JP2024072657A - 免震装置の補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フランジプレートの浮き上がりを抑制できる免震装置の補強構造を提供する。【解決手段】免震装置の補強構造は、相対変位可能な上部構造体１２と下部構造体１４との間に配置された免震装置２０と、免震装置２０のフランジプレート（下フランジプレート２４）を下部構造体１４に固定する取付ボルトＢ１と、下部構造体１４とフランジプレートとを跨いで配置され、一端側がフランジプレートと接触し、他端側が下部構造体１４にボルト固定された補強部材３０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、免震装置の補強構造に関する。

下記特許文献１には、免震装置を鉄筋コンクリート造構造物に接合するための接合構造が記載されている。この接合構造においては、免震装置が固定される下部構造体である構造物に埋設金具を埋設し、この埋設金具に、免震装置の下側フランジプレートの固定用ボルトを螺結している。

特開２０１３－２０４３６４号公報

上記特許文献１の免震装置に引き抜き力が作用した際は、フランジプレートが浮き上がろうとして、フランジプレートにおいて積層ゴムから引っ張られる箇所を力点とし、フランジプレートの端部を支点とする「てこ反力」が、固定用ボルトに作用する場合がある。
これにより、固定用ボルトには、大きな引き抜き力が作用する。また、フランジプレートが変形すると、積層ゴムのせん断変形が阻害され、免震層が想定された挙動を示さず、エネルギーの吸収性能を十分に発揮できない可能性もある。

本発明は、上記事実を考慮し、フランジプレートの浮き上がりを抑制できる免震装置の補強構造を提供することを目的とする。

請求項１の免震装置の補強構造は、相対変位可能な上部構造体と下部構造体との間に配置された免震装置と、前記免震装置のフランジプレートを前記下部構造体に固定する取付ボルトと、前記下部構造体と前記フランジプレートとを跨いで配置され、一端側が前記フランジプレートと接触し、他端側が前記下部構造体にボルト固定された補強部材と、を備える。

請求項１の免震装置の補強構造では、補強部材が、下部構造体と免震装置のフランジプレートとを跨いで配置されている。この補強部材は、一端側がフランジプレートと接触し、他端側が下部構造体にボルト固定されている。

これにより、免震装置に引き抜き力が作用した際、フランジプレートが浮き上がることを抑制できる。

このため、フランジプレートを下部構造体に固定する取付ボルトに対して、フランジプレートから「てこ反力」が作用することを抑制できる。この結果、取付ボルトが破断し難くなる。また、フランジプレートの変形を抑制できる。この結果、免震装置における免震支承のせん断変形が阻害され難くなるため、免震層（上部構造体と下部構造体との間における、免震装置が設置された層）が想定通りの挙動となり、上部構造体及び下部構造体に、免震建物としての性能が確保される。

請求項２の免震装置の補強構造は、請求項１に記載の免震装置の補強構造において、前記下部構造体の上面には、前記フランジプレートと上面の高さが等しい増し打ち部が形成され、前記補強部材は、前記増し打ち部を介して前記下部構造体にアンカーボルトで固定されている。

請求項２の免震装置の補強構造では、下部構造体の上面に増し打ち部を形成して、増し打ち部及びフランジプレートの上面の高さを等しくしている。

このため、補強部材として、アングル材、チャンネル材、カットＴやフラットバーなどの規格鋼材を用いた場合に、これらの鋼材を、増し打ち部の上面及びフランジプレートの上面の双方に面接触させた状態で固定できる。このため、固定強度を保持し易い。また、規格鋼材を曲げ加工や溶接加工せずに用いることができるため、補強部材の製作が容易である。

請求項３の免震装置の補強構造は、請求項１又は２に記載の免震装置の補強構造において、前記補強部材は、前記下部構造体に固定された固定部と、前記固定部から上方に突出する突出部と、を有するアングル材である。

請求項３の免震装置の補強構造では、補強部材がアングル材で構成されている。アングル材の突出部は、増し打ち部を介して下部構造体に固定された固定部から上方に突出している。これにより、突出部を備えない構成と比較して、上方に作用する引き抜き力に対する抵抗力が高い。

本発明によれば、フランジプレートの浮き上がりを抑制できる。

（Ａ）は本発明の実施形態に係る免震装置の補強構造を示す立断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る免震装置の増し打ち部及び補強部材を示す部分拡大断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線矢視図である。 比較例を示す断面図である。 上部構造体が鉄骨造の場合の変形例を示す立断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る免震装置の補強構造について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。但し、明細書中に特段の断りが無い限り、各構成要素は一つに限定されず、複数存在してもよい。

また、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。なお、本開示は以下の実施形態に限定されるものではなく、本開示の目的の範囲内において構成を省略する、異なる構成と入れ替える、一実施形態及び各種の変形例を組み合わせて用いる等、適宜変更を加えて実施することができる。

各図面において矢印Ｘ、Ｙで示す方向は水平面に沿う方向であり、互いに直交している。また、矢印Ｚで示す方向は鉛直方向（上下方向）に沿う方向である。各図において矢印Ｘ、Ｙ、Ｚで示される各方向は、互いに一致するものとする。

＜免震装置の補強構造＞
本発明の免震装置の補強構造は、図１（Ａ）に示す建物１０に適用された免震装置２０を補強するための構造である。建物１０は既存建物であり、この既存建物における免震装置２０を、以下に説明する補強構造によって補強する。

建物１０は、上部構造体１２及び下部構造体１４が、免震装置２０によって横方向に相対変位可能とされた免震建物である。なお、一例として、上部構造体１２は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って梁が配置された架構を備えた建築物である。

（建物）
建物１０における上部構造体１２及び下部構造体１４は、それぞれ鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造である。上部構造体１２及び下部構造体１４には、それぞれ、免震装置２０が固定される台座である凸部１２Ａ及び１４Ａが形成されている。凸部１２Ａ及び１４Ａは、何れも直方体状であり、上面視で同じ位置に配置されている。

コンクリート躯体である凸部１２Ａは上部構造体１２の下面から下向きに突出している。凸部１２Ａの下端面には、鋼製のベースプレート１２Ｂが固定されている。ベースプレート１２Ｂは、上面視で、凸部１２Ａと略同形状である。凸部１２Ａ及びベースプレート１２Ｂは、ベースプレート１２Ｂの上面に溶接された袋ナット及びボルト、又は、ベースプレート１２Ｂの上面に溶接されたスタッドボルト等によって固定されている（不図示）。

同様に、コンクリート躯体である凸部１４Ａは下部構造体１４の上面から上向きに突出している。凸部１４Ａの上端面には、鋼製のベースプレート１４Ｂが固定されている。ベースプレート１４Ｂは、上面視で、凸部１４Ａと略同形状である。凸部１４Ａ及びベースプレート１４Ｂは、凸部１２Ａ及びベースプレート１２Ｂと同様の構造で固定されている。

（免震装置）
免震装置２０は、上部構造体１２及び下部構造体１４の間に配置され、上フランジプレート２２、下フランジプレート２４及び積層ゴム支承２６を備えて構成されている。上部構造体１２と下部構造体１４との間における、免震装置２０が設置された層は、建物１０の免震層を構成する。

上フランジプレート２２及び下フランジプレート２４は、それぞれ積層ゴム支承２６の上面及び下面に固定され、図１（Ｂ）にも示すように、積層ゴム支承２６の外側に跳ね出した、平面視で円形の鋼製の板材である。

図１（Ａ）に示すように、上フランジプレート２２は、ベースプレート１２Ｂを挟んで、凸部１２Ａに固定されている。上フランジプレート２２及び凸部１２Ａは、取付ボルトＢ１によって固定されている。なお、凸部１２Ａには、取付ボルトＢ１を捩じ込むための袋ナット（不図示）が埋設されている。

同様に、下フランジプレート２４は、ベースプレート１４Ｂを挟んで、凸部１４Ａに固定されている。下フランジプレート２４及び凸部１４Ａも、取付ボルトＢ１によって固定されている。凸部１４Ａにも、取付ボルトＢ１を捩じ込むための袋ナット（不図示）が埋設されている。

（補強構造）
免震装置２０は、補強部材３０によって補強されている。免震装置２０を補強部材３０で補強するために、下部構造体１４の上面には、下フランジプレート２４と上面の高さが等しい増し打ち部４０が形成されている。

（補強構造－増し打ち部）
図２（Ａ）に示すように、増し打ち部４０は、凸部１４Ａに接して形成されている。増し打ち部４０は、コンクリートや無収縮モルタルによって形成され、上面が平坦に均されている。

また、増し打ち部４０の高さＨは、凸部１４Ａ、ベースプレート１４Ｂ及び下フランジプレート２４の合計の高さと等しい。これにより、増し打ち部４０の上面と下フランジプレート２４の上面とが面一に構成されている。

図１（Ｂ）も示すように、増し打ち部４０は、平面視で、凸部１４Ａ及びベースプレート１４Ｂの外周を覆うように形成されている。

増し打ち部４０の内部には、必要に応じて、鉄筋を配筋することができる。また、この鉄筋は、凸部１４Ａ及び下部構造体１４に埋設したアンカー筋と、溶接したり重ね継手を形成したりしてもよい。

（補強構造－補強部材）
図２（Ａ）に示すように、補強部材３０は、下部構造体１４と下フランジプレート２４とを跨いで配置され、一端（端部３０Ａ）側の下面が下フランジプレート２４の上面と接触し、他端（端部３０Ｂ）側が、増し打ち部４０を介して、下部構造体１４にアンカーボルトＢ２で固定された鋼材である。

ここで、「下部構造体１４と下フランジプレート２４とを跨いで配置され」とは、下部構造体１４の一部である凸部１４Ａより外側の部分から下フランジプレート２４に亘って配置されていることを示す。「増し打ち部４０を介して」とは、互いに固定される補強部材３０と下部構造体１４との間に、増し打ち部４０が挟まれて配置されていることを示す。

図２（Ｂ）に示すように、補強部材３０は、下部構造体に固定された固定部３２と、固定部３２から上方に突出する突出部３４と、を有するアングル材である。

図１（Ｂ）に示すように、補強部材３０は、免震装置２０における積層ゴム支承２６の周囲に複数配置されている。また、補強部材３０は、一例として、下フランジプレート２４を覆う被覆部３０Ｃの位置が、円形状である積層ゴム支承２６の周方向に略等間隔となるように、８個配置されている。

なお、補強部材３０における積層ゴム支承２６側の端部３０Ａと積層ゴム支承２６との離隔距離Ｗは、所定距離以上離隔して配置するものとする。「所定距離」とは、積層ゴム支承２６の径方向に沿う距離であり、積層ゴム支承２６が限界水平変形した際に、積層ゴム支承２６と補強部材３０とが接触しない距離である。

また、それぞれの補強部材３０及び下部構造体１４は、複数のアンカーボルトＢ２（本実施形態においては２個）によって固定されている。

図２（Ａ）に示すように、アンカーボルトＢ２は、増し打ち部４０を貫通し、下端部が下部構造体１４に固定されている。アンカーボルトＢ２はあと施工アンカーボルトであり、金属系、接着系の各種の方式を採用することができる。

なお、増し打ち部４０と下部構造体１４との接合強度が十分に大きければ、アンカーボルトＢ２の下端部は、増し打ち部４０に固定してもよい。

（その他の構成）
上記の説明においては、下部構造体１４の上面に、下フランジプレート２４と上面の高さが等しい増し打ち部４０が形成され、補強部材３０が、増し打ち部４０を介して下部構造体１４に固定されていることについて説明した。

図１（Ａ）に示すように、本実施形態においては、上部構造体１２の下面にも、上フランジプレート２２と下面の高さが等しい増し打ち部６０が形成され、補強部材５０が、増し打ち部６０を介して上部構造体１２に固定されている。

上部構造体１２の下面に形成された増し打ち部６０、増し打ち部６０を介して上部構造体１２に固定された補強部材５０の構成は、それぞれ上述した増し打ち部４０及び補強部材３０と、上下方向の配置が逆である点以外は同様であり、説明は省略する。また、これらの増し打ち部６０及び補強部材５０によって得られる効果も、後述する増し打ち部４０及び補強部材３０によって得られる効果と同様である。

＜作用及び効果＞
本発明の実施形態に係る免震装置の補強構造では、図２（Ａ）に示すように、補強部材３０が、下部構造体１４と免震装置２０の下フランジプレート２４とを跨いで配置されている。この補強部材３０は、一端（端部３０Ａ）側の下面が下フランジプレート２４の上面と接触し、他端（端部３０Ａ）側が下部構造体１４にボルト固定されている。

これにより、免震装置２０に引き抜き力が作用した際、下フランジプレート２４が浮き上がること（換言すると、下フランジプレート２４とベースプレート１４Ｂとが離れること）を抑制できる。また、下フランジプレート２４が浮き上がる場合でも、その浮き上がる高さを抑制できる。

このため、下フランジプレート２４を下部構造体１４に固定する取付ボルトＢ１（図１参照）に対して、下フランジプレート２４から「てこ反力」が作用することを抑制できる。この結果、取付ボルトＢ１が破断し難くなる。また、下フランジプレート２４の変形を抑制できる。この結果、免震装置２０における積層ゴム支承２６のせん断変形が阻害され難くなるため、免震層が想定通りの挙動となり、上部構造体１２及び下部構造体１４に、免震建物としての性能が確保される。

なお、図３には、「比較例」が示されている。比較例においては、増し打ち部４０及び補強部材３０が形成されていない。比較例においては、免震装置２００に引き抜き力が作用した際は、下フランジプレート２４０が浮き上がろうとする。これにより、下フランジプレート２４０において積層ゴム２６０から引っ張られる箇所Ｐ１を力点とし、下フランジプレート２４０の端部Ｐ２を支点とする「てこ反力」が、取付ボルトＢ１０に作用する場合がある。

これにより、取付ボルトＢ１０には、大きな引き抜き力が作用する。また、下フランジプレート２４０が変形すると、積層ゴム２６０のせん断変形が阻害され、免震層が想定された挙動を示さず、エネルギーの吸収性能を十分に発揮できない可能性もある。

このような「てこ反力」に抵抗するためには、例えば下フランジプレート２４０を厚いものに交換することが考えられる。しかし、既存の免震装置２００には上部荷重が常に作用しているため、交換は困難である。

また、下フランジプレート２４０を下部構造体に固定する取付ボルトＢ１０を増やすことも考えられる。しかし、下フランジプレート２４０及び下部構造体の双方に穴をあける必要があり、施工が困難である。

これに対して、本発明の実施形態に係る免震装置の補強構造では、免震装置２０を交換することなく、また、取付ボルトＢ１をふやすことなく、「てこ反力」に抵抗することができる。

また、本発明の実施形態に係る免震装置の補強構造では、図２（Ａ）に示すように、下部構造体１４の上面に増し打ち部４０を形成して、増し打ち部４０及び下フランジプレート２４の上面の高さを等しくしている。

このため、補強部材３０として、規格鋼材であるアングル材を用いた場合に、この鋼材における固定部３２を、増し打ち部４０の上面及び下フランジプレート２４の上面の双方に面接触させた状態で固定できる。このため、固定強度を保持し易い。また、規格鋼材を曲げ加工や溶接加工せずに用いることができるため、補強部材３０の製作が容易である。

また、本発明の実施形態に係る免震装置の補強構造では、補強部材３０がアングル材で構成されている。アングル材の突出部３４は、増し打ち部４０を介して下部構造体１４に固定された固定部３２から上方に突出している。これにより、突出部３４を備えない構成と比較して、上方に作用する引き抜き力に対する抵抗力が高い。

＜変形例＞
上記実施形態においては、図１に示す様に、上部構造体１２の下面にも、上フランジプレート２２と下面の高さが等しい増し打ち部６０が形成され、補強部材５０が、増し打ち部６０を介して上部構造体１２に固定されている例について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限らない。

例えば図４に示す上部構造体１６のように、上部構造体１６が鉄骨造である場合には、図１に示す増し打ち部６０及び補強部材５０を用いなくてもよい。このような場合においては、上フランジプレート２２を上部構造体１２に固定する取付ボルトＢ１に代えて、取付ボルトＢ３を用いる。

取付ボルトＢ３は、上フランジプレート２２を上部構造体１６におけるベースプレート１６Ａに固定するボルトである。取付ボルトＢ３は、ボルト頭とナットとの間に、上フランジプレート２２及びベースプレート１６Ａを挟み込んで、上フランジプレート２２とベースプレート１６Ａとを固定する。

この場合、取付ボルトＢ３の本数を、取付ボルトＢ１の本数より多くすることで、免震装置２０に引き抜き力が作用した際に、上フランジプレート２２の浮き上がり（つまり、上フランジプレート２２がベースプレート１６Ａから離れること）を抑制する効果を得ることができる。

また、上記実施形態においては、補強部材３０を、下フランジプレート２４を覆う被覆部３０Ｃの位置が、円形状である積層ゴム支承２６の周方向に略等間隔となるように、８個配置したが、本発明の実施形態はこれに限らない。つまり、補強部材３０の数量や位置は特に限定されるものではない。

一例として、補強部材３０は、積層ゴム支承２６の周方向に略等間隔となるように８個以外の複数個配置するものとしてもよい。補強部材３０を積層ゴム支承２６の周方向に略等間隔となるように配置すれば、免震装置２０に作用する引き抜き力の方向がどの方向に偏心していても、下フランジプレート２４の浮き上がりを抑制し易い。

別の一例として、補強部材３０は、下フランジプレート２４のＸ方向の端部及びＹ方向の端部側に多く配置してもよい。補強部材３０をこのように配置すれば、免震装置２０に対して上部構造体１２の軸方向に沿う引き抜き力が作用した際に、下フランジプレート２４の浮き上がりを抑制し易い。

さらに別の一例として、補強部材３０は、上部構造体１２のＸ方向及びＹ方向のうち、弱軸方向における下フランジプレート２４の端部側に多く配置してもよい。補強部材３０をこのように配置すれば、免震装置２０に対して上部構造体１２の弱軸方向に沿う引き抜き力が作用した際に、下フランジプレート２４の浮き上がりを抑制し易い。

また、上記実施形態においては、補強部材としてアングル材を用いているが、本発明の実施形態はこれに限らない。アングル材に代えて、チャンネル材、カットＴやフラットバーなどの規格鋼材を用いてもよい。なお、フラットバーなどの突出部を備えない鋼材を用いる場合は、突出部を備えた鋼材を用いる場合と比較して、鋼材の厚みを大きくする、鋼材の数量を大きくするなどが好ましい。

また、上記実施形態においては、増し打ち部４０を設けているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図２（Ａ）に二点鎖線で示す凸部１４Ｃのように、下フランジプレート２４に対して跳ね出し幅が大きい凸部が下部構造体１４に形成されている場合は、この凸部１４Ｃの上面に図示しないスペーサ等を配置してもよい。スペーサは、鋼材でもよいし、無収縮モルタル等でもよい。

この場合、このスペーサの上面の高さを、下フランジプレート２４の上面の高さと等しくすればよい。また、凸部１４Ｃの上面は、平坦面に均すことが好ましい。但し、スペーサとして無収縮モルタルを用いる場合は、スペーサの上面を平坦面に均せばよい。また、スペーサは、補強部材３０が配置される位置だけに設ければよい。増し打ち部６０についても、同様に省略することができる。

なお、下フランジプレート２４に対して跳ね出し幅が大きい凸部１４Ｃが形成されており増し打ち部４０を設けない場合において、本願の「下部構造体とフランジプレートとを跨いで配置される補強部材」とは、下部構造体１４の一部である凸部１４Ｃにおける下フランジプレート２４より外側の部分から下フランジプレート２４に亘って配置されている補強部材３０を示す。

つまり、本願の「下部構造体とフランジプレートとを跨いで配置される補強部材」とは、下フランジプレート２４より外側の部分から下フランジプレート２４に亘って配置されている補強部材を示す。

また、上記実施形態においては、免震装置２０が固定される台座である凸部１２Ａ及び１４Ａを直方体状としているが、本発明の実施形態はこれに限らない。凸部１２Ａ及び１４Ａは、その少なくとも一方を、四角形以外の多角形の角柱や円柱としてもよい。

例えば凸部１４Ａを角柱とする場合は、多角形における各辺の中央部に補強部材３０を配置し、補強部材３０の延設方向を各辺の垂線に沿って配置してもよい。また、凸部１４Ａを円柱とする場合は、円の周方向に沿って任意の間隔で補強部材３０を配置し、補強部材３０の延設方向を円の径方向に沿って配置してもよい。

１２ 上部構造体
１４ 下部構造体
１４Ａ 凸部（下部構造体）
２０ 免震装置
２４ 下フランジプレート（フランジプレート）
３０ 補強部材
３２ 固定部
３４ 突出部
４０ 増し打ち部
５０ 補強部材
６０ 増し打ち部

Claims (3)

1. 相対変位可能な上部構造体と下部構造体との間に配置された免震装置と、
   前記免震装置のフランジプレートを前記下部構造体に固定する取付ボルトと、
   前記下部構造体と前記フランジプレートとを跨いで配置され、一端側が前記フランジプレートと接触し、他端側が前記下部構造体にボルト固定された補強部材と、
   を備えた、免震装置の補強構造。
2. 前記下部構造体の上面には、前記フランジプレートと上面の高さが等しい増し打ち部が形成され、
   前記補強部材は、前記増し打ち部を介して前記下部構造体にアンカーボルトで固定されている、
   請求項１に記載の免震装置の補強構造。
3. 前記補強部材は、前記下部構造体に固定された固定部と、前記固定部から上方に突出する突出部と、を有するアングル材である、
   請求項１又は２に記載の免震装置の補強構造。