JP2013087484A - Seismic isolator rotation amount control mechanism - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple and highly reliable seismic isolator rotation control mechanism for controlling rotational rigidity of a pile head joint part with respect to a pile head bending moment generated in an earthquake, and not generating harmful rotation in a seismic isolator.SOLUTION: A pile cap 3 and a pile cap fixing part 7 are joined by a joint reinforcement 9, and the joint reinforcement 9 includes a first joint reinforcement part 9a fixed to concrete 19 inside the pile cap 3, a second joint reinforcement part 9b fixed to the concrete 19 inside a foundation pile 4, and a rotation amount control part 6 provided in a pile head joint part 12 for forming a hinge by a tension yield inside when tensile force generated in the joint reinforcement 9 by the pile head bending moment exceeds a prescribed value. The rotational rigidity of the pile head joint part 12 is reduced to the prescribed value by the hinge inside the rotation amount control part 6, and the rotation amount of a seismic isolator 2 in an earthquake is controlled to be within an allowable rotation amount.

Description

本発明は、免震装置回転量制御機構に係り、特に、建物の上部構造を支持し、上部構造を地震動から免震する免震装置に対し、地震時に基礎杭の杭頭部に発生する曲げモーメントにより生じる免震装置の回転量を制御する免震装置回転量制御機構に関する。   The present invention relates to a seismic isolation device rotation amount control mechanism, and in particular, to a base isolation pile that supports the superstructure of a building and isolates the superstructure from seismic motion. The present invention relates to a seismic isolation device rotation amount control mechanism for controlling a rotation amount of a seismic isolation device caused by a moment.

免震装置は、地盤から建物への地震動入力を低減させ、地震時の建物の構造安全性を高める。そのために、建物の重量を支えて安定させ、かつ水平方向に大きく変形してゆっくり動くという特性が要求される。これらの特性を満たす免震装置として、例えば、積層ゴム支承を用いた免震装置、或いはすべり支承を用いた免震装置などがある。本発明では、免震装置は積層ゴム支承を用いた免震装置を対象とするが、この積層ゴムには、例えば、天然ゴムを使用した天然ゴム系積層ゴム、中心部に鉛プラグを挿入した鉛入り積層ゴム、ゴム自体の添加物により減衰性をもたせた高減衰積層ゴムなどが用いられる。   The seismic isolation device reduces the input of ground motion from the ground to the building and increases the structural safety of the building during an earthquake. For this purpose, it is required to support and stabilize the weight of the building and to move slowly by being greatly deformed in the horizontal direction. Examples of the seismic isolation device that satisfies these characteristics include a seismic isolation device that uses a laminated rubber bearing or a seismic isolation device that uses a sliding bearing. In the present invention, the seismic isolation device is intended for a seismic isolation device using a laminated rubber bearing. For this laminated rubber, for example, natural rubber-based laminated rubber using natural rubber, a lead plug is inserted in the center. A lead-containing laminated rubber, a high-damping laminated rubber that has been provided with damping by an additive of the rubber itself, and the like are used.

これらの積層ゴム免震装置は、複数のゴムシートと鋼板とが交互に積層され、高温、高圧で接着した構造となっている。この積層ゴム免震装置は、内部に鋼板が挟み込まれていることで鉛直方向に大きな剛性が得られ、鉛直方向の沈み込み量が極めて少なくなる。そして、地震時の水平方向の変形を積層された複数のゴムシートのせん断変形により吸収することができる。このように、積層ゴム支承は、地震時に鉛直方向の高い剛性で建物の重量を支えて安定させ、水平方向の大きなせん断変形により建物を地盤から免震(アイソレート)する。   These laminated rubber seismic isolation devices have a structure in which a plurality of rubber sheets and steel plates are alternately laminated and bonded at high temperature and high pressure. In this laminated rubber seismic isolation device, a steel plate is sandwiched inside, whereby a large rigidity is obtained in the vertical direction, and the amount of subsidence in the vertical direction is extremely reduced. And the deformation | transformation of the horizontal direction at the time of an earthquake can be absorbed by the shear deformation of the laminated | stacked several rubber sheet. Thus, the laminated rubber bearing supports and stabilizes the weight of the building with high vertical rigidity at the time of an earthquake, and the building is isolated from the ground by a large horizontal shear deformation.

これらの積層ゴム支承が機能するには、積層ゴム免震装置自体に大きな曲げ変形による回転が生じないことが前提となる。非特許文献1には、「高減衰ゴム系積層ゴム支承の水平2方向加力時における限界性能に関する新たな知見について」と題し、高減衰ゴム系積層ゴム支承が2方向曲げ変形を受けた場合の限界性能について報告されている。ここでは、積層ゴム支承の曲げによる傾きが、例えば1/100程度を越えると高減衰ゴムがはがれてしまい、積層ゴム支承として機能しなくなることが示されている。このように、地震時に地盤から建物への地震動入力を低減させる目的で設置される積層ゴム支承を用いた免震装置自体が機能しなくなることは重大な問題となる。   For these laminated rubber bearings to function, it is assumed that the laminated rubber seismic isolation device itself does not rotate due to large bending deformation. Non-Patent Document 1, entitled “New knowledge on the critical performance of a high-damping rubber-based laminated rubber bearing when it is applied in two horizontal directions”, when the high-damping rubber-based laminated rubber bearing is subjected to bi-directional bending deformation Has been reported on the performance limit. Here, it is shown that when the inclination of the laminated rubber bearing due to bending exceeds, for example, about 1/100, the high-attenuation rubber is peeled off and does not function as a laminated rubber bearing. As described above, it becomes a serious problem that the seismic isolation device itself using the laminated rubber bearing installed for the purpose of reducing the ground motion input from the ground to the building at the time of an earthquake becomes inoperative.

従来、積層ゴム免震装置を建物の基礎部に設置する場合には、杭の柱頭部に設けられた巨大なフーチング基礎などの上に免震装置を設置するのが一般的であった。これは、フーチング基礎は極めて曲げ剛性が高く、地震時に発生する杭頭曲げモーメントによる杭の変形の影響をほとんど受けず、免震装置の回転量は問題となるレベルにはならない。従って、積層ゴム免震装置が支承として機能しなくなる虞が極めて少なく安定的に免震効果を発揮できるからである。   Conventionally, when installing a laminated rubber seismic isolation device on the foundation of a building, it has been common to install the seismic isolation device on a huge footing foundation or the like provided on the column head of a pile. This is because the footing foundation has extremely high bending rigidity, is hardly affected by the deformation of the pile due to the pile head bending moment generated during an earthquake, and the amount of rotation of the seismic isolation device does not become a problem level. Therefore, there is very little possibility that the laminated rubber seismic isolation device will not function as a bearing, and the seismic isolation effect can be exhibited stably.

図8に、積層ゴム免震装置102を建物の基礎部に設置する場合の従来構法の一つの実施例を示す。内部にコンクリートを充填した鋼管113による基礎杭104の柱頭部112には基礎杭104を保護するパイルキャップ103が設けられる。そして、パイルキャップ103上に積層ゴム免震装置102が設置され、積層ゴム免震装置102は、柱材などの上部構造111を支持する。パイルキャップ103には、隣接する基礎杭104同士を繋ぐ基礎梁105及び基礎スラブ118が接続される。そして、基礎杭104の主筋110はパイルキャップ103に連続して配筋され、パイルキャップ103と基礎杭104の杭頭接合部112とは、ほとんど回転角を生じない剛接合となる。このように、基礎杭104の杭頭接合部112はパイルキャップ103に対して剛接合とされるのが一般的である。従って、地震時にはこの基礎梁105に大きな曲げモーメントが発生し、基礎梁105は梁成が大きくなり曲げ剛性も大きくなる。そして、このような基礎梁105が接続されるパイルキャップ103自体も高い曲げ剛性を有する。   FIG. 8 shows an example of a conventional construction method in the case where the laminated rubber seismic isolation device 102 is installed on the foundation of a building. A pile cap 103 for protecting the foundation pile 104 is provided on the column head 112 of the foundation pile 104 made of a steel pipe 113 filled with concrete inside. A laminated rubber seismic isolation device 102 is installed on the pile cap 103, and the laminated rubber seismic isolation device 102 supports an upper structure 111 such as a pillar material. A foundation beam 105 and a foundation slab 118 that connect adjacent foundation piles 104 to each other are connected to the pile cap 103. And the main reinforcement 110 of the foundation pile 104 is continuously arranged to the pile cap 103, and the pile cap 103 and the pile head joint portion 112 of the foundation pile 104 are rigid joints that hardly generate a rotation angle. Thus, the pile head joint 112 of the foundation pile 104 is generally rigidly joined to the pile cap 103. Therefore, a large bending moment is generated in the foundation beam 105 at the time of an earthquake, and the foundation beam 105 has a large beam formation and bending rigidity. And the pile cap 103 itself to which such a foundation beam 105 is connected also has high bending rigidity.

このように、フーチングやパイルキャップ103と、基礎杭104の杭頭接合部112とは回転角を生じない剛接合であり、積層ゴム免震装置102が設置されるフーチングやパイルキャップ103の回転剛性が高いことから、地震時に積層ゴム免震装置102には、上述したような有害な回転が発生する虞は少なかった。しかし、地震時に発生する大きな杭頭曲げモーメントにより、基礎杭104、フーチング、基礎梁105、パイルキャップ103等の基礎構造が過大な部材断面となり、施工の工期がかかり工事費用が嵩むという問題が生じていた。   Thus, the footing or pile cap 103 and the pile head joint 112 of the foundation pile 104 are rigid joints that do not produce a rotation angle, and the rotational rigidity of the footing or pile cap 103 in which the laminated rubber seismic isolation device 102 is installed. Therefore, the laminated rubber seismic isolation device 102 is less likely to cause harmful rotation as described above during an earthquake. However, due to the large pile head bending moment generated at the time of an earthquake, the foundation structure of the foundation pile 104, footing, foundation beam 105, pile cap 103, etc. becomes an excessive member cross-section, and there is a problem that the construction period is increased and the construction cost increases. It was.

一方、「杭頭免震」と称され、例えば基礎杭などの杭頭部にフーチング基礎や基礎梁を介さずに積層ゴム免震装置を直接接合する構造が採用されている。例えば、特許文献1には、建物基礎の施工手間や地盤掘削量を削減して短工期化およびコスト低減が図れる免震建物が開示されている。ここでは、免震装置を基礎杭の杭頭部上に固定し、この免震装置上に上部構造であるフーチングや大梁が設置されている。また、基礎杭の杭頭同士が基礎スラブ(連結部材)で連結されている。この基礎スラブ(連結部材)により、地震時に複数の基礎杭がばらばらに水平変位することなく同一方向に変位することができる。また、基礎杭の杭頭部を基礎スラブ(連結部材)から突出させることで地震時に発生する杭頭曲げモーメントを基礎スラブ(連結部材)にて抑え込むことができ、地震時に積層ゴム免震装置に有害な回転が発生する恐れは極めて少ない。このように、パイルキャップを省略し、簡易な基礎スラブ(連結部材)を設けることで、基礎梁や基礎フーチングに要する施工手間や地盤の掘削量が削減される。   On the other hand, it is called “pile head isolation”, and for example, a structure in which a laminated rubber isolation device is directly joined to a pile head such as a foundation pile without using a footing foundation or a foundation beam. For example, Patent Document 1 discloses a base-isolated building that can shorten the construction period and reduce the cost by reducing the construction labor and ground excavation amount of the building foundation. Here, the seismic isolation device is fixed on the pile head of the foundation pile, and the footing and the large beam which are superstructures are installed on this seismic isolation device. Moreover, the pile heads of a foundation pile are connected by the foundation slab (connection member). By this foundation slab (connecting member), a plurality of foundation piles can be displaced in the same direction without being horizontally displaced in the event of an earthquake. In addition, by making the pile head of the foundation pile protrude from the foundation slab (connecting member), the pile head bending moment that occurs during an earthquake can be suppressed by the foundation slab (connecting member). There is very little risk of harmful rotation. Thus, by omitting the pile cap and providing a simple foundation slab (connecting member), the construction labor required for foundation beams and foundation footings and the amount of ground excavation can be reduced.

特許文献2には、適正な杭頭回転を許容しつつ制御し、基礎と免震ピットを簡略化する「杭頭免震構造」が開示されている。ここでは、杭の杭頭部とその上部に設置する免震装置との間に、免震装置と杭頭部との間で軸力を伝達可能かつそれらの間に生じる相対的な杭頭回転を許容しつつ制御する杭頭デバイスを介装する。さらに、上部部材を杭頭部もしくは下部部材に対して連結する連結部材にダンパーとしての機能を持たせることが記載されている。   Patent Document 2 discloses a “pile head seismic isolation structure” that controls the pile head while allowing proper rotation of the pile head to simplify the foundation and the seismic isolation pit. Here, between the pile head of the pile and the seismic isolation device installed at the top, the axial force can be transmitted between the seismic isolation device and the pile head, and the relative pile head rotation that occurs between them Pile head device that controls while allowing Furthermore, it is described that the connecting member that connects the upper member to the pile head or the lower member has a function as a damper.

特許文献3には、地震時に杭頭部に発生する曲げモーメントに対して免震装置への負担を軽減した「柱頭免震構造」が開示されている。この柱頭免震構造は、建物の上部構造を基礎部において支持し、上部構造を地震動から免震する免震装置と、基礎杭の杭頭部を相互に連結する基礎梁と、基礎梁が接続され、免震装置と基礎杭の杭頭部とを接続するコンクリート充填鋼管からなる短柱から構成され、短柱は、免震装置に接続する第1短柱と、第1短柱と略同断面を有して上下方向に積層され、杭頭部を保持する第2短柱とからなり、第1短柱の下面に設けられた凹部と、第2短柱の上面に設けられた凸部とが係合する。このように、パイルキャップを省略し、簡易な基礎スラブ(連結部材)を設けることで、基礎梁や基礎フーチングに要する施工手間や地盤の掘削量が削減される。   Patent Document 3 discloses a “capillary base isolation structure” that reduces the burden on the base isolation device against the bending moment generated at the pile head during an earthquake. In this base isolation system, the base structure supports the upper structure of the building at the foundation, and the foundation beam connects the base beam that interconnects the pile heads of the foundation pile, the base isolation system that isolates the upper structure from seismic motion. It is composed of a short column made of concrete-filled steel pipe that connects the seismic isolation device and the pile head of the foundation pile. The short column is substantially the same as the first short column and the first short column connected to the seismic isolation device. A concave portion provided on the lower surface of the first short column and a convex portion provided on the upper surface of the second short column, the second short column having a cross section and being stacked vertically and holding the pile head And engage. Thus, by omitting the pile cap and providing a simple foundation slab (connecting member), the construction labor required for foundation beams and foundation footings and the amount of ground excavation can be reduced.

特許第3899354号Japanese Patent No. 3899354 特開2007−154558号公報JP 2007-154558 A 特許第4672805号Japanese Patent No. 4672805

高減衰ゴム系積層ゴム支承の水平2方向加力時における限界性能に関する新たな知見について 技術委員会免震部材部会他 MENSHIN No.87 2010.2New knowledge about critical performance of high damping rubber-based laminated rubber bearings when applied in two horizontal directions. Technical Committee Seismic Isolation Member Group, etc. 87 2012.2 新技術調査「杭頭半剛接接合工法」の調査報告 (財)建設コスト管理システム研究会 新技術調査検討会 建設コスト研究 2008WINTERResearch Report on New Technology Survey “Pile Head Semi-Rigid Bonding Method” Construction Cost Management System Study Group New Technology Study Study Group Construction Cost Study 2008 WINTER

免震装置、特に積層ゴム免震装置は、建物の自重を支えて安定させ、かつ水平方向に大きくせん断変形してゆっくり動くという特性を利用して建物を免震させる装置である。従って、装置に発生する軸力及びせん断力に対しては機能するが、杭頭曲げモーメントにより装置に発生する回転に対しては原理的に機能しない。従って、例えば地震時において基礎杭などの杭頭に杭頭曲げモーメントが発生し、その杭頭曲げモーメントが免震装置に伝達すると免震装置に有害な回転が発生し、免震装置として機能しなくなる虞がある。   A seismic isolation device, particularly a laminated rubber seismic isolation device, is a device for isolating a building by utilizing the characteristics of supporting and stabilizing the weight of the building and moving slowly by being greatly sheared and deformed in the horizontal direction. Therefore, it functions with respect to the axial force and shear force generated in the device, but does not function in principle with respect to the rotation generated in the device due to the pile head bending moment. Therefore, for example, a pile head bending moment is generated at the head of a pile such as a foundation pile during an earthquake, and if the pile head bending moment is transmitted to the seismic isolation device, harmful rotation occurs in the seismic isolation device, which functions as a seismic isolation device. There is a risk of disappearing.

従来の積層ゴム免震装置を用いた実施例では、積層ゴム免震装置が設置されるフーチングやパイルキャップと、基礎杭などの杭頭部とは回転を生じない剛接合となっていた。従って、フーチングやパイルキャップの回転剛性が高く、地震時に積層ゴム免震装置には上述したような有害な回転が発生する虞は少なかった。しかし、一方で、地震時に発生する大きな杭頭曲げモーメントにより、基礎杭、フーチング、基礎梁、パイルキャップ等の基礎構造が過大な部材断面となり、施工の工期がかかり工事費用が嵩むという問題が生じていた。   In the embodiment using the conventional laminated rubber seismic isolation device, the footing or pile cap where the laminated rubber seismic isolation device is installed and the pile head such as the foundation pile are rigid joints that do not rotate. Therefore, the rotational rigidity of the footing and the pile cap is high, and there is little possibility that harmful rotation as described above occurs in the laminated rubber seismic isolation device during an earthquake. However, on the other hand, the large pile head bending moment that occurs during an earthquake causes a problem that the foundation structure such as foundation piles, footings, foundation beams, pile caps, etc., becomes an excessively large member cross section, which increases the construction cost due to the construction period. It was.

そこで、基礎杭、フーチング、基礎梁、パイルキャップ等の基礎構造を経済的な設計にする構法が提案された。例えば、非特許文献2に示すように、杭頭半剛接接合やピン接合とし、杭頭曲げモーメントを低減する杭頭接合工法が提案されている。これらの構法により地震時の杭頭曲げモーメントが低減され、基礎杭、フーチング、基礎梁、パイルキャップ等の基礎構造が経済的な設計となる可能性が生じた。また、「杭頭免震構造」や「柱頭免震構造」などの構法の提案により経済的な基礎構造が可能となった。   Therefore, a construction method for economically designing foundation structures such as foundation piles, footings, foundation beams, and pile caps was proposed. For example, as shown in Non-Patent Document 2, a pile head joining method that reduces pile head bending moment using pile head semi-rigid joining or pin joining has been proposed. These construction methods reduced the pile head bending moment during the earthquake, and the foundation structures such as foundation piles, footings, foundation beams, and pile caps could be economically designed. In addition, economical foundations have been made possible by proposing construction methods such as “Pile Head Seismic Isolation Structure” and “Caps Base Isolation Structure”.

しかし、これらの基礎構造に積層ゴム免震装置を設置する場合には、経済的な基礎構造とする場合には、上述した積層ゴム免震装置への有害な回転を回避する技術を検討しなければならない。特に、地震時に地盤の液状化が発生した場合には、地盤による杭の水平抵抗が杭頭部において期待できなくなるため、杭頭に過大な曲げモーメント及び変位が生じ、それにより積層ゴム免震装置に過大な回転が生じてしまう虞がある。   However, when installing laminated rubber seismic isolation devices in these foundation structures, if an economical foundation structure is to be used, technology to avoid harmful rotation to the laminated rubber seismic isolation device described above must be considered. I must. In particular, when ground liquefaction occurs during an earthquake, the horizontal resistance of the pile due to the ground can no longer be expected at the pile head, causing an excessive bending moment and displacement at the pile head, thereby causing the laminated rubber seismic isolation device. May cause excessive rotation.

従って、経済的に設計された基礎構造に積層ゴム免震装置を設置する場合には、積層ゴム免震装置に有害な回転を発生させないように、地震時に積層ゴム免震装置の回転量を制御する機構を設けることが必須となる。そして、この制御機構は、地震動により地盤が液状化しても積層ゴム免震装置に有害な回転を発生させない信頼性の高い技術であることが要求される。   Therefore, when installing a laminated rubber seismic isolation device on an economically designed foundation structure, the rotation amount of the laminated rubber seismic isolation device is controlled during an earthquake so that harmful rotation is not generated in the laminated rubber seismic isolation device. It is essential to provide a mechanism for This control mechanism is required to be a highly reliable technique that does not cause harmful rotation in the laminated rubber seismic isolation device even if the ground liquefies due to earthquake motion.

本願の目的は、かかる課題を解決し、地震時に発生する杭頭曲げモーメントに対して杭頭接合部の回転剛性を制御し、免震装置に有害な回転を発生させない簡易で信頼性の高い免震装置回転制御機構を提供することである。   The purpose of this application is to solve this problem, to control the rotational rigidity of the pile head joints against the pile head bending moment that occurs during an earthquake, and to eliminate the harmful rotation of the seismic isolation device. It is to provide a seismic device rotation control mechanism.

上記目的を達成するため、本発明に係る免震装置回転量制御機構は、建物の上部構造を支持し、上部構造を地震動から免震する免震装置と、免震装置を支持し、基礎杭上部のパイルキャップ定着部に接続するパイルキャップと、パイルキャップに接続して基礎杭相互を連結する扁平基礎梁と、を備え、パイルキャップとパイルキャップ定着部とは、杭頭接合部において接合鉄筋により相互に接合され、接合鉄筋は、上部構造からの軸力と地震時に発生する杭頭曲げモーメントを短柱として受けるパイルキャップ内に埋め込まれてコンクリートに定着する第1の接合鉄筋部と、パイルキャップ定着部内で基礎杭のコンクリートに定着する第2の接合鉄筋部と、杭頭接合部に設けられ、第1の接合鉄筋部及び第2の接合鉄筋部にそれぞれ接続し、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に発生する引張力が所定の値を越えた場合に内部に引張降伏によるヒンジを形成させる回転量制御部と、を備え、回転量制御部内部に形成されたヒンジにより杭頭接合部の回転剛性を所定の値に低減させ、地震時の免震装置の回転量を許容回転量以内に制御することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a seismic isolation device rotation amount control mechanism according to the present invention supports an upper structure of a building, and isolates the upper structure from seismic motion, and supports the seismic isolation device, and a foundation pile. A pile cap connected to the upper pile cap fixing portion, and a flat foundation beam connected to the pile cap and connecting the piles to each other. The pile cap and the pile cap fixing portion are connected to the reinforcing bar at the pile head joint portion. Are connected to each other, and the bonded rebar is embedded in a pile cap that receives the axial force from the superstructure and the pile head bending moment generated in the event of an earthquake as a short column and is fixed to the concrete, and the pile A second joint reinforcing bar part fixed to the concrete of the foundation pile in the cap fixing part, and a pile head joint part, respectively connected to the first joint reinforcing bar part and the second joint reinforcing bar part; A rotation amount control unit that forms a hinge by tensile yielding when the tensile force generated in the joint reinforcement by the pile head bending moment during the earthquake exceeds a predetermined value, and is formed inside the rotation amount control unit The rotational rigidity of the pile head joint is reduced to a predetermined value by a hinge, and the amount of rotation of the seismic isolation device during an earthquake is controlled within an allowable amount of rotation.

上記構成により、免震装置回転量制御機構は、例えば、地盤の液状化などにより地震時に基礎杭の杭頭接合部に過大な曲げモーメントが発生し、それにより積層ゴム免震装置に有害な回転が発生じる虞がある場合には、パイルキャップとパイルキャップ定着部とを相互に接続し、第1の接合鉄筋部及び第2の接合鉄筋部にそれぞれ接続した回転量制御部において引張降伏によるヒンジが形成される。そして、このヒンジを発生させることにより杭頭接合部の回転剛性を所定の値に低減させ、免震装置の回転量を許容回転量以内に簡易で信頼性の高い制御をすることができる。   With the above configuration, the seismic isolation device rotation amount control mechanism causes an excessive bending moment to occur at the pile head joint of the foundation pile during an earthquake due to, for example, liquefaction of the ground, thereby causing harmful rotation to the laminated rubber seismic isolation device When there is a risk of occurrence of a crack, the pile cap and the pile cap fixing unit are connected to each other, and the rotation amount control unit connected to each of the first joint reinforcing bar unit and the second joint reinforcing bar unit hinges by tensile yielding. Is formed. Then, by generating this hinge, the rotational rigidity of the pile head joint can be reduced to a predetermined value, and the amount of rotation of the seismic isolation device can be controlled easily and reliably within the allowable amount of rotation.

すなわち、パイルキャップは、そのコンクリート及び接合鉄筋により上部構造の長期軸力、及び地震時の杭頭曲げモーメントに抵抗する短柱として機能する。そして、上部構造の自重よりも地震時の杭頭曲げモーメントが卓越している場合には、杭頭接合部において圧縮力を負担するコンクリート及び引張力を負担する接合鉄筋による回転剛性を有し、この回転剛性は地震時の杭頭部の回転変形に対して回転バネとして機能する。従って、この回転剛性が十分に高いとパイルキャップが杭頭部の回転を拘束する。そして、パイルキャップに支持されている免震装置は杭頭部の回転変形に追従して積層ゴム免震装置に有害な回転が生じる虞がある。本発明では、地震時に免震装置に有害な回転を発生させるような過大な曲げモーメントに対しては回転量制御部に引張降伏によるヒンジを形成させて杭頭部の回転変形を吸収し、積層ゴム免震装置の回転量を簡易に抑えることができる。なお、回転量制御部以外の接合鉄筋は、設計上要求される断面を確保しているため、例えば、圧縮力、せん断力、コンクリートとの付着力、鉄筋コンクリートとしての剛性などの他の性能は十分に保持される。   That is, the pile cap functions as a short column that resists the long-term axial force of the superstructure and the pile head bending moment at the time of earthquake by the concrete and the joint reinforcement. And, when the pile head bending moment at the time of earthquake is superior to the weight of the superstructure, it has rotational rigidity due to the concrete that bears the compressive force at the pile head joint and the joint rebar that bears the tensile force, This rotational rigidity functions as a rotational spring against the rotational deformation of the pile head during an earthquake. Therefore, if this rotational rigidity is sufficiently high, the pile cap restrains the rotation of the pile head. And the seismic isolation device supported by the pile cap may follow the rotational deformation of the pile head and cause harmful rotation in the laminated rubber seismic isolation device. In the present invention, for an excessive bending moment that causes harmful rotation in the seismic isolation device during an earthquake, the rotation amount control unit is formed with a hinge due to tensile yield to absorb the rotational deformation of the pile head, The amount of rotation of the rubber seismic isolation device can be easily reduced. In addition, since the jointed reinforcing bars other than the rotation amount control unit have the required cross section in design, other performances such as compressive force, shearing force, adhesion to concrete, and rigidity as reinforced concrete are sufficient. Retained.

また、引張降伏によりヒンジが形成される箇所を回転量制御部に設定することで、ヒンジ発生個所を特定させ、信頼性の高い免震装置の回転量制御を行うことができる。つまり、杭頭接合部は、接合鉄筋に引張力が発生した場合に、接合鉄筋の引張歪みが最大になる箇所であることが実験的に明らかになっている。この位置に回転量制御部を設置することでヒンジ発生個所がかなり厳密に特定される。また、ヒンジ発生個所が特定されるということは、ヒンジ発生時の引張降伏荷重も理論値に対してより少ない誤差となり、信頼性の高い制御を行うことができる。   In addition, by setting the location where the hinge is formed by tensile yielding in the rotation amount control unit, it is possible to specify the location where the hinge is generated and to control the rotation amount of the seismic isolation device with high reliability. That is, it has been empirically clarified that the pile head joint is a portion where the tensile strain of the joint rebar becomes maximum when a tensile force is generated in the joint rebar. By installing the rotation amount control unit at this position, the location where the hinge is generated can be specified quite strictly. In addition, the fact that the hinge generation location is specified means that the tensile yield load at the time of the hinge generation is also less error than the theoretical value, and highly reliable control can be performed.

また、免震装置回転量制御機構は、杭頭接合部には、外輪の板状部が厚み方向に伸縮自在であり、外輪に囲まれた空隙部がパイルキャップのコンクリートとパイルキャップ定着部のコンクリートとが接続する環状の回転剛性調整シートが敷設され、回転剛性調整シートが、杭頭接合部において圧縮力を負担するコンクリートの範囲を制限して接合鉄筋に発生する引張力の値を制御することが好ましい。これにより、厚み方向に伸縮自在なシートの外輪の板状部では地震時にコンクリートは圧縮力を十分に負担できない。接合鉄筋に引張力を発生させるか、或いは引張力を増加させることができ、より効果的に接合鉄筋の引張力を制御することができる。   In addition, the seismic isolation device rotation amount control mechanism has an outer ring plate-like portion that can be expanded and contracted in the thickness direction at the pile head joint, and a void surrounded by the outer ring is provided between the pile cap concrete and the pile cap fixing portion. An annular rotational stiffness adjusting sheet that connects with concrete is laid, and the rotational stiffness adjusting sheet controls the value of the tensile force generated in the joint reinforcement by limiting the range of the concrete bearing the compressive force at the pile head joint. It is preferable. Thereby, concrete cannot fully bear the compressive force at the time of an earthquake in the plate-shaped part of the outer ring | wheel of the sheet | seat which can be expanded-contracted in the thickness direction. It is possible to generate a tensile force on the joint reinforcing bar or increase the tensile force, and to control the tensile force of the joint reinforcing bar more effectively.

また、免震装置回転量制御機構は、回転剛性制御シートが、押出ポリスチレンからなるシートであることが好ましい。これにより、外輪の板状部が厚み方向に伸縮自在であり、外輪に囲まれた空隙部がパイルキャップのコンクリートとパイルキャップ定着部のコンクリートとが接続するという、上述した回転剛性制御シートに要求される性能を満たすことができ、回転剛性制御シートの一つの実施例とすることができる。   In the seismic isolation device rotation amount control mechanism, the rotational rigidity control sheet is preferably a sheet made of extruded polystyrene. As a result, the above-mentioned rotational rigidity control sheet requires that the plate-like portion of the outer ring can be expanded and contracted in the thickness direction, and the space surrounded by the outer ring connects the pile cap concrete and the pile cap fixing portion concrete. Performance can be satisfied, and an embodiment of the rotational stiffness control sheet can be obtained.

また、免震装置回転量制御機構は、回転量制御部が、第1の接合鉄筋部及び第2の接合鉄筋部を連結するカップラーを備え、カップラーは降伏点が接合鉄筋の鋼材の降伏点より低い値に調整された鋼材からなり、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に所定の値を越えた引張力が発生した場合に、カップラー内に引張降伏によるヒンジが形成されることが好ましい。これにより、接合鉄筋相互を接続するカップラーにヒンジを容易に形成させ、簡易で信頼性の高い免震装置の回転量制御とすることができる。   Moreover, the seismic isolation device rotation amount control mechanism includes a coupler in which the rotation amount control unit connects the first joint reinforcing bar portion and the second joint reinforcing bar portion, and the coupler has a yield point that is higher than the yield point of the steel material of the joint reinforcing bar. It is preferably made of a steel material adjusted to a low value, and when a tensile force exceeding a predetermined value is generated in the joint rebar by a pile head bending moment at the time of an earthquake, it is preferable that a hinge by tensile yield is formed in the coupler. Thereby, a hinge can be easily formed in the coupler which connects joining reinforcing bars mutually, and it can be set as simple and reliable rotation amount control of a seismic isolation apparatus.

また、免震装置回転量制御機構は、カップラーが、接合鉄筋の鋼材の降伏点より低い極軟鋼又は低降伏点鋼からなることが好ましい。これにより、極軟鋼又は低降伏点鋼という通常の鋼材の降伏点より低い値に調整された鋼材をカップラーに用いることでヒンジを容易に形成させ、簡易で信頼性の高い免震装置の回転量制御とすることができる。   In the seismic isolation device rotation amount control mechanism, the coupler is preferably made of extremely mild steel or low yield point steel that is lower than the yield point of the steel material of the joint rebar. As a result, the hinge is easily formed by using a steel material adjusted to a value lower than the yield point of ordinary steel materials such as extremely mild steel or low yield point steel, and the amount of rotation of the simple and reliable seismic isolation device It can be a control.

また、免震装置回転量制御機構は,回転量制御部には、第1の接合鉄筋部及び第2の接合鉄筋部を連結するカップラーが設けられ、カップラーの少なくとも一部には断面積が低減された絞り部が設けられ、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に所定の値を越えた引張力が発生した場合に、絞り部周辺に引張降伏によるヒンジが形成されることが好ましい。接合鉄筋相互を接続するカップラーの一部にヒンジを容易に形成させ、簡易で信頼性の高い免震装置の回転量制御とすることができる。   Further, in the seismic isolation device rotation amount control mechanism, the rotation amount control unit is provided with a coupler for connecting the first joint reinforcing bar portion and the second joint reinforcing bar portion, and at least a part of the coupler has a reduced cross-sectional area. When a tensile force exceeding a predetermined value is generated in the joint rebar by the pile head bending moment at the time of an earthquake, it is preferable that a hinge by tensile yielding is formed around the throttle portion. A hinge can be easily formed in a part of the coupler that connects the joining reinforcing bars, and the rotation amount control of the seismic isolation device can be easily performed with high reliability.

また、免震装置回転量制御機構は,回転量制御部には、第1の接合鉄筋部又は第2の接合鉄筋部のいずれかに、接合鉄筋の断面積が減少された絞り部が形成され、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に所定の値を越えた引張力が発生した場合に、絞り部周辺にヒンジが形成されることが好ましい。これにより、例えば、異径鉄筋に対して切削により接合鉄筋の断面積が減少された絞り部を形成することができ、簡易で信頼性の高い免震装置の回転量制御とすることができる。   Further, in the seismic isolation device rotation amount control mechanism, the rotation amount control unit is formed with a throttle portion in which the cross-sectional area of the joint rebar is reduced in either the first joint rebar portion or the second joint rebar portion. When a tensile force exceeding a predetermined value is generated in the joint rebar due to a pile head bending moment during an earthquake, it is preferable that a hinge is formed around the throttle portion. Thereby, for example, a narrowed portion in which the cross-sectional area of the joining rebar is reduced by cutting can be formed on the different diameter rebar, and the rotation amount control of the seismic isolation device can be simple and highly reliable.

また、免震装置回転量制御機構は,回転量制御部には、第1の接合鉄筋部又は第2の接合鉄筋部のいずれかに、接合鉄筋の側面を貫通する空洞部が設けられ、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に所定の値を越えた引張力が発生した場合に、空洞部周辺にヒンジが形成されることが好ましい。これにより、例えば、異径鉄筋の側面にドリルにより接合鉄筋の断面積が減少された空洞部を形成することができ、簡易で信頼性の高い免震装置の回転量制御とすることができる。   Further, in the seismic isolation device rotation amount control mechanism, the rotation amount control unit is provided with a hollow portion penetrating the side surface of the joint reinforcing bar in either the first joint reinforcing bar portion or the second joint reinforcing bar portion. When a tensile force exceeding a predetermined value is generated in the joint rebar due to the pile head bending moment, it is preferable that a hinge is formed around the cavity. Thereby, for example, a hollow portion in which the cross-sectional area of the joining rebar is reduced by a drill can be formed on the side surface of the different diameter rebar, and the rotation amount control of the seismic isolation device can be easily and highly reliable.

さらに、免震装置回転量制御機構は,回転制御部が、杭頭接合部に配設されたシース管内を貫通することが好ましい。これにより、回転制御部がコンクリートの付着力に影響されずにヒンジを発生させるという免震装置回転量制御機構としての機能を十分に発揮することができる。   Furthermore, in the seismic isolation device rotation amount control mechanism, it is preferable that the rotation control unit penetrates through the inside of the sheath tube disposed at the pile head joint. Thereby, the function as a seismic isolation device rotation amount control mechanism in which the rotation control unit generates the hinge without being influenced by the adhesion force of the concrete can be sufficiently exhibited.

以上のように、本発明に係る免震装置回転量制御機構によれば、地震時に発生する杭頭曲げモーメントに対して杭頭接合部の回転剛性を制御し、免震装置に有害な回転を発生させない簡易で信頼性の高い免震装置回転制御機構を提供することができる。   As described above, according to the seismic isolation device rotation amount control mechanism according to the present invention, the rotational rigidity of the pile head joint is controlled with respect to the pile head bending moment generated at the time of the earthquake, and harmful rotation is prevented in the seismic isolation device. It is possible to provide a simple and reliable seismic isolation device rotation control mechanism that is not generated.

本発明に係る免震装置回転量制御機構の1つの実施形態の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of one Embodiment of the seismic isolation apparatus rotation amount control mechanism which concerns on this invention. 図1に示す免震装置回転量制御機構の扁平基礎梁、及びパイルキャップの結合鉄筋の配置を示すA−A断面図、及びB−B断面図である。It is an AA sectional view and BB sectional view showing arrangement of a flat foundation beam of a seismic isolation device rotation amount control mechanism shown in Drawing 1, and a joint reinforcing bar of a pile cap. 図1に示す免震装置回転量制御機構のパイルキャップ定着部の結合鉄筋の配置を示すC−C断面図である。It is CC sectional drawing which shows arrangement | positioning of the joint reinforcement of the pile cap fixing | fixed part of the seismic isolation apparatus rotation amount control mechanism shown in FIG. 接合鉄筋相互をカップラーにより接続する機械式継手の場合の回転量制御部の構成を示す詳細図である。It is detail drawing which shows the structure of the rotation amount control part in the case of the mechanical coupling which connects joining rebars with a coupler. 接合鉄筋を切削する場合の回転量制御部の構成を示す詳細図である。It is detail drawing which shows the structure of the rotation amount control part in the case of cutting a joining reinforcing bar. 図6(a)にパイルキャップ及びパイルキャップ定着部の拡大された断面図を示し、図6(b)は、図6(a)の回転剛性評価断面(L)における応力分布を示す説明図である。FIG. 6A shows an enlarged cross-sectional view of the pile cap and the pile cap fixing portion, and FIG. 6B is an explanatory view showing a stress distribution in the rotational rigidity evaluation cross section (L) of FIG. is there. 杭頭曲げモーメントを受けた場合の柱頭接合部の回転力−回転角関係をBi−Linearモデルにより単純化して示す説明図である。It is explanatory drawing which simplifies and shows the rotational force-rotation angle relationship of a stigma-joint part at the time of receiving a pile head bending moment by Bi-Linear model. 積層ゴム免震装置を建物の基礎部に設置する場合の従来構法の一つの実施例を示す一部断面図である。It is a partial cross section figure which shows one Example of the conventional construction method in the case of installing a laminated rubber seismic isolation device in the foundation of a building.

(免震装置回転量制御機構の構成)
以下に、図面を用いて本発明に係る免震装置回転量制御機構1の実施形態につき、詳細に説明する。図1に、免震装置回転量制御機構1の1つの実施形態の概略構成を示す。また、図2(a)に、図1の免震装置回転量制御機構1の扁平基礎梁5a,5b、及びパイルキャップ3の第1接合鉄筋部9aの配置を断面で示す。また、図2(b)に、図1の免震装置回転量制御機構1の回転量制御部6及び回転剛性調整シート10の配置を断面で示す。さらに、図3に、図1の免震装置回転量制御機構1のパイルキャップ定着部7の第2接合鉄筋部9bの配置を示す。
(Configuration of seismic isolation device rotation amount control mechanism)
Hereinafter, embodiments of the seismic isolation device rotation amount control mechanism 1 according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of one embodiment of the seismic isolation device rotation amount control mechanism 1. FIG. 2A shows the arrangement of the flat foundation beams 5 a and 5 b of the seismic isolation device rotation amount control mechanism 1 of FIG. 1 and the first joint reinforcing bar portion 9 a of the pile cap 3 in a cross section. FIG. 2B shows the arrangement of the rotation amount control unit 6 and the rotation stiffness adjusting sheet 10 of the seismic isolation device rotation amount control mechanism 1 in FIG. Further, FIG. 3 shows an arrangement of the second joint reinforcing bar portion 9b of the pile cap fixing portion 7 of the seismic isolation device rotation amount control mechanism 1 of FIG.

免震装置回転量制御機構1は、積層ゴム免震装置2、パイルキャップ3、基礎杭4、扁平基礎梁5、及びパイルキャップ定着部9から構成される。また、免震装置回転量制御機構1は、地震時に積層ゴム免震装置2の回転量を制御する回転量制御部6、及びパイルキャップ3の回転剛性を調整する回転剛性調整シート10を備える。   The seismic isolation device rotation amount control mechanism 1 includes a laminated rubber seismic isolation device 2, a pile cap 3, a foundation pile 4, a flat foundation beam 5, and a pile cap fixing unit 9. The seismic isolation device rotation amount control mechanism 1 includes a rotation amount control unit 6 that controls the rotation amount of the laminated rubber seismic isolation device 2 during an earthquake, and a rotation stiffness adjustment sheet 10 that adjusts the rotation stiffness of the pile cap 3.

本発明において免震装置は積層ゴム免震装置2である。積層ゴム免震装置2は、例えば、柱材や梁材などの建物の上部構造11を支持し、上部構造11からの自重を基礎杭4に伝達する。そして、上部構造11を基礎杭4などの下部構造から絶縁(アイソレート)して上部構造11を地震動から免震する。地震動を受けると積層ゴム免震装置2は、せん断変形することで絶縁(アイソレート)の効果を発揮する。そのために、積層ゴム免震装置2には、建物の自重を支えて安定させ、かつ水平方向に大きく変形してゆっくり動くという特性が要求される。これらの特性を満たす免震装置2として、例えば、積層ゴム支承を用いた免震装置2、或いは、すべり支承を用いた免震装置などがある。本発明では、免震装置2は積層ゴム支承を用いた積層ゴム免震装置2を対象とするが、この積層ゴムには、例えば、天然ゴムを使用した天然ゴム系積層ゴム、中心部に鉛プラグを挿入した鉛入り積層ゴム、ゴム自体の添加物により減衰性をもたせた高減衰積層ゴムなどが含まれる。   In the present invention, the seismic isolation device is the laminated rubber seismic isolation device 2. The laminated rubber seismic isolation device 2 supports, for example, the upper structure 11 of a building such as a pillar material or a beam material, and transmits its own weight from the upper structure 11 to the foundation pile 4. And the upper structure 11 is insulated (isolated) from lower structures, such as the foundation pile 4, and the upper structure 11 is isolated from an earthquake motion. When subjected to earthquake motion, the laminated rubber seismic isolation device 2 exerts an insulating (isolating) effect by shear deformation. Therefore, the laminated rubber seismic isolation device 2 is required to have the characteristics of supporting and stabilizing the building's own weight and moving slowly by being greatly deformed in the horizontal direction. As the seismic isolation device 2 satisfying these characteristics, for example, there is a seismic isolation device 2 using a laminated rubber bearing, or a seismic isolation device using a sliding bearing. In the present invention, the seismic isolation device 2 is intended for the laminated rubber seismic isolation device 2 using a laminated rubber bearing. The laminated rubber includes, for example, a natural rubber-based laminated rubber using natural rubber, and lead in the center. Examples include lead-containing laminated rubber with a plug inserted therein, and high-damping laminated rubber that has been provided with damping by an additive of the rubber itself.

図3に示すように、本実施形態では建物の基礎構造として円形断面の基礎杭4を用いるが、基礎杭4は円形以外の断面、例えば、矩形断面であっても良い。また、本実施形態では、基礎杭4はコンクリート杭であるが、基礎杭4以外の杭形式、例えば、鋼管コンクリート杭などであっても良い。この基礎杭4の内部には円周方向に定着筋である複数の第2接合鉄筋部9bが配置される。図1に示すように、この第2接合鉄筋部9bの最下部には、コンクリート19bへの定着力を増強するために下部アンカー8bが設けられる。本明細書では、「杭頭部」とは、基礎杭4の頂部をいい、地震時に基礎杭4の杭頭曲げモーメント(M)が発生する部分を指す。また、杭頭接合部12とは、パイルキャップ3とパイルキャップ定着部7とが接合される部分をいう。また、本発明では、杭頭接合部12から下部アンカー8bの先端部までをパイルキャップ定着部7と称する。 As shown in FIG. 3, in this embodiment, the foundation pile 4 having a circular cross section is used as the foundation structure of the building, but the foundation pile 4 may have a cross section other than a circle, for example, a rectangular cross section. Moreover, in this embodiment, although the foundation pile 4 is a concrete pile, pile forms other than the foundation pile 4, for example, a steel pipe concrete pile, etc. may be sufficient. Inside the foundation pile 4, a plurality of second joining reinforcing bar portions 9 b that are fixing bars are arranged in the circumferential direction. As shown in FIG. 1, a lower anchor 8b is provided at the lowermost portion of the second joint reinforcing bar portion 9b in order to enhance the fixing force to the concrete 19b. In this specification, the “pile head” refers to the top of the foundation pile 4 and refers to a portion where a pile head bending moment (M 0 ) of the foundation pile 4 occurs during an earthquake. Further, the pile head joint portion 12 is a portion where the pile cap 3 and the pile cap fixing portion 7 are joined. Moreover, in this invention, the pile head junction part 12 to the front-end | tip part of the lower anchor 8b are called the pile cap fixing | fixed part 7. FIG.

扁平基礎梁5は、各基礎杭4に設けられるパイルキャップ3に接続して基礎杭4相互を連結する。すなわち、地震時に、基礎杭4の杭頭部の変位がばらばらにならないように、杭頭部を相互に連結して相互の間隔を保持させる。本実施形態では、従来の基礎梁と異なり、梁成の小さな扁平基礎梁5を採用する。また、図2に示すように、一般的に扁平基礎梁5は、平面的に交差するX方向扁平基礎梁5a及びY方向扁平基礎梁5bから構成され、格子状に配置される。そして、この扁平基礎梁5は、厚みが薄くて幅の広い平板に近い断面を有し、地震時に基礎杭4の杭頭部に発生するせん断力を伝達する。また、このX方向扁平基礎梁5a及びY方向扁平基礎梁5bは、基礎杭4を支持点とする連続梁を構成する。   The flat foundation beams 5 are connected to pile caps 3 provided on the foundation piles 4 to connect the foundation piles 4 to each other. In other words, the pile heads are connected to each other so that the distance between the pile heads of the foundation pile 4 does not vary during an earthquake. In the present embodiment, unlike a conventional foundation beam, a flat foundation beam 5 having a small beam is employed. As shown in FIG. 2, the flat foundation beam 5 is generally composed of an X-direction flat foundation beam 5 a and a Y-direction flat foundation beam 5 b that intersect in a plane, and is arranged in a lattice shape. And this flat foundation beam 5 has a thin cross section close to a wide flat plate, and transmits the shearing force generated in the pile head of the foundation pile 4 during an earthquake. The X-direction flat foundation beam 5a and the Y-direction flat foundation beam 5b constitute a continuous beam having the foundation pile 4 as a support point.

パイルキャップ3は、積層ゴム免震装置2を支持する。また、パイルキャップ3は、パイルキャップ定着部7を介して基礎杭4と接続し、基礎杭4の杭頭部を保護する。図1に示すように、本実施形態ではパイルキャップ3は、円形の基礎杭4の直径(D)に両側の縁部の幅(α)を加えた値(D+2α)を一辺とする矩形断面である。本実施形態では、このパイルキャップ3は、両側の縁部の幅(α)として略100mm程度を仮想の鉄筋コンクリート柱(RC柱)として機能する範囲とする。この鉄筋コンクリート柱(RC柱)は高さが短く座屈荷重が極めて高いことから短柱として扱われる。また、本実施形態では、パイルキャップ3は、基礎杭4の杭頭接合部12から埋め込み部の深さ(β)だけ被さっている。本実施形態では、この埋め込み部の深さ(β)は少なくとも略100mmとする。これにより、仮想鉄筋コンクリート柱(RC柱)の縁部の幅(α)100mmと相まって、基礎杭4の圧縮側端部から杭頭接合部12にかけて略45度の角度で圧縮力が伝達される。なお、縁部の幅(α)及び埋め込み部の深さ(β)は、これらの値(100mm)に限らない。   The pile cap 3 supports the laminated rubber seismic isolation device 2. Further, the pile cap 3 is connected to the foundation pile 4 via the pile cap fixing portion 7 and protects the pile head of the foundation pile 4. As shown in FIG. 1, in this embodiment, the pile cap 3 is a rectangular cross section having one side of a value (D + 2α) obtained by adding the width (α) of the edge portions on both sides to the diameter (D) of the circular foundation pile 4. is there. In the present embodiment, the pile cap 3 has a range in which about 100 mm is functioned as a virtual reinforced concrete column (RC column) as the width (α) of the edges on both sides. This reinforced concrete column (RC column) is treated as a short column because of its short height and extremely high buckling load. Moreover, in this embodiment, the pile cap 3 has covered only the depth ((beta)) of the embedding part from the pile head junction part 12 of the foundation pile 4. FIG. In the present embodiment, the depth (β) of the embedded portion is at least approximately 100 mm. Thereby, along with the width (α) 100 mm of the edge of the virtual reinforced concrete column (RC column), the compression force is transmitted at an angle of approximately 45 degrees from the compression side end of the foundation pile 4 to the pile head joint 12. Note that the width (α) of the edge portion and the depth (β) of the embedded portion are not limited to these values (100 mm).

また、パイルキャップ3の厚さは、扁平基礎梁5の厚みに埋め込み部の深さ(β)を加えた厚さよりも大きい。このように、パイルキャップ3は、縁部及び埋め込み部により基礎杭4の杭頭部を包み込み、基礎杭4の杭頭部を保護する。すなわち、パイルキャップ3は、建物の上部構造11からの自重を基礎杭4にスムーズに伝達し、地震時に発生する杭頭曲げモーメント(M)に対して杭頭接合部12の回転剛性を所定の値に低減させ回転バネとして機能する。同時に、地震時に発生するせん断力を安全に伝達して内部のコンクリート19aを保護する。図1に示すように、このパイルキャップ3は、コンクリート19a及び第1接合鉄筋部9aから構成され、この第1接合鉄筋部9aの最上部には上部アンカー8aが設けられる。 Further, the thickness of the pile cap 3 is larger than the thickness of the flat foundation beam 5 plus the depth (β) of the embedded portion. Thus, the pile cap 3 wraps the pile head of the foundation pile 4 by the edge portion and the embedded portion, and protects the pile head of the foundation pile 4. That is, the pile cap 3 smoothly transmits its own weight from the superstructure 11 of the building to the foundation pile 4 and determines the rotational rigidity of the pile head joint 12 with respect to the pile head bending moment (M 0 ) generated during an earthquake. It functions as a rotary spring. At the same time, the shearing force generated at the time of the earthquake is safely transmitted to protect the internal concrete 19a. As shown in FIG. 1, this pile cap 3 is comprised from the concrete 19a and the 1st joining reinforcement part 9a, and the upper anchor 8a is provided in the uppermost part of this 1st joining reinforcement part 9a.

パイルキャップ3とパイルキャップ定着部7とは接合鉄筋9により接合され、接合鉄筋9は、パイルキャップ3内でコンクリート19a定着し、引張力に対して抵抗する第1接合鉄筋部9aと、パイルキャップ定着部7内で基礎杭4のコンクリート19bに定着する第2接合鉄筋部9bとから構成される。そして、パイルキャップ3は、コンクリート19a及び第1接合鉄筋部9aにより構成される短柱として機能する。すなわち、パイルキャップ3は、建物の上部構造11からの自重(N)、及び地震動により発生する杭頭曲げモーメント(M)に対し、圧縮側コンクリート、又は引張鉄筋である第1接合鉄筋部9aにより抵抗モーメント(Ma)を発生する。この抵抗モーメント(Ma)は回転バネとして機能してパイルキャップ3の回転変形が決定される。このように、パイルキャップ3は、地震時の積層ゴム免震装置2の回転量を制御することができる。 The pile cap 3 and the pile cap fixing part 7 are joined by the joining reinforcing bar 9, and the joining reinforcing bar 9 is fixed to the concrete 19a in the pile cap 3, and the first joining reinforcing bar part 9a that resists the tensile force, and the pile cap. It is comprised from the 2nd joining reinforcement part 9b fixed to the concrete 19b of the foundation pile 4 in the fixing | fixed part 7. FIG. And the pile cap 3 functions as a short column comprised by the concrete 19a and the 1st joining reinforcement part 9a. In other words, the pile cap 3 has a first joint reinforcing bar portion 9a which is a compression side concrete or a tensile reinforcing bar with respect to its own weight (N) from the superstructure 11 of the building and a pile head bending moment (M 0 ) generated by the earthquake motion. Generates a resistance moment (Ma). This resistance moment (Ma) functions as a rotary spring, and the rotational deformation of the pile cap 3 is determined. Thus, the pile cap 3 can control the amount of rotation of the laminated rubber seismic isolation device 2 during an earthquake.

パイルキャップ定着部7は、パイルキャップ3の第1接合鉄筋部9aに接続する第2接合鉄筋部9bにより、パイルキャップ3を基礎杭4に定着する。第2接合鉄筋9bは、コンクリート19bとの付着力及び下部アンカー8bにより基礎杭4に定着する。従って、基礎杭4内の埋め込み長さは、コンクリート19bとの必要な付着力により決定される。   The pile cap fixing unit 7 fixes the pile cap 3 to the foundation pile 4 by the second joint reinforcing bar portion 9 b connected to the first joint reinforcing bar portion 9 a of the pile cap 3. The second joint reinforcing bar 9b is fixed to the foundation pile 4 by the adhesive force with the concrete 19b and the lower anchor 8b. Therefore, the embedding length in the foundation pile 4 is determined by the necessary adhesion force with the concrete 19b.

図1に示すように、第1接合鉄筋部9aと第2接合鉄筋部9bとの境界近傍の杭頭接合部12には、地震時に発生する杭頭曲げモーメント(M)により生じる所定の値を越えた引張力(T)に降伏するヒンジを形成する回転量制御部6が設けられる。ここで、この第1接合鉄筋部9aと第2接合鉄筋部9bとの境界近傍の杭頭接合部12、すなわち、パイルキャップ3とパイルキャップ定着部7との接続面を回転剛性評価断面(L)と称する(図6参照)。地震時に接合鉄筋9に引張力が発生した場合、接合鉄筋9の歪度はこの回転剛性評価断面(L)の近傍で最大値となることが実験などにより確認されている。従って、地震時に発生する杭頭曲げモーメント(M)により生じる引張力により降伏するヒンジを形成する回転量制御部6をこの回転剛性評価断面(L)に設けることで、ヒンジ発生個所を特定することができる。さらに、降伏する引張力を想定可能とすることで、地震時の積層ゴム免震装置2の回転量をより厳密に制御することができる。 As shown in FIG. 1, a predetermined value generated by a pile head bending moment (M 0 ) generated at the time of an earthquake is applied to the pile head joint 12 near the boundary between the first joint rebar portion 9a and the second joint rebar portion 9b. A rotation amount control unit 6 is provided that forms a hinge that yields a tensile force (T) exceeding. Here, the pile head joint portion 12 in the vicinity of the boundary between the first joint reinforcing bar portion 9a and the second joint reinforcing bar portion 9b, that is, the connection surface between the pile cap 3 and the pile cap fixing portion 7 is defined as a rotational rigidity evaluation cross section (L (Refer to FIG. 6). It has been confirmed by experiments and the like that when a tensile force is generated in the joint rebar 9 at the time of an earthquake, the degree of distortion of the joint rebar 9 becomes a maximum value in the vicinity of this rotational rigidity evaluation section (L). Therefore, the location where the hinge is generated is specified by providing the rotational rigidity control section (L) with the rotation amount control unit 6 that forms a hinge that yields by the tensile force generated by the pile head bending moment (M 0 ) generated during the earthquake. be able to. Furthermore, by making it possible to assume a tensile force to yield, the amount of rotation of the laminated rubber seismic isolation device 2 during an earthquake can be controlled more strictly.

この回転制御部6は、パイルキャップ3とパイルキャップ定着部7との境界に配設されたシース管内を貫通させても良い。これにより、回転制御部6がコンクリート19aの付着力に影響されずに十分に機能を果たすことができる。   The rotation control unit 6 may penetrate through the sheath tube disposed at the boundary between the pile cap 3 and the pile cap fixing unit 7. Thereby, the rotation control part 6 can fully fulfill | perform a function, without being influenced by the adhesive force of the concrete 19a.

(回転量制御部の構成)
図4(a),(b)に、接合鉄筋9相互をカップラー13により接続する機械式継手の場合の回転量制御部6a,6bの構成を示す。本実施形態では接合鉄筋9は異径鉄筋とするが、これに限らず、棒状の鋼材であれば、例えば丸鋼、角鋼、平鋼などであっても良い。接合鉄筋9相互の機械式継手にはカップラー13が設けられるのが一般的である。そして、このカップラー13は接続する接合鉄筋9の引張強度以上の引張強さを有するように鋼材の降伏耐力と断面積とが選択されて設計される全強設計が一般的である。しかし、本発明では、地震時に基礎杭4の杭頭部に発生する曲げモーメントによる回転力を制御するために、回転量制御部6a,6bにおいて部分的にこの全強設計とは異なる設計を行う。また、本回転量制御部6には、カップラー13のネジの締め付け後にカップラー13内部にモルタルが充填される機械式継手も含まれる。
(Configuration of rotation amount control unit)
4 (a) and 4 (b) show the configuration of the rotation amount control units 6a and 6b in the case of a mechanical joint in which the joining reinforcing bars 9 are connected to each other by the coupler 13. FIG. In the present embodiment, the joining rebar 9 is a different diameter rebar, but is not limited thereto, and may be, for example, a round steel, a square steel, a flat steel or the like as long as it is a rod-shaped steel material. In general, a coupler 13 is provided in a mechanical joint between the joining reinforcing bars 9. The coupler 13 is generally designed to have a full strength design in which the yield strength and the cross-sectional area of the steel material are selected so as to have a tensile strength equal to or higher than the tensile strength of the connecting reinforcing bar 9 to be connected. However, in this invention, in order to control the rotational force by the bending moment which generate | occur | produces in the pile head of the foundation pile 4 at the time of an earthquake, in the rotation amount control parts 6a and 6b, a design different from this full strength design is performed partially. . The rotation amount control unit 6 also includes a mechanical joint in which mortar is filled in the coupler 13 after the screws of the coupler 13 are tightened.

図4(a),(b)の回転量制御部6a,6bの場合では、第1接合鉄筋部9a及び第2接合鉄筋部9b相互を接続するカップラー13は降伏点が所定値の範囲に調整された鋼材からなり、所定の値を越えた引張力に対してカップラー13内にヒンジが形成される。すなわち、このカップラー13には、接合鉄筋9に用いられる一般的な鋼材と比べて降伏点の低い鋼材、例えば、低降伏点鋼、極軟鋼が用いられる。或いは、第1接合鉄筋部9a及び第2接合鉄筋部9bに高強度鋼が用いられる場合に、カップラー13にはそれよりも降伏点のより低い一般的な鋼材が用いられる。   In the case of the rotation amount control units 6a and 6b in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the coupler 13 connecting the first joint rebar portion 9a and the second joint rebar portion 9b is adjusted so that the yield point is within a predetermined value range. A hinge is formed in the coupler 13 with respect to a tensile force exceeding a predetermined value. That is, the coupler 13 is made of a steel material having a lower yield point than that of a general steel material used for the joint reinforcing bar 9, for example, a low yield point steel or an ultra mild steel. Alternatively, when high-strength steel is used for the first joint rebar portion 9a and the second joint rebar portion 9b, the coupler 13 is made of a general steel material having a lower yield point.

図4(a),(b)のカップラー13において、よりヒンジを形成し易くするために図4(a)では、カップラー13のクリアランス部15の近傍に外面絞り部16aを設け、図4(b)では、カップラー13のクリアランス部15の近傍に内面絞り部16bを設ける。接合鉄筋9に用いられる一般的な鋼材と比べて降伏点の低い鋼材、例えば、低降伏点鋼、極軟鋼を使用し、かつこれらの絞り部16a,16bを設けても良く、接合鉄筋9に用いられる一般的な鋼材と同様な降伏点を有する鋼材を使用するが、これらの絞り部16a,16bを設けてヒンジを形成させても良い。   In order to make it easier to form a hinge in the coupler 13 of FIGS. 4 (a) and 4 (b), in FIG. 4 (a), an outer throttle portion 16a is provided in the vicinity of the clearance portion 15 of the coupler 13, and FIG. ), An inner surface restricting portion 16 b is provided in the vicinity of the clearance portion 15 of the coupler 13. A steel material having a lower yield point than that of a general steel material used for the joining rebar 9, for example, a low yield point steel or a very mild steel may be used, and these drawn portions 16 a and 16 b may be provided. A steel material having a yield point similar to that of a general steel material to be used is used. However, the throttle portions 16a and 16b may be provided to form a hinge.

これにより、接合鉄筋9に地震時に過度の引張力が発生した場合に、接合鉄筋9ではなくカップラー13において鋼材が降伏してヒンジが形成される。つまり、第1接合鉄筋部9a又は第2接合鉄筋9bうちの任意の位置で降伏してヒンジが発生するのではなく、回転量制御部6という所定の位置においてヒンジが発生する。この回転量制御部6をパイルキャップ3内で最も引張応力が大きくなる位置にセットすることで、ヒンジの発生箇所及び降伏する引張力を制御することができる。   Thereby, when an excessive tensile force is generated in the joint rebar 9 during an earthquake, the steel material yields in the coupler 13 instead of the joint rebar 9 to form a hinge. That is, a hinge is generated at a predetermined position of the rotation amount control unit 6, instead of yielding and generating a hinge at an arbitrary position of the first bonded reinforcing bar 9 a or the second bonded reinforcing bar 9 b. By setting the rotation amount control unit 6 at a position where the tensile stress is maximized in the pile cap 3, it is possible to control the location where the hinge is generated and the tensile force that yields.

図5(a),(b)に、接合鉄筋9を削り出して回転量制御部6c,6dとする場合の構成を示す。図5(a)の回転量制御部6cの場合は、回転量制御部6c内に接合鉄筋9を削り出す切削部14を設定し、絞り部17に示すように接合鉄筋9の外面を削り出して接合鉄筋9の断面積を低減させる。図5(b)の回転量制御部6dの場合は、回転量制御部6c内に接合鉄筋9を削り出す切削部14を設定して接合鉄筋9の外面を削り出し、接合鉄筋9に空洞部18を設けて接合鉄筋9の断面積を低減させる。このように、接合鉄筋9それ自体の一部を切削などの機械加工により処理してヒンジが発生する箇所を設定する。   5A and 5B show a configuration in the case where the joint reinforcing bar 9 is cut out to be the rotation amount control units 6c and 6d. In the case of the rotation amount control unit 6 c shown in FIG. 5A, a cutting unit 14 that cuts the joining rebar 9 is set in the rotation amount control unit 6 c, and the outer surface of the joining rebar 9 is cut out as shown by the throttle unit 17. Thus, the cross-sectional area of the joining rebar 9 is reduced. In the case of the rotation amount control unit 6d shown in FIG. 5B, a cutting unit 14 for cutting the joining rebar 9 is set in the rotation amount control unit 6c to cut out the outer surface of the joining rebar 9 so that a hollow portion is formed in the joining rebar 9. 18 is provided to reduce the cross-sectional area of the joining rebar 9. In this way, a part of the joining rebar 9 itself is processed by machining such as cutting to set a location where the hinge is generated.

(免震装置の回転量制御方法)
図6(a)にパイルキャップ3及びパイルキャップ定着部7の拡大された断面図を示す。図6(b),(c)に図6(a)の回転剛性評価断面(L)における応力図を示す。また、図6(a)には地震動により発生する杭頭曲げモーメント(M)を示し、図6(b),(c)には、杭頭曲げモーメント(M)を受けた場合のコンクリート19及び接合鉄筋9による抵抗モーメント(Ma)を示す。図6(b)は、パイルキャップ3に発生する軸力(N)が杭頭曲げモーメント(M)よりも卓越し、回転剛性評価断面(L)の接合鉄筋9に引張力が発生しない場合である。すなわち、軸力による圧縮応力度をfc=N/Aとし、杭頭曲げモーメント(M)による最外縁の曲げ応力度をfb=M/Zとしたときに、fc>fbとなる場合である。図6(c)は、パイルキャップ3に発生する杭頭曲げモーメント(M)が軸力(N)よりも卓越し、回転剛性評価断面(L)の接合鉄筋9に引張力が発生する場合を示す。すなわち、fc<fbとなる場合である。例えば、地震時に地盤の液状化が発生した場合などには、地盤による基礎杭4の水平抵抗が杭頭部において期待できなくなるため、杭頭部に過大な曲げモーメントが生じ、接合鉄筋9に対して大きな引張力(T)が発生する。
(Rotation control method of seismic isolation device)
FIG. 6A shows an enlarged cross-sectional view of the pile cap 3 and the pile cap fixing unit 7. FIGS. 6B and 6C show stress diagrams in the rotational rigidity evaluation section (L) of FIG. 6A. Fig. 6 (a) shows the pile head bending moment (M 0 ) generated by the earthquake motion, and Figs. 6 (b) and (c) show the concrete when subjected to the pile head bending moment (M 0 ). 19 and the resistance moment (Ma) by the joining reinforcement 9 are shown. FIG. 6B shows the case where the axial force (N) generated in the pile cap 3 is superior to the pile head bending moment (M 0 ), and no tensile force is generated in the joint rebar 9 of the rotational rigidity evaluation section (L). It is. That is, when the degree of compressive stress due to axial force is fc = N / A and the degree of bending stress at the outermost edge due to pile head bending moment (M 0 ) is fb = M 0 / Z, fc> fb. is there. FIG. 6C shows a case where the pile head bending moment (M 0 ) generated in the pile cap 3 is superior to the axial force (N), and a tensile force is generated in the joint rebar 9 of the rotational rigidity evaluation section (L). Indicates. That is, it is a case where fc <fb. For example, when ground liquefaction occurs during an earthquake, the horizontal resistance of the foundation pile 4 due to the ground cannot be expected at the pile head, so an excessive bending moment is generated at the pile head, Large tensile force (T) is generated.

図6(c)に示すように、地震動による杭頭曲げモーメント(M)を受けるパイルキャップ3の回転剛性評価断面(L)には、杭頭曲げモーメント(M)の回転方向により圧縮側と引張側が発生し、それらの位置は中立軸(Xn)により表わされる。杭頭曲げモーメント(M)により引張側となる接合鉄筋9には、引張力(T)が発生する。ここで、コンクリート19の引張応力は無視する。また、杭頭曲げモーメント(M)により圧縮側となるコンクリート19面には、圧縮力(C)が発生する。そして、引張力(T)及び圧縮力(C)それぞれに中立軸からの距離を乗じて足し合わせたのが抵抗モーメント(Ma)となる。 As shown in FIG. 6 (c), the rotational rigidity evaluation section (L) of the pile cap 3 that receives the pile head bending moment (M 0 ) due to the earthquake motion has a compression side depending on the rotation direction of the pile head bending moment (M 0 ). And the tension side occurs and their position is represented by the neutral axis (Xn). A tensile force (T) is generated in the joint rebar 9 on the tension side due to the pile head bending moment (M 0 ). Here, the tensile stress of the concrete 19 is ignored. Further, a compressive force (C) is generated on the concrete 19 surface on the compression side by the pile head bending moment (M 0 ). The resistance moment (Ma) is obtained by multiplying the tensile force (T) and the compression force (C) by the distance from the neutral axis and adding them together.

この抵抗モーメント(Ma)は、定着筋7の水平間隔(d)により増減し、水平間隔(d)が大きくなると固定度(α)が上がり鋼管杭4の杭頭接合部12は剛接合に近づく。一方、水平間隔(d)が小さくなると固定度(α)が下がり鋼管杭4の杭頭接合部12はピン接合に近くなる。また、中立軸(Xn)の位置、圧縮応力(C)、引張応力(T)などの値は、鋼管杭4の幅(D)により変動する。また、接合鉄筋9の水平間隔(d)を小さくすると、接合鉄筋9に引張力(T)が発生する可能性が大きくなる。   This resistance moment (Ma) increases or decreases depending on the horizontal spacing (d) of the fixing bars 7, and when the horizontal spacing (d) increases, the fixing degree (α) increases and the pile head joint 12 of the steel pipe pile 4 approaches a rigid joint. . On the other hand, when the horizontal interval (d) is reduced, the fixing degree (α) is lowered, and the pile head joint portion 12 of the steel pipe pile 4 is close to pin joining. Further, the position of the neutral axis (Xn), the compressive stress (C), the tensile stress (T), and the like vary depending on the width (D) of the steel pipe pile 4. Moreover, if the horizontal interval (d) of the joining reinforcing bars 9 is reduced, the possibility that a tensile force (T) is generated in the joining reinforcing bars 9 increases.

このように、パイルキャップ3は、コンクリート19a及び接合鉄筋9により構成される短柱として機能し、地震動により発生する杭頭曲げモーメント(M)に対して抵抗モーメント(Ma)が回転バネとして抵抗する。従って、過大な引張力が発生した場合に降伏してヒンジを形成する回転量制御部6を設けることで、地震時の積層ゴム免震装置2の回転量を制御することができる。 In this way, the pile cap 3 functions as a short column composed of the concrete 19a and the joining reinforcing bar 9, and the resistance moment (Ma) resists as a rotary spring against the pile head bending moment (M 0 ) generated by the earthquake motion. To do. Therefore, the rotation amount of the laminated rubber seismic isolation device 2 at the time of an earthquake can be controlled by providing the rotation amount control unit 6 that yields and forms a hinge when an excessive tensile force is generated.

図7に、パイルキャップ3の回転力と回転角との関係をBi−Linearモデルにより単純化して示す。図7は、縦軸にパイルキャップ3の回転力をモーメントで示し、横軸にパイルキャップ3の回転角をラジアンで示す。折線Pは、回転バネ剛性による回転剛性が高い場合の回転力と回転角との関係を示す。また、折線Qは、回転バネ剛性による回転剛性が低い場合の回転力と回転角との関係を示す。折線P及び折線Qは、回転量制御部6において引張降伏によるヒンジが発生した場合に回転力がほぼ一定値となり、このときの回転力が、接合鉄筋9が降伏して伸びた際の回転バネの性能を示している。つまり、引張降伏によるヒンジの発生により接合鉄筋9などに伸びが生じ、パイルキャップ3の回転バネの性能が低下する。つまり、パイルキャップ3の回転バネの性能低下によりパイルキャップ3の回転力が減少し、地震時の積層ゴム免震装置2の有害な回転が回避される。   FIG. 7 shows a simplified relationship between the rotational force and the rotational angle of the pile cap 3 using the Bi-Linear model. In FIG. 7, the vertical axis indicates the rotational force of the pile cap 3 in terms of moment, and the horizontal axis indicates the rotational angle of the pile cap 3 in terms of radians. A broken line P indicates the relationship between the rotational force and the rotational angle when the rotational stiffness due to the rotational spring stiffness is high. A broken line Q indicates the relationship between the rotational force and the rotational angle when the rotational stiffness due to the rotational spring stiffness is low. The bent line P and the bent line Q have a substantially constant rotational force when a hinge is generated by the tensile yield in the rotation amount control unit 6, and the rotational force at this time is a rotating spring when the joining rebar 9 yields and extends. Shows the performance. In other words, the generation of the hinge due to the tensile yield causes elongation of the joining rebar 9 and the like, and the performance of the rotary spring of the pile cap 3 is lowered. In other words, the rotational force of the pile cap 3 is reduced due to a decrease in the performance of the rotary spring of the pile cap 3, and harmful rotation of the laminated rubber seismic isolation device 2 during an earthquake is avoided.

図6に示すように、杭頭接合部12の回転剛性評価断面(L)には回転剛性調整シート10が設けられる。この環状の回転剛性調整シート10は、例えば押出ポリスチレンからなる環状のシートである。図2(b)に示すように、回転剛性調整シート10の外輪の板状部20は厚み方向に伸縮自在であり、外輪に囲まれた空隙部21にはパイルキャップ3のコンクリート19a及びパイルキャップ定着部7のコンクリート19bが連続する。回転剛性調整シート10は、杭頭接合部12において圧縮力を負担するコンクリート19の範囲を制限して接合鉄筋9に発生する引張力(T)の値を制御する。従って、この回転剛性調整シート10を回転剛性評価断面(L)に敷設すると、図6(a)に示すように、パイルキャップ定着部7は元々の幅(D)に対してコンクリート19により応力が伝達される空隙部21の幅(D´)に減少される。つまり、図6(c)のコンクリート19による圧縮応力の伝達領域が減少する。従って、回転剛性評価断面(L)における抵抗モーメント(Ma)を保持するために接合鉄筋9が負担する引張力(T)が発生するか、或いは増大する。   As shown in FIG. 6, the rotational stiffness adjusting sheet 10 is provided on the rotational stiffness evaluation section (L) of the pile head joint 12. The annular rotational rigidity adjusting sheet 10 is an annular sheet made of, for example, extruded polystyrene. As shown in FIG. 2 (b), the plate-like portion 20 of the outer ring of the rotational stiffness adjusting sheet 10 can be expanded and contracted in the thickness direction, and the concrete portion 19a and the pile cap of the pile cap 3 are placed in the gap 21 surrounded by the outer ring. The concrete 19b of the fixing unit 7 continues. The rotational stiffness adjusting sheet 10 controls the value of the tensile force (T) generated in the joint rebar 9 by limiting the range of the concrete 19 that bears the compressive force at the pile head joint 12. Therefore, when the rotational rigidity adjusting sheet 10 is laid on the rotational rigidity evaluation section (L), the pile cap fixing portion 7 is stressed by the concrete 19 with respect to the original width (D) as shown in FIG. It is reduced to the width (D ′) of the gap 21 to be transmitted. That is, the transmission area of the compressive stress by the concrete 19 in FIG. Therefore, the tensile force (T) borne by the joint reinforcing bar 9 to maintain the resistance moment (Ma) in the rotational rigidity evaluation section (L) is generated or increased.

このように、回転剛性評価断面(L)に回転剛性調整シート10を敷設し、空隙部21の幅(D´)を調節することで、地震時において、回転剛性評価断面(L)における接合鉄筋9に生じる引張力(T)を制御することが可能となる。例えば、軸力(N)が杭頭曲げモーメント(M)に対して大きく、接合鉄筋9に引張力(T)が生じ難い場合には、回転剛性評価断面(L)に回転剛性調整シート10を敷設することでこれを解消することできる。このように、回転剛性調整シート10の設置により、パイルキャップ3の短柱断面において圧縮側のコンクリート19の範囲を制限して接合鉄筋9に発生する引張力(T)を制御することが可能となる。そして、免震装置回転量制御機構1をより効果的に機能させることができる。 In this way, by connecting the rotational rigidity adjusting sheet 10 to the rotational rigidity evaluation section (L) and adjusting the width (D ′) of the gap 21, the joint reinforcing bars in the rotational rigidity evaluation section (L) can be obtained during an earthquake. It is possible to control the tensile force (T) generated in 9. For example, when the axial force (N) is large with respect to the pile head bending moment (M 0 ) and the tensile force (T) is hardly generated in the joint reinforcing bar 9, the rotational stiffness adjusting sheet 10 is displayed on the rotational stiffness evaluation section (L). This can be solved by laying down. Thus, by installing the rotational rigidity adjusting sheet 10, it is possible to control the tensile force (T) generated in the joint reinforcing bar 9 by limiting the range of the concrete 19 on the compression side in the short column cross section of the pile cap 3. Become. And the seismic isolation apparatus rotation amount control mechanism 1 can be functioned more effectively.

1 免震装置回転量制御機構、2,102 積層ゴム免震装置、3,103 パイルキャップ、4 基礎杭、5,5a,5b 扁平基礎梁、6,6a,6b,6c,6d 回転量制御部、7 パイルキャップ定着部、8 アンカー、8a 上部アンカー、8b 下部アンカー、9,109 接合鉄筋、9a 第1接合鉄筋部、9b 第2接合鉄筋部、10 回転剛性調整シート、11,111 上部構造(柱)、12,112 杭頭接合部、13 カップラー、14 切削部、15 クリアランス部、16 絞り部、16a 外面絞り部、16b 内面絞り部、17 絞り部、18 空洞部、19 コンクリート、19a パイルキャップのコンクリート、19b 基礎杭のコンクリート、20 板状部、21 空隙部、110 主筋、104 鋼管杭、105 基礎梁、113 鋼管、118 基礎スラブ、C 圧縮力、D コンクリートの幅、d 定着筋の水平間隔、L 回転剛性評価断面、M 杭頭曲げモーメント、Ma 抵抗モーメント、P,Q 折線、T 引張力、Xn 中立軸位置、α 縁部の幅、β 埋め込み部の深さ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Seismic isolation device rotation amount control mechanism, 2,102 Laminated rubber seismic isolation device, 3,103 pile cap, 4 foundation pile, 5, 5a, 5b flat foundation beam, 6, 6a, 6b, 6c, 6d rotation amount control unit , 7 Pile cap fixing part, 8 anchor, 8a upper anchor, 8b lower anchor, 9,109 joint reinforcement, 9a first joint reinforcement part, 9b second joint reinforcement part, 10 rotation rigidity adjustment sheet, 11, 111 superstructure ( Pillar), 12, 112 Pile head joint, 13 Coupler, 14 Cutting part, 15 Clearance part, 16 Drawing part, 16a Outer drawing part, 16b Inner drawing part, 17 Drawing part, 18 Cavity part, 19 Concrete, 19a Pile cap Concrete, 19b Concrete of foundation pile, 20 Plate-like part, 21 Cavity part, 110 Main reinforcement, 104 Steel pipe pile, 105 Foundation beam, 113 Steel pipe, 1 8 base slab, C compressive forces, the width of D concrete horizontal distance d fixing muscle, L rotational stiffness evaluation section, M 0 Pile Head bending moment, Ma resisting moment, P, Q polygonal line, T tension, Xn neutral axis position , Α Edge width, β buried depth.

上記目的を達成するため、本発明に係る免震装置回転量制御機構は、建物の上部構造を支持し、上部構造を地震動から免震する免震装置と、免震装置を支持し、基礎杭上部のパイルキャップ定着部に接続するパイルキャップと、パイルキャップに接続して基礎杭相互を連結する扁平基礎梁と、を備え、パイルキャップとパイルキャップ定着部とは、杭頭接合部において接合鉄筋により相互に接合され、接合鉄筋は、上部構造からの軸力と地震時に発生する杭頭曲げモーメントを短柱として受けるパイルキャップ内に埋め込まれてコンクリートに定着する第1の接合鉄筋部と、パイルキャップ定着部内で基礎杭のコンクリートに定着する第2の接合鉄筋部と、杭頭接合部に設けられ、第1の接合鉄筋部及び第2の接合鉄筋部にそれぞれ接続し、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に発生する引張力が所定の値を越えた場合に内部に引張降伏によるヒンジを形成させる回転量制御部と、杭頭接合部に設けられ、外輪の板状部は厚み方向に伸縮自在であり、外輪に囲まれた空隙部はパイルキャップのコンクリートとパイルキャップ定着部のコンクリートとが接続する環状の回転剛性調整シートと、を備え、回転剛性調整シートの空隙部の幅を調節することにより、地震時に発生する、抵抗モーメントを保持するために接合鉄筋が負担する引張力を発生させるか、或いは増大させ、パイルキャップの回転バネ剛性を調節することにより、当該引張力により回転量制御部内部に降伏ヒンジを形成させ、地震時の免震装置の回転量を許容回転量以内に制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a seismic isolation device rotation amount control mechanism according to the present invention supports an upper structure of a building, and isolates the upper structure from seismic motion, and supports the seismic isolation device, and a foundation pile. A pile cap connected to the upper pile cap fixing portion, and a flat foundation beam connected to the pile cap and connecting the piles to each other. The pile cap and the pile cap fixing portion are connected to the reinforcing bar at the pile head joint portion. Are connected to each other, and the bonded rebar is embedded in a pile cap that receives the axial force from the superstructure and the pile head bending moment generated in the event of an earthquake as a short column and is fixed to the concrete, and the pile A second joint reinforcing bar part fixed to the concrete of the foundation pile in the cap fixing part, and a pile head joint part, respectively connected to the first joint reinforcing bar part and the second joint reinforcing bar part; A rotation amount control unit to form a hinge by tensile yield therein when the tension generated in the joining reinforcing bars by Pile Head bending moment Shinji exceeds a predetermined value, provided pile head joint, the outer ring of the plate The shape portion is extendable in the thickness direction, and the space surrounded by the outer ring is provided with an annular rotational stiffness adjusting sheet for connecting the concrete of the pile cap and the concrete of the pile cap fixing portion . By adjusting the width of the gap, by generating or increasing the tensile force that the joint rebar bears to maintain the resistance moment that occurs during an earthquake, and adjusting the rotational spring stiffness of the pile cap, A yield hinge is formed inside the rotation amount control unit by the tensile force, and the rotation amount of the seismic isolation device at the time of an earthquake is controlled within an allowable rotation amount.

Claims (9)

建物の上部構造を支持し、上部構造を地震動から免震する免震装置と、
免震装置を支持し、基礎杭上部のパイルキャップ定着部に接続するパイルキャップと、
パイルキャップに接続して基礎杭相互を連結する扁平基礎梁と、を備え、
パイルキャップとパイルキャップ定着部とは、杭頭接合部において接合鉄筋により相互に接合され、
接合鉄筋は、
上部構造からの軸力と地震時に発生する杭頭曲げモーメントを短柱として受けるパイルキャップ内に埋め込まれてコンクリートに定着する第1の接合鉄筋部と、
パイルキャップ定着部内で基礎杭のコンクリートに定着する第2の接合鉄筋部と、
杭頭接合部に設けられ、第1の接合鉄筋部及び第2の接合鉄筋部にそれぞれ接続し、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に発生する引張力が所定の値を越えた場合に内部に引張降伏によるヒンジを形成させる回転量制御部と、を備え、
回転量制御部内部に形成されたヒンジにより杭頭接合部の回転剛性を所定の値に低減させ、地震時の免震装置の回転量を許容回転量以内に制御することを特徴とする免震装置回転量制御機構。
A seismic isolation device that supports the superstructure of the building and isolates the superstructure from seismic motion;
A pile cap that supports the seismic isolation device and connects to the pile cap anchoring part at the top of the foundation pile;
A flat foundation beam connected to the pile cap and connecting the foundation piles,
The pile cap and the pile cap fixing part are joined to each other by the joint rebar at the pile head joint,
Joined rebar
A first joint reinforcing bar that is embedded in a pile cap that receives axial force from the superstructure and a pile head bending moment generated during an earthquake as a short column, and is fixed to concrete;
A second joint reinforcing bar portion fixed to the concrete of the foundation pile in the pile cap fixing portion;
When it is provided at the pile head joint and connected to the first and second joint rebars, respectively, and the tensile force generated at the joint rebar by the pile head bending moment during an earthquake exceeds a predetermined value A rotation amount control unit for forming a hinge by tensile yield inside,
Seismic isolation, characterized in that the rotation rigidity of the pile head joint is reduced to a predetermined value by the hinge formed inside the rotation amount control unit, and the rotation amount of the seismic isolation device at the time of earthquake is controlled within the allowable rotation amount Device rotation amount control mechanism.
請求項1に記載の免震装置回転量制御機構であって、杭頭接合部には、外輪の板状部は厚み方向に伸縮自在であり、外輪に囲まれた空隙部はパイルキャップのコンクリートとパイルキャップ定着部のコンクリートとが接続する環状の回転剛性調整シートが敷設され、回転剛性調整シートは、杭頭接合部において圧縮力を負担するコンクリートの範囲を制限して接合鉄筋に発生する引張力の値を制御することを特徴とする免震装置回転量制御機構。   2. The seismic isolation device rotation amount control mechanism according to claim 1, wherein a plate-like portion of the outer ring is extendable in a thickness direction at the pile head joint portion, and a void portion surrounded by the outer ring is a concrete of a pile cap. An annular rotational stiffness adjusting sheet is connected to the pile cap fixing part, and the rotational stiffness adjusting sheet is a tensile force generated in the joint reinforcement by limiting the range of the concrete bearing the compressive force at the pile head joint. Seismic isolation device rotation amount control mechanism characterized by controlling force value. 請求項2に記載の免震装置回転量制御機構であって、回転剛性制御シートは、押出ポリスチレンからなるシートであることを特徴とする免震装置回転量制御機構。   The seismic isolation device rotation amount control mechanism according to claim 2, wherein the rotational rigidity control sheet is a sheet made of extruded polystyrene. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の免震装置回転量制御機構であって、回転量制御部は、第1の接合鉄筋部及び第2の接合鉄筋部を連結するカップラーを備え、カップラーは降伏点が接合鉄筋の鋼材の降伏点より低い値に調整された鋼材からなり、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に所定の値を越えた引張力が発生した場合に、カップラー内に引張降伏によるヒンジが形成されることを特徴とする免震装置回転量制御機構。   It is a seismic isolation apparatus rotation amount control mechanism of any one of Claims 1 thru | or 3, Comprising: A rotation amount control part is provided with the coupler which connects a 1st joining reinforcement part and a 2nd joining reinforcement part, The coupler is made of a steel material whose yield point is adjusted to a value lower than the yield point of the steel of the joint rebar, and when a tensile force exceeding the specified value is generated in the joint rebar due to the pile head bending moment during an earthquake, A seismic isolation device rotation amount control mechanism characterized in that a hinge is formed by tensile yielding. 請求項4に記載の免震装置回転量制御機構であって、カップラーは、接合鉄筋の鋼材の降伏点より低い降伏点を有する極軟鋼又は低降伏点鋼からなることを特徴とする免震装置回転量制御機構。   5. The seismic isolation device rotation amount control mechanism according to claim 4, wherein the coupler is made of extremely mild steel or low yield point steel having a yield point lower than the yield point of the steel material of the joint rebar. Rotation amount control mechanism. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の免震装置回転量制御機構であって、回転量制御部には、第1の接合鉄筋部及び第2の接合鉄筋部を連結するカップラーが設けられ、カップラーの少なくとも一部には断面積が低減された絞り部が設けられ、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に所定の値を越えた引張力が発生した場合に、絞り部周辺に引張降伏によるヒンジが形成されることを特徴とする免震装置回転量制御機構。   4. The seismic isolation device rotation amount control mechanism according to claim 1, wherein the rotation amount control unit is provided with a coupler for connecting the first joint reinforcing bar portion and the second joint reinforcing bar portion. 5. At least a part of the coupler is provided with a constricted part with a reduced cross-sectional area, and when a tensile force exceeding a predetermined value is generated in the joint rebar due to the pile head bending moment during an earthquake, A seismic isolation device rotation amount control mechanism characterized in that a hinge is formed by tensile yielding. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の免震装置回転量制御機構であって、回転量制御部には、第1の接合鉄筋部又は第2の接合鉄筋部のいずれかに、接合鉄筋の断面積が減少された絞り部が形成され、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に所定の値を越えた引張力が発生した場合に、絞り部周辺にヒンジが形成されることを特徴とする免震装置回転量制御機構。   The seismic isolation device rotation amount control mechanism according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotation amount control unit is connected to either the first joint rebar portion or the second joint rebar portion. When a constricted part with a reduced cross-sectional area of the reinforcing bar is formed and a tensile force exceeding a specified value is generated in the jointed reinforcing bar due to a pile head bending moment during an earthquake, a hinge is formed around the constricted part. Features a seismic isolation device rotation amount control mechanism. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の免震装置回転量制御機構であって、回転量制御部には、第1の接合鉄筋部又は第2の接合鉄筋部のいずれかに、接合鉄筋の側面を貫通する空洞部が設けられ、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に所定の値を越えた引張力が発生した場合に、空洞部周辺にヒンジが形成されることを特徴とする免震装置回転量制御機構。   The seismic isolation device rotation amount control mechanism according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotation amount control unit is connected to either the first joint rebar portion or the second joint rebar portion. A cavity that penetrates the side of the reinforcing bar is provided, and a hinge is formed around the cavity when a tensile force exceeding a specified value is generated in the joint reinforcing bar due to the bending moment of the pile head during an earthquake. Seismic isolation device rotation amount control mechanism. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の免震装置回転量制御機構であって、回転制御部は、杭頭接合部に配設されたシース管内を貫通することを特徴とする免震装置回転量制御機構。   The seismic isolation device rotation amount control mechanism according to any one of claims 1 to 8, wherein the rotation control unit penetrates through a sheath tube disposed at a pile head joint. Device rotation amount control mechanism.
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