JP2005083018A - 浮遊式免震構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、安全で経済的な浮遊式免震構造を提供する。
【解決手段】 浮体式免震構造は、免震ピット２内に浮遊式免震構造物１が配置されるとともに液体４が貯留され、液体４は浮遊式免震構造物１を構成する下部構造１ｂと、下部構造１ｂの側壁と免震ピット２の内壁との間に形成される免震ピット２の開口を塞ぐように設置される密封材６により免震ピット２内に封入されることで構成される。浮遊式免震構造は、地震等が発生すると、浮遊式免震構造物１に水平力が作用し、免震ピット２内を水平方向に移動する。しかし、液体４は、免震ピット２内に封入されているため自由運動を生じないことから、浮遊式免震構造物１が水平挙動したある一方向における浮遊式免震構造物１の左右で、液体４の液位に相違はみられず浮遊式免震構造物１の左右に作用する水圧にもアンバランスは生じない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、浮遊式免震構造に関する。

従来より、構造物本体を地盤中に設けたピットに貯留した液体中に浮遊し、地震などの水平力に対しては免震装置で抵抗する浮遊式の免震構造は、一般に広く知られている。これらは、常時状態で鉛直荷重を浮力で負担することから、免震装置の鉛直荷重に係る負担を低減することが可能であり、例えば、特許文献１に示すように、免震装置を用いず、減衰力と復元力を備える機構を地盤と構造物本体との間に用いるのみの構成とすることも可能である。
特開２０００−３５２０６４号公報

しかし、上述する構成では、地震等が発生し構造物本体に水平力が作用すると、これに伴い液体も移動することから、構造物本体とピットの内壁との間における液位は、構造物本体が水平挙動したある一方向における左右で相違を生じる。したがって、構造物本体には水圧のアンバランスにより傾斜をもたらす外力が作用することから、これに抵抗する上下方向の軸力が生じることとなり、構造物本体の傾斜や免震装置への過大な鉛直方向の軸力の発生等、安全性及び経済性に課題が生じている。

上記事情に鑑み、本発明は、安全で経済的な浮遊式免震構造を提供することを目的としている。

請求項１記載の浮遊式免震構造は、地盤を掘削して構築する免震ピットと、該免震ピットの内方に貯留される液体と、前記免震ピットと比較して平面視面積の大きい上部構造、及び平面視面積の小さい下部構造を備えてなり、前記免震ピットの内方に配置される浮遊式免震構造物と、該浮遊式免震構造物を構成する上部構造と前記地盤との間で、両者を連結するように配置される免震装置を備える浮遊式免震構造であって、前記浮遊式免震構造物の水平方向の挙動を阻害することのない変形性能を有する密封材が、前記浮遊式免震構造物を構成する下部構造の側壁と、免震ピットの内壁との間に形成される開口を塞ぐように設置されて、該密封材及び浮遊式免震構造物を構成する下部構造により前記液体が免震ピット内に封入されており、前記浮遊式免震構造物の鉛直荷重の全てもしくは一部を、封入された前記液体の内圧で相殺することを特徴としている。

請求項２記載の浮遊式免震構造は、前記浮遊式免震構造物に、前記免震ピット内に封入されている液体と連通する鉛直状の管体が備えられることを特徴としている。

請求項１記載の浮遊式免震構造によれば、地震等が発生し浮遊式免震構造物に水平力が作用すると、浮遊式免震構造物は水平挙動を示すものの、液体は密封材で封入されており自由運動を生じないことから、浮遊式免震構造物が水平挙動したある一方向において、免震ピット内の浮遊式免震構造物の左右で液面高さは一定に固定される。このため、浮遊式免震構造物が水平挙動したある一方向において、浮遊式免震構造物の左右で液体による水圧のアンバランスが生じることはなく、浮遊式免震構造物に上下方向の軸力が作用することはない。したがって、浮遊式免震構造物は、何れの水平力を作用されても傾きを生じることがなく安全で、また免震装置に過大な鉛直軸力が生じることもなく、経済的な構成とすることが可能となる。

また、浮遊式免震構造は、浮遊式免震構造物に係る自重の全てもしくは一部を、従来のように、浮遊式免震構造物自身を必要深さまで液体中に挿入して浮力で相殺するのではなく、浮遊式免震構造物の下部構造及び前記密封材により免震ピット内に封入された液体の内圧で支持するため、浮遊式免震構造物の形状に応じて免震ピットの深さを調整したり、浮遊式免震構造に採用する浮遊式免震構造物の階高に制約を設ける必要がなく、浮遊式免震構造物を中層程度の高さに構築することが可能である。

請求項２記載の浮遊式免震構造によれば、封入された液体と連通する鉛直状の管体内には、内圧に応じて所定の高さまで液体が上昇することとなるため、該管体内における液位の挙動をモニタリングすることにより液体の圧力を常時観測することが可能となる。
また、管体を用いて液体に係る注水や抜水等の作業をも容易に実施でき、液体の圧力管理を容易に行うことが可能となる。

さらに、前記管体に、例えば、液体の液位を自動感知する液位センサ及び液位センサと連動し吸水や抜水作業を実施できる吸抜水装置等を備えることにより、液体のメンテナンスを自動制御をすることも可能となる。

本発明の浮遊式免震構造を、図１及び図２に示す。本発明は、免震ピットに貯留した液体を封入して自由運動を拘束し、封入した液体の内圧で浮遊式免震構造物に係る自重の全てもしくは一部を支持することにより、浮遊式免震構造物が水平方向に挙動した際にも、浮遊式免震構造物が水平挙動したある一方向における免震ピット内の浮遊式免震構造物の左右で水圧のアンバランスが生じることなく、浮遊式免震構造物の姿勢を安定に維持することができるものである。

図１に示すように、浮体式免震構造は、浮遊式免震構造物１、免震ピット２、液体４、免震装置５、及び密封材６により構成されている。前記免震ピット２は、地盤３を所定深さまで掘削して構築されており、その内方には液体４が貯留されている。浮遊式免震構造物１は、平面視面積が免震ピット２と比較して大きい上部構造１ａと、平面視面積が免震ピット２と比較して小さい下部構造１ｂにより構成されており、免震ピット２の内方に配置されている。

また、前記免震ピット２の内方には、浮遊式免震構造物１を構成する下部構造１ｂとともに液体４を免震ピット２内に封入する密封材６が設置されている。密封材６は、外力により変形自在なゴム材により構成されており、前記浮遊式免震構造物１を構成する下部構造１ｂの側壁と免震ピット２の内壁との間に形成される免震ピット２の開口を塞ぐように設置されている。

このような構成は、該密封材６と浮遊式免震構造物１を構成する下部構造１ｂとを用いて免震ピット２に貯留されている液体４を封入することで、液体４にいずれかの外力が作用した際にもその自由運動を拘束することを目的としたものであり、これにより、液体４は何れの外力を作用されても免震ピット２内で液位を変動することはない。
なお、本実施の形態では、下部構造１ｂの側壁の最下端部と免震ピット２の内壁とを水平に連結するように密封材６を配置しているが、配置方法は必ずしもこれにこだわるものではなく、液体４を免震ピット２内に封入できれば、何れに配置しても良い。

さらに、免震ピット２の外周縁近傍には、所定の離間間隔をもって積層ゴムよりなる免震装置５が複数配置されており、該免震装置５を介して地盤３と浮遊式免震構造物１を構成する上部構造１ａの下面とを連結している。本実施の形態では、前記浮遊式免震構造物１が生じる鉛直荷重の中でも自重を、前記密封材６と浮遊式免震構造物１を構成する下部構造１ｂとで、免震ピット２内に封入されている液体４の内圧Ｐで支持し、移動荷重やその他の変動荷重を免震装置５で支持する構成としている。

なお、浮遊式免震構造物１は、必ずしも自重全てを封入されている液体４の内圧Ｐで支持する必要はなく、一部を免震装置５で支持する構成としても良い。また、免震装置５は、必ずしも積層ゴムにこだわるものではなく、浮遊式免震構造物１に係る封入されている液体４の内圧Ｐで支持しない鉛直荷重を支持できる鉛直剛性と、免震性能を有する部材であれば、何れの構成よりなる免震装置５を用いても良い。

上述する構成の浮遊式免震構造は、地震等が発生すると、浮遊式免震構造物１に水平力が作用し、免震ピット２内を水平方向に移動する。しかし、浮遊式免震構造物１が移動した際にも液体４は、前記密封材６と浮遊式免震構造物１を構成する下部構造１ｂとにより免震ピット２内に封入されているため自由運動を生じない。このため、浮遊式免震構造物１が水平挙動したある一方向Ｘにおいて、免震ピット２内における浮遊式免震構造物１の左右で、液体４の液位に相違はみられず浮遊式免震構造物１の左右に作用する水圧にもアンバランスは生じない。

したがって、浮遊式免震構造物１は傾くことがなく、浮遊式免震構造物１が作用する鉛直荷重の一部を支持する前記免震装置５にも過大な鉛直荷重による負荷を与えることはない。このとき、前記密封材６は、可変自在に構成されているため、浮遊式免震構造物１の水平挙動を阻害することはない。

また、該浮遊式免震構造は、浮遊式免震構造物１に係る自重の全てもしくは一部を免震ピット２内に封入されている液体４の内圧Ｐで支持するため、浮遊式免震構造物１自身を必要深さまで液体４中に挿入しこれらを浮力で相殺した従来と比較して、浮遊式免震構造物１の形状に応じて免震ピット２の深さを調整したり、浮遊式免震構造物１の階高等に制約を設ける必要がない。このため、浮遊式免震構造は、従来では適用できなかった中層程度の浮遊式免震構造物１を採用することもできるものである。

ところで、浮遊式免震構造の液体４は、先にも述べたように前記密封材６と浮遊式免震構造物１を構成する下部構造１ｂとで免震ピット２内に封入されているものの、経時的な漏水を生じることが考えられる。この場合には、浮遊式免震構造物１に係る自重の全てもしくは一部を支持している内圧Ｐに影響を及ぼすことになりかねず、内圧Ｐのモニタリングやメンテナンスが必要となる。

そこで、図２に示すように、浮遊式免震構造物１に、前記免震ピット２の内方で液体４が封入されている領域と連通するように、鉛直状の管体である鉛直管７を配置しておく。このような構成は、内圧Ｐにより鉛直管７内に上昇した液体４の液位をモニタリングすることにより、液体４の圧力Ｐを常時観測することができるものであり、さらには該鉛直管７を用いて液体４に係る注水や抜水等の作業をも容易に実施でき、液体４の圧力管理を容易に行うことができるものである。
なお、上述する該鉛直管７は、例えば、浮遊式免震構造物１の配管スペース等に配置すれば良く、新たに配置スペースを確保する必要はない。また、鉛直管７に、例えば液体４の液位を自動感知する液位センサ及び液位センサと連動し吸水や抜水作業を実施できる吸抜水装置等を備えることにより、液体４のメンテナンスを自動制御をすることも考えられる。

上述する構成によれば、浮遊式免震構造は、地震等が発生し浮遊式免震構造物１に水平力が作用すると、浮遊式免震構造物１は水平挙動を示すものの、液体４は密封材６で封入されており自由運動を生じないことから、浮遊式免震構造物１が水平挙動したある一方向において、免震ピット２内の浮遊式免震構造物１の左右で液面高さは一定に固定される。このため、浮遊式免震構造物１が水平挙動したある一方向において、浮遊式免震構造物１の左右で液体４による水圧のアンバランスが生じることはなく、浮遊式免震構造物１に上下方向の軸力が作用することはない。したがって、浮遊式免震構造物１は、何れの水平力を作用されても傾きを生じることがなく安全で、また免震装置５に過大な鉛直軸力が生じることもなく、経済的な構成とすることが可能となる。

また、浮遊式免震構造は、浮遊式免震構造物１に係る自重の全てもしくは一部を、従来のように、浮遊式免震構造物１自身を必要深さまで液体４中に挿入して浮力で相殺するのではなく、浮遊式免震構造物１の下部構造１ｂ及び前記密封材６により免震ピット２内に封入された液体４の内圧Ｐで支持するため、浮遊式免震構造物１の形状に応じて免震ピット２の深さを調整したり、浮遊式免震構造に採用する浮遊式免震構造物１の階高に制約を設ける必要がなく、浮遊式免震構造物１を中層程度の高さに構築することが可能である。

本発明に係る浮遊式免震構造の詳細を示す図である。 本発明に係る浮遊式免震構造の他の事例を示す図である。

符号の説明

１ 浮遊式免震構造物
２ 免震ピット
３ 地盤
４ 液体
５ 免震装置
６ 密封材
７ 鉛直管

Claims (2)

1. 地盤を掘削して構築する免震ピットと、
   該免震ピットの内方に貯留される液体と、
   前記免震ピットと比較して平面視面積の大きい上部構造、及び平面視面積の小さい下部構造を備えてなり、前記免震ピットの内方に配置される浮遊式免震構造物と、
   該浮遊式免震構造物を構成する上部構造と前記地盤との間で、両者を連結するように配置される免震装置を備える浮遊式免震構造であって、
   前記浮遊式免震構造物の水平方向の挙動を阻害することのない変形性能を有する密封材が、前記浮遊式免震構造物を構成する下部構造の側壁と、免震ピットの内壁との間に形成される開口を塞ぐように設置されて、該密封材及び浮遊式免震構造物を構成する下部構造により前記液体が免震ピット内に封入されており、
   前記浮遊式免震構造物の鉛直荷重の全てもしくは一部を、封入された前記液体の内圧で相殺することを特徴とする浮遊式免震構造。
2. 請求項１に記載の浮遊式免震構造において、
   前記浮遊式免震構造物に、前記免震ピット内に封入されている液体と連通する鉛直状の管体が備えられることを特徴とする浮遊式免震構造。
   

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