全体の荷重は、これら第１及び第２の免震装置４，５により支持されている。したがって、地震の発生により地盤側が振動すると、その加速度は大きく減衰されて免震構造物２側に伝達される（すなわち、免震される）。
【００２６】
そして、上記基礎コンクリート１上には、固定板２１を介して油圧緩衝器２２が配置されている。この油圧緩衝器２２は、アウターチューブ２３と、ピストンロッド２４と、このピストンロッド２４の外側に配置されてなるリターンスプリング（引っ張りバネ）２５を備えている。上記アウターチューブ２３は、本発明を構成するシリンダであり、図３に示すように、内部にはオイル２６が充填されてなるとともに、該アウターチューブ２３の内側には、インナーチューブ２７が形成され、このインナーチューブ２７には、上記オイル２６が流通する多数のオリフィス２７ａが形成されている。また、上記ピストンロッド２４の先端には、ロッド側固定板２８が固定されてなり、基端側は上記インナーチューブ２７内に挿入されてなるとともに該基端には、外周面が上記インナーチューブ２７の内周面に摺接するピストン２９が固定されている。なお、上記アウターチューブ２３の後端面には該アウターチューブ２３の外形よりも大径となされた固定用フランジ部２３ａが形成されている。したがって、ピストンロッド２４に何らの力が作用していない平常時には、上記リターンスプリング２５の弾性力により、図３に示すように、シリンダロッド２４は、外側に突出した状態とされ、後述するように、上記ピストンロッド２４に対して後退する力が作用すると、上記ピストン２９の外周面がインナーチューブ２７の内周面に摺接しながら移動するとともに、該インナーチューブ２７とピストン２９とにより囲まれた部位に充満していたオイル２６は加圧され、この結果、該インナーチューブ２７内に充満されていたオイル２６は上記複数のオリフィス２７ａ外側に徐々に排出される。しかも、上記オリフィス２７ａの数は、ピストン２９が押されて移動するに従い減少することから、オイル２６の流出面積（流出量）は減少し、この結果、上記ピストンロッド２４ないしピストン２９の全ストロークの区間（範囲）に亘ってほぼ一定の油圧抵抗力を発生しながら作動（移動）し、緩衝しながら該ピストンロッド２４ないしピストン２９の移動を停止させる。なお、上記ピストン２９に作用する力が無くなった場合には、再び上記リターンスプリング２５の弾性力により、図３に示す状態に復帰する。
【００２７】
また、上記固定板２１上には、図１に示すように、嵩上げブロック３１と、この嵩上げブロック３１上に配置された水平固定プレート３３が締結具３２（図２参照）により固定されている。そして、上記水平固定プレート３３の先端側は、上記油圧緩衝器２２の固定用フランジ部２３ａ側に突出した突出部３３ａとされ、図４に示すように、該突出部３３ａと上記固定板２１との間は空間が形成されている。そして、上記突出部３３ａには、該突出部３３ａの肉厚方向に貫通穴３３ｂが形成されている。一方、上記油圧緩衝器２２の固定用フランジ部２３ａの背面には、該固定用フランジ部２３ａの背面にボルト及びナット（符号は省略する。）により固定された固定板部３５ａを備えた第１の連結部材３５が配置されている。この第１の連結部材３５は、上記固定板部３５ａと、この固定板部３５ａの背面から上記水平固定プレート３３の上面上に突出した上部連結板部３５ｂと、該固定板部３５ａの背面から上記水平固定プレート３３の上面上に突出した下部連結板部３５ｃとから構成されている。そして、上記上部連結板部３５ｂと下部連結板部３５ｃとにはそれぞれの肉厚方向に貫通穴（符号は省略する。）が形成されてなるとともに、これらの貫通穴と上記水平プレート３３に形成された貫通穴３３ｂとには、第１の連結ピン３６が挿通されている。したがって、上記油圧緩衝器２２は、上記水平固定プレート３３に対して、上記第１の連結ピン３６を中心に回動可能に連結されている。
【００２８】
他方、上記油圧緩衝器２２を構成するピストンロッド２４の先端に固定されたロッド側固定板２８には、第２の連結部材３８が固定されている、この第２の連結部材３８も上記第１の連結部材３５と同じように、上記ロッド側固定板２８の正面に固定された固定板部３８ａと、この固定板部３８ａの正面からピストンロッド２４の長さ方向に突出しそれぞれ平行となされた上部連結板部３８ｂ及び下部連結板部３８ｃとから構成されている。そして、上記上部連結板部３８ｂ及び下部連結板部３８ｃの中央には、それぞれ貫通穴（符号は省略する。）が形成されている。そして、上記上部連結板部３８ｂと下部連結板部３８ｃとの間には、回動部材４０の一端側が挿入され、この回動部材４０の一端側にも貫通穴（符号は省略する。）が形成され、上記上部連結板部３８ｂ及び下部連結板部３８ｃと回動部材４０に形成された貫通穴には、第２の連結ピン４１が挿通されている。
【００２９】
また、上記回動部材４０は、図４に示すように、上記固定板２１上にボルト（符号は省略する。）により固定された固定ブロック４５上に配置されてなるとともに、中央には貫通穴（符号は省略する。）が形成され、この貫通穴内には、該固定ブロック４５の中央に植立された回動支軸４６が挿通されている。なお、上記回動支軸４６は、上記ピストンロッ２４の長さ方向と直交する方向に位置している。したがって、上記回動部材４０は、この回動支軸４６を中心に回動自在に配置されている。またさらに、この回動部材４０の他端には、貫通穴（符号は省略する。）が形成されている。そして、上記回動部材４０の他端側には、上記回動部材４０の他端側に形成された貫通穴に挿通された第３の連結軸４７を備えた連結金具４８により連結されている。上記連結金具４８は、上記第３の連結軸４７と、この第３の連結軸４７が挿通された図示しない挿通穴を備えた拡径部４８ａを両端に備え全体形状がＵ字状に成形された金具本体４８ｂとから構成されている。
【００３０】
そして、上記金具本体４８ｂには、本発明を構成する線状体としてのワイヤ５０の一端が連結されている。また、上記土台３の下面であって、上記油圧緩衝器２２が固定された位置よりもピストンロッド２４の先端から延長された位置には、線状体固定具５１が固定されている。この線状体固定具５１は、上記土台３の下面にボルト（符号は省略する。）により固定されてなるものであり、略Ｃ字状に成形されてなり上記土台３の下面と共同して閉塞空間を形成してなるものである。そして、上記ワイヤ５０の他端は、この線状体固定具５１に係止されている。
【００３１】
そしてさらに、上記ワイヤ５０の中途部は、上記固定板２１上に固定された線状体挿通部材５３に挿通されている。この線状体挿通部材５３は、上記固定板２１上であって、上記連結金具４８の長さ方向の延長線上に固定されてなるものであり、図２に示すように、中央に挿通穴５３ａが形成されている。また、上記線状体挿通部材５３は、金属製の立方体状に成形されたブロックの中央に上記挿通穴５３ａを形成したものであり、該挿通穴５３ａは、平面形状が円形状に成形されてなり、図４に示すように、該線状体挿通部材５３の中央に形成された最も直径の短い部位を中心に、上下両方向に行くにつれて大径化してなるとともにその変化率は徐々に高くなっている。すなわち、図４に示すように、この線状体挿通部材５３の中央で破断した断面図からも明らかなように、肉の部分の断面は左右それぞれ半円状とされている。
【００３２】
そこで、以下上述した油圧緩衝器２２その他の部材が配置された免震構造物２に地震が発生した場合の作用効果について説明する。
【００３３】
先ず、図１に示すように、第１及び第２の免震装置４，５が配置され、上記ワイヤ５０が弛緩されている状態において地震、特に長周期の地震動が発生することにより、例えば、図５に示すように、地盤１側が免震構造物２に対して図５中左側（図５中矢印側）に変位すると、支承プレート１４は左側に移動する結果、上記免震構造物２側に固定された第２の免震装置５を構成するスライダー１５は、支承プレート１４の右側に位置することとなる。このような変位が生じた場合、それまで弛緩していたワイヤ５０は、緊張させられるとともに、該ワイヤ５０により上記回動部材４０が回動し、この結果、上記シリンダロッド２４がリターンスプリング（引っ張りバネ）２５の弾性力に抗して徐々に押圧され、やがて支承プレート１４上からスライダー１５が外れる前段階において、それ以上地盤１側と免震構造物２側とが変位しない状態（すなわち非免震の状態）となる。そして、再び上記地盤１がそれまでとは反対方向（図５中右方向）に変位すると、それまで緊張していた上記ワイヤ５０は再び弛緩するとともに、上記リターンスプリング（引っ張りバネ）２５の弾性力によりシリンダロッド２４は元の状態に復帰する。言うまでもなく、上記支承プレート１４は、上記スライダー１５の下面と摺接しながら（右側に）移動し、やがて該支承プレート１４の外周近くにスライダー１５が至る直前に、やはり上記ワイヤ５０が緊張するとともに、図６に示すように、上記回動部材４０の回動により再びシリンダロッド２４が押圧される。こうした動作は、地盤１側が免震構造物２に対して図中上下方向に変位した場合でも、図７及び図８に示す動作をする。
【００３４】
すなわち、上記油圧緩衝器２２，回動部材４０，ワイヤ５０，線状体固定具５１，線状体挿通部材５３等からなるフェイルセーフ装置が配置された免震構造物２によれば、地盤１が免震構造物２との関係でどの方向に変位しても、必ず緊張したワイヤ５０により、上記回動部材４０が回動してシリンダロッド２４を押圧することにより、衝撃力が極めた緩和された状態で徐々に免震状態を規制して非免震の状態とされる。したがって、こうした免震構造によれば、第１及び第２の免震装置４，５に対して、その範囲又は限界を越える振幅ストロークの地震が発生した場合であっても、該免震装置４，５が破損することを防止でき、フェイルセーフ機能を備えたものとすることができる。
【００３５】
なお、上記実施の形態で説明した油圧緩衝器２２では、ピストンロッド２４がシリンダであるインナーチューブ２７内に押圧される構造のものを図示して説明したが、逆に、（上記回動部材４０の回動により）ピストンロッド２４がシリンダであるインナーチューブ２７内から引き出される構造のものを採用しても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１ （基礎コンクリート）地盤
２ 免震構造物
４ 第１の免震装置
５ 第２の免震装置
２２ 油圧緩衝器
４０ 回動部材
４６ 回動支軸
５０ ワイヤ
５１ 線状体固定具
５３ 線状体挿通部材
５３ａ 挿通穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震の振動から構造物を保護するために使用される免震装置と共に使用される免震構造物のフェイルセーフ装置及びこのフェイルセーフ装置を備えた免震構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、これまで地震による振動から構造物を保護するために設けられる免震装置の種類としては、例えば（１）ゴム板を重ね合わせた（又は間に鉄板を介在させた）積層ゴムにより上部構造物を下方から支持するもの（積層ゴム免震）や、（２）地震による震動をダンパー装置により吸収するもの、（３）地盤と上部構造物との間を絶縁するもの等が提案されている。そして、例えば上記（３）の絶縁方法としては、液体や磁力で上部構造物を浮上させるものや、地盤と上部構造物とを滑らせるもの（滑り支承又は滑り免震）、或いはロールベアリング等の球体を転動させるもの（コロ免震）等がそれぞれ提案され、一部では実用化されているものもある。また、従来の免震装置又は免震構造物では、上述した（１）の装置又は構造と（３）の装置又は構造を併用させたもの等も提案されている。したがって、これらの免震装置又は免震構造を採用することにより、地震の震動から構造物を保護することができ、地震による被害を回避することが可能となる。
【０００３】
ところで、上述した各免震装置又は免震構造を採用する場合であっても、あらゆる地震の規模又は程度にも対応することができる構造とすることは事実上不可能である。例えば、上述した（１）の所謂積層ゴムを利用した免震装置又は免震構造とする場合では、地震による地盤側と構造物側との相対的変位長さをどの程度まで許容するか否か（最大許容範囲）は、設計上当然に決定されるべき事項である。また、上述した所謂滑り支承又は滑り免震と称される免震装置又は免震構造を採用する場合において決定されるべき滑り面を形成する部材の上面又は下面の径の長さは、振幅ストロークが長い場合でも常に効果的に免震機能を期待する場合には、それに応じた径とすることで理論上足りるが、建物の敷地面積は通常限られているとともに、施工する建物と隣接する家屋や塀その他の構造物との距離を考慮すると、無制限に広い径とすることは事実上不可能である。このことは、上述した所謂コロ免震と称される免震装置又は構造を採用する場合においても同様であり、地盤側に固定された下部支承板や構造物側に固定された上部支承板の面積を無制限に広いものとすることは、コスト面から考慮しても事実上不可能である。したがって、具体的に採用される免震装置又は免震構造は、施工する建物の敷地面積や周辺の構造物等の環境に応じて、免震可能な振幅ストロークに一定の範囲又は限界を設け、その範囲又は限界以上の振幅ストロークを有する地震（長周期地震動など）が発生した場合には、該免震装置が破壊されたり、又はそれまで支承していた上部構造物が支承できなくなり該上部構造物のみが所定の部材上から脱落してしまう等の事態を回避するための構造又は装置を設けなければならない（所謂フェイルセーフ機能を有する技術が要求される。）。
【０００４】
そこで、このように免震可能な振幅ストロークに一定の範囲又は限界を設け、その範囲や限界以上の振幅ストロークを有する地震が発生した場合を考慮して、上記フェイルセーフ機能を有する構造を備えた免震装置や、免震装置とは別体として、こうしたフェイルセーフ機能を備えた装置が提案されている。例えば、特開平６−１５８９１２号公報（特許文献１）記載の免震装置は、下部支承板（球体ケース１Ｂ）の上面外周縁と上部支承板（球体ケース１Ａ）の下面外周縁とからそれぞれ起立し又は垂下してなるストッパ部（内壁１０）が形成され、また、該下部支承板と上部支承板とが相対的に水平移動するのを一定の範囲で規制する多数の引っ張りバネ６が構成要素とされている。この免震装置によれば、地震の振動により、間に備えた球体の転動を介して相対的に下部支承板と上部支承板とが水平移動を開始し、やがて球体がストッパ部まで到ると、該ストッパ部によりそれ以上下部支承板と上部支承板との水平移動が規制される。また、こうした下部支承板と上部支承板との水平移動は、上記多数の引っ張りバネの弾性力によっても規制されるとともに、該引っ張りバネは、この免震装置が地震発生以前の状態に復帰させる復元力としても作用する。また、上述したように、免震可能な地震の振幅ストロークに一定の範囲又は限界を設け、その範囲又は限界以上の振幅ストロークを有する地震が生じた場合には、免震効果を制限する装置として、免震装置の設置位置とは離れた位置に、ダンパーやストッパ等を設けたものも提案されている。ダンパーに関しては、実公平７−２３４４２号公報（特許文献２）に開示された鋼棒ダンパーのように、地震によるあらゆる方向の揺れに対し、鋼棒５に曲げ、捩じれ等の変形を与えることによって得られる復元力により地震による震動や衝撃を吸収するものがある。また、オイルダンパーに代表される粘性ダンパーは、シリンダとピストンと、を備え、ピストンに設けられたオリフィスをシリンダ内の流体が通過する際の粘性抵抗により地震による震動や衝撃を吸収するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１５８９１２号公報
【特許文献２】実公平７−２３４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された免震装置では、免震可能な範囲を越える振幅ストロークの地震が発生した場合には、球体がストッパに衝突することとなり、衝撃の度に大きな衝撃力と衝撃音が発生することとなる。また、この免震装置では、多数の引っ張りバネによっても下部支承板と上部支承板との相対的な水平移動を規制する作用を有するが、引っ張りバネの弾性率をどのように設定するかは技術的に困難であり、取替え作業にも手間がかかることとなる。また、特許文献２に開示された鋼棒ダンパーでは、地震が強く、地盤の振幅ストロークが大きい場合には、鋼棒に残留変形が残り、地震の発生の度に交換が必要になりコスト高となる。また、粘性ダンパーを設ける場合には、あらゆる方向の地震動に対応しなければならない。すなわち、こうしたダンパーを用いる場合には、例えば東西南北に一か所ずつ設置したとしても全部で４つのダンパーが必要となる。こうしたことを考慮すると、一つの構造物に対して極めて多く設置する必要があるとともに、施工上も工期が大幅に延長され又コスト高となることから、一般の戸建住宅を対象とした場合には現実的には採用することが難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した従来の免震装置又はダンパー等が有する種々の課題を解決するために提案されたものであって、対応可能な地震の振幅ストロークに一定の範囲又は限界を有する免震構造物に対して、その範囲又は限界を越える振幅ストロークの地震が発生した場合であっても、免震装置が破損することを防止する等のフェイルセーフ機能を有するばかりではなく、地震の振動による大きな衝撃力や衝撃音の発生を有効に低減することができるとともに上部構造物への影響も低減することができる画期的な免震構造物のフェイルセーフ装置及びこの装置が設けられてなる免震構造物を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、第１及び第２の各発明は、それぞれフェイルセーフ装置に係る発明であり、第３及び第４の各発明は、該フェイルセーフ装置を備えた免震構造物に係る発明である。そこで、この第１の発明（請求項１記載の発明）は、免震装置により免震される免震構造物に配置されるものであって、地盤側又は構造物側の何れか一方に固定されシリンダとピストンとを有する油圧緩衝器と、一端が上記ピストンの先端側に回動可能に連結され回動支軸を中心に回動する回動部材と、一端が上記回動部材の他端に回動可能に連結されてなり紐，ロープ，ワイヤ等の線状体と、上記油圧緩衝器が固定された地盤側又は構造物側とは反対側である構造物側又は地盤側に固定され上記線状体の他端が固定される線状体固定具と、上記回動部材の近傍に固定され上記線状体の中途部が挿通されてなる線状体挿通部材と、を備え、地震による振動により、上記油圧緩衝器と線状体固定具とが相対的に移動するとともに所定の距離に亘って互いに離間すると、上記線状体が緊張して上記回動部材が回転することにより上記ピストンがシリンダ内に押圧され又はシリンダ内からピストンが引き出されることを特徴とするものである。
【０００９】
上記第１の発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置は、免震装置により免震される免震構造物に配置されるものである。この免震装置は、先に説明した（１）積層ゴム免震、又は（３）滑り支承又は滑り免震若しくはコロ免震等を単体として、又は複合的に使用することができる。そして、この第１の発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置によれば、地震による振動が発生し、上記油圧緩衝器と線状体固定具とが相対的に移動し、所定の距離に亘って互いに離間すると、それまで弛緩していた線状体は緊張状態となり、さらに油圧緩衝器と線状体固定具とが離間すると、この線状体により、上記回動部材が回動し、この回動部材の回動により油圧緩衝器を構成するピストンがシリンダ内に押圧され又はシリンダ内からピストンが引き出される。そして、このようにピストンに力が作用すると、該ピストンは徐々に移動し、これが緩衝効果（衝撃吸収効果）として発揮される。なお、上記ピストンが最大限移動した時点は、上記免震装置による免震可能な地震の振幅ストロークの最大値と同じか、該最大値よりも若干下回るものとされている。
【００１０】
したがって、この第１の発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置によれば、免震装置により免震される最大の振幅ストロークを上回る程に大きな変位（例えば、長周期の振動）が発生した場合であっても、上記免震装置が破壊されたり、又はそれまで支承していた上部構造物が支承できなくなり該上部構造物のみが所定の部材上から脱落してしまったりする事態を有効に回避することができ、しかも大きな衝撃を伴うことがない。
【００１１】
さらに、この第１の発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置では、上述した通り、紐，ロープ，ワイヤ等の線状体を構成要素としており、この線状体は中途部が線状体挿通部材に挿通されているところに大きな特徴を有している。すなわち、こうした構成を採用していることから、地盤側と構造物側との相対的変位の方向がどの方向であったとしても、その方向に拘わらず、線状体挿通部材を通過した後の線状体は、常に同じ方向に回動部材を回転させ上記ピストンを移動させる。すなわち、この第１の発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置は、上記線状体と線状体挿通部材とにより、地盤との関係で構造物が水平方向において相対的に変位する変位方向を、常に上記油圧緩衝器を構成するピストンを移動させる方向に変換させることができる。
【００１２】
したがって、この第１の発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置によれば、これまのダンパーのように複数個（例えば、東西南北に一か所ずつ設置したとしても全部で４つのダンパー）を配置する必要性は（少なくとも理論的には）なく、例えば作用する力に耐えることができるのであれば単一のフェイルセーフ装置を使用することで足りることとなる。
【００１３】
次に、第２の発明（請求項２記載の発明）は、上記第１の発明において、前記線状体挿通部材は、中央に前記線状体が挿通され水平断面が円形状の挿通穴が鉛直方向に形成されてなるとともに、該挿通穴の形状は、最も径が短い部位を境に、その上下方向に行くにつれて徐々に大径とされてなるとともに該挿通穴の径の変化率は徐々に大きくなっていることを特徴とするものである。
【００１４】
このフェイルセーフ装置では、地震による振動が発生し、線状体が緊張状態となる度に上記線状体挿通部材の内周面と該線状体とが摺接することとなり、特に、設計上の振動ストロークの最大限に近い振動ストロークが発生し、地盤側と構造物側とが大きく変位した場合には、線状体挿通部材の内周面と該線状体とは極めて大きな力で摺接ないし圧接することとなるところ、この第２の発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置では、前記線状体挿通部材は、中央に前記線状体が挿通され水平断面が円形状の挿通穴が鉛直方向に形成されてなるとともに、該挿通穴の形状は、最も径が短い部位を境に、その上下方向に行くにつれて徐々に大径とされてなるとともに該挿通穴の径の変化率は徐々に大きくなっていることから、線状体挿通部材の内周面と該線状体との摺動抵抗を大幅に低減することができ、また、上記振動ストロークが発生し、地盤側と構造物側とが大きく変位した結果、線状体挿通部材の内周面と該線状体とは極めて大きな力で摺接ないし圧接した場合でも、線状体が切断してしまう危険性を回避することができる。
【００１５】
また、第３の発明（請求項３記載の発明）は、前記フェイルセーフ装置を備えた免震構造物に係り、免震装置により免震されてなる免震構造物であって、地盤側又は構造物側の何れか一方にシリンダとピストンとを有する油圧緩衝器が固定され、この油圧緩衝器を構成するピストンの先端側に、回動支軸を中心に回動する回動部材の一端が回動可能に連結されてなるとともに、該回動部材の他端には紐，ロープ，ワイヤ等の線状体の一端が回動可能に連結され、上記油圧緩衝器が固定された地盤側又は構造物側とは反対側である構造物側又は地盤側には、上記線状体の他端が固定される線状体固定具が固定され、上記回動部材の近傍には、上記線状体の中途部が挿通されてなる線状体挿通部材が固定されてなり、地震による振動により、上記油圧緩衝器と線状体固定具とが相対的に移動するとともに所定の距離に亘って互いに離間すると、上記線状体が緊張して上記回動部材が回転することにより上記ピストンがシリンダ内に押圧され又はシリンダ内からピストンが引き出されることを特徴とするものである。
【００１６】
上記第３の発明に係る免震構造による場合であっても、上記第１の発明と同じ作用効果を奏する。
【００１７】
また、第４の発明（請求項４記載の発明）は、上記第３の発明において、前記線状体挿通部材は、中央に前記線状体が挿通され水平断面が円形状の挿通穴が鉛直方向に形成されてなるとともに、該挿通穴の形状は、最も径が短い部位を境に、その上下方向に行くにつれて徐々に大径とされてなるとともに該挿通穴の径の変化率は徐々に大きくなっていることを特徴とするものである。
【００１８】
この第４の発明に係る免震構造も前記第２の発明と同じ作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００１９】
上記第１の発明（請求項１記載の発明）に係る免震構造物のフェイルセーフ装置や第３の発明（請求項３記載の発明）に係る免震構造によれば、それぞれ免震装置により免震される最大の振幅ストロークを上回る程に長周期の振動が発生した場合であっても、上記免震装置が破壊されたり、又はそれまで支承していた上部構造物が支承できなくなり該上部構造物のみが所定の部材上から脱落してしまったりする事態を有効に回避することができ、しかも大きな衝撃を伴うことがない。
【００２０】
さらに、この第１の発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置や第３の発明（請求項３記載の発明）に係る免震構造によれば、これまのダンパーのように複数個（例えば、東西南北に一か所ずつ設置したとしても全部で４つのダンパー）を配置する必要性は（少なくとも理論的には）なく、例えば作用する力に耐えることができるのであれば単一のフェイルセーフ装置を使用することで足りることとなる。
【００２１】
また、第２の発明（請求項２記載の発明）に係る免震構造物のフェイルセーフ装置や第４の発明（請求項４記載の発明）に係る免震構造物では、前記線状体挿通部材は、中央に前記線状体が挿通され水平断面が円形状の挿通穴が鉛直方向に形成されてなるとともに、該挿通穴の形状は、最も径が短い部位を境に、その上下方向に行くにつれて徐々に大径とされてなるとともに該挿通穴の径の変化率は徐々に大きくなっていることから、線状体挿通部材の内周面と該線状体との摺動抵抗を大幅に低減することができ、また、上記長周期の振動ストロークが発生し、地盤側と構造物側とが大きく変位した結果、線状体挿通部材の内周面と該線状体とは極めて大きな力で摺接ないし圧接した場合でも、線状体が切断してしまう危険性を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】フェイルセーフ装置が免震構造物に配置されている状態を模式的に示す側面図である。
【図２】図１に示すフェイルセーフ装置の主要な構成を示す平面図である。
【図３】油圧緩衝器を模式的に示す断面図である。
【図４】図１に示す状態から地震が発生し地盤側と免震構造物側とが変位した後の状態を模式的に示す側面図である。
【図５】免震構造物に対して地盤が図中右側に変位した後の状態を模式的に示す平面図である。
【図６】免震構造物に対して地盤が図中左側に変位した後の状態を模式的に示す平面図である。
【図７】免震構造物に対して地盤が図中下側に変位した後の状態を模式的に示す平面図である。
【図８】免震構造物に対して地盤が図中上側に変位した後の状態を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る免震構造物のフェイルセーフ装置及びこのフェイルセーフ装置を備えた免震構造物に係る実施を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。先ず、免震構造物の免震構造について簡単に説明し、次いで、この免震構造に用いられるフェイルセーフ装置について詳細に説明する。
【００２４】
この免震構造は、図１に示すように、基礎コンクリート（以下、これを地盤という場合がある。）１と免震構造物２を構成する土台３との間に、第１の免震装置４と、第２の免震装置５とが配置されている。上記第１の免震装置４は、上記基礎コンクリート１の上面に水平に設けられた第１の支持プレート７上に固定された下部円盤プレート８と、この下部円盤プレート８と同じ形状からなる上部円盤プレート９と、上記下部円盤プレート８と上部円盤プレート９とにより挟持され図示しない多数の円盤状のゴムが積層された円柱状の積層体１０とから構成されている。なお、この例では、上記土台３の下面には、固定部材１１が固定され、この固定部材１１の下面に固定された固定プレート１２に対して上記上部円盤プレート９が図示しないボルト・ナットからなる複数の締結具により固定されている。
【００２５】
また、上記第２の免震装置５は、上記基礎コンクリート１上に形成され、上面は平滑な滑り面とされた支承プレート１４と、上端は上記土台３の下面に固定され該土台３から垂下してなるスライダー１５とから構成されている。上記支承プレート１４は、円盤状に成形されてなるものであり、上面には図示しないフッ素樹脂等の滑材が塗布されている。上記円盤状に成形された支承プレート１４の直径の長さは、また、上記スライダー１５の下面は上記支承プレート１４の上面に載置されてなるものであり、該支承プレートとの間で互いに摺接するように構成されている。これら第１及び第２の免震装置４，５は、それぞれ複数配置されてなるとともに、免震構造物２全体の荷重は、これら第１及び第２の免震装置４，５により支持されている。したがって、地震の発生により地盤側が振動すると、その加速度は大きく減衰されて免震構造物２側に伝達される（すなわち、免震される）。
【００２６】
そして、上記基礎コンクリート１上には、固定板２１を介して油圧緩衝器２２が配置されている。この油圧緩衝器２２は、アウターチューブ２３と、ピストンロッド２４と、このピストンロッド２４の外側に配置されてなるリターンスプリング（引っ張りバネ）２５を備えている。上記アウターチューブ２３は、本発明を構成するシリンダであり、図３に示すように、内部にはオイル２６が充填されてなるとともに、該アウターチューブ２３の内側には、インナーチューブ２７が形成され、このインナーチューブ２７には、上記オイル２６が流通する多数のオリフィス２７ａが形成されている。また、上記ピストンロッド２４の先端には、ロッド側固定板２８が固定されてなり、基端側は上記インナーチューブ２７内に挿入されてなるとともに該基端には、外周面が上記インナーチューブ２７の内周面に摺接するピストン２９が固定されている。なお、上記アウターチューブ２３の後端面には該アウターチューブ２３の外形よりも大径となされた固定用フランジ部２３ａが形成されている。したがって、ピストンロッド２４に何らの力が作用していない平常時には、上記リターンスプリング２５の弾性力により、図３に示すように、シリンダロッド２４は、外側に突出した状態とされ、後述するように、上記ピストンロッド２４に対して後退する力が作用すると、上記ピストン２９の外周面がインナーチューブ２７の内周面に摺接しながら移動するとともに、該インナーチューブ２７とピストン２９とにより囲まれた部位に充満していたオイル２６は加圧され、この結果、該インナーチューブ２７内に充満されていたオイル２６は上記複数のオリフィス２７ａ外側に徐々に排出される。しかも、上記オリフィス２７ａの数は、ピストン２９が押されて移動するに従い減少することから、オイル２６の流出面積（流出量）は減少し、この結果、上記ピストンロッド２４ないしピストン２９の全ストロークの区間（範囲）に亘ってほぼ一定の油圧抵抗力を発生しながら作動（移動）し、緩衝しながら該ピストンロッド２４ないしピストン２９の移動を停止させる。なお、上記ピストン２９に作用する力が無くなった場合には、再び上記リターンスプリング２５の弾性力により、図３に示す状態に復帰する。
【００２７】
また、上記固定板２１上には、図１に示すように、嵩上げブロック３１と、この嵩上げブロック３１上に配置された水平固定プレート３３が締結具３２（図２参照）により固定されている。そして、上記水平固定プレート３３の先端側は、上記油圧緩衝器２２の固定用フランジ部２３ａ側に突出した突出部３３ａとされ、図４に示すように、該突出部３３ａと上記固定板２１との間は空間が形成されている。そして、上記突出部３３ａには、該突出部３３ａの肉厚方向に貫通穴３３ｂが形成されている。一方、上記油圧緩衝器２２の固定用フランジ部２３ａの背面には、該固定用フランジ部２３ａの背面にボルト及びナット（符号は省略する。）により固定された固定板部３５ａを備えた第１の連結部材３５が配置されている。この第１の連結部材３５は、上記固定板部３５ａと、この固定板部３５ａの背面から上記水平固定プレート３３の上面上に突出した上部連結板部３５ｂと、該固定板部３５ａの背面から上記水平固定プレート３３の上面上に突出した下部連結板部３５ｃとから構成されている。そして、上記上部連結板部３５ｂと下部連結板部３５ｃとにはそれぞれの肉厚方向に貫通穴（符号は省略する。）が形成されてなるとともに、これらの貫通穴と上記水平プレート３３に形成された貫通穴３３ｂとには、第１の連結ピン３６が挿通されている。したがって、上記油圧緩衝器２２は、上記水平固定プレート３３に対して、上記第１の連結ピン３６を中心に回動可能に連結されている。
【００２８】
他方、上記油圧緩衝器２２を構成するピストンロッド２４の先端に固定されたロッド側固定板２８には、第２の連結部材３８が固定されている、この第２の連結部材３８も上記第１の連結部材３５と同じように、上記ロッド側固定板２８の正面に固定された固定板部３８ａと、この固定板部３８ａの正面からピストンロッド２４の長さ方向に突出しそれぞれ平行となされた上部連結板部３８ｂ及び下部連結板部３８ｃとから構成されている。そして、上記上部連結板部３８ｂ及び下部連結板部３８ｃの中央には、それぞれ貫通穴（符号は省略する。）が形成されている。そして、上記上部連結板部３８ｂと下部連結板部３８ｃとの間には、回動部材４０の一端側が挿入され、この回動部材４０の一端側にも貫通穴（符号は省略する。）が形成され、上記上部連結板部３８ｂ及び下部連結板部３８ｃと回動部材４０に形成された貫通穴には、第２の連結ピン４１が挿通されている。
【００２９】
また、上記回動部材４０は、図４に示すように、上記固定板２１上にボルト（符号は省略する。）により固定された固定ブロック４５上に配置されてなるとともに、中央には貫通穴（符号は省略する。）が形成され、この貫通穴内には、該固定ブロック４５の中央に植立された回動支軸４６が挿通されている。なお、上記回動支軸４６は、上記ピストンロッ２４の長さ方向と直交する方向に位置している。したがって、上記回動部材４０は、この回動支軸４６を中心に回動自在に配置されている。またさらに、この回動部材４０の他端には、貫通穴（符号は省略する。）が形成されている。そして、上記回動部材４０の他端側には、上記回動部材４０の他端側に形成された貫通穴に挿通された第３の連結軸４７を備えた連結金具４８により連結されている。上記連結金具４８は、上記第３の連結軸４７と、この第３の連結軸４７が挿通された図示しない挿通穴を備えた拡径部４８ａを両端に備え全体形状がＵ字状に成形された金具本体４８ｂとから構成されている。
【００３０】
そして、上記金具本体４８ｂには、本発明を構成する線状体としてのワイヤ５０の一端が連結されている。また、上記土台３の下面であって、上記油圧緩衝器２２が固定された位置よりもピストンロッド２４の先端から延長された位置には、線状体固定具５１が固定されている。この線状体固定具５１は、上記土台３の下面にボルト（符号は省略する。）により固定されてなるものであり、略Ｃ字状に成形されてなり上記土台３の下面と共同して閉塞空間を形成してなるものである。そして、上記ワイヤ５０の他端は、この線状体固定具５１に係止されている。
【００３１】
そしてさらに、上記ワイヤ５０の中途部は、上記固定板２１上に固定された線状体挿通部材５３に挿通されている。この線状体挿通部材５３は、上記固定板２１上であって、上記連結金具４８の長さ方向の延長線上に固定されてなるものであり、図２に示すように、中央に挿通穴５３ａが形成されている。また、上記線状体挿通部材５３は、金属製の立方体状に成形されたブロックの中央に上記挿通穴５３ａを形成したものであり、該挿通穴５３ａは、平面形状が円形状に成形されてなり、図４に示すように、該線状体挿通部材５３の中央に形成された最も直径の短い部位を中心に、上下両方向に行くにつれて大径化してなるとともにその変化率は徐々に高くなっている。すなわち、図４に示すように、この線状体挿通部材５３の中央で破断した断面図からも明らかなように、肉の部分の断面は左右それぞれ半円状とされている。
【００３２】
そこで、以下上述した油圧緩衝器２２その他の部材が配置された免震構造物２に地震が発生した場合の作用効果について説明する。
【００３３】
先ず、図１に示すように、第１及び第２の免震装置４，５が配置され、上記ワイヤ５０が弛緩されている状態において地震、特に長周期の地震動が発生することにより、例えば、図５に示すように、地盤１側が免震構造物２に対して図５中左側（図５中矢印側）に変位すると、支承プレート１４は左側に移動する結果、上記免震構造物２側に固定された第２の免震装置５を構成するスライダー１５は、支承プレート１４の右側に位置することとなる。このような変位が生じた場合、それまで弛緩していたワイヤ５０は、緊張させられるとともに、該ワイヤ５０により上記回動部材４０が回動し、この結果、上記シリンダロッド２４がリターンスプリング（引っ張りバネ）２５の弾性力に抗して徐々に押圧され、やがて支承プレート１４上からスライダー１５が外れる前段階において、それ以上地盤１側と免震構造物２側とが変位しない状態（すなわち非免震の状態）となる。そして、再び上記地盤１がそれまでとは反対方向（図５中右方向）に変位すると、それまで緊張していた上記ワイヤ５０は再び弛緩するとともに、上記リターンスプリング（引っ張りバネ）２５の弾性力によりシリンダロッド２４は元の状態に復帰する。言うまでもなく、上記支承プレート１４は、上記スライダー１５の下面と摺接しながら（右側に）移動し、やがて該支承プレート１４の外周近くにスライダー１５が至る直前に、やはり上記ワイヤ５０が緊張するとともに、図６に示すように、上記回動部材４０の回動により再びシリンダロッド２４が押圧される。こうした動作は、地盤１側が免震構造物２に対して図中上下方向に変位した場合でも、図７及び図８に示す動作をする。
【００３４】
すなわち、上記油圧緩衝器２２，回動部材４０，ワイヤ５０，線状体固定具５１，線状体挿通部材５３等からなるフェイルセーフ装置が配置された免震構造物２によれば、地盤１が免震構造物２との関係でどの方向に変位しても、必ず緊張したワイヤ５０により、上記回動部材４０が回動してシリンダロッド２４を押圧することにより、衝撃力が極めた緩和された状態で徐々に免震状態を規制して非免震の状態とされる。したがって、こうした免震構造によれば、第１及び第２の免震装置４，５に対して、その範囲又は限界を越える振幅ストロークの地震が発生した場合であっても、該免震装置４，５が破損することを防止でき、フェイルセーフ機能を備えたものとすることができる。
【００３５】
なお、上記実施の形態で説明した油圧緩衝器２２では、ピストンロッド２４がシリンダであるインナーチューブ２７内に押圧される構造のものを図示して説明したが、逆に、（上記回動部材４０の回動により）ピストンロッド２４がシリンダであるインナーチューブ２７内から引き出される構造のものを採用しても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１ （基礎コンクリート）地盤
２ 免震構造物
４ 第１の免震装置
５ 第２の免震装置
２２ 油圧緩衝器
４０ 回動部材
４６ 回動支軸
５０ ワイヤ
５１ 線状体固定具
５３ 線状体挿通部材
５３ａ 挿通穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤側又は構造物側の何れか一方に固定されシリンダとピストンとを有する油圧緩衝器と、一端が上記ピストンの先端側に回動可能に連結され回動支軸を中心に回動する回動部材と、一端が上記回動部材の他端に回動可能に連結されてなり紐，ロープ，ワイヤ等の線状体と、上記油圧緩衝器が固定された地盤側又は構造物側とは反対側である構造物側又は地盤側に固定され上記線状体の他端が固定される線状体固定具と、上記回動部材の近傍に固定され上記線状体の中途部が挿通されてなる線状体挿通部材と、を備え、
地震による振動により、上記油圧緩衝器と線状体固定具とが相対的に移動するとともに所定の距離に亘って互いに離間すると、上記線状体が緊張して上記回動部材が回転することにより上記ピストンがシリンダ内に押圧され又はシリンダ内からピストンが引き出されることを特徴とする免震構造物のフェイルセーフ装置。
【請求項２】
前記線状体挿通部材は、中央に前記線状体が挿通され水平断面が円形状の挿通穴が鉛直方向に形成されてなるとともに、該挿通穴の形状は、最も径が短い部位を境に、その上下方向に行くにつれて徐々に大径とされてなるとともに該挿通穴の径の変化率は徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項１記載の免震構造物のフェイルセーフ装置。
【請求項３】
免震装置により免震されてなる免震構造物であって、地盤側又は構造物側の何れか一方にシリンダとピストンとを有する油圧緩衝器が固定され、
この油圧緩衝器を構成するピストンの先端側に、回動支軸を中心に回動する回動部材の一端が回動可能に連結されてなるとともに、該回動部材の他端には紐，ロープ，ワイヤ等の線状体の一端が回動可能に連結され、
上記油圧緩衝器が固定された地盤側又は構造物側とは反対側である構造物側又は地盤側には、上記線状体の他端が固定される線状体固定具が固定され、
上記回動部材の近傍には、上記線状体の中途部が挿通されてなる線状体挿通部材が固定されてなり、
地震による振動により、上記油圧緩衝器と線状体固定具とが相対的に移動するとともに所定の距離に亘って互いに離間すると、上記線状体が緊張して上記回動部材が回転することにより上記ピストンがシリンダ内に押圧され又はシリンダ内からピストンが引き出されることを特徴とするフェイルセーフ装置を備えた免震構造物。
【請求項４】
前記線状体挿通部材は、中央に前記線状体が挿通され水平断面が円形状の挿通穴が鉛直方向に形成されてなるとともに、該挿通穴の形状は、最も径が短い部位を境に、その上下方向に行くにつれて徐々に大径とされてなるとともに該挿通穴の径の変化率は徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項３記載のフェイルセーフ装置を備えた免震構造。
【請求項１】
地盤側又は構造物側の何れか一方に固定されシリンダとピストンとを有する油圧緩衝器と、一端が上記ピストンの先端側に回動可能に連結され回動支軸を中心に回動する回動部材と、一端が上記回動部材の他端に回動可能に連結されてなり紐，ロープ，ワイヤ等の線状体と、上記油圧緩衝器が固定された地盤側又は構造物側とは反対側である構造物側又は地盤側に固定され上記線状体の他端が固定される線状体固定具と、上記回動部材の近傍に固定され上記線状体の中途部が挿通されてなる線状体挿通部材と、を備え、
地震による振動により、上記油圧緩衝器と線状体固定具とが相対的に移動するとともに所定の距離に亘って互いに離間すると、上記線状体が緊張して上記回動部材が回転することにより上記ピストンがシリンダ内に押圧され又はシリンダ内からピストンが引き出されることを特徴とする免震構造物のフェイルセーフ装置。
【請求項２】
前記線状体挿通部材は、中央に前記線状体が挿通され水平断面が円形状の挿通穴が鉛直方向に形成されてなるとともに、該挿通穴の形状は、最も径が短い部位を境に、その上下方向に行くにつれて徐々に大径とされてなるとともに該挿通穴の径の変化率は徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項１記載の免震構造物のフェイルセーフ装置。
【請求項３】
免震装置により免震されてなる免震構造物であって、地盤側又は構造物側の何れか一方にシリンダとピストンとを有する油圧緩衝器が固定され、
この油圧緩衝器を構成するピストンの先端側に、回動支軸を中心に回動する回動部材の一端が回動可能に連結されてなるとともに、該回動部材の他端には紐，ロープ，ワイヤ等の線状体の一端が回動可能に連結され、
上記油圧緩衝器が固定された地盤側又は構造物側とは反対側である構造物側又は地盤側には、上記線状体の他端が固定される線状体固定具が固定され、
上記回動部材の近傍には、上記線状体の中途部が挿通されてなる線状体挿通部材が固定されてなり、
地震による振動により、上記油圧緩衝器と線状体固定具とが相対的に移動するとともに所定の距離に亘って互いに離間すると、上記線状体が緊張して上記回動部材が回転することにより上記ピストンがシリンダ内に押圧され又はシリンダ内からピストンが引き出されることを特徴とするフェイルセーフ装置を備えた免震構造物。
【請求項４】
前記線状体挿通部材は、中央に前記線状体が挿通され水平断面が円形状の挿通穴が鉛直方向に形成されてなるとともに、該挿通穴の形状は、最も径が短い部位を境に、その上下方向に行くにつれて徐々に大径とされてなるとともに該挿通穴の径の変化率は徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項３記載のフェイルセーフ装置を備えた免震構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−４４１９４（Ｐ２０１３−４４１９４Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８３６８０（Ｐ２０１１−１８３６８０）
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（３９４０１５１５４）株式会社一条工務店 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（３９４０１５１５４）株式会社一条工務店 (5)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]