JP4240649B2 - Multi-slip composite seismic isolation unit and seismic isolation structure - Google Patents

Multi-slip composite seismic isolation unit and seismic isolation structure Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層ゴム支承による免震装置と滑り支承による免震装置とを多段にユニット化した多段滑り複合免震ユニット、および当該ユニットを配設した免震構造物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、地震に対して構造物の安全性を確保するために、当該構造物の基礎部分や中間階の柱等に免震装置を介装することにより、地震等によって地盤から構造物に伝播しようとする振動を減衰させて、構造物の躯体に生じる応力や変形を少なくする様々な構造の免震構造が開発されている。
従来、このような免震構造物に使用される免震装置としては、大別して積層ゴム等を用いた弾性支承系のものと、滑り支承系または転がり支承系のものとが知られている。
【0003】
ここで、積層ゴムを用いた弾性支承による免震装置は、一般に薄い鋼板とゴムシートとを交互に多層に重ねあわせることにより、大きな荷重支持能力と水平変位能力とを有する支承部材であり、地震時に発生する水平方向の相対変位を高弾性のゴムによって吸収し、構造物の固有周期を長周期化させることにより地震力の影響を低減化させるものである。
【0004】
また、上記滑り支承系の免震装置は、基礎等の下部構造上に取り付けられた平板状の滑り板と、上部構造の下面に固定されるとともに、上記滑り板上に摺動自在に設けられたテフロン等の素材からなる滑り材とから概略構成されたものであり、平常時においては上部構造からの鉛直荷重を支承するとともに、地震時に下部構造が水平変位した際には、上記滑り材が滑り板上を摺動し、この摺動時に発生する摩擦力によって、上部構造に作用しようとする水平地震力を減衰させて、上部構造の健全性を確保するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記弾性支承による免震装置は、その弾性によって構造物の固有周期を長期化することはできるものの、地震力に対する高い減衰化効果を期待することはできない。
他方、滑り支承による免震装置は、滑り材が滑り板上を摺動する際の摩擦力によって地震力の減衰化効果が得られるとともに、大変形時に座屈する虞も無いという利点があるものの、地震後に構造物を元位置近傍に復帰させる機能を有していないために、別途ばね等の復元装置を設置する必要がある。
【0006】
そこで、従来このような免震装置によって構造物の免震化を図る場合に、上述した複数種の免震装置を組み合わせて使用する工法が採用されている。特に、積層ゴム支承による免震装置と、滑り支承による免震装置とを組合わせた場合には、適正な摩擦係数と復元力を得ることができるとともに、さらに固有周期の長周期化も図ることができ、効果的な免震構造物を実現することができる。
【0007】
しかしながら、このように積層ゴム支承の免震装置と、滑り支承の免震装置とを組み合わせた場合には、各々の基礎または柱に対して、滑り支承または積層ゴム支承の免震装置を個々に介装しているために、鉛直剛性の差による沈下量の相違に起因して構造物の不同沈下が生じる虞があり、この結果上記滑り支承および積層ゴム支承の免震装置の配置を工夫する必要が生じるため、設計上の制約が大きくなるという問題点があった。
【0008】
さらに、上述した固有周期の長期化の観点からは、弾性支承による免震装置の高さ寸法を大きくとると有利になるが、逆に上述した不同沈下が大きくなるとともに、大地震時に上下構造物間に大きな相対変位が発生した場合に、変形過多になって座屈を生じ、構造物の倒壊を招来する虞があった。
また、上記従来の免震構造物においては、個々に製作された滑り支承あるいは積層ゴム支承の免震装置を、各柱または基礎毎に設置しているために、構成部品数が多くなって、施工が複雑化し、設置作業に多くの時間と手間を要するとともにコストアップを招くという問題点があった。
【0009】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、構造物の不同沈下を招来したり、弾性支承による免震装置に座屈を生じたりする虞が無く、かつ構造物の長周期化と高減衰化による優れた免震性能を発揮することができるとともに、施工が容易で経済性にも優れる多段滑り複合免震ユニットおよびこれを用いた免震構造物を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の本発明に係る多段滑り複合免震ユニットは、各々上部構造および下部構造に固定される一対の定着板と、これら定着板の間に配設された2枚以上の連結板と、これら連結板間および上記連結板と上記定着板との間に互いの軸線を一致させて設けられた滑り支承による第1の免震装置と、上記連結板間および上記連結板と上記定着板との間に設けられた弾性支承による第2の免震装置とを備え、上記第1の免震装置は、それぞれの本体部が上記連結板に固定されることにより、先端部の滑り材が対向する上記定着板または上記連結板に摺動自在に設けられてなることを特徴とするものである。ここで、第1の免震装置には、定着板と摺動する面以外の本体部分が、鋼材等の剛体によって形成されたもの(剛滑り支承)と、積層ゴム等の弾性体によって形成されたもの(弾性滑り支承)とが含まれる。他方、第2の免震装置としては、例えば積層ゴムを用いた免震装置が好適である。
【0011】
また、請求項2に記載の免震構造物は、上下部構造の免震装置を介装すべき軸力材間に、請求項1に記載の多段滑り複合免震ユニットが配設されていることを特徴とするものである。
【0012】
なお、第2の免震装置は、第1の免震装置の周囲に、これを囲むように配設することが好ましく、第1の免震装置の周囲に複数の第2の免震装置を配置したり、あるいは第2の免震装置を円環状に形成し、この第2の免震装置の中央部に第1の免震装置を配置することが好適である。
【0015】
請求項1に記載の多段滑り複合免震ユニットおよびこれを用いた請求項2に記載の免震構造物によれば、小地震時や強風時には、多段に配設された滑り支承による第1の免震装置は、いずれも滑りを生じることが無い。したがって、当該第1の免震装置が、剛滑り支承である場合には、ユニットの上下の定着板間に相対変位が生じること無く安定状態が保持される。他方、上記第1の免震装置が、弾性滑り支承である場合には、第1および第2の免震装置が小さく剪断変形することにより免震効果が発揮される。
【0016】
次いで、中規模の地震が発生した際には、定着板および連結板間に上下に配設された複数の第1の免震装置のうちの、最も摩擦抵抗の小さいものが対向する定着板または連結板に対して摺動する。これに伴って、当該第1の免震装置に隣接する第2の免震装置が弾性変形することにより、これに追従する。そして、この際のすべりを生じた第1の免震装置と定着板との間に発生する摩擦エネルギーと、これに隣接する第2の免震装置の弾性変形による減衰効果によって、上記地震エネルギーが吸収される。
【0017】
そしてさらに、大地震が発生した際には、上下に位置する全ての第1の免震装置が、それぞれ対向する定着板または連結板に対して摺動する。この結果、上下に位置する全ての第2の免震装置も弾性変形することにより、構造物の長周期化が図られて、上部構造への振動の伝達が緩和されるとともに、第1の免震装置と定着板または連結板間に発生する摩擦エネルギーによって振動エネルギーが吸収され、地震力が減衰する。さらに、地震後においては、第2の免震装置の弾性力によって構造物が元位置近傍に引き戻される。
【0018】
このように、上記多段滑り複合免震ユニットによれば、一のユニットによって長周期化と高減衰化の双方の性能を実現することができ、よって小地震から大地震に至る広い範囲の地震力に対して、高い免震効果が発揮される。
加えて、大地震が発生して上下部構造が大きく水平方向に相対変位した場合においても、弾性支承による第2の免震装置が上下方向に複数段に配設されているので、個々の第2の免震装置における変形量が小さくなり、よって座屈を生じる虞も無い。
【0019】
この際に、平常時、構造物の各柱や基礎等の軸力材に作用する鉛直荷重は、その下部に設置された多段滑り複合免震ユニット内の滑り支承による第1の免震装置と弾性支承による第2の免震装置とによって共同して負担される。ここで、第1および第2の免震装置における負担の割合は、両免震装置の鉛直剛性の比によって決定される。
【0020】
一方、地震が発生して第1の免震装置に滑りが生じた際には、上下の定着板の相対変位量が大きくなるほど、弾性変形する第2の免震装置における鉛直剛性は低下し、この結果第1の免震装置における鉛直荷重の負担の割合が増加する。そして、大地震時に第2の免震装置が大きく変形した際には、もはや第2の免震装置によっては鉛直荷重を支えることができなくなり、逆にこれが固定されている上下の定着板に引張力が作用することになる。このような場合においても、第1の免震装置によって当該鉛直荷重を支承することができるため、ユニット全体としての安定性を保持することができ、よって上部構造が不安定になることはない。
【0021】
さらに、この多段滑り複合免震ユニットにおいては、滑り支承による第1の免震装置における摩擦係数をμ、鉛直荷重の負担率をβとすると、ユニットとしての有効摩擦係数μeは、μe=μ・βとなる。そして、平常時および小地震時等においては、第2の免震装置も一定の鉛直荷重を負担している結果、β<1.0であるため、μe<μとなり、よって第1の免震装置において小さな加速度から滑りを生じさせることができる。
【0022】
また、地震発生時、第1の免震装置における鉛直荷重の負担率βは、弾性支承による第2の免震装置の剪断変形量が大きくなって、当該第2の免震装置における負担率が小さくなるにつれて、大きくなる。そして、上述したように、大地震時に第2の免震装置が大きく変形して、両定着板に引張力が作用するような場合には、第1の免震装置が当該引張力も負担することになるため、β>1.0になり、よってμe>μになり得る。この結果、定着板間に大きな相対変位が生じるにつれて、第1の免震装置における摩擦力が大きくなり、ユニットの変形を抑えるブレーキ作用が増加するとともに、地震力の減衰効果も増大することになる。このように、上記多段滑り複合免震ユニットによれば、第1の免震装置と第2の免震装置との平断面積を調整して、鉛直荷重負担率βを任意に設定することにより、μeを自在にコントロールすることができ、よって構造物の特性に対応させた最適な性能を有するユニットを容易に実現することができる。
【0023】
加えて、一対の定着板および連結板、並びに滑り支承による第1の免震装置および弾性支承による第2の免震装置をユニット化しているので、予め工場等において当該ユニットを製造しておけば、現場においてこのユニットを所定の軸力材間に設置するのみでよく、よって運搬や設置作業が容易で工期の短縮化を図ることができ、延いては施工コストの低減化も図ることが可能になる。
【0024】
また、本発明に係る多段滑り複合免震ユニットにおいては、3段以上の第1の免震装置が上下に組み込まれているため、各段の第1の免震装置における滑り変位量は、一段の場合と比較して段数で除した値に小さくなる。例えば、3段の場合には1/3に、四段の場合には1/4になる。この結果、定着板および連結板の寸法を一層小さくすることができ、ユニット全体の小型化を図ることが可能になる。
【0025】
さらに、大地震時に上下部構造間に大きな相対変位が生じた場合に、これに伴って多段滑り複合免震ユニットには転倒モーメント(回転力)が発生するが、当該回転力に対して、上下部構造体、第1の免震装置、定着板および連結板が充分に剛であるうえ、さらに第2の免震装置が過度の引張力または圧縮力に抗して回転抑制作用を発揮することから、当該ユニットの安定性が損なわれることがない。
【0027】
他方、第2の免震装置としては、各種の弾性支承による免震装置が適用可能であるが、第1の免震装置とともに上部構造の荷重を安定的に分担支持させる観点からは、積層ゴムを用いた免震装置を用いることが好ましい。この際にも、上下に隣接する第2の免震装置を、平面視において少なくとも一部が互いに重複するように配設すれば、同様に好適であり、さらに最上部の第2の免震装置と最下部の第2の免震装置とを、平面視において少なくとも一部が重複するように配設すれば、より好適である。
さらに、定着板の外周部間を塞ぐカバーを設けることにより、これら定着板間における防塵効果が得られ、長期間にわたって第1の免震装置による摺動性を確保することが可能になる。
【0028】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
図1〜図3は、本発明に係る多段滑り複合免震ユニットおよびこれを用いた免震構造物の第1の実施形態を示すものである。
図1および図2に示すように、この免震構造物は、基礎(下部構造)1と、建物(上部構造)2の柱(軸力材)の下方位置との間に、多段滑り複合免震ユニット3が介装されたものである。
ここで、多段滑り複合免震ユニット3は、二組の同形の複合免震ユニット4、4が一体化されることによって構成されている。各々の複合免震ユニットは、対向配置された一対の定着板5a、5bと、これら定着板5a、5b間に配設された連結板6と、この連結板6と定着板5a、5bとの間にそれぞれ設けられた滑り支承による第1の免震装置7および積層ゴムを用いた第2の免震装置8と、定着板5a、5bの外周部間に設けられた防塵カバー9とから概略構成されたものである。
【0029】
上記定着板5a、5bおよび連結板6は、それぞれ鋼板等からなる所定の剛性を有する方形の板材であり、定着板5aの上面および定着板5bの下面には、それぞれ表面が平滑に加工されたステンレス板等からなる滑り板10が一体に接合されている。そして、これら定着板5a、5bと連結板6間の中央に、上記第1の免震装置7が配設されている。
【0030】
この第1の免震装置7は、それぞれ本実施形態においては鋼材等の剛体によって形成された円柱状の本体部7aと、この本体部7aの先端部に一体的に貼設されたテフロン等からなる滑り材7bとから構成されたもの(剛滑り支承)である。これら第1の免震装置7は、互いの本体部7aの軸線を一致させて、それぞれ本体部7aがボルトによって連結板6に取り付けられるとともに、滑り材7bが定着板5a、5b上の滑り板10に対して摺動自在に設けられている。
【0031】
また、上記第2の免震装置8は、所定厚さ寸法の鋼板とゴムシートとが交互に多層に重ねあわせることにより構成されたもので、それぞれ定着板5a、5bの四隅に、全体として第1の免震装置7を囲むようにし、かつ上下方向に互いの軸線を一致させて配置されている。そして、これら第2の免震装置8は、それぞれの両端フランジがボルトによって連結板6および定着板5aまたは定着板5bに取り付けられることにより、当該定着板5a、5bと連結板6との間に取り付けられている。
さらに、各複合免震ユニット4においては、定着板5a、5bの外周縁間に、これら定着板5a、5b間を塞ぐとともに、定着板5a、5bの相対変位に対して追従可能な可撓性材料からなる上記防塵カバー9が設けられている。
【0032】
そして、上記多段滑り複合免震ユニット3は、上記2組の複合免震ユニット4が、中間部に位置する互いの定着板5a、5b(本ユニット3において一の連結板として機能する)間に密着板12が介装されたうえで、ボルト13によって連結一体化されることによって構成されている。また、中間部に位置する上記定着板5a、5bおよび密着板12によって、連結板が構成されている。
以上の構成からなる多段滑り複合免震ユニット3は、下部の定着板5aがアンカーボルト14を介して基礎1の上面に定着され、他方上部の定着板5bがアンカーボルト15を介して建物2の下面に定着されることにより、これら基礎1および建物2の間に設置されている。
【0033】
次に、図1〜図3に基づいて、以上の構成からなる多段滑り複合免震ユニット3およびこれを介装した免震構造物の作用に付いて説明する。
先ず、図1に示すように、平常時、あるいは小地震時や強風時のように建物2に作用する水平力が小さい時には、4段に配設された第1の免震装置7の滑り材7bは、滑り板10に対して滑りを生じることが無く、多段滑り複合免震ユニット3は安定状態が保持される。
【0034】
次いで、中規模の地震が発生した際には、上記第1の免震装置7のうちの、最も摩擦抵抗が小さいもの滑り材7bが滑り板10に対して摺動する。これに伴って、この第1の免震装置7に隣接する第2の免震装置8が弾性変形することにより、これに追従する。そして、この際のすべりを生じた第1の免震装置7と上記滑り板10との間に発生する摩擦エネルギーと、これに隣接する第2の免震装置8の弾性変形による減衰効果によって、上記地震エネルギーが吸収される。
【0035】
そして、大地震が発生した際には、図3に示すように、上下に位置する全ての第1の免震装置7の滑り材7bがそれぞれ対向する定着板5a、5bの滑り板10上を摺動し、かつ全ての第2の免震装置8が共に弾性変形する。これにより、建物2の長周期化が図られて、建物2への振動の伝達が緩和されるとともに、滑り材7bと滑り板10との間に発生する摩擦エネルギーによって振動エネルギーが吸収され、地震力が減衰する。さらに、地震後においては、第2の免震装置8の弾性力によって建物2が元位置近傍に引き戻される。
【0036】
このように、上記多段滑り複合免震ユニット3によれば、一のユニットによって長周期化と高減衰化の双方の性能を実現することができ、よって小地震から大地震に至る広い範囲の地震力に対して、高い免震効果を発揮することができる。加えて、大地震が発生して基礎1と建物2との間に大きな相対変位が生じた場合においても、第2の免震装置8が上下方向に4段に配設されているので、個々の第2の免震装置8における変形量が小さくなり、よって座屈を生じる虞も無い。
【0037】
この際に、平常時においては、図1に示すように、建物2から多段滑り複合免震ユニット3に作用する鉛直荷重Nは、4段に配設された第1の免震装置7と第2の免震装置8とによって共同して負担されることになり、第1の免震装置7を通じて作用する鉛直荷重N1 は、N1 =N−4N2 になる。ここで、第1の免震装置7および第2の免震装置8における負担の割合は、両免震装置の鉛直剛性の比によって決定される。
そして、中規模の地震が発生して一部の第1の免震装置7の滑り材7bのみに滑りが生じ、これに隣接する第2の免震装置8のみが弾性変形した際には、当該第2の免震装置8における鉛直剛性は低下し、第2の免震装置8による荷重負担N2 の割合が小さくなる結果、第1の免震装置7を通じて作用する鉛直荷重N1 が増加する。
【0038】
さらに、図3に示すように、大地震時に全ての第2の免震装置8が大きく変形した際には、これら第2の免震装置8によっては鉛直荷重を支えることができなくなり、逆にこれが固定されている定着板5a、5bに引張力N2 ″が作用することになるため、第1の免震装置7を通じて作用する鉛直荷重N1 ″は、N1 ″=N+4N2 ″になる。そして、このような場合においても、第1の免震装置7によって鉛直荷重N1 ″を支承することができるため、多段滑り複合免震ユニット3全体としての安定性を保持することができる。
また、図3に示すように、大地震時に基礎1と建物2との間に大きな相対変位が生じた場合には、これに伴って多段滑り複合免震ユニット3には転倒モーメント(回転力)が発生するが、当該回転力に対して、基礎1、建物2、第1の免震装置7、中間に位置する定着板5a、5bおよび連結板6が充分に剛であるうえ、さらに第2の免震装置8が過度の引張力または圧縮力に抗して回転抑制作用を発揮するために、ユニット3の安定性が損なわれることがない。
【0039】
さらに、この多段滑り複合免震ユニット3においては、第1の免震装置7における摩擦係数をμ、鉛直荷重の負担率をβ(=N1 /N)とすると、多段滑り複合免震ユニット3としての有効摩擦係数μeは、μe=μ・βとなる。そして、平常時および小地震時等においては、β<1.0であるため、μe<μとなり、よって第1の免震装置7において小さな加速度から滑りを生じさせることができる。
加えて、4段の第1の免震装置7の滑り材7bにおける摩擦係数を変えることにより、一部の免震装置7のみが滑りを発生する時の水平力を自在に設定することができる。
【0040】
また、地震発生時、第1の免震装置7における鉛直荷重の負担率βは、第2の免震装置8の剪断変形量が大きくなって、第2の免震装置8における負担率が小さくなるにつれて、大きくなる。そして、図3に示すように、大地震時に上下の第2の免震装置8が大きく変形して、定着板5a、5bに引張力N2 ″が作用するような場合には、第1の免震装置7がこの引張力N2 ″も負担することになるため、β>1.0になり、よってμe>μになり得る。この結果、定着板5a、5b間に大きな相対変位が生じるにつれて、第1の免震装置7における摩擦力が大きくなり、よって定着板5a、5bの相対変位を抑えるブレーキ作用が増加するとともに、地震力の減衰効果も増大することになる。
【0041】
このように、上記構成からなる多段滑り複合免震ユニット3およびこれを用いた免震構造物によれば、第1の免震装置7と第2の免震装置8との平断面積を調整して、鉛直荷重負担率βを任意に設定したり、あるいは第1の免震装置7における摩擦係数を適宜設定することにより、μeを自在にコントロールすることができ、よって建物2の特性に対応させた最適な性能を有する多段滑り複合免震ユニット3を容易に実現することができる。
【0042】
しかも、一対の定着板5a、5bおよび連結板6と、滑り支承による第1の免震装置7および弾性支承による第2の免震装置8からなる2組の複合免震ユニット4をボルト13で連結一体化させることにより、多段滑り複合免震ユニット3の全体をユニット化しているので、予め工場等においてこの多段滑り複合免震ユニット3を製造しておけば、現場においてこのユニット3を所定の位置に設置するのみでよく、よって運搬や設置作業が容易であるとともに、工期の短縮化および施工コストの低減化を図ることができる。
【0043】
また、上記多段滑り複合免震ユニット3においては、4段の滑り支承による第1の免震装置7が上下に組み込まれている。したがって、図4に示すように、一般的な片面滑りによる免震装置においては、当該免震装置の直径をφとすると、片側最大滑り量δに対する所要の滑り板の寸法をL=2δ+φになり、また図5に示すように、2段の免震装置による両面滑りの場合に、L′=δ+φになるのに対して、上記ユニット3によれば、図6に示すように、片側最大滑り量δに対する所要の滑り板の長さ寸法L″=δ/2+φになるために、片面滑りの場合のほぼ1/4にすることができ、よってユニット3の小型化を達成することが可能になる。
【0044】
さらに、大きな地震が発生した際に、水平方向に摺動する第1の免震装置7を定着板5a、5bと連結板6との間の中央に配設し、これを取り囲むように第2の免震装置8を配設しているので、定着板5a、5bの外周に余分な面積を必要とせず、ユニット3全体の一層の小型化を図ることができる。
加えて、定着板5a、5bの外周部間に内部を塞ぐ防塵カバー9を設けているので、これら定着板5a、5bと連結板6との間における防塵効果が得られ、長期間にわたって第1の免震装置7の滑り材7bと滑り板10との摺動性を確保することができる。
【0045】
(実施の形態2)
図7は、本発明の多段滑り複合免震ユニットおよびこれを用いた免震構造物の第2の実施形態を示すもので、図1および図2に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
図7に示すように、この多段滑り複合免震ユニット20は、図1に示した複合免震ユニット4と、このユニット4の上部に配設された複合免震ユニット21とが一体化されることによって構成されたものである。
上記複合免震ユニット21は、対向配置された一対の定着板5a、5bと、これら定着板5a、5b間に設けられた滑り支承による第1の免震装置7および積層ゴムを用いた第2の免震装置8と、定着板5a、5bの外周部間に設けられた防塵カバー9とから構成されたものである。
【0046】
そして、上記多段滑り複合免震ユニット20は、上記2組の複合免震ユニット4、21が、互いに対向する定着板5a、5b(本ユニット20において一の連結板として機能する)間に密着板12が介装されたうえで、ボルト13によって連結一体化されることによって構成されている。また、互いに対向する上記定着板5a、5bおよび密着板12によって、連結板が構成されている。
以上の構成からなる多段滑り複合免震ユニット20は、図1に示したものと同様に、下部の定着板5aがアンカーボルト14を介して基礎1の上面に定着され、他方上部の定着板5bがアンカーボルト15を介して建物2の下面に定着されることにより、これら基礎1および建物2の間に設置されている。
【0047】
上記構成からなる多段滑り複合免震ユニット20およびこれを用いた免震構造物にあっても、第1の実施形態に示したものと同様の作用効果を得ることができる。
ちなみに、上記多段滑り複合免震ユニット20によれば、第1の免震装置7が上下3段に配設されているため、基礎1と建物2との相対変位によってユニット20の全体における片側最大滑り量がδである場合に、対応する所要の滑り板の長さ寸法は2δ/3+φになり、よって片面滑りの場合のほぼ1/3にすることができる。
【0048】
なお、上記実施の形態においては、いずれも基礎1と建物2との間に複合免震ユニット3を介装した場合についてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、中間階の柱に介装する場合にも、同様に適用することができる。
また、上記複合免震ユニット3においては、第1の免震装置7の周囲に4組の第2の免震装置6を配設した場合について述べたが、複数の第2の免震装置6を第1の免震装置7を中心にして環状に配置してもよく、あるいは当該第2の免震装置を円環状に形成して、その中央に第1の免震装置7を配置してもよい。
【0049】
さらに、上記第1の免震装置7として、剛体によって形成された本体部7aの先端部に、テフロン等からなる滑り材7bを一体に設けた剛滑り支承のものを適用した場合に付いてのみ説明したが、これに限るものではなく、一部または全部の本体部7aを積層ゴム等の弾性体によって形成し、その先端部に同様の滑り材7bを一体化させた弾性滑り支承の免震装置を用いてもよい。この場合には、小地震時においても、第1および第2の免震装置7、8が剪断変形することにより免震効果を発揮することができる。
【0050】
また、第1および第2の免震装置7、8の形状としても、図1〜図3および図7に示した円形に限るものではなく、方形等の任意の形状を選択することができる。また、防塵カバー9についても、定着板5a、5b間に設ける他、定着板5a、5bと連結板6との間に区分してそれぞれ取り付けてもよく、あるいは上下の構造体に固定される定着板5a、5b間に一の防塵カバーを設けるようにしてもよい。
【0051】
さらに、連結板6についても、上面に第1の免震装置7が固定される定着板と、下面に第1の免震装置7が固定される定着板との2枚の定着板を連結することによって当該連結板6を構成することもできる。また、定着板5a、5b同士を連結するに際しても、密着板12を介装せずに直接ボルト13によって連結してもよい。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の多段滑り複合免震ユニットおよびこれを用いた請求項2に記載の免震構造物によれば、上下に連結板または定着板を介して複数段に配設された第1の免震装置および第2の免震装置をユニット化しているので、運搬や設置作業が容易であり、よって工期の短縮化および施工コストの低減化を図ることができ、しかも一の複合免震ユニットによって、長周期化と高減衰化の双方の性能を実現することができるうえに、大変形時に座屈を生じる虞も無いため、小地震から大地震に至るまで高い免震効果を発揮することができるとともに、第1の免震装置と第2の免震装置との平断面積を調整して、第1の免震装置における鉛直荷重負担率を任意に設定することにより、上部構造の特性に対応させた最適な性能を有する多段滑り複合免震ユニットを容易に実現することができる。
【0053】
さらに、滑り支承による上下の第1の免震装置を、複数段に設けているので、上下部構造の相対変位量に対する滑り板の長さ寸法が小さくなってユニットの小型化を達成することが可能になるとともに、上記第1の免震装置の本体部が連結板に固定されて一体化されているので、連結板に大きな曲げ応力が作用することがなく、かつ滑り材が上下構造物に固定されて容易に高い平面度が得られる定着板上をすべるために、確実に所望の免震効果を得ることができ、かつ上部構造の荷重を確実に下部構造に支承させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多段滑り複合免震ユニットの第1の実施形態を示す縦断面図である。
【図2】図1のII−II線視断面図である。
【図3】大地震時における図1の多段滑り複合免震ユニットの変形状態を示す縦断面図である。
【図4】一般的な片面滑りの場合の滑り量と滑り板寸法の関係を示す側面図である。
【図5】両面滑りの場合の滑り量と滑り板寸法の関係を示す側面図である。
【図6】図1に示す多段滑り複合免震ユニットにおける滑り量と滑り板寸法の関係を示す側面図である。
【図7】本発明の多段滑り複合免震ユニットの第2の実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 基礎(下部構造)
2 建物(上部構造)
3、20 多段滑り複合免震ユニット
4、21 複合免震ユニット
5a、5b 定着板
6 連結板
7 第1の免震装置
7a 本体部
7b 滑り材
8 第2の免震装置
9 防塵カバー
10 滑り板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multistage sliding composite seismic isolation unit in which a seismic isolation device using a laminated rubber bearing and a seismic isolation device using a sliding bearing are unitized in multiple stages, and a seismic isolation structure in which the unit is arranged.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in order to ensure the safety of a structure against earthquakes, let's propagate it from the ground to the structure by an earthquake etc. by installing seismic isolation devices on the foundation part of the structure or pillars on the intermediate floor. Various seismic isolation structures have been developed that reduce the stress and deformation generated in the structural frame by attenuating the vibration.
Conventionally, as a seismic isolation device used for such a seismic isolation structure, an elastic bearing system using a laminated rubber or the like and a sliding bearing system or a rolling bearing system are known.
[0003]
Here, seismic isolation devices using elastic bearings using laminated rubber are bearing members that have a large load-bearing capacity and horizontal displacement capacity by laminating thin steel sheets and rubber sheets alternately in multiple layers. The relative displacement in the horizontal direction that is sometimes generated is absorbed by highly elastic rubber, and the natural period of the structure is lengthened, thereby reducing the influence of seismic force.
[0004]
The sliding support system seismic isolation device is fixed to the lower surface of the upper structure and a flat sliding plate mounted on the lower structure such as a foundation, and is slidably provided on the sliding plate. In addition, it supports the vertical load from the upper structure in normal times, and when the lower structure is displaced horizontally during an earthquake, the sliding material By sliding on the sliding plate, the horizontal seismic force that acts on the superstructure is attenuated by the frictional force generated at the time of sliding, and the soundness of the superstructure is ensured.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, although the seismic isolation device based on the elastic support can extend the natural period of the structure due to its elasticity, it cannot expect a high damping effect on the seismic force.
On the other hand, the seismic isolation device by the sliding bearing has the advantage that the effect of damping the seismic force is obtained by the frictional force when the sliding material slides on the sliding plate, and there is no possibility of buckling at the time of large deformation, Since it does not have a function of returning the structure to the vicinity of the original position after the earthquake, it is necessary to separately install a restoring device such as a spring.
[0006]
Therefore, conventionally, when a structure is to be seismically isolated using such a seismic isolation device, a construction method using a combination of the above-described multiple types of seismic isolation devices has been adopted. In particular, when a seismic isolation device with a laminated rubber bearing and a seismic isolation device with a sliding bearing are combined, an appropriate friction coefficient and restoring force can be obtained, and the natural period can be increased. And an effective seismic isolation structure can be realized.
[0007]
However, when the seismic isolation device for laminated rubber bearings and the seismic isolation device for sliding bearings are combined in this way, the seismic isolation device for sliding bearings or laminated rubber bearings is individually applied to each foundation or column. Because of the interposition, there is a risk that the structure will sink unsettled due to the difference in the amount of settlement due to the difference in vertical rigidity. This necessitates a problem that design constraints become large.
[0008]
In addition, from the viewpoint of extending the natural period described above, it is advantageous to increase the height of the seismic isolation device by elastic bearings. When a large relative displacement occurs in the meantime, there is a risk that the structure will collapse due to excessive deformation and collapse of the structure.
In addition, in the above conventional seismic isolation structure, since the seismic isolation devices for individually manufactured sliding bearings or laminated rubber bearings are installed for each column or foundation, the number of components increases. There is a problem that the construction is complicated, the installation work requires a lot of time and labor, and the cost is increased.
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances, and there is no risk of causing inhomogeneous settlement of the structure or buckling of the seismic isolation device by the elastic bearing, and the structure has a long period of time and high height. It is intended to provide a multi-stage sliding composite seismic isolation unit that can exhibit excellent seismic isolation performance due to attenuation, is easy to construct and is economical, and a seismic isolation structure using the same. is there.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  A multi-stage sliding composite seismic isolation unit according to the present invention described in claim 1 includes a pair of fixing plates each fixed to an upper structure and a lower structure, and two or more connecting plates disposed between the fixing plates, These connecting platesBetween each other and between the connecting plate and the fixing plate.A first seismic isolation device with a sliding bearing;Provided between the connecting plates and between the connecting plate and the fixing plateWith a second seismic isolation device with elastic bearingsThe first seismic isolation device is slidably provided on the fixing plate or the coupling plate facing the sliding member at the tip, by fixing each main body to the coupling plate.It is characterized by. Here, in the first seismic isolation device, the main body portion other than the surface sliding with the fixing plate is formed by a rigid body such as steel (rigid sliding support) and an elastic body such as laminated rubber. (Including elastic sliding bearings). On the other hand, as the second seismic isolation device, for example, a seismic isolation device using laminated rubber is suitable.
[0011]
  Further, according to claim 2Seismic isolation structureIsThe multistage sliding composite seismic isolation unit according to claim 1 is disposed between the axial force members to be interposed with the upper and lower structure seismic isolation devices.It is characterized by this.
[0012]
  In additionThe second seismic isolation device is preferably disposed around the first seismic isolation device so as to surround it, and a plurality of second seismic isolation devices are disposed around the first seismic isolation device. Alternatively, it is preferable that the second seismic isolation device is formed in an annular shape, and the first seismic isolation device is arranged at the center of the second seismic isolation device.
[0015]
  The multistage sliding composite seismic isolation unit according to claim 1 and the sameClaim 2According to the seismic isolation structure described in No. 1, any of the first seismic isolation devices using the sliding bearings arranged in multiple stages does not slip during a small earthquake or a strong wind. Therefore, when the first seismic isolation device is a rigid sliding bearing, a stable state is maintained without causing a relative displacement between the upper and lower fixing plates of the unit. On the other hand, when the first seismic isolation device is an elastic sliding bearing, the first and second seismic isolation devices exhibit a seismic isolation effect due to small shear deformation.
[0016]
Next, when a medium-scale earthquake occurs, among the plurality of first seismic isolation devices arranged vertically between the fixing plate and the connecting plate, the fixing plate facing the one with the smallest frictional resistance or Slide against the connecting plate. Along with this, the second seismic isolation device adjacent to the first seismic isolation device is elastically deformed to follow this. Then, the seismic energy is caused by the frictional energy generated between the first seismic isolation device and the fixing plate that caused the slip and the damping effect due to the elastic deformation of the second seismic isolation device adjacent thereto. Absorbed.
[0017]
Furthermore, when a large earthquake occurs, all the first seismic isolation devices located above and below slide relative to the opposing fixing plate or connecting plate, respectively. As a result, all the second seismic isolation devices positioned above and below are also elastically deformed, so that the structure has a longer period, the transmission of vibration to the upper structure is reduced, and the first seismic isolation device is also achieved. The vibration energy is absorbed by the frictional energy generated between the seismic device and the fixing plate or connecting plate, and the seismic force is attenuated. Furthermore, after the earthquake, the structure is pulled back to the vicinity of the original position by the elastic force of the second seismic isolation device.
[0018]
In this way, according to the multi-slip composite seismic isolation unit, the single unit can achieve both long-period and high-attenuation performance, and thus a wide range of seismic forces from small earthquakes to large earthquakes. In contrast, a high seismic isolation effect is demonstrated.
In addition, even when a large earthquake occurs and the upper and lower structures are relatively displaced in the horizontal direction, the second seismic isolation devices with elastic bearings are arranged in multiple stages in the vertical direction. The amount of deformation in the seismic isolation device 2 is reduced, so there is no risk of buckling.
[0019]
At this time, the vertical load acting on the axial force members such as the pillars and foundations of the structure during normal operation is the same as that of the first seismic isolation device by the sliding support in the multistage sliding composite seismic isolation unit installed in the lower part. It is jointly borne by the second seismic isolation device with an elastic bearing. Here, the ratio of the burden in the first and second seismic isolation devices is determined by the ratio of the vertical rigidity of both seismic isolation devices.
[0020]
On the other hand, when an earthquake occurs and the first seismic isolation device slips, the greater the relative displacement of the upper and lower fixing plates, the lower the vertical stiffness in the elastically deformed second seismic isolation device, As a result, the ratio of the burden of the vertical load in the first seismic isolation device increases. And when the second seismic isolation device is greatly deformed during a large earthquake, the second seismic isolation device can no longer support the vertical load, and conversely, it is pulled on the upper and lower fixing plates to which it is fixed. Power will act. Even in such a case, since the vertical load can be supported by the first seismic isolation device, the stability of the entire unit can be maintained, and thus the upper structure does not become unstable.
[0021]
Furthermore, in this multi-stage sliding composite seismic isolation unit, if the friction coefficient in the first seismic isolation device by sliding bearing is μ and the load factor of the vertical load is β, the effective friction coefficient μe as a unit is μe = μ · β. In normal times and small earthquakes, the second seismic isolation device also bears a certain vertical load. As a result, β <1.0, so μe <μ. Slip can be produced in the device from small accelerations.
[0022]
In addition, when an earthquake occurs, the load factor β of the vertical load in the first seismic isolation device is such that the amount of shear deformation of the second seismic isolation device due to the elastic bearing increases, and the burden rate in the second seismic isolation device is As it gets smaller, it gets bigger. And as mentioned above, when a 2nd seismic isolation device deform | transforms greatly at the time of a big earthquake and a tensile force acts on both fixing plates, the 1st seismic isolation device bears the said tensile force. Therefore, β> 1.0, and thus μe> μ. As a result, as a large relative displacement occurs between the fixing plates, the frictional force in the first seismic isolation device increases, the braking action for suppressing the deformation of the unit increases, and the damping effect of the seismic force also increases. . Thus, according to the multistage sliding composite seismic isolation unit, by adjusting the cross-sectional area of the first seismic isolation device and the second seismic isolation device, the vertical load burden ratio β is arbitrarily set. , Μe can be freely controlled, and thus a unit having an optimum performance corresponding to the characteristics of the structure can be easily realized.
[0023]
In addition, since the pair of fixing plates and connecting plates, and the first seismic isolation device by the sliding bearing and the second seismic isolation device by the elastic bearing are unitized, if the unit is manufactured in advance in a factory, etc. In addition, it is only necessary to install this unit between predetermined axial force members at the site, so that transportation and installation work can be facilitated and the construction period can be shortened, and the construction cost can also be reduced. become.
[0024]
Further, in the multi-stage sliding composite seismic isolation unit according to the present invention, since the first seismic isolation device having three or more stages is incorporated vertically, the slip displacement amount in the first seismic isolation device of each stage is one step. Compared to the case of, it is smaller to the value divided by the number of steps. For example, in the case of three stages, it becomes 1/3, and in the case of four stages, it becomes 1/4. As a result, the dimensions of the fixing plate and the connecting plate can be further reduced, and the entire unit can be reduced in size.
[0025]
Furthermore, if a large relative displacement occurs between the upper and lower structures during a major earthquake, a multi-slip composite seismic isolation unit generates a falling moment (rotational force). The substructure, the first seismic isolation device, the fixing plate and the connecting plate are sufficiently rigid, and the second seismic isolation device exerts an anti-rotation action against excessive tensile or compressive force. Therefore, the stability of the unit is not impaired.
[0027]
  On the other hand, as the second seismic isolation device, seismic isolation devices with various elastic bearings are applicable, but from the viewpoint of stably sharing and supporting the load of the superstructure together with the first seismic isolation device.,productIt is preferable to use a seismic isolation device using layer rubber. Also in this case, it is also preferable if the second seismic isolation devices adjacent to each other in the vertical direction are arranged so that at least some of them overlap each other in a plan view. It is more preferable that the lowermost second seismic isolation device is disposed so that at least a part thereof overlaps in plan view.
  In addition, a cover that closes the outer periphery of the fixing plate is provided.ByA dustproof effect between the fixing plates can be obtained, and the slidability by the first seismic isolation device can be ensured for a long period of time.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
1 to 3 show a first embodiment of a multistage sliding composite seismic isolation unit and a seismic isolation structure using the same according to the present invention.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, this seismic isolation structure has a multi-stage sliding composite isolation between a foundation (lower structure) 1 and a lower position of a pillar (axial material) of a building (upper structure) 2. The seismic unit 3 is installed.
Here, the multistage sliding composite seismic isolation unit 3 is configured by integrating two sets of the same type of composite seismic isolation units 4 and 4. Each of the composite seismic isolation units includes a pair of fixing plates 5a and 5b opposed to each other, a connecting plate 6 disposed between the fixing plates 5a and 5b, and the connecting plate 6 and the fixing plates 5a and 5b. The first seismic isolation device 7 using a sliding bearing provided between them, the second seismic isolation device 8 using laminated rubber, and a dustproof cover 9 provided between the outer peripheral portions of the fixing plates 5a and 5b. It is configured.
[0029]
The fixing plates 5a and 5b and the connecting plate 6 are square plates each having a predetermined rigidity made of a steel plate or the like, and the upper surface of the fixing plate 5a and the lower surface of the fixing plate 5b are each processed with a smooth surface. A sliding plate 10 made of a stainless steel plate or the like is integrally joined. The first seismic isolation device 7 is disposed in the center between the fixing plates 5 a and 5 b and the connecting plate 6.
[0030]
In the present embodiment, the first seismic isolation device 7 includes a cylindrical main body portion 7a formed of a rigid body such as a steel material, and a Teflon or the like that is integrally attached to the distal end portion of the main body portion 7a. It consists of the sliding material 7b which becomes (rigid sliding bearing). These first seismic isolation devices 7 are arranged so that the axes of the main body portions 7a coincide with each other, the main body portions 7a are attached to the connecting plate 6 by bolts, and the sliding material 7b is a sliding plate on the fixing plates 5a and 5b. 10 is slidable relative to 10.
[0031]
The second seismic isolation device 8 is constructed by alternately stacking steel plates and rubber sheets having a predetermined thickness in multiple layers. The second seismic isolation device 8 is formed at the four corners of the fixing plates 5a and 5b as a whole. 1 seismic isolation devices 7 are arranged so that their axes are aligned in the vertical direction. And these 2nd seismic isolation devices 8 are attached between the fixing plate 5a, 5b and the connecting plate 6 by attaching both end flanges to the connecting plate 6 and the fixing plate 5a or the fixing plate 5b with bolts. It is attached.
Further, in each composite seismic isolation unit 4, the fixing plates 5a and 5b are flexible between the outer peripheral edges of the fixing plates 5a and 5b and capable of following the relative displacement of the fixing plates 5a and 5b. The dustproof cover 9 made of a material is provided.
[0032]
  The multi-slip composite seismic isolation unit 3 includes the two sets of composite seismic isolation units 4 between the fixing plates 5a and 5b (which function as one connecting plate in the unit 3) located in the middle portion. The contact plate 12 is interposed and connected and integrated by a bolt 13.Further, the fixing plates 5a and 5b and the contact plate 12 located in the intermediate portion constitute a connecting plate.
  In the multi-slip composite seismic isolation unit 3 having the above configuration, the lower fixing plate 5 a is fixed to the upper surface of the foundation 1 via the anchor bolt 14, and the upper fixing plate 5 b is fixed to the building 2 via the anchor bolt 15. It is installed between the foundation 1 and the building 2 by being fixed on the lower surface.
[0033]
Next, based on FIGS. 1-3, it demonstrates about the effect | action of the multistage sliding composite seismic isolation unit 3 which consists of the above structure, and the seismic isolation structure which interposed this.
First, as shown in FIG. 1, when the horizontal force acting on the building 2 is small during normal times or during a small earthquake or strong wind, the sliding material of the first seismic isolation device 7 arranged in four stages. 7b does not cause the sliding plate 10 to slip, and the multistage sliding composite seismic isolation unit 3 is maintained in a stable state.
[0034]
Next, when a medium-scale earthquake occurs, the sliding material 7 b having the lowest frictional resistance among the first seismic isolation devices 7 slides on the sliding plate 10. Accordingly, the second seismic isolation device 8 adjacent to the first seismic isolation device 7 is elastically deformed to follow this. And, due to the frictional energy generated between the first seismic isolation device 7 causing the slip at this time and the sliding plate 10, and the damping effect due to the elastic deformation of the second seismic isolation device 8 adjacent thereto, The seismic energy is absorbed.
[0035]
Then, when a large earthquake occurs, as shown in FIG. 3, the sliding members 7b of all the first seismic isolation devices 7 positioned above and below the sliding plates 10 of the fixing plates 5a and 5b facing each other. It slides and all the second seismic isolation devices 8 are elastically deformed together. As a result, the period of the building 2 is increased, vibration transmission to the building 2 is reduced, and vibration energy is absorbed by the frictional energy generated between the sliding material 7b and the sliding plate 10, thereby causing an earthquake. The force is attenuated. Furthermore, after the earthquake, the building 2 is pulled back to the vicinity of the original position by the elastic force of the second seismic isolation device 8.
[0036]
Thus, according to the multi-slip composite seismic isolation unit 3 described above, both the long-period performance and the high attenuation performance can be realized by one unit, and thus a wide range of earthquakes ranging from small earthquakes to large earthquakes. High seismic isolation effect can be demonstrated for the force. In addition, even when a large earthquake occurs and a large relative displacement occurs between the foundation 1 and the building 2, the second seismic isolation devices 8 are arranged in four stages in the vertical direction. The amount of deformation in the second seismic isolation device 8 is reduced, so that there is no risk of buckling.
[0037]
At this time, in normal times, as shown in FIG. 1, the vertical load N acting on the multi-slip composite seismic isolation unit 3 from the building 2 is the same as that of the first seismic isolation device 7 arranged in four stages. The vertical load N acting through the first seismic isolation device 7 is jointly borne by the second seismic isolation device 8.1Is N1= N-4N2become. Here, the ratio of the burden in the first seismic isolation device 7 and the second seismic isolation device 8 is determined by the ratio of the vertical rigidity of both seismic isolation devices.
Then, when a medium-scale earthquake occurs and only the sliding material 7b of some of the first seismic isolation devices 7 slips, and only the second seismic isolation device 8 adjacent thereto is elastically deformed, The vertical stiffness in the second seismic isolation device 8 is reduced, and the load burden N by the second seismic isolation device 8 is reduced.2As a result, the vertical load N acting through the first seismic isolation device 7 is reduced.1Will increase.
[0038]
Furthermore, as shown in FIG. 3, when all the second seismic isolation devices 8 are greatly deformed during a large earthquake, the second seismic isolation devices 8 cannot support a vertical load. Tensile force N is applied to the fixing plates 5a and 5b to which this is fixed.2″ Will act, the vertical load N acting through the first seismic isolation device 71″ Is N1″ = N + 4N2Even in such a case, the vertical load N is reduced by the first seismic isolation device 7.1”Can be supported, so that the stability of the multistage sliding composite seismic isolation unit 3 as a whole can be maintained.
As shown in FIG. 3, when a large relative displacement occurs between the foundation 1 and the building 2 during a large earthquake, the multi-slip composite seismic isolation unit 3 is accompanied by a tipping moment (rotational force). However, the foundation 1, the building 2, the first seismic isolation device 7, the fixing plates 5a and 5b located in the middle, and the connecting plate 6 are sufficiently rigid against the rotational force. Since the seismic isolation device 8 exhibits a rotation suppressing action against an excessive tensile force or compressive force, the stability of the unit 3 is not impaired.
[0039]
Further, in this multi-stage sliding composite seismic isolation unit 3, the friction coefficient in the first seismic isolation device 7 is μ, and the load factor of the vertical load is β (= N1/ N), the effective friction coefficient μe as the multi-stage sliding composite seismic isolation unit 3 is μe = μ · β. In normal times and during small earthquakes, β <1.0, and therefore μe <μ. Therefore, the first seismic isolation device 7 can cause slipping from a small acceleration.
In addition, by changing the friction coefficient in the sliding material 7b of the four-stage first seismic isolation device 7, only some of the seismic isolation devices 7 can freely set the horizontal force. .
[0040]
When the earthquake occurs, the load factor β of the vertical load in the first seismic isolation device 7 is large, and the shear rate of the second seismic isolation device 8 is large, and the burden factor in the second seismic isolation device 8 is small. As it becomes, it grows. Then, as shown in FIG. 3, the upper and lower second seismic isolation devices 8 are greatly deformed in the event of a large earthquake, and a tensile force N is applied to the fixing plates 5a and 5b.2″ Acts, the first seismic isolation device 7 has this tensile force N2″ Is also burdened, so β> 1.0, and thus μe> μ. As a result, as the large relative displacement occurs between the fixing plates 5a, 5b, the first seismic isolation device 7 The frictional force increases, so that the brake action for suppressing the relative displacement of the fixing plates 5a and 5b increases, and the damping effect of the seismic force also increases.
[0041]
Thus, according to the multistage sliding composite seismic isolation unit 3 having the above-described configuration and the seismic isolation structure using the same, the plane cross-sectional areas of the first seismic isolation device 7 and the second seismic isolation device 8 are adjusted. Then, μe can be freely controlled by arbitrarily setting the vertical load sharing rate β or by appropriately setting the friction coefficient in the first seismic isolation device 7, and thus corresponds to the characteristics of the building 2. The multi-slip composite seismic isolation unit 3 having the optimum performance can be easily realized.
[0042]
Moreover, two pairs of composite seismic isolation units 4 comprising a pair of fixing plates 5a and 5b and a connecting plate 6, a first seismic isolation device 7 by a sliding bearing and a second seismic isolation device 8 by an elastic bearing are formed by bolts 13. By connecting and integrating, the entire multi-stage sliding composite seismic isolation unit 3 is unitized. Therefore, if the multi-stage sliding composite seismic isolation unit 3 is manufactured in advance in a factory or the like, the unit 3 is installed on the site at a predetermined level. It is only necessary to install it at the position, so that transportation and installation work are easy, and the construction period can be shortened and the construction cost can be reduced.
[0043]
Moreover, in the said multistage sliding composite seismic isolation unit 3, the 1st seismic isolation apparatus 7 by a four-stage sliding support is integrated up and down. Therefore, as shown in FIG. 4, in a general seismic isolation device using single-sided sliding, if the diameter of the seismic isolation device is φ, the required sliding plate dimension with respect to the one-side maximum slip amount δ is L = 2δ + φ. In addition, as shown in FIG. 5, in the case of double-sided sliding by a two-stage seismic isolation device, L ′ = δ + φ, whereas according to the unit 3, as shown in FIG. Since the required length L ″ of the sliding plate with respect to the quantity δ = δ / 2 + φ, it can be reduced to almost ¼ of that in the case of single-side sliding, so that the size reduction of the unit 3 can be achieved. Become.
[0044]
Furthermore, when a large earthquake occurs, the first seismic isolation device 7 that slides in the horizontal direction is disposed in the center between the fixing plates 5a and 5b and the connecting plate 6, and the second so as to surround it. Since the seismic isolation device 8 is provided, no extra area is required on the outer periphery of the fixing plates 5a and 5b, and the entire unit 3 can be further reduced in size.
In addition, since a dustproof cover 9 is provided between the outer peripheral portions of the fixing plates 5a and 5b, a dustproof effect between the fixing plates 5a and 5b and the connecting plate 6 can be obtained, and the first over a long period of time. The sliding property between the sliding member 7b of the seismic isolation device 7 and the sliding plate 10 can be ensured.
[0045]
(Embodiment 2)
FIG. 7 shows a second embodiment of the multi-slip composite seismic isolation unit of the present invention and a seismic isolation structure using the same, and the same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are the same. The description will be simplified with reference numerals.
As shown in FIG. 7, the multi-slip composite seismic isolation unit 20 includes a composite seismic isolation unit 4 shown in FIG. 1 and a composite seismic isolation unit 21 arranged on the upper part of the unit 4. It is constituted by.
The composite seismic isolation unit 21 includes a pair of fixing plates 5a and 5b arranged opposite to each other, a first seismic isolation device 7 using a sliding support provided between the fixing plates 5a and 5b, and a second using a laminated rubber. And the dustproof cover 9 provided between the outer peripheral portions of the fixing plates 5a and 5b.
[0046]
  The multi-slip composite seismic isolation unit 20 includes an adhesive plate between the two pairs of composite seismic isolation units 4 and 21 (which function as one connecting plate in the unit 20) facing each other. 12 is interposed and connected and integrated by a bolt 13.Further, the fixing plates 5a and 5b and the contact plate 12 facing each other constitute a connecting plate.
  In the multi-slip composite seismic isolation unit 20 having the above-described configuration, the lower fixing plate 5a is fixed to the upper surface of the foundation 1 via the anchor bolts 14, and the other upper fixing plate 5b, as shown in FIG. Is fixed to the lower surface of the building 2 via the anchor bolts 15, and is installed between the foundation 1 and the building 2.
[0047]
Even in the multistage sliding composite seismic isolation unit 20 having the above-described configuration and the seismic isolation structure using the same, the same operational effects as those shown in the first embodiment can be obtained.
Incidentally, according to the multi-slip composite seismic isolation unit 20 described above, since the first seismic isolation device 7 is arranged in three upper and lower stages, the maximum displacement on one side of the entire unit 20 due to relative displacement between the foundation 1 and the building 2 is achieved. When the slip amount is δ, the corresponding required length of the sliding plate is 2δ / 3 + φ, and therefore can be reduced to almost 1 / of the case of one-side slip.
[0048]
In the above embodiment, only the case where the composite seismic isolation unit 3 is interposed between the foundation 1 and the building 2 has been described, but the present invention is not limited to this. The same applies to the case of intervention.
In the above-described composite seismic isolation unit 3, the case where four sets of second seismic isolation devices 6 are arranged around the first seismic isolation device 7 has been described. May be arranged in an annular shape around the first seismic isolation device 7, or the second seismic isolation device may be formed in an annular shape and the first seismic isolation device 7 may be arranged in the center. Also good.
[0049]
Further, as the first seismic isolation device 7 only when a rigid sliding support device in which a sliding material 7b made of Teflon or the like is integrally provided at the distal end portion of the main body portion 7a formed of a rigid body is applied. Although it demonstrated, it is not restricted to this, Seismic isolation of the elastic sliding bearing which formed a part or all the main-body parts 7a with elastic bodies, such as laminated rubber, and integrated the same sliding material 7b in the front-end | tip part An apparatus may be used. In this case, even in the case of a small earthquake, the first and second seismic isolation devices 7 and 8 can exhibit a seismic isolation effect due to shear deformation.
[0050]
Further, the shapes of the first and second seismic isolation devices 7 and 8 are not limited to the circles shown in FIGS. 1 to 3 and 7, and any shape such as a square can be selected. The dust cover 9 may be provided between the fixing plates 5a and 5b, or may be separately provided between the fixing plates 5a and 5b and the connecting plate 6, or may be fixed to the upper and lower structures. One dustproof cover may be provided between the plates 5a and 5b.
[0051]
Further, with respect to the connecting plate 6, two fixing plates, ie, a fixing plate on which the first seismic isolation device 7 is fixed on the upper surface and a fixing plate on which the first seismic isolation device 7 is fixed on the lower surface are connected. Thus, the connecting plate 6 can also be configured. Further, when the fixing plates 5a and 5b are connected to each other, the fixing plates 5a and 5b may be directly connected by the bolts 13 without interposing the contact plate 12.
[0052]
【The invention's effect】
  As explained above, the multistage sliding composite seismic isolation unit according to claim 1 and the same are used.Claim 2Since the first seismic isolation device and the second seismic isolation device arranged in a plurality of stages via the connecting plate or the fixing plate are unitized in the vertical direction, Installation work is easy, so the construction period can be shortened and the construction cost can be reduced. Furthermore, the single composite seismic isolation unit can achieve both long period and high attenuation performance. In addition, since there is no risk of buckling during large deformations, a high seismic isolation effect can be exhibited from small earthquakes to large earthquakes, and the first and second seismic isolation devices By adjusting the plane cross-sectional area and arbitrarily setting the vertical load share in the first seismic isolation device, a multi-slip composite seismic isolation unit with optimal performance corresponding to the characteristics of the superstructure can be easily realized. can do.
[0053]
Furthermore, since the upper and lower first seismic isolation devices by the sliding support are provided in a plurality of stages, the length of the sliding plate with respect to the relative displacement of the upper and lower structure can be reduced, and the miniaturization of the unit can be achieved. Since the main body portion of the first seismic isolation device is fixed and integrated with the connecting plate, a large bending stress does not act on the connecting plate, and the sliding material is attached to the upper and lower structures. In order to slide on the fixing plate that is fixed and easily obtains high flatness, a desired seismic isolation effect can be obtained reliably, and the load of the upper structure can be reliably supported by the lower structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a multi-stage sliding composite seismic isolation unit of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a deformed state of the multi-stage sliding composite seismic isolation unit of FIG. 1 during a large earthquake.
FIG. 4 is a side view showing a relationship between a sliding amount and a sliding plate size in a case of general one-side sliding.
FIG. 5 is a side view showing the relationship between the sliding amount and the sliding plate size in the case of double-sided sliding.
6 is a side view showing the relationship between the amount of slip and the size of the sliding plate in the multi-stage sliding composite seismic isolation unit shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the multi-slip composite seismic isolation unit of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Foundation (substructure)
2 Building (superstructure)
3, 20 Multi-slip composite seismic isolation unit
4, 21 Combined seismic isolation unit
5a, 5b Fixing plate
6 Connecting plate
7 First seismic isolation device
7a Body
7b Sliding material
8 Second seismic isolation device
9 Dust-proof cover
10 Sliding board

Claims (2)

各々上部構造および下部構造に固定される一対の定着板と、これら定着板の間に配設された2枚以上の連結板と、これら連結板間および上記連結板と上記定着板との間に互いの軸線を一致させて設けられた滑り支承による第1の免震装置と、上記連結板間および上記連結板と上記定着板との間に設けられた弾性支承による第2の免震装置とを備え、
上記第1の免震装置は、それぞれの本体部が上記連結板に固定されることにより、先端部の滑り材が対向する上記定着板または上記連結板に摺動自在に設けられてなることを特徴とする多段滑り複合免震ユニット。
Each pair of fixing plates are fixed to the upper structure and the lower structure, and two or more connection plates arranged in these fixing plates, each other between these connecting plate and between the connecting plate and the fixing plate comprising a by sliding bearings which are provided by matching the axis first isolator and a second isolator by the elastic bearing provided between the connecting plates and the connecting plate and the fixing plate ,
The first seismic isolation device is configured such that a sliding member at a front end portion is slidably provided on the opposing fixing plate or the coupling plate by fixing each main body portion to the coupling plate. A featured multistage sliding composite seismic isolation unit.
上下部構造の免震装置を介装すべき軸力材間に、請求項1に記載の多段滑り複合免震ユニットが配設されていることを特徴とする免震構造物 The seismic isolation device of the upper and lower structure between KaiSosu should axial force member, seismic isolation structure, wherein a multistage sliding composite seismic isolation unit according to claim 1 is provided.
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