JP2001090486A

JP2001090486A - 地下構造物の中柱用免震装置

Info

Publication number: JP2001090486A
Application number: JP30841899A
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: 1999-10-29
Publication date: 2001-04-03

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
部にピン構造を簡易かつ安価に形成して接触面を保護
し、接触面の長期にわたる摺動性を確保し、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配設された復元力
部材３６を有する。復元力部材は、ＪＩＳＫ７３１２
硬度が９０〜９８であり、例えば硬質ウレタン等であ
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、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、中柱に加わる地震時増分断面力を低
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、中柱剪断力や中柱曲げモーメントでほぼ０
程度にでき、また床部あるいは天井部の剪断力や曲げモ
ーメントはほぼ半減できる。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場合、中柱に大きな常時荷重を伝達
させるためには、面接触の確保が重要であり、そのため
には、双方の接触面に高精度の機械加工が必要となるな
ど高価になるという問題がある。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。

【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や中柱曲げモーメ
ントで半減することができ、また床部あるいは天井部の
剪断力や曲げモーメントは６割ないし７割程度に低減で
きる。しかし、積層ゴム支承の場合、高軸力下における
圧縮クリープ変形を抑えるためには、剪断剛性や回転剛
性をいたずらに低く設定することは不可能であるため、
中柱の回転変形を十分に吸収できず、これ以上の地震時
増分断面力の低減は期待できないという問題がある。

【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
部にピン構造を簡易かつ安価に形成して接触面を保護
し、接触面の長期にわたる摺動性を確保できる信頼性の
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、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
基盤部間に配設された復元力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復元力部材が配設されていることに
より、復元力が得られる構造になっている。なお、復元
力部材としては、変位を吸収して復元力を発生させるも
のであればよく、硬質ウレタンや硬質ゴム等の弾性部材
はもちろん、構造上必要な復元力によってはバネや金属
等を利用することも可能であり、それらの複合構造であ
ってもよい。

【０００８】すなわち、図１２（ａ）に示すように、地
下構造物の床部と天井部との間の水平変位ｕは、ｕ＝２
δ＋Ｈｃ×θで表される。なお、δは免震装置２０の滑
動であり、Ｈｃは中柱の高さ、θは中柱１０の回転角度
である。地震時に免震装置２０が軸力Ｐを支えながら変
位ｕだけ変位を吸収すると、中柱１０に転倒モーメント
Ｍ＝Ｐ×ｕが働く。これに対して、トンネル覆工から剪
断力Ｓ＝Ｐｔａｎθが作用することにより、釣り合いモ
ーメントＷ＝Ｓ（Ｈｃ＋２Ｒ）が中柱１０に生じて安定
が保たれる。そこで、免震装置の摺動可能方向の両側に
復元力部材を配置すると、その圧縮変形に基づく復元モ
ーメントが得られ、中柱１０は自立して安定を保ちなが
ら傾動し、地震時の水平変位を吸収することができる。
ただし、Ｒは免震装置の接触面の半径である。また、図
１２（ｂ）に示すように、通常時に免震装置１０に偏心
軸力Ｐが作用したときのモーメントによる不安定状態に
対しても復元力部材で打ち消すことができる。

【０００９】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、復元力部材が、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。これにより、水
平面内の全ての方向の変位吸収を行う際に、復元モーメ
ントが得られ、転倒モーメントに対抗できる。

【００１０】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、復元力部材は、ＪＩＳ
Ｋ７３１２に基づく硬度が９０〜９８であることにあ
る。このような復元力部材としては、硬質ウレタン、硬
質ゴム等がある。このような復元力部材の採用により、
復元力部材３６が軸力を受けたとき、図１３に示すよう
に、圧縮方向に変形し、剪断方向の変形が抑制され、基
盤部３２が復元力部材３６に対して摺動するようにな
り、復元力部材に加えられた圧縮方向の変形Δの反力に
より、中柱に作用する転倒モーメントに対抗することが
できる。

【００１１】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、復元力部材
の少なくとも一方の接触面が摺動面であることにある。
これにより、免震装置が外力を受けたとき、基盤部の復
元力部材に対する摺動がスムーズに行われ、復元力部材
の剪断方向の変形が抑制される。

【００１２】また、上記請求項５に係る発明の構成上の
特徴は、前記請求項４に記載の地下構造物の中柱用免震
装置において、復元力部材の摺動面に、潤滑剤自動供給
手段を設けたことにある。これにより、復元力部材が圧
縮力を受けたとき、潤滑剤自動供給手段により復元力部
材の摺動面に潤滑剤が供給されるため、基盤部の復元力
部材に対する摺動が一層スムーズに行われる。

【００１３】また、上記請求項６に係る発明の構成上の
特徴は、前記請求項４または請求項５に記載の地下構造
物の中柱用免震装置において、復元力部材の摺動面の接
触する基盤部の表面に摩擦低減部材の層を設けたことに
ある。これにより、復元力部材を設けた効果に加えて、
基盤部の復元力部材に対する摺動が一層スムーズに行わ
れる。

【００１４】また、上記請求項７に係る発明の構成上の
特徴は、前記請求項１から請求項６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、接触部を含
めて復元力部材の外側を囲む環状のシール部材を設けた
ことにある。これにより、シール部材によって接触部と
共に、復元力部材の基盤部との接触部分が外部からシー
ルされる。

【００１５】また、上記請求項８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、復元力部材
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。これにより、免震装置の一体化が行われ、そ
の取扱いが容易になる。

【００１６】また、上記請求項９に係る発明の構成上の
特徴は、前記請求項１から請求項８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、ステンレス
等が好ましい。これにより、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。

【００１７】また、上記請求項１０に係る発明の構成上
の特徴は、前記請求項９に記載の地下構造物の中柱用免
震装置において、摩擦低減部材が硬質ウレタンであり、
接触面の加工精度をさらに下げることができることにあ
る。これにより、摩擦低減部材に弾性力が備わり接触面
の加工精度をさらに低くできる。

【００１８】また、上記請求項１１に係る発明の構成上
の特徴は、前記請求項１から請求項１０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、復元力
部材の外側にて、中柱側部材及び地下構造物側部材のい
ずれか一方に中柱の回転変位を制限するストッパ部材を
設けたことにある。これにより、地震等の過大な外力に
よる中柱の回転変位に対して、ストッパ部材により回転
変位を制限でき、中柱の転倒による地下構造物の破損を
防止できる。

【００１９】また、上記請求項１２に係る発明の構成上
の特徴は、前記請求項１から請求項１１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、中柱側
部材及び地下構造物側部材のいずれか一方の接触部の接
触面を平坦面に形成することとし、かつ、中柱側部材及
び地下構造物側部材の他方の接触部の接触面の一部に摺
動方向に沿ってかまぼこ形に湾曲した凹部を設けると共
に凹部の摺動方向の外側に凹部に連続してわずかに凹ん
だ係止凹部を設け、さらに凹部と平坦面との間に摺動部
材を介装させたことにある。

【００２０】上記のように請求項１２に係る発明を構成
したことにより、外力が小さいときは、一方の接触部の
係止凹部の外側が他方の接触部の平坦面と接触してスム
ーズに横方向に摺動するが、外力が大きくなって接触部
の変位が大きくなると、変位方向側において一方の接触
部の係止凹部外側の平面部が他方の接触部の平坦面から
外れる。これにより、接触部の凹部が摺動部材表面に沿
って滑ることができるようになり、凹部側の接触部の回
転変位が可能になる。すなわち、外力が小さいときに制
限されていた回転移動が解除され、大きな水平変位も吸
収できるようになった。

【００２１】また、上記請求項１３に係る発明の構上の
特徴は、前記請求項１から請求項１２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、中柱側部
材及び地下構造物側部材のいずれか一方の周縁部に、中
柱側部材及び地下構造物側部材の水平方向への移動を拘
束する拘束部材を設けると共に、所定以上の大きさの水
平方向への外力が加わったときに拘束部材による拘束状
態を自動的に解除する拘束解除手段を設けたことにあ
る。

【００２２】上記のように請求項１３に係る発明を構成
したことにより、外力が小さいときは、中柱側部材及び
地下構造物側部材は拘束部材によって拘束され水平方向
に変位しない。一方、所定以上の大きさの外力が加わ
り、中柱に非常に大きな荷重が加わるようになると、拘
束部材による中柱側部材及び地下構造物側部材の拘束状
態が拘束解除手段により解除されて両部材が水平方向に
移動できるようになる。

【００２３】

【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、第１の実施形態に係る
地下構造物であるダグタイル鋳鉄製の複円形シールドト
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。

【００２４】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、複円形シールドトンネ
ル１の上下各２箇所の覆工ＲＣセグメントといわれる床
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。

【００２５】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。

【００２６】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。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
が、接触面の加工精度、耐荷重、耐磨耗性、コスト面等
から硬質ウレタンが好適に用いられる。

【００２７】また、円環板３４の上記基盤部２２との対
向表面には、ウレタン、テフロン、ステンレス等の被膜
あるいはシートである摩擦低減部材３４ｂが設けられて
いる。摩擦低減部材３４ｂについては、必要に応じて省
略することができるが、円環板３４と、後述する復元力
部材３６との摩擦を低減し復元力部材３６の剪断変形を
避けることができるので設けることが好ましい。また、
摩擦低減部材３４ｂを設けることにより円環板３４の錆
を防止できる。なお、上記中柱側部材２１の基盤部２２
にも同様の摩擦低減部材を設けることができるが、基盤
部２２，円環板３４のいずれか一方に設けてもよい。

【００２８】そして、円環板３４と中柱側部材２１の基
盤部２２の間には、復元力部材３６が接触部２３から離
れた位置で接触部２３を同軸状に囲み、かつ円環板３４
と基盤部２２に挟まれて設けられている。復元力部材３
６は、円環板形状であって硬質ウレタン製（ＪＩＳＫ
７３１２硬度９５、ヤング率４５ＭＰａ）である。復
元力部材３６については、ＪＩＳＫ７３１２硬度が
９０〜９８であることが望ましく、ヤング率は２０ＭＰ
ａ〜５０ＭＰａの範囲が望ましい。また上記硬質ウレタ
ンの他に硬質ゴム、バネ等を用いることが可能である。
復元力部材として硬質ゴムを用いる場合には、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することができ、免震装置
２０の取扱いが容易になると共に復元力部材が環状に形
成された場合には接触部分のシール性を高めることも可
能である。

【００２９】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、複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３８ａ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。

【００３０】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。

【００３１】また、接触部２３，３３の外側を囲んで各
基盤部２２，３２間に硬度９５の硬質ウレタン製の復元
力部材３６が介在されていることにより、地震時等に復
元力部材３６が軸力を受けたとき、復元力部材３６は圧
縮方向に変形するが剪断方向の変形が抑制される。その
ため、上述したように(図１２、図１３参照)、基盤部２
２，３２が復元力部材３６に対して摺動することにな
り、水平変位による転倒モーメントを、復元力部材３６
の圧縮力による釣り合いモーメントにより打ち消すこと
ができる。その結果、免震装置２０の回転剛性の調整が
可能であり、回転変形を十分に吸収できると共に中柱１
０の変位を確実に復帰させてその転倒を防止することが
できる。さらに、復元力部材３６が、接触部２３，３３
の周囲を囲む環状に形成されており、圧縮方向に数ミリ
圧縮された状態で取り付けられている。そのため、復元
力部材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，３３ａ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。

【００３２】また、各接触部２３，３３の接触面２３
ａ，３３ａに摩擦低減部材３５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２３ａ，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。

【００３３】つぎに、第１の実施形態の変形例１、２及
び３について説明する。変形例１においては、図５に示
すように、免震装置１０の復元力部材３６のわずかに外
側にて復元力部材３６の周囲を囲んだ環状のゴム製のシ
ール部材３６Ａを設けたものである。シール部材３６Ａ
は、円環板３４と基盤部２２とに接着されている。この
シール部材３６Ａを設けたことにより、シール部材３６
Ａによって復元力部材３６が外部から確実にシールされ
る。その結果、復元力部材３６の円環板３４及び基盤部
２２との接触面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、復元力部材３６の摺動性
を確保できる。また、復元力部材３６が円環形状ではな
く接触部２３，３３の摺動方向の両側にのみ介在されて
いる場合には、復元力部材３６の保護に加えて接触部２
３，３３接触面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、接触部２３，３３の摺動
性を確保できると共に、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。なお、シール部材３６Ａの材質については、ゴム等
の弾性体には限らない。

【００３４】変形例２においては、変形例１のシール部
材３６Ａの代わりに、図６に示すように、免震装置１０
の円環板３４を含む基盤部３２と中柱側部材２１の基盤
部２２の外周側に、両基盤部２２，３２とその間の部分
を囲んだ環状のゴム製のシール部材３６Ｂを設けたもの
である。このシール部材３６Ｂを設けたことによって
も、復元力部材３６を外部から確実にシールできる。そ
の結果、変形例２においても変形例１と同様の効果が得
られる。なお、シール部材３６Ｂの材質についても、ゴ
ム等の弾性体には限らない。

【００３５】変形例３においては、図７に示すように、
復元力部材３６の上表面に複数の凹部３６Ｃを設けると
共に、凹部３６Ｃ内に潤滑剤としてシリコンオイル３６
Ｄを封入したものである。これにより、基盤部３２側か
ら外力が加えられて復元力部材３６が圧縮変形したと
き、凹部３６Ｃ内のシリコンオイル３６Ｄが流出し復元
力部材３６の表面を覆う。そのため、復元力部材３６表
面の摩擦が一層低められ、復元力部材３６に対する円環
板３４の摺動がスムーズに行われる。その結果、復元力
部材３６の剪断変形を抑えることができ、中柱１０の転
倒を防止できる。なお、潤滑剤としてはシリコンオイル
には限らない。

【００３６】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、復元力部材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、復元力部材３６を接触部２３，３３の摺動方
向の両側にのみ介在させるようにしてもよい。

【００３７】つぎに、第２の実施形態である免震装置に
ついて説明する。免震装置４０は、図８に示すように、
上記第１の実施形態に示したとほぼ同様に中柱側部材４
１と地下構造物側部材５１とが同軸的に重ね合わされて
一体に構成されている。中柱側部材側の接触部４３と地
下構造物側部材側の接触部５３の外方には、基盤部４２
と基盤部５２との間を連結すると共に両接触部４３，５
３を囲む環状の復元力部材４５が設けられている。復元
力部材４５の外方近傍位置（図示左右位置）において、
中柱側部材４１の基盤部４２には、一対のストッパ部材
４６が設けられている。

【００３８】さらに、ストッパ部材４６のそれぞれ外方
において、基盤部４２の外端位置には、拘束部材６１が
基盤部４２及び５２の周縁部に押し当てられており、拘
束部材６１は、止め具６２によって基盤部４２の周縁部
に固定されている。止め具６２は、ボルト構造になって
いるが、例えば一部に切りこみを設けることにより、所
定以上の力が加えられると自動的に破損し、拘束部材６
１を固定できなくなる拘束解除機能を有している。

【００３９】以上のように構成した第２の実施形態にお
いては、外力が小さいときは、中柱側部材４１及び地下
構造物側部材５１は拘束部材６１によって拘束されるた
め、水平方向に無用な移動をすることがない。一方、所
定以上の大きさの外力が加わり、中柱１０に非常に大き
な荷重が加わるようになると、止め具６２が破損するこ
とにより拘束部材６１が外れ、中柱側部材４１及び地下
構造物側部材５１は水平方向に移動できるようになる。

【００４０】その結果、第２の実施形態によれば、中柱
１０に過大な荷重が加わることがなく、中柱１０の破損
を防止できる。また、拘束部材６１が外れることにより
拘束機能を失った後は、ストッパ部材４６が中柱側部材
４１及び地下構造物側部材５１の回転変位を制限し、中
柱１０の転倒による地下構造物の破損を阻止できる。

【００４１】なお、上記第２の実施形態において、復元
力部材４５については、環状ではなく、接触部４３，５
３の摺動方向の両側にのみ介在させるようにしてもよ
い。また、復元力部材４５の外側に上記シール部材３６
Ａまたは３６Ｂを設けてもよい。また、第２の実施形態
において、ストッパ部材４６及び拘束部材６１のいずれ
か一方について、必要に応じて省略することもできる。

【００４２】なお、上記第１及び第２の実施形態におい
ては、接触部の形状を外力の加わる方向に合わせて断面
円弧形のかまぼこ形形状としているが、これに代えて球
面形状にすることもでき、これにより外力の入力方向に
応じて３６０°の変位が可能になる。

【００４３】つぎに、第３の実施形態である免震装置に
ついて説明する。免震装置７０は、図９に示すように、
中柱側部材７１と地下構造物側部材８１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７１
は、円盤形の基盤部７２と、基盤部７２上に同心状に配
設された正方形板である接触部７３を設けている。接触
部７３は、一辺の長さが基盤部７２の外径の略１／３程
度であり、その一対の対向辺間（図示左右間）で両端側
を除いた中間部にて、表面側が厚さ方向に凹んで円弧状
に湾曲し接触部前後端間に延びた凹部７４を設けてい
る。また、凹部７４の両側の平面部７５，７６には、凹
部７４から連続して厚さ方向にわずかに凹んだ係止凹部
７５ａ，７６ａが、平面部７５，７６の略中間位置（図
示左右の中間位置）まで延びて設けられている。この接
触部７３は、基盤部７２にボルト７７により固定されて
いる。中柱側部材７１は、この湾曲方向が免震装置７０
の受ける振動方向に合わせて配置されるようになってい
る。

【００４４】一方、地下構造物側部材８１は、中柱側部
材７１と略同一形状であり、円盤形の基盤部８２と、基
盤部８２上に同心状に配設された正方形板である接触部
８３を設けている。接触部８３の接触面８３ａは平坦面
になっている。接触部８３は、ボルト８４によって基盤
部８２に固定されており、基盤部７２に重ね合わされて
いる。そして、中柱側部材側接触部７３の凹部７４と、
地下構造物側部材側接触部８３間の空間部には、上面が
円弧形のかまぼこ形の摺動部材８５が両面に密着した状
態で介装されている。この摺動部材８５は、例えば鉄製
の剛体により形成されている。

【００４５】なお、接触部７３と接触部８３の外方に
は、基盤部７２と基盤部８２との間を連結すると共に両
接触部７３,８３を囲む環状の復元力部材８７が設けら
れている。復元力部材８７の外方近傍位置（図示左右位
置）において、地下構造物側部材８１の基盤部８２に
は、一対のストッパ部材８８が設けられている。

【００４６】以上に構成した第３の実施形態の動作につ
いて、図１０に示す模式図により説明する。免震装置７
０に横方向の外力が加わると、図１０（ａ），（ｂ）に
示すように、接触部７３の係止凹部外側の平面部７５，
７６が、接触部８３の平坦面８３ａと接触してスムーズ
に横方向に摺動し、トンネルからの荷重は、平面部７
５，７６と平坦面８３ａで支持され、またこの面で中柱
１０が回転しようとする力も抑えられる。接触部７３，
８３の移動は、係止凹部７５ａが平坦面８３ａの端部に
係止されるまで続けられる。

【００４７】そして、外力が大きくなって接触部７３，
８３の変位が大きくなると、図１０（ｃ）に示すよう
に、接触部７３の係止凹部７５ａ外側の平面部７５が接
触部８３の平坦面８３ａから外れる。これにより、接触
部７３の凹部７４が摺動部材８５表面に沿って滑ること
ができるようになり、凹部７４側の接触部７３の回転変
位が可能になる。すなわち、回転方向の拘束力がなくな
って中柱１０の回転移動が可能になり、この回転移動に
より大きな水平変位を吸収できるため、中柱１０の破損
を防止できる。回転変位は、係止凹部７５ａの厚みによ
り任意に調整できるが、接触部７３の係止凹部７５ａに
接触部８３の端部が係合した状態では、線接触となるた
め、回転変位を規制するにはストッパ部材８８を設ける
ことが好ましい。

【００４８】なお、上記第３の実施形態において、復元
力部材８７を環状ではなく、接触部７３，８３の摺動方
向の両側にのみ介在させるようにしてもよく、また、別
個に形成したものを基盤部７２，８２に接着剤により貼
り付けるようにしてもよい。また、復元力部材８７の外
側に上記シール部材３６Ａを設けてもよく、上記第２の
実施形態に示した拘束部材６１を、基盤部７２，８２の
周縁部に配設することもできる。

【００４９】なお、上記各実施形態においては、本発明
を、複円形シールドトンネルに適用した場合を説明して
いるが、図１１に示すような箱型のトンネルや開削トン
ネルに適用することもでき、またトンネルは複数段であ
ってもよい。また、本発明の適用箇所としては、トンネ
ルに限らず、地下駐車場、地下道、地下街、地下鉄等に
おいても使用される。

【００５０】

【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配設した
復元力部材により、外力により中柱に作用する転倒モー
メントに対抗する復元力を持たせることが可能であり、
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。

【００５１】また、上記請求項２の発明によれば、復元
力部材を、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れる。
また、請求項３の発明によれば、圧縮方向に変形し、剪
断方向の変形が抑制された復元力部材により、中柱に作
用する転倒モーメントに対抗することができ、中柱の転
倒を防止できる。

【００５２】また、上記請求項４の発明によれば、復元
力部材の剪断方向の変形をより効果的に抑制できるの
で、復元力部材により、中柱の転倒をより確実に防止で
きる。さらに、請求項５の発明によれば、復元力部材の
摺動面に潤滑剤が供給されるため、基盤部の復元力部材
に対する摺動が一層スムーズに行われ、中柱の転倒を防
止できる。

【００５３】また、上記請求項６の発明によれば、基盤
部側の摺動性を高めることにより復元力部材の剪断方向
の変形をより効果的に抑制できるので、復元力部材によ
り、中柱の転倒をより確実に防止できる。さらに、請求
項７の発明によれば、シール部材により接触部及び復元
力部材を遮断できることにより、接触部内、及び復元力
部材と基盤部との間へのほこり等の異物の混入を防止で
き接触面及び復元力部材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
錆効果が得られる。

【００５４】また、請求項８の発明によれば、復元力部
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
る。

【００５５】また、請求項９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。また、請求項１０の発明によれば、摩擦低減
部材に硬質ウレタンを使用することで弾性力を備えるこ
とにより、接触面の加工精度をさらに低くでき、加工コ
ストをさらに安価にでき、耐荷重、耐磨耗性も向上す
る。

【００５６】また、請求項１１の発明によれば、復元力
部材の外側にてストッパ部材を設けたことにより、地震
等の大きい外力に対して、中柱の転倒による地下構造物
の破壊を防止できる。

【００５７】また、請求項１２の発明によれば、外力が
小さい場合の微小な水平変位に対しては、中柱の滑りの
みで変位を吸収でき、地震などによる大きな水平変位に
対しては、本来の回転移動により大きな水平変位を吸収
できるため、中柱の破壊を防止できる。

【００５８】また、請求項１３の発明によれば、免震装
置が無い従来構造でも問題の無かったような外力が小さ
い場合の微小な水平変位に対しては、拘束手段で変位が
制限されるため、免震装置への負荷が軽減される。さら
に、周囲の復元力部材に過大な復元力を持たせる必要が
なくなる。一方、地震などの大きい外力が加わった場合
は、拘束手段が解除された後、本来の回転移動により中
柱の水平変位を吸収できるため、中柱の破損を防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態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複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。

【図５】変形例１である免震装置を示す断面図である。

【図６】変形例２である免震装置を示す断面図である。

【図７】変形例３である免震装置に設けた復元力部材の
圧縮変形前後の状態を示す断面図である。

【図８】第２の実施形態である免震装置を示す断面図で
ある。

【図９】第３の実施形態である免震装置を示す断面図で
ある。

【図１０】同実施形態である免震装置の動作状態を説明
する模式図である。

【図１１】箱型トンネル構造を示す断面図である。

【図１２】地下構造物に外力が加わり水平変位が生じた
ときの力の関係を説明するための説明図である。

【図１３】免震装置に外力が加わったときの変位状態を
説明するための説明図である。

【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、３４ｂ…摩擦低減
部材、３５…摩擦低減部材、３６…復元力部材、３６
Ａ，Ｂ…シール部材、３６Ｃ…凹部、３６Ｄ…潤滑材、
３８…固定板、４０…免震装置、４１…中柱側部材、４
２…基盤部、４５…復元力部材、４６…ストッパ部材、
５１…地下構造部側部材、５２…基盤部、６１…拘束部
材、６２…止め具、７０…免震装置、７１…中柱側部
材、７２…基盤部、７３…接触部、７４…凹部、７５，
７６…平面部、７５ａ，７６ａ…係止凹部、８１…地下
構造物側部材、８２…基盤部、８３…接触部、８３ａ…
接触面、８５…摺動部材。

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） 2D046 DA12 2D055 BB04 EB03 LA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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
て該各基盤部間に配設された復元力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】前記復元力部材が、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】前記復元力部材は、ＪＩＳＫ７３１２
に基づく硬度が９０〜９８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】前記復元力部材の前記基盤部に対する少
なくとも一方の接触面が摺動面であることを特徴とする
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。
【請求項５】前記復元力部材の摺動面に、潤滑剤自動
供給手段を設けたことを特徴とする前記請求項４に記載
の地下構造物の中柱用免震装置。
【請求項６】前記復元力部材の摺動面の接触する前記
基盤部の表面に摩擦低減部材の層を設けたことを特徴と
する前記請求項４または請求項５に記載の地下構造物の
中柱用免震装置。
【請求項７】前記接触部を含めて前記復元力部材の外
側を囲む環状のシール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６のいずれか１項に記載の地下構
造物の中柱用免震装置。
【請求項８】前記復元力部材が、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。
【請求項９】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８のい
ずれか１項に記載の地下構造物の中柱用免震装置。
【請求項１０】前記摩擦低減部材が硬質ウレタンであ
り、前記接触面の加工精度を下げることができることを
特徴とする前記請求項９に記載の地下構造物の中柱用免
震装置。
【請求項１１】前記復元力部材の外側にて、前記中柱
側部材及び地下構造物側部材のいずれか一方に前記中柱
の回転変位を制限するストッパ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１０のいずれか１項に記
載の地下構造物の中柱用免震装置。
【請求項１２】前記中柱側部材及び地下構造物側部材
のいずれか一方の接触部の接触面を平坦面に形成するこ
ととし、かつ、該中柱側部材及び地下構造物側部材の他
方の接触部の接触面の一部に摺動方向に沿ってかまぼこ
形に湾曲した凹部を設けると共に該凹部の摺動方向の外
側に該凹部に連続してわずかに凹んだ係止凹部を設け、
さらに前記凹部と前記平坦面との間に摺動部材を介装さ
せたことを特徴とする前記請求項１から請求項１１のい
ずれか１項に記載の地下構造物の中柱用免震装置。
【請求項１３】前記中柱側部材及び地下構造物側部材
のいずれか一方の周縁部に、該中柱側部材及び地下構造
物側部材の水平方向への移動を拘束する拘束部材を設け
ると共に、所定以上の大きさの水平方向への外力が加わ
ったときに該拘束部材による拘束状態を自動的に解除す
る拘束解除手段を設けたことを特徴とする前記請求項１
から請求項１２のいずれか１項に記載の地下構造物の中
柱用免震装置。