JP2018146076A - 滑り免震装置の冷却装置及び該冷却装置を備えた免震構造 - Google Patents

Abstract

【課題】地震時に温度が上昇した滑り板を効果的に冷却することができる、滑り免震装置の冷却装置を提供する。【解決手段】開口部１１２に滑り免震装置の支承部が収まるように設置され、冷却装置１００は、中央に円形の開口部を有する基板１１０と、基板から立設した複数のフィン１２０と、基板の外周に乗り上げ部１１１とを有する。冷却装置は、水平方向に分割可能であり、同一構造である二つの半円環状部材が結合部材１３０で結合されている。【選択図】図１

Description

本発明は、滑り免震装置の冷却装置に関する。

免震装置を介して建物を支持する免震構造が知られている。免震装置は、滑り免震装置、転がり免震装置、積層ゴム等からなるアイソレータと、オイルダンパー、鋼材ダンパー、鉛ダンパー等からなるダンパーとに大別される。一般的に、オイルダンパーを除く免震装置は、下側ベースプレートと上側ベースプレートとを有し、下側ベースプレートが鉄筋コンクリート造の下部構造の上に設置され、上側ベースプレートの上に構造物が建築される。構造物は、免震装置により地面と分離して建てられており、地震の揺れが上側ベースプレート上方の構造物に減衰して伝わることにより、地震による被害を抑えることができる。

免震装置の一種である滑り免震装置は、下部構造側に設けられた滑り板と、構造物側に設けられた支承部とを有し、地震時には、滑り板上で支承部が滑動することにより、構造物の揺れを抑えるものである。地震時に滑り板上で支承部が滑動すると、摩擦熱が発生する。滑り免震装置は、一般に、滑り板がステンレスなどの金属材料、支承部がゴム系の材料から構成されているため、発生した摩擦熱は熱容量の大きな滑り板側に移動し、滑り板の温度が上昇する。

非特許文献１には、滑り板の温度が上昇すると、滑り摩擦係数が低下することが報告されている。そのため、長周期・長時間の地震動による繰り返し摺動では大きな摩擦熱が発生し、滑り摩擦係数が低下して免震変位が増大し、免震部で擁壁衝突が発生する危険性がある。また、滑り板の中央部は、常に支承部が接触しているため、空気に放熱されず温度が下がりにくい。支承径が大きくなるほど滑り板の空気に接触しない部分が広くなるが、近年、構造物の大型化に伴い使用される支承もますます大型化しており、このような大型の滑り免震装置では、摩擦熱の放熱に時間がかかり、長周期・長時間の地震や、短い間隔で複数回の余震が発生する場合に、滑り板の温度が高くなり、滑り摩擦係数が低下することで、所定の免震性能を発揮できないことが懸念される。

そのため、滑り免震装置において、地震時に滑り板の温度上昇を防ぐことが求められている。特許文献１には、履歴減衰能を有する免震部材を介装してなり、この免震部材の外周に、外方に延出する金属製の放熱フィンを設けた免震装置が提案されている。しかし、滑り免震装置は、外周面が小さく、特許文献１に提案されている方法と同様の放熱フィンを設ける構成を採用することは困難である。また、支承部の滑動の障害物となるため、冷却フィン、液冷チャンバーなどの冷却装置、冷却構造等を滑り板の上面に直接設けることはできない。

特開平１０−３３９０５１号公報

日比野浩、他５名、大型震動台を用いた長周期地震動に対する実大免震部材の加力実験 その１４：弾性すべり支承（高摩擦）実大・縮小試験の相似性の検討、日本建築学会大会学術講演梗概集、２０１４年９月、４６７−４６８頁

滑り免震装置の冷却装置を提供することを課題とする。

１．中央に円形の開口部を有する基板と、
前記基板から立設した複数のフィンと、
を有することを特徴とする滑り免震装置の冷却装置。
２．水平方向に分割可能であることを特徴とする１．に記載の冷却装置。
３．前記基板が、外周に乗り上げ部を有することを特徴とする１．または２．に記載の冷却装置。
４．支承部と滑り板とを備える滑り免震装置と、
開口部に前記支承部が収まるように載置された１．〜３．のいずれかに記載の冷却装置と、
を有し、
前記冷却装置の基板が、前記滑り板上に放熱グリースを介して載置されていることを特徴とする免震構造。
５．前記滑り板を固定する固定部材の頭部がカバーで覆われていることを特徴とする４．に記載の免震構造。

本発明の冷却装置により、地震時に温度が上昇した滑り板を効果的に冷却することができる。本発明の冷却装置を備えた滑り免震装置は、長周期・長時間の地震であっても、滑り板の温度が上昇しにくく、免震性能を維持することができる。また、滑り板の温度を素早く低下させることができるため、短い間隔で複数回の余震が発生しても、短時間で滑り摩擦係数を初期値に戻し、本来の免震性能を発揮することができる。
水平方向に分割可能である冷却装置は、既設の滑り免震装置に追加の工事をすることなく、非常に簡便に設置することができる。外周に乗り上げ部を有する冷却装置は、滑り免震装置を下部構造側に固定しているボルト等の固定部材との干渉を防ぐことができる。また、地震の揺れで冷却装置が回転しても冷却装置と固定部材とが干渉しない。

冷却装置の基板を放熱グリースを介して滑り板上に載置することにより、滑り板と基板との密着性が増し、摩擦熱をより効率的に冷却装置に移動させることができる。また、放熱グリースにより、冷却装置の基板と滑り板との間で摩擦熱が発生することを防止することができる。滑り免震装置を下部構造側に固定しているボルト等の固定部材の頭部をカバーで覆うことにより、冷却装置が大地震による揺れで浮き上がり固定部材の上に乗り上げても、自然に滑り落ちて冷却装置と滑り板とが接触した状態に戻るため、冷却を再開することができる。

一実施態様である冷却装置の上面図。 一実施態様である冷却装置の側面図。 一実施態様である冷却装置の斜視図。 一実施態様である冷却装置を設置した冷却装置付き免震構造の側面図。 一実施態様である冷却装置を設置した冷却装置付き免震構造の斜視図。

本発明は、中央に円形の開口部を有する基板と、この基板から立設した複数のフィンと、を有する滑り免震装置の冷却装置に関する。
図１〜３に、本発明の冷却装置の一実施態様の上面図、側面図、斜視図を示す。

一実施態様である冷却装置１００は、基板１１０と、基板１１０から立設した複数のフィン１２０と、基板１１０の外周に乗り上げ部１１１とを有する。
冷却装置は、熱伝導性が高い材料から形成され、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、鉄、各種合金等の金属材料を好適に用いることができる。これらの中でコストと熱伝導性とのバランスに優れる銅、またはアルミニウムを特に好ましく用いることができる。また、基板を銅、フィンをアルミニウム、あるいは、一部のフィンを銅、残りのフィンをアルミニウム、のように複数種の金属材料から冷却装置を構成することもできる。

基板１１０は、平面視円環形状であり、中央に円形の開口部１１２を有する。冷却装置１００は、開口部１１２に滑り免震装置の支承部が収まるように設置されるが、地震の際に支承部、及び冷却装置が滑り板上で滑動しても、支承部と基板とが干渉しないように、開口部１１２は、支承部より大きな口径を有する。
一実施態様である冷却装置１００は、水平方向に分割可能であり、同一構造である二つの半円環状部材が結合部材１３０で結合されている。一実施態様である冷却装置１００は、支承部を取り囲むように二つの半円環状部材を載置して結合するだけで設置することができ、既設の滑り免震装置に手を加える必要がないため、設置が容易であり、また、多数の滑り免震装置に設置する場合でも短い工期で行うことができる。

一実施態様である冷却装置１００は、基板１１０の外周に乗り上げ部１１１を有する。乗り上げ部１１１は、鉛直方向で基板１１０より上方に位置する。これは、下記で詳述するが、地震時に冷却装置が滑り板上で滑動した際に、滑り免震装置を下部構造に固定するボルト等の固定部材の頭部と冷却装置とが干渉することを防ぐためである。

フィン１２０は、冷却装置の表面積を増やして冷却効率を高めるものである。一実施態様である冷却装置１００において、フィン１２０は、開口部１１２を中心に放射線状に延びている。本発明の冷却装置において、フィンの形状は特に限定されず、例えば、同心円状や、突起状等にすることができる。

本発明の冷却装置は、滑り免震装置に設置されるものである。
図４、５に、一実施態様である冷却装置を滑り免震装置に設置した冷却装置付き免震構造の側面図、斜視図を示す。
滑り免震装置２００は、フランジ（図示せず）、支承部２１０、滑り板２２０、補強板２３０を備える。フランジは、支承部２１０の上部に位置し、支承部２１０を構造物側に固定するものである。滑り板２２０は、地震の際に支承部２１０が滑動する領域であり、補強板２３０に固定されている。補強板２３０は、滑り板２１０を固定、補強するとともに、下部構造側に固定部材（ボルト）２４０により固定されている。固定部材２４０の頭部は、半球状のカバー２４１で覆われている。

冷却装置１００は、開口部１１２に支承部２１０が収まるように、また、基板１１０と滑り板２２０との間に放熱グリース（図示せず）を介して載置されている。放熱グリースにより、基板１１０と滑り板２２０との密着性が高まり、地震時に生じる摩擦熱をより効率的に基板１１０に移動させ、滑り板２２０を冷却することができる。また、放熱グリースにより、地震時に滑り板２２０と基板１１０との間での摩擦を小さくし、摩擦熱の発生を抑制することができる。なお、放熱グリースとしては、市販されているものを適宜用いることができる。

乗り上げ部１１１は、カバー２４１より上方に位置する。地震時には、冷却装置１００が滑り板２２０上を滑動するが、乗り上げ部１１１がカバー２４１より上方に位置することにより、カバー２４１と冷却装置１００との干渉を防ぐことができる。また、乗り上げ部１１１は基板１１０の全外周に設けられているため、地震の揺れで冷却装置１００が回転しても、カバー２４１と冷却装置１００との干渉を防ぐことができる。さらに、カバー２４１は半球状であるため、仮に、非常に大きな地震が発生して、冷却装置１００が浮き上がってカバー２４１上に乗り上げたとしても、冷却装置１００は自然に滑り落ちて基板１１０と滑り板２２０とが接触した状態に戻ることができる。

１００ 冷却装置
１１０ 基板
１１１ 乗り上げ部
１１２ 開口部
１２０ フィン
１３０ 結合部材

２００ 滑り免震装置
２１０ 支承部
２２０ 滑り板
２３０ 補強板
２４０ 固定部材
２４１ カバー

Claims (5)

1. 中央に円形の開口部を有する基板と、
   前記基板から立設した複数のフィンと、
   を有することを特徴とする滑り免震装置の冷却装置。
2. 水平方向に分割可能であることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記基板が、外周に乗り上げ部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の冷却装置。
4. 支承部と滑り板とを備える滑り免震装置と、
   開口部に前記支承部が収まるように載置された請求項１〜３のいずれかに記載の冷却装置と、
   を有し、
   前記冷却装置の基板が、前記滑り板上に放熱グリースを介して載置されていることを特徴とする免震構造。
5. 前記滑り板を固定する固定部材の頭部がカバーで覆われていることを特徴とする請求項４に記載の免震構造。

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