JP2011074682A - Structural body of base isolation structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建物の基礎を免震構造とする構造体に関し、とくに建物を基礎に対して相対的に水平方向に移動できるように連結している免震構造の構造体に関する。 The present invention relates to a structure having a base of a building as a base isolation structure, and more particularly to a base having a base isolation structure that is connected so that the building can be moved in a horizontal direction relative to the base.
建物の地震に対する強度を向上する技術は、大別してふたつある。第1の技術は、建物自体の強度を向上する技術である。この建物は、極めて頑丈な構造とするので、施工コストが高くなる欠点がある。とくに、非常に強い地震に対して充分な強度とするためには、極めて施工コストが高くなる。また、建物には固有の共振周期がある。建物の共振周期と地震の周期が同じになると、建物は極めて大きなダメージを受ける。 There are two main techniques for improving the strength of buildings against earthquakes. The first technique is a technique for improving the strength of the building itself. Since this building has an extremely strong structure, there is a drawback that the construction cost becomes high. In particular, the construction cost is extremely high in order to obtain a sufficient strength against a very strong earthquake. Buildings also have a unique resonance period. If the resonant period of the building and the period of the earthquake are the same, the building will be extremely damaged.
このような弊害を避けるために、第2の技術、すなわち免震構造の構造体として、基礎が地震で振動しても、その振動を弾性体を介して建物に伝達する構造が開発されている。(特許文献1及び2参照)
特許文献1の免震構造は、基礎と建物との間に摩擦材を設けて、建物を水平方向に移動できる水平方向移動機構を設けている。水平方向移動機構は、基礎側には環状のばね止め部材を固定して、このばね止め部材の内側に渦巻き型の発条バネを配設して、渦巻き型の発条バネの内端部分を建物の下端部に巻き付けて固定している。この免震構造の構造体は、建物が地震で水平方向に移動して、渦巻き型の発条バネを弾性変形させる。言い換えると、建物の水平方向の移動を渦巻き型の発条バネで規制する。
In order to avoid such an adverse effect, a second technology, that is, a structure for transmitting the vibration to the building via an elastic body even if the foundation vibrates due to an earthquake has been developed as a structure having a seismic isolation structure. . (See
In the seismic isolation structure of
さらに、特許文献2の免震構造は、建物から下方に突出するように摺動ブロックを設けて、この摺動ブロックの下面を、基礎に固定した受け台の上面に面接触させて支持している。地震時には、摺動ブロックと受け台との水平方向の摺動摩擦抵抗により、建物の地震による運動のエネルギーを減衰させる。さらに、受け台には筒体を固定して、この筒体と摺動ブロックとの間に、摺動ブロックを筒体の中央部の位置に保持するヒンジ付き弾性もしくは弾塑性部材を設けている。
Furthermore, the seismic isolation structure of
以上の免震構造の構造体は、構造が複雑なために製造コストが高くなる。とくに、建物を定位置に配置する弾性体の構造が複雑になる欠点がある。また、環状のばね止め部材や筒体の内側に弾性体を設けて建物を定位置に配置するので、環状のばね止め部材や筒体が、地震による建物の基礎に対する相対的な水平方向の動きの振幅を制限する弊害がある。環状のばね止め部材や筒体を大きくして水平方向の振幅を大きくできるが、これらを大きくすると、基礎に大きな突出部ができてこれが邪魔になる欠点がある。また、環状のばね止め部材などを大きくして、水平方向に移動できる振幅を大きくするとますます設備コストが高くなる欠点もある。 Since the structure of the above seismic isolation structure is complicated, the manufacturing cost is high. In particular, there is a drawback that the structure of the elastic body that places the building in place is complicated. In addition, since the building is placed in a fixed position by providing an elastic body inside the annular spring retaining member or cylinder, the annular spring retaining member or cylinder moves in the horizontal direction relative to the foundation of the building due to an earthquake. There is a harmful effect of limiting the amplitude of the. Although it is possible to increase the amplitude in the horizontal direction by enlarging the annular spring-clamping member and the cylinder, there is a drawback in that if these are increased, a large protrusion is formed on the foundation, which becomes an obstacle. Further, there is a disadvantage that the equipment cost becomes higher if the annular spring stopper or the like is enlarged to increase the amplitude capable of moving in the horizontal direction.
本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、全体の構造を簡単にして製造コストを低減できる免震構造の構造体を提供することにある。
また、本発明の大切な目的は、建物の基礎に対する水平方向の振幅を簡単にしかも安価に大きくできる免震構造の構造体を提供することにある。
さらにまた、本発明の大切な目的は、地震による水平方向の振幅を大きくしながら、基礎に突出する突出部を小さくしてこれらが邪魔になるのを防止できる免震構造の構造体を提供することにある。
The present invention has been developed for the purpose of solving the above drawbacks. An important object of the present invention is to provide a seismic isolation structure that can simplify the entire structure and reduce manufacturing costs.
An important object of the present invention is to provide a seismic isolation structure that can easily and inexpensively increase the horizontal amplitude relative to the foundation of a building.
Furthermore, an important object of the present invention is to provide a structure having a seismic isolation structure that can prevent the obstacles from becoming obstructed by increasing the horizontal amplitude due to the earthquake while reducing the protrusions protruding on the foundation. There is.
本発明の免震構造の構造体は、基礎1と、この基礎1の上に水平方向に移動自在に連結してなる建物50と、この建物50を水平方向に移動自在に基礎1に連結してなる水平方向移動機構2とを備えている。水平方向移動機構2は、基礎1の上面に設けてなる水平プレート3と、建物50の下端部に固定されて、水平プレート3の上に水平面内に移動できるように配置してなる摺動ブロック4と、この摺動ブロック4の両側に直線状に伸びる姿勢に固定されて地震で変形する金属桟5と、基礎1に固定されて、金属桟5を軸方向に移動できるが軸方向に直交する方向には移動しないように支持してなる一対の支持部6と、この支持部6と摺動ブロック4との間に配設してなる弾性体7とを備えている。水平方向移動機構2は、摺動ブロック4が金属桟5の軸方向に移動して弾性体7を弾性変形し、摺動ブロック4が金属桟5の軸方向に直交する方向に移動して金属桟5を変形させている。
The seismic isolation structure of the present invention includes a
以上の免震構造の構造体は、全体の構造を簡単にして製造コストを低減できる特徴がある。それは、以上の免震構造の構造体が、複雑な構造の弾性体を必要とせず、直線状に伸びる姿勢の金属桟と弾性体で建物の基礎に対する移動を制限するからである。とくに直線状の金属桟は、複雑な形状に加工する必要がなく製造コストを著しく安くできる。 The structure having the above seismic isolation structure has a feature that the whole structure can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. This is because the structure having the above-mentioned seismic isolation structure does not require an elastic body having a complicated structure and restricts movement relative to the foundation of the building with a metal bar and an elastic body in a linearly extending posture. In particular, a straight metal bar does not need to be processed into a complicated shape, and the manufacturing cost can be significantly reduced.
また、以上の免震構造の構造体は、建物の基礎に対する水平方向の振幅を、簡単にしかも安価に大きくできる特徴がある。それは、複雑な構造に加工する必要のない直線状の金属桟を長くして、水平方向の振幅を大きくできるからである。さらに、以上の免震構造の構造体は、地震による水平方向の振幅を大きくしても、基礎に突出する突出部を小さくしてこれらが邪魔になるのを防止できる特徴も実現する。それは、以上の免震構造の構造体が、従来のように水平方向の移動を制限する環状の筒体などを基礎の表面に突出して設ける必要がなく、直線状に伸びる金属桟で水平方向の移動を制限するからである。 Moreover, the structure of the above seismic isolation structure has the feature that the horizontal amplitude with respect to the foundation of the building can be easily increased at a low cost. This is because it is possible to increase the horizontal amplitude by lengthening the linear metal beam that does not need to be processed into a complicated structure. Further, the structure having the above-mentioned seismic isolation structure also realizes a feature that even if the horizontal amplitude due to the earthquake is increased, the protruding portion protruding to the foundation can be reduced to prevent them from getting in the way. The structure of the above seismic isolation structure does not need to be provided with an annular cylinder or the like protruding on the surface of the foundation to limit the horizontal movement as in the past, but with a metal beam extending in a straight line, This is because the movement is restricted.
さらにまた、以上の免震構造の構造体は、建物の基礎に対する上方向の拘束力を大きくできる特徴もある。それは、建物の下端部に固定した摺動ブロックに固定している金属桟を、軸方向に移動できるが軸方向に直交する方向には移動しないように、基礎に固定された一対の支持部で支持しているからである。この構造体は、地震の上下方向の揺れによって、建物が基礎から離れる方向に動くのが抑制されるので、建物の基礎に対する上方向の移動を確実に制限しながら、水平方向の振幅を大きくできる。 Furthermore, the structure having the above-mentioned seismic isolation structure has a feature that the upward restraining force with respect to the foundation of the building can be increased. It is a pair of support parts fixed to the foundation so that the metal beam fixed to the sliding block fixed to the lower end of the building can move in the axial direction but not in the direction perpendicular to the axial direction. It is because it supports. This structure suppresses the building from moving away from the foundation due to the vertical shaking of the earthquake, so the horizontal amplitude can be increased while reliably restricting upward movement relative to the foundation of the building. .
本発明の免震構造の構造体は、金属桟5を、摺動ブロック4の両側に直線状に伸びる姿勢に固定してなる一対の金属ロッド5Aとして、支持部6が、金属ロッド5Aを軸方向に移動できるように挿通してなる貫通孔33を備えて、金属ロッド5Aを弾性体7に挿通することができる。
In the seismic isolation structure of the present invention, the
本発明の免震構造の構造体は、金属桟5を、摺動ブロック4の両面に固定されて、互いに平行に配設してなる2枚の金属プレート5Bとして、支持部6が、2枚の金属プレート5Bを軸方向に移動させるガイドスリット34を備えて、弾性体7を2枚の金属プレート5Bの間に配設することができる。
The seismic isolation structure according to the present invention has two
本発明の免震構造の構造体は、支持部6が、2枚の金属プレート5Bの間に位置して、基礎1に固定してなる固定支柱31と、この固定支柱31の上面に固定してなる、固定プレート部32Aの両側に一対の側壁部32Bを有する溝形材32とを備えて、この溝形材32の側壁部32Bと固定支柱31との間に、2枚の金属プレート5Bを軸方向に移動させるガイドスリット34を設けることができる。
In the seismic isolation structure of the present invention, the
本発明の免震構造の構造体は、固定支柱31に金属ロッド5Aを軸方向に挿通する貫通孔33を設けることができる。
The structure of the seismic isolation structure of the present invention can be provided with a
さらに、本発明の免震構造の構造体は、弾性体7を、ゴム状弾性体からなる弾性ブロック7Xとすることができる。
Furthermore, in the seismic isolation structure of the present invention, the
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための免震構造の構造体を例示するものであって、本発明は免震構造の構造体を以下のものに特定しない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment shown below exemplifies the structure of the base isolation structure for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the structure of the base isolation structure as follows. .
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。 Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
図1ないし図4に示す免震構造の構造体は、建物50を水平方向に移動できるように水平方向移動機構2で基礎1に連結している。水平方向移動機構2は、基礎1の上面に設けている水平プレート3と、建物50の下端部に固定されて、水平プレート3の上に水平面内に移動できるように配置してなる摺動ブロック4と、この摺動ブロック4の両側に直線状に伸びる姿勢に固定している、地震で変形する金属桟5と、基礎1に固定されて、金属桟5を軸方向に移動できるが軸方向に直交する方向には移動しないように支持している一対の支持部6と、この支持部6と摺動ブロック4との間に配設している弾性体7とを備えている。
The seismic isolation structure shown in FIGS. 1 to 4 is connected to the
この水平方向移動機構2は、建物50に固定している摺動ブロック4がX軸方向とY軸方向に移動するとき、弾性体7と金属桟5が変形する。摺動ブロック4がX軸方向に移動、すなわち金属桟5の軸方向に移動するときには弾性体7が弾性変形し、Y軸方向である金属桟5の軸方向に直交する方向に移動するときは、金属桟5が変形する。
In the
基礎1は、コンクリート基礎10の上に、金属板の水平プレート3を水平に固定している。水平プレート3は、厚さを25mm、長さを2400mm、幅を900mmとする鉄板やステンレス板である。水平プレート3は、その周囲をH形鋼11の上にボルト12で固定している。図1の基礎1は、水平プレート3の周囲にH形鋼11を配置して、H形鋼11をコンクリート基礎10に固定している。H形鋼11は、フランジ11Aを水平姿勢としてコンクリート基礎10に固定して、上側のフランジ11Aの内側に水平プレート3を固定して、フランジ11Aの外側には鉄筋13を溶接して固定して、鉄筋13をコンクリート基礎10に埋設している。
The
図2と図3の水平プレート3は、上面の周囲に周壁14を四角形に固定して、周壁14の外側をH形鋼11の上側のフランジ11Aの内側に固定している。周壁14は金属板で、溶接して水平プレート3に固定している。上面に周壁14を固定している水平プレート3は、摺動ブロック4が金属桟5の軸方向に往復運動するX軸方向のストロークと、これに直交するY軸方向のストロークを周壁14で制限する。周壁14の内側で摺動ブロック4とこれに固定している金属桟5を往復運動させるからである。図の周壁14は、摺動ブロック4がX軸方向とY軸方向とに200mmのストロークで往復運動できる形状としている。ただし、周壁は、摺動ブロックがX軸方向とY軸方向に往復運動するストロークを、たとえば100mm以上、好ましくは150mm以上、さらに好ましくは180mm以上とする。
2 and 3, the
水平プレート3は、図1の断面図に示すように、周壁14の上縁を基礎1のグランドライン(GL)と同一水平面内として、コンクリート基礎10に固定される。H形鋼11は下側のフランジ11Aにも鉄筋13を溶接して、この鉄筋13をコンクリート基礎10に埋設している。さらに、H形鋼11は、下側のフランジ11Aを、上下位置を調整する上下位置調整具15を介して基礎1の底に連結している。
As shown in the sectional view of FIG. 1, the
上下位置調整具15は、底プレート15Aに垂直にネジ棒15Bを固定している。H形鋼11は、フランジ11Aの外側にネジ棒15Bの貫通孔を設けている。この上下位置調整具15は、所定の位置にナット15Cをねじ込んでいるネジ棒15BをH形鋼11の貫通孔に挿通し、ナット15Cを回転してH形鋼11の上下位置を調整する。水平プレート3に固定している周壁14の上縁をグランドラインとするように、ナット15Cを回転してH形鋼11の上下位置を調整した後、ネジ棒15Bに上からナット15Dをねじ込んで一対のナット15C、15DでH形鋼11のフランジ11Aを挟着する。この状態で、生コンクリートを打設して、H形鋼11と鉄筋13をコンクリート基礎10に固定する。以上の基礎1は、地震のときには建物50と一緒に水平方向に移動するカバープレート16で、周壁14の内側にできる凹部の開口部を閉塞してフラットな面にできる。このカバープレート16は、摺動ブロック4を上下に貫通させる挿通穴16Aを中心部に開口している。ただ、カバープレートは、地震のときに、建物と一緒に水平方向に移動しないように、摺動ブロックを貫通させる挿通穴を大きく開口することもできる。
The
摺動ブロック4は四角柱状の金属ブロックで、下端面を水平プレート3の上面に摺動できるように載せて、上部を建物50に固定している。図5の摺動ブロック4は、基礎1の上を摺動する下端面に、グリース溝17を設け、さらに、このグリース溝17に連通するグリース路18を設けている。また、グリース路18の開口部にグリースニップル19を設けている。この摺動ブロック4は、グリースニップル19からグリースを注入し、注入されたグリースをグリース路18やグリース溝17に蓄える。蓄えられるグリースは、摺動ブロック4と基礎1との摺動面に供給されて、摺動ブロック4と基礎1との摩擦抵抗を小さくする。すなわち、地震で基礎1が振動するときに、摺動ブロック4を水平プレート3の上でスムーズに摺動して、建物50に作用する加速度を小さくできる。
The sliding
金属桟5は、一端を摺動ブロック4に固定して、他端部を支持部6に軸方向にのみ移動できるように連結している。図1ないし図4の金属桟5は、摺動ブロック4の両側に直線状に伸びる姿勢に固定している一対の金属ロッド5Aと、摺動ブロック4の両面に固定されて、互いに平行に配設している2枚の金属プレート5Bからなる。
The
金属ロッド5Aは、地震で変形する金属製の丸棒で、一端部を摺動ブロック4の固定孔24に挿入して固定して、他端部を支持部6の貫通孔33に、軸方向にのみ移動できるように挿通している。さらに、金属ロッド5Aは、弾性体7にも挿通されて、弾性体7を定位置に配置している。金属ロッド5Aは、弾性体7にも軸方向に移動できるように挿通している。金属ロッド5Aは、直径を20mm、長さを800mmとする鉄製の丸棒である。ただ、金属ロッドは、直径を10mm〜30mmとし、摺動ブロックから突出する長さを500mmないし1000mmとする鉄製、又はステンレス製などの金属製の丸棒も使用できる。
The
金属プレート5Bの金属桟5は、地震で変形する金属製のフラットバーで、摺動ブロック4の下端部の両面に止ネジ21で固定している。摺動ブロック4の下端部の対向面には、金属プレート5Bをネジ止するために雌ネジ孔22を設けている。摺動ブロック4の両面に固定される2枚の金属プレート5Bは、摺動ブロック4の横幅でその間隔が特定される。摺動ブロック4の横幅は、2枚の金属プレート5Bの内側間隔を、たとえば、120mmとする寸法に特定される。図2ないし図4の免震構造の構造体は、摺動ブロック4と金属プレート5Bとの間にスペーサ23を固定しているので、摺動ブロック4の横幅にスペーサ23の厚さが加算された寸法が、2枚の金属プレート5Bの内側間隔となる。2枚の金属プレート5Bの内側間隔は、ここに配置する弾性体7の横幅で特定される。横幅の狭い弾性体7を配置する構造にあっては、2枚の金属プレート5Bの内側間隔を狭くし、横幅の広い弾性体7を配置する構造にあっては、2枚の金属プレート5Bの内側間隔を広くする。したがって、2枚の金属プレート5Bの内側間隔は、たとえば50mmないし300mm、好ましくは100mmないし200mmとする。
The
金属プレート5Bは、弾性変形するバネ材、たとえば、カーボンファイバーやステンレススチールが使用される。バネ材の金属プレート5Bは、地震で水平プレート3が振動するとき、直線状の姿勢に復元する力が作用するので、摺動ブロック4を中央部に押し戻す働きがある。このため、地震の後に、摺動ブロック4を中央部に接近できる特徴がある。ただし、金属プレートには、必ずしもバネ材を使用する必要はない。地震で水平プレート3が振動するとき、金属プレート5Bが変形して、地震のエネルギーを吸収しながら摺動ブロック4に伝達するからである。
The
金属桟5である金属プレート5Bの厚さ、すなわち変形しやすさは、金属プレート5Bの長手方向に直交する方向であるY軸方向に揺れ動く水平プレート3が建物50を水平方向に振動させる力に影響を与える。薄くて変形しやすい金属プレートは、水平方向に振動する水平プレートが建物を振動させる力が弱く、反対に厚くて変形し難い金属プレートは、水平方向に振動する水平プレートが建物を振動させる力が強くなる。したがって、金属プレート5Bの厚さは、水平方向に振動する水平プレート3が建物50を振動させる力、すなわち加速度を考慮して最適値に設定される。さらに、摺動ブロック4に固定している金属桟5の金属プレート5Bは、摺動ブロック4に作用する加重によっても変更する。作用する加重の大きい摺動ブロックには、厚くて変形し難い金属プレートを使用し、作用する加重の小さい摺動ブロックは薄くて変形しやすい金属プレートを使用する。たとえば、金属桟5である2枚の金属プレート5Bは、厚さを20mm、上下幅を150mmとする鉄板を使用する。ただし、この金属プレートは、厚さを10mmないし50mm、上下幅を50mmないし200mmとすることもできる。
The thickness of the
図1ないし図4の免震構造の構造体は、金属プレート5Bの全長を180mm、周壁14の長手方向の間隔を220mmとして、金属プレート5Bの先端と周壁14の内面との間に200mmの間隔を設けている。この構造は、摺動ブロック4を金属プレート5Bの長手方向に200mmのストロークで往復運動できる。金属ロッド5Aと金属プレート5Bはその先端面を同一面として、先端部を支持部6に連結している。
The seismic isolation structure shown in FIGS. 1 to 4 has an overall length of the
以上の免震構造の構造体は、金属桟5を金属ロッド5Aと金属プレート5Bで構成している。ただ、本発明の免震構造の構造体は、金属桟を金属ロッドのみで構成し、あるいは金属桟を金属プレートのみで構成することもできる。
In the structure having the above-described seismic isolation structure, the
支持部6は、摺動ブロック4の両側に配置されて、基礎1に固定している。図4に示す免震構造の構造体は、支持部6を水平プレート3の上面に固定している。摺動ブロック4の両側に配置される支持部6は、摺動ブロック4の両側に伸びる姿勢の金属ロッド5Aと金属プレート5Bを、軸方向にのみ移動できるように連結している。支持部6は、金属ロッド5Aを挿通する貫通孔33を有しており、この貫通孔33に金属ロッド5Aを挿通して、金属ロッド5Aを軸方向にのみ移動できるように連結している。さらに、支持部6は、2枚の金属プレート5Bを案内するガイドスリット34を有しており、このガイドスリット34に金属プレート5Bを挿通して、金属プレート5Bを軸方向にのみ移動できるようにしている。図の支持部6は、摺動ブロック4を金属桟5の長手方向であるX軸方向に所定のストロークで往復運動できるように、金属ロッド5Aと金属プレート5Bの先端部を支持部6の外側に突出させている。
The
図4と図6に示す支持部6は、2枚の金属プレート5Bの間に位置して、基礎1の水平プレート3に固定してなる固定支柱31と、この固定支柱31の上面に固定されて、2枚の金属プレート5Bを定位置に保持する溝形材32とを備えている。
The
固定支柱31は金属ブロックで、金属ロッド5Aを挿通する貫通孔33を、軸方向に貫通して設けている。貫通孔33の内形は、金属ロッド5Aの外形よりもやや大きく、貫通孔33に挿通される金属ロッド5Aをスムーズに軸方向に移動できるようにしている。金属ブロックである固定支柱31は、溶接、あるいはボルト止め等の方法で、水平プレート3の上面に固定している。金属ブロックである固定支柱31は、水平プレート3に強固に固定して、地震で水平プレート3が振動するときに、弾性体7を介して摺動ブロック4に作用する力の反作用を確実に受け止めることができる。ただ、固定支柱は、必ずしも金属ブロックとする必要はなく、下面を水平プレートに固定して、上部には溝形材を固定し、さらに、金属ロッドを挿通する貫通孔を設けることができる種々の形状、たとえば、断面形状をL字状や、C字状、コ字状とする金属材とすることもできる。
The fixed
溝形材32は、固定プレート部32Aの両側に一対の側壁部32Bを有しており、断面形状をコ字状とする形状としている。溝形材32は、固定プレート部32Aを貫通する止ネジ35を介して固定支柱31の上面に固定している。固定支柱31は、止ネジ35をねじ込む雌ネジ孔36を上面に設けている。溝形材32は、一対の側壁部32Bを下向きとする姿勢で固定プレート部32Aを固定支柱31に固定しており、固定支柱31の両側であって、一対の側壁部32Bとの間に、金属プレート5Bを案内するガイドスリット34を設けている。ガイドスリット34の内幅は、金属プレート5Bの厚さよりもやや大きくして、ガイドスリット34に案内される金属プレート5Bをスムーズに軸方向に移動できるようにしている。
The
水平方向移動機構2は、摺動ブロック4の両側に配置される一対の支持部6の間隔によっても、地震で揺れ動く水平プレート3が建物50を水平方向に振動させる力が変化する。たとえば、一対の支持部の間隔を広くすると、摺動ブロックの両側であって、摺動ブロックと支持部との間に配置される弾性体の全長が長くなり、反対に一対の支持部の間隔を狭くすると、弾性体の全長が短くなる。弾性体の全長が長くなると、金属桟の軸方向であるX軸方向に収縮しやすくなり、X軸方向に揺れ動く水平プレートが建物を振動させる力が弱くなる。反対に、弾性体の全長が短くなると、X軸方向に収縮しにくくなり、X軸方向に振動する水平プレートが建物を振動させる力が強くなる。また、一対の支持部の間隔を広くすると、摺動ブロックの両側に伸びる金属桟の両端部を支持部で支持する間隔が広くなり、金属桟が長手方向に直交する方向であるY軸方向に変形しやすくなる。すなわち、一対の支持部の間隔を広くすると、金属桟がY軸方向に変形しやすくなって、Y軸方向に揺れ動く水平プレートが建物を振動させる力が弱くなる。反対に、一対の支持部の間隔を狭くすると、金属桟がY軸方向に変形しにくくなって、Y軸方向に揺れ動く水平プレートが建物を振動させる力が強くなる。したがって、一対の支持部6の間隔は、金属ロッド5A及び金属プレート5BのY軸方向への変形のしやすさと、弾性体7のX軸方向への収縮しやすさ(弾性係数)を考慮して最適な間隔とする。
In the
弾性体7は、図3と図4に示すように、摺動ブロック4の両側に配置しており、水平プレート3に対して金属桟5の軸方向に相対的に移動する摺動ブロック4に押圧されて弾性変形する。各々の弾性体7は、図に示すように、2枚の金属プレート5Bの間であって、摺動ブロック4と支持部6の間に配置している。図4の弾性体7は、金属桟5の軸方向に伸びる四角柱状の弾性ブロック7Xとしている。弾性ブロック7Xである弾性体7は、軸方向に伸びる挿通孔7Aを中心に開口しており、この挿通孔7Aに金属ロッド5Aを挿通して、摺動ブロック4と支持部6の固定支柱31との間の定位置に配設している。弾性ブロック7Xである弾性体7は、ゴム状弾性体である。ただ、弾性体は、コイルスプリングとすることもできる。コイルスプリングである弾性体は、コイルの軸方向に金属ロッドを挿通して、摺動ブロックと支持部との間に配設される。ゴム状弾性体やコイルスプリングからなる弾性体7は、金属桟5の軸方向であるX軸方向に収縮することによって、支持部6と摺動ブロック4との間に作用する地震のエネルギーを有効に吸収して振動を速やかに減衰する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
免震構造の構造体は、水平方向移動機構2を介して、建物50を水平方向に移動できるように基礎1に連結している。図1は、鉄骨構造の建物50であって、水平方向移動機構2を介して基礎1に連結するために、鉄骨建物50の柱51の下端に摺動ブロック4を固定している。柱51は中空のパイプで、パイプの中空部に、摺動ブロック4の上部を挿入して固定し、摺動ブロック4を柱51に固定している。図2に示す摺動ブロック4は、中空パイプである柱51に挿入するように、その外形を中空パイプの内形にほぼ等しくしている。金属ブロックである摺動ブロック4は、溶接、あるいはボルト止め等の方法で、柱51の下端に固定される。
The seismic isolation structure is connected to the
図7は、木造の建物50であって、水平方向移動機構2を介して基礎1に連結するために、木造建物50の土台52を固定する連結具55の下端に摺動ブロック4を設けている。図の連結具55は、建物50の土台52を連結する土台固定部55Aから下方に突出する固定部55Cに摺動ブロック4を固定している。金属ブロックである摺動ブロック4は、溶接、あるいはボルト止め等の方法で、連結具55の下端に固定される。この摺動ブロック4を水平プレート3の上に水平方向に移動できるように載せている。ただ、図示しないが、連結具は、土台を連結する土台固定部から下方に突出する中空のパイプである柱を固定し、この柱の下端に摺動ブロックを挿入して固定することもできる。
FIG. 7 shows a
図7に示す建物50は、建物50の隅部に配置される連結具55を、土台固定部55Aの平面形状が土台52の隅部を嵌入するL字状となるようにしている。さらに、建物50の側部に配置される連結具55は、土台固定部55Aの平面形状が土台52の中間を嵌入する直線状となるようにしている。さらに、図7と図8に示す土台固定部55Aは、断面形状を土台52を嵌入する溝型としている。この形状の土台固定部55Aは、簡単かつ確実に土台52を連結できる特徴がある。
In the
図7の建物50は、連結具55の土台固定部55Aに木製柱の土台52を固定している。木製柱の土台52は、たとえば、高さを300mm、幅を100mmとする角材で、端部を土台固定部55Aの溝部に挿入すると共に、ボルト止めして土台固定部55Aに固定している。ただ、連結具は、図示しないが、土台固定部の側面を貫通して雌ネジ孔を設け、この雌ネジ孔に止ネジをねじ込んで土台を固定することもできる。
In the
図7の建物50は、土台52を木製としているが、土台52は、図9に示すように、金属製とすることもできる。図9の建物50は、連結具55の土台固定部55Aに金属製の土台52を固定している。したがって、この連結具55は、土台固定部55Aに木製柱の土台を固定する必要がない。ただ、図示しないが、金属製の土台の上に木製の土台を重ねて配設することもできる。土台52を金属製とする建物50も、図9に示すように、土台52の上面に木製の根太等の水平構造材53が固定されて、その上面に建物50の床部(図示せず)が構築される。
In the
図9に示す金属製の土台52は断面形状をコ字状とするチャンネルであり、これを連結する土台固定部55Aの断面形状を、図10に示すように、土台52の断面に沿うコ字状としている。金属製の土台52と土台固定部55Aは、コ字状の外形を、たとえば、300mm×100mmとすることができる。ただ、金属製の土台は、図示しないが、H型鋼、I型鋼、角パイプ、断面形状をC字状とする溝型鋼とすることもできる。これらの形状の金属製土台を連結する連結具の土台固定部は、これらの形状の土台を連結できる断面形状とすることができる。チャンネルである金属製の土台52と土台固定部55Aは、連結プレート54を介して互いに連結される。図9に示す連結プレート54は、一端を土台固定部55Aに、他端を金属製の土台52に固定している。連結プレート54は、ボルト止めして土台固定部55Aと金属製の土台52に連結される。金属製の土台52と土台固定部55Aは、たとえば、図10に示すように、一方の側面と上下面が連結プレート54で互いに連結される。この図に示す連結プレート54は、断面形状をコ字状とする土台固定部55Aと土台52の内側と外側に配設しており、土台固定部55Aと土台52とを2枚の連結プレート54で内外から挟着する状態で固定している。この連結構造は、もっとも強固に土台固定部55Aと土台52とを連結できる。ただ、連結プレートは、土台固定部と土台の内側面のみを連結することも、外側面のみを連結することもできる。
The
さらに、土台固定部55Aの断面形状をコ字状とする連結具55は、図11に示す構造で木製の土台52を連結することもできる。この図に示す土台52は、断面形状をコ字状とする土台固定部55Aの内側に端部を嵌入できるように、先端部の外周面を削り取って、土台固定部55Aに挿入する挿入部52Aを設けている。この連結構造は、挿入部52Aの深さで土台固定部55Aと土台52との連結位置を特定しながら正確な位置に連結できる特長がある。土台固定部55Aに挿入された挿入部52Aは、ボルト止めして、あるいはネジ止めして土台固定部55Aに固定される。
Furthermore, the
土台52を木製あるいは金属製として連結する連結具55は、柱51を固定する部分に柱固定部55Bを設けている。柱固定部55Bは、柱51の下端を挿入して連結する角パイプ、あるいは角パイプの一面又は対向する2面を除去した金属材、あるいはまた、複数の金属板を組み合わせて連結したものである。図8に示す連結具55は、金属板を溝型に折曲して両端部に土台固定部55Aを設けると共に、中間に仕切りとなる2枚の金属板を固定して柱固定部55Bとしている。図7ないし図9、及び図11に示す連結具55は、柱51を挿入して固定する柱固定部55Bを土台固定部55Aに一体的に固定している。建物50の隅部に配置される連結具55は、柱固定部55Bの隣り合う側面に土台固定部55Aを連結した形状とし、建物50の側部に配置される連結具55は、直線状に配置される一対の土台固定部55Aの中間に柱固定部55Bを設けている。土台固定部55Aは、溶接して柱固定部55Bに固定され、あるいはボルト止して柱固定部に固定される。さらに、図に示す連結具55は、柱固定部55Bと土台固定部55Aの上端面を同一面としている。ただ、柱固定部は、土台固定部の上端よりも突出させることもできる。柱固定部55Bに挿入される柱51は、ボルト止めして柱固定部55Bに固定され、あるいは、図示しないが、柱固定部の側面を貫通して設けた雌ネジ孔に止ネジをねじ込んで固定される。
The connecting
以上の免震構造の構造体は、建物50の下端部の全ての箇所を、水平方向移動機構2を介して基礎1に連結して、建物全体を弾性的に移動位置を制限しながら水平面内で移動させることができる。この構造体は、建物50の下端部の全ての箇所を、基礎1に対して弾性的に移動させるので、最も理想的な免震構造とすることができる。ただ、本発明の免震構造の構造体は、必ずしも建物の下端部の全ての箇所に水平方向移動機構を配設する必要はなく、建物の下端部の一部に水平方向移動機構を配設して、基礎に連結することもできる。この構造体は、水平方向移動機構が配設された建物の下端部が、基礎に対して弾性的に制限されながら移動し、水平方向移動機構が配設されない建物の下端部は、弾性的に移動が制限される建物全体に同期する状態で基礎の上面を水平方向に移動する。この構造体は、たとえば、建物の隅部に位置する下端部を、水平方向移動機構を介して基礎に連結し、建物の側部に位置する下端部は、水平方向移動機構を介することなく基礎の上面に移動できるように配置して、効率よく免震構造とすることができる。この構造体は、水平方向移動機構を配置する箇所を少なくできるので、製造コストを低減できる。
The seismic isolation structure described above is connected to the
1…基礎
2…水平方向移動機構
3…水平プレート
4…摺動ブロック
5…金属桟 5A…金属ロッド
5B…金属プレート
6…支持部
7…弾性体 7X…弾性ブロック
7A…挿通孔
10…コンクリート基礎
11…H形鋼 11A…フランジ
12…ボルト
13…鉄筋
14…周壁
15…上下位置調整具 15A…底プレート
15B…ネジ棒
15C…ナット
15D…ナット
16…カバープレート 16A…挿通穴
17…グリース溝
18…グリース路
19…グリースニップル
21…止ネジ
22…雌ネジ孔
23…スペーサ
24…固定孔
31…固定支柱
32…溝形材 32A…固定プレート部
32B…側壁部
33…貫通孔
34…ガイドスリット
35…止ネジ
36…雌ネジ孔
50…建物
51…柱
52…土台 52A…挿入部
53…水平構造材
54…連結プレート
55…連結具 55A…土台固定部
55B…柱固定部
55C…固定部
DESCRIPTION OF
5B ...
7A ...
15B ... Screw rod
15C ... Nut
15D ...
32B ...
55B ... Column fixing part
55C ... fixed part
Claims (6)
前記水平方向移動機構(2)が、基礎(1)の上面に設けてなる水平プレート(3)と、前記建物(50)の下端部に固定されて、前記水平プレート(3)の上に水平面内に移動できるように配置してなる摺動ブロック(4)と、この摺動ブロック(4)の両側に直線状に伸びる姿勢に固定してなる地震で変形する金属桟(5)と、前記基礎(1)に固定されて、前記金属桟(5)を軸方向に移動できるが軸方向に直交する方向には移動しないように支持してなる一対の支持部(6)と、この支持部(6)と前記摺動ブロック(4)との間に配設してなる弾性体(7)とを備えており、
前記摺動ブロック(4)が金属桟(5)の軸方向に移動して前記弾性体(7)を弾性変形し、前記摺動ブロック(4)が金属桟(5)の軸方向に直交する方向に移動して、前記金属桟(5)を変形させるようにしてなる免震構造の構造体。 A foundation (1), a building (50) connected to the foundation (1) movably in the horizontal direction, and this building (50) connected to the foundation (1) movably in the horizontal direction. A seismic isolation structure comprising a horizontal movement mechanism (2) comprising:
The horizontal movement mechanism (2) is a horizontal plate (3) provided on the upper surface of the foundation (1), and is fixed to the lower end of the building (50), and a horizontal plane is placed on the horizontal plate (3). A sliding block (4) arranged so as to be movable in, a metal bar (5) deformed by an earthquake fixed in a linearly extending posture on both sides of the sliding block (4), and A pair of support portions (6) fixed to the foundation (1) and supported so that the metal bar (5) can be moved in the axial direction but not in a direction perpendicular to the axial direction, and the support portions (6) and an elastic body (7) disposed between the sliding block (4),
The sliding block (4) moves in the axial direction of the metal bar (5) to elastically deform the elastic body (7), and the sliding block (4) is orthogonal to the axial direction of the metal bar (5). A structure having a seismic isolation structure which moves in the direction to deform the metal bar (5).
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