JP2009133475A - 回転吸収層付支承装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で地震時の水平力、上揚力、回転力に抵抗できる回転吸収層付支承装置を提供することを目的とする。
【解決手段】回転吸収層付支承装置において、上部構造と下部構造に夫々固定される上下鋼板の間に複数のセットボルト用穴を形成した穴あきゴム層を配し、前記上下鋼板のいずれかに前記穴あきゴム層のせん断変形を拘束するせん断拘束部材を配し、前記穴あきゴム層の前記セットボルト用穴の内径を前記セットボルトの外径より大きく形成し、前記穴あきゴム層を上部構造の回転力吸収層として機能させることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建築物または橋梁等の上部構造と下部構造との間に設けられ、上部構造の荷重と地震時の水平力、上揚力、回転力に抵抗する回転吸収層付支承装置に関する。

建築物、橋梁等の構造物の上部構造と下部構造の間に、上部構造の荷重を支持しつつその伸縮を吸収する支承装置が設けられる。このような支承装置として、ゴム弾性層からなるゴム支承として上部構造の鉛直荷重を受け、そしてゴム支承のせん断弾性変形により上部構造の水平方向変位を許容するものがある。

特開２００２−３８４１８号公報

しかしながら、ゴム支承からなる支承装置は、地震時の水平力、上揚力、回転力に対応する機能を十分に発揮させるのが困難であった。

また、このような支承装置には、地震時の上揚力に対応するために多くのセットボルトがゴム支承を貫通して配置される。地震時に上部構造物の鉛直荷重、回転力、水平力が加わるとゴム支承は弾性変形してそれらの負荷を吸収する機能を有するものであるが、多くのセットボルトが密にゴム支承に貫通配置されているためその機能を十分に発揮できないという課題を有するものであった。

本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、簡単な構造で地震時の水平力、上揚力、回転力に抵抗できる回転吸収層付支承装置を提供することを目的とする。

本発明の回転吸収層付支承装置は、前記課題を解決するために、上部構造と下部構造に夫々固定される上下鋼板の間に複数のセットボルト用穴を形成した穴あきゴム層を配し、前記上下鋼板のいずれかに前記穴あきゴム層のせん断変形を拘束するせん断拘束部材を配し、前記穴あきゴム層の前記セットボルト用穴の内径を前記セットボルトの外径より大きく形成し、前記穴あきゴム層を上部構造の回転力吸収層として機能させることを特徴とする。

また、本発明の回転吸収層付支承装置は、前記せん断拘束部材は、前記上下鋼板のいずれか一方に一端を固定され前記穴あきゴム層を貫通するせん断キーの他端が他方の鋼板に形成した凹部と係合することにより形成されること特徴とする。

また、本発明の回転吸収層付支承装置は、前記凹部と前記せん断キーとの係合部に上部構造の回転を許容する隙間も形成することを特徴とする。

また、本発明の回転吸収層付支承装置は、前記せん断拘束部材は、前記穴あきゴム層の外側に位置し、前記上下鋼板のいずれかに配されるせん断拘束壁とすることを特徴とする。

また、本発明の回転吸収層付支承装置は、前記穴あきゴム層を前記上下鋼板のいずれかに加硫成形により一体成形することを特徴とする。

また、本発明の回転吸収層付支承装置は、前記穴あきゴム層の上下の少なくとも一方に穴あき鋼板を一体に固着して前記上下鋼板間に配することを特徴とする。

また、本発明の回転吸収層付支承装置は、上部構造または下部構造の一方に積層ゴム支承を配したことを特徴とする。

上部構造と下部構造に夫々固定される上下鋼板の間に複数のセットボルト用穴を形成した穴あきゴム層を配し、前記上下鋼板のいずれかに前記穴あきゴム層のせん断変形を拘束するせん断拘束部材を配し、前記穴あきゴム層の前記セットボルト用穴の内径を前記セットボルトの外径より大きく形成し、前記穴あきゴム層を上部構造の回転力吸収層として機能させる構成により、地震時の水平力に対してはせん断拘束部材で抵抗し、上揚力に対しては複数のセットボルトで抵抗し、回転力に対しては、穴あきゴム層が複数の大径の穴の形成により歪み変形量が増加し、セットボルトによる拘束もないので容易にせん断弾性変形して吸収する回転力吸収層として機能することができる。又、部品数も少なく、低コストで施工が容易な支承装置とすることができる。
せん断拘束部材は、上下鋼板のいずれか一方に一端を固定され前記穴あきゴム層を貫通するせん断キーの他端が他方の鋼板に形成した凹部と係合することにより形成される構成により、スペースを要しないせん断拘束部材とすることができる。
凹部とせん断キーの係合部に上部構造の回転を許容する隙間も形成する構成により、上部構造の回転力を穴あきゴム層にスムーズに伝達し吸収することができる。
せん断拘束部材は、前記穴あきゴム層の外側に位置し上下鋼板のいずれかに配されるせん断拘束壁とする構成により、簡単な構成で穴あきゴム層のせん断変形を拘束できる。
穴あきゴム層を上下鋼板のいずれかに加硫成形により一体成形する構成により、構造物への設置の施工を容易にすることができる。
穴あきゴム層の上下の少なくとも一方に穴あき鋼板を一体に固着して前記上下鋼板間に配する構成により、設置が容易な支承装置とすることができる。
上部構造または下部構造の一方に積層ゴム支承を配する構成により、免震効果の大きな支承装置とすることができる。

本発明の実施の形態を図により説明する。図１、図２および図３は、本発明の第１の実施形態の回転吸収層付支承装置を示す図である。

回転吸収層付支承装置１は、建築物や橋梁等の構造物の下部構造に固定される下鋼板２と、上部構造に固定される上鋼板３を備える。第１の実施形態では、下鋼板２の中央にはせん断キー４を突設して形成する。せん断キー４は、下鋼板２に一体に形成しても良いし、下鋼板２に雌ねじ穴を形成し、せん断キー４の下部に雄ねじを刻設して螺着により設けても良いし、せん断キー４の下部を下鋼板２に溶接して固定しても良い。せん断キー４の断面は円形でも角形でも良い。下鋼板２には複数のセットボルト螺着用雌ねじ穴が形成される。

上鋼板３の中央には、下鋼板２の中央に突設したせん断キー４の上部と係合する凹部５を形成する。せん断キー４と凹部５との係合部には、上部構造の回転を許容するため横方向と上下方向に若干の隙間を形成する。上鋼板３には複数のセットボルト挿通穴が形成される。

下鋼板２又は上鋼板３との間には、図２に示されるような穴あきゴム層６が配される。穴あきゴム層６は、中央にせん断キー４を挿入するせん断キー４の外形と相似で大きさがほぼ同じである中央穴７が形成される。また、穴あきゴム層６には、セットボルト用穴８が複数形成される。セットボルト用穴８は、セットボルト９の外径よりかなり大きく形成される。セットボルト用穴８の形状は円形でも角形でも良い。穴あきゴム層６は、高減衰性ゴムで形成するのが望ましい。また、複数のセットボルト用穴８の内のいくつかは、セットボルトが挿通されないものを設けても良い。

図２に示される実施形態では、穴あきゴム層６の上下面に、穴あきゴム層６に形成したせん断キー挿入穴７とセットボルト用穴８と対応する穴を形成した穴あき鋼板９、９を加硫成形により一体に形成する。穴あき鋼板９に形成されるセットボルト用穴とせん断キー挿入穴の形状及び大きさは、穴開きゴム層６に形成したセットボルト用穴８とせん断キー挿入穴７の形状及び大きさと同じにする。

穴あきゴム層６の上下面に穴あき鋼板９、９を一体に設ける場合、一端を下鋼板２に固定したせん断キー４を穴あきゴム層６及び上下穴あき鋼板９、９に形成したせん断キー挿入穴７に挿入し、セットボルト１０で上下鋼板３、２を固定する。穴あきゴム層６を貫通したせん断キー４の他端は、上鋼板３に形成した凹部５と係合し、上部構造の水平力による穴あきゴム層６のせん断変形を拘束するせん断拘束部材として機能する。図２に示される第１実施形態では、せん断キー４の一端を下鋼板２に固定し、せん断キー４の他端を上鋼板３に形成した凹部５に係合しているが、せん断キー４の一端を上鋼板３の固定し、せん断キー４の他端を下鋼板２に形成した凹部に係合しても良い。

図４および図５は、本発明の第２の実施形態の回転吸収層付支承装置を示す図である。
第２の実施形態では、穴あきゴム層６の上面にのみ穴あき鋼板９を加硫成形により一体に形成する。穴あきゴム層６の上面にのみ穴あき鋼板９を一体に形成する場合、穴あき鋼板９の設置されていない穴あきゴム層６の下面と下鋼板２、上穴あき鋼板９とを加硫成形により一体成形しても良い。加硫成形により一体成形する場合、穴あきゴム層６は、第１の実施形態のせん断拘束部材としてせん断キー４の一端が固定された側の下鋼板２に一体加硫成形すると施工が容易になる。図４に示される第２実施形態では、せん断キー４の一端を下鋼板２に固定し、せん断キー４の他端を上鋼板３に形成した凹部５に係合しているが、せん断キー４の一端を上鋼板３の固定し、せん断キー４の他端を下鋼板２に形成した凹部に係合しても良い。

図６は、本発明の第３の実施形態の回転吸収層付支承装置を示す図である。第３の実施形態では、穴あきゴム層６のせん断変形を拘束するせん断拘束部材として、穴あきゴム層の外側周囲の位置にせん断拘束壁１５を下鋼板２に固定する。せん断拘束壁１５の高さは、穴あきゴム層６を配した下鋼板２と上鋼板３の間隔より若干低くし、上部構造の回転力がせん断拘束壁１５の干渉を受けることなく穴あきゴム層６に伝達されるようにする。図６に示される第２実施形態では、せん断拘束壁１５を下鋼板２に固定ししているが、せん断拘束壁１５を上鋼板３の固定しても良い。

このように構成された回転吸収層付支承装置では、鉛直荷重に対しては、穴あきゴム層６が圧縮弾性変形して吸収する。地震時の水平力に対しては、第１、第２の実施形態ではせん断キー４と凹部５との係合によるせん断拘束部材が抵抗し、第３の実施形態ではせん断拘束壁１５によるせん断拘束部材が抵抗する。上揚力に対しては複数のセットボルトで抵抗する。

地震時の上部構造の回転力に対しては、第１、第２の実施形態では、せん断キー４と凹部５の係合部に回転を許容する隙間が形成されているため回転力はスムーズに穴あきゴム層６に伝達される。第３の実施形態では、せん断拘束壁１５の高さを上部構造からの回転力が干渉しない高さに設定されているため回転力がスムーズに穴あきゴム層６に伝達される。回転力が伝達された穴あきゴム層６はせん断弾性変形して回転力を吸収する。その際、穴あきゴム層６には複数のセットボルト用穴８が形成されているため変形が容易であると共に、セットボルト１０とセットボルト用穴８には隙間が形成されているので、穴あきゴム層６は、セットボルト１０の拘束を受けることなく容易に弾性変形して回転力を効率良く吸収する回転力吸収層として機能する。

以上のように本発明の回転吸収層付支承装置１は、簡単な構成で部品数も少なく上部構造と下部構造との間への設置も容易にでき、鉛直荷重、水平力、上揚力及び回転力に対しても抵抗できる。

図７は、本発明の回転吸収層付支承装置１の第４の実施形態を示す図である。第４の実施形態の回転吸収層付支承装置１は、下部構造に固定されたベースプレート１１に積層ゴム支承１２を配する。積層ゴム支承１２は、天然ゴム等の弾性層１３に複数の補強鋼板１４が積層されて構成される。積層ゴム支承１２の上面に第１〜第３の実施形態の回転吸収層付支承装置１を配する。ベースプレート１１、積層ゴム支承１２、下鋼板２を加硫成形により一体に形成しても良い。また、積層ゴム支承１２の下面にベースプレート１１と固定用鋼板（図示せず）を加硫成形により一体成形し、積層ゴム支承とベースプレート１１をボルトにより固定しても良い。

上部構造に固定される上鋼板３にせん断キー４と係合する凹部５を形成する。下鋼板２と上鋼板３との間に、中央にせん断キー４を挿入するせん断キー４の外形と相似でその外径とほぼ同じ内径の中央穴７と、セットボルト９の外径よりかなり大きな内径のセットボルト用穴８を形成した穴あきゴム層６を配置する。穴あきゴム層６は、第１実施形態の上下両面に穴あき鋼板９を設けたものでも、第２の実施形態の穴あきゴム層６の上下いずれかの面にのみ穴あき鋼板９を一体に固着し、穴あき鋼板９の設置されていない面と下鋼板２又は上鋼板３とを加硫成形により一体成形したもののいずれを用いても良い。また、せん断拘束部材として、第３の実施形態のせん断拘束壁１５を用いても良い。

下部構造に積層ゴム支承１２を配することで、免震効果を向上させることができる。地震時の上部構造の回転力に対しては、第１の実施形態では、せん断キー４と凹部５の係合部に回転を許容する隙間が形成されているため回転力はスムーズに穴あきゴム層６に伝達される。第２の実施形態では、せん断拘束壁１５の高さを上部構造からの回転力が干渉しない高さに設定されているため回転力がスムーズに穴あきゴム層６に伝達される。その際、穴あきゴム層６とセットボルト１０は径の大きなセットボルト用穴８により隙間が形成されているので、穴あきゴム層６は、セットボルト１０の拘束を受けることなく容易にせん断弾性変形して回転力を効率良く吸収する回転力吸収層として機能する。

図７に示される第２の実施形態では、積層ゴム支承１２を下部構造側に配しているが、ゴム支承１２を上部構造側に配しても良い。

本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。

符号の説明

１：回転吸収層付支承装置、２：下鋼板、３：上鋼板、４：せん断キー、５：凹部、６：穴あきゴム層、７： 中央穴、８：セットボルト用穴、９：穴あき鋼板、１０：セットボルト、１１：ベースプレート、１２：積層ゴム支承、１３：弾性層、１４：補強鋼板、１５：せん断拘束壁

Claims (7)

1. 上部構造と下部構造に夫々固定される上下鋼板の間に複数のセットボルト用穴を形成した穴あきゴム層を配し、前記上下鋼板のいずれかに前記穴あきゴム層のせん断変形を拘束するせん断拘束部材を配し、前記穴あきゴム層の前記セットボルト用穴の内径を前記セットボルトの外径より大きく形成し、前記穴あきゴム層を上部構造の回転力吸収層として機能させることを特徴とする回転吸収層付支承装置。
2. 前記せん断拘束部材は、前記上下鋼板のいずれか一方に一端を固定され前記穴あきゴム層を貫通するせん断キーの他端が他方の鋼板に形成した凹部と係合することにより形成されること特徴とする請求項１に記載の回転吸収層付支承装置。
3. 前記凹部と前記せん断キーとの係合部に上部構造の回転を許容する隙間も形成することを特徴とする請求項２に記載の回転吸収層付支承装置。
4. 前記せん断拘束部材は、前記穴あきゴム層の外側に位置し、前記上下鋼板のいずれかに配されるせん断拘束壁とすることを特徴とする請求項１に記載の回転吸収層付支承装置。
5. 前記穴あきゴム層を前記上下鋼板のいずれかに加硫成形により一体成形することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の回転吸収層付支承装置。
6. 前記穴あきゴム層の上下の少なくとも一方に穴あき鋼板を一体に固着して前記上下鋼板間に配することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の回転吸収層付支承装置。
7. 上部構造または下部構造の一方に積層ゴム支承を配したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の回転吸収層付支承装置。

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