JP2000120083A - 構築物の免震構造 - Google Patents

構築物の免震構造

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JP2000120083A
JP2000120083A JP10294895A JP29489598A JP2000120083A JP 2000120083 A JP2000120083 A JP 2000120083A JP 10294895 A JP10294895 A JP 10294895A JP 29489598 A JP29489598 A JP 29489598A JP 2000120083 A JP2000120083 A JP 2000120083A
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pile
isolator
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force
seismic isolation
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Eiichiro Saeki
英一郎 佐伯
Makoto Nagata
誠 永田
Akira Wada
章 和田
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 積層ゴムや滑り支承といった特殊な免震装置
を必要としない免震構造を提供する。 【解決手段】 上部構築物1の鉛直力を支持し、かつ、
水平剛性を小さくすることによって、アイソレータとし
ての機能を持たせたアイソレータ杭3と、弾性域におけ
る水平剛性がアイソレータ杭3よりも大きく、地震入力
エネルギーを吸収できるエネルギー吸収能力を有したダ
ンパー杭4を分離して設けることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は杭を用いた構築物の
免震構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】構築物用の杭基礎は、当該構築物の設置
対象地盤が軟弱である場合に採用される基礎形式の一つ
であり、支持層まで打ち込んだ杭の上部に上部構造物を
構築し、構造物重量を支持するものである。通常の杭で
は、上部構造を支えるのに必要な支持力を得るための杭
径が大きくなり、それに伴って杭の水平剛性も大きくな
る。また、この杭基礎構法では、構造物の鉛直力を支持
する杭が同時に地震エネルギーを吸収することになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の杭基礎構法では
次の問題があった。 上部構造を支えるのに必要な支持力を得るために杭
径が大きく、杭の水平剛性も大きくなるので、地震時に
上部構造に伝わる地震エネルギーも大きなものになり、
その大きな地震エネルギーに対して上部構造を設計する
必要がある。 前記のように、通常の杭は剛性が高く、地震時に上
部構造から杭に伝わる荷重も大きなものになり、従っ
て、大地震時には、杭頭部が破壊するに至る場合があ
る。
【0004】他方、従来の免震構造では、建物と基礎と
の間に特殊な免震部材を介在させ、建物に入力する地震
エネルギーを低減している。また、この免震構造では、
免震部材を設置する免震層を設けるのが一般的である。
【0005】しかし、前記の免震構造では、特殊な免震
装置が必要であり、さらに、それを取付けるための専用
スペースを必要とすることから、施工コストが高くなる
という不具合を生じる。本発明は、前記の諸問題を解決
した構築物の免震構造を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明に係る免震構造は、 構築物の鉛直力を支持
し、かつ水平剛性を小さくすることによって、アイソレ
ータとしての機能を持たせたアイソレータ杭と、弾性域
における水平剛性がアイソレータ杭よりも大きく、地震
入力エネルギーを吸収できるエネルギー吸収能力を有し
たダンパー杭を分離して設けることを特徴とする。本発
明において、前記アイソレータ杭が構築物の鉛直力を支
持する杭として支持層に達する杭であり、前記ダンパー
杭が地震エネルギーを吸収する杭として支持層に未到達
の杭であることを特徴とする。本発明において、前記ア
イソレータ杭が構築物の鉛直力を支持する杭として支持
層に未到達であることを特徴とする。本発明において、
前記アイソレータ杭として、摩擦杭や多段羽根回転圧入
鋼管杭を用いた場合には、前記アイソレータ杭が回転圧
入鋼管杭であることを特徴とする。本発明において、前
記アイソレータ杭が、コンクリート充填回転圧入鋼管杭
であることを特徴とする。本発明において、前記ダンパ
ー杭が回転圧入鋼管杭であることを特徴とする。
【0007】本発明によると、アイソレータ杭とダンパ
ー杭とを分離して設け、かつ、構築物の鉛直力を支持す
るアイソレータ杭を地震時の揺れに対する復元力を備え
た構造としたことにより、地震時の入力エネルギーをダ
ンパー杭によって吸収し、前記アイソレータ杭の復元力
作用と相俟って簡潔な構造で、円滑かつ有効に地震力を
減衰することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図を参照
して説明する。図1は本発明の実施形態に係る免震構造
を示す側断面説明図、図2は杭の平面配置図、図3、図
4は地震力による杭の変形を示す側面説明図である。
【0009】図1において、上部構造物1は、例えば4
階建ての事務所ビルを示すものとして図示してあり、こ
の上部構造物1の下部2にアイソレータ杭3とダンパー
杭4の上端部が固定されている。
【0010】また、図示例において、軟弱地盤5の下側
の支持層6までの深さHは30mとする。前記軟弱地盤
5上に構築された前記4階建ての事務所ビルの上部構造
物1において、アイソレータ杭3とダンパー杭4は図2
の平面配置で次のように設けられる。
【0011】杭本数は、アイソレータ杭3は24本、ダ
ンパー杭4は4本設けられる。アイソレータ杭3は、2
00φ×19〜6(上杭はt=19mm、下杭はt=6
mmで板厚を変化する)、材質=60キロ鋼,杭長=3
0mのものを打設する。ダンパー杭4は1000φ×
6,材質=20キロ鋼,杭長L=5mのものを打設す
る。前記のアイソレータ杭3とダンパー杭4において、
各杭に発生する最大モーメントは、アイソレータ杭:ダ
ンパー杭=1:30程度になる。また、アイソレータ杭
3は弾性、ダンパー杭4は弾塑性の設計が十分に可能で
ある。
【0012】前記構成のアイソレータ杭3は、水平剛性
が小さく、地震時の変形にも弾性で追従し、地震の後に
も上部構造物1を元の位置に戻す効果(復元力)を持っ
ている。一方、地震のエネルギーはダンパー杭4で吸収
する。また、前述のとおり、アイソレータ杭3は主とし
て上部構造物1の鉛直力を支持するため、支持層6まで
到達するが、ダンパー杭4は主として地震時の入力エネ
ルギーを吸収するものであるから、支持層6まで達する
必要はない。
【0013】本発明において、図3、図4に示すよう
に、地震による水平力で上部構造物1が水平に移動する
とき、アイソレータ杭3とダンパー杭4は各図の点線と
2点鎖線のように弾性変形し、この両杭が相俟って上部
構造物1の支持機能と地震時有効な免震機能を発揮する
ものである。つまり、アイソレータ杭3には、上部構造
物1の鉛直力を支持するに十分な範囲において、弾性復
元力を持たせており、それにより地震時水平力でアイソ
レータ杭3が破壊することはない。一方、それに伴なっ
て上部構造物1は杭頭位置において大きな水平変位を生
じ易くなるが、これに対してはダンパー杭4が機能す
る。つまり、地震時ダンパー杭4が図示のように変形し
ながら軟弱地盤5中で水平抵抗移動することにより上部
構造物1の水平移動を減衰できる。
【0014】本発明の実施形態の作用を説明すると次の
とおりである。 ダンパー杭4をアイソレータ杭3と分離して設け、
かつ、上部構造物1を支えるアイソレータ杭3の水平剛
性を小さくして復元力を持たせることによりアイソレー
タ杭3にダンパー杭4と相俟って免震効果を持たせ(従
来の基礎杭では杭径が大きく、水平剛性も大きく地震時
地盤から上部構造に伝わる地震エネルギーも大きい)、
入力地震エネルギーを大幅に低減させる。同時に、上部
構造から杭頭に作用する水平力や曲げモーメントも大幅
に低減される。 アイソレータ杭3である図示例の回転圧入鋼管杭
は、図5に示すように鋼管の先端に螺旋状の回転翼7を
設けた鋼管杭であり、通常の杭に比べて、非常に大きな
先端支持力を発揮する。この回転圧入鋼管杭を用いてア
イソレータ杭3の軸径を小さくすることでアイソレータ
杭3の水平剛性を小さくできる。なお、各杭には、図7
に示す多段羽根回転圧入鋼管杭を用いてもよい。 アイソレータ杭3に用いる鋼管を高張力鋼とするこ
とで水平剛性はさらに小さくなり、免震効果を高めるこ
とができる。 地震エネルギーを吸収するためのダンパー機構とし
て、アイソレータ杭3と別に設置するダンパー杭4は、
軸径(水平剛性)を大きくし、地震エネルギーを効率的
に吸収できるようにする。 前記ダンパー杭4としても、図示のように回転翼7
を有する回転圧入鋼管杭を利用できる。また、この鋼管
杭を低降伏点鋼とすることでダンパー効果を一層高める
ことができる。 前述のとおり、主に鉛直力を支持するアイソレータ
杭3と、地震エネルギーを吸収するダンパー杭4を分離
することによって、アイソレータ杭3は、大地震時にも
弾性範囲で設計することが可能である。ダンパー杭4
は、地震時に塑性化するが、鋼材の変形性能は大きく、
エネルギー吸収性能も大きいために破壊はしない。 杭自体に免震効果を持たせることで、特殊な免震装
置を必要とせず、また免震層も必要ないのでコストダウ
ンを図ることができる。 図6には、従来の通常耐震構法と、本発明の免震構
法による免震効果をシミュレーションしたグラフが示さ
れている。同図から分かるとおり、上部構造や地盤条件
にもよるが、入力を3割〜5割低減できる。 なお、本発明の免震構造を従来の免震装置と併用す
ることは、何ら本発明の趣旨に反しない。
【0015】
【発明の効果】本発明はアイソレータ杭とダンパー杭と
を分離して設けた免震構造とし、かつアイソレータ杭を
大地震時にも復元力を持たせるような弾性設計とするこ
とで、構造が簡潔で、コストアップを伴うことなく建築
物の安全性を向上できる。また、特殊な免震装置を必要
としないこと、および免震層を必要としないことから、
従来の免震構造と比べて、短工期,低コストの構造とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る免震構造の側面説明図
である。
【図2】アイソレータ杭とダンパー杭の上部構造物に対
する平面配置図である。
【図3】地震力によるアイソレータ杭とダンパー杭の弾
性変形を示す側面説明図である。
【図4】地震力によるアイソレータ杭とダンパー杭の弾
性変形を示す側面説明図である。
【図5】回転圧入鋼管杭の斜視図である。
【図6】従来の通常耐震構法と本発明の免震構法による
免震効果をグラフで示す図である。
【図7】多段羽根回転圧入鋼管杭の側面説明図である。
【符号の説明】
1 上部構造物 2 下部 3 アイソレータ杭 4 ダンパー杭 5 軟弱地盤 6 支持層 7 回転翼
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年12月7日(1998.12.
7)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明に係る免震構造は、構築物の鉛直力を支持
し、かつ水平力を小さくすることによって、アイソレー
タとしての機能を持たせたアイソレータ杭と、弾性域に
おける水平剛性がアイソレータ杭よりも大きく、地震入
力エネルギーを吸収できるエネルギー吸収能力を有した
ダンパー杭を分離して設けることを特徴とする。本発明
において、前記アイソレータ杭が構築物の鉛直力を支持
する杭として支持層に達する杭であり、前記ダンパー杭
が地震エネルギーを吸収する杭として支持層に未到達の
杭であることを特徴とする。本発明において、前記アイ
ソレータ杭が回転圧入鋼管杭であることを特徴とする。
本発明において、前記アイソレータ杭として摩擦杭や多
段羽根回転圧入鋼管杭を用いる場合には、前記アイソレ
ータ杭が構築物の鉛直力を支持する杭として支持層に未
到達であることを特徴とする。本発明において、前記ア
イソレータ杭が、コンクリート充填回転圧入鋼管杭であ
ることを特徴とする。本発明において、前記ダンパー杭
が回転圧入鋼管杭であることを特徴とする。
フロントページの続き Fターム(参考) 2D041 AA02 BA16 CA05 CB01 CB05 CB06 DB02 DB05 2D046 CA01 DA11 DA12

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構築物の鉛直力を支持し、かつ水平剛性
    を小さくすることによって、アイソレータとしての機能
    を持たせたアイソレータ杭と、弾性域における水平剛性
    がアイソレータ杭よりも大きく、地震入力エネルギーを
    吸収できるエネルギー吸収能力を有したダンパー杭を分
    離して設けることを特徴とする構築物の免震構造。
  2. 【請求項2】 前記アイソレータ杭が構築物の鉛直力を
    支持する杭として支持層に達する杭であり、前記ダンパ
    ー杭が地震エネルギーを吸収する杭として支持層に未到
    達の杭である請求項1記載の構築物の免震構造。
  3. 【請求項3】 前記アイソレータ杭が構築物の鉛直力を
    支持する杭として支持層に未到達である請求項1又は請
    求項2記載の構築物の免震構造。
  4. 【請求項4】 前記アイソレータ杭が回転圧入鋼管杭で
    ある請求項1ないし3のいずれかに記載の構築物の免震
    構造。
  5. 【請求項5】 前記アイソレータ杭が、コンクリート充
    填回転圧入鋼管杭である請求項1ないし3のいずれかに
    記載の構築物の免震構造。
  6. 【請求項6】 前記ダンパー杭が回転圧入鋼管杭である
    請求項1ないし5のいずれかに記載の構築物の免震構
    造。
JP10294895A 1998-10-16 1998-10-16 構築物の免震構造 Withdrawn JP2000120083A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015055053A (ja) * 2013-09-10 2015-03-23 株式会社 Gtスパイラル スパイラル杭基礎
CN113585319A (zh) * 2021-08-30 2021-11-02 中庆建设有限责任公司 一种桩基施工方法

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Effective date: 20060110