JP3948273B2

JP3948273B2 - 免震構造、免震方法

Info

Publication number: JP3948273B2
Application number: JP2001394781A
Authority: JP
Inventors: 幸弘勘坂
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP2003194146A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、免震ゴムで免震対象物を免震する免震構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、建築物と基礎部との間に免震ゴムを介装した構成の免震構造が一般的に用いられている。このような免震構造において、大きな地震の発生時等に建築物全体が左右に揺れるような動き（ロッキング）が生ずると、建築物が基礎部から浮き上がった部分において免震ゴムに引抜き力が作用する（図５を参照）。そして、免震ゴムは圧縮力に対しては大きな強度を有するが、引抜き力（引張り力）に対する強度は小さい。このため、免震ゴムに大きな引抜き力が作用すると、免震ゴムによる所期の免震性能が得られなくなってしまう。
【０００３】
そこで、例えば特開平１０−２８０７２９号公報には、免震ゴムに作用する引抜き力を低減することを目的とした免震構造が開示されている。この免震構造では、基礎部側および建築物側に互いに直角関係をもって対向配置された下部ガイドレールおよび上部ガイドレールが固定され、これらガイドレールの間に、上下に伸縮可能な材料からなる引抜拘束部が設けられている。かかる構成によれば、建築部が基礎部から浮き上がるように変位して引抜き力が発生した場合に、この引抜き力に対して引抜拘束部が抵抗することにより、免震ゴムに作用する引抜き力が低減される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の免震構造では、上部および下部のガイドレールを設けることによって建築物の水平変位を許容する構成としているため、構成が複雑化してコスト増を招いてしまう。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、大きな引抜き力が発生した場合にも免震性能を維持することが可能な免震構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、基礎部に免震ゴムを介して免震対象物を支持する免震構造であって、前記基礎部に対して固定された保持部材と、該保持部材により保持され、前記免震ゴムの下部フランジ板を前記基礎部へ向けて付勢する弾性部材と、前記基礎部に設けられた開口部と、前記下フランジ板の下面に固定されると共に前記開口部に収容されたガイド部材とにより構成され、前記下部フランジ板の上下方向の変位を許容すると共に水平方向の変位及び傾斜を阻止するガイド機構と、を設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、免震ゴムに引抜き力が作用することにより、免震ゴムが基礎部から浮き上がるように変位すると、その引抜き力は免震ゴムの下部フランジ板を介して弾性部材に伝達される。この場合、弾性部材には伝達された力に応じた弾性変形が生ずる。したがって、免震対象物が上向きに変位すると、その変位の一部は弾性部材の弾性変形で吸収されることとなり、これにより、免震ゴムに作用する引抜き力が低減される。このように、本発明によれば、下部フランジ板を付勢する弾性部材と、これを保持する保持部材とを設けるだけの簡単な構成で、免震ゴムに作用する引抜き力を低減して、免震性能を維持することができる。また、ガイド機構により、免震ゴムの下部フランジ板の水平方向の変位及び傾斜が拘束される。このため、免震対象物から免震ゴムに回転力や水平力が作用した場合にも、免震ゴムが傾斜したり水平方向にずれたりするのを防止して、免震ゴムの免震性能を維持することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載された発明は、請求項１記載の免震構造において、前記弾性部材は、前記免震ゴムの弾性係数よりも小さな弾性係数を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、弾性体は免震ゴムよりも小さな弾性係数を有しているので、弾性体には免震ゴムよりも大きな弾性変形が生ずる。したがって、免震対象物が上向きに変位した場合に、その変位の大半は弾性体の弾性変形で吸収されることとなり、これにより、免震ゴムに作用する引抜き力はより効果的に低減される。
【００１０】
また、請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載の免震構造において、前記保持部材は前記基礎部に対する上下方向の位置を調整可能に構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、保持部材の基礎部に対する上下方向の位置に応じて、弾性体の初期弾性変形量を調整することができる。そして、この初期弾性変形量に応じた初期荷重が免震ゴムを基礎部に付勢する力として作用する。したがって、免震対象物に上向き変位が生じた場合、免震ゴムに作用する引抜き力が上記初期荷重を超えると、免震ゴムが基礎部から浮き上がるように変位することとなる。したがって、本発明によれば、免震対象物の上向き変位に応じて弾性体が弾性変形を始めるタイミングを調整することができる。
【００１２】
また、請求項４に記載された発明は、基礎部に免震ゴムを介して免震対象物を支持する免震方法であって、前記基礎部に対して保持部材を固定し、該保持部材により保持され、前記免震ゴムの下部フランジ板を前記基礎部へ向けて付勢する弾性部材を設け、前記基礎部に設けられた開口部と、前記下フランジ板の下面に固定されると共に前記開口部に収容されたガイド部材とにより構成され、前記下部フランジ板の上下方向の変位を許容すると共に水平方向の変位及び傾斜を阻止するガイド機構を設けることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態である免震構造１０が適用された免震対象物である構造物１２の基礎部分を示す正面図である。また、図２は、図１に示す免震構造１０の直線II-IIに沿った断面図であり、図３は、免震構造１０の要部を拡大して示す鉛直方向断面図である。
【００１５】
図１〜図３に示す如く、免震構造１０は、積層ゴムからなる免震ゴム１４を含んで構成されている。免震ゴム１４の上下端部には夫々上部フランジ板１４ａおよび下部フランジ板１４ｂが固定されており、上部フランジ板１４ａが構造物１２の下底面に取り付けられている。
【００１６】
図３に示す如く、下部フランジ板１４ｂの下面には、取付ボルト１６により、ガイド部材１８が固定されている。ガイド部材１８は、その上端部に設けられた支持プレート１８ａと、支持プレート１８ａの下面に固定されたガイド部１８ｂとにより構成されており、支持プレート１８ａが下部フランジ板１４ｂに固定されている。ガイド部１８ｂは、例えば、支持プレート１８ａに溶接固定された環状鋼板１８ｃの内側にモルタル等の充填材１８ｄを充填すること等により構成されている。
【００１７】
ガイド部材１８は、そのガイド部１８ｂが基礎板２０に設けられた円筒状の開口部２２に収容され、かつ、支持プレート１８ａの周縁部下面が基礎板２０上に設置されたベースプレート２３に当接するように設置されている。ガイド部１８ｂの周囲には、ゴムシート２４等の潤滑用材料が張り付けられており、このゴムシート２４の外周面が、開口部２２の内周面に沿って固定された鋼板等からなるガイド面２６と摺動するように構成されている。これにより、ガイド部材１８は開口部２２により上下に移動可能に支持されつつ、水平方向の変位が阻止されるようになっている。なお、ゴムシート２２をガイド部１８ｂ側ではなく、ガイド面２６側に設けてもよい。
【００１８】
下部フランジ板１４ｂの外周縁部の下面と、ベースプレート２３との間にはシールゴム等のシール部材２７が装着されている。このシール部材２７により、後述するように下部フランジ板１４ｂが基礎板２０から浮き上がった場合にも、開口部２２へ雨水等が浸入することが防止される。
【００１９】
免震構造１０は、また、引抜力低減機構２８を備えている。図２に示される如く、引抜力低減機構２８は、免震ゴム１４を取り囲むように、１つの免震ゴム１４に対して数個（図２の例では、１２個）設けられている。
【００２０】
引抜力低減機構２８は、アンカーボルト３０と皿ばね３２とにより構成されている。アンカーボルト３０は、下部フランジ板１４ｂの外周縁近傍に設けられた貫通穴３４を貫通して、基礎板２０へ締め込まれている。また、皿ばね３２は、アンカーボルト３０の頭部３０ａと下部フランジ板１４ｂの上面との間に装着されている。皿ばね３２はその弾性係数が免震ゴム１４の弾性係数よりも十分小さくなるように構成されている。かかる引抜力低減機構２８の構成によれば、アンカーボルト３０の締め込み量に応じて、皿ばね３２を圧縮変形させ、これにより、皿ばね３２に導入される予荷重Ｐ0を調整することができる。そして、この予荷重Ｐ0が初期状態において下部フランジ板１４ｂを基礎板２０へ付勢する力となる。なお、皿ばね３２に代えて、ゴム製部材等の他の弾性体を用いてもよい。
【００２１】
図４は、免震ゴム１４の取付位置における構造物１２の上向き変位δと、当該免震ゴム１４に作用する引抜き力Ｐとの関係を示す。なお、図４には、引抜力低減機構２８が設けられない場合の上記関係を一点鎖線で示している。
【００２２】
ロッキング等に伴って構造物１２が上向きに変位すると、免震ゴム１４には引抜き力Ｐが作用する。この引抜き力Ｐが、皿ばね３２に付与された予荷重Ｐ0に達するまでは、下部フランジ板１４ｂが皿ばね３２により基礎板２０に押し付けられた状態が維持される。このため、図４の区間Ｉに示すように、上向き変位δの進行に応じて、引抜き力Ｐは免震ゴム１４の弾性係数に応じた比較的大きな勾配で増大する。
【００２３】
一方、免震ゴム１４に作用する引抜き力Ｐが予荷重Ｐ0を超えると、下部フランジ板１４ｂには皿ばね３２による下向きの押し付け力を超える上向きの力が作用することとなるから、下部フランジ板１４ｂが上向きに変位するようになる。この場合、皿ばね３２はその上端部がアンカーボルト３０の頭部３０ａで拘束されているから、下部フランジ板１４ｂにより下から圧縮されて、予荷重Ｐ0が導入された初期状態から更に圧縮変形する。そして、皿ばね３２の弾性係数は免震ゴム１４の弾性係数に比べて十分に小さいため、引抜き力Ｐが予荷重Ｐ0を超えた後は、主として皿ばね３２の圧縮変形のみが進行する。したがって、図４の区間IIに示すように、引抜き力Ｐは、上向き変位δの進行に応じて、主に皿ばね３２の小さな弾性係数に応じた小さな勾配で増大する。すなわち、構造物１２から大きな上向き変位が入力されても、それに伴って生ずる引抜き力Ｐには、主として皿ばね３２の弾性力で抵抗することとなり、免震ゴム１４に過大な引抜き力が作用するのを防止することができる。
【００２４】
これを、引抜力低減機構２８が設けられない場合と比較すると以下の通りである。すなわち、図４に一点鎖線で示すように、引抜力低減機構２８が設けられない場合には、引抜き力Ｐを全て免震ゴム１４で受けることになるから、引抜き力Ｐは、弾性限界Ｐ1に達するまで、免震ゴム１４の弾性係数に応じた大きな勾配で増加する。そして、変位δ1において免震ゴム１４の弾性限界Ｐ1に達すると、それ以上の変位では免震ゴム１４に塑性変形が生じるために所期の免震性能が得られなくなる。これに対して、引抜力低減機構２８が設けられた場合には、上記の如く、引抜き力Ｐが予荷重Ｐ0を超えた後は、引抜き力Ｐの増加勾配が小さくなるから、変位δ1よりも十分に大きな変位δ2で弾性限界Ｐ1に達することになる。このように、引抜力低減機構２８が設けられることで、より大きな引抜き変位δ2まで、免震ゴム１４をその弾性限界内で作動させて免震性能を維持することができる。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態によれば、アンカーボルト３０および皿ばね３２からなる簡単な構成の引抜力低減機構２８を設けるだけで、免震ゴム１４に過大な引抜荷重が作用するのを防止することができる。したがって、本実施形態によれば、構造物１２が、例えば高層ビルのようにアスペクト比が大きく、ロッキング時に大きな引抜き力が発生しやすい場合であっても、コスト増を招くことなく免震構造１０を適用して免震を行なうことができる。
【００２６】
また、免震ゴム１４に作用する引抜き力が低減されることにより、構造物１２に入力される水平力によって柱に生ずる軸力を抑えるべくラーメン構造を用いて水平力を構造物１２全体に分散させることが不要になる。このため、構造物１２を比較的低コストのブレース架構や耐震壁構造で構築することが可能となり、構造物１２の構築コストを低減することもできる。
【００２７】
また、免震ゴム１４には構造物１２から引抜き力のほかに回転力や水平方向のせん断力も作用するが、本実施形態では、上記のように、ガイド部材１８のガイド部１８ｂが開口部２２に保持されていることで、回転力やせん断力が作用した場合にも、免震ゴム１４が傾斜したり水平に移動したりするのを確実に防止して、免震性能を維持することができる。
【００２８】
なお、上記実施形態では、ガイド部材１８のガイド部１８ａおよび開口部２２が円筒状に構成されているものとしたが、円筒状に限らず、これらを矩形や十字型に構成してもよい。要するに、ガイド部材１８を、その上下方向の変位のみを許容し、水平方向の変位及び傾斜を阻止するように保持できる構成であればよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、免震ゴムを供える免震構造において、簡単な構成で、大きな引抜き力が発生した場合にも免震ゴムによる免震性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である免震構造１０が適用された構造物１２の基礎部分を示す正面図である。
【図２】図１に示す免震構造の直線II-IIに沿った断面図である。
【図３】図１に示す免震構造１０の要部を拡大して示す鉛直方向断面図である
【図４】免震ゴムの取付位置における構造物の上向き変位量δと、当該免震ゴムに作用する引抜き力との関係を示す図である。
【図５】建築物のロッキングに伴って引抜き力が生ずる様子を示す図である。
【符号の説明】
１０免震構造
１２構造物
１４免震ゴム
１４ｂ下部フランジ板
１８ガイド部材
２０基礎板
２２開口部
２８引抜力低減機構
３０アンカーボルト
３０ａ頭部
３２皿ばね

Claims

基礎部に免震ゴムを介して免震対象物を支持する免震構造であって、
前記基礎部に対して固定された保持部材と、該保持部材により保持され、前記免震ゴムの下部フランジ板を前記基礎部へ向けて付勢する弾性部材と、
前記基礎部に設けられた開口部と、前記下フランジ板の下面に固定されると共に前記開口部に収容されたガイド部材とにより構成され、前記下部フランジ板の上下方向の変位を許容すると共に水平方向の変位及び傾斜を阻止するガイド機構と、を設けたことを特徴とする免震構造。
請求項１記載の免震構造において、前記弾性部材は、前記免震ゴムの弾性係数よりも小さな弾性係数を有することを特徴とする免震構造。
請求項１または２記載の免震構造において、前記保持部材は前記基礎部に対する上下方向の位置を調整可能に構成されていることを特徴とする免震構造。
基礎部に免震ゴムを介して免震対象物を支持する免震方法であって、
前記基礎部に対して保持部材を固定し、
該保持部材により保持され、前記免震ゴムの下部フランジ板を前記基礎部へ向けて付勢する弾性部材を設け、
前記基礎部に設けられた開口部と、前記下フランジ板の下面に固定されると共に前記開口部に収容されたガイド部材とにより構成され、前記下部フランジ板の上下方向の変位を許容すると共に水平方向の変位及び傾斜を阻止するガイド機構を設けることを特徴とする免震方法。