JP3663563B2 - 免震装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば各種建築構造物において地震動の入力を低減するに好適な免震装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビルやマンション等の建築構造物において地震発生時の揺れおよびそれによる被害を最小限に抑えるために、各種免震装置が開発されている。
この免震装置には、粘弾性体と鋼板とを上下方向に交互に積層した構造のいわゆる積層ゴムが多く採用されている。積層ゴムは、例えば建物の基礎と、この基礎上に構築される上部躯体との間に介装されており、地震等によって水平方向の入力があったときには、粘弾性体が水平方向に変形することによって上部躯体の振動周期が長期化され、さらに免震装置に併設された減衰装置によって上部躯体の振動エネルギーが吸収されて揺れが抑えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の免震装置には以下のような問題点が存在する。すなわち、免震装置として多用されている積層ゴムについて、これを構成する粘弾性体（ゴム）は、上下方向の圧縮強度は十分に大きいものの引張強度が小さい。このため、積層ゴムに上下方向の引張力が過大に作用すると、粘弾性体にクラックや空隙が生れて剛性、強度ともに著しく低下して免震装置としての機能を果たすことができなくなってしまう。
このように上下方向に大きな引張力が作用する構造物としては、例えば超高層ビル等、幅に対する高さの比（アスペクト比）が大きなもののほか、平面視Ｌ字形や台形状等の不整形な平面形状を有する建物、地震時の変動軸力が長期荷重より大きくなるもの、大形の屋根を備え強風により浮力が生じるもの等がある。このような構造物には従来の積層ゴムを採用した免震装置を適用することは不可能である。
【０００４】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、構造物に上下方向に引張力が作用した場合にも、この引張力による上部躯体の浮き上がりを許容しつつ水平方向に作用する震動を吸収することができる免震装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、水平方向に延在し所定の角度をなして交差する下部レールと上部レールとを下部躯体、上部躯体にそれぞれ設け、下部躯体と上部躯体との間で構造物に生じる水平方向の相対変位を許容するとともに上下方向の相対変位を抑制し、さらに下部レールおよび上部レールに沿って移動するジョイント部材を介して下部レールと上部レールとを連結した可動支承と、この可動支承を介して下部躯体と上部躯体との間に生じた水平方向の変位を減衰する減衰機構とを並設して免震装置を構成する。
この免震装置においては、可動支承によって、下部躯体と上部躯体との間で生じる水平方向の相対変位に対してはこれを許容しつつ、上下方向の相対変位に対してはこれを抑制し、積層ゴム等により構成される減衰機構に上下方向の引張力が作用することが防止される。
【０００６】
また、この免震装置では、下部レールおよび上部レールとして平行に離間した一対のレール部について、その対向する側面に溝を形成し、この一対のレール部を長さ方向に対して垂直に断面視すると上縁どうしよりも下縁どうしの間隔が大きくなるように構成し、ジョイント部材の両端に、溝に係合することでジョイント部材を下部レールおよび上部レールに沿って移動可能とする膨出部をそれぞれ設けることによって、下部躯体と上部躯体との間に生じる水平方向の相対変位が許容され上下方向の相対変位のみが抑制される。
【０００７】
さらに、ジョイント部材の膨出部に、下部レールおよび上部レールの上縁に押圧されることでジョイント部材を当該レールが設けられた下部躯体もしくは上部躯体に向けて付勢する押圧部を設けることによって、ジョイント部材の両端面が下部躯体側および上部躯体側に圧接される。
【０００８】
加えて、下部レールもしくは上部レールに摺接するジョイント部材の両端面に積層ゴムを介して樹脂板を装着することによって、可動支承に大きな水平変位が表れないような中小規模の地震に対する免震効果が得られる。
【０００９】
また、下部レールおよび上部レールに備わる一対のレール部に、ジョイント部材の移動に伴ってその移動方向に伸縮し、下部レールおよび上部レールとジョイント部材との摺接部分を覆い隠すカバーを設けることによって、ジョイント部材の滑らかな摺動を阻害するゴミ等の侵入が防止される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る免震装置の一実施形態を図１ないし図４に示して説明する。
本発明の免震装置は、例えば建築構造物の基礎（下部躯体）１と、この基礎１上に構築される建屋（上部躯体）２との間に介装され、基礎１上に構築された建屋２との間に生じる水平方向の相対変位を許容する可動支承３と、この可動支承３を介して基礎１と建屋２との間に生じた水平方向の変位を減衰する減衰機構（図示せず）とを備えている。
【００１１】
可動支承３は、基礎１の上面に固定された水平方向に延在する下部レール１１と、建屋２の下面に固定され、水平方向に延在しつつ下部レール１１に対して直交する上部レール２１と、さらにこれら下部レール１１と上部レール２１との間に介装された鋼製の接続金物（ジョイント部材）３０とを備えている。
【００１２】
下部レール１１、上部レール２１はいずれも同じ形状を有しており、平行に離間した一対のレール部１２の対向する側面に溝１３が形成され、長さ方向に対して垂直に断面視すると一対のレール部１２の上縁１２ａ間よりも下縁１２ｂ間の間隔が大きくなるように構成されている。
【００１３】
接続金物３０には、平断面形状が正方形の軸部３１の上下両端部に、軸部３１の各面と４辺の向きを一致させて矩形の板状部（膨出部）３２が一体に形成されている。板状部３２の１辺の長さは対向する溝１３間の間隔よりも僅かに短く設定されており、この板状部３２を溝１３に係合させることで接続金物３０が下部レール１１および上部レール２１に沿って移動可能とされている。
【００１４】
下部レール１１および上部レール２１には、一対のレール部１２間に位置する平面に沿ってステンレス製の板材（以下、単にステンレス板とする）１４が貼設されており、このステンレス板１４に対向する接続金物３０の両端面には、ゴムシートと鋼板とを交互に積層した積層ゴム３５を介して、ステンレス板１４に接する一面に四弗化エチレン樹脂がコーティングされた板材（以下、単に樹脂板とする）３６が貼設されている。樹脂板３６は積層ゴム３５の厚さ方向の弾性によりステンレンス板１４に圧接されている。
【００１５】
また下部レール１１および上部レール２１には、レール部１２の上縁１２ａの対向する側面に沿って帯状のステンレス板１５がレールの長さ一杯に貼設されており、このステンレス板１５に対向する接続金物３０の軸部３１の側面には、ゴムシート３７を介して樹脂板３８が貼設されている。樹脂板３８はステンレス板１５に近接しているものの接触しておらず間隙を設けて配置されている。
【００１６】
さらに下部レール１１および上部レール２１には、レール部１２の上縁１２ａの溝１３に面する側面に沿って帯状のステンレス板１６がレールの長さ一杯に貼設されており、このステンレス板１６に対向する接続金物３０の板状部３２には、上縁１２ａに押圧されることで接続金物３０を基礎１および建屋２に向けて付勢する押圧部４０が設けられている。
【００１７】
押圧部４０には、先端に雄ネジ部４１を有し基端に板状の天盤部４２を有する軸部材４３が、板状部３２に厚さ方向に設けられた孔３９に上縁１２ａ側から通され、雄ネジ部にナット４４が螺着されることで板状部３２に取り付けられている。ステンレス板１６に対向する天盤部４２の上面には樹脂板４５が貼設されており、この樹脂板４５は、軸部材４３に通され板状部３２と天盤部４２との間に介装されたゴムワッシャー４５によって軸部材４３ごと付勢されてステンレス板１６に圧接されている。
【００１８】
下部レール１１および上部レール２１の両端には、接続金物３０の移動範囲をレール長に規制するストッパ１７がレール部１２の上縁１２ａ間に架設されている。また、上部レール２１の両端には、施工時に上部レール２１を水平に設置するためのレベル調整ボルト２６がストッパ１７から下方の基礎１に向けて長さ調節可能に垂設されている。
【００１９】
また下部レール１１および上部レール２１には、接続金物３０の移動に伴ってその移動方向に伸縮し、下部レール１１および上部レール２１と接続金物３０との摺接部分を覆い隠すジャバラ式のカバー５０が設けられている。
【００２０】
減衰機構は可動支承３に並設されて基礎１と建屋２との間に介装されており、積層ゴムを用いた従来一般の減衰構造が採用されている。
【００２１】
上記のように構成された免震装置において、地震等によって建築構造物に水平方向の力が作用すると、地盤と一体に震動する基礎１と、免震装置を介して基礎１上に構築された建屋２との間で水平方向の相対変位が生じる。すると、免震装置においてはこれに追従して上部レール１１と下部プレート２１とが接続金物３０を介して水平面内で相対移動することから、基礎１に対して建屋２がすべり支承により支持される。
【００２２】
また、建築構造物を転倒させようとする力（モーメント）が作用すると、免震装置には上下方向に圧縮力もしくは引張力が作用する。このとき、接続金物３０両端の板状部３２が下部レール１１、上部レール２１の溝１３に係合されていることから、基礎１と建屋２との間に生じる上下方向の相対変位が抑制される。
【００２３】
このように、上記の免震装置によれば、地震等によって建築構造物に水平方向の力が作用したときには、積層ゴムからなる減衰機構によって免震効果を発揮することができる。このとき、可動支承３では基礎１と建屋２との間で生じる水平方向の変位を許容するすべり支承構造となっており、減衰機構による免震効果を何ら妨げることはない。
【００２４】
また、建築構造物を転倒させようとする力が作用したときには、可動支承３によって基礎１と建屋２との間に生じる上下方向の相対変位が抑制されることによって、減衰機構としての積層ゴムに引張力が作用するのを防止することができる。これによって、積層ゴムを構成する粘弾性体にクラックや空隙が生じることがなく積層ゴムの剛性、強度が低下することがない等、減衰機構の健全性が保たれるので、建築構造物にどのような地震力が作用しても優れた免震効果を維持することができる。
【００２５】
しかも、下部レール１１および上部レール２１と接続金物３０との摺接部分には、両レール側にステンレス板１４、１５、１６が、接続金物３０側には樹脂板３６、３８、４５がそれぞれ貼設されていることから、摩擦による抵抗が低減されて減衰機構における免震効果を妨げることがない。
【００２６】
さらに接続金物３０の両端面には、ステンレス板１４に接する樹脂板３６との間に積層ゴム３５が介装されており、中小規模の地震に対してはこの積層ゴム３５が作用して十分な免震効果を発揮することが可能である。
【００２７】
この結果、従来の積層ゴムを採用した免震装置を適用できなかった箇所や構造物、例えば超高層ビル等、幅に対する高さの比（アスペクト比）が大きなもののほか、平面視Ｌ字形や台形状等の不整形な平面形状を有する建物、地震時の変動軸力が長期荷重より大きくなるもの、大形の屋根を有するため強風により浮力が生じるもの等についても、上記の免震装置を適用して免震性能を付与することが可能である。
【００２８】
また上記の免震装置においては、接続金物３０側に設けられた樹脂板３６、３８、４５を、積層ゴム３５やゴムシート３７、ゴムワッシャー４５を介してレール側に設けられたステンレス板１４、１５、１６に押し付けた状態となっており、接続金物３０が傾いた場合にも積層ゴム３５、ゴムシート３７、ゴムワッシャー４５の各弾性体が変形して接続金物３０の傾きを吸収し樹脂板３６、４５の全面をステンレス板１４、１６に圧接させるので、安定したすべり支承を得ることができる。
【００２９】
さらに上記の免震装置においては、下部レール１１および上部レール２１にジャバラ式のカバー５０が設けられており、このカバー５０が接続金物３０の移動に伴ってその移動方向に伸縮し、下部レール１１および上部レール２１と接続金物３０との摺接部分を覆い隠すことで接合金物３０の滑らかな摺動を阻害するゴミ等の侵入を防止してすべり支承の性能低下を防止することができる。
【００３０】
なお、上記の実施形態においては接続金物３０の軸部３１の断面形状を正方形としたが、その形状に限定されるものではなく、例えば断面形状を円形としてもよい。このような接続金物３０を採用すれば、下部レール１１と上部レース２１との交差角度が変位自在となり、基礎１に対する建屋２のねじり方向の変形が許容されることとなる。
【００３１】
また、上記の実施形態においては免震装置を基礎１と建屋２との間に設置する構成としたが、免震装置の設置箇所については何ら限定されるものではない。
さらに、上記の実施形態においては減衰機構に積層ゴムを採用したが、例えば粘性系や履歴系の他の構造を有するダンパー等を備える構成としてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る免震装置は、下部躯体と上部躯体との間に介装され、水平方向に延在し所定の角度をなして交差する下部レールと上部レールとが下部躯体、上部躯体にそれぞれ設けられ、下部躯体と上部躯体との間で構造物に生じる水平方向の相対変位を許容するとともに上下方向の相対変位を抑制し、さらに下部レールおよび上部レールに沿って移動するジョイント部材を介して下部レールと上部レールとが連結されてなる可動支承を備えている。さらにこの可動支承として、下部レールおよび上部レールは、平行に離間した一対のレール部の対向する側面に溝が形成され、長さ方向に対して垂直に断面視すると一対のレール部の上縁どうしよりも下縁どうしの間隔が大きく構成され、ジョイント部材の両端には、前記溝に係合することでジョイント部材を下部レールおよび上部レールに沿って移動可能とする膨出部がそれぞれ設けられた構成を採用することによって、下部躯体と上部躯体との間で生じる水平方向の相対変位を許容しつつ上下方向の相対変位を抑制して積層ゴム等の減衰機構に上下方向の引張力が作用することが防止されるので、積層ゴム等の減衰機構の破損を防いで免震性能を維持することができる。
このような免震装置により、従来の積層ゴムを採用した免震装置を適用できなかった箇所や構造物、例えば超高層ビル等、幅に対する高さの比が大きなもののほか、平面視Ｌ字形や台形状等の不整形な平面形状を有する建物、地震時の変動軸力が長期荷重より大きくなるもの、大形の屋根を備え強風により浮力が生じるもの等にも、上記の免震装置を適用して免震性能を付与することが可能となる。
【００３３】
さらにこの免震装置には、ジョイント部材の膨出部に、下部レールおよび上部レールの上縁に押圧されることでジョイント部材を当該レールが設けられた下部躯体もしくは上部躯体に向けて付勢する押圧部が設けられており、ジョイント部材の両端面が下部躯体側および上部躯体側に圧接されるので、安定したすべり支承を得ることができる。
【００３４】
さらに、下部レールもしくは上部レールに摺接するジョイント部材の両端面に積層ゴムを介して樹脂板を装着することによって、可動支承に大きな水平変位が表れないような中小規模の地震に対する免震効果が得られる。
【００３５】
さらに、下部レールおよび上部レールに備わる一対のレール部に、ジョイント部材の移動に伴ってその移動方向に伸縮し、下部レールおよび上部レールとジョイント部材との摺接部分を覆い隠すカバーが設けられており、ジョイント部材の滑らかな摺動を阻害するゴミ等の侵入を防止してすべり支承の性能低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る免震装置の一実施形態を示す立断面図である。
【図２】 図１に示した免震装置における接続金物３０と下部レール１１との摺接部分を示す要部断面図である。
【図３】 図１に示す免震装置を上部レール２１の一端から側方視した側面図である。
【図４】 図１に示す免震装置におけるカバー５０の構成を示す概略立断面図である。
【符号の説明】
１ 基礎（下部躯体）
２ 建屋（上部躯体）
３ 可動支承
１１ 下部レール
１２ レール部
１３ 溝
２１ 上部レール
３０ 接合金物（ジョイント部材）
３１ 軸部
３２ 板状部（膨出部）
３５ 積層ゴム
４０ 押圧部材
５０ カバー

Claims (2)

1. 下部躯体と上部躯体との間に介装され、当該構造物における上部躯体の浮き上がりを抑制しつつ水平方向に作用する震動を減衰する免震装置であって、
   水平方向に延在し所定の角度をなして交差する下部レールと上部レールとを下部躯体、上部躯体にそれぞれ設け、下部躯体と上部躯体との間で構造物に生じる水平方向の相対変位を許容するとともに上下方向の相対変位を抑制し、さらに下部レールおよび上部レールに沿って移動するジョイント部材を介して下部レールと上部レールとを連結した可動支承と、
   該可動支承を介して下部躯体と上部躯体との間に生じた水平方向の変位を減衰する減衰機構とを備え、
   前記下部レールおよび上部レールは、平行に離間した一対のレール部の対向する側面に溝が形成され、長さ方向に対して垂直に断面視すると一対のレール部の上縁どうしよりも下縁どうしの間隔が大きく構成され、
   前記ジョイント部材の両端には、前記溝に係合することでジョイント部材を下部レールおよび上部レールに沿って移動可能とする膨出部がそれぞれ設けられ、当該膨出部には、前記下部レールおよび上部レールの上縁に押圧されることでジョイント部材を当該レールが設けられた下部躯体、上部躯体に向けて付勢する押圧部が設けられ、
   前記下部レールもしくは上部レールに摺接する前記ジョイント部材の両端面には積層ゴムを介して樹脂板が装着されていることを特徴とする免震装置。
2. 請求項１に記載された免震装置において、
   下部レールおよび上部レールに備わる一対のレール部には、前記ジョイント部材の移動に伴ってその移動方向に伸縮し、下部レールおよび上部レールとジョイント部材との摺接部分を覆い隠すカバーが設けられていることを特徴とする免震装置。

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