JP4134210B2 - 浮体式免震構造物 - Google Patents

Description

本発明は、簡略な構造で鉛直方向の免震性能を向上できる浮体式免震構造物に関するものである。

従来より、構造物を流体中に浮揚させることにより免震性能を確保する免震構造において、その免震性能が、水平方向については効果が高いことが一般に知られている。これに加え、鉛直方向の免震性能についても、十分な効果を得ることを目的に、図４に示すような、構造物本体２の底部に複数の空気室３を設けた免震構造物２０が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
これは、該免震構造物２０の空気室３を複数に分割する構造とすることにより、構造物本体２の静的安定性を維持し、かつ復元力を確保し、水平方向だけでなく、鉛直方向の地震動に対しても免震効果を持たせる構造としたものである。
特開２０００−１１０４０２号公報

しかし、このような免震構造物２０は、前記空気室３が構造物本体２の底部に位置するため、重心が高くなり復元力が小さくなりやすい。また、図４に示す構造を高層構造物に適用する場合には、復元力を十分に持たせる必要があるため、これを目的に、空気室３の分割数をさらに増やす必要が生じる。しかし、このような方法はコストが高くなるとともに、空気室３の気圧の保持や腐食等に対するメンテナンス作業が煩雑となるため、現実的ではない。

一方で、復元力を十分に保持することを目的に、前記空気室３の高さを十分にとる方法も考えられるが、流体７を配する免震ピット６を深くすると、地盤の掘削量が増加しコストが高くなることが考えられる。また、前記空気室３を上方に大きくとると、免震構造物２０全体に対して構造物本体２の占める割合が小さくなり、免震構造物２０内に活用できないスペースが多くなりやすい。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、簡略な構造で、鉛直方向の免震性能を向上できる浮体式免震構造物を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の浮体式免震構造物は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の浮体式免震構造物は、流体中に浮揚することにより免震性を有する浮体式免震構造物であって、該浮体式免震構造物は、構造物本体と、該構造物本体の底部を上面とし、該底部から鉛直下方向に延びる隔壁により囲われる複数に分割された空気室となり、前記空気室内の底部近傍には、流体面に接するように膜が設けられて前記空気室が密閉されているとともに、前記空気室内が、空気を連通し鉛直方向に分割される層構造となっていることを特徴とする。

本発明によれば、流体中に浮揚することにより免震性を有する浮体式免震構造物であって、該浮体式免震構造物は、構造物本体と、該構造物本体の底部を上面とし、該底部から鉛直下方向に延びる隔壁により囲われる複数に分割された空気室とよりなり、前記空気室内の底部近傍には、流体面に接するように膜が設けられて前記空気室が密閉されているとともに、前記空気室内が、空気を連通し、鉛直方向に分割する層構造となっていることから、地震波により前記流体に与えられたエネルギーを膜が吸収し、流体の表面に発生する振動を低減できるため、鉛直方向の免震性能を向上することが可能となる。さらに、該膜の面積が広く、膜の材料のヤング率が小さいほど固有周期を長周期化することが可能となる。また、これまでデッドスペースとなっていた空気室内を有効利用することが可能となる。

さらに、本発明の浮体式免震構造物は、上記の浮体式免震構造物において、前記隔壁には、前記膜が設けられた位置より下方に該隔壁と直交するように延出片が設けられることを特徴としている。

本発明によれば、前記隔壁には、前記膜が設けられた位置より下方に該隔壁と直交するように延出片が設けられることから、延出片により付加重量を与えられることとなるため、浮体式免震構造物全体の重量が増し、さらに免震性能を向上させることが可能となる。

さらに、本発明の浮体式免震構造物は、流体中に浮揚することにより免震性を有する浮体式免震構造物であって、該浮体式免震構造物は、構造物本体と、該構造物を浮揚する流体を配する免震ピットの側部に設けられた空気室とより構成され、前記免震ピットの側面には、前記空気室と連通する開口部が設けられるとともに、該開口部には、膜が設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、流体中に浮揚することにより免震性を有する浮体式免震構造物であって、該浮体式免震構造物は、構造物本体と、該構造物を浮揚する流体を配する免震ピットの側部に設けられた空気室とより構成され、前記免震ピットの側面には、前記空気室と連通する開口部が設けられるとともに、該開口部には、膜が設けられていることから、地震波により前記流体に与えられたエネルギーを膜が吸収し、流体の表面に発生する振動を低減できるため、鉛直方向の免震性能を向上することが可能となる。さらに、該膜の面積が広く、膜の材料のヤング率が小さいほど固有周期を長周期化することが可能となる。

本発明の浮体式免震構造物によると、地震波により前記流体に与えられたエネルギーを膜が吸収し、流体の表面に発生する振動を低減できるため、鉛直方向の免震性能を向上することが可能となる。さらに、該膜の面積が広く、膜の材料のヤング率が小さいほど固有周期を長周期化することが可能となる。また、これまでデッドスペースとなっていた空気室内を有効利用することが可能となる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１および図２を用いて説明する。
図１には、本実施形態にかかる浮体式免震構造物の基本構造が示されている。本実施形態は、構造物本体２の下部に空気室３が設けられた浮体式免震構造物１において、前記空気室３と前記流体７との間に膜８を設け、該膜８の剛性を利用して鉛直方向の免震性能を向上させる事例を以下に示す。

図１（ａ）に示すように、浮体式免震構造物１は、地盤中に設けられた免震ピット６の内部で、所定量を満たされた流体７中に浮揚されている。この浮体式免震構造物１は、構造物本体２と、前記空気室３と、より構成されている。前記空気室３は、構造物本体２の下部に設けられており、該空気室３を複数に分割するように複数の隔壁５が設けられており、さらに、前記流体７の表面に接するように、該空気室３各々には膜８が取り付けられている。これにより、前記空気室３は、構造物本体２の下部と、複数の隔壁５と、膜８とにより密閉された空間となっている。

上述する構成によれば、前記浮体式免震構造物１は、図１（ｂ）に示すように、地震等が生じた際には、前記流体７に生じるエネルギーを前記空気室３に取り付けられた膜８が直に受ける。該膜８は、前記流体７に生じるエネルギーを吸収できる程度の剛性を有しており、これにより前記空気室３へ伝達される前記流体７の表面の上下方向の振動を低減することができるため、鉛直方向の免震性能を向上させることが可能となる。さらに、該膜８に十分な剛性を有しているものを用いることにより、前記空気室３内は、加圧する必要がなく大気圧を保持することも可能となる。

なお、図１（ｃ）に示すように、前記隔壁５に延出片５ａを設けることにより、前記空気室３の開口部を小さくとり、該空気室３内に入り込む流体７の排出量の調整を行った上で、前記空気室３内の水面高さと前記免震ピット６内の水面高さを合わせ、流体７の表面に前記膜８を取り付けることによって、該空気室３内を大気圧に保持することが可能である。

そして、図２に示すように、前記空気室３の外側の隔壁５を厚くして前記浮体式免震構造物１全体の重心位置を下方に下げることにより、復元性能を向上させるとともに、前記免震ピット６内の流体７と、前記空気室３内の流体７の水面高さの差により生じる圧力を、十分な剛性を有する膜８を用いて支持し、該空気室３内を大気圧に保持することが可能である。

このように、前記空気室３内の流体７表面に前記膜８を設けることにより、空気室３を大気圧に保持することが可能であるため、デッドスペースとなっていた該空気室３の内部を活用することも可能となる。図２に示すように、前記空気室３の内部に空気の連通する層を設け、倉庫や駐車場等に有効活用することも考えられる。

［第２実施形態］
図３に、前記構造物本体２を浮揚させる流体７を配した免震ピット６の側部に空気室３が設けられている浮体式免震構造物１において、前記空気室３と前記流体７との間に膜８を設け、該膜８の剛性を利用して鉛直方向の免震性能を向上させる事例を以下に示す。

前記浮体式免震構造物１は、前記構造物本体２と、前記免震ピット６の側部に設けられた前記空気室３とより構成される。前記空気室３は、免震ピット６と同程度の高さを有しており、室内は密閉された空間となっている。該免震ピット６の側部には開口部が設けられており、該開口部を覆うように前記膜８が設けられている。

上述する構成によれば、前記浮体式免震構造物１は、地震波により前記流体７に与えられたエネルギーを前記膜８が吸収し、流体７の表面に発生する振動を低減できるため、鉛直方向の免震性能を向上することが可能となる。さらに、該膜８の面積が広く、膜８の材料のヤング率が小さいほど固有周期を長周期化することが可能となる。なお、図３に示すように、前記空気室３は、内部に空気の連通する層を設け、倉庫や駐車場等に有効活用することも考えられる。

本発明に係る構造物本体の下部に膜を取り付けた空気室を設けた浮体式構造物の基本構造を示す図である。 本発明に係る構造物本体の下部に膜を取り付けた空気室を設けた浮体式構造物の事例示す図である。 本発明に係る膜を取り付けた空気室を構造物本体の側方に設けた浮体式構造物を示す図である。 従来の浮体式構造物の概略を示す図である。

符号の説明

１ 浮体式構造物
２ 構造物本体
３ 空気室
５ 隔壁
５ａ 延出片
６ 免震ピット
７ 流体
８ 膜

Claims (3)

1. 流体中に浮揚することにより免震性を有する浮体式免震構造物であって、
   該浮体式免震構造物は、構造物本体と、該構造物本体の底部を上面とし、該底部から鉛直下方向に延びる隔壁により囲われる複数に分割された空気室とよりなり、
   前記空気室内の底部近傍には、流体面に接するように膜が設けられて前記空気室が密閉されているとともに、
   前記空気室内が、空気を連通し鉛直方向に分割される層構造となっていることを特徴とする浮体式免震構造物。
2. 請求項１に記載の浮体式免震構造物でおいて、
   前記隔壁には、前記膜が設けられた位置より下方に該隔壁と直交するように延出片が設けられることを特徴とする浮体式免震構造物。
3. 構造物本体と、該構造物を浮揚する流体を配する免震ピットの側部に設けられた空気室とより構成され、
   前記免震ピットの側面には、前記空気室と連通する開口部が設けられるとともに、該開口部には、膜が設けられていることを特徴とする浮体式免震構造物。

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