JP2014015801A - 構造物用両面スライド支承装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地震時に作用する全方向の水平変位及び鉛直方向の変位を吸収する支承装置を提供する。
【解決手段】下部構造側平行に配置され水平に伸びる係合ピン１９を着脱可能に固定する下部拘束部材８と、上部構造側に下部拘束部材８と直交する方向に平行に配置され水平に伸びる係合ピン１９を着脱可能に固定する上部拘束部材１１と、下部拘束部材８と上部拘束部材１１に囲まれた空間に配置される弾性体１２と、弾性体１２の上面に固定された上係合部材１５と、弾性体１２の下面に固定された下係合部材１７と、上部構造側に配置され上係合部材１５に設置した低摩擦材と、下部構造側に配置され下係合部材１７に設置した低摩擦材とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築物、橋梁等の構造物の上部構造と下部構造との間に設置される構造物用両面スライド支承装置に関し、特に、地震時に上下構造部に作用する水平全方向の変位に対して上下スライド面を介して相対変位して吸収し、鉛直方向上下の変位に対して弾性体を圧縮変形することにより吸収する構造物用両面スライド支承装置に関する。

兵庫県南部地震以降、高減衰ゴム系の免震支承や鉛プラグ入り積層ゴム支承等を用いて長周期化と高減衰化により地震力の低減と耐震性の向上を図る免震構造が一般的に採用されるようになってきている。機能分離型の支承構造として、鉛直荷重を受け持つ鉛直荷重支持支承と水平力を受け持つ水平力分散支承を組み合わせた支承構造が採用される事例が増えつつある。

また、構造物の免震又は制震支承装置として、上部構造と下部構造の間に上下両面をスライド面とした弾性支承を配置し、上下両面のスライド面の摩擦力により地震時下部構造に作用する水平変位を低減して上部構造に伝達する構造物用両面スライド支承装置が提案されている。

特開２００１−１４０９７６号公報 特開２００２−３９２６６号公報

従来の構造物用両面スライド支承は、水平一方向の変位に対して上下構造が相対変位するものであり、地震時に作用する水平全方向の変位に対して対応するものではなかった。また、変位制限のためのストッパーを配置する必要があり、複雑な構成となるという問題を有する。さらに、地震時に上下構造部に作用する鉛直方向上下の変位に対して、鉛直方向下向きの変位に対しては、弾性体が圧縮変形して吸収するが、鉛直方向上向きの変位に対しては、弾性体に引張力が作用し、ゴム等の弾性体は引張許容値があるため弾性体に作用する引張力に対応するため弾性体の面積及び厚みが大きくしなければならず、小型化、薄型化が要望される構造物用支承の技術分野において好ましいものではなかった。

本発明は、前記従来技術の持つ問題点を解決する、構造が簡単で、地震時に作用する全方向の水平変位に対して上下スライド面を介して相対変位して大幅に減衰して上部構造に伝達することが可能で、上下構造に作用する鉛直方向の正負の変位にたいして弾性体が圧縮変形して吸収することが可能な構造物用両面スライド支承装置を提供することを目的とする。

本発明の構造物両面スライド支承装置は、前記課題を解決するために、建築物、橋梁等の構造物の上部構造と下部構造の間に配置される構造物用両面スライド支承装置であって、下部構造側平行に配置され水平に伸びる係合ピンを着脱可能に固定する下部拘束部材と、上部構造側に前記下部拘束部材と直交する方向に平行に配置され水平に伸びる係合ピンを着脱可能に固定する上部拘束部材と、前記下部拘束部材と前記上部拘束部材に囲まれた空間に配置される弾性体と、前記弾性体の上面に固定され水平部に低摩擦材を設置し前記水平部の両端の垂直部に前記下部拘束部材の係合ピンと係合する鉛直方向に伸びる長穴を形成した上係合部材と、前記弾性体の下面に固定され水平部に低摩擦材を設置し前記水平部の両端の垂直部に前記上部拘束部材の係合ピンと係合する鉛直方向に伸びる長穴を形成した下係合部材と、上部構造側に配置され前記上係合部材に設置した低摩擦材と上部スライド面を形成する上部スライド部材と、下部構造側に配置され前記下係合部材に設置した低摩擦材と下部スライド面を形成する下部スライド部材と、を備え、地震時に作用する水平全方向の変位に対し、前記上部スライド面及び前記下部スライド面を介して水平に相対変位して吸収し、地震時に作用する鉛直方向上下の変位に対し、前記係合ピンを介して前記弾性体に押圧力又は引上力を伝達し前記弾性体を圧縮変形させることにより吸収することを特徴とする。

また、本発明の構造物用両面スライド支承装置は、前記弾性体をゴムと複数の補強鋼板を鉛直方向に積層した積層ゴムとすることを特徴とする。

また、本発明の構造物用両面スライド支承装置は、前記弾性体を高減衰性ゴム又は鉛プラグ入り積層ゴムとすることを特徴とする。

また、本発明の構造物用両面スライド支承装置は、前記弾性体の上下面に上連結鋼板と下連結鋼板を配置し、前記弾性体と前記上下連結鋼板を加硫一体成形により一体化することを特徴とする。

また、本発明の構造物用両面スライド支承装置は、上下係合部材と前記弾性体の上下連結鋼板とを連結ボルトで固定することを特徴とする。

建築物、橋梁等の構造物の上部構造と下部構造の間に配置される構造物用両面スライド支承装置であって、下部構造側平行に配置され水平に伸びる係合ピンを着脱可能に固定する下部拘束部材と、上部構造側に前記下部拘束部材と直交する方向に平行に配置され水平に伸びる係合ピンを着脱可能に固定する上部拘束部材と、前記下部拘束部材と前記上部拘束部材に囲まれた空間に配置される弾性体と、前記弾性体の上面に固定され水平部に低摩擦材を設置し前記水平部の両端の垂直部に前記下部拘束部材の係合ピンと係合する鉛直方向に伸びる長穴を形成した上係合部材と、前記弾性体の下面に固定され水平部に低摩擦材を設置し前記水平部の両端の垂直部に前記上部拘束部材の係合ピンと係合する鉛直方向に伸びる長穴を形成した下係合部材と、上部構造側に配置され前記上係合部材に設置した低摩擦材と上部スライド面を形成する上部スライド部材と、下部構造側に配置され前記下係合部材に設置した低摩擦材と下部スライド面を形成する下部スライド部材と、を備え、地震時に作用する水平全方向の変位に対し、前記上部スライド面及び前記下部スライド面を介して水平に相対変位して吸収し、地震時に作用する鉛直方向上下の変位に対し、前記係合ピンを介して前記弾性体に押圧力又は引上力を伝達し前記弾性体を圧縮変形させることにより吸収することで、全水平方向の変位に対して上下部滑り面を介したスライドによる摩擦により地震エネルギーを減衰することが可能となる。また、地震時に下部構造に作用する水平変位に対して、弾性体の上下固定部で相反する方向に変位させ、上部構造に伝達される水平変位量を低減することが可能となる。また、地震時、上下構造に作用する鉛直方向上下向きの変位に対していずれの場合も弾性体の圧縮変形で吸収するため、弾性体を構成するゴム等の引張許容値に留意する必要がなく、支承の小型化、薄型化を実現することが可能となる。
弾性体をゴムと複数の補強鋼板を鉛直方向に積層した積層ゴムとすることで、入手が容易な材料で低コストで弾性体を形成することが可能となる。
弾性体を高減衰性ゴム又は鉛プラグ入り積層ゴムとすることで、免震性能を向上することが可能となる。
弾性体の上下面に上連結鋼板と下連結鋼板を配置し、前記弾性体と前記上下連結鋼板を加硫一体成形により一体化することで、弾性体を容易に製造することが可能となり、上係合部材と下係合部材との固定を容易にすることが可能となる。
上下係合部材と前記弾性体の上下連結鋼板とを連結ボルトで固定することで、地震時の水平変位及び鉛直方向変位を確実に弾性体を介して伝達することが可能となる。

（Ａ）（Ｂ）本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の実施形態を示す図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の実施形態を示す図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の実施形態を示す図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の実施形態を示す図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の実施形態を示す図である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の実施形態を示す図である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。

本発明の構造物用両面スライド支承装置１の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の構造物用両面スライド支承１の側面図であり、図１（Ｂ）は、図１のＡ−Ａ線の切断面を示す図であり、図２は、図１を９０度回転させた側面図である。

構造物用両面スライド支承装置１は、建築物、橋梁等の構造物の上部構造３と下部構造２の間に配置される。下部構造２には、ベースプレート４が、下部構造２に埋設設置されたアンカーボルト５と連結された雌ねじ穴を有する連結部材６に固定ボルト７を介して固定される。

図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、ベースプレート４上には、下部拘束部材８が所定間隔をおいて平行に設置される。下部拘束部材８には、係合ピン螺着用雌ねじ穴８ａが形成される。

上部構造３には、ソールプレート９が、セットボルト１０により着脱可能に固定される。図５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、ソールプレート９には、下部拘束部材８と直交する方向に所定間隔をおいて平行に上部拘束部材１１が設置される。上部拘束部材１１には、係合ピン螺着用雌ねじ穴１１ａが形成される。

下部拘束部材８と上部拘束部材１１により囲まれた空間に弾性体１２が配置される。弾性体１２として、ゴムと補強鋼板を鉛直方向に積層した積層ゴム、高減衰性ゴム、鉛プラグ入り積層ゴム等を用いる。弾性体１２の上下面には、弾性体１２の外周面から若干外側に張り出した上連結鋼板１３と下連結鋼板１４が配置される。ゴム、補強鋼板、上連結鋼板１３、下連結鋼板１４は、加硫一体成形により一体化される。

図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示される弾性体１２の上面に配置される上係合部材１５は、水平部１５ａの両端に垂直部１５ｂが形成された断面コ字形の部材である。上係合部材１５は、垂直部１５ｂが下向きになるように弾性体１２の上面に固定される。水平部１５ａの両端に形成された垂直部１５ｂ間の長さは、平行に配置された下部拘束部材８の内側間の距離とほぼ同じ長さとする。垂直部１５ｂには、鉛直方向に伸びる長穴１５ｃが形成される。水平部１５ａの上面中央に弾性体１２の上面とほぼ同じ大きさの低摩擦材１６を設置する。低摩擦材１６としては、４フッ化エチレンや磨いたステンレススチールを用いる。低摩擦材１６は、弾性体１２の上面に対応する位置に設置し、その大きさも弾性体１２の上面の大きさとほぼ同じにする。

図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示される弾性体１２の下面に上係合部材１５と直交する方向に配置される下係合部材１７は、水平部１７ａの両端に垂直部１７ｂが形成された断面コ字形の部材である。下係合部材１７は、垂直部１７ｂが上向きになるように弾性体１２の下面に固定される。水平部１７ａの両端に形成された垂直部１７ｂ間の長さは、平行に配置された上部拘束部材１１の内側間の距離とほぼ同じ長さとする。垂直部１７ｂには、鉛直方向に伸びる長穴１７ｃが形成される。水平部１７ａの下面中央に弾性体１２の上面とほぼ同じ大きさの低摩擦材１６を設置する。低摩擦材１６としては、４フッ化エチレンや磨いたステンレススチールを用いる。低摩擦材１６は、弾性体１２の上面に対応する位置に設置し、その大きさも弾性体１２の上面の大きさとほぼ同じにする。

図９（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、弾性体１２への上係合部材１５と下係合部材１７の取付状態を示す図である。弾性体１２の上面に上係合部材１５を垂直部１５ｂが下向きになるように載置し、弾性体１２の上連結鋼板１３の下から連結ボルト１８を螺着して上係合部材１５を弾性体１２の上面に固定する。弾性体１２の下面に上係合部材１５の取付向きと直交する向きに垂直部１７ｂが上向きになるように設置し、弾性体１２の下連結鋼板１４の上から連結ボルト１８を螺着して下係合部材１７を弾性体１２の下面に固定する。上下係合部材１５，１７が固定された弾性体１２は、上下係合部材１５，１７の交差部に位置し、上下の低摩擦材１６も上下係合部材１５，１７の交差部に位置する。

図１０（Ａ）（Ｂ）は、下部拘束部材８に上下係合部材１５，１７を固定した弾性体１２の取付状態を示す図である。下部拘束部材の係合ピン螺着用雌ねじ穴８ａに係合ピン１９を螺着する。図３（Ｂ）に示すように、係合ピン１９は上係合部材１５の垂直部１５ｂに形成した鉛直方向に伸びる長穴１５ｃに沿って移動可能に係合する。上係合部材１５の下部拘束部材８との係合部である垂直部１５ｂと弾性体８、低摩擦材１６の外周部間には所定間隔のスペースが設けられる。係合ピン１９は、高強度の鋼材で形成し、下部拘束部材８に配置する係合ピン１９の数は、支承の規模等に応じて設定する。

図１１（Ａ）（Ｂ）は、上部拘束部材１１に上下係合部材１５，１７を固定した弾性体１２の取付状態を示す図である。下部拘束部材１１の係合ピン螺着用雌ねじ穴１１ａに係合ピン１９を螺着する。図３（Ａ）に示すように、係合ピン１９は下係合部材１７の垂直部１７ｂに形成した鉛直方向に伸びる長穴１７ｃに沿って移動可能に係合する。下係合部材１７の上部拘束部材１１との係合部である垂直部１７ｂと弾性体８、低摩擦材１６の外周部間には所定間隔のスペースが設けられる。係合ピン１９は、高強度の鋼材で形成し、上部拘束部材８に配置する係合ピン１９の数は、支承の規模等に応じて設定する。

構造物用両面滑り支承装置１は、上係合部材１５の低摩擦材１６が、上部構造３側の低摩擦性のソールプレート９と上部スライド面を形成し、下係合部材１７の低摩擦材１６が、下部構造２側の低摩擦性のベースプレート４と下部スライド面を形成する。ソールプレート９及びベースプレート４に低摩擦性の部材を設置しても良い。

構造物用両面スライド支承装置１に水平力が作用した場合について、図１２により説明する。

本発明の構造物用両面スライド支承装置１は、上記のように上下構造３，２に取り付けることで全方向の水平応力に対して対応可能である。地震時、下部構造２に作用する水平力は、上係合部材１５の低摩擦材１６と上部構造３側のソールプレート９との上部スライド面を介して下部構造２に作用する水平力方向にスライドする。さらに、下部構造２に作用する水平力は、上係合部材１５にその上部を固定された弾性体１２に伝達される。

通常の弾性支承の場合、水平力が作用すると弾性体１２の上下は同じ方向に変形する。本発明の構造物用両面スライド支承装置１は、弾性体１２を上記のように上下構造３
，２に取り付けることで、下部構造２に作用する水平力は、上係合部材１５に固定された弾性体１２の上部に伝達される。弾性体１２の上部に伝達された水平力は、弾性体１２の中心部を境として逆方向の変位に変換されて弾性体１２の下部に固定された下係合部材１７の低摩擦材１６と下部構造２側のベースプレート４との下部スライド面を介して上部スライド面のスライド方向と逆方向にスライドする。さらに下係合部材１７に伝達された水平力は、係合ピン１９と長穴１７ｃの係合により上部構造３側に伝達される。

、
弾性体１２の上部に固定された上係合部材１５の変位方向と、弾性体１２の下部に固定された下係合部材１７の変位方向が逆方向であるため、上部構造３に伝達される水平変位量は、上係合部材１７の水平変位量が差し引かれるため大幅に軽減する。さらに、上部スライド面と下部スライド面でのスライドに伴う摩擦によりそのエネルギーを減衰することが可能となる。

構造物用両面スライド支承装置１に鉛直方向上下の変位が作用した場合について、図１３により説明する。

通常の弾性支承の場合、鉛直方向上向きの変位が作用すると弾性体に引張力が作用する。本発明の構造物用両面スライド支承装置１の場合、鉛直方向下向きの変位が作用した場合は、通常の弾性支承と同様に弾性体１２が圧縮変形して吸収する。本発明の構造物用両面スライド支承装置１に鉛直方向上向きの変位が作用した場合、上部構造３に作用する鉛直方向上向きの変位により、弾性体１２の下面に固定された下係合部材１７の長穴１７ｃに沿って上部構造３側に固定された上部拘束部材１１の係合ピン１９が上昇し、長穴１７の上端と係合し弾性体１２に引き上げ力が作用する。弾性体１２は圧縮変形して鉛直方向上向きの変位を吸収する。

鉛直方向上向きの変位に対して弾性体１２が圧縮変形して吸収することで、弾性体１２を構成するゴム等の引張許容値に留意する必要がなく、支承の小型化、薄型化を実現することが可能となる。

以上のように本発明の構造物用両面スライド支承装置によれば、全水平方向の変位に対して上下滑り面を介したスライドにより摩擦により地震エネルギーを減衰することが可能となる。また、地震時に下部構造２に作用する水平変位に対して、弾性体１２の上下固定部で相反する方向に変位させ、上部構造３に伝達される水平変位量を低減することが可能となる。また、地震時、上下構造３，２に作用する鉛直方向上下向きの変位に対していずれの場合も弾性体の圧縮変形で吸収するため、弾性体１２を構成するゴム等の引張許容値に留意する必要がなく、支承の小型化、薄型化を実現することが可能となる。

１：構造物用両面スライド支承装置、２：下部構造、３：上部構造、４：ベースプレート、５：アンカーボルト、６：連結部材、７：固定ボルト、８：下部拘束部材、８ａ：係合ピン螺着用雌ねじ穴、９：ソールプレート、１０：セットボルト、１１：上部拘束部材、１１ａ：係合ピン螺着用雌ねじ穴、１２：弾性体、１３：上連結鋼板、１４：下連結鋼板、１５：上係合部材、１５ａ：水平部、１５ｂ：垂直部、１５ｃ：長穴、１６：低摩擦材、１７：下係合部材、１７ａ：水平部、１７ｂ：垂直部、１７ｃ：長穴、１８：連結ボルト、１９：係合ピン１９

Claims (7)

1. 建築物、橋梁等の構造物の上部構造と下部構造の間に配置される構造物用両面スライド支承装置であって、
   下部構造側平行に配置され水平に伸びる係合ピンを着脱可能に固定する下部拘束部材と、
   上部構造側に前記下部拘束部材と直交する方向に平行に配置され水平に伸びる係合ピンを着脱可能に固定する上部拘束部材と、
   前記下部拘束部材と前記上部拘束部材に囲まれた空間に配置される弾性体と、
   前記弾性体の上面に固定され水平部に低摩擦材を設置し前記水平部の両端の垂直部に前記下部拘束部材の係合ピンと係合する鉛直方向に伸びる長穴を形成した上係合部材と、
   前記弾性体の下面に固定され水平部に低摩擦材を設置し前記水平部の両端の垂直部に前記上部拘束部材の係合ピンと係合する鉛直方向に伸びる長穴を形成した下係合部材と、
   上部構造側に配置され前記上係合部材に設置した低摩擦材と上部スライド面を形成する上部スライド部材と、
   下部構造側に配置され前記下係合部材に設置した低摩擦材と下部スライド面を形成する下部スライド部材と、
   を備え、
   地震時に作用する水平全方向の変位に対し、前記上部スライド面及び前記下部スライド面を介して上下構造が水平に相対変位して吸収し、
   地震時に作用する鉛直方向上下の変位に対し、前記係合ピンを介して前記弾性体に押圧力又は引上力を伝達し前記弾性体を圧縮変形させることにより吸収することを特徴とする構造物用両面スライド支承装置。
2. 前記上部スライド面の摩擦係数と前記下部スライド面の摩擦係数を異なるように設定することを特徴とする請求項1に記載の構造物用両面スライド支承装置。
3. 前記弾性体をゴムと複数の補強鋼板を鉛直方向に積層した積層ゴムとすることを特徴とする請求項１または２に記載の構造物用両面スライド支承装置。
4. 前記弾性体を高減衰性ゴム又は鉛プラグ入り積層ゴムとすることを特徴とする請求項１または２に記載の構造物用両面スライド支承装置。
5. 前記弾性体の上下面に上連結鋼板と下連結鋼板を配置し、前記弾性体と前記上下連結鋼板を加硫一体成形により一体化することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の構造物用両面スライド支承装置。
6. 上下係合部材と前記弾性体の上下連結鋼板とを連結ボルトで固定することを特徴とする請求項４に記載の構造物用両面スライド支承装置。
7. 建築物、橋梁等の構造物の上部構造と下部構造の間に配置される構造物用両面スライド支承装置であって、
   下部構造側平行に配置され水平に伸びる係合ピンを着脱可能に固定する下部拘束部材と、
   上部構造側に前記下部拘束部材と直交する方向に平行に配置され水平に伸びる係合ピンを着脱可能に固定する上部拘束部材と、
   前記下部拘束部材と前記上部拘束部材に囲まれた空間に配置される弾性体と、
   前記弾性体の上面に固定され水平部に低摩擦材を設置し前記水平部の両端の垂直部に前記下部拘束部材の係合ピンと係合する鉛直方向に伸びる長穴を形成した上係合部材と、
   前記弾性体の下面に固定され水平部に低摩擦材を設置し前記水平部の両端の垂直部に前記上部拘束部材の係合ピンと係合する鉛直方向に伸びる長穴を形成した下係合部材と、
   上部構造側に配置され前記上係合部材に設置した低摩擦材と上部スライド面を形成する上部スライド部材と、
   下部構造側に配置され前記下係合部材に設置した低摩擦材と下部スライド面を形成する下部スライド部材と、
   を備え、
   地震時に作用する水平全方向の変位に対し、前記上部スライド面及び前記下部スライド面を介して上下構造が水平に相対変位して吸収し、
   地震時に作用する鉛直方向上下の変位に対し、前記係合ピンを介して前記弾性体に押圧力又は引上力を伝達し前記弾性体を圧縮変形させることにより吸収することを特徴とする構造物用両面スライド支承装置。

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