JP2003261948A - 免震構造 - Google Patents
免震構造Info
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Abstract
易に設定できる免震構造を得る。 【解決手段】 地盤中に設けられた鋼管杭14が、リン
ク材16を介して建物10を支持する。このため、建物
10は、倒れ始めると無限大の周期を持つことになる。
復元バネ24で建物10と地下ピット22とを連結し、
建物10に正の剛性を与えることで、建物10と鋼管杭
14の位置関係を保持する。このように、与える弾性力
の大きさを変えることで、要求する剛性を自由に作り出
すことができ、建物10の固有周期を自由に設定でき
る。建物10と地下ピット22との間に減衰装置30が
設けられており、地震エネルギーが吸収され建物10の
揺れが素早く減衰される。
Description
制する免震構造に関する。
制する免震構造技術が脚光を浴びている。この免震構造
技術は、図9に示すように、基礎部50と建物52の間
にアイソレータ(薄いゴムと鋼鈑を交互に重ねた積層ゴ
ム54や摩擦支承)を並べて建物52を支え、地震動が
地盤56から建物52に伝わることを防いで(地震エネ
ルギーの吸収)、揺れを軽減しようとするものである。
おいて(建築基準法における3種地盤)、杭56を打ち
込み、この杭56で建物52を支持する支持構造に積層
ゴム54を使用した場合、以下のような不都合が生じ
る。
秒〜4秒のものが主流であり、これに対して、軟弱地盤
の固有周期も通常2秒秒〜4秒程度である。このため、
軟弱地盤と建物が共振して揺れを抑制できない。また
は、地盤の固有周期と積層ゴムの固有周期が同程度であ
った場合も同様である。
と地盤を共振させないため、特殊なゴムが開発されてい
るが、劣化や支持強度に問題があり供用の段階に至って
いない。
慮して、地盤条件に左右されず、地震力の入力低減が可
能で、かつ建物の固有周期(特に免震化した1次固有周
期)を容易に設定することができる免震構造を提供する
ことを課題とする。
は、地盤中に設けられた支持体が、伝達部材を介して地
盤上に位置する構造物の荷重を支持する。この伝達部材
は、構造物と支持体とにそれぞれ回動自在に連結されて
いるので、構造物は倒れ始めると無限大の周期を持つこ
とになる。言い換えれば、不安定な倒立振り子のような
性状を示し、見かけ上、負の剛性を持つことになる。
り、構造物と支持体とを連結し、構造物に正の剛性を与
えることで、構造物と支持体の位置関係を保持する。こ
のように、与える弾性力の大きさを変えることで、要求
する剛性を自由に作り出すことができ、構造物の固有周
期を自由に設定できる。
周期を設定できるので、地盤条件に関係なく、構造物を
地盤と共振しない免震構造とすることができる。また、
構造体の荷重は、支持体で長期に亘って支持されるの
で、軽量から大重量までの構造体に適用でき、引抜きを
生じるような塔状比の大きい建物にも適用できる。
体との間に減衰手段が設けられている。この減衰手段に
より、地震エネルギーが吸収され構造物の揺れが素早く
減衰される。
された質量体と、質量体と構造物との間に設けられた減
衰手段と、を有することを特徴としている。この構成
は、地震時に地盤が液状化し、質量体と構造物とが大き
く相対移動する場合に、有効である。そして、構造物と
質量体の重量比率から、最適な減衰手段の減衰力をチュ
ーニングすることで、構造物へ減衰力を積極的に付加し
て振動を抑えることができる。
免震構造が用いられた建物10が示されている。
建物10の荷重を長期に亘って十分に支持可能な支持力
のある支持層に達した鋼管杭14が複数本建て込まれて
いる(なお、建物の荷重を支持できれば摩擦杭でもよ
い)。
の下端に設けられたボールジョイント18が連結されて
おり、リンク材16が鋼管杭14に対して全方位へ回動
自在となっている。また、リンク材16の上端に設けら
れたボールジョイント20が建物10に連結されてお
り、リンク材16が建物10に対して全方位へ回動自在
となっている。この構成により、建物10は、傾くこと
なく水平移動可能となり、また、倒れ始めると無限大の
周期を持ち、倒立振り子のように負の剛性を持つ(図8
に示すR1)。
は、配分された建物10の荷重を座屈することなく支承
できる強度を有しており、建物10の鉛直荷重は、リン
ク材16を介して複数の鋼管杭14で支承される。この
ため、地盤12が軟弱であっても、建物10が不同沈下
することがない。
て機能するコンクリート製の地下ピット22が構築され
ている。この地下ピット22は、RC杭24に支持さ
れ、軟弱地盤であっても沈下しないようになっている。
面と地下ピット22の上面との間には、一端が建物10
に他端が地下ピット22に連結された複数の復元ばね2
4が配置されている。この復元ばね24は、引張力或い
は圧縮力の復元力を作用させ、図2に示すように、地震
力が入力されてないとき、リンク材16が鉛直状態とな
るように、建物10と鋼管杭14の位置関係を保持して
いる。
ばね24のばね力R2を選択することにより、建物10
の剛性を負の剛性R1から正の剛性R3に変えることが
できる。すなわち、地盤条件に関係なく、復元ばね24
のばね力R2を選択することで、建物10に要求する剛
性R3を調整できる。このようにして、建物10の固有
周期を自由に設定することで、建物10と地盤12との
共振を避けることができる。
上部が入り込む挿入口26が形成されている。この挿入
口26は、地下ピット22の上面へ抜けるすり鉢状の保
持穴28と連通している。この保持穴28には、リンク
材16が位置しており、保持穴28の大きさは、地震力
が作用したときにリンク16が回動しても干渉しないよ
うに設定されている。
の上面との間には、トグル機構を利用した減衰装置30
が、平面的に見ると、制振方向が直交するように配設さ
れている(図4参照)。
は、第1アーム32を備えている。この第1アーム32
の一端は、地下ピット22に固定された取付ブロック3
4から立設された軸体35(図6参照)に回転可能に連
結されている。また、第1アーム32は、地下ピット2
2と平行に張り出しており、自由端部は連結シャフト3
6へ回転可能に連結されている。
2と平行に張り出した第2アーム38の自由端部が回転
可能に連結され、そして、第1アーム32の軸線と第2
アーム38の軸線が描く交角が鋭角となるように設定さ
れ、第1アーム32と第2アーム38とでトグル機構を
構成している。また、第2アーム38の一端は、建物1
0に固定された取付ブロック40から垂下された軸体に
回転可能に連結されている。
5〜図7を参照して説明する。
配置された減衰装置30をユニット30Aとし、Y軸を
基準として対称形に配置された減衰装置30をユニット
30Bとして説明する。
14)が揺れ、図6に示すように、付加質量としての地
下ピット22が建物10に対してX軸の正方向へ相対的
にδ1水平変形したとする。このとき、ユニット30B
では、第1アーム32と第2アーム38の自由端を回転
可能に連結した連結シャフト36(鎖線表示)が、X軸
に対して対称形を保持しながら取付ブロック34の軸体
35を中心に円弧運動を行い、その移動量は、左側のユ
ニット30Bで振動方向と反対側へδ2、右側のユニッ
ト30Bで振動方向へδ3(δ2<δ3)に増幅され、
相対的な水平変形量δ1より大きくなる。この増幅倍率
は、第1アーム32の軸線と第2アーム38の軸線との
交角を鋭角とすることで一層大きくなり、また、アーム
の取付位置、長さを変えることによっても調整すること
ができる。
シャフト36の大きな変位に増幅され、小さい変位×大
きな力=大きな変位×小さな力という関係が成立する。
そして、連結シャフト36の部分で発生する摩擦力によ
って、建物10と地下ピット22の振動が減衰されると
共に地震力の入力低減が図られる。
下ピット22に対してX軸方向へ相対的にδ1水平変形
すると、第1アーム32と第2アーム38との自由端を
回転可能に連結した連結シャフト36が、軸体35を中
心に同一方向へ円弧運動を行い、その移動量は、ユニッ
ト30Aの右側でδ4、左側でδ5となり増幅されて相
対的な水平変形量δ1よりδ4が大きくなる。この増幅
倍率もアームの長さ及び交角の大きさによって、任意に
設定することができる。
X軸の負の方向へ相対的にδ1水平変形しても、移動方
向が逆になるだけで、増幅倍率は変化しない性質を持っ
ている。
れ、右側が圧縮される。そして、復元バネ24のばね定
数を選択することで、建物10の固有周期を、地盤12
と共振しない固有周期に設定することができる。
が建物10に対してY軸の正方向へ相対的にδ1水平変
形したとする。このとき、ユニット30Bでは、連結シ
ャフト36の移動量がδ4、δ5となり、また、ユニッ
ト30Aでは、連結シャフト36の移動量がδ2、δ3
となる。
30Bを対称形に配置することによって、地震等によっ
て建物10と地下ピット22がどの方向へ相対的に水平
変形しても、各減衰装置30の挙動は異なるが、全体と
しての増幅倍率は一定となり、建物10の変則的な動き
が規制される。
願人が既に出願しているトグル式の減衰装置30を使用
したが、これに限定されるものでなく、例えば、油圧ダ
ンパー等を建物10と地下ピット22との間に回動自在
に連結し、地震エネルギーを吸収して、建物10の揺れ
を早期に収束させるようにしてもよい。
0と地下ピット22との間に配置したが、付加質量とし
ての地下ピットを使用しない場合は、建物10と鋼管杭
14の間に減衰装置を配置し、建物の揺れを速く収束さ
せるようにしてもよい。
ね24で連結して、建物10に必要な剛性を与えるよう
にしてもよい。
入力低減が可能となり、また建物の剛性を自由に作り出
せる。このため、建物の特性を簡単にチューニングで
き、建物の固有周期を自由に設定することができる。し
たがって、地盤条件に左右されず、軽量から大規模の建
物、また、塔状比の高い建物でも、簡単に免震構造とす
ることができる。
の要部斜視図である。
の概略正面図である。
の概略正面図である。
の概略平面図である。
の概略平面図である。
動きを示す模式図である。
動きを示す模式図である。
の変化を示す説明図である。
面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 地盤上に位置する構造物と、 地盤中に設けられ前記構造物の荷重を支持する支持体
と、 前記構造物と前記支持体とにそれぞれ回動可能に連結さ
れ、構造物の荷重を支持体へ伝達する複数の伝達部材
と、 前記構造物と前記支持体とに連結され、弾性力で構造物
と支持体の位置関係を保持する復元手段と、 を有することを特徴とする免震構造。 - 【請求項2】 前記構造物と前記支持体との間に減衰手
段を設けたことを特徴とする請求項1に記載の免震構
造。 - 【請求項3】 地盤中に配置された質量体と、前記質量
体と前記構造物との間に設けられた減衰手段と、を有す
ることを特徴とする請求項1に記載の免震構造。
Priority Applications (1)
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JP2002062128A JP3747179B2 (ja) | 2002-03-07 | 2002-03-07 | 免震構造 |
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JP2002062128A JP3747179B2 (ja) | 2002-03-07 | 2002-03-07 | 免震構造 |
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ID=29196061
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2002062128A Expired - Lifetime JP3747179B2 (ja) | 2002-03-07 | 2002-03-07 | 免震構造 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3747179B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005016292A (ja) * | 2003-05-30 | 2005-01-20 | Toda Constr Co Ltd | 杭と連続地中壁の複合基礎 |
CN111779012A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-16 | 王万连 | 一种装配式地基结构 |
US11002031B2 (en) | 2017-02-16 | 2021-05-11 | Koroneho Limited | Base isolation system |
-
2002
- 2002-03-07 JP JP2002062128A patent/JP3747179B2/ja not_active Expired - Lifetime
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