JP2012202909A - Excitation experiment method for connection part of two buildings - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一端部が免震建物に連結されるとともに他端部が非免震建物に連結されることにより、これら免震建物と非免震建物との間に伸縮自在に設けられた連結部の地震時における挙動を検証するための加振実験方法に関するものである。 In the present invention, one end is connected to a base-isolated building and the other end is connected to a non-base-isolated building. This is related to an excitation experiment method for verifying the behavior of the part during an earthquake.
基礎に固定された非免震建物と免震装置が介装された免震建物とが隣接して建設されるとともに、これら建物間に連続した床を形成する場合がある。このような場合に、地震発生時には、上記免震建物と非免震建物との間に数十cmの相対変位が生じることから、これら免震建物と非免震建物との間の連結部は、伸縮自在の支持部材(エキスパンション・ジョイント)によって連結し、当該支持部材の上面に、床材を載置することになる。 In some cases, a non-base-isolated building fixed to the foundation and a base-isolated building with a base-isolating device are constructed adjacent to each other, and a continuous floor is formed between these buildings. In such a case, when an earthquake occurs, a relative displacement of several tens of centimeters occurs between the above-mentioned base-isolated building and the non-base-isolated building. The floor material is placed on the upper surface of the support member by connecting with an extendable support member (expansion joint).
図7および図8は、本発明者等が先に試作したこの種の連結部における床構造を示すものである。
これらの図において、図中符号1が基礎との間に免震装置が介装された免震建物における床スラブであり、符号2が基礎に固定された非免震建物における床スラブである。これら床スラブ1、2上には、各々床材となるタイルカーペット1a、2aが貼着されて敷設されており、これら床スラブ1、2間に、地震時に床スラブ1、2間に生じる相対変位に追従可能な連結部材3が設けられている。
FIG. 7 and FIG. 8 show the floor structure of this type of connecting portion that the inventors of the present invention have prototyped previously.
In these drawings,
この連結部材3は、図7に示すように、床スラブ1、2間に、その接離方向に等間隔をおいて複数本(図では5本)の根太4が、隣接する根太4、4間において平行四辺形を形成する複数本の斜材5によってパンタグラフ状にピン連結されたエキスパンションジョイントによって構成されている。
As shown in FIG. 7, the connecting
さらに、図8に示すように、各々の根太4の上面には、隣接する根太4の上面側へと延出する金属板6が固定されており、隣接する金属板6は、互いの板面の一部を上記相対変位方向に重複させて設けられている。そして、これら金属板6上にウレタンフォーム製シート7が載置されている。このウレタンフォーム製シート7は、一端部7aが貼着されるとともに他端部7bが自由端とされており、当該ウレタンフォーム製シート7上に、上記タイルカーペット1a、2aと同様のタイルカーペット8がこれらと連続するように載置されている。
Furthermore, as shown in FIG. 8, the metal plate 6 extended to the upper surface side of the adjacent joist 4 is being fixed to the upper surface of each joist 4, and the adjacent metal plate 6 is each plate surface. Is partially overlapped in the relative displacement direction. A
上記構成からなる連結部の床構造は、地震発生時に生じる免震建物と非免震建物との床スラブ1、2間の相対変位を、連結部材3の伸縮によって吸収するとともに、当該連結部材3の上面とウレタンフォーム製シート7の自由端側との間に滑りを生じさせることにより、地震終了後に当該ウレタンフォーム製シート7およびこれに載置されているタイルカーペット8を元位置に復帰させようとするものである。
The floor structure of the connecting portion configured as described above absorbs the relative displacement between the
ところで、地震時における免震建物と非免震建物との応答変位および応答加速度は、互いに大きく異なるために、上記連結部材3の挙動は、これら免震建物および非免震建物の応答変位や応答加速度の影響を受けることになる。
By the way, since the response displacement and response acceleration of the base-isolated building and the non-base-isolated building at the time of the earthquake are greatly different from each other, the behavior of the connecting
このため、地震時に、例えば上記連結部材3上のウレタンフォーム製シート7やタイルカーペット8が所定の挙動を実現可能か否か、あるいは特に上記連結部材3のタイルカーペット8上に、ロッカーや本棚等の什器類9を設置する要請がある場合には、想定される地震時に、これら什器類9がどのような挙動をするか、具体的には転倒等を生じて避難の妨げ等になるか否か等を事前に確認しておく必要がある。
Therefore, at the time of an earthquake, for example, whether the
一方、一般的に、建物の耐震実験や免震構造の性能実験等の地震に対する建物の応答を実験的に確かめる場合には、油圧シリンダによって地盤に対して移動自在に設けられた振動台上に上記建物を模した構造物を載置し、上記油圧シリンダに過去の大地震時に取得した変位および加速度に基づいて制御用の応答波形を入力することにより、実際に上記構造物に大地震時の振動を与える加振実験が実施されている。 On the other hand, in general, when experimentally confirming a building's response to an earthquake such as a seismic test of a building or a performance test of a seismic isolation structure, it is placed on a shaking table that is movable with respect to the ground by a hydraulic cylinder. A structure imitating the building is placed, and a response waveform for control is input to the hydraulic cylinder based on the displacement and acceleration acquired during a past large earthquake. An excitation experiment that gives vibration is being carried out.
ところが、このような加振実験によって、上述した地震時における応答が異なる免震建物と非免震建物とを連結する連結部材の挙動を確認するには、2台の振動台を用意して、一方の振動台に免震建物における推定応答波形を入力し、他方の振動台に非免震建物における推定応答波形を入力する必要がある。このため、実験設備として規模が極めて大きなものになり、導入コストや施設維持コストの観点から現実的ではない。 However, in order to confirm the behavior of the connecting member that connects the base-isolated building and the non-base-isolated building with different responses at the time of the earthquake described above, prepare two shaking tables, It is necessary to input an estimated response waveform in a base-isolated building on one shaking table and input an estimated response waveform in a non-base-isolated building on the other shaking table. For this reason, the scale of the experimental equipment becomes extremely large, which is not realistic from the viewpoint of introduction cost and facility maintenance cost.
そこで、連結部材が設置される階が低層部の場合に、非免震建物の当該階の基礎部に対する相対変形は、さほど大きくないために、免震建物における免震層の基礎部に対する相対変形をシミュレーション等により求め、免震建物を振動台上に載置するとともに、非免震建物を地盤上に固定して、上記振動台に上記相対変形の波形を入力することにより、地震時における上記連結部材の応答変位については検証することが可能にある。 Therefore, when the floor where the connecting member is installed is a low-rise part, the relative deformation of the non-base-isolated building with respect to the foundation of the floor is not so large. Is obtained by simulation, etc., and the base-isolated building is placed on the shaking table, the non-base-isolating building is fixed on the ground, and the waveform of the relative deformation is input to the shaking table to It is possible to verify the response displacement of the connecting member.
しかしながら、1台の振動台を用いた上記加振実験においては、固定されている非免震建物側から連結部材に対して、実際の地震時には当該非免震建物において生じる応答加速度が作用しないために、上記連結部材に作用する応答加速度を正しく検証することはできないという欠点がある。 However, in the above vibration experiment using one shaking table, the response acceleration generated in the non-isolated building does not act on the connecting member from the fixed non-isolated building side during the actual earthquake. In addition, there is a drawback that the response acceleration acting on the connecting member cannot be correctly verified.
このように、従来の振動台を用いた加振実験方法にあっては、1台の振動台によって、地震時に免震建物と非免震建物との間に介装されたエキスパンション等からなる連結部材に作用する応答変位および応答加速度を評価することが難しく、その開発が望まれている。 As described above, in the vibration test method using the conventional shaking table, a single shaking table is used to connect the expansion base interposed between the base-isolated building and the non-base-isolated building at the time of the earthquake. It is difficult to evaluate response displacement and response acceleration acting on a member, and development of such response is desired.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、1台の振動台によって、非免震建物側の応答加速度を擬似的に再現する加振実験と併せて、地震時に免震建物と非免震建物との間に介装された連結部材に作用する応答変位および応答加速度を評価して、その設計の妥当性を検証することが可能になる2棟の建物の連結部材に対する加振実験方法を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in combination with an excitation experiment in which the response acceleration on the non-isolated building side is simulated by a single shaking table, Excitation experiment on the connecting member of two buildings that can evaluate the response displacement and response acceleration acting on the connecting member interposed between the base-isolated building and verify the validity of the design It is an object to provide a method.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、免震建物と非免震建物との間に伸縮自在に設けられた連結部の地震時における挙動を検証するための加振実験方法であって、予め想定される地震に対する上記免震建物および非免震建物の変位応答波形をシミュレーションによって求めて、上記免震建物および非免震建物の相対変位応答波形を算出し、次いで、上記連結部を間に介して当該連結部の上記非免震建物との連結部分を振動台に固定するとともに、当該連結部の上記免震建物との連結部分を固定台に固定して、上記振動台を、上記相対変位応答波形を加振波として駆動して加振実験を行うことにより上記連結部の応答を検証することを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、免震建物と非免震建物との間に伸縮自在に設けられた連結部の地震時における挙動を検証するための加振実験方法であって、予め想定される地震に対する上記免震建物および非免震建物の加速度応答波形をシミュレーションによって求めて、上記免震建物および非免震建物の相対加速度応答波形を算出し、次いで、上記連結部を間に介して当該連結部の上記非免震建物との連結部分を振動台に固定するとともに、当該連結部の上記免震建物との連結部分を固定台に固定して、上記振動台を、上記相対加速度応答波形を加振波として駆動して加振実験を行うことにより上記連結部の応答を検証することを特徴とするものである。
The invention according to
請求項1または2に記載の発明においては、振動台側を非免震建物側と想定して、振動台上に非免震建物側の連結部分を設置するとともに、地震時に免震層を介して地盤からの振動が緩和される免震建物側の連結部分を地盤上の固定台に固定して、上記振動台に予めシミュレーションによって求めた想定される地震時の相対変位応答波形または相対加速度応答波形を加振波として入力しているために、連結部に対しては、免震建物および非免震建物の相対的な応答変位または応答加速度を考慮した高い精度による検証を行うことができる。
In the invention described in
また、一般に非免震建物側の応答加速度は、500Gal以上が想定されるのに対して、免震建物側の応答加速度は、100Gal程度と相対的に小さいために、請求項2に記載の発明のように、シミュレーションによって免震建物および非免震建物の加速度応答波形も求めて、上記振動台を、上記相対加速度応答波形を加振波として駆動して加振実験を行うことにより、概ね実際の地震時における応答を再現することができる。この結果、上記非免震建物の連結部分が設置された振動台を、上記相対応答加速度波形を加振波とし駆動することにより、非免震建物側に対しても、擬似的な振動実験を行うことができる。
In general, the response acceleration on the non-base-isolated building side is assumed to be 500 Gal or higher, whereas the response acceleration on the base-isolated building side is relatively small, about 100 Gal, so the invention according to
したがって、請求項1または2に記載の発明によれば、1台の振動台によって、免震建物および非免震建物間に介装される連結部に対する実際の地震を模した精緻な加振実験と、非免震建物側に対する模擬的な振動実験とを同時に行うことができる。 Therefore, according to the first or second aspect of the invention, a precise excitation experiment simulating an actual earthquake with respect to a connecting portion interposed between a base-isolated building and a non-base-isolated building by one shaking table. And a simulated vibration experiment on the non-base-isolated building side can be performed simultaneously.
以下、図面に基づいて、本発明に係る2棟の建物の連結部に対する加振実験方法の一実施形態について説明する。なお、本実施形態に試験体として用いた免震建物および非免震建物の連結部は、図7および図8に示したものと同一の構成であるために、同一符号を用いてその構成の説明を簡略化する。 Hereinafter, an embodiment of a vibration experiment method for a connecting portion of two buildings according to the present invention will be described based on the drawings. In addition, since the connection part of the base-isolated building and non-base-isolated building used as a test body in this embodiment is the same structure as what was shown in FIG.7 and FIG.8, it uses the same code | symbol of the structure. Simplify the description.
この加振実験方法においては、事前に、過去の地震データに基づいて、想定される地震に対する免震建物および非免震建物の変位応答波形または加速度応答波形をシミュレーションによって求める。そして、これらの個々の変位応答波形または加速度応答波形から、その差分となる上記免震建物および非免震建物の相対変位応答波形または相対加速度応答波形を算出する。 In this excitation experiment method, based on past earthquake data, displacement response waveforms or acceleration response waveforms of base-isolated and non-base-isolated buildings against an expected earthquake are obtained in advance by simulation. Then, from these individual displacement response waveforms or acceleration response waveforms, the relative displacement response waveform or the relative acceleration response waveform of the base-isolated building and the non-base-isolated building that is the difference is calculated.
例えば、図3は、2007年新潟県中越沖地震の地震データに基づいて、シミュレーションによって求めた免震建物および非免震建物の最大加速度および最大変位、並びに上記免震建物および非免震建物の相対加速度および相対変位を示すものである。また、図4は、非免震建物の加速度応答波形、並びに上記免震建物および非免震建物の相対加速度応答波形および相対変位応答波形を示すものである。 For example, FIG. 3 shows the maximum acceleration and maximum displacement of base-isolated and non-base-isolated buildings obtained by simulation based on the earthquake data of the 2007 Niigata Chuetsu-oki earthquake, and the above-mentioned base-isolated and non-base-isolated buildings. It shows relative acceleration and relative displacement. FIG. 4 shows the acceleration response waveform of the non-base-isolated building, and the relative acceleration response waveform and the relative displacement response waveform of the base-isolated building and the non-base-isolated building.
さらに、図5は、2004年新潟県中越地震の地震データに基づいて、シミュレーションによって求めた免震建物および非免震建物の最大加速度および最大変位、並びに上記免震建物および非免震建物の相対加速度および相対変位を示すものである。また、図6は、非免震建物の加速度応答波形、並びに上記免震建物および非免震建物の相対加速度応答波形および相対変位応答波形を示すものである。 Further, FIG. 5 shows the maximum acceleration and maximum displacement of the base-isolated and non-base-isolated buildings obtained by simulation based on the earthquake data of the 2004 Niigata Chuetsu Earthquake, and the relative of the base-isolated and non-base-isolated buildings. It shows acceleration and relative displacement. FIG. 6 shows the acceleration response waveform of the non-base-isolated building, and the relative acceleration response waveform and the relative displacement response waveform of the base-isolated building and the non-base-isolated building.
そして次に、図1および図2に示すように、連結部材3を用いた連結部(EXPJ部)を間に介して、この連結部と連結される非免震建物側の床スラブ(連結部分)2を振動台に固定するとともに、上記連結部と連結される免震建物側の床スラブ(連結部分)1を、実験設備の床上に固定されたテストフロア(固定台)に固定する。
Then, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the floor slab on the non-seismic isolation building side (connection portion) connected to the connection portion via the connection portion (EXPJ portion) using the
そして、床スラブ1、2および連結部材3上、ならびに床スラブ1、2上に載置した什器類9上に、各々の箇所の加速度を計測するための加速度計10を設置するとともに、床スラブ1に、対向する床スラブ2との間隔を計測するレーザ式の変位計11を設置する。
And while installing the
このようにして、試験体および計測計の設置が完了した後に、上記振動台を、予め求めた上記相対変位応答波形または上記相対加速度応答波形を加振波として駆動する加振実験を行う。そして、上記加速度計10および変位計11によって得られたデータによって、上記連結部における変位および加速度の応答を検証する。
In this way, after the installation of the test body and the measuring instrument is completed, an excitation experiment is performed in which the shaking table is driven using the relative displacement response waveform or the relative acceleration response waveform obtained in advance as an excitation wave. And the response of the displacement and acceleration in the said connection part is verified by the data obtained by the said
以上の構成からなる加振実験方法においては、振動台側を非免震建物側と想定して、当該振動台上に連結部と連結される非免震建物側の床スラブ2を設置し、他方地盤上に固定されたテストフロアに上記連結部と連結される免震建物側の床スラブ1を設置して、上記振動台に予めシミュレーションによって求めた、想定される地震時の相対応答波形または相対加速度応答波形を加振波として入力しているために、1台の振動台によって、免震建物および非免震建物間に介装される連結部に対する実際の地震を模した精緻な加振実験と、非免震建物側に対する模擬的な振動実験を同時に行うことができる。
In the vibration test method having the above configuration, assuming that the shaking table side is the non-base-isolated building side, the
すなわち、地震に対する連結部が設けられた免震建物および非免震建物の階の応答を、各々1質点系で考察すると、地震時の地盤の変位をx0、地盤に対する免震建物の上記階における相対変位をx1、同じく地盤に対する非免震建物の上記階における相対変位をx2、とすると、免震建物の絶対変位X1=x1+x0、非免震建物の絶対変位X2=x2+x0になる。 In other words, considering the response of the floors of base-isolated buildings and non-base-isolated buildings that are connected to the earthquake in terms of one mass system, the displacement of the ground at the time of the earthquake is x 0 , and the above-mentioned floor of the base-isolated building relative to the ground x 1 relative displacement in, the same x 2 relative displacement in the floor Himen seismic building for ground, and to the absolute displacement X 1 = x 1 + x 0 seismic isolation building, Himen seismic absolute displacement of the building X 2 = X 2 + x 0 .
そして、連結部(EXPJ部)における相対変位Xを解析によって求めれば、上記相対変位X=X2−X1=(x2+x0)−(x1+x0)=x2−x1 になる。
また、免震建物の上記階における応答加速度がα1、非免震建物の上記階における応答加速度がα2であれば、連結部(EXPJ部)の相対加速度α=α2−α1である。
If the relative displacement X in the connecting portion (EXPJ portion) is obtained by analysis, the relative displacement X = X 2 −X 1 = (x 2 + x 0 ) − (x 1 + x 0 ) = x 2 −x 1 . .
If the response acceleration at the above-mentioned floor of the base-isolated building is α 1 and the response acceleration at the above-mentioned floor of the non-base-isolated building is α 2 , the relative acceleration α = α 2 −α 1 of the connecting portion (EXPJ portion). .
したがって、連結部に対しては、免震建物および非免震建物の相対的な応答変位または応答加速度を考慮した高い精度による検証を行うことができる。 Therefore, it is possible to verify the connecting portion with high accuracy in consideration of the relative response displacement or response acceleration of the base-isolated building and the non-base-isolated building.
また、本来、非免震建物における応答加速度はα2であるが、上述したように、非免震建物側の応答加速度α2は、500Gal以上が想定されるのに対して、免震建物側の応答加速度α1は、100Gal程度と相対的に小さいために、上記振動台を、上記相対加速度(α2−α1)の応答波形を加振波として駆動して加振実験を行っても、概ね実際の地震時における応答を再現することができる。 In addition, the response acceleration in the non-base-isolated building is α 2 originally, but as described above, the response acceleration α 2 on the non-base-isolated building side is assumed to be 500 Gal or more, whereas the base-isolation building side Since the response acceleration α 1 is relatively small, such as about 100 Gal, even if the vibration table is driven with the response waveform of the relative acceleration (α 2 −α 1 ) as an excitation wave, an excitation experiment is performed. In general, the response at the time of an actual earthquake can be reproduced.
この結果、上記非免震建物の連結部分が設置された振動台を、上記相対応答加速度波形を加振波とし駆動することにより、非免震建物側に対しても、擬似的な振動実験を行うことができる。 As a result, by driving the shaking table in which the connection part of the non-isolated building is installed using the relative response acceleration waveform as an excitation wave, a pseudo vibration experiment is also performed on the non-isolated building side. It can be carried out.
なお、図3〜図6に示した2007年新潟県中越沖地震の地震データおよび2004年新潟県中越地震の地震データに基づいて、本発明者等が行った解析結果によれば、相対変位(x2−x1)の応答波形における卓越周期が、3〜5秒程度の長周期側であって、かつ非免震建物の上記階が低層部であって、応答加速度α2の周期が1秒程度までの短周期側にある場合に、上記相対変位応答波形を加振波として駆動して加振実験を行うことにより、連結部における相対変位と非免震建物側の加速度の再現を、同時に高い精度で再現し得ることが判明している。 According to the analysis results performed by the present inventors based on the earthquake data of the 2007 Niigata Chuetsu-oki earthquake and the 2004 Niigata Chuetsu earthquake shown in FIGS. x 2 −x 1 ) in the response waveform has a dominant period on the long period side of about 3 to 5 seconds, and the above-mentioned floor of the non-base-isolated building is a low-rise part, and the period of the response acceleration α 2 is 1. When it is on the short cycle side up to about 2 seconds, by driving the relative displacement response waveform as an excitation wave and performing an excitation experiment, reproduction of the relative displacement in the connecting part and the acceleration on the non-base-isolated building side At the same time, it has been found that it can be reproduced with high accuracy.
以上のように、上記構成からなる免震建物および非免震建物の2棟の建物の連結部に対する加振実験方法によれば、1台の振動台で、非免震建物側の応答加速度を擬似的に再現する加振実験と併せて、地震時に免震建物と非免震建物との間に介装された連結部に作用する応答変位を評価して、その設計の妥当性を検証することが可能になる。 As described above, according to the vibration test method for the connecting part of the two buildings, the base-isolated building and the non-base-isolated building having the above configuration, the response acceleration on the non-base-isolated building side is obtained with one shaking table. In conjunction with a simulated vibration experiment, we evaluate the response displacement that acts on the connection between the base-isolated building and the non-base-isolated building during an earthquake, and verify the validity of the design. It becomes possible.
免震建物と非免震建物との間に伸縮自在に設けられた連結部の地震時における挙動を検証するために利用可能である。 It can be used to verify the behavior of a connecting part that is stretchable between a base-isolated building and a non-base-isolated building during an earthquake.
1 床スラブ(免震建物側の連結部分)
2 床スラブ(非免震建物側の連結部分)
3 連結部材
9 什器類
10 加速度計
11 変位計
1 Floor slab (connecting part on the base-isolated building side)
2 Floor slabs (connections on non-base-isolated buildings)
3 Connecting
Claims (2)
予め想定される地震に対する上記免震建物および非免震建物の変位応答波形をシミュレーションによって求めて、上記免震建物および非免震建物の相対変位応答波形を算出し、
次いで、上記連結部を間に介して当該連結部の上記非免震建物との連結部分を振動台に固定するとともに、当該連結部の上記免震建物との連結部分を固定台に固定して、上記振動台を、上記相対変位応答波形を加振波として駆動して加振実験を行うことにより上記連結部の応答を検証することを特徴とする2棟の建物の連結部に対する加振実験方法。 An excitation test method for verifying the behavior of a connecting portion provided between a base-isolated building and a non-base-isolated building at the time of an earthquake,
Obtain the displacement response waveform of the base-isolated building and non-base-isolated building with respect to the earthquake assumed in advance, and calculate the relative displacement response waveform of the base-isolated building and non-base-isolated building,
Next, the connecting portion of the connecting portion with the non-base-isolated building is fixed to a shaking table with the connecting portion interposed therebetween, and the connecting portion of the connecting portion with the base-isolated building is fixed to a fixed base. Exciting experiment on the connecting part of two buildings characterized by verifying the response of the connecting part by driving the shaking table with the relative displacement response waveform as an excitation wave Method.
予め想定される地震に対する上記免震建物および非免震建物の加速度応答波形をシミュレーションによって求めて、上記免震建物および非免震建物の相対加速度応答波形を算出し、
次いで、上記連結部を間に介して当該連結部の上記非免震建物との連結部分を振動台に固定するとともに、当該連結部の上記免震建物との連結部分を固定台に固定して、上記振動台を、上記相対加速度応答波形を加振波として駆動して加振実験を行うことにより上記連結部の応答を検証することを特徴とする2棟の建物の連結部に対する加振実験方法。 An excitation test method for verifying the behavior of a connecting portion provided between a base-isolated building and a non-base-isolated building at the time of an earthquake,
Obtain the acceleration response waveform of the above-mentioned base-isolated building and non-base-isolated building with respect to the earthquake assumed in advance, and calculate the relative acceleration response waveform of the above base-isolated building and non-base-isolated building,
Next, the connecting portion of the connecting portion with the non-base-isolated building is fixed to a shaking table with the connecting portion interposed therebetween, and the connecting portion of the connecting portion with the base-isolated building is fixed to a fixed base. Exciting experiment on the connecting part of two buildings characterized by verifying the response of the connecting part by driving the shaking table with the relative acceleration response waveform as an exciting wave and conducting an exciting experiment Method.
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