JP2000179293A

JP2000179293A - 地下構造物の中柱用免震装置

Info

Publication number: JP2000179293A
Application number: JP10352351A
Authority: JP
Inventors: Noboru Tashiro; のぼる田代; Takeyasu Suzuki; 猛康鈴木; Homare Kaneko; 誉金子; Fujita Katsukawa; 藤太勝川; Yukimasa Tei; 志誠鄭; Teruo Sasaki; 輝男佐々木; Tatsuji Matsumoto; 達治松本; Shigeo Maruki; 繁雄丸喜; Hiroshi Yamada; 博山田
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Sumitomo Riko Co Ltd; Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Sumitomo Riko Co Ltd; Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 2000-06-27

Abstract

(57)【要約】【課題】地下構造物の床面及び天井面と、中柱の上下
端部に作用する剪断力及び曲げモーメントを回転剛性を
調整しつつ低減できると共に、信頼性の高い地下構造物
の中柱用免震装置を提供する。【解決手段】免震装置２０は、筒型の地下構造物の床
部と天井部との間に立設されて床部と天井部間を支持す
る中柱１０の上下端部の少なくとも一方に取り付けられ
て、中柱側部材２１と地下構造物側部材３１とが重ね合
わされて構成される。中柱側部材と地下構造物側部材
が、それぞれ基盤部２２，３２と、各基盤部から互いに
対向して突出して互いの接触面が嵌合可能な湾曲形状に
形成された接触部２３，３３とを有すると共に、接触部
の摺動可能方向の両側にて基盤部間に介在されたゴム弾
性体３６を有する。ゴム弾性体は、加硫接着により形成
され、接触部の周囲を囲む環状であってもよい。接触面
には、摩擦低減部材を設けてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル等の地下
構造物の床部と天井部との間に立設されて、床部と天井
部間を支持する中柱の上下端部に取り付けられる地下構
造物の中柱用免震装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】地下鉄
等の地下構造物において、床部と天井部間を支持する中
柱には、常時１０００ｔｆ程度の荷重（軸力）が作用し
ている。そして、地震時には、床部と天井部の横ずれに
より中柱が横断方向に大きく変形して、大きな剪断力と
曲げモーメントが地震時増加分断面力として作用する。
そのため、大地震の場合には、中柱が破壊して荷重を支
持できなくなり、トンネルが崩壊に至るというようなお
それがあるため、これに対する対策が必要となってい
る。

【０００３】従来、中柱に加わる軸力を低減させるため
に、上端部（柱頭部）や下端部（柱脚部）を例えばロッ
キングピアピボット支承やコンクリートヒンジ等のピン
構造を採用したものが知られている。これによれば、地
下構造物の床面等と中柱とを剛結させた場合と比べて、
中柱剪断力で０．０２程度（剛結の場合を１とする）、
中柱曲げモーメントで０．０１程度になっており、また
床部あるいは天井部の剪断力は０．５程度、同曲げモー
メントは０．４５程度に低減している。また、中柱の上
下端部での剪断力及び曲げモーメントを低減させるため
に、ローラを用いた支承や、低摩擦材料を用いた滑り面
による方法の採用によっても同様の効果が得られる。し
かし、これらピン構造支承等のみの場合、回転剛性が低
すぎるため、中柱の変形に対して復帰する力が働かない
という問題がある。

【０００４】また、中柱に積層ゴム支承を用いることに
より、剛結の場合と比べて中柱剪断力で０．５５〜０．
６５程度、中柱曲げモーメントで０．６〜０．７程度に
低減することができ、また床部あるいは天井部の剪断力
は０．３５〜０．５５程度、同曲げモーメントは０．４
〜５５程度に低減している。しかし、積層ゴム支承の場
合、回転剛性が高すぎるため、回転変形を十分に吸収で
きないという問題がある。さらに、上記いずれの従来例
においても、地下構造物の床部や天井部と、中柱との接
触面が保護されていないため、両者間にほこり等の異物
が混入し易く、接触面での摺動性が損なわれ、また、湿
気により錆が発生し易く接触面の耐久性が損なわれ易い
という問題もある。

【０００５】本発明は、上記した問題を解決しようとす
るもので、地下構造物の床面及び天井面と、中柱の上下
端部に作用する剪断力及び曲げモーメントを回転剛性を
調整しつつ低減できると共に、信頼性の高い地下構造物
の中柱用免震装置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】上記目的を達成するため
に、上記請求項１に係る発明の構成上の特徴は、筒型の
地下構造物の床部と天井部との間に立設されて床部と天
井部間を支持する中柱の上端部及び／または下端部に取
り付けられて、中柱側部材と地下構造物側部材とが重ね
合わされて構成された地下構造物の中柱用免震装置であ
って、中柱側部材と地下構造物側部材が、それぞれ基盤
部と、各基盤部から互いに対向して突出して互いの接触
面が密着可能な湾曲形状に形成された接触部とを有する
と共に、少なくとも接触部同士の摺動可能方向の両側に
て各基盤部間に介在された弾性部材を有することにあ
る。

【０００７】上記のように請求項１に係る発明を構成し
たことにより、中柱側部材と地下構造物側部材の接触部
において、互いの接触面が密着可能な湾曲形状に形成さ
れているため、中柱の両端あるいは一端において、地下
構造物の床部あるいは天井部に対して摺動できる。その
ため、地震による地下構造物の床部と天井部との間の水
平変位を吸収できる。また、接触部の摺動可能方向の両
側にて各基盤部間に弾性部材が介在されていることによ
り、免震装置の回転剛性の調整が可能になっている。

【０００８】また、上記請求項２に係る発明の構成上の
特徴は、前記請求項１に記載の地下構造物の中柱用免震
装置において、弾性部材が、各接触部の周囲を囲む環状
に形成されたものであることにある。上記のように請求
項３に係る発明を構成したことにより、弾性部材によっ
て接触部が外部からシールされる。

【０００９】また、上記請求項３に係る発明の構成上の
特徴は、前記請求項１または請求項２に記載の地下構造
物の中柱用免震装置において、弾性部材が、各基盤部に
加硫接着により形成されたものであることにある。上
記のように請求項３に係る発明を構成したことにより、
免震装置の一体化が行われ、その取扱いが容易になる。

【００１０】また、上記請求項４に係る発明の構成上の
特徴は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記
載の地下構造物の中柱用免震装置において、各接触部の
接触面の間に摩擦低減部材を介在させたことにある。摩
擦低減部材としては、ウレタン、テフロン（登録商
標）、ステンレス等が好ましい。上記のように請求項４
に係る発明を構成したことにより、接触部の摺動がさら
にスムーズに行われるようになる。また、接触面の加工
を精密に行わなくても接触面の表面状態が適正に保たれ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
により説明する。図１〜図３は、地下構造物であるダグ
タイル鋳鉄製の楕円形シールドトンネルの中柱及びこれ
に用いられる中柱用免震装置（以下、免震装置と記す）
を断面図、拡大断面図及び平面図により示したものであ
る。

【００１２】中柱１０は、円柱形のコンクリート柱１１
とその外部を被覆する円筒形の鋼管１２と、上下端に設
けた端板１３とで一体的に形成されており、端板１３に
はコンクリート柱１１内に埋め込まれるリブ板１４が端
板１３に垂直にかつ直交する４箇所に配設されている。
中柱１０は、図４に示すように、楕円形シールドトンネ
ル１の上下各２箇所のカモメ部といわれる床部２と天井
部３に各々同一の免震装置２０を介して固定される。た
だし、中柱の構造はこれに限るものではない。

【００１３】免震装置２０は、図１〜図３に示すよう
に、中柱側部材２１と地下構造物側部材３１とが同軸的
に重ね合わされて一体に構成されている。中柱側部材２
１は、端板１３よりわずかに外径の小さい円盤形の基盤
部２２と、基盤部２２上に同心状に配設された正方形板
である接触部２３を設けている。接触部２３は、一辺の
長さが基盤部２２の外径の略１／３程度であり、その一
対の対向辺間で表面側が厚さ方向に断面円弧状に湾曲し
て凹んだ接触面２３ａを設けている。接触部２３は、基
盤部２２にボルト２４により固定されている。中柱側部
材２１は、この湾曲方向が免震部材２０の受ける振動方
向に合わせて配置されるようになっており、基盤部２２
の周囲に設けた貫通孔を介してボルト２５により端板１
３に固定されている。

【００１４】地下構造物側部材３１は、上記基盤部２２
と同一径の基盤部３２と、上記接触部２３と略同一の大
きさで基盤部３２の一表面側中央から同心状に突出した
正方形状の接触部３３を一体で設けている。接触部３３
の上記接触部２３との対向面は、一対の対向辺間で断面
円弧状に突出しており、接触部２３の接触面２３ａと密
着する接触面３３ａになっている。また、中央に接触部
３３の外形と同一形状の正方形の貫通孔３４ａを有し、
基盤部３２と同一外径で厚さが接触部３３の外縁の厚さ
と略同一である円環板３４が、接触部３３に嵌合して基
盤部３２に重ね合わされている。接触部２３，３３の接
触面２３ａ，３３ａには、ウレタン、テフロン、ステン
レス等の摩擦低減部材３５が設けられている。ただし、
摩擦低減部材については、必要に応じて省略することが
できる。

【００１５】そして、円環板３４と中柱側部材２１の基
盤部２２との間には、接触部２３の側面に接触して囲ん
でいる弾性部材である円環板状のゴム弾性体３６が加硫
接着されている。ゴム弾性体３６は、中柱側部材２１と
円環板３４を成形型にセットし、ゴム加硫接着を行うこ
とにより一体で形成される。円環板３４は、周囲に設け
た貫通孔を介してボルト３７により基盤部３２に固定さ
れる。また、基盤部３２の他表面側には、基盤部３２よ
り一辺の長さが長い正方形の厚板である固定板３８がボ
ルト３９により固定されている。免震装置２０が両端に
固定された中柱１０は、楕円形シールドトンネル１の床
部２と天井部３に免震装置２０の固定板３８を貫通孔３
８ａを介してボルトで固定することにより、床部２と天
井部３間に立設される。

【００１６】以上に構成した免震装置２０においては、
中柱側部材２１と地下構造物側部材３１の接触部２３，
３３が、互いに密着する接触面２３ａ，３３ａが断面円
弧状に湾曲して形成されているため、中柱１０の両端に
おいて、シールドトンネル１の床部２あるいは天井部３
に対してスムーズに摺動できる。そのため、地震による
シールドトンネル１の床部２と天井部３との間の水平変
位を吸収でき、床部２及び天井部３や、中柱１０の上下
端に加わる剪断力や曲げモーメントを低減させることが
できる。例えば、ゴム弾性体３６の回転剛性を５００〜
２０００ｔｆ・ｍ／ｒａｄ／ｍの範囲に選択することに
より、中柱１０の剪断力と床部２及び天井部３の剪断力
は、両者が剛結された場合（この場合を１とする）に比
べてそれぞれ０．０５〜０．１８程度と０．４５〜０．
５程度となり、また、中柱１０の曲げモーメントと、床
部２及び天井部３の曲げモーメントは、剛結の場合に比
べてそれぞれ０．０５〜０．１５程度と０．４５〜０．
５５程度の低い結果となった。

【００１７】また、接触部２３，３３の摺動可能方向の
両側にも各基盤部２２，３２間にゴム弾性体３６が介在
されていることにより、免震装置２０の回転剛性の調整
が可能であり、例えば回転剛性を５００〜２０００ｔｆ
・ｍ／ｒａｄ／ｍの範囲に調整することにより、回転変
形を十分に吸収できると共に中柱１０の変位を確実に復
帰させることができる。さらに、ゴム弾性体３６が、接
触部２３，３３の周囲を囲む環状に形成されているた
め、ゴム弾性体３６によって接触部２３、３３が外部か
ら確実にシールされる。その結果、接触面２３ａ，３３
ａへのほこり等の異物の混入を防止できるので接触面を
確実に保護でき、また、地中の湿気の侵入を防止できる
ことにより接触部２３，３３に対する防錆効果が得られ
る。

【００１８】また、ゴム弾性体３６が、各基盤部２２，
３２に加硫接着により一体的に形成されたものであるこ
とにより、免震装置２０の取扱いが容易になると共に、
上記シール効果がより確実に得られる。さらに、各接触
部２３，３３の接触面２３ａ，３３ａに摩擦低減部材３
５を設けることにより、接触部２３，３３の摺動がさら
にスムーズに行われるようになる。また、接触面２３
ａ，３３ａの加工を精密に行わなくても接触面の表面状
態が適正に保たれるので、接触部２３，３３の加工コス
トを安価にできる。

【００１９】なお、上記実施形態においては、中柱１０
の上下両端に免震装置２０を設けているが、これに限ら
ず上下端のいずれか一方に設けるようにしてもよい。ま
た、上記実施形態においては、ゴム弾性体３６は、接触
部２３，３３の周囲を囲んだ環状になっているが、必要
に応じて、ゴム弾性体を接触部の摺動方向の両側にのみ
介在させるようにしてもよい。

【００２０】

【発明の効果】上記請求項１の発明によれば、中柱の上
下端の少なくとも一方に免震装置を設けたことにより、
地震による地下構造物の床部と天井部との間の水平変位
を吸収でき、中柱の上下端部や、地下構造物の床部や天
井部に加わる剪断力や曲げモーメントを低減することが
できる。また、接触部の摺動可能方向の両側に介在した
弾性部材により、免震装置の回転剛性を高過ぎずまた低
過ぎないように調整が可能であり、そのため、回転変形
を十分に吸収できると共に中柱の変位を確実に復帰させ
ることができる。

【００２１】また、上記請求項２の発明によれば、弾性
部材を、各接触部の周囲を囲む環状に形成することによ
り、接触部内へのほこり等の異物の混入を防止でき接触
面における摺動性を適正に確保でき、また水分の侵入を
防止できるので接触部における防錆効果が得らる。ま
た、請求項３の発明によれば、弾性部材が、各基盤部に
加硫接着により形成されたものであることにより、免震
装置の一体化が行われ、その取扱いが容易になると共
に、接触部のシール性がより高められっる。

【００２２】また、請求項４の発明によれば、各接触部
の接触面の間に摩擦低減部材を介在させたことにより、
接触部の摺動がさらにスムーズに行われるようになる。
また、接触面の加工を精密に行わなくても接触面の表面
状態が適正に保たれるので、接触部の加工コストを安価
にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る地下トンネルの免震装
置が固定された中柱を示す断面図である。

【図２】免震装置が固定された中柱の一端を拡大して示
す断面で示す正面図である。

【図３】同免震装置の平面図である。

【図４】地下構造物の一例である楕円形シールドトンネ
ルに免震装置を設けた中柱が取り付けられた状態を概略
的に示す断面図である。

【符号の説明】

１…シールドトンネル、２…床部、３…天井部、１０…
中柱、１１…コンクリート柱、１２…鋼管、１３…端
板、２０…免震装置、２１…中柱側部材、２２…基盤
部、２３…接触部、２３ａ…接触面、３１…地下構造部
側部材、３２…基盤部、３３…接触部、３３ａ…接触
面、３４…円環板、３４ａ…貫通孔、３５…摩擦低減部
材、３６…ゴム弾性体、３８…固定板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田代のぼる東京都新宿区津久戸町２丁目１番地株式会社熊谷組内 (72)発明者鈴木猛康茨城県つくば市大字鬼ヶ窪字下山1043番１株式会社熊谷組技術研究所内 (72)発明者金子誉茨城県つくば市大字鬼ヶ窪字下山1043番１株式会社熊谷組技術研究所内 (72)発明者勝川藤太茨城県つくば市大字鬼ヶ窪字下山1043番１株式会社熊谷組技術研究所内 (72)発明者鄭志誠茨城県つくば市大字鬼ヶ窪字下山1043番１株式会社熊谷組技術研究所内 (72)発明者佐々木輝男兵庫県神戸市中央区脇浜町３丁目６番９号住友ゴム工業株式会社内 (72)発明者松本達治兵庫県神戸市中央区脇浜町３丁目６番９号住友ゴム工業株式会社内 (72)発明者丸喜繁雄愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者山田博愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地東海ゴム工業株式会社内Ｆターム(参考） 2D055 BB03 BB05 BB06 BB07 CA10 EB03 LA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒型の地下構造物の床部と天井部との間
に立設されて該床部と天井部間を支持する中柱の上端部
及び／または下端部に取り付けられて、中柱側部材と地
下構造物側部材とが重ね合わされて構成された地下構造
物の中柱用免震装置であって、前記中柱側部材と地下構造物側部材が、それぞれ基盤部
と、各基盤部から互いに対向して突出して互いの接触面
が密着可能な湾曲形状に形成された接触部とを有すると
共に、少なくとも該接触部同士の摺動可能方向の両側に
て該各基盤部間に介在された弾性部材を有することを特
徴とする地下構造物の中柱用免震装置。
【請求項２】前記弾性部材が、前記各接触部の周囲を囲
む環状に形成されたものであることを特徴とする前記請
求項１に記載の地下構造物の中柱用免震装置。
【請求項３】前記弾性部材が、前記各基盤部に加硫接
着により形成されたものであることを特徴とする前記請
求項１または請求項２に記載の地下構造物の中柱用免震
装置。
【請求項４】前記各接触部の接触面に摩擦低減部材を
設けたことを特徴とする前記請求項１から請求項３のい
ずれか１項に記載の地下構造物の中柱用免震装置。