JP4057195B2 - Seismic isolation building - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、免震建物に係り、特に、戸建て住宅等の免震建物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
上部構造体が免震装置によって地盤(基礎)側より免震支承された免震建物として、特開昭60−211142号公報や特開平10−88849号公報に示されているように、振動減衰能と復元力を備えた積層ゴム等による免震装置と、専ら上部構造体の荷重を支持する転がり式免震装置あるいは直交レール式免震アイソレータ等による滑り式免震装置とを併用した免震建物が知られている。
【0003】
上述のような免震建物では、上部構造体が地盤側に対して相対的に変位可能であり、上部構造体と地盤側との相対変位により地震エネルギを吸収して地震エネルギを上部構造体に作用することを回避でき、しかも積層ゴム等による免震装置により、振動減衰が行われ、また上部構造体と地盤側との相対変位に対して復元力が与えられ、上部構造体と地盤側とにずれが発生することを回避できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、免震建物、特に、積層ゴム等による免震装置と転がり式免震装置あるいは滑り式免震装置とを併用した免震建物では、各免震装置が上部構造体に対して適当な位置に設置されていないと、所期の効果が充分に得られず、しかも構造安全性、居住性を低下させる原因になることがある。
本発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、各免震装置の上部構造体に対する設置位置が選定され、充分な免震効果を得ることができると共に、構造安全性、居住性を確保、向上できる免震建物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】
上述の目的を達成するために、請求項1に記載の発明による免震建物は、上部構造体が免震装置によって地盤側より免震支承され、前記上部構造体の柱脚下位置と、前記上部構造体の柱脚間を結ぶ床梁下位置の各々に免震装置が設置されることを特徴としている。
この構成によれば、上部構造体の柱脚下位置と、上部構造体の柱脚間を結ぶ床梁下位置の各々に免震装置が設置され、柱脚下位置に設置された免震装置で柱脚軸力を効果的に支持し、床梁下位置に設置された免震装置によって効果的に振動減衰を行うように設定することができる。
【0006】
また、前記上部構造体の柱脚下位置には、免震時の水平変位に拘わらず柱脚軸力支持を保持する構造の免震装置が設置され、前記上部構造体の柱脚間を結ぶ床梁下位置には、前記地盤側と前記上部構造体の相対水平変位がほぼ0とみなせる時のみ前記上部構造体の荷重を支持し、相対変位時には荷重負担を床梁に持たせる構造の免震装置が設置されていることを特徴としている。
【0007】
この構成によれば、柱脚下位置に設置された免震装置によって免震時の水平変位に拘わらず柱脚軸力を効果的に支持し、床梁下位置に設置された免震装置によって地盤側と上部構造体の相対水平変位がほぼ0とみなせる時のみ上部構造体の荷重を支持して相対変位時には荷重負担を床梁に持たせ、柱脚位置で負担させることができ、床梁下位置に設置される免震装置に振動減衰能を効率よく付与することができる。
【0008】
更に、前記上部構造体の柱脚下位置に設置される免震装置は、直交レール式の免震アイソレータであり、前記上部構造体の柱脚間を結ぶ床梁下位置に設置される免震装置は、2次形状係数が3以下の積層ゴムであり、前記直交レール式の免震アイソレータのうち、前記上部構造体全体で見て4隅に位置するものは、床大梁の水平延在方向と平行にならないように傾斜角を有して配置されていることを特徴としている。
【0009】
この構成によれば、柱脚下位置に設置された直交レール式の免震アイソレータが免震時の水平変位に拘わらず柱脚軸力を効果的に支持し、床梁下位置に設置された積層ゴムが地盤側と上部構造体の相対水平変位がほぼ0と見なせる時のみ上部構造体の荷重を支持し、相対変位時には荷重負担を床梁に持たせることができ、積層ゴムにより、振動減衰と、上部構造体と地盤側との相対変位に対して復元力を与えることができる。
また、直交レール式の免震アイソレータのうち、前記上部構造体全体で見て4隅に位置するものは、床大梁の水平延在方向と平行にならないように傾斜角を有して配置されていることにより、免震時の床梁の撓みを少なくし、ロッキングを起こし難くし、構造安定性を向上することができる。
【0010】
請求項2に記載の発明による免震建物は、前記積層ゴムは、クロロプレンゴム、アクリムゴム、シリコーンゴム等、高減衰性を有するゴム状弾性体により構成されていることを特徴としている。
この構成によれば、積層ゴムが高減衰性を有するゴム状弾性体により構成され、高減衰性を得ることができる。
【0011】
請求項3に記載の発明による免震建物は、前記積層ゴムは、前記床梁の1次あるいは2次固有振動モードの腹に対応する位置に設置されていることを特徴としている。
この構成によれば、積層ゴムが床梁の1次あるいは2次固有振動モードの腹に対応する位置に設置され、積層ゴムによる床梁の1次あるいは2次固有振動の減衰を効果的に行うことができ、交通振動又は一階床歩行による床梁の振動が抑制され、居住性を高めることができる。
【0012】
請求項4に記載の発明による免震建物は、前記積層ゴムの無変形時の鉛直ばね定数と前記上部構造体の質量とから求められる振動数が、床梁の2次固有振動数より高いことを特徴としている。
この構成によれば、積層ゴムの無変形時の鉛直ばね定数と前記上部構造体の質量とから求められる振動数が床梁の2次固有振動数より高くなり、床梁の固有振動によって積層ゴムの共振を防ぐことができる。
【0013】
請求項5に記載の発明による免震建物は、前記積層ゴムは、前記上部構造体側と前記地盤側のいずれか一方にのみ締結接続され、他方は非締結であることを特徴としている。
この構成によれば、中〜大地震発生時等、上部構造体側と地盤側との水平方向の変位が大きいと、非締結側で、上部構造体側あるいは地盤側に対して積層ゴムがずれ、積層ゴムが限界剪断方向変位を超えて剪断方向に変位することをなくすことができる。
【0014】
請求項6に記載の発明による免震建物は、前記非締結側の積層ゴムと前記上部構造体側あるいは前記地盤側との接合面の摩擦係数は、前記積層ゴムの水平剛性・減衰が正常に性能を発揮する限界の相対変位時に発生する前記積層ゴムの水平剛性で両者が滑り変位する値に設定されていることを特徴としている。
この構成によれば、積層ゴムの水平剛性・減衰が正常に性能を発揮する限界の相対変位時に、非締結側で、上部構造体側あるいは地盤側に対して積層ゴムがずれ、積層ゴムが限界剪断方向変位を超えて剪断方向に変位することをなくすことができる。
【0015】
請求項7記載の発明による免震建物は、前記積層ゴムの水平剛性は、前記上部構造体の重心と剛心との間の距離がほぼ0となるように設定されていることを特徴としている。
この構成によれば、積層ゴムの水平剛性が、上部構造体の重心と剛心との距離がほぼ0となるように設定されるので、ねじれを防止し、該ねじれによる相対変位をなくすことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1〜図7はこの発明による免震建物の一つの実施の形態を示している。これらの図において、10は上部構造体を、20は地盤上の基礎を各々示している。上部構造体10は、四角枠組みの鉄骨製の床大梁11と四角枠組みの鉄骨製の天井大梁12(一つのみ図示)とを4本の鉄骨製の柱(柱脚)13a、13a、13a、13a等で相互に溶接等により剛接続した複数個のボックスラーメン構造の建物ユニットを組合わせたものである。
【0017】
図1に示すように、この工法では建物ユニットの角が突き合わされるところで前記柱13a…が集中する場合があり、説明の便宜上、この2乃至4本の前記柱13a…の集合も柱13と称する。なお、前記床大梁11及び前記天井大梁12についても同様とする。
各柱13の真下位置には基礎20との間に免震装置として直交レール式の免震アイソレータ30が設置され、隣接する柱13間を結ぶ桁面側の各床大梁11の中間位置下部には基礎20との間に免震装置として積層ゴム40が設置されている。
【0018】
免震アイソレータ30は、図5に示されているように、基礎20と接続される下部レール31と、下部レール31と直交する方向に延在し、上部構造体10と接続される上部レール32と、下部にて下部レール31にスライド式に変位可能に係合し、上部にて上部レール32にスライド式変位可能に係合する剛体構造のセンタブロック33とを有し、免震時の水平変位に拘わらず柱脚軸力支持を保持する構造になっている。
【0019】
図2に示されているように、免震アイソレータ30のうち、上部構造体10全体で見て4隅に位置するものは、下部レール31、上部レール32の各レールの軸線方向が、建物壁面、床大梁11の水平延在方向と平行にならないようにされ、上部レール32が後述する火打ち梁16と平行方向に、下部レール31が前記上部レール32と直交方向にされ、床大梁11の水平延在方向に対して水平面で45度の傾斜角をもつように配置されている。なお、前記4隅に位置するもの以外の免震アイソレータ30は、建物壁面、床大梁11の水平延在方向と平行又は直交になるように配置されている。
【0020】
図4(a)〜(c)に示されているように、積層ゴム40は、クロロプレンゴム、アクリムゴム、シリコーンゴム等、高減衰性を有するゴム状弾性体41と鉄板42とを交互に積層したものであり、2次形状係数が3以下で、しかも無変形時の鉛直ばね定数と上部構造体10の質量とから求められる振動数が、床梁(床大梁11)の2次固有振動数より高く、図4(a)に示されているように、基礎20と上部構造体10との相対水平変位がほぼ0とみなせる時のみ、上部構造体10の荷重を支持し、図4(b)、(c)に示されているように、相対変位時には剪断方向に弾性変形して荷重負担を床大梁11に持たせる構造になっており、例えば、床及び柱からの荷重は床大梁11に生ずるが、通常時には積層ゴムが床大梁11のたわみ防止・振動防止に機能している。
【0021】
積層ゴム40は、床梁の1次あるいは2次固有振動モードの腹に対応する位置に設置される。この積層ゴム40の設置位置は、桁面にて隣接する柱のスパンに応じて設定されればよく、柱スパンが、図3の符合La、Lbで示されているような4〜5m程度であれば、床大梁11の1/2の中央位置1箇所になり、符合Lcで示されているような6m程度以上であれば、床大梁11の中央1/3の2箇所になり、複数の免震装置を有することになる。
【0022】
また、積層ゴム40の上下両端には、フランジ板43、44を有し、上側のフランジ板43は上部構造体10の床大梁11にボルト等により締結接続され、下側のフランジ板44は基礎20に介して非締結となっている。この場合、非締結側のフランジ板44と基礎20との接合面の摩擦係数は、積層ゴム40の水平剛性・減衰が正常に性能を発揮する限界の相対変位時に発生する積層ゴムの水平剛性で両者が滑り変位する値に設定されている。
なお、前記積層ゴム40の水平剛性は、上部構造体10の重心と剛心との距離(偏心距離)がほぼ0となるように設定することができる。
【0023】
図6、図7に示されているように、上部構造体10の1階部分の床大梁11のうち、各免震アイソレータ30の配置位置に対応する位置には、床大梁11の下にH形鋼等によるL形補強架台14、I形補強架台15が設けられている。L形補強架台14の配置位置は、上部構造体10全体で見て4隅の入隅部、出隅部であり、直交する二つの床大梁11、11に対応しており、I形補強架台15の配置位置は、建物ユニットのつなぎ目部分等に対応している。
【0024】
また、上部構造体10全体で見て4隅には、この4隅の免震アイソレータ30の45度傾斜配置に対応して上部レール32の延在方向と同方向には、火打ち梁16が取り付けられており、該火打ち梁16に上部構造体側のレールである上部レール32が固定されている。
L形補強架台14、I形補強架台15、火打ち梁16は、ボックスラーメン構造の建物ユニットの工場生産過程で、溶接等により床大梁11に取り付けられ、建物ユニットのボックスラーメン構造体に予め固定された状態で建設現場に運搬される。なお、輸送上の制約により、予め固定できない場合には、前記構造体とは別に輸送・設置されるものである。
【0025】
上述したように、柱脚下位置には、直交レール式の免震アイソレータ30が設置されているから、免震時の水平変位に拘わらず、柱脚下位置にて柱脚軸力を効果的に支持することが行われ、床梁下位置には積層ゴム40が設置され、この積層ゴム40は、図4(a)に示されているように、基礎20と上部構造体10との相対水平変位がほぼ0と見なせる時のみ上部構造体10の荷重を支持し、図4(b)、(c)に示されているように、相対変位時には、剪断方向に弾性変形し、荷重負担を床梁に持たせることができる。
【0026】
上述のような荷重支持構造により、積層ゴム40は通常時の長期荷重のみを支持するものになり、このことから、積層ゴム40の2次形状係数を3以下にして積層ゴム40の水平剛性を低く設定でき、軽量な戸建て住宅においても高性能な免震支承を実現でき、同時に、積層ゴム40によって安価な復元減衰ダンパーを実現でき、振動減衰効果と、上部構造体10と基礎20との相対変位に対して復元力を与えることができる。また、積層ゴム40は、クロロプレンゴム、アクリムゴム、シリコーンゴム等、高減衰性を有するゴム状弾性体により構成されているから、高減衰性が得られ、居住性を向上できる。
【0027】
また、積層ゴム40は床梁の1次あるいは2次固有振動モ-ドの腹に対応する位置に設置され、しかも、積層ゴム40の鉛直ばね定数と上部構造体10の質量とから求められる振動数は、床梁の2次固有振動数より高いから、鉛直剛性の高い積層ゴム40によって床梁の1次あるいは2次固有振動の減衰が効果的に行われ、外部からの交通振動や1階床歩行時の床振動が効果的に減衰され、居住性が格段に向上し、積層ゴム40が床振動よって共振現象を生じることもない。
【0028】
さらに、積層ゴム40は上部構造体10には締結接続されているが、基礎20には非締結であり、非締結側の積層ゴム40と基礎20との接合面の摩擦係数が、積層ゴム40の水平剛性・減衰が正常に性能を発揮する限界の相対変位時に発生する積層ゴム40の水平剛性で両者が滑り変位する値に設定されているから、小地震発生時等、上部構造体10と地盤側との水平方向の変位が大きくない場合は、図4(b)に示されているように、非締結側の積層ゴム40と基礎20との接合面の摩擦抵抗により積層ゴム40が基礎20に対してずれることなく、積層ゴム40が剪断方向に弾性変形して復元減衰ダンパー効果を奏する。中〜大地震発生時等、上部構造体10と地盤側との水平方向の変位が大きいと、図4(c)に示されているように非締結側で、地盤側である基礎20に対して積層ゴムがずれ、積層ゴム40が限界剪断方向変位が超えて剪断方向変位することが回避され、積層ゴム40の耐久性が低下したり、破断を生じることがなく、安全性が高度に維持される。
【0029】
免震アイソレータ30のうち、上部構造体10全体で見て4隅に位置するものは、下部レール31、上部レール32の各レールの軸線方向が、建物壁面、床大梁11の水平延在方向に平行にならないよう、床大梁11の水平延在方向に対して水平面で45度の傾斜角をもつように配置されているから、図8に示されているように、建物側レール(上部レール32)の軸線方向が建物壁面に平行である場合に比して、初期のレール支柱(センタブロック33)と柱13の距離が短くなり、これに応じて免震時のレール支柱(センタブロック33)と柱13の距離も短くなり、免震時の床梁の撓みが減り、ロッキングを起こし難くなり、構造安全性が向上する。
【0030】
上部構造体10の1階部分の床大梁11のうち、各免震アイソレータ30の配置位置に対応する位置には、L形補強架台14、I形補強架台15が設けられ、また、上部構造体10全体で見て4隅の4隅の免震アイソレータ30の45度傾斜配置の対応して上部レール32の延在方向に同方向に火打ち梁16が取り付けられているから、免震支承の建物の1階部分の床剛性が効果的に向上する。
【0031】
L形補強架台14、I形補強架台15、火打ち梁16は、ボックスラーメン構造の建物ユニットの工場生産過程で、溶接等により床大梁11に取り付けられ、建物ユニットのボックスラーメン構造体に予め固定された状態で建設現場へ運搬されるから、建設現場での溶接作業が不要になり、施工時間の短縮、運搬費用、施工費用の低減が図られ、また工場組み付けであるから、取付位置精度が建設現場の組み付けに比して安定、向上する。
【0032】
なお、45度の傾斜角をもって配置する免震アイソレータ30の配置位置は、上部構造体10の全体的な外郭形状になり異なり、図9に示されているように、出張り部を有する建物では、4隅だけでなく、出張り部のL形角部の免震アイソレータ30も45度の傾斜角をもって配置される。
図9に示されているような建物でも、上部構造体10の1階部分の床大梁11のうち、各免震アイソレータ30の配置位置に対応する位置には、L形補強架台14、I形補強架台15が設けられ、また、必要に応じてT形の補強架台も使用することもできる。
【0033】
上述の実施の形態では、柱脚下位置に設置する免震装置は直交レール式の免震アイソレータ30としたが、この発明はこれに限定されることはなく、柱脚下位置に設置する免震装置は、免震時の水平変位に拘わらず柱脚軸力支持を保持すると云う条件を満たすものであればよく、これには、直交レール式以外の滑り支承式の免震装置、転がり支承式の免震装置、2次形状係数が3〜5程度の高安定性の積層ゴム等があり、これらが使用されてもよい。
【0034】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、請求項1に記載の発明による免震建物によれば、上部構造体が免震装置によって地盤側より免震支承された免震建物において、前記上部構造体の柱脚下位置と、前記上部構造体の柱脚間を結ぶ床梁下位置の各々に免震装置が設置される構成としたので、柱脚下位置に設置された免震装置で柱脚軸力を効果的に支持し、床梁下位置に設置された免震装置によって効果的に振動減衰を行うように設定することができ、充分な免震効果を得ることができると共に、構造安全性、居住性を確保、向上できる。
【0035】
また、前記上部構造体の柱脚下位置には、免震時の水平変位に拘わらず柱脚軸力支持を保持する構造の免震装置が設置され、前記上部構造体の柱脚間を結ぶ床梁下位置には、前記地盤側と前記上部構造体の相対水平変位がほぼ0とみなせる時のみ前記上部構造体の荷重を支持し、相対変位時には荷重負担を床梁に持たせる構造の免震装置が設置されている構成としたので、柱脚下位置に設置された免震装置によって免震時の水平変位に拘わらず柱脚軸力を効果的に支持し、床梁下位置に設置された免震装置によって地盤側と上部構造体の相対水平変位がほぼ0と見なせる時のみ上部構造体の荷重を支持して相対変位時には荷重負担を床梁に持たせることができ、このことにより床梁下位置に設置される免震装置に振動減衰能を効率よく付与することができ、充分な免震効果を得ることができると共に、構造安全性、居住性を確保、向上できる。
【0036】
更に、前記上部構造体の柱脚下位置に設置される免震装置は、直交レール式の免震アイソレータであり、前記上部構造体の柱脚間を結ぶ床梁下位置に設置される免震装置は、2次形状係数が3以下の積層ゴムである構成としたので、柱脚下位置に設置された直交レール式の免震アイソレータが免震時の水平変位に拘わらず柱脚軸力を効果的に支持し、床梁下位置に設置された積層ゴムが地盤側と上部構造体の相対水平変位がほぼ0と見なせる時のみ上部構造体の荷重を支持し、相対変位時には荷重負担を床梁に持たせることができ、積層ゴムにより、振動減衰と、上部構造体と地盤側との相対変位に対して復元力が与えられ、充分な免震効果を得ることができると共に、構造安全性、居住性を確保、向上できる。また、直交レール式の免震アイソレータのうち、前記上部構造体全体で見て4隅に位置するものは、床大梁の水平延在方向と平行にならないように傾斜角を有して配置されていることにより、免震時の床梁の撓みを少なくし、ロッキングを起こし難くし、構造安定性を向上することができる。
【0037】
請求項2に記載の発明による免震建物によれば、前記積層ゴムは、クロロプレンゴム、アクリムゴム、シリコーンゴム等、高減衰性を有するゴム状弾性体により構成されているので、積層ゴムにより高減衰性が得られ、免震建物の居住性を格段に向上できる。
請求項3に記載の発明による免震建物によれば、前記積層ゴムは、前記床梁の1次あるいは2次固有振動モ-ドの腹に対応する位置に設置されている構成としたので、積層ゴムによる床梁の1次あるいは2次固有振動の減衰が効果的に行われ、免震建物の居住性を格段に向上できる。
【0038】
請求項4に記載の発明による免震建物によれば、前記積層ゴムの無変形時の鉛直ばね定数と前記上部構造体の質量から求められる振動数が、床梁の2次固有振動数より高い構成としたので、床梁の固有振動によって積層ゴムが共振することがなく、免震建物の居住性を確保できる。
請求項5に記載の発明による免震建物によれば、前記積層ゴムは、前記上部構造体側と前記地盤側のいずれか一方にのみ締結接続され、他方は非締結である構成としたので、中〜大地震発生時等、上部構造体側と地盤側との水平方向の変位が大きいと、非締結側で、上部構造体側あるいは地盤側に対して積層ゴムがずれ、積層ゴムが限界剪断方向変位を超えて剪断方向に変位することがなく、積層ゴムの耐久性が向上する。
【0039】
請求項6に記載の発明による免震建物によれば、前記非締結側の積層ゴムと前記上部構造体側あるいは前記地盤側との接合面の摩擦係数は、前記積層ゴムの水平剛性・減衰が正常に性能を発揮する限界の相対変位時に発生する前記積層ゴムの水平剛性で両者が滑り変位する値に設定されている構成としたので、積層ゴムの水平剛性・減衰が正常に性能を発揮する限界の相対変位時には、非締結側で、上部構造体側あるいは地盤側に対して積層ゴムがずれ、積層ゴムが限界剪断方向変位が超えて剪断方向変位することがなく、積層ゴムの耐久性が向上する。
【0040】
請求項7記載の発明による免震建物によれば、前記積層ゴムの水平剛性は、前記上部構造体の重心と剛心との間の距離がほぼ0となるように設定されている構成としたので、積層ゴムの水平剛性が、上部構造体の重心と剛心との距離がほぼ0となるように設定され、ねじれを防止し、該ねじれによる相対変位をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による免震建物の一つの実施の形態を示す要部の斜視図である。
【図2】この発明による免震建物の4隅部分の免震アイソレータの配置を示す床伏せ図である。
【図3】この発明による免震建物における免震装置の配置位置を示す桁面図である。
【図4】(a)〜(c)はこの発明による免震建物における積層ゴムの動作状態を示す立面図である。
【図5】この発明による免震建物で使用される直交レール式の免震アイソレータの一例を示す斜視図である。
【図6】この発明による免震建物の火打ち梁の配置を示す1階床伏せ図である。
【図7】この発明による免震建物の火打ち梁及び補強架台の配置を示す斜視図である。
【図8】建物の隅部に配置されている直交レール式の免震アイソレータの動作を示す説明図である。
【図9】この発明による免震建物の他の実施の形態を示す1階床伏せ図である。
【符号の説明】
10 上部構造体
11 床梁
12 天井梁
13 柱
14 L形補強架台
15 I形補強架台
16 火打ち梁
20 基礎
30 免震装置(免震アイソレータ)
31 下部レール
32 上部レール
33 センタブロック
40 免震装置(積層ゴム)
41 ゴム状弾性体
42 鉄板
43フランジ板
44フランジ板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a base-isolated building, and particularly to a base-isolated building such as a detached house.
[0002]
[Prior art]
As shown in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 60-211142 and 10-88849, vibration damping is performed as a base-isolated building in which the superstructure is isolated from the ground (foundation) side by a base isolation device. A seismic isolation system that uses both a seismic isolation system with laminated rubber and the like that has the ability and resilience, and a rolling type seismic isolation system that exclusively supports the load of the superstructure or a sliding type seismic isolation system such as an orthogonal rail type seismic isolation isolator The building is known.
[0003]
In the base-isolated building as described above, the upper structure can be displaced relative to the ground side, and the seismic energy is absorbed by the relative displacement between the upper structure and the ground side, and the seismic energy is transferred to the upper structure. In addition, vibration damping is performed by a seismic isolation device made of laminated rubber or the like, and a restoring force is applied to the relative displacement between the upper structure and the ground side. Can be avoided.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in base-isolated buildings, especially base-isolated buildings that use both a base-isolated device made of laminated rubber and a rolling-type seismic isolation device or a sliding-type seismic isolation device, each seismic isolation device is located in an appropriate position relative to the superstructure. If it is not installed, the desired effect cannot be obtained sufficiently, and structural safety and habitability may be reduced.
The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems, the installation position of each seismic isolation device with respect to the upper structure is selected, and a sufficient seismic isolation effect can be obtained. The purpose is to provide a base-isolated building that can ensure and improve the comfort.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the base-isolated building according to the first aspect of the present invention is such that the upper structure is seismically isolated from the ground side by the seismic isolator, and the upper structure has a position below the column base and the upper part. seismic isolation device is characterized in that it is installed on each floor beam under position connecting the pedestal of the structure.
According to this configuration, the seismic isolation device is installed at each of the position below the column base of the upper structure and the position below the floor beam connecting between the column bases of the upper structure, and the column is separated by the seismic isolation device installed at the position below the column base. It can be set to effectively support the leg axial force and effectively dampen the vibration by the seismic isolation device installed under the floor beam.
[0006]
In addition, a seismic isolation device having a structure for supporting the column base axial force support regardless of the horizontal displacement at the time of base isolation is installed at a position below the column base of the upper structure, and a floor connecting the column bases of the upper structure is provided. At the position below the beam, the load of the upper structure is supported only when the relative horizontal displacement between the ground side and the upper structure can be regarded as almost zero, and the floor is supported by the seismic isolation system. It is characterized by the equipment being installed.
[0007]
According to this configuration, the seismic isolation device installed under the column base effectively supports the column base axial force regardless of the horizontal displacement during the seismic isolation, and the ground isolation system is installed under the floor beam. The load on the upper structure is supported only when the relative horizontal displacement between the side and the upper structure can be considered to be almost zero, and the load is applied to the floor beam at the time of relative displacement. The vibration damping ability can be efficiently imparted to the seismic isolation device installed at the position.
[0008]
Further, the seismic isolation device installed at a position below the column base of the upper structure is an orthogonal rail type seismic isolation device, and is installed at a position below the floor beam connecting between the column bases of the upper structure. the secondary shape coefficient are three following laminated rubber der among the seismic isolation isolator of the quadrature rail, one located at the four corners as viewed across the upper structure, the horizontal extending direction of the floor girders and is arranged with a tilt angle so as not to be parallel is characterized in Rukoto.
[0009]
According to this configuration, the orthogonal rail type seismic isolation isolator installed under the column base effectively supports the column base axial force regardless of the horizontal displacement during the base isolation, and the laminate installed under the floor beam. The rubber supports the load of the upper structure only when the relative horizontal displacement between the ground side and the upper structure can be regarded as almost zero, and the load can be applied to the floor beam at the time of relative displacement. A restoring force can be applied to the relative displacement between the upper structure and the ground side.
Further, among the orthogonal rail type seismic isolation isolators, the ones located at the four corners of the entire upper structure are arranged with an inclination angle so as not to be parallel to the horizontal extending direction of the floor beam. As a result, it is possible to reduce the bending of the floor beam at the time of base isolation, make it difficult to cause rocking, and improve the structural stability.
[0010]
The base-isolated building according to a second aspect of the invention is characterized in that the laminated rubber is composed of a rubber-like elastic body having a high damping property such as chloroprene rubber, acrim rubber, silicone rubber or the like.
According to this configuration, the laminated rubber is constituted by the rubber-like elastic body having high attenuation, and high attenuation can be obtained.
[0011]
A base-isolated building according to a third aspect of the invention is characterized in that the laminated rubber is installed at a position corresponding to an antinode of a primary or secondary natural vibration mode of the floor beam.
According to this configuration, the laminated rubber is installed at a position corresponding to the antinode of the primary or secondary natural vibration mode of the floor beam, and effectively attenuates the primary or secondary natural vibration of the floor beam by the laminated rubber. It is possible to suppress traffic vibrations or vibrations of floor beams caused by walking on the first floor, thereby improving the comfortability.
[0012]
In the base-isolated building according to the invention described in claim 4 , the frequency obtained from the vertical spring constant when the laminated rubber is not deformed and the mass of the superstructure is higher than the secondary natural frequency of the floor beam. It is characterized by.
According to this configuration, the frequency obtained from the vertical spring constant of the laminated rubber without deformation and the mass of the superstructure is higher than the secondary natural frequency of the floor beam, and the laminated rubber is caused by the natural vibration of the floor beam. Resonance can be prevented.
[0013]
The base-isolated building according to the invention described in claim 5 is characterized in that the laminated rubber is fastened and connected only to one of the upper structure side and the ground side, and the other is not fastened.
According to this arrangement, medium to large earthquake or the like, when the horizontal displacement of the upper structure side and the ground side is large, in a non-engagement side, walk superstructure side laminated rubber offset relative ground side The laminated rubber can be prevented from being displaced in the shear direction beyond the limit shear direction displacement.
[0014]
In the base-isolated building according to claim 6 , the friction coefficient of the joint surface between the non-fastening side laminated rubber and the upper structure side or the ground side is such that the horizontal rigidity / damping of the laminated rubber is normal. It is characterized in that the horizontal rigidity of the laminated rubber generated at the relative displacement of the limit that exhibits the above is set to a value at which both slide and displace.
According to this arrangement, when the relative displacement limits horizontal stiffness and damping of the laminated rubber to exhibit normal performance, in a non-engagement side, walk superstructure side is deviated laminated rubber relative ground side, is laminated rubber It is possible to eliminate displacement in the shear direction beyond the limit shear direction displacement.
[0015]
The base-isolated building according to claim 7 is characterized in that the horizontal rigidity of the laminated rubber is set so that the distance between the center of gravity of the upper structure and the rigid center is substantially zero. .
According to this configuration, the horizontal rigidity of the laminated rubber is set so that the distance between the center of gravity and the rigid center of the upper structure is substantially zero, so that twisting can be prevented and relative displacement due to the twisting can be eliminated. it can.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIGS. 1-7 has shown one Embodiment of the seismic isolation building by this invention. In these drawings, 10 indicates an upper structure and 20 indicates a foundation on the ground. The
[0017]
As shown in FIG. 1, in this construction method, the
An orthogonal rail type
[0018]
As shown in FIG. 5, the
[0019]
As shown in FIG. 2, among the
[0020]
As shown in FIGS. 4A to 4C, the
[0021]
The
[0022]
The
The horizontal rigidity of the
[0023]
As shown in FIG. 6 and FIG. 7, among the floor beams 11 on the first floor portion of the
[0024]
In addition, fire beams 16 are attached to the four corners of the entire
The L-shaped reinforcing
[0025]
As described above, since the orthogonal rail type
[0026]
Due to the load support structure as described above, the
[0027]
The
[0028]
Furthermore, the
[0029]
Of the
[0030]
An L-shaped reinforcing
[0031]
The L-shaped reinforcing
[0032]
In addition, the arrangement position of the
Even in a building as shown in FIG. 9, an L-shaped
[0033]
In the above-described embodiment, the seismic isolation device installed at the position below the column base is the orthogonal rail type
[0034]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, according to the base-isolated building according to the first aspect of the present invention, in the base-isolated building in which the upper structure is isolated from the ground side by the base-isolating device, the upper structure is Since the seismic isolation device is installed at each of the position below the column base and the position below the floor beam connecting the column base of the upper structure, the column base axial force is applied by the base isolation device installed at the position below the column base. It can be set up to effectively support and dampen vibration effectively by the seismic isolation device installed under the floor beam, so that sufficient seismic isolation effect can be obtained, structural safety, living Can secure and improve performance.
[0035]
In addition, a seismic isolation device having a structure for supporting the column base axial force support regardless of the horizontal displacement at the time of base isolation is installed at a position below the column base of the upper structure, and a floor connecting the column bases of the upper structure is provided. At the position below the beam, the load of the upper structure is supported only when the relative horizontal displacement between the ground side and the upper structure can be regarded as almost zero, and the floor is supported by the seismic isolation system. Since the equipment was installed, the seismic isolation device installed under the column base effectively supported the column base axial force regardless of the horizontal displacement during the base isolation, and was installed under the floor beam. The seismic isolation device can support the load of the upper structure only when the relative horizontal displacement between the ground side and the upper structure can be regarded as almost zero, and the load can be applied to the floor beam at the time of relative displacement. Efficiently imparts vibration damping capability to the seismic isolation device installed in the lower position It can, it is possible to obtain a sufficient seismic isolation effect, structural safety, livability securing can be improved.
[0036]
Further, the seismic isolation device installed at a position below the column base of the upper structure is an orthogonal rail type seismic isolation device, and is installed at a position below the floor beam connecting between the column bases of the upper structure. Is made of laminated rubber with a secondary shape factor of 3 or less, so that the orthogonal rail type seismic isolator installed under the column base is effective for the column base axial force regardless of the horizontal displacement during base isolation. The laminated rubber installed under the floor beam supports the load of the upper structure only when the relative horizontal displacement between the ground side and the upper structure can be regarded as almost zero. The laminated rubber gives a damping force to the vibration and the relative displacement between the upper structure and the ground, providing a sufficient seismic isolation effect, as well as structural safety and living Can secure and improve performance. Further, among the orthogonal rail type seismic isolation isolators, the ones located at the four corners of the entire upper structure are arranged with an inclination angle so as not to be parallel to the horizontal extending direction of the floor beam. As a result, it is possible to reduce the bending of the floor beam at the time of base isolation, make it difficult to cause rocking, and improve the structural stability.
[0037]
According to the base-isolated building of the invention described in claim 2 , since the laminated rubber is composed of a rubber-like elastic body having a high damping property such as chloroprene rubber, acrim rubber, silicone rubber, etc. It is possible to improve the habitability of the base-isolated building.
According to the base-isolated building according to the invention of claim 3 , since the laminated rubber is configured to be installed at a position corresponding to the belly of the primary or secondary natural vibration mode of the floor beam, Damping of the primary or secondary natural vibration of the floor beam by the laminated rubber is effectively performed, and the habitability of the base-isolated building can be greatly improved.
[0038]
According to the seismic isolation building according the invention of claim 4, mass or et frequency obtained in the vertical spring constant and the upper structure at no deformation of the laminated rubber, the secondary natural frequency of the floor beam Since the structure is higher, the laminated rubber does not resonate due to the natural vibration of the floor beam, and the comfort of the base-isolated building can be ensured.
According to the base-isolated building of the invention described in claim 5 , since the laminated rubber is fastened and connected only to one of the upper structure side and the ground side, and the other is not fastened, to a large earthquake or the like, when the horizontal displacement of the upper structure side and the ground side is large, in a non-engagement side, walk superstructure side is deviated laminated rubber relative ground side, the laminated rubber is a limit shear direction There is no displacement in the shear direction beyond the displacement, and the durability of the laminated rubber is improved.
[0039]
According to the base-isolated building of the invention described in claim 6 , the friction coefficient of the joint surface between the non-fastened laminated rubber and the upper structure side or the ground side is normal in the horizontal rigidity and damping of the laminated rubber. The horizontal rigidity of the laminated rubber that occurs at the relative displacement of the limit that demonstrates the performance at the same time is set to a value that causes both of them to slide and displace. during the relative displacement, in the non-engagement side, walk superstructure side is deviated laminated rubber relative ground side, the laminated rubber without shearing direction displacement exceeds a limit shear direction displacement, the durability of the laminated rubber improves.
[0040]
According to the base-isolated building of the seventh aspect of the invention, the horizontal rigidity of the laminated rubber is set such that the distance between the center of gravity and the rigid center of the upper structure is substantially zero. Therefore, the horizontal rigidity of the laminated rubber is set so that the distance between the center of gravity of the upper structure and the rigid core is substantially zero, so that twisting can be prevented and relative displacement due to the twisting can be eliminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of essential parts showing an embodiment of a seismic isolation building according to the present invention.
FIG. 2 is a floor plan view showing the arrangement of seismic isolation isolators at the four corners of the base isolation building according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the location of the seismic isolation device in the base isolation building according to the present invention.
4 (a) to 4 (c) are elevational views showing operating states of laminated rubber in a base-isolated building according to the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing an example of an orthogonal rail type seismic isolation isolator used in the base isolation building according to the present invention.
FIG. 6 is a 1st floor floor plan view showing the arrangement of fire beams in a base-isolated building according to the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing an arrangement of a fire beam and a reinforcing frame of the base-isolated building according to the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the operation of the orthogonal rail type seismic isolation isolator disposed at the corner of the building.
FIG. 9 is a first floor floor plan view showing another embodiment of the seismic isolation building according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
31
41 Rubber
Claims (7)
て、前記上部構造体の柱脚下位置と、前記上部構造体の柱脚間を結ぶ床梁下位置の各々に免震装置が設置され、
前記上部構造体の柱脚下位置には、免震時の水平変位に拘わらず柱脚軸力支持を保持する構造の免震装置が設置され、前記上部構造体の柱脚間を結ぶ床梁下位置には、前記地盤側と前記上部構造体の相対水平変位がほぼ0とみなせる時のみ前記上部構造体の荷重を支持し、相対変位時には荷重負担を床梁に持たせる構造の免震装置が設置され、
前記上部構造体の柱脚下位置に設置される免震装置は、直交レール式の免震アイソレータであり、前記上部構造体の柱脚間を結ぶ床梁下位置に設置される免震装置は、2次形状係数が3以下の積層ゴムであり、
前記直交レール式の免震アイソレータのうち、前記上部構造体全体で見て4隅に位置するものは、床大梁の水平延在方向と平行にならないように傾斜角を有して配置されていることを特徴とする免震建物。In a base-isolated building in which the upper structure is seismically isolated from the ground by a seismic isolation device, seismic isolation is provided at each of the position below the column base of the upper structure and the position below the floor beam connecting between the column bases of the upper structure. Equipment is installed,
A seismic isolation device is installed at a position below the column base of the upper structure to maintain the column base axial force support regardless of the horizontal displacement at the time of the base isolation, and below the floor beam connecting between the column bases of the upper structure. The seismic isolation device has a structure in which the load of the upper structure is supported only when the relative horizontal displacement between the ground side and the upper structure can be regarded as almost zero and the load is applied to the floor beam at the relative displacement. Installed,
The seismic isolation device installed at the position below the column base of the upper structure is an orthogonal rail type seismic isolation isolator, and the base isolation device installed at the position below the floor beam connecting between the column bases of the upper structure is: A laminated rubber having a secondary shape factor of 3 or less,
Of seismic isolation isolator of the quadrature rail, one located at the four corners as viewed across the upper structure, that are arranged with a tilt angle so as not to be parallel to the horizontal extending direction of the floor girders This is a seismic isolated building.
高減衰性を有するゴム状弾性体により構成されていることを特徴とする請求項1記載の免震建物。The laminated rubber is chloroprene rubber, acrim rubber, silicone rubber, etc.
2. The base-isolated building according to claim 1 , wherein the base-isolated building is made of a rubber-like elastic body having a high damping property.
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