JP2006176956A - 免震構造物の固定装置および免震構造物の固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 シアピン挿入孔を拡大させることなく、上部建物が水平方向に変位した場合であっても容易にシアピンによって上部建物を固定することができる免震構造物の固定装置および免震構造物の固定方法を提供すること。
【解決手段】 基礎側に固定された下ハウジング２１と、上部建物側に固定された上ハウジング１６とを備え、これらにはシアピン１３が挿入されるシアピン挿入孔１７ａ、２２ａを偏心状態で備えた偏心ブッシュ（上ブッシュ１７，下ブッシュ２２）が、それぞれ鉛直方向に軸を向けるとともに該軸周りに回動自在に支持されて設けられている。これら上ブッシュ１７，下ブッシュ２２を回動させると、上部建物が水平変位した場合であってもシアピン挿入孔１７ａ、２２ａの中心軸を一致させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、免震装置を備えた高層ビル等の免震構造物において、強風時などに一時的に上部建物を基礎に固定するための免震構造物の固定装置および免震構造物の固定方法に関する。

免震構造物は上部建物と基礎との間に免震装置として免震ゴム等を設置した構造である。例えば図７に示したように、上部建物１は基礎２の上に免震ゴム３を介して支持されている。
このような免震構造物では上部建物と基礎とは固定されていない。そのため、高層建築物では強風により建物が揺れ居住性が悪くなることから、上部建物１と基礎２との間に耐風シアピン５を設けて上部建物１をロックする方法がとられている。耐風シアピン５は、上部建物１側にシアピン架台を固定し、該シアピン架台と基礎２とにシアピンを貫通状態で挿入することで、上部建物１を基礎２に固定するようになっている。シアピン架台および基礎側にはシアピンを挿入することができるようにシアピン挿入孔を設けておく。
なお、シアピンは疲労強度の観点から常時挿入せず強風時のみ挿入することで対応しており、また挿入時に大規模地震が発生した場合には、シアピンは所定加重で破断し、免震機能を阻害することはない。
特開２００３−４１８０２号公報

しかしながら、シアピン未挿入時に上部建物が水平方向に変位した場合、シアピン挿入孔がずれるため、以後シアピンを挿入することができない。
上部建物が変位してもシアピンを挿入することができるように架台または基礎側のシアピン挿入孔を拡大孔とすると、シアピン挿入後に上部建物が変位した際にシアピンに衝撃荷重が加わるため、シアピンの破断荷重精度を確保することができない。
したがって、上部建物の変位を矯正してシアピンを挿入することができるようにするために、超大型ジャッキ等を使用した大がかりな工事が必要となるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、シアピン挿入孔を拡大させることなく、上部建物が水平方向に変位した場合であっても容易にシアピンによって上部建物を固定することができる免震構造物の固定装置および免震構造物の固定方法を提供することを目的とする。

本発明においては上記の課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に記載の発明は、基礎上に免震装置を介して立設された上部建物を前記基礎に対して固定する免震構造物の固定装置において、前記基礎側に固定された下ハウジングと、前記上部建物側であって前記下ハウジングの対向位置に固定された上ハウジングとを備え、前記下ハウジングと前記上ハウジングとには、シアピンが挿入されるシアピン挿入孔を偏心状態で備えた偏心ブッシュが、それぞれ鉛直方向に軸を向けるとともに該軸周りに回動自在に支持されて設けられ、前記各偏心ブッシュが、前記上部建物の水平変位量に応じた所定角度で回動された状態で前記各シアピン挿入孔の中心軸が一致し、前記各シアピン挿入孔にひとつのシアピンが挿入されて前記上部建物が前記基礎に固定されることを特徴とする。

上部建物の変位量が所定以下であれば、基礎側と上部建物側にそれぞれ設けられた偏心ブッシュを所定角度回動させることで、それぞれに設けられたシアピン挿入孔の中心軸を互いに重ね合わせることができる。このときの偏心ブッシュの回動角は上部建物の変位量により定まる。

請求項２に記載の発明は、基礎上に免震装置を介して立設された上部建物を前記基礎に対して固定する免震構造物の固定装置において、基礎側に固定された下ハウジングと、前記上部建物側であって前記下ハウジングの対向位置に固定された上ハウジングとを備え、前記下ハウジングと前記上ハウジングの各々には、シアピンが挿入されるシアピン挿入孔が設けられ、前記下ハウジングと前記上ハウジングのいずれか一方に設けられた前記シアピン挿入孔は、軸を鉛直方向に向けて回動自在に支持された内側偏心ブッシュに偏心状態で設けられ、さらに、該内側偏心ブッシュは、軸を鉛直方向に向けて回動自在に前記ハウジングに支持された外側偏心ブッシュに偏心状態で支持され、前記内側および外側偏心ブッシュがそれぞれ前記上部建物の水平変位量に応じた所定角度に回動された状態で前記各シアピン挿入孔の中心軸が一致し、前記各シアピン挿入孔にひとつのシアピンが挿入されて前記上部建物が前記基礎に固定されることを特徴とする。

上部建物の変位量が所定以下であれば、入れ子状となった偏心ブッシュをそれぞれ所定角度回動させることで、シアピン挿入孔の位置を正しい位置に合わせることができる。このときの偏心ブッシュの回動角は上部建物の変位量により定まる。

請求項３に記載の発明は、基礎上に免震装置を介して立設された上部建物を前記基礎に対して固定する免震構造物の固定方法において、前記基礎側に固定された下ハウジングと、前記上部建物側であって前記下ハウジングの対向位置に固定された上ハウジングとに対して、シアピンが挿入されるシアピン挿入孔を偏心状態で備えた偏心ブッシュを、それぞれ鉛直方向に軸を向けるとともに該軸周りに回動自在に設け、前記上部建物の水平変位量を計測し、該変位量に応じて前記各偏心ブッシュを所定角度回動させて前記シアピン挿入孔の中心軸を一致させ、これらシアピン挿入孔にひとつのシアピンを挿入して前記上部建物を前記基礎に固定することを特徴とする。

上記のように、上部建物が変位したときにシアピン挿入孔が重なり合う偏心ブッシュの回動角度は、上部建物の変位量により定まる。したがって、上部建物が変位した場合に偏心ブッシュをいかなる角度で回動させれば、偏心ブッシュのシアピン挿入孔の中心軸が一致するか、を示した換算表を予め得ておき、上部建物の変位量の実測値を換算表と照らし合わせて偏心ブッシュの回動角度を求める。

請求項４に記載の発明は、基礎上に免震装置を介して立設された上部建物を前記基礎に対して固定する免震構造物の固定方法において、前記基礎側に固定された下ハウジングと、前記上部建物側であって前記下ハウジングの対向位置に固定された上ハウジングとのいずれか一方に対してシアピン挿入孔を設けるとともに、同他方には内側偏心ブッシュと外側偏心ブッシュが入れ子状となった二つの偏心ブッシュをシアピン挿入孔に対向して設け、前記上部建物の水平変位量を計測し、該変位量に応じて前記各偏心ブッシュを所定角度回動させて前記シアピン挿入孔と前記内側偏心ブッシュの偏心孔の中心軸を一致させ、これらシアピン挿入孔と偏心孔にひとつのシアピンを挿入して前記上部建物を前記基礎に固定することを特徴とする。

上記のように、上部建物が変位したときの偏心ブッシュの回動角度は、上部建物の変位量により定まる。したがって、上部建物が変位した場合に偏心ブッシュをいかなる角度で回動させれば、内側偏心ブッシュの偏心孔とシアピン挿入孔の中心軸が一致するか、を示した換算表を予め得ておき、上部建物の変位量の実測値を換算表と照らし合わせて偏心ブッシュの回動角度を求める。

本発明においては以下の効果を得ることができる。
シアピン未挿入時に上部建物が水平方向に変位した場合であっても、偏心ブッシュを回動させることで、超大型ジャッキなどで建物の変位を矯正することなく、かつ、シアピン破断荷重精度を損なうことなく、上部建物側と基礎側のシアピン挿入孔（偏心孔）を容易に重ね合わせてシアピンを挿入して建物を固定することができる。
また、偏心ブッシュの回動角度は、予め作成された所定の回動角度換算表を読み取ることで、容易に算出することができる。

次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１において、符号１０は基礎２と上部建物１の建物躯体６との間に設けられた耐風シアピン挿入装置（免震構造物の固定装置）である。耐風シアピン挿入装置１０は建物躯体６に固定された上部架台１１と、上部架台１１と対向位置して基礎２に固定された下部架台１２と、シアピン１３とを備える。図２は図１の要部を分解して示した斜視図である。

上部架台１１は、建物躯体６に対してアンカーボルト１５によって固定された上ハウジング１６と、上ハウジング１６の中央位置に設けられた開口１６ａ内に鉛直方向を回動軸として回動自在に挿入された上ブッシュ１７とを備えている。上ブッシュ１７は偏心位置にシアピン挿入孔１７ａが形成された略円筒形状の偏心ブッシュである。上ブッシュ１７の上面には上ブッシュ回動ハンドル１８が設けられ、該上ブッシュ回動ハンドル１８は、上ハウジング１６の上方であって径方向外側に延びている。この上ブッシュ回動ハンドル１８を操作することで上ブッシュ１７を開口１６ａ内で回動させることができるようになっている。
なお、ブッシュの回動は本方法によらず、電動駆動によってもよい。

下部架台１２は、基礎２内部に設けられた凹部２ａ内に、グラウト２０を挟んで下ハウジング２１が埋め込まれた状態で固定されている。下ハウジング２１の中央位置には開口２１ａが設けられ、開口２１ａ内には下ブッシュ２２が鉛直方向を回動軸として回動自在に挿入されている。下ブッシュ２２は偏心位置にシアピン挿入孔２２ａが形成された略円筒形状の偏心ブッシュである。下ブッシュ２２の上面には下ブッシュ回動ハンドル２３が設けられ、該下ブッシュ回動ハンドル２３は下ハウジング２１の上方であって径方向外側に延びている。また外端部は基礎２から離間するように鉛直方向上方に傾斜して折曲されており、操作がしやすくなっている。この下ブッシュ回動ハンドル２３を操作することで下ブッシュ２２を開口２１ａ内で回動させることができるようになっている。

上ブッシュ回動ハンドル１８および下ブッシュ回動ハンドル２３を操作すると、それぞれ上ブッシュ１７および下ブッシュ２２が、その位置を変えずに鉛直方向を回動軸として回動する。したがってそれぞれ偏心位置に設けられたシアピン挿入孔１７ａ、２２ａが偏心ブッシュの回動軸周りに位置を変えることとなる。そして後述のようにシアピン挿入孔１７ａ、２２ａの中心軸を合わせた状態でシアピン１３を挿入し、上ブッシュ１７と下ブッシュ２２をひとつのシアピン１３が貫通した状態とすることで建物躯体６が基礎２に固定されるようになっている。

また上部架台１１には鉛直下方に延びる水平変位計測器２５が固定され、この水平変位計測器２５の下端と向かい合って基礎２上には水平変位計測ゲージ２６が固定されている。水平変位計測器２５の下端が水平変位計測ゲージ２６を指し示す位置を読みとることで、上部架台１１と基礎２とのずれ、すなわち上部建物１の水平方向変位を検出することができるようになっている。
なお、水平方向変位の検出は、本方法によらず、センサ等による検出によっても構わない。

次に、本実施形態においてシアピン挿入孔１７ａ、２２ａにシアピン１３を挿入する工程について詳細に説明する。
図３（ａ）は、上部建物１に変位が生じていない状態の上ブッシュ１７、下ブッシュ２２、上ブッシュ回動ハンドル１８，および下ブッシュ回動ハンドル２３を簡略化して示した上面図である。
図のように上部建物に変位が生じておらず、上ブッシュ１７のシアピン挿入孔１７ａと、下ブッシュ２２のシアピン挿入孔２２ａとの中心軸が重なり合った状態となっている。

図３（ｂ）は上部建物１に変位が生じた場合である。上部建物１に変位が生ずると、上部建物１に固定された上部架台１１も同様に変位するため、図のように上ブッシュ１７のシアピン挿入孔１７ａと下ブッシュ２２のシアピン挿入孔２２ａとの重なりがずれる。すなわちこの状態ではシアピン１３を挿入することはできない。

そこで、図３（ｃ）のように上ブッシュ１７と下ブッシュ２２とを上ブッシュ回動ハンドル１８および下ブッシュ回動ハンドル２３を操作して回動させることで、シアピン挿入孔１７ａ、２２ａを重なり合わせる。上述のように、上ブッシュ回動ハンドル１８および下ブッシュ回動ハンドル２３を操作すると、上ブッシュ１７および下ブッシュ２２は位置を変えずにシアピン挿入孔１７ａ、２２ａが鉛直方向の回動軸周りに位置を変えることとなる。

このときの上ブッシュ１７および下ブッシュ２２の回動角は、以下のようにして容易に知ることができる。
図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ上ブッシュ１７と下ブッシュ２２の回動角度を表した換算表である。なお、この換算表は予め作成されているものであり、ブッシュ１７，２２の設計寸法（上ブッシュ１７および下ブッシュ２２に対するシアピン挿入孔１７ａ、２２ａの偏心量、本実施形態においては２０ｍｍとする）に応じて定まるものである。また、上部建物１の水平変位量を矯正できる範囲も、ブッシュ１７，２２の設計寸法によって定まる。
換算表は図４のように図表であってもよいし、数値化した表であってもよい。また、本換算表においては、図３（ａ）で示したように水平面にＸ−Ｙ軸を定め、Ｘ軸方向を０°、ブッシュの回動方向を上面視右回りに９０°、１８０°、２７０°としている。

上記換算表の使用方法について説明すると、例えば図３（ｂ）のように上部建物の水平変位量がＸ＝２０ｍｍ、Ｙ＝１０ｍｍである場合、図４（ａ）の上ブッシュ回動角度換算表における当該座標（点Ａ）を読み取ると２９°であり、図４（ｂ）の下ブッシュ回動角度換算表における当該座標（点Ｂ）を読み取ると９７°である。したがって、図３（ｃ）のように上ブッシュ１７を２９°、下ブッシュ２２を９７°回動させるとシアピン挿入孔１７ａ、２２ａが重なり合う。

このようにしてシアピン挿入孔１７ａ、２２ａの中心軸を重ね合わせ、シアピン吊りワイヤ１３ａを操作してシアピン１３をシアピン挿入孔１７ａ、２２ａに貫通させ、上部建物の固定が完了する。

以上説明したように、本実施形態においては、シアピン未挿入時に建物が水平方向に変位した場合であっても、上ブッシュ１７および下ブッシュ２２を回動させることで、超大型ジャッキなどで建物の変位を矯正することなく、かつ、シアピン破断荷重精度を損なうことなく、容易にシアピン１３を挿入して建物を固定することができる。
また、上ブッシュ１７および下ブッシュ２２の回動角度を予め作成された所定の回動角度換算表を読み取ることで、容易に算出することができる。

図５は上ブッシュ１７と下ブッシュ２２の回動角度換算表の変形例である。
図５（ａ）のＸ、Ｙ座標は上部架台１１と下部架台１２の水平変位座標を示し、円弧は下ブッシュ２２のシアピン中心軌跡、表示角度は下ブッシュ２２の回動角度を表す。図５（ｂ）の円弧は上ブッシュ１７のシアピン中心軌跡、表示角度は上ブッシュ１７の回動角度を表す。
上記換算表の使用方法を説明すると、例えばＸ＝２０ｍｍ、Ｙ＝１０ｍｍの水平変位量の場合、まず図５（ａ）に対して点（Ｘ＝２０，Ｙ＝１０）をプロットし、図５（ｂ）の上ブッシュ円軌跡中心を図５（ａ）のプロット点に合わせる。これにより図５（ｃ）に示した状態となる。上ブッシュ円軌跡と下ブッシュ円軌跡の交点Ｃにおける円弧上の数値が、上下ブッシュの回動角度を示す。すなわち、下ブッシュ円軌跡においては交点Ｃが位置する円弧上の座標は９７°であり、上ブッシュ円軌跡においては交点Ｃが位置する円弧上の座標は２９°である。

このようにして得られた上ブッシュ１７と下ブッシュ２２の回動角度に基づいて、上述の例のように上ブッシュ１７と下ブッシュ２２をそれぞれ回動させれば、シアピン挿入孔１７ａ、２２ａが重なり合う。
なお、上下ブッシュの回動角度を読み取る点としては、上記の点Ｃだけではなく、他方の交点Ｃ′で読み取ってもよい。

図６は、上記実施形態の変形例である。本変形例のように同一平面に偏心ブッシュを配してもよい。すなわち、下ハウジング４１には中心位置にシアピン１３が挿入されるシアピン挿入孔４１ａを設け、上ハウジング４２の中央部には、シアピン挿入孔４１ａに対向した位置に、内側及び外側偏心ブッシュ４３，４４が入れ子状となった偏心ブッシュ４５が鉛直方向に軸を向けて回動自在に挿入されている。すなわち、外側偏心ブッシュ４４には軸に対して偏心して偏心孔４４ａが設けられ、内側偏心ブッシュ４３は偏心孔４４ａに回動自在に挿入されている。さらに内側偏心ブッシュ４３には偏心孔としてシアピン挿入孔４５ａが内側偏心ブッシュ４３に対して偏心して設けられている。
他の構成については上記の実施形態と同様である。

本変形例においても、上記の例と同様に、水平方向変位が発生した場合、偏心ブッシュ４３，４４をそれぞれ所定角度回動させる。これにより、シアピン挿入孔４５ａ、４１ａの中心軸を重ね合わせることができる。その際の偏心ブッシュ４３，４４の回動角度は、上記と同様に図４、図５と同様の換算表を予め作成しておき、該換算表から変位量に見合った偏心ブッシュ４３，４４の回動角度を読み取ることにより、容易に算出することができる。

また、上記一連の水平方向変位の検出、上ブッシュならびに下ブッシュの回動角度の読み取り、上ブッシュならびに下ブッシュの回動、シアピンの挿入作業を自動化させることもできる。

本発明の一実施形態として示した耐風シアピン挿入装置の全体を示した側断面図である。 同耐風シアピン挿入装置の要部を分解して示した斜視図である。 上ブッシュおよび下ブッシュを簡略化して示した上面図であり、（ａ）は上部建物に変位が生じていない状態、（ｂ）は変位が生じた状態、（ｃ）はさらに上ブッシュ及び下ブッシュを回動させてシアピン挿入孔を重ね合わせた状態である。 上部建物の水平変位量から（ａ）上ブッシュおよび（ｂ）下ブッシュの回動角度を換算するための換算表である。 上部建物の水平変位量から上ブッシュおよび下ブッシュの回動角度を換算するための換算表の変形例である。 耐風シアピン挿入装置の変形例であり、要部を分解して示した斜視図である。 高層建物に用いられる免震装置と耐風シアピンとを示した概略図である。

符号の説明

１ 上部建物
２ 基礎
６ 建物躯体
１０ 耐風シアピン挿入装置
１１ 上部架台
１２ 下部架台
１３ シアピン
１６ 上ハウジング
１７ 上ブッシュ
１７ａ シアピン挿入孔
２１ 下ハウジング
２２ 下ブッシュ
２２ａ シアピン挿入孔
４１ａ シアピン挿入孔
４３ 内側偏心ブッシュ
４４ 外側偏心ブッシュ
４５ａ シアピン挿入孔（偏心孔）

Claims (4)

1. 基礎上に免震装置を介して立設された上部建物を前記基礎に対して固定する免震構造物の固定装置において、
   前記基礎側に固定された下ハウジングと、
   前記上部建物側であって前記下ハウジングの対向位置に固定された上ハウジングとを備え、
   前記下ハウジングと前記上ハウジングとには、シアピンが挿入されるシアピン挿入孔を偏心状態で備えた偏心ブッシュが、それぞれ鉛直方向に軸を向けるとともに該軸周りに回動自在に支持されて設けられ、
   前記各偏心ブッシュが、前記上部建物の水平変位量に応じた所定角度で回動された状態で前記各シアピン挿入孔の中心軸が一致し、前記各シアピン挿入孔にひとつのシアピンが挿入されて前記上部建物が前記基礎に固定されることを特徴とする免震構造物の固定装置。
2. 基礎上に免震装置を介して立設された上部建物を前記基礎に対して固定する免震構造物の固定装置において、
   基礎側に固定された下ハウジングと、
   前記上部建物側であって前記下ハウジングの対向位置に固定された上ハウジングとを備え、
   前記下ハウジングと前記上ハウジングの各々には、シアピンが挿入されるシアピン挿入孔が設けられ、
   前記下ハウジングと前記上ハウジングのいずれか一方に設けられた前記シアピン挿入孔は、軸を鉛直方向に向けて回動自在に支持された内側偏心ブッシュに偏心状態で設けられ、さらに、該内側偏心ブッシュは、軸を鉛直方向に向けて回動自在に前記ハウジングに支持された外側偏心ブッシュに偏心状態で支持され、
   前記内側および外側偏心ブッシュがそれぞれ前記上部建物の水平変位量に応じた所定角度に回動された状態で前記各シアピン挿入孔の中心軸が一致し、前記各シアピン挿入孔にひとつのシアピンが挿入されて前記上部建物が前記基礎に固定されることを特徴とする免震構造物の固定装置。
3. 基礎上に免震装置を介して立設された上部建物を前記基礎に対して固定する免震構造物の固定方法において、
   前記基礎側に固定された下ハウジングと、前記上部建物側であって前記下ハウジングの対向位置に固定された上ハウジングとに対して、シアピンが挿入されるシアピン挿入孔を偏心状態で備えた偏心ブッシュを、それぞれ鉛直方向に軸を向けるとともに該軸周りに回動自在に設け、
   前記上部建物の水平変位量を計測し、該変位量に応じて前記各偏心ブッシュを所定角度回動させて前記シアピン挿入孔の中心軸を一致させ、これらシアピン挿入孔にひとつのシアピンを挿入して前記上部建物を前記基礎に固定することを特徴とする免震構造物の固定方法。
4. 基礎上に免震装置を介して立設された上部建物を前記基礎に対して固定する免震構造物の固定方法において、
   前記基礎側に固定された下ハウジングと、前記上部建物側であって前記下ハウジングの対向位置に固定された上ハウジングとのいずれか一方に対してシアピン挿入孔を設けるとともに、同他方には内側偏心ブッシュと外側偏心ブッシュが入れ子状となった二つの偏心ブッシュをシアピン挿入孔に対向して設け、
   前記上部建物の水平変位量を計測し、該変位量に応じて前記各偏心ブッシュを所定角度回動させて前記シアピン挿入孔と前記内側偏心ブッシュの偏心孔の中心軸を一致させ、これらシアピン挿入孔と偏心孔にひとつのシアピンを挿入して前記上部建物を前記基礎に固定することを特徴とする免震構造物の固定方法。
   

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