JP3800339B2 - Seismic isolation structure of building - Google Patents
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Description
本発明は、玉砂利の転がり支承によって、地震時における建築物の振動を緩和する建築物の免震構造に関する。 The present invention relates to a seismic isolation structure for a building that reduces vibrations of the building during an earthquake by rolling support of boulder gravel.
従来の免震技術では、地震に対する建築物の不動化(免震化)を図るためのアイソレーター(振動遮断装置)として、建築物の基礎とその下部に設けた支持部(基盤)の間に、鋼板とゴム板を交互に積層した構成の積層ゴム支承、ポリフィルム等のすべり部材を用いたすべり支承、鋼球等の転がり機能を用いる転がり支承、ゴム等の弾性部材による弾性物支承等の手段(技術)を用いているが、更に、減衰と復元装置としてのダンパーを併用するものもある。 In conventional seismic isolation technology, as an isolator (vibration isolation device) for immobilizing the building against earthquakes (vibration isolation device), between the foundation of the building and the support part (base) provided at the bottom, Laminated rubber bearings constructed by alternately laminating steel plates and rubber plates, sliding bearings using sliding members such as polyfilm, rolling bearings using rolling functions such as steel balls, elastic material bearings using elastic members such as rubber (Technology) is used, but there is also one that uses a damper as a damping and restoring device.
本発明に関連する転がり支承には、玉砂利や鋼球(スチールボール)を用いて実施する下記の文献がある。 The rolling bearings related to the present invention include the following documents that are implemented using ball gravel and steel balls (steel balls).
前述の従来技術のうち、特許文献1においては、明細書及び図から玉砂利は多量且つ多層に敷設されていると解釈ができる。しかし、多量且つ多層の玉砂利では、地震に際し、転動が不能となるので、免震性は殆ど成立しない。 Among the above-mentioned prior arts,
また、免震性を鋼球による転がり支承に求める特許文献2,3及び4の免震構造は、転がり機能が高く、免震性にも優れるが、反面、減衰や復元のためのダンパーを必要とし、また、強風時、建築物が風圧により揺動する欠点がある。そのため、風の日は居住者を不安にすることとなる。また、前記文献の中には、電力を用いて免震性を獲得しているものもあるが、これは停電や故障があれば、機能しないものとなる。 In addition, the seismic isolation structures in
前述の転がり支承により免震性の獲得を試みる本発明は、その素材として、転がり機能の高い鋼球(スチールボール)やすべり機能の高いポリフィルム等を支承とはせず、敢て転がり機能の劣る玉砂利に活路を求めることとした。即ち、略等粒の玉砂利を一層(重なりのない状態)にして、ベタ基礎(建物を載置する立ち上がりの下部が一枚板となっている基礎)と基盤(ベタ基礎を載せ支える一枚盤)の間に敷設・介在させ、免震性の確立と風圧による建築物の揺動防止を図ることとした。これにより、弱震には対応せず、中・強震の場合にのみ玉砂利が転動し、免震性が成立する。また、本発明では、玉砂利の転がり機能の劣ることが長所となり、強風時の風圧にも耐え、建築物の揺動には至らない。 The present invention, which attempts to acquire seismic isolation by the rolling bearing described above, does not use a steel ball (steel ball) with a high rolling function or a poly film with a high sliding function as a material, and has a rolling function. We decided to seek a way to inferior jade gravel. In other words, with a roughly equal grain of gravel (with no overlap), a solid foundation (a foundation on which the lower part of the building on which the building is placed is a single plate) and a base (a single board that supports the solid foundation) ) And laid between them to establish seismic isolation and prevent the building from swinging due to wind pressure. As a result, seismic gravel rolls only in the case of medium and strong earthquakes and does not deal with weak earthquakes, and seismic isolation is established. Moreover, in this invention, it is an advantage that the rolling function of the gravel is inferior, it can endure the wind pressure at the time of a strong wind, and does not lead to rocking | fluctuation of a building.
しかし、一層に敷設・介在させた玉砂利の機能だけでは復元能力が劣り、地震後建築物の位置にずれが生じる場合もある。この防止のために、本発明では、ベタ基礎と基盤とに係わらせてダンパーを所要数設置する。そして、復元力は,ダンパーに配備した弾性部材の弾力(伸縮力)に求め、地震による建築物のずれを軽微なものにする。 However, the function of the shingle gravel laid and interposed in one layer is inferior in restoring ability, and the position of the building may be shifted after the earthquake. In order to prevent this, in the present invention, a required number of dampers are installed in relation to the solid foundation and the base. The restoring force is obtained from the elasticity (stretching force) of the elastic member provided in the damper, and the displacement of the building due to the earthquake is minimized.
本発明は、その免震機能を、前述のように一層に敷きつめた玉砂利の転がり支承とダンパーの機能に委ね、意図的に転がり機能が劣る方式のものとしているので、低震度の地震には免震機能は働かないものの、中・強震度の地震の免震や強風による建築物の揺動には有効に機能する利点がある。 In the present invention, the seismic isolation function is entrusted to the rolling support of the gravel layer and the damper function that are further spread as described above, and the rolling function is intentionally inferior. Although the seismic function does not work, it has the advantage of functioning effectively for seismic isolation of medium and strong earthquakes and for rocking buildings due to strong winds.
また、本発明における復元力は、中・強震度の地震動とダンパーの弾力(伸縮力)の相乗効果によって形成されるので、地震に際し、建築物が大きくずれることはない。
また、ダンパーの内枠と外枠の間には、放射状に弾性部材(コイルばね)を配設しているので、あらゆる方向の震動(揺動)に対応した復元力が得られる利点がある。In addition, since the restoring force in the present invention is formed by a synergistic effect of medium and strong seismic intensity and the elasticity (stretching force) of the damper, the building will not be greatly displaced in the event of an earthquake.
Further, since elastic members (coil springs) are arranged radially between the inner frame and the outer frame of the damper, there is an advantage that a restoring force corresponding to vibrations (swings) in all directions can be obtained.
本発明は、その構成が簡易であり、また作業工程もシンプルである。その上、材料も安価なので、建設は低コストとなる利点がある。また、本発明が電力を必要としない機構であることも、大きな利点である。従って、本発明では故障や停電等による機能不能等の問題は生じない。 The configuration of the present invention is simple, and the work process is also simple. In addition, since the materials are inexpensive, construction has the advantage of low cost. Moreover, it is a big advantage that this invention is a mechanism which does not require electric power. Therefore, the present invention does not cause problems such as malfunction due to failure or power failure.
図1と図2は、本発明の構成の概要を示す図である。
建築物の建設箇所を掘削して成る凹部の底にクラッシャー9を形成し、その上部に、コンクリートによる基盤6を形設する。基盤6には鉄筋が内蔵されているが、図に記載はしていない。基盤6の厚さは、200mm程度とし、その上面は水平且つ平滑に構成する。また、基盤6の所要箇所には、後述のダンパー2a設置の軸となる支軸7を立設するが、その下部は、基盤6,クラッシャー9及び地中に埋め込まれている。支軸7はその外径を略200mm(コイルばね6個を用いた場合)とする鋼材の円柱とし、一般木造建築物では基盤6の10m2当り1個程度の割合で立設する。また、支軸7の突出部分(高さ)は、ベタ基礎1のペース部分の厚さより若干大きくする。1 and 2 are diagrams showing an outline of the configuration of the present invention.
A crusher 9 is formed on the bottom of a recess formed by excavating a construction site of a building, and a
ダンパー2aは、地震に際し建築物の振動の減衰と復元に関与するものであるが、その中心部には、前述の支軸7に嵌着される内枠3aを設け、その外側に外枠4aを配し、その間に弾性部材として6個のコイルばね5を均等角度で放射状に配設し、図示は省略しているが、その端部は、内枠3aと外枠4aに溶接又はねじ止め等で固着する。しかし、コイルばね5の個数は、上記に限らず、他の個数でもよい。 The damper 2a is involved in the attenuation and restoration of the vibration of the building in the event of an earthquake. The inner frame 3a fitted on the
内枠3は、前記の支軸7に嵌着ができる内径のものとし、また、外枠4aの径は概ね800〜900mmとする。内枠3aと外枠4aは、共に中空の円柱状の形状とし、外枠4aは、その高さをベタ基礎1のベース部分の厚さより若干大きなものにする。 The
次に、建築物を載置するベタ基礎1の形成について説明する。
基盤6の上面に、略等粒の玉砂利8を重なりのない一層にして敷設する。玉砂利8は、その機能性から、20〜30mmの範囲の径を適当とし、その範囲から略等粒状のものを選び用いる。Next, formation of the
On the upper surface of the
玉砂利8の敷設後、ダンパー2aの内枠3aを支軸7に嵌着してダンパー2aを所要位置に設置する。この際、ねじやピン等の回動防止部材13や溶接等により、内枠3aと支軸7を固着する。次に、ダンパー2a部分を刳り貫いた鉄板12を玉砂利8上に溶接等により間隙なく敷きつめる。鉄板12は1mm以内の厚さでよいが、敷設後、ベタ基礎1と一体化するため、その上面に突起を取りつけることがのぞましい。なお、前記鉄板12に代えて、ベニア板(厚さ3mm程度)等を用いることも可能である。 After laying the
鉄板12の敷設後(図では示していないが)この上にベタ基礎1を形成する型枠と2段となる鉄筋等を組み、ここにコンクリートを打設してベタ基礎1のベース部分を形成すると共に、その上部には、建築物の土台を載置する立ち上がり11を、鉄筋コンクリートで形成する。 After laying the iron plate 12 (not shown in the figure), the formwork that forms the
次に、本発明の機能(作用)について説明する。
本発明は、免震構造を転がり支承に求め、その転がり部材として、敢て転がり機能の低い玉砂利を用いて、激しく速い地震動を揺れ幅の小さなゆっくりした揺れに代え、建築物の免震化を図っている。従って、本発明は、揺れの小さな弱震等には対応せず、中震以上の地震に対応するよう意図している。Next, the function (action) of the present invention will be described.
The present invention seeks a seismic isolation structure for rolling bearings, and uses gravel with a low rolling function as its rolling member, replacing intense and rapid seismic motion with slow swinging with a small swing width, and seismic isolation of the building. I am trying. Accordingly, the present invention is not intended to deal with weak earthquakes or the like with small shaking, but is intended to deal with earthquakes that are greater than the middle earthquake.
また、本発明は、転がり機能の低い玉砂利を用いることによって、免震のみならず、免震構造がもたらす強風による建築物の揺動に対しても配慮している。即ち、本発明は、玉砂利の静止まさつ力の範囲で強風に対蒔するので、風速40m/秒の強風にも耐えることが可能である。 In addition, the present invention takes into consideration not only seismic isolation but also swinging of the building due to strong winds caused by the seismic isolation structure by using gravel with a low rolling function. In other words, the present invention is able to withstand strong winds with a wind speed of 40 m / sec because it faces strong winds within the range of static grazing force of the gravel.
しかし、玉砂利による免震構造だけでは、大きな地震や強風によっては、建築物の位置にずれが生じることもある。その対策として、玉砂利の転がりまさつ力に見合う(対蒔する)弾力(伸縮力)をもつコイルばね5を備えたダンパー2aを、図2で示すようにベタ基礎1と基盤6両者に係わらせて設置する。 However, with the seismic isolation structure using boulders, the position of the building may be shifted due to a large earthquake or strong wind. As a countermeasure, a damper 2a provided with a
最後に、本発明の確立に係わる基礎数値を示す。
本発明では、玉砂利8の静止まさつ力(平均値)が、ベタ基礎1も含む建築物重量の略4分の1であることを実験から得、これを本に免震構造を構築している。また、強風による建築物の揺動についても、風速と風圧の関係から、本発明の免震構造が風速40m/秒以上の強風にも揺動せず、耐え得ることを確認している。更に、ダンパーの機能をも考慮すれば、風速50m/秒にも耐えることが可能と考える。
また、50m/秒以上の強風であっても、建築物の動く範囲は、コイルばね5の縮小限度内であるので、大きな動きにはならない。なお、本発明におけるダンパー2aのコイルばね5の必要最大伸縮力は、一般木造建築の場合1個当り300kg程度でもよい。Finally, basic numerical values related to the establishment of the present invention are shown.
In the present invention, it is obtained from an experiment that the static glazing force (average value) of the
Even if the wind is 50 m / sec or higher, the range of movement of the building is within the reduction limit of the
以上の説明におけるダンパーは、円柱状のダンパー2aである。しかし、これに限らず図4で示すように、内枠と外枠を共に角柱状にしたものであってもよい。図4では、その例として、6角柱状のものを示している。これにより、内枠3bと外枠4bにコイルばね5を有効に固着することが可能となる。固着は、溶接又はねじ止め等で行う。また、内枠3b内に嵌入となる支軸7には、図5で示すように、等間隔に帯状突起を設け、ダンパーの回動防止を図る。また、図3と図4で示すように、外枠4aと4bの外側には、該外枠をベタ基礎1に固定するための鉤突起15を設ける。しかし、鉤突起15に限らず、先端部を球などとした突起であってもよい。 The damper in the above description is the cylindrical damper 2a. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 4, both the inner frame and the outer frame may be prismatic. FIG. 4 shows a hexagonal prism shape as an example. Thereby, the
本発明は、建築物の免震構造のみならず、構造物(例えば陳列棚や重要構造物等)独自の免震構造としても適用が可能である。 The present invention can be applied not only to a seismic isolation structure of a building but also to a seismic isolation structure unique to a structure (such as a display shelf or an important structure).
1 ベタ基礎
2a,2b ダンパー
3a,3b 内枠
4a,4b 外枠
5 コイルばね
6 基盤
7 支軸
8 玉砂利
9 クラッシャー
10 地表
11 立ち上がり
12 鉄板
13 回動防止部材
14 帯状突起
15 鉤突起DESCRIPTION OF
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