JP2015045348A - 構造物用３面スライド支承装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で、地震時に作用する水平方向の変位に対して３面のスライド面のスライドにより大幅に減衰することが可能で、鉛直方向及び回転方向の変位にたいしても対応可能な構造物用３面スライド支承装置を提供することを目的とする。【解決手段】下部構造２側に固定される下部滑りプレート６と、上部構造３側に固定される上部滑りプレート７と、下部滑りプレート６と上部滑りプレート７の間に、上下面に滑り面を形成した中間滑りプレート１１及び上下面に滑る面を形成した弾性部材１２を、その上下滑り面を上部滑りプレート７、下部滑りプレート６及び前記中間滑りプレート１１と前記弾性部材１２の滑り面が密着するように配置し、前記中間滑りプレート１１と前記弾性部材１２の内の上部に位置する部材に下部構造２からの変位が伝達され、下部に位置する部材に上部構造３からの変位が伝達される【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３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方向の変位にを介した３面のスライド面を介して相対変位して吸収する構造物用３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、変位制限のためのストッパー等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していた。

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、地震時に作用する水平方向の変位に対して３面のスライド面のスライドにより大幅に減衰することが可能で、鉛直方向及び回転方向の変位にたいしても対応可能な構造物用３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３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３面スライド支承装置であって、下部構造側に固定される下部滑りプレートと、上部構造側に固定される上部滑りプレートと、下部滑りプレートと上部滑りプレートの間に、上下面に滑り面を形成した中間滑りプレート及び上下面に滑る面を形成した弾性部材を、その上下滑り面を上部滑りプレート、下部滑りプレート及び前記中間滑りプレートと前記弾性部材の滑り面が密着するように配置し、前記中間滑りプレートと前記弾性部材の内の上部に位置する部材に下部構造からの変位が伝達され、下部に位置する部材に上部構造からの変位が伝達され、地震時に作用する水平方向の変位に対し、３面をスライド面として相対変位して吸収し、鉛直支持、回転支持に対しては弾性部材若しくは剛性部材が追随して吸収することを特徴とする。

また、本発明の構造物用３面スライド支承装置は、前記３面のスライド面の摩擦係数を同一又は異なるように設定することを特徴とする。

また、本発明の構造物用３面スライド支承装置は、前記３面のスライド面の摩擦係数を０．０１〜０．５とすることを特徴とする。

また、本発明の構造物用３面スライド支承装置は、前記３面のスライド面を水平全方向または一方向にスライド可能にすることを特徴とする。

また、本発明の構造物用３面スライド支承装置は、前記弾性部材をゴムの上下に上下連結鋼板を一体として形成し、上下連結鋼板間にせん断変形を拘束するせん断拘束部材を配置することを特徴とする。

また、本発明の構造物用３面スライド支承装置は、下部構造側に平行に固定される１対の下部変位伝達部材と、上部構造側に前記下部変位伝達部材と直交する方向に平行に固定される１対の上部変位伝達部材と、前記中間滑りプレートと前記弾性部材の内の上部に位置する部材の両端に前記下部変位伝達部材と水平方向の変位が伝達可能で、且つ鉛直方向の変位が伝達可能に係合する係合部を形成し、下部に位置する部材の両端に前記上部変位伝達部材と水平方向の変位が伝達可能で、且つ鉛直方向の変位が伝達可能に係合する係合部を形成することを特徴とする。

また、本発明の構造物用３面スライド支承装置は、前記中間滑りプレートと前記弾性部材のそれぞれの両端に断面コ字形の係合部を形成し、前記上部変位伝達部材と前記下部変位伝達部材を断面矩形に形成し、前記断面コ字形の係合部に断面矩形の上下部変位伝達部材が係合して水平方向の変位伝達可能とし、前記断面矩形の上下部変位伝達部材の先端両側壁に水平フランジ部を形成して鉛直方向の変位伝達可能とすることを特徴とする。

また、本発明の構造物用３面スライド支承装置は、前記上下部変位伝達部材に先端が閉じた断面コ字形の係合溝を形成し、前記中間滑りプレートと前記弾性部材のそれぞれの両端に断面矩形の係合部を形成し、前記断面コ字形の係合溝に断面矩形の前記中間滑りプレートと前記弾性部材の両端係合部を係合して水平方向の変位伝達可能とし、閉じた係合溝先端と係合して鉛直方向の変位伝達可能に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３面スライド支承装置であって、下部構造側に固定される下部滑りプレートと、上部構造側に固定される上部滑りプレートと、下部滑りプレートと上部滑りプレートの間に、上下面に滑り面を形成した中間滑りプレート及び上下面に滑る面を形成した弾性部材を、その上下滑り面を上部滑りプレート、下部滑りプレート及び前記中間滑りプレートと前記弾性部材の滑り面が密着するように配置し、前記中間滑りプレートと前記弾性部材の内の上部に位置する部材に下部構造からの変位が伝達され、下部に位置する部材に上部構造からの変位が伝達され、地震時に作用する水平方向の変位に対し、３面をスライド面として相対変位して吸収し、鉛直支持、回転支持に対しては弾性部材若しくは剛性部材が追随して吸収することで、構造が簡単で、組立て設置が容易な３面スライド支承を提供することを可能とし、地震時の水平方向の変位に対して３面のスライド面のスライドによる摩擦により効率良く地震エネルギーを減衰することが可能で、鉛直支持、回転支持に対しても弾性部材若しくは剛性部材が追随して吸収することが可能となる。
３面のスライド面の摩擦係数を同一又は異なるように設定することで、３面のスライド面の摩擦係数を自由に設定して各スライド面の摩擦力による地震エネルギーの減衰性能を制御することが可能となる。
３面のスライド面の摩擦係数を０．０１〜０．５とすることで、３面のスライド面の水平方向のスライドをスムーズに実施することが可能となる。
３面のスライド面を水平全方向または一方向にスライド可能にすることで、適用する構造物に応じて簡単に水平全方向または一方向スライドに変更することが可能となる。
弾性部材をゴムの上下に上下連結鋼板を一体として形成し、上下連結鋼板間にせん断変形を拘束するせん断拘束部材を配置することで、せん断拘束部材が３面スライドによる上下連結鋼板の位置ずれに伴う弾性部材のせん断変形を阻止してゴムの損傷を防止することが可能となる
下部構造側に平行に固定される１対の下部変位伝達部材と、上部構造側に前記下部変位伝達部材と直交する方向に平行に固定される１対の上部変位伝達部材と、前記中間滑りプレートと前記弾性部材の内の上部に位置する部材の両端に前記下部変位伝達部材と水平方向の変位が伝達可能で、且つ鉛直方向の変位が伝達可能に係合する係合部を形成し、下部に位置する部材の両端に前記上部変位伝達部材と水平方向の変位が伝達可能で、且つ鉛直方向の変位が伝達可能に係合する係合部を形成することで、簡単な構成で地震時の水平方向、鉛直方向及び回転方向の変位を伝達することが可能となる。
中間滑りプレートと前記弾性部材のそれぞれの両端に断面コ字形の係合部を形成し、前記上部変位伝達部材と前記下部変位伝達部材を断面矩形に形成し、前記断面コ字形の係合部に断面矩形の上下部変位伝達部材が係合して水平方向の変位伝達可能とし、前記断面矩形の上下部変位伝達部材の先端両側壁に水平フランジ部を形成して鉛直方向の変位伝達可能とすることで、簡単な構成で地震時の水平方向、鉛直方向及び回転方向の変位を伝達することが可能となる。
上下部変位伝達部材に先端が閉じた断面コ字形の係合溝を形成し、前記中間滑りプレートと前記弾性部材のそれぞれの両端に断面矩形の係合部を形成し、前記断面コ字形の係合溝に断面矩形の前記中間滑りプレートと前記弾性部材の両端係合部を係合して水平方向の変位伝達可能とし、閉じた係合溝先端と係合して鉛直方向の変位伝達可能にすることで、簡単な構成で地震時の水平方向、鉛直方向及び回転方向の変位を伝達することが可能となる。

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。 （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）（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）（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。

本発明の構造物用３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３面スライド支承装置１の一方向から見た側面図であり、図２は、一方向の直角方向から見た側面図である。

構造物用３面スライド支承装置１は、下部構造２と上部構造３の間に配置される。下部構造２にベースプレート４が固定ボルト５により固定される。ベースプレート４上に上面を滑り面とした下部滑りプレート６が固定される。下部滑りプレート６の滑り面には４フッ化エチレンや磨いたステンレススチール等の低摩擦材を配置する。下部滑りプレート６を直接下部構造２に固定しても良い。

上部構造３に下面を滑り面とした上部滑りプレート７がセットボルト８により固定される。上部滑りプレート７の滑り面には４フッ化エチレンや磨いたステンレススチール等の低摩擦材を配置する。

図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示されるように、ベースプレート４の下部滑りプレート６上に、互いに平行に所定の間隔を開けて一対の下部変位伝達部材９がボルト又は溶接等の固定手段により固定される。下部変位伝達部材９をベースプレート４に直接固定しても良い。この実施形態では、下部変位伝達部材９は、幅方向の長さＬ１の断面矩形の部材とする。断面矩形の下部変位伝達部材９の先端両側壁部から水平に伸びるフランジ部９ａが形成される。

図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示される実施形態では、下部変位伝達部材９は、幅Ｌ２の先端が閉じた係合溝９ｂを形成した断面コ字形の部材とする。

図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示されるように、上部構造３にセットボルト８により固定される上部滑りプレート７に、下部変位伝達部材９と直交する方向に互いに平行に所定間隔を開けて一対の上部変位伝達部材１０がボルト又は溶接等の固定手段により固定される。上部変位伝達部材１０を上部構造３に直接固定しても良い。この実施形態では、上部変位伝達部材１０は、幅方向の長さＬ３の断面矩形の部材とする。矩形断面の上部変位伝達部材１０の先端両側壁部から水平に伸びるフランジ部１０ａが形成される。

図６（ａ）（ｂ）（ｃ）で示される実施形態では、上部変位伝達部材１０は、幅Ｌ４の先端が閉じた係合溝１０ｂを形成した断面コ字形の部材とする。

図７（ａ）（ｂ）は、上部滑りプレート７と下部滑りプレート６の間に配置さる中間滑りプレート１１を示す図である。中間滑りプレート１１の上下面は滑り面とし、４フッ化エチレンや磨いたステンレススチール等の低摩擦材を配置する。図７（ａ）に示される実施形態では、中間滑りプレート１１の両端に幅Ｌ５の断面コ字形の係合部１１ａが形成される。断面コ字形の係合部１１ａの作用については後述する。図７（ｂ）に示される実施形態では、中間滑りプレート１１の両端に幅Ｌ６の断面矩形の突設した係合部１１ｂが形成される。断面矩形の突設した係合部１１ｂの作用につては後述する。

図８（ａ）（ｂ）（ｃ）は、上部滑りプレート７と下部滑りプレート６の間に配置さる弾性部材１２を示す図である。弾性部材１２は、ゴム１２ａの上下に上連結鋼板１２ｂと下部連結鋼板１２ｃが、加硫一体成形により一体化されている。ゴム１２ａは補強鋼板とゴムを鉛直方向に複数積層した積層ゴムとする。上下連結鋼板１２ｂ、１２ｃを滑り面とし、その表面に４フッ化エチレンや磨いたステンレススチール等の低摩擦材を配置する。上下連結鋼板１２ｂ、１２ｃ間にゴム１２ａを貫通してせん断拘束部材１２ｄが固定される。せん断拘束部材１２ｄは、地震時の相対変位に伴いそれぞれスライド面を構成する上下連結鋼板１２ｂ、１２ｃの変位を拘束し、ゴム１２ａに負荷されるせん断力によるゴム１２ａの損傷を防止する。せん断拘束部材１２ｄとしては、ゴム１２ａを貫通するのではなく、ゴム１２ａの外側に配置しても良い。ゴム１２ａの側方に凹部を形成し、荷重によりゴム１２ａが側方に膨張可能とする。ゴム１２ａを側方に膨張可能にすることで、回転方向の変位に対してもゴム１２ａが弾性変形して追随することが可能となる。

図８（ｂ）に示される実施形態では、上下連結鋼板１２ｂ、１２ｃの両端に幅Ｌ７の断面コ字形の係合部１２ｅが形成される。断面コ字形の係合部１１ａの作用については後述する。図８（ｃ）に示される実施形態では、上下連結鋼板１２ｂ、１２ｃの両端に幅Ｌ８の断面矩形の突設した係合部１２ｆが形成される。断面矩形の突設した係合部１１ｆの作用につては後述する。

図９（ａ）（ｂ）により、下部滑りプレート６と上部滑りプレート７との間に中間滑りプレート１１と弾性部材１２を配置した状態を説明する。中間滑りプレート１１と弾性部材１２の配置の上下位置はどちらでも良いが、その上下滑り面が上部滑りプレート７、下部滑りプレート６及び互いの滑り面が密着するように配置され、中間滑りプレート１１と弾性部材１２の内、下に位置する部材は上部変位伝達部材１０と係合し、上に位置する部材は下部変位伝達部材９と係合する。この実施形態では、中間滑りプレート１１が下に配置される。下に位置する中間滑りプレート１１は、その両端の係合部１１ａ、１１ｂが上部変位伝達部材１０に係合する。

中間滑りプレート１１の幅Ｌ５の断面コ字形の係合部１１ａの場合、図９（ａ）に示されるように断面コ字形の係合部１１ａの幅Ｌ５とほぼ同じ幅Ｌ３の断面矩形の上部変位伝達部材１０と係合し、水平全方向の変位が伝達されると共に、フランジ部１０ａと当接し鉛直方向の力が伝達される。図９（ｂ）に示されるように、中間滑りプレート１１の幅Ｌ６の突設した矩形の係合部１１ｂの場合、幅Ｌ６とほぼ同じ幅Ｌ４の先端が閉じた上部変位伝達１０の係合溝１０ｂと係合し、水平方向の変位が伝達されると共に、閉じた先端部と当接し鉛直方向の変位が伝達される。

中間滑りプレート１１の上に位置する弾性部材１２は、その両端の係合部１２ｅ、１２ｆが下部変位伝達部材９に係合する。図９（ａ）に示されるように、弾性部材１２の幅Ｌ７の断面コ字形の係合部１２ｅの場合、幅Ｌ７とほぼ同じ幅Ｌ１の断面矩形の下部変位伝達９と係合し、水平方向の変位が伝達されると共に、フランジ部９ａと当接し鉛直方向の変位が伝達される。図９（ｂ）に示されるように、弾性部材１２の幅Ｌ８の突設した矩形の係合部１２ｆの場合、幅Ｌ８と同じ幅Ｌ２の先端部が閉じた下部変位部材９の係合溝９ｂと係合し、水平方向の変位が伝達されると共に、閉じた先端部と当接し鉛直方向の変位が伝達される。

本発明の構造物用３面スライド支承装置１の作用について説明する。地震時の水平方向の変位に対して、上部滑りプレート７と弾性部材１２の上連結鋼板１２ｂの滑り面とのスライド、弾性部材１２の下連結鋼板１２ｃの滑り面と中間滑りプレート１１の上面の滑り面とのスライド、及び中間滑りプレート１１の下面の滑り面と下部滑りプレート６との３面がスライドして吸収する。図９（ａ）（ｂ）に示されるように、交差する中間滑りプレート１１の幅を下部変位伝達部材９、９間の間隔より小さくし、弾性部材１２の幅を上部変位伝達部材１０、１０間の間隔より小さくすると、３面のスライド面は水平全方向にスライド可能になる。

図１０（ａ）に示されるように、中間滑りプレート１１の幅を下部変位伝達部材９、９間の間隔と同じくし、弾性部材１２の幅を上部変位伝達部材１０、１０間の間隔より小さくすると、Ｙ−Ｙ方向の移動が阻止され、Ｘ−Ｘ方向の一方向だけスライド可能となる。図１０（ｂ）に示されるように、中間滑りプレート１１の幅を下部変位伝達部材９、９間の間隔より小さく、弾性部材１２の幅を上部変位伝達部材１０、１０間の間隔と同じくすると、Ｘ−Ｘ方向の移動が阻止され、Ｙ−Ｙ方向の一方向だけスライド可能となる。一方向スライドとする場合、中間滑りプレート１１または弾性体１２の側方にサイドブロックを配置してＸ方向またはＹ方向の移動を拘束する構成としても良い。

鉛直方向の下向きまたは上向きの変位に対しては、フランジ９ａ、１０ａと断面コ字形の係合部１１ａ、１２ｅとの当接部、または、矩形突部の係合部１１ｂ、１２ｆと先端が閉じた断面コ字形の係合溝９ｂ、１０ｂとの当接部を介して上部構造３、下部構造２に伝達される。

回転方向の変位に対しては、フランジ９ａ、１０ａと断面コ字形の係合部１１ａ、１２ｅとの当接部、または、矩形突部の係合部１１ｂ、１２ｆと先端が閉じた断面コ字形の係合溝９ｂ、１０ｂとの当接部を介して弾性部材１２のゴム１２ａに伝達され、ゴム１２ａが追随して吸収する。回転方向の変位に対しては剛性部材が追随して吸収しても良い。

３面のスライド面を構成するスライド面の摩擦係数を出来る限り小さくする。そのため、スライド面を構成する滑り面を摩擦係数の小さい磨いたステンレススチールや４フッ化エチレン等の低摩擦材は表面に設置したりして、３面のスライド面の摩擦係数を０．０１〜０．５とする。３面のスライド面の摩擦係数を小さくすることで、３面のスライド面の地震時の水平方向の変位に対してスムーズにスライドさせ地震エネルギーを吸収することが可能となる。

３面のスライド面のそれぞれの摩擦係数は、０．０１〜０．５の範囲内で同一であっても、それぞれのスライド面の摩擦係数を異なるように設定しても良い。各スライド面の摩擦係数を自由に設定することで、各スライド面の摩擦力による地震エネルギーの減衰性能を制御することが可能となる。

以上のように本発明の構造物用３面スライド支承装置によれば、構造が簡単で、組立て設置が容易な３面スライド支承を提供することを可能とし、地震時の水平方向の変位に対して３面のスライド面のスライドによる摩擦により効率良く地震エネルギーを減衰することが可能で、鉛直支持、回転支持に対しても弾性部材若しくは剛性部材が追随して吸収することが可能となる。

１：構造物用３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：固定ボルト、６：下部滑りプレート、７：上部滑りプレート、８：セットボルト、９：下部変位伝達部材、９ａ：フランジ部、９ｂ：係合溝、１０：上部変位伝達部材、１０ａ：フランジ部、１０ｂ：係合溝、１１：中間滑りプレート、１１ａ：係合部、１１ｂ：係合部、１２：弾性部材、１２ａ：ゴム、１２ｂ：上連結鋼板、１２ｃ：下連結鋼板、１２ｄ：せん断拘束部材、１２ｅ：係合部、１２ｆ：係合部、１３：弾性材

Claims (8)

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３面スライド支承装置であって、
   下部構造側に固定される下部滑りプレートと、
   上部構造側に固定される上部滑りプレートと、
   下部滑りプレートと上部滑りプレートの間に、上下面に滑り面を形成した中間滑りプレート及び上下面に滑る面を形成した弾性部材を、その上下滑り面を上部滑りプレート、下部滑りプレート及び前記中間滑りプレートと前記弾性部材の滑り面が密着するように配置し、
   前記中間滑りプレートと前記弾性部材の内の上部に位置する部材に下部構造からの変位が伝達され、下部に位置する部材に上部構造からの変位が伝達され、
   地震時に作用する水平方向の変位に対し、３面をスライド面として相対変位して吸収し、鉛直支持、回転支持に対しては弾性部材若しくは剛性部材が追随して吸収することを特徴とする構造物用３面スライド支承装置。
2. 前記３面のスライド面の摩擦係数を同一又は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３面スライド支承装置。
3. 前記３面のスライド面の摩擦係数を０．０１〜０．５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３面スライド支承装置。
4. 前記３面のスライド面を水平全方向または一方向にスライド可能にすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の構造物用３面スライド支承装置。
5. 前記弾性部材をゴムの上下に上下連結鋼板を一体として形成し、上下連結鋼板間にせん断拘束部材を配置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３面スライド支承装置。
6. 下部構造側に平行に固定される１対の下部変位伝達部材と、上部構造側に前記下部変位伝達部材と直交する方向に平行に固定される１対の上部変位伝達部材と、前記中間滑りプレートと前記弾性部材の内の上部に位置する部材の両端に前記下部変位伝達部材と水平方向の変位が伝達可能で、且つ鉛直方向の変位が伝達可能に係合する係合部を形成し、下部に位置する部材の両端に前記上部変位伝達部材と水平方向の変位が伝達可能で、且つ鉛直方向の変位が伝達可能に係合する係合部を形成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の構造物用３面スライド支承装置。
7. 前記中間滑りプレートと前記弾性部材のそれぞれの両端に断面コ字形の係合部を形成し、前記上部変位伝達部材と前記下部変位伝達部材を断面矩形に形成し、前記断面コ字形の係合部に断面矩形の上下部変位伝達部材が係合して水平方向の変位伝達可能とし、前記断面矩形の上下部変位伝達部材の先端両側壁に水平フランジ部を形成して鉛直方向の変位伝達可能とすることを特徴とする請求項６に記載の構造物用３面スライド支承装置。
8. 前記上下部変位伝達部材に先端が閉じた断面コ字形の係合溝を形成し、前記中間滑りプレートと前記弾性部材のそれぞれの両端に断面矩形の係合部を形成し、前記断面コ字形の係合溝に断面矩形の前記中間滑りプレートと前記弾性部材の両端係合部を係合して水平方向の変位伝達可能とし、閉じた係合溝先端と係合して鉛直方向の変位伝達可能にすることを特徴とする請求項６に記載の構造物用３面スライド支承装置。

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