JP4628737B2 - 免震建物におけるねじれ防止機構 - Google Patents

Description

本発明は、免震建物におけるねじれ防止機構に関する。

例えば転がり支承や摩擦支承、クロスリニア支承等の免震支承手段を用い、建物の基礎と上部構造部との間に、複数の免震支承部を水平二次元方向に分散配置状態に配置し、これら免震支承部で上部構造部が水平二次元方向において免震されるようになされた免震建物は、従来より知られている。

しかしながら、上記のような免震建物では、免震動作によって上部構造部が基礎に対して水平方向にねじれ動いてしまうのを防ぐために、厳しい偏心率規定を満足させる必要があり、そのため、設計上種々の制約を生じ、建物や免震層の設計の自由度を狭くしてしまうという問題がある。

そこで、個々の免震支承部にねじれを防止する機構部を組み込むことも考えられるが、個々の免震支承部は、その平面サイズが建物の平面サイズよりもかなり小さく、そのため、ねじれ補剛抵抗モーメントのレバー長さを大きくするのに限界があり、免震支承部単体のなかにねじれ防止機構を組み込んでも、大きなねじれ耐力をなかなか得られないという問題がある。

また、ねじれ防止機構部には、ねじれ防止方向における機械的ガタが不可避的に存在するが、サイズ的に小さい個々の免震支承部にねじれ防止機構部を組み込む構造であると、その小さなガタが、建物の上部構造部のねじれ方向における大きなガタとなって増幅し、建物の上部構造部が増幅されたそのガタによって大きくねじれ動いてしまうという問題もある。

本発明は、上記のような問題点に鑑み、大きなねじれ耐力を得ることができ、しかも、機械的ガタによる上部構造部のねじれ方向の動きを小さくすることができ、加えて、それらを簡素な機構で実現することができる、免震建物におけるねじれ防止機構を提供することを課題とする。

上記の課題において、本発明者らは、調査と研究を重ねていく過程で、免震中に上部構造部と下部構造部の両方に対して水平方向に相対動作をする異動作部材を備えた複数の免震支承部の異動作部材同士を、特定の条件のもとで、つなぎ材でつなぐことにより、ねじれ補剛抵抗モーメントを生じさせることができる事実を突き止め、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明は、下部構造部と上部構造部との間に複数の免震支承部が水平二次元方向に分散配置状態に配置され、これら免震支承部で上部構造部が水平二次元方向において免震されるようになされた免震建物におけるねじれ防止機構であって、
前記複数の免震支承部のうちの少なくとも２つは、免震中、上部構造部と下部構造部の両方に対して水平方向に相対動作をする異動作部材を備え、
該異動作部材を備えた少なくとも２つの免震支承部の異動作部材同士がつなぎ材で連結され、該つなぎ材により、免震時の下部構造部と上部構造部との相対的ねじれ動作が規制されるようになされていることを特徴とする免震建物におけるねじれ防止機構を内容とする。

この機構では、免震支承部間をつなぎ材でつないで下部構造部と上部構造部との相対的なねじれ動作を規制するようにしたものであるから、上部構造部がねじれ動作をしようとする際のねじれ補剛抵抗モーメントのレバー長さを大きなものにすることができ、それによって、これまでの予想をはるかに越える大きなねじれ耐力を得ることができて、建物や免震層の設計の自由度を大きくすることができる。

しかも、免震支承部間をつなぎ材でつなぐ機構であるから、ねじれ防止機構部がサイズ的に大きなものになり、該ねじれ防止機構部に不可避的に存在するねじれ方向の小さな機械的ガタによって増幅される、建物の上部構造部のねじれ方向のガタを小さく抑えることができて、そのようなガタによる上部構造部のねじれ方向の動きを極めて小さいものにすることができる。

加えて、免震建物に備えられる免震支承部を利用し、免震支承部同士をつなぎ材でつなぐだけのものであるから、簡素な機構でそれらを実現することができる。

本発明は、以上のとおりのものであるから、大きなねじれ耐力を得ることができ、しかも、機械的ガタによる上部構造部のねじれ方向の動きを小さくすることができ、加えて、それらを簡素な機構で実現することができる。

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示す第１実施形態のねじれ防止機構１は、下部構造部としての基礎と、上部構造部との間に複数、例えば３つ以上の免震支承部を水平二次元方向に分散配置状態に配置し、これら免震支承部で上部構造部を水平二次元方向において免震されるように支承した免震建物に備えられるもので、２つの免震支承部２，２と、つなぎ材３とで構成される。

免震支承部２は、クロスリニアー式の免震支承によるもので、図２（イ）に示すように、水平方向に向けられて基礎の側に固着状態に取り付けられる下レール材４，５と、該下レール材４，５と直交する水平方向に向けられて上部構造部の側に固着状態に取り付けられる上レール材と、異動作部材としてのコア材６とを備えている。

コア材６は、上下のレール材４，５の交差部においてそれらレール材４，５間に介設され、レール材４，５を介して上部構造部の荷重を基礎側に伝える支承を行うと共に、上下に互いに直交する水平方向を向く溝７，７が設けられ、各溝７，７に上下のレール材４，５が嵌められ、上下のレール材４，５にガイドされて、上レール材４，５に沿う水平一方向への往復相対移動と、下レール材４，５に沿う直交する水平一方向への往復相対移動とを行うことができるようになされていて、それにより、上下のレール材４，５が水平二次元方向に相対移動をし、上部構造部が水平二次元方向に免震されるようになされている。

そして、２つの免震支承部２，２は、図１（イ）に示すように、上レール材５，５を同じ水平方向に向けると共に、下レール材４，４も同じ水平方向に向けて配置され、基礎と上部構造部の水平二次元方向の相対移動中、ねじれ方向の動きがなければ、コア材６，６が相対的位置関係を一定に保つようになされている。

つなぎ材３は、図１（イ）（ロ）に示すように、上記の２つの免震支承部２，２のコア材６，６同士をつないでそれらの間隔距離を一定に保つもので、本実施形態では、線状に延びるつなぎ材からなり、そのようなつなぎ材として、圧縮と引張りの両方に耐えることができる、例えば、図２（ハ−１）（ハ−２）に示すような鋼管等の金属パイプ材が用いられている。

そして、つなぎ材３とコア材６とは、コア材６が図２（ロ）に示すように上下のコア分割材６ａ，６ｂに分割されると共に、つなぎ材３の端部３ａが図２（ハ−１）（ハ−２）に示すように扁平加工され、該扁平端部３ａが上下のコア分割材６ａ，６ｂ間に配置されて、孔３ｂ…，６ｃ…に図示しないピンが差し込まれることで連結されている。

上記のねじれ防止機構１によれば、地震による免震動作中、図１（イ）に仮想線で示すように、上部構造部が基礎に対して相対的にねじれ動こうとし、２つの免震支承部２，２に備えられているコア材６，６の相対的位置関係にズレを生じようとすると、つなぎ材３が圧縮又は引張りでそれを阻止するように働いてねじれ補剛モーメントを生じ、そのねじれ補剛モーメントによって上部構造部のねじれ方向における動きが阻止される。

このように、上記のねじれ防止機構１では、２つの免震支承部２，２間をつなぎ材３でつなぐことにより基礎と上部構造部との相対的なねじれ動作を規制するようにしたものであるから、上部構造部がねじれ動作をしようとする際のねじれ補剛抵抗モーメントのレバー長さを大きなものにすることができて、大きなねじれ耐力を得ることができ、建物や免震層の設計の自由度や、また、建物内における家具等の配置の自由度なども大きくすることができる。

しかも、免震支承部２，２間をつなぎ材３でつなぐ機構であるから、ねじれ防止機構部がサイズ的に大きなものになり、該ねじれ防止機構部に不可避的に存在するねじれ方向の小さな機械的ガタによって増幅される、上部構造部のねじれ方向のガタを小さく抑えることができて、そのようなガタによる上部構造部のねじれ方向の動きを極めて小さいものにすることができる。

そして、免震建物に備えられる免震支承部２…を利用し、免震支承部２，２同士をつなぎ材３でつないだだけのものであるから、簡素な機構でそれらを実現することができる。具体的には、上記の免震支承部２のコア材６の部分について、つなぎ材３との連結部分を追加し、つなぎ材３で免震支承部２，２同士をつなぐだけで上記のねじれ防止機構を構成することができる。

図３に示す第２実施形態のねじれ防止機構１は、つなぎ材３が、引張りに耐えて圧縮に耐えられない、例えば、ワイヤー状、帯板状などのものからなっている。そして、３つの免震支承部２，２を対象とし、それらを２本のつなぎ材３，３でつなぐことによって、両方向のねじれを防止できるようになされている。なお、両方向のねじれを目的として、４つの免震支承部を対象とし、２つの免震支承部を一方のつなぎ材でつなぐと共に、残る２つの免震支承部をもう一方のつなぎ材でつなぐようにしてもよい。

図４に示す第３実施形態のねじれ防止機構１は、免震支承部２を構成する上下のレール材４，５が溝形材からなり、コア材６が円柱材からなって、コア材６の上下両端部が上下のレール材４，５の溝内に回転可能に嵌められた構造となっている。そして、円柱状コア材６の高さ方向中間部には外方に張り出すつば部６ｄが備えられ、該つば部６ｄを利用してつなぎ材３をつなぐことができるようになされている。つなぎ材３は、左右の垂直フランジと、それらをつなぐ水平ウェブとからなるＨ形鋼などであってもよいし、制限はない。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、免震支承部２…がクロスリニアー式からなる場合を示したが、それに限られるものではなく、要は、免震中、基礎などの下部構造部と上部構造部と両方に対して水平方向に相対動作をするような異動作部材が備えられた免震支承部であればよい。

また、本発明のねじれ防止機構は、建物の建築において、免震支承部と共に、建物に組み込まれたものであってもよいし、そのほか、例えば、既設の免震建物に備えられている免震支承部同士をつなぎ材で連結して構成したものであってもよい。

第１実施形態のねじれ防止機構を示すもので、図（イ）は平面図、図（ロ）は斜視図である。 図（イ）は免震支承部の分解斜視図、図（ロ）はコア材の分解斜視図、図（ハ−１）（ハ−２）はそれぞれつなぎ材の端部形態を示す平面図と正面図である。 第２実施形態のねじれ防止機構を示す平面図である。 第３実施形態のねじれ防止機構を示すもので、図（イ）は平面図、図（ロ）は免震支承部の分解斜視図である。

符号の説明

１…ねじれ防止機構
２…免震支承部
３…つなぎ材
６…コア材（異動作部材）

Claims (1)

1. 下部構造部と上部構造部との間に複数の免震支承部が水平二次元方向に分散配置状態に配置され、これら免震支承部で上部構造部が水平二次元方向において免震されるようになされた免震建物におけるねじれ防止機構であって、
   前記複数の免震支承部のうちの少なくとも２つはそれぞれ、クロスリニアー式の免震支承部からなっていて、水平方向に向けられて下部構造部の側に固着状態に取り付けられた下レール材と、該下レール材と直交する水平方向に向けられて上部構造部の側に固着状態に固着状態に取り付けられた上レール材と、コア材とを備え、
   前記２つの免震支承部は、上レール材を同じ水平方向に向けると共に、下レール材を同じ水平方向に向けて配置され、下部構造部と上部構造部の水平二次元方向の相対移動中、ねじれ方向の動きがなければコア材が相対位置関係を一定に保つようになされていると共に、ねじれ方向の動きがあればコア材が相対位置関係を一定に保てなくなるようになされており、これらコア材同士が、圧縮と引張りの両方に耐える線状のつなぎ材で、それらの間隔距離を一定に保つように連結され、該つなぎ材により、免震時の下部構造部と上部構造部との相対的ねじれ動作が規制されるようになされていることを特徴とする免震建物におけるねじれ防止機構。

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