JP2018136000A - 免震装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上部構造物と下部構造物の間に配置されて前記上部構造物を免震支承する免震装置であって、
前記上部構造物と前記下部構造物の一方の構造物に固定されるすべり板部と、
前記上部構造物と前記下部構造物の他方の構造物に固定され、且つ、複数の弾性板と硬質板とを交互に積層して形成され、水平方向にせん断変形可能な積層体及び前記積層体において前記一方の構造物側で固定され、前記一方の構造物側の面で前記すべり板部に摺動可能に当接する端部摺動部を有する積層ゴム支承体と、
を備え、
前記すべり板部には、前記積層ゴム支承体の前記端部摺動部側に突出するストッパピンが設けられ、
前記端部摺動部は、前記一方の構造物側の面で開口する凹状の開口部を有し、前記ストッパピンの突出部分が前記開口部の内部に水平方向で間隔を空けて収容され、前記開口部の内周壁には、前記ストッパピンとの相対的な水平方向への移動を規制する水平移動規制部が設けられる構成を採る。
図1は、本発明の一実施の形態の免震装置を適用した免震システム1を模式的に示す図である。
積層ゴム支承体40は、複数の弾性板41及び硬質板(ここでは中間鋼板)42を交互に積層して一体化した積層体43と、この積層体43の上下両端部に固定される連結鋼板44、45と、フランジ48と、端部鋼板(端部摺動部)50とを、有する。なお、連結鋼板44とフランジ48、並びに連結鋼板45と端部鋼板50とは、一体としたフランジ構成としてもよい。
逃げ部542は、内周壁において、一方の構造物である建築物20側の端部に、半径方向外方向に凹むように形成された凹部である。水平移動規制部54は、内周壁において凹部である逃げ部542より開口端側で且つ、開口部53の中心側に突出して形成されている。また、逃げ部542は、上方に向かって半径方向に傾斜するテーパ541を有し、テーパ541は、逃げ部542の奥側に向かって拡径するテーパ面である。具体的には、テーパ541は、水平移動規制部54の上部で凹部である逃げ部542の底部に至る一面であって、凹部である逃げ部542が一方の構造物である建築物20側、つまり、開口部53の奥側に向かって拡径することで、建築物20側に向かって開口部53の外周方向に傾斜するテーパ面である。
図2〜図4に示すように、端部鋼板50には、端部鋼板50の外部、つまり、積層ゴム支承体40の周囲から、端部鋼板50の内部に位置する水平移動規制部54の内側の開口部53内を確認できるように、貫通孔55が形成されている。
すべり板部70は、基礎30に固定され、建築物20に固定される積層ゴム支承体40が摺動自在に当接する。
ストッパピン60は、水平移動規制部54内に収容される。ストッパピン60の外周面は、水平移動規制部54の内周面に水平方向で対向する。ここでは、ストッパピン60の外周面は、その全周に渡って水平移動規制部54の内周面と対向しており、ストッパピン60は、水平移動規制部54と相対的に移動した際に、水平移動規制部54の内周面に当接して端部鋼板50、つまり、積層ゴム支承体40の水平方向の移動を規制する。ストッパピン60は、例えば、クロムモリブデン鋼材等の部材により形成される。
図5は、本発明の一実施の形態の免震装置の動作を模式的に示す図である。
このように、免震装置10は、地震などの外力により水平変位を受けると、免震装置10本体部分である積層ゴム支承体40がすべり板部70上を摺動する。さらに、水平変位が大きくなり、端部鋼板50の開口部53を囲む水平移動規制部54がストッパピン60に当接すると、積層体43がせん断変形し復元力を生じて変位を抑制することが可能になる。
このように、中・小規模の地震動に対応する大きさ(例えば、800φ)の積層ゴムである積層体43の構成に、すべり機構を取り込むことで、免震層における限界変形を伸ばしながら、免震装置10の設置面積を最小に抑制することが可能となっている。
また、上下構造物(本実施の形態では、建築物20と基礎30)間に積層ゴムを配置し、積層ゴムの上下端面を、それぞれ上下構造物に固定した免震構造において、積層ゴムを大変形可能にする場合、積層ゴム自体の外径を大きくする必要がある。また、積層ゴムを大きくすると、剛性も硬くなり、柔らかい弾性で受ける免震では、中・小規模の地震には効果を発揮しないことになる。これに対し、本実施の形態の免震装置10は、積層体43及びすべり板部70を大きくすることなく、すべり板部70上を、積層ゴム支承体40全体がすべる第1段階で中・小規模の地震を免震し、次いで、積層ゴム支承体40の積層体43のせん断変形により、大規模地震を免震する。
また、従来の弾性すべり支承と異なり、一定変位でストッパピン60によるストッパーが機能するので、巨大地震が来てもすべり板部70からすべり支承としての積層ゴム支承体がはみ出さすことがない。
このように、本実施の形態によれば、免震性能を低下させることなく免震層における変形を抑制でき、中小規模の地震とともに、長周期地震動や断層直下型地震等の巨大な規模の地震にも対応できるコンパクトな免震装置を実現できる。
なお、本実施の形態では、地震発生後に、ストッパピン60が、円周状に配置される水平移動規制部54から等間隔で離れた基準位置、つまり、ストッパピン60が開口部53の中心位置、に位置していない場合、積層ゴム支承体40の変形を元に戻し、積層ゴム支承体40を基準位置に位置させるための復元ばねまたは積層ゴムを別途設けておく。これにより、地震がおさまったら免震装置10を元の基準位置に戻すようにしてもよい。
図7は、本発明の一実施の形態の変形例である免震装置を示す縦断面図であり、図8は、同変形例である免震装置の動作を模式的に示す図であり、図9は、本発明の一実施の形態の変形例の要部構成を示す部分断面図である。なお、図9は、移動中の水平移動規制部54Aとストッパピン60Aとを示す。
免震装置10Aは、建築物20及び基礎30のうちの一方に固定されるストッパピン60A及びすべり板部70Aと、建築物20と基礎30のうちの他方に固定される積層ゴム支承体40Aと、を有する。
積層ゴム支承体40Aは、複数の弾性板41及び硬質板(ここでは中間鋼板)42を交互に積層して一体化した積層体43と、この積層体43の上下両端部に固定される連結鋼板44、45と、フランジ48と、端部鋼板50Aとを、有する。なお、連結鋼板44とフランジ48、並びに連結鋼板45と端部鋼板50Aとは、一体としたフランジ構成としてもよい。
水平移動規制部54Aは、開口部53Aを囲む内周壁部分において、内周壁における内周面の上端部が下端部よりも外周側に後退させた形状部分(逃げ部542)に連続して設けられている。すなわち、開口部53Aを囲む内周壁(具体的には内周面)は、開口部53と同様に、開口部53Aの奥側の端部に、半径方向外方向に凹む凹部である逃げ部542を有している。逃げ部542は、水平移動規制部54Aに連設され、上方に向かって半径方向に傾斜するテーパ541を有する。逃げ部542のテーパ541は、逃げ部542の奥側に向かって拡径するテーパ面である。
これにより、開口部53Aを囲む水平移動規制部54Aは、開口部53Aを囲む内周壁において、上端側よりも開口部53A側に突出した下側部分であり、ストッパピン60Aの突出部分60bにおいて先端よりも先に根元側の当接部64に当接するようになっている。なお、水平移動規制部54Aは、逃げ部542を有していなくてもよい。また、端部鋼板50Aは端部鋼板50と同様に、貫通孔55、ボルト孔57、58等を有する。
すべり板部70Aは、上部構造物(建築物20)及び下部構造物(基礎30)の一方に固定され、上部構造物(建築物20)及び下部構造物(基礎30)の他方に固定される積層ゴム支承体40Aが摺動自在に当接する。なお、すべり板部70Aはすべり板部70と同様に形成される。
ストッパピン60Aにおいてすべり面部72から突出した部位が、水平移動規制部54A内に収容される。ストッパピン60Aは、ストッパピン60と同様の構成において、外周面に周方向で延在する凹状のノッチ62を有し、その他の構成は、ストッパピン60と同様の構成である。
これにより、当接部64が、水平移動規制部54Aを押圧し、所定の反力を受けると、つまり、積層体43がせん断変形した後、ノッチ62を起点に亀裂を入れてストッパピン60Aは破断される。
本実施の形態では、ノッチ62は、ストッパピン60Aの外周面の全周に渡って周方向に形成したが、これに限らず、ストッパピン60Aが水平移動規制部54Aに所定の変位量で当接した際に、ストッパピン60Aが破断して突出部分60bが外れる構成であれば、どのように形成されてもよい。
免震装置10Aでは、図8Aに示す状態において、地震動がある場合、図8Bに示すように、積層ゴム支承体40Aと、基礎30(具体的には、基礎30に固定されたすべり板部70A)とが相対的に水平変位する。具体的には、振動により、例えば矢印−A方向に移動する基礎30に対して積層ゴム支承体40Aが、例えば、矢印A方向(図8A参照)に移動する(図8B参照)。
そして、図8Dに示すように、ストッパピン60Aは、水平移動規制部54Aにより、埋設部分60aと突出部分60bとに破断されて、端部鋼板50Aのすべり面部72上での規制が解除される。これにより、再び、端部鋼板50Aは、すべり板部70Aに対して矢印A方向に摺動する。この端部鋼板50Aの摺動、つまり、すべりによって、建築物20に対する超巨大地震の地震動を免震できる。
まず、免震装置10Aは、すべり板部70Aと、積層ゴム支承体40Aとが相対的に水平変位するまで(0〜δ0)、つまり、積層体43にかかる荷重がせん断ばね定数となるまで、風或いは交通振動等による微振動による荷重を受けて免震する。
免震装置10Aに微振動より大きな荷重、例えば、中・小規模の地震(中小地震)による荷重がかかると、免震装置10Aでは、積層ゴム支承体40Aが基礎に対して摺動、つまり、すべり、ストッパピン60Aに当接するまでのすべりストローク範囲(δ0〜δ1)で摺動し、これにより中小地震を免震する。次いで、免震装置10Aに中小地震よりも大きな荷重、つまり、大地震(例えばM(Magnitude)7以上M8未満)による荷重がかかると、免震装置10Aでは、積層ゴム支承体40Aがストッパピン60Aに当接して、ストッパピン60Aが破断するまでの間の積層体43がせん断変形する範囲(δ1〜δ2)で大地震を免震する。免震装置10Aに大地震よりも大きな超巨大地震(例えばM(マグニチュード)8以上)の荷重がかかると、免震装置10Aでは、積層ゴム支承体40Aの変形に伴い、ストッパピン60Aの破断後のすべりストローク範囲(δ2〜δ3)で、超巨大地震を免震する。
このように、免震装置10Aは、風、交通振動等による微振動に対して機能することにより、免震対象物(建築物20)における居住性を損なうことがないとともに、中小地震、大地震及び超巨大地震に対して機能して、地震規模の大小にかかわらず免震できる。更にすべり板部等、免震装置10Aの外径となる部材の径を従来よりも小径に形成しても従来と比較して大きな変形能力を有している。
以上、本発明の実施の形態について説明した。なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。つまり、上記免震装置10、10Aの構成や各部分の形状についての説明は一例であり、本発明の範囲においてこれらの例に対する様々な変更や追加が可能であることは明らかである。
20 建築物
30 基礎
40、40A 積層ゴム支承体
41 弾性板
42 硬質板
43 積層体
44、45 連結鋼板
45a せん断キー
46、47、81 ボルト
48 フランジ
48a、48b、57、58、75 ボルト孔
49 保護層
50、50A 端部鋼板(端部摺動部)
51 すべり材
53、53A 開口部
54、54A 水平移動規制部
55 貫通孔
60、60A ストッパピン
70、70A すべり板部
71 ベースプレート
72 すべり面部
43a 位置決め孔
571,581 ざぐり部
573 蓋部
Claims (3)
- 上部構造物と下部構造物の間に配置されて前記上部構造物を免震支承する免震装置であって、
前記上部構造物と前記下部構造物の一方の構造物に固定されるすべり板部と、
前記上部構造物と前記下部構造物の他方の構造物に固定され、且つ、複数の弾性板と硬質板とを交互に積層して形成され、水平方向にせん断変形可能な積層体及び前記積層体において前記一方の構造物側で固定され、前記一方の構造物側の面で前記すべり板部に摺動可能に当接する端部摺動部を有する積層ゴム支承体と、
を備え、
前記すべり板部には、前記積層ゴム支承体の前記端部摺動部側に突出するストッパピンが設けられ、
前記端部摺動部は、前記一方の構造物側の面で開口する凹状の開口部を有し、前記ストッパピンの突出部分が前記開口部の内部に水平方向で間隔を空けて収容され、前記開口部の内周壁には、前記ストッパピンとの相対的な水平方向への移動を規制する水平移動規制部が設けられる、
免震装置。 - 前記内周壁は、前記開口部の奥側の端部に、半径方向外方向に凹む凹部を有し、
前記水平移動規制部は、前記内周壁において前記凹部より前記開口部の開口側に前記凹部に連接して形成されている、
請求項1記載の免震装置。 - 前記凹部は、前記開口部の奥側に向かって拡径するテーパ面を有する、
請求項2記載の免震装置。
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