JP4934769B1 - Seismic isolation device with rotation control spring mechanism and method of controlling rotation amount of seismic isolation device - Google Patents
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Abstract
【課題】地震時に鋼管杭の杭頭部に発生する曲げモーメントを抑制して免震装置の回転を制御し、免震装置に有害な回転を発生させない回転制御バネ機構付き免震装置、および免震装置の回転量の制御方法を提供する。
【解決手段】積層ゴム免震装置２と、鋼管杭４相互を連結する扁平基礎梁５と、扁平基礎梁と接続し、積層ゴム免震装置を支持する免震装置支持ブロック１８と、免震装置支持ブロックを一組の定着筋７により鋼管杭４の杭頭部６に定着する支持ブロック定着部１９と、から構成されるパイルキャップ３と、を備え、パイルキャップは、接合される鋼管杭との調節された固定度により地震動により発生する杭頭曲げモーメントを低減し、低減された杭頭曲げモーメントに対して回転バネとして抵抗し、地震時の積層ゴム免震装置の回転量を許容回転量以内に制御する。
【選択図】図１An object of the present invention is to provide a seismic isolation device with a rotation control spring mechanism that controls a rotation of a seismic isolation device by suppressing a bending moment generated in a pile head of a steel pipe pile during an earthquake and does not cause harmful rotation to the seismic isolation device, and A method for controlling the amount of rotation of a seismic device is provided.
SOLUTION: A laminated rubber seismic isolation device 2, a flat foundation beam 5 that connects steel pipe piles 4 to each other, a seismic isolation device support block 18 that is connected to the flat foundation beam and supports the laminated rubber seismic isolation device, and a seismic isolation device. A pile cap 3 comprising a support block fixing portion 19 for fixing the apparatus support block to the pile head 6 of the steel pipe pile 4 by a set of fixing bars 7, and the pile cap is a steel pipe pile to be joined The pile head bending moment generated by the seismic motion is reduced by the adjusted fixing degree, and it resists as a rotating spring against the reduced pile head bending moment, allowing the rotation amount of the laminated rubber seismic isolation device at the time of earthquake to allow rotation Control within the amount.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、回転制御バネ機構付き免震装置、及び免震装置の回転量の制御方法に係り、特に、地震時における免震装置の回転量を杭頭に設置されたパイルキャップの回転バネ機構により制御する回転制御バネ機構付き免震装置、及び地震時における免震装置の回転量を制御する免震装置の回転量の制御方法に関する。 The present invention relates to a seismic isolation device with a rotation control spring mechanism, and a method for controlling the amount of rotation of the seismic isolation device, and in particular, a rotation spring mechanism of a pile cap in which the amount of rotation of the seismic isolation device during an earthquake is installed at a pile head TECHNICAL FIELD The present invention relates to a seismic isolation device with a rotation control spring mechanism that is controlled by, and a method for controlling the rotation amount of the seismic isolation device that controls the rotation amount of the seismic isolation device during an earthquake.
免震装置は、地盤から建物への地震動入力を低減させ、地震時の建物の構造安全性を高める。そのために、建物の重量を支えて安定させ、かつ水平方向に大きく変形してゆっくり動くという特性が要求される。これらの特性を満たす免震装置として、例えば、積層ゴム支承を用いた免震装置、或いはすべり支承を用いた免震装置などがある。本発明では、免震装置は積層ゴム支承を用いた免震装置を対象とするが、この積層ゴムには、例えば、天然ゴムを使用した天然ゴム系積層ゴム、中心部に鉛プラグを挿入した鉛入り積層ゴム、ゴム自体の添加物により減衰性をもたせた高減衰積層ゴムなどが用いられる。 The seismic isolation device reduces the input of ground motion from the ground to the building and increases the structural safety of the building during an earthquake. For this purpose, it is required to support and stabilize the weight of the building and to move slowly by being greatly deformed in the horizontal direction. Examples of the seismic isolation device that satisfies these characteristics include a seismic isolation device that uses a laminated rubber bearing or a seismic isolation device that uses a sliding bearing. In the present invention, the seismic isolation device is intended for a seismic isolation device using a laminated rubber bearing. For this laminated rubber, for example, natural rubber-based laminated rubber using natural rubber, a lead plug is inserted in the center. A lead-containing laminated rubber, a high-damping laminated rubber that has been provided with damping by an additive of the rubber itself, and the like are used.
これらの積層ゴム免震装置は、複数のゴムシートと鋼板とが交互に積層され、高温、高圧で接着した構造となっている。この積層ゴム免震装置は、内部に鋼板が有ることで鉛直方向に大きな剛性が得られ、鉛直方向の沈み込み量が極めて少なくなる。そして、地震時の水平方向の変形を積層された複数のゴムシートのせん断変形により吸収することができる。このように、積層ゴム支承は、地震時に鉛直方向の高い剛性で建物の重量を支えて安定させ、水平方向の大きなせん断変形により建物を地盤から免震（アイソレート）する。 These laminated rubber seismic isolation devices have a structure in which a plurality of rubber sheets and steel plates are alternately laminated and bonded at high temperature and high pressure. Since this laminated rubber seismic isolation device has a steel plate inside, large rigidity is obtained in the vertical direction, and the amount of subsidence in the vertical direction is extremely small. And the deformation | transformation of the horizontal direction at the time of an earthquake can be absorbed by the shear deformation of the laminated | stacked several rubber sheet. Thus, the laminated rubber bearing supports and stabilizes the weight of the building with high vertical rigidity at the time of an earthquake, and the building is isolated from the ground by a large horizontal shear deformation.
これらの積層ゴム支承が機能するには、積層ゴム免震装置を支持する部分のフレーム自体に大きな曲げ変形による回転が生じないことが前提となる。非特許文献１には、「高減衰ゴム系積層ゴム支承の水平２方向加力時における限界性能に関する新たな知見について」と題し、高減衰ゴム系積層ゴム支承が２方向曲げ変形を受けた場合の限界性能について報告されている。ここでは、積層ゴム支承の曲げによる傾きが、例えば１／１００程度を越えると高減衰ゴムがはがれてしまい、積層ゴム支承として機能しなくなることが示されている。このように、地震時に地盤から建物への地震動入力を低減させる目的で設置される積層ゴム支承を用いた免震装置自体が機能しなくなることは重大な問題となる。 In order for these laminated rubber bearings to function, it is premised that there is no rotation due to large bending deformation in the frame itself of the portion that supports the laminated rubber seismic isolation device. Non-Patent Document 1, entitled “New knowledge on the critical performance of a high-damping rubber-based laminated rubber bearing when it is applied in two horizontal directions”, when the high-damping rubber-based laminated rubber bearing is subjected to bi-directional bending deformation Has been reported on the performance limit. Here, it is shown that when the inclination of the laminated rubber bearing due to bending exceeds, for example, about 1/100, the high-attenuation rubber is peeled off and does not function as a laminated rubber bearing. As described above, it becomes a serious problem that the seismic isolation device itself using the laminated rubber bearing installed for the purpose of reducing the ground motion input from the ground to the building at the time of an earthquake becomes inoperative.
従来、積層ゴム免震装置を建物の基礎部に設置する場合には、杭の柱頭部に設けられた巨大なフーチング基礎などの上に免震装置を設置するのが一般的であった。これは、フーチング基礎は極めて曲げ剛性が高く、地震時に発生する杭頭曲げモーメントによる杭の変形の影響をほとんど受けないため、積層ゴム免震装置が支承としてとして機能しなくなる虞が極めて少なく安定的に免震効果を発揮できるからである。 Conventionally, when installing a laminated rubber seismic isolation device on the foundation of a building, it has been common to install the seismic isolation device on a huge footing foundation or the like provided on the column head of a pile. This is because the footing foundation has extremely high bending rigidity and is hardly affected by the deformation of the pile due to the pile head bending moment generated during an earthquake, so the laminated rubber seismic isolation device is extremely unlikely to function as a bearing and is stable. This is because the seismic isolation effect can be demonstrated.
図７に、積層ゴム免震装置１０２を建物の基礎部に設置する場合の従来構法の一つの実施例を示す。内部にコンクリートを充填した鋼管１１３による鋼管杭１０４の柱頭部１０６には鋼管杭１０４を保護するパイルキャップ１０３が設けられる。そして、パイルキャップ１０３上に積層ゴム免震装置１０２が設置され、積層ゴム免震装置１０２は、柱材などの上部構造１１１を支持する。パイルキャップ１０３には、隣接する鋼管杭１０４同士を繋ぐ基礎梁１０５及び基礎スラブ１１８が接続される。そして、鋼管杭１０４の主筋１１０はパイルキャップ１０３に連続して配筋され、パイルキャップ１０３と鋼管杭１０４の杭頭部１０６とは、ほとんど回転角を生じない剛接合となる。このように、鋼管杭１０４の杭頭部１０６はパイルキャップ１０３に対して剛接合とされるのが一般的である。従って、地震時にはこの基礎梁１０５に大きな曲げモーメントが発生し、基礎梁１０５は梁成が大きくなり曲げ剛性も大きくなる。そして、このような基礎梁１０５が接続されるパイルキャップ１０３自体も高い曲げ剛性を有する。 FIG. 7 shows an embodiment of a conventional construction method in the case where the laminated rubber seismic isolation device 102 is installed on the foundation of a building. A pile cap 103 for protecting the steel pipe pile 104 is provided on the column head portion 106 of the steel pipe pile 104 made of the steel pipe 113 filled with concrete. A laminated rubber seismic isolation device 102 is installed on the pile cap 103, and the laminated rubber seismic isolation device 102 supports an upper structure 111 such as a pillar material. A foundation beam 105 and a foundation slab 118 that connect adjacent steel pipe piles 104 are connected to the pile cap 103. And the main reinforcement 110 of the steel pipe pile 104 is continuously arranged to the pile cap 103, and the pile cap 103 and the pile head portion 106 of the steel pipe pile 104 form a rigid joint that hardly generates a rotation angle. Thus, the pile head 106 of the steel pipe pile 104 is generally rigidly connected to the pile cap 103. Therefore, a large bending moment is generated in the foundation beam 105 at the time of an earthquake, and the foundation beam 105 has a large beam formation and bending rigidity. And the pile cap 103 itself to which such a foundation beam 105 is connected also has high bending rigidity.
このように、フーチングやパイルキャップ１０３と、鋼管杭１０４の杭頭部１０６とは回転角を生じない剛接合であり、積層ゴム免震装置１０２が設置されるフーチングやパイルキャップ１０３の回転剛性が高いことから、地震時に積層ゴム免震装置１０２には、上述したような有害な回転が発生する虞は少なかった。しかし、地震時に発生する大きな杭頭曲げモーメントにより、鋼管杭、フーチング、基礎梁、パイルキャップ１０３等の基礎構造が過大な部材断面となり、施工の工期がかかり工事費用が嵩むという問題が生じていた。 In this way, the footing and pile cap 103 and the pile head 106 of the steel pipe pile 104 are rigid joints that do not produce a rotation angle, and the rotational rigidity of the footing and pile cap 103 on which the laminated rubber seismic isolation device 102 is installed is Since it is high, the laminated rubber seismic isolation device 102 is less likely to cause harmful rotation as described above during an earthquake. However, due to a large pile head bending moment generated during an earthquake, steel pipe piles, footings, foundation beams, pile caps 103 and other foundation structures become excessive member cross-sections, and the construction work period is increased and construction costs increase. .
一方、「杭頭免震」と称され、例えば鋼管杭などの杭頭部にフーチング基礎や基礎梁を介さずに積層ゴム免震装置を直接接合する構造が採用されている。例えば、特許文献１には、建物基礎の施工手間や地盤掘削量を削減して短工期化およびコスト低減が図れる免震建物が開示されている。ここでは、免震装置を鋼管杭の杭頭部上に固定し、この免震装置上に上部構造であるフーチングや大梁が設置されている。また、鋼管杭の杭頭同士が基礎スラブ（連結部材）で連結されている。この基礎スラブ（連結部材）により、地震時に複数の鋼管杭がばらばらに水平変位することなく同一方向に変位することができる。また、鋼管杭の杭頭部を基礎スラブ（連結部材）から突出させることで地震時に発生する杭頭曲げモーメントを基礎スラブ（連結部材）にて抑え込むことができ、地震時に積層ゴム免震装置に有害な回転が発生する恐れは極めて少ない。このように、パイルキャップを省略し、簡易な基礎スラブ（連結部材）を設けることで、基礎梁や基礎フーチングに要する施工手間や地盤の掘削量が削減される。 On the other hand, it is called “pile head seismic isolation”, and for example, a structure in which a laminated rubber seismic isolation device is directly joined to a pile head such as a steel pipe pile without using a footing foundation or a foundation beam. For example, Patent Document 1 discloses a base-isolated building that can shorten the construction period and reduce the cost by reducing the construction labor and ground excavation amount of the building foundation. Here, a seismic isolation device is fixed on the pile head of a steel pipe pile, and a footing and a large beam which are superstructures are installed on this seismic isolation device. Moreover, the pile heads of a steel pipe pile are connected by the foundation slab (connection member). By this foundation slab (connecting member), a plurality of steel pipe piles can be displaced in the same direction without being horizontally displaced in the event of an earthquake. In addition, the pile head bending moment that occurs during an earthquake can be suppressed by the foundation slab (connecting member) by protruding the pile head of the steel pipe pile from the foundation slab (connecting member). There is very little risk of harmful rotation. Thus, by omitting the pile cap and providing a simple foundation slab (connecting member), the construction labor required for foundation beams and foundation footings and the amount of ground excavation can be reduced.
特許文献２には、適正な杭頭回転を許容しつつ制御し、基礎と免震ピットを簡略化する「杭頭免震構造」が開示されている。ここでは、杭の杭頭部とその上部に設置する免震装置との間に、免震装置と杭頭部との間で軸力を伝達可能かつそれらの間に生じる相対的な杭頭回転を許容しつつ制御する杭頭デバイスを介装する。さらに、上部部材を杭頭部もしくは下部部材に対して連結する連結部材にダンパーとしての機能を持たせることが記載されている。 Patent Document 2 discloses a “pile head seismic isolation structure” that controls the pile head while allowing proper rotation of the pile head to simplify the foundation and the seismic isolation pit. Here, between the pile head of the pile and the seismic isolation device installed at the top, the axial force can be transmitted between the seismic isolation device and the pile head, and the relative pile head rotation that occurs between them Pile head device that controls while allowing Furthermore, it is described that the connecting member that connects the upper member to the pile head or the lower member has a function as a damper.
特許文献３には、地震時に杭頭部に発生する曲げモーメントに対して免震装置への負担を軽減した「柱頭免震構造」が開示されている。この柱頭免震構造は、建物の上部構造を基礎部において支持し、上部構造を地震動から免震する免震装置と、鋼管杭の杭頭部を相互に連結する基礎梁と、基礎梁が接続され、免震装置と鋼管杭の杭頭部とを接続するコンクリート充填鋼管からなる短柱から構成され、短柱は、免震装置に接続する第１短柱と、第１短柱と略同断面を有して上下方向に積層され、杭頭部を保持する第２短柱とからなり、第１短柱の下面に設けられた凹部と、第２短柱の上面に設けられた凸部とが係合する。このように、パイルキャップを省略し、簡易な基礎スラブ（連結部材）を設けることで、基礎梁や基礎フーチングに要する施工手間や地盤の掘削量が削減される。 Patent Document 3 discloses a “capillary base isolation structure” that reduces the burden on the base isolation device against the bending moment generated at the pile head during an earthquake. In this base-isolated structure, the base structure supports the upper structure of the building at the foundation, and the base beam connects the base beam that interconnects the pile heads of the steel pipe piles to the base structure from the ground motion. The short column is made of a concrete-filled steel pipe that connects the seismic isolation device and the pile head of the steel pipe pile. The short column is substantially the same as the first short column and the first short column connected to the seismic isolation device. A concave portion provided on the lower surface of the first short column and a convex portion provided on the upper surface of the second short column, the second short column having a cross section and being stacked vertically and holding the pile head And engage. Thus, by omitting the pile cap and providing a simple foundation slab (connecting member), the construction labor required for foundation beams and foundation footings and the amount of ground excavation can be reduced.
免震装置、特に積層ゴム免震装置は、建物の重量を支えて安定させ、かつ水平方向に大きくせん断変形してゆっくり動くという特性を利用して建物を免震させる装置である。従って、装置に発生する軸力及びせん断力には機能するが、曲げモーメントにより装置に発生する回転に対しては機能しない。従って、例えば地震時において鋼管杭などの杭頭に曲げモーメントが発生し、その曲げモーメントが免震装置に伝達すると免震装置に有害な回転が発生し、免震装置として機能しなくなる虞がある。 Seismic isolation devices, in particular laminated rubber seismic isolation devices, are devices that segregate a building by utilizing the characteristics of supporting and stabilizing the weight of the building and moving slowly by large shear deformation in the horizontal direction. Therefore, it functions for the axial force and shear force generated in the apparatus, but does not function for the rotation generated in the apparatus due to the bending moment. Therefore, for example, when a bending moment occurs at the head of a pile such as a steel pipe pile during an earthquake, and the bending moment is transmitted to the seismic isolation device, harmful rotation occurs in the seismic isolation device, which may cause it to not function as a seismic isolation device. .
従来の積層ゴム免震装置を用いた実施例では、積層ゴム免震装置が設置されるフーチングやパイルキャップと、鋼管杭などの杭頭部とは回転を生じない剛接合となっていた。従って、フーチングやパイルキャップの回転剛性が高く、地震時に積層ゴム免震装置には上述したような有害な回転が発生する虞は少なかった。しかし、一方で、地震時に発生する大きな杭頭モーメントにより、鋼管杭、フーチング、基礎梁、パイルキャップ等の基礎構造が過大な部材断面となり、施工の工期がかかり工事費用が嵩むという問題が生じていた。 In the embodiment using the conventional laminated rubber seismic isolation device, the footing or pile cap where the laminated rubber seismic isolation device is installed and the pile head such as a steel pipe pile are rigid joints that do not rotate. Therefore, the rotational rigidity of the footing and the pile cap is high, and there is little possibility that harmful rotation as described above occurs in the laminated rubber seismic isolation device during an earthquake. However, on the other hand, due to the large pile head moment that occurs during an earthquake, the steel pipe piles, footings, foundation beams, pile caps, and other foundation structures become excessive member cross-sections, increasing the construction period and increasing construction costs. It was.
そこで、鋼管杭、フーチング、基礎梁、パイルキャップ等の基礎構造を経済的な設計にする構法が提案された。例えば、非特許文献２に示すように、杭頭半剛接接合やピン接合とし、杭頭曲げモーメントを低減する杭頭接合工法が提案されている。これらの構法により地震時の杭頭曲げモーメントが低減され、鋼管杭、フーチング、基礎梁、パイルキャップ等の基礎構造が経済的な設計となる可能性が生じた。また、「杭頭免震構造」や「柱頭免震構造」などの構法の提案により経済的な基礎構造が可能となった。 Therefore, a construction method for economically designing the foundation structures such as steel pipe piles, footings, foundation beams and pile caps was proposed. For example, as shown in Non-Patent Document 2, a pile head joining method that reduces pile head bending moment using pile head semi-rigid joining or pin joining has been proposed. These construction methods reduced the pile head bending moment during the earthquake, and the possibility of economically designing the foundation structures such as steel pipe piles, footings, foundation beams, and pile caps. In addition, economical foundations have been made possible by proposing construction methods such as “Pile Head Seismic Isolation Structure” and “Caps Base Isolation Structure”.
しかし、これらの基礎構造に積層ゴム免震装置を設置する場合には、経済的な基礎構造とする場合には、上述した積層ゴム免震装置への有害な回転を回避する技術を検討しなければならない。また、地震時の地盤の液状化が発生した場合には、地盤による杭の水平抵抗が杭頭部において期待できなくなるため、積層ゴム免震装置に過大な回転が生じてしまう虞がある。 However, when installing laminated rubber seismic isolation devices in these foundation structures, if an economical foundation structure is to be used, technology to avoid harmful rotation to the laminated rubber seismic isolation device described above must be considered. I must. Moreover, when the ground liquefaction occurs at the time of an earthquake, the horizontal resistance of the pile due to the ground cannot be expected at the pile head, and thus there is a possibility that excessive rotation occurs in the laminated rubber seismic isolation device.
従って、経済的に設計された基礎構造に積層ゴム免震装置を設置する場合には、積層ゴム免震装置に有害な回転を発生させないように、地震時に積層ゴム免震装置の回転量を制御する機構を設けることが必要となる。そして、この制御機構は、地震動により地盤が液状化しても積層ゴム免震装置に有害な回転を発生させない信頼性の高い技術であることが要求される。 Therefore, when installing a laminated rubber seismic isolation device on an economically designed foundation structure, the rotation amount of the laminated rubber seismic isolation device is controlled during an earthquake so that harmful rotation is not generated in the laminated rubber seismic isolation device. It is necessary to provide a mechanism for This control mechanism is required to be a highly reliable technique that does not cause harmful rotation in the laminated rubber seismic isolation device even if the ground liquefies due to earthquake motion.
本願の目的は、かかる課題を解決し、地震時に鋼管杭の杭頭部に発生する曲げモーメントを抑制して免震装置の回転を制御し、免震装置に有害な回転を発生させない回転制御バネ機構付き免震装置、および免震装置の回転量の制御方法を提供することである。 The purpose of the present application is to solve this problem and to control the rotation of the seismic isolation device by suppressing the bending moment generated at the pile head of the steel pipe pile during an earthquake, and to prevent the rotation of the seismic isolation device from causing harmful rotation It is to provide a seismic isolation device with a mechanism and a method of controlling the amount of rotation of the seismic isolation device.
上記目的を達成するため、本発明に係る回転制御バネ機構付き免震装置は、建物の上部構造を支持し、上部構造を地震動から免震する免震装置と、基礎杭を支持点とする連続梁を構成し、基礎杭相互を連結する扁平基礎梁と、扁平基礎梁と接続し、免震装置を支持する免震装置支持ブロックと、載置された免震装置支持ブロックを一組の定着筋により基礎杭の杭頭部に定着する支持ブロック定着部と、から構成されるパイルキャップと、を備え、定着筋は、相互の間隔を調整することにより、離間シート又は離間フィルムがそれらの境界に敷設された免震装置支持ブロックと支持ブロック定着部との固定度を制御し、かつ、コンクリート柱断面において負担する引張力を調整することで、圧縮力を受けるコンクリート部とともに免震装置支持ブロックの回転バネ量を決定し、杭頭曲げモーメントに対する杭頭の回転量を制御し、地震時の免震装置の回転量が許容回転量以内に制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the seismic isolation device with a rotation control spring mechanism according to the present invention supports a superstructure of a building, and a seismic isolation device for isolating the superstructure from seismic motion, and a base pile as a support point. A set of flat foundation beams that make up the beams and connect the foundation piles together, a seismic isolation device support block that supports the base isolation device, and a mounted base isolation device support block And a pile cap composed of a support block fixing portion fixed to the pile head of the foundation pile by the streak, and the fixing streaks adjust the distance between each other, so that the spacing sheet or the spacing film has a boundary between them. The seismic isolation device support block laid on the base and the support block fixing part are controlled, and the tensile force applied to the cross section of the concrete column is adjusted to support the seismic isolation device together with the concrete part receiving compressive force Determining the rotational spring of the lock, and controls the amount of rotation of the pile head for Pile Head bending moment, characterized in that the rotation amount of the seismic isolation device when an earthquake is controlled within the allowable amount of rotation.
上記構成により、回転制御バネ機構付き免震装置は、地震時において、鋼管杭の杭頭部に発生する杭頭曲げモーメントに対し、免震装置支持ブロック及び支持ブロック定着部から構成されるパイルキャップの回転バネにより抵抗し、地震時に免震装置に有害な回転を発生させないように制御することができる。すなわち、パイルキャップは、一組の定着筋により免震装置支持ブロックを支持ブロック定着部に定着させる。これにより、パイルキャップは、鋼管杭を支持点とする連続梁である扁平基礎梁の曲げ剛性を含む回転バネとして杭頭曲げモーメントに抵抗し、免震装置の回転量を低減する。また、一組の定着筋によりパイルキャップに接合される鋼管杭の固定度が調節され、これにより杭頭曲げモーメントが低減され、免震装置の回転量が制御可能となる。 With the above configuration, the seismic isolation device with the rotation control spring mechanism is a pile cap composed of the seismic isolation device support block and the support block fixing portion against the pile head bending moment generated at the pile head of the steel pipe pile at the time of the earthquake. It can be controlled so as not to cause harmful rotation to the seismic isolation device during an earthquake. That is, the pile cap fixes the seismic isolation device support block to the support block fixing unit by a set of fixing bars. Thereby, a pile cap resists a pile head bending moment as a rotation spring including the bending rigidity of the flat foundation beam which is a continuous beam which uses a steel pipe pile as a supporting point, and reduces the rotation amount of a seismic isolation apparatus. Moreover, the fixing degree of the steel pipe pile joined to the pile cap is adjusted by a set of anchoring bars, whereby the pile head bending moment is reduced, and the rotation amount of the seismic isolation device can be controlled.
また、上記構成により地震時の地盤の液状化が発生した場合には、鋼管杭が地盤から受ける水平反力が消滅するため、鋼管杭には大きな杭頭曲げモーメントが発生し、免震装置に有害な回転角が生じてしまう虞がある。しかし、本回転制御バネ機構付き免震装置によれば、予め地盤の液状化を想定し、地震動により発生する杭頭曲げモーメントに抵抗する回転バネとして機能するパイルキャップを設置し、パイルキャップに設けられた定着筋の位置により免震装置の回転量を制御することとした。従って、地震時の地盤の液状化が発生した場合であっても免震装置の回転量を許容回転量以内に制御することが可能となる。 In addition, when the ground liquefies during an earthquake due to the above configuration, the horizontal reaction force that the steel pipe pile receives from the ground disappears, so a large pile head bending moment is generated in the steel pipe pile, and the seismic isolation device There is a possibility that a harmful rotation angle may occur. However, according to the seismic isolation device with this rotation control spring mechanism, a pile cap that functions as a rotation spring that resists pile head bending moment caused by earthquake motion is installed and installed on the pile cap, assuming ground liquefaction in advance. The amount of rotation of the seismic isolation device was controlled by the position of the anchored muscle. Therefore, even when the ground liquefaction occurs during an earthquake, the rotation amount of the seismic isolation device can be controlled within the allowable rotation amount.
また、回転制御バネ機構付き免震装置は、パイルキャップの免震装置支持ブロックと支持ブロック定着部とが定着筋のみにより連結され、パイルキャップに接合される鋼管杭の固定度が、鋼管杭の充填コンクリート幅と、地震動により発生する杭頭曲げモーメントに抵抗する方向の一組の定着筋相互の間隔とにより調節されることが好ましい。これにより、鋼管杭の充填コンクリート幅と、地震動により発生する杭頭曲げモーメントに抵抗する方向の一組の定着筋相互の間隔とによりパイルキャップに接合される鋼管杭の固定度が調節され、この固定度が低減されることにより杭頭曲げモーメントが低減され、免震装置の回転量が制御可能となる。 In addition, the seismic isolation device with a rotation control spring mechanism has a structure in which the pile cap seismic isolation device support block and the support block anchoring part are connected only by anchoring bars, and the steel pipe pile fixed to the pile cap is fixed. It is preferable to adjust the width of the filled concrete and the distance between a set of anchor bars in a direction to resist the pile head bending moment generated by the earthquake motion. This adjusts the degree of fixation of the steel pipe piles that are joined to the pile caps by the filling concrete width of the steel pipe piles and the spacing between the set of anchors in the direction that resists the pile head bending moment generated by the earthquake motion. By reducing the degree of fixation, the pile head bending moment is reduced, and the amount of rotation of the seismic isolation device can be controlled.
また、回転制御バネ機構付き免震装置は、免震装置支持ブロックが少なくとも平面的に交差する２本の扁平基礎梁の交差部を含むことが好ましい。また、免震装置支持ブロックが扁平基礎梁のうち少なくとも鋼管杭の杭頭部の断面を覆う部分であることが好ましい。これにより、免震装置支持ブロックは、鋼管杭の杭頭部を保護し、建物の上部構造から伝達される重量を扁平基礎梁を介してスムーズに鋼管杭に伝達することができる。 Moreover, it is preferable that the seismic isolation device with a rotation control spring mechanism includes an intersecting portion of two flat foundation beams at which the seismic isolation device support block intersects at least in a plane. Moreover, it is preferable that a seismic isolation apparatus support block is a part which covers the cross section of the pile head part of a steel pipe pile among flat flat beams. Thereby, the seismic isolation apparatus support block can protect the pile head of a steel pipe pile, and can transmit the weight transmitted from the superstructure of a building to a steel pipe pile smoothly via a flat foundation beam.
また、回転制御バネ機構付き免震装置は、パイルキャップが地震時において免震装置支持ブロックと支持ブロック定着部との間に発生するせん断力を伝達させるせん断力伝達機構を有することが好ましい。これにより、地震時に杭頭部に発生するせん断力を簡易に扁平基礎梁に伝達させ、地震時の建物の構造安全性を高めることができる。 Moreover, it is preferable that the seismic isolation device with a rotation control spring mechanism has a shear force transmission mechanism in which the pile cap transmits a shearing force generated between the seismic isolation device support block and the support block fixing unit during an earthquake. Thereby, the shear force generated in the pile head during an earthquake can be easily transmitted to the flat foundation beam, and the structural safety of the building during the earthquake can be enhanced.
また、免震装置の回転量の制御方法は、パイルキャップの充填コンクリートの仕様及び地震動により発生する杭頭曲げモーメントに抵抗する方向の一組の定着筋相互の間隔を設定するステップと、定着筋相互の間隔からパイルキャップに接合される基礎杭の固定度を算定するステップと、地震時に想定される杭頭曲げモーメント（Ｍ０）に対し、パイルキャップに接合される基礎杭の固定度により低減された杭頭曲げモーメント（Ｍ０）を算出するステップと、コンクリート短柱の圧縮部及び引張鉄筋となる定着筋により免震装置支持ブロックの回転バネ剛性を算出し、低減された杭頭曲げモーメント（Ｍ ０ ）による免震装置の回転角（Θａ）を算出するステップと、免震装置の回転角（Θａ）が許容回転量（Θｐ）を越えないように、パイルキャップの充填コンクリート及び定着筋の仕様を調節するステップと、を備えることが好ましい。これにより、地震時において、基礎杭の杭頭部に発生する杭頭曲げモーメントに対し、免震装置支持ブロック及び支持ブロック定着部から構成されるパイルキャップの回転バネにより抵抗し、地震時に免震装置に有害な回転を発生させないように制御することができる。すなわち、パイルキャップは、一組の定着筋により免震装置支持ブロックを支持ブロック定着部に定着させる。これにより、パイルキャップは、基礎杭を支持点とする連続梁である扁平基礎梁の曲げ剛性を含む回転バネとして杭頭曲げモーメントに抵抗し、免震装置の回転量を低減する。また、一組の定着筋によりパイルキャップに接合される基礎杭の固定度が調節され、これにより杭頭曲げモーメントが低減され、免震装置の回転量が制御可能となる。 In addition, the method of controlling the amount of rotation of the seismic isolation device includes a step of setting a distance between a set of anchoring bars in a direction that resists pile head bending moment generated by the specification of the pile cap filling concrete and earthquake motion, Steps to calculate the degree of fixation of foundation piles joined to pile caps based on mutual spacing and reduction of pile head bending moment (M 0 ) assumed at the time of earthquake by foundation piles joined to pile caps Calculating the rotation spring stiffness of the seismic isolation device support block with the step of calculating the pile head bending moment (M 0 ), the compression part of the concrete short column and the anchoring bar as the tensile reinforcement, and the reduced pile head bending moment calculating a rotation angle of (M 0) by the seismic isolation device (.THETA.a), so that the rotation angle of the seismic isolation device (.THETA.a) does not exceed the allowable amount of rotation (.THETA.p), Pas And adjusting the specifications of the filling concrete and fixing muscle Le cap is preferably provided with a. As a result, the pile head bending moment generated in the pile head of the foundation pile during an earthquake is resisted by the rotating spring of the pile cap composed of the seismic isolation device support block and the support block anchoring part, and the seismic isolation during the earthquake It can be controlled so that no harmful rotation occurs in the device. That is, the pile cap fixes the seismic isolation device support block to the support block fixing unit by a set of fixing bars. Thereby, a pile cap resists a pile head bending moment as a rotation spring including the bending rigidity of the flat foundation beam which is a continuous beam which uses a foundation pile as a supporting point, and reduces the rotation amount of a seismic isolation apparatus. Moreover, the fixed degree of the foundation pile joined to the pile cap is adjusted by a set of anchor bars , thereby reducing the pile head bending moment and controlling the amount of rotation of the seismic isolation device.
さらに、免震装置の回転量の制御方法は、離間シート又は離間フィルムが免震装置支持ブロックと支持ブロック定着部との充填コンクリート面の境界に敷設されることにより、コンクリートの引張応力を無視して回転バネの曲げ剛性が算定されることが好ましい。これにより、パイルキャップの力学的なモデルと実際の構成がより整合し、精度の高い積層ゴム免震装置の回転量を算定することができる。 Furthermore, the method for controlling the amount of rotation of the seismic isolation device ignores the tensile stress of concrete by placing a spacing sheet or spacing film on the boundary of the filled concrete surface between the seismic isolation device support block and the support block anchoring part. It is preferable that the bending stiffness of the rotary spring is calculated. Thereby, the dynamic model of the pile cap and the actual configuration are more consistent, and the rotation amount of the laminated rubber seismic isolation device with high accuracy can be calculated.
以上のように、本発明に係る回転制御バネ機構付き免震装置によれば、地震時に鋼管杭の杭頭部に発生する曲げモーメントを抑制して免震装置の回転を制御し、免震装置に有害な回転を発生させない回転制御バネ機構付き免震装置、および免震装置の回転量の制御方法を提供することができる。 As described above, according to the seismic isolation device with a rotation control spring mechanism according to the present invention, the rotation of the seismic isolation device is controlled by suppressing the bending moment generated in the pile head of the steel pipe pile during the earthquake. It is possible to provide a seismic isolation device with a rotation control spring mechanism that does not cause harmful rotation and a method for controlling the amount of rotation of the seismic isolation device.
（回転制御バネ機構付き免震装置）
以下に、図面を用いて本発明に係る回転制御バネ機構付き免震装置１の実施形態につき、詳細に説明する。図１に、回転制御バネ機構付き免震装置１の１つの実施形態の概略構成を示す。また、図２（ａ）に図１のＡ−Ａ断面図を、図２（ｂ）に図１のＢ−Ｂ断面図を示す。回転制御バネ機構付き免震装置１は、積層ゴム免震装置２、免震装置支持ブロック１８及び支持ブロック定着部１９から構成されるパイルキャップ３、鋼管杭４、及び扁平基礎梁５から構成される。
(Seismic isolation device with rotation control spring mechanism)
Hereinafter, embodiments of the seismic isolation device 1 with a rotation control spring mechanism according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In FIG. 1, schematic structure of one Embodiment of the seismic isolation apparatus 1 with a rotation control spring mechanism is shown. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. The seismic isolation device 1 with a rotation control spring mechanism is composed of a laminated rubber seismic isolation device 2, a pile cap 3 composed of a seismic isolation device support block 18 and a support block fixing portion 19, a steel pipe pile 4, and a flat foundation beam 5. The
（回転制御バネ機構付き免震装置の構成）
本発明において免震装置は積層ゴム免震装置２である。積層ゴム免震装置２は、例えば、柱材や梁材などの建物の上部構造１１を支持し、上部構造１１からの自重を鋼管杭４に伝達する。そして、上部構造１１を鋼管杭４などの下部構造から絶縁（アイソレート）して上部構造１１を地震動から免震する。地震動を受けると積層ゴム免震装置２は、せん断変形することで絶縁（アイソレート）の効果を発揮する。そのために、積層ゴム免震装置２には、建物の重量を支えて安定させ、かつ水平方向に大きく変形してゆっくり動くという特性が要求される。これらの特性を満たす免震装置２として、例えば、積層ゴム支承を用いた免震装置２、或いはすべり支承を用いた免震装置などがある。本発明では、免震装置は積層ゴム支承を用いた免震装置２を対象とするが、この積層ゴムには、例えば、天然ゴムを使用した天然ゴム系積層ゴム、中心部に鉛プラグを挿入した鉛入り積層ゴム、ゴム自体の添加物により減衰性をもたせた高減衰積層ゴムなどが含まれる。
(Configuration of seismic isolation device with rotation control spring mechanism)
In the present invention, the seismic isolation device is the laminated rubber seismic isolation device 2. The laminated rubber seismic isolation device 2 supports an upper structure 11 of a building such as a pillar material or a beam material, and transmits its own weight from the upper structure 11 to the steel pipe pile 4. And the upper structure 11 is insulated (isolated) from lower structures, such as the steel pipe pile 4, and the upper structure 11 is isolated from an earthquake motion. When subjected to earthquake motion, the laminated rubber seismic isolation device 2 exerts an insulating (isolating) effect by shear deformation. Therefore, the laminated rubber seismic isolation device 2 is required to have the characteristics of supporting and stabilizing the weight of the building and moving slowly by being greatly deformed in the horizontal direction. As the seismic isolation device 2 satisfying these characteristics, for example, there is a seismic isolation device 2 using a laminated rubber bearing, or a seismic isolation device using a sliding bearing. In the present invention, the seismic isolation device is intended for the seismic isolation device 2 using a laminated rubber bearing. For this laminated rubber, for example, natural rubber-based laminated rubber using natural rubber, and a lead plug is inserted in the center. Lead-containing laminated rubber, high-damping laminated rubber that has been provided with a damping property by an additive of the rubber itself, and the like are included.
図２(ｂ)に示すように、本実施形態では建物の基礎構造として円形断面の鋼管杭４を用いるが、円形以外の断面、例えば、矩形断面であっても良い。鋼管杭４は、鋼管１３の内部に充填コンクリート１２が充填された杭形式であるが、鋼管杭４以外の杭形式、例えば、既製コンクリート杭などであっても良い。この鋼管杭４内部の充填コンクリート１２の断面には円周方向に主筋１０が配置される。また、この鋼管杭４の上部であってパイルキャップ３と接合する部分を杭頭部６と称する。 As shown in FIG.2 (b), in this embodiment, the steel pipe pile 4 of a circular section is used as a foundation structure of a building, However, A cross section other than circular, for example, a rectangular cross section, may be sufficient. The steel pipe pile 4 is a pile type in which the inside of the steel pipe 13 is filled with the filled concrete 12, but may be a pile type other than the steel pipe pile 4, for example, a ready-made concrete pile. The main bars 10 are arranged in the circumferential direction on the cross section of the filled concrete 12 inside the steel pipe pile 4. Moreover, the part which is the upper part of this steel pipe pile 4, and joins the pile cap 3 is called the pile head 6. FIG.
扁平基礎梁５は鋼管杭４相互を連結する。すなわち、地震時に、鋼管杭４の杭頭の変位がばらばらにならないように、杭頭を相互に連結して相互の間隔を保持させる。本実施形態では、従来の基礎梁と異なり、梁成の小さな扁平基礎梁５を採用する。これは、後述するように、パイルキャップ３と接合する鋼管杭４の固定度（α）を低減することにより、パイルキャップ３や基礎梁に発生する応力が低減されることによる。また、図２（ａ）に示すように、一般的に扁平基礎梁５は、平面的に交差するＸ方向扁平基礎梁５ａ及びＹ方向扁平基礎梁５ｂから構成され、格子状に配置される。そして、この扁平基礎梁５は、厚みが薄くて幅の広い平板に近い断面を有し、地震時に鋼管杭４の杭頭部６に発生するせん断力を伝達する。また、このＸ方向扁平基礎梁５ａ及びＹ方向扁平基礎梁５ｂは、鋼管杭４を支持点とする連続梁を構成する。このため、扁平基礎梁５は、鋼管杭４の支持点において曲げモーメントが発生する剛接合となる。 The flat foundation beam 5 connects the steel pipe piles 4 to each other. That is, the pile heads are connected to each other so that the distance between the pile heads 4 does not vary during the earthquake. In the present embodiment, unlike a conventional foundation beam, a flat foundation beam 5 having a small beam is employed. This is because the stress generated in the pile cap 3 and the foundation beam is reduced by reducing the fixing degree (α) of the steel pipe pile 4 joined to the pile cap 3 as described later. Further, as shown in FIG. 2A, the flat foundation beam 5 is generally composed of an X-direction flat foundation beam 5a and a Y-direction flat foundation beam 5b that intersect in a plane, and is arranged in a lattice shape. And this flat foundation beam 5 has a thin cross section close to a wide flat plate, and transmits the shearing force generated in the pile head 6 of the steel pipe pile 4 during an earthquake. The X-direction flat foundation beam 5a and the Y-direction flat foundation beam 5b constitute a continuous beam having the steel pipe pile 4 as a support point. For this reason, the flat foundation beam 5 becomes a rigid joint in which a bending moment is generated at the support point of the steel pipe pile 4.
パイルキャップ３は、鋼管杭４の杭頭部６に設置されて杭頭部６を保護する。本発明では、パイルキャップ３は免震装置支持ブロック１８、及び支持ブロック定着部１９から構成される。図３（ａ）に、免震装置支持ブロック１８、及び支持ブロック定着部１９をそれぞれ斜線で示す。免震装置支持ブロック１８は、扁平基礎梁５の一部であって積層ゴム免震装置２を支持する。この免震装置支持ブロック１８は、少なくともこの２本の扁平基礎梁５ａ及び５ｂの交差部９を含むブロックである。これにより、免震装置支持ブロック１８は、建物の上部構造１１から伝達される自重を、扁平基礎梁５を介してスムーズに鋼管杭４に伝達することができる。また、扁平基礎梁５が平面的に１方向扁平基礎梁５ａ又は５ｂから構成される場合には、免震装置支持ブロック１８は、扁平基礎梁５ａ又は５ｂのうち少なくとも鋼管杭４の杭頭部６の断面を覆う部分である。 The pile cap 3 is installed on the pile head 6 of the steel pipe pile 4 to protect the pile head 6. In the present invention, the pile cap 3 includes a seismic isolation device support block 18 and a support block fixing unit 19. In FIG. 3A, the seismic isolation device support block 18 and the support block fixing unit 19 are indicated by oblique lines. The seismic isolation device support block 18 is a part of the flat foundation beam 5 and supports the laminated rubber seismic isolation device 2. The seismic isolation device support block 18 is a block including at least the intersection 9 of the two flat foundation beams 5a and 5b. Thereby, the seismic isolation device support block 18 can smoothly transmit the own weight transmitted from the upper structure 11 of the building to the steel pipe pile 4 through the flat foundation beam 5. Moreover, when the flat foundation beam 5 is planarly comprised from the one direction flat foundation beam 5a or 5b, the seismic isolation apparatus support block 18 is the pile head of the steel pipe pile 4 at least among the flat foundation beams 5a or 5b. 6 is a portion covering the cross section of FIG.
（免震装置の回転量制御機構）
図２（ｂ）に示すように、パイルキャップ３の支持ブロック定着部１９には、交差するＸ方向及びＹ方向に所定の水平間隔（ｄ１，ｄ２）を有して埋設される定着筋７が配置される。この定着筋７は、載置された免震装置支持ブロック１８に上部アンカー８ａを有し、鋼管杭４の杭頭部６の支持ブロック定着部１９に下部アンカー８ｂを有して定着する。従って、パイルキャップ３の支持ブロック定着部１９は、杭頭部６の先端の上部アンカー８ａから定着筋７の下部アンカー８ｂまでをいう。このように、免震装置支持ブロック１８と支持ブロック定着部１９とは定着筋７のみにより連結される。なお、図２（ｂ）では、定着筋７は、理論的な説明のために最少本数とし、交差するＸ方向及びＹ方向にそれぞれ２本としているが、この本数には限らず設計により必要な本数が選択される。また、定着筋７の配置は、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ配置されても良く、円形状に配置されても良い。
(Seismic isolation device rotation control mechanism)
As shown in FIG. 2B, the fixing block 7 embedded in the support block fixing unit 19 of the pile cap 3 with a predetermined horizontal interval (d1, d2) in the intersecting X and Y directions. Be placed. The fixing muscle 7 has an upper anchor 8a on the mounted seismic isolation device support block 18 and has a lower anchor 8b on the support block fixing portion 19 of the pile head 6 of the steel pipe pile 4 to be fixed. Accordingly, the support block fixing portion 19 of the pile cap 3 refers to the upper anchor 8 a at the tip of the pile head 6 to the lower anchor 8 b of the fixing muscle 7. Thus, the seismic isolation device support block 18 and the support block fixing unit 19 are connected only by the fixing muscle 7. In FIG. 2 (b), the number of fixing streaks 7 is the minimum for theoretical explanation and two in the crossing X direction and Y direction, respectively. The number is selected. Further, the fixing streaks 7 may be arranged in the X direction and the Y direction, respectively, or in a circular shape.
図３（ａ）に、地震動により発生する杭頭曲げモーメント（Ｍ０）を受けた場合の定着筋７による抵抗モーメント（Ｍａ）を示す。図３（ｂ）には、図３（ａ）のＣ−Ｃ断面における定着筋７及び充填コンクリート１２の応力図を示す。Ｃ−Ｃ断面における定着筋７及び充填コンクリート１２には、長期荷重による軸力及び曲げモーメントが生じているが、地震時には、さらに短期荷重として図３（ｂ）に示す軸力及び曲げモーメントが発生して長期荷重に累積される。 FIG. 3 (a) shows the resistance moment (Ma) due to the anchoring muscle 7 when subjected to a pile head bending moment (M 0 ) generated by the earthquake motion. FIG. 3B shows a stress diagram of the fixing bars 7 and the filled concrete 12 in the CC cross section of FIG. Axial force and bending moment due to a long-term load are generated in the anchor reinforcement 7 and the filling concrete 12 in the CC cross section, but in the event of an earthquake, an axial force and a bending moment shown in FIG. And accumulated in the long-term load.
図３（ｂ）に示すように、地震動による杭頭曲げモーメント（Ｍ０）を受ける鋼管杭４の断面には圧縮側と引張側が発生し、その位置は中立軸（Ｘｎ）により表わされる。杭頭曲げモーメント（Ｍ０）により引張側となる定着筋７には、引張応力（Ｔ）が発生する。ここで、コンクリートの引張応力は無視する。また、杭頭曲げモーメント（Ｍ０）により圧縮側となるコンクリート面には、圧縮応力（Ｃ）が発生する。そして、引張応力（Ｔ）及び圧縮応力（Ｃ）それぞれに中立軸からの距離を乗じて足し合わせたのが抵抗モーメント（Ｍａ）となる。この抵抗モーメント（Ｍａ）は、定着筋７の水平間隔（ｄ）により増減し、水平間隔（ｄ）が大きくなると固定度（α）が上がり鋼管杭４の杭頭部６は剛接合に近づく。一方、水平間隔（ｄ）が小さくなると固定度（α）が下がり鋼管杭４の杭頭部６はピン接合に近くなる。また、中立軸（Ｘｎ）の位置、圧縮応力（Ｃ）、引張応力（Ｔ）などの値は、鋼管杭４の充填コンクリート１２の幅により変動する。 As shown in FIG. 3 (b), ground motion by side tension and compression side is generated in the cross section of the steel pipe pile 4 which receives Pile Head bending moment (M 0), the position is represented by a neutral axis (Xn). A tensile stress (T) is generated in the anchoring muscle 7 on the tension side due to the pile head bending moment (M 0 ). Here, the tensile stress of concrete is ignored. In addition, a compressive stress (C) is generated on the concrete surface on the compression side due to the pile head bending moment (M 0 ). The resistance moment (Ma) is obtained by multiplying the tensile stress (T) and the compressive stress (C) by the distance from the neutral axis and adding them together. This resistance moment (Ma) increases or decreases depending on the horizontal interval (d) of the fixing bars 7, and when the horizontal interval (d) increases, the fixing degree (α) increases and the pile head 6 of the steel pipe pile 4 approaches a rigid joint. On the other hand, when the horizontal interval (d) is reduced, the fixing degree (α) is lowered, and the pile head 6 of the steel pipe pile 4 is close to pin joining. Further, the position of the neutral axis (Xn), the compressive stress (C), the tensile stress (T), and the like vary depending on the width of the filled concrete 12 of the steel pipe pile 4.
（免震装置の回転バネ機構）
図４に、偏平基礎梁５を含むパイルキャップ３の回転バネ剛性を示す。パイルキャップ３は、地震動により杭頭曲げモーメント（Ｍ０）が発生すると、杭頭曲げモーメント（Ｍ０）を抑え込む回転バネとして抵抗する。その曲げ剛性（ＥＩ０）は、扁平基礎梁５ａ，５ｂそれぞれによる曲げ剛性（ＥＩｘ）、及び鋼管杭４による曲げ剛性（ＥＩｙ）から構成される。扁平基礎梁５ａ，５ｂによる曲げ剛性（ＥＩｘ）は、扁平基礎梁５ａ，５ｂが鋼管杭４を支持点とする連続梁を構成することから図４に示すような剛接合となり、杭頭曲げモーメント（Ｍ０）に対して抵抗モーメント（Ｍａ）が発生する。また、鋼管杭４による曲げ剛性（ＥＩｙ）は、充填コンクリート１２の幅や定着筋７の水平間隔（ｄ）により決まる固定度（α）による抵抗モーメント（Ｍａ）である。
(Rotating spring mechanism of seismic isolation device)
FIG. 4 shows the rotational spring rigidity of the pile cap 3 including the flat foundation beam 5. When the pile head bending moment (M 0 ) is generated by the earthquake motion, the pile cap 3 resists as a rotary spring that suppresses the pile head bending moment (M 0 ). The bending rigidity (EI 0 ) is composed of bending rigidity (EIx) by the flat foundation beams 5 a and 5 b and bending rigidity (EIy) by the steel pipe pile 4. The bending stiffness (EIx) by the flat foundation beams 5a and 5b is a rigid joint as shown in FIG. 4 because the flat foundation beams 5a and 5b constitute a continuous beam with the steel pipe pile 4 as a supporting point, and the pile head bending moment A resistance moment (Ma) is generated with respect to (M 0 ). Further, the bending rigidity (EIy) by the steel pipe pile 4 is a resistance moment (Ma) due to a fixing degree (α) determined by the width of the filled concrete 12 and the horizontal interval (d) of the fixing bars 7.
鋼管杭４の充填コンクリート１２の幅（Ｄ）、定着筋７の水平間隔（ｄ）を設定することで、積層ゴム免震装置２の回転量が制御される。つまり、鋼管杭４の充填コンクリート１２の幅（Ｄ）、及びパイルキャップ３の定着筋７の水平間隔（ｄ）により、免震装置支持ブロック１８と支持ブロック定着部１９との固定度（α）が決まる。具体的には、パイルキャップ３に対して鋼管杭４が剛接合である場合（すなわち、杭頭固定時）の抵抗モーメント（Ｍａ）に対する低減の程度として固定度（α）が算出される。ここで、パイルキャップ３に対して鋼管杭４が剛接合である場合（すなわち、杭頭固定時）の抵抗モーメント（Ｍａ）は、図２（ｂ）に杭頭曲げモーメント（Ｍ０）が作用した場合の中立軸位置（Ｘｎ）、充填コンクリート１２の圧縮応力の分布及び引張鉄筋１０による抵抗モーメント（Ｍａ）として算出される。すなわち、図７に示すように、充填コンクリート１２の円周方向に設けられた一組の鉄筋１０が支持ブロック定着部１９から免震装置支持ブロック１８へと延びて杭頭固定となり、この鉄筋１０と充填コンクリート１２により杭頭固定時の抵抗モーメント（Ｍａ）が算出できる。そして、固定度（α）は、定着筋７による抵抗モーメント（Ｍａ）を鉄筋１０による抵抗（Ｍａ）で除した値として表される。この固定度（α）は、剛接合とピン接合の中間の値となる。この固定度（α）により低減された杭頭曲げモーメント（Ｍ０）が算出される。そして接合部の曲げ剛性（ＥＩ０）により低減された杭頭曲げモーメント（Ｍ０）に対する杭頭の回転量（Θａ）が決まり、この杭頭の回転量（Θａ）が積層ゴム免震装置２の回転量（Θａ）となる。このように、鋼管杭４の充填コンクリート１２の幅（Ｄ）、定着筋７の水平間隔（ｄ）の調節により積層ゴム免震装置２の回転量を積層ゴム免震装置２の許容値内に制御することが可能となる。 By setting the width (D) of the filling concrete 12 of the steel pipe pile 4 and the horizontal interval (d) of the fixing bars 7, the rotation amount of the laminated rubber seismic isolation device 2 is controlled. That is, the degree of fixation (α) between the seismic isolation device support block 18 and the support block fixing portion 19 by the width (D) of the filled concrete 12 of the steel pipe pile 4 and the horizontal interval (d) of the fixing bars 7 of the pile cap 3. Is decided. Specifically, the degree of fixation (α) is calculated as the degree of reduction with respect to the resistance moment (Ma) when the steel pipe pile 4 is rigidly connected to the pile cap 3 (that is, when the pile head is fixed). Here, when the steel pipe pile 4 is rigidly connected to the pile cap 3 (that is, when the pile head is fixed), the pile head bending moment (M 0 ) acts on FIG. 2B. In this case, the neutral axis position (Xn), the distribution of compressive stress of the filled concrete 12 and the resistance moment (Ma) by the tensile reinforcement 10 are calculated. That is, as shown in FIG. 7, a set of reinforcing bars 10 provided in the circumferential direction of the filling concrete 12 extends from the support block fixing portion 19 to the seismic isolation device support block 18 to be fixed to the pile head. And the resistance moment (Ma) at the time of pile head fixation is computable by the filling concrete 12. The degree of fixation (α) is expressed as a value obtained by dividing the resistance moment (Ma) by the fixing bars 7 by the resistance (Ma) by the reinforcing bars 10. This degree of fixation (α) is an intermediate value between the rigid joint and the pin joint. A pile head bending moment (M 0 ) reduced by the fixing degree (α) is calculated. The pile head rotation amount (Θa) with respect to the pile head bending moment (M 0 ) reduced by the bending rigidity (EI 0 ) of the joint is determined, and this pile head rotation amount (Θa) is determined by the laminated rubber seismic isolation device 2. Of rotation (Θa). Thus, by adjusting the width (D) of the filling concrete 12 of the steel pipe pile 4 and the horizontal interval (d) of the anchor bars 7, the rotation amount of the laminated rubber seismic isolation device 2 is within the allowable value of the laminated rubber seismic isolation device 2. It becomes possible to control.
図３（ａ）に示すように、免震装置支持ブロック１８と支持ブロック定着部１９との境界には、例えば鋼板からなる離間シート２０が敷設される。或いは、例えば、ポリエチレンフィルムからなる離間フィルム２１が敷設される。これらの離間シート２０又は離間フィルム２１は、鋼管杭４の充填コンクリート１２の表面部分を覆うように敷設される。これらの離間シート２０又は離間フィルム２１により免震装置支持ブロック１８が支持ブロック定着部１９に対して離間可能に載置される。これにより、免震装置支持ブロック１８と支持ブロック定着部１９とが絶縁され、地震時に杭頭曲げモーメント（Ｍ０）を受けた場合のパイルキャップ３の力学的なモデルを実際の構成に合わせて引張コンクリートの影響を無視することができる。また、パイルキャップ３に接合される鋼管杭４の固定度（α）を低減するという調節が可能となる。 As shown in FIG. 3A, a separation sheet 20 made of, for example, a steel plate is laid at the boundary between the seismic isolation device support block 18 and the support block fixing unit 19. Alternatively, for example, a separation film 21 made of a polyethylene film is laid. The spacing sheet 20 or the spacing film 21 is laid so as to cover the surface portion of the filled concrete 12 of the steel pipe pile 4. The seismic isolation device support block 18 is detachably mounted on the support block fixing unit 19 by the separation sheet 20 or the separation film 21. Thereby, the seismic isolation device support block 18 and the support block fixing part 19 are insulated, and the mechanical model of the pile cap 3 when subjected to the pile head bending moment (M 0 ) during an earthquake is adjusted to the actual configuration. The influence of tensile concrete can be ignored. Moreover, the adjustment of reducing the fixing degree ((alpha)) of the steel pipe pile 4 joined to the pile cap 3 is attained.
定着筋７は、免震装置支持ブロック１８と支持ブロック定着部１９との境界に配設されたシース管１６内を貫通する。これにより、定着筋７は離間シート２０、或いは離間フィルム２１を貫通し、コンクリートの付着による影響を受けずに機能することができる。 The fixing muscle 7 passes through the sheath tube 16 disposed at the boundary between the seismic isolation device support block 18 and the support block fixing portion 19. As a result, the fixing stripe 7 can penetrate the separation sheet 20 or the separation film 21 and function without being affected by the adhesion of concrete.
図１に示すように、パイルキャップ３は、地震時において免震装置支持ブロック１８と支持ブロック定着部１９との間に発生するせん断力を伝達させるせん断力伝達機構であるシアキー１５を有する。本実施形態では、このシアキー１５は角型鋼管、円形鋼管などを輪切りにしたリング状の部材である。このシアキー１５は、施工時に免震装置支持ブロック１８と支持ブロック定着部１９との境界を跨って設置し、免震装置支持ブロック１８のコンクリート打設時、又は支持ブロック定着部１９のコンクリート打設時に鋼管内部にもコンクリートを打設する。これにより、地震時に杭頭に発生するせん断力を支持ブロック定着部１９と免震装置支持ブロック１８との間で伝達させることができる。なお、このシアキー１５は、回転制御バネ機構付き免震装置１における必須の構成要素ではなく、地震時に杭頭に発生するせん断力を他の手段で伝達可能な場合には、このシアキー１５は不要である。 As shown in FIG. 1, the pile cap 3 includes a shear key 15 that is a shearing force transmission mechanism that transmits a shearing force generated between the seismic isolation device support block 18 and the support block fixing unit 19 during an earthquake. In the present embodiment, the shear key 15 is a ring-shaped member obtained by rounding a square steel pipe, a circular steel pipe, or the like. The shear key 15 is installed across the boundary between the seismic isolation device support block 18 and the support block fixing portion 19 at the time of construction, and the concrete placement of the base isolation device support block 18 or the concrete placement of the support block fixing portion 19 is performed. Sometimes concrete is also placed inside the steel pipe. Thereby, the shear force which generate | occur | produces in a pile head at the time of an earthquake can be transmitted between the support block fixing | fixed part 19 and the seismic isolation apparatus support block 18. FIG. The shear key 15 is not an essential component of the seismic isolation device 1 with the rotation control spring mechanism, and the shear key 15 is not necessary when the shearing force generated at the pile head during an earthquake can be transmitted by other means. It is.
（免震装置の回転量の制御方法）
図５に、積層ゴム免震装置２の回転量を制御する方法をフローチャートでステップごとに示す。本フローチャートでは、免震装置は積層ゴム免震装置２を用いた場合について示す。まず、予め積層ゴム免震装置２の地震時における許容回転量（Θｐ）を設定する（Ｓ１）。この数値は、例えば１／１００などの曲げモーメントにより発生する積層ゴム免震装置２の傾斜の勾配として設定される。次に、パイルキャップ３の充填コンクリート１２及び定着筋７の仕様を設定する（Ｓ２）。ここで、パイルキャップ３の充填コンクリート１２の仕様には、充填コンクリート１２の断面の幅（Ｄ）が含まれる。また、定着筋７の仕様には、パイルキャップ３に設けられる定着筋７の種別、径、水平間隔（ｄ）が含まれる。この水平間隔（ｄ）とは、地震動により発生する杭頭曲げモーメント（Ｍ０）に抵抗する方向の一組の定着筋７相互の間隔をいう。
(Method of controlling the amount of rotation of the seismic isolation device)
In FIG. 5, the method of controlling the rotation amount of the laminated rubber seismic isolation device 2 is shown for each step in the flowchart. In this flowchart, the seismic isolation device is shown when the laminated rubber seismic isolation device 2 is used. First, an allowable rotation amount (Θp) at the time of earthquake of the laminated rubber seismic isolation device 2 is set in advance (S1). This numerical value is set as the slope of the inclination of the laminated rubber seismic isolation device 2 generated by a bending moment such as 1/100, for example. Next, the specifications of the filling concrete 12 and the fixing reinforcement 7 of the pile cap 3 are set (S2). Here, the specification of the filling concrete 12 of the pile cap 3 includes the width (D) of the cross section of the filling concrete 12. Further, the specification of the fixing stripe 7 includes the type, diameter, and horizontal interval (d) of the fixing stripe 7 provided on the pile cap 3. This horizontal interval (d) refers to the interval between a pair of anchoring muscles 7 in a direction that resists pile head bending moment (M 0 ) generated by earthquake motion.
次に、充填コンクリート１２及び定着筋７の仕様からパイルキャップ３に接合される鋼管杭４の固定度（α）を算定する（Ｓ３）。すなわち、定着筋７の水平間隔（ｄ）などのパイルキャップ３の仕様から、図３（ｂ）に示すように、中立軸位置（Ｘｎ）、充填コンクリート１２の圧縮応力の分布及び引張鉄筋となる定着筋７の引張応力が算定される。そして、これらの応力分布から充填コンクリート１２の断面に生じる抵抗モーメント（Ｍａ）が算出される。そして、パイルキャップ３に対して鋼管杭４が剛接合である場合（すなわち、杭頭固定時）の抵抗モーメント（Ｍａ）に対する低減の程度として固定度（α）が算出される。ここで、パイルキャップ３に対して鋼管杭４が剛接合である場合（すなわち、杭頭固定時）の抵抗モーメント（Ｍａ）は、図２（ｂ）に杭頭曲げモーメント（Ｍ０）が作用した場合の中立軸位置（Ｘｎ）、充填コンクリート１２の圧縮応力の分布及び引張鉄筋１０による抵抗モーメント（Ｍａ）として算出して良い。すなわち、図８に示すように、充填コンクリート１２の円周方向に設けられた一組の鉄筋１０が支持ブロック定着部１９から免震装置支持ブロック１８へと延びて杭頭固定となり、この鉄筋１０と充填コンクリート１２により杭頭固定時の抵抗モーメント（Ｍａ）が算出できる。そして、固定度（α）は、定着筋７による抵抗モーメント（Ｍａ）／鉄筋１０による抵抗モーメント（Ｍａ）として表される。具体的には、定着筋７相互の水平間隔（ｄ）の値が大きいと接合部の固定度（α）は固定（＝１）に近くなり、定着筋７相互の水平間隔（ｄ）の値が小さいと接合部の固定度（α）はピン（＝０）に近くなる。このようにして、例えば、０．１〜０．９といった１と０の間の数値により杭頭の固定度（α）が算出される。この固定度（α）は、定着筋７の水平間隔（ｄ）、パイルキャップ３の充填コンクリート１２の断面幅などの因子により変動する値である。 Next, the fixed degree ((alpha)) of the steel pipe pile 4 joined to the pile cap 3 is calculated from the specification of the filling concrete 12 and the fixing reinforcement 7 (S3). That is, from the specifications of the pile cap 3 such as the horizontal interval (d) of the fixing bars 7, as shown in FIG. 3B, the neutral axis position (Xn), the distribution of compressive stress of the filled concrete 12 and the tensile reinforcing bars are obtained. The tensile stress of the fixing muscle 7 is calculated. And the resistance moment (Ma) which arises in the cross section of the filling concrete 12 from these stress distribution is calculated. Then, the degree of fixation (α) is calculated as the degree of reduction with respect to the resistance moment (Ma) when the steel pipe pile 4 is rigidly connected to the pile cap 3 (that is, when the pile head is fixed). Here, when the steel pipe pile 4 is rigidly connected to the pile cap 3 (that is, when the pile head is fixed), the pile head bending moment (M 0 ) acts on FIG. 2B. In this case, the neutral axis position (Xn), the distribution of compressive stress of the filled concrete 12 and the resistance moment (Ma) by the tensile reinforcement 10 may be calculated. That is, as shown in FIG. 8, a pair of reinforcing bars 10 provided in the circumferential direction of the filled concrete 12 extend from the support block fixing portion 19 to the seismic isolation device support block 18 to be fixed to the pile head. And the resistance moment (Ma) at the time of pile head fixation is computable by the filling concrete 12. The degree of fixation (α) is expressed as the resistance moment (Ma) by the fixing bars 7 / the resistance moment (Ma) by the reinforcing bars 10. Specifically, when the value of the horizontal interval (d) between the fixing muscles 7 is large, the fixing degree (α) of the joint portion is close to fixed (= 1), and the value of the horizontal interval (d) between the fixing muscles 7 is obtained. Is small, the fixing degree (α) of the joint portion is close to that of the pin (= 0). In this way, the pile head fixing degree (α) is calculated by a numerical value between 1 and 0, for example, 0.1 to 0.9. This fixing degree (α) is a value that varies depending on factors such as the horizontal interval (d) of the fixing bars 7 and the cross-sectional width of the filled concrete 12 of the pile cap 3.
次に、地震時に想定される杭頭固定時の杭頭曲げモーメント（Ｍ０）に対し、パイルキャップ３に接合される鋼管杭４の固定度（α）により低減された杭頭曲げモーメント（Ｍ０）を算出する（Ｓ４）。図７に、杭頭固定時の杭頭曲げモーメント（Ｍ０）、及び固定度（α）を考慮した杭頭曲げモーメント（Ｍ０）を示す。杭頭固定時の杭頭曲げモーメント（Ｍ０）は、パイルキャップ３に鋼管杭４が剛接接合すると仮定した場合に地震時に想定される杭頭曲げモーメント（Ｍ０）であり、一般的に杭に発生する曲げモーメントのうちこの固定端において最大の曲げモーメントとなる。これに対し、固定度（α）を考慮した杭頭曲げモーメント（Ｍ０）とは、パイルキャップ３に接合される鋼管杭４の固定度（α）により低減された杭頭曲げモーメント（Ｍ０）である。すなわち、杭頭固定時の杭頭曲げモーメント（Ｍ０）に、ステップ３において算出された杭頭の固定度（α）を乗じることでパイルキャップ３に接合される鋼管杭４の固定度（α）により低減された杭頭曲げモーメント（Ｍ０）が算出される。 Next, the pile head bending moment (M 0 ) reduced by the fixing degree (α) of the steel pipe pile 4 joined to the pile cap 3 with respect to the pile head bending moment (M 0 ) at the time of the pile head fixation assumed at the time of the earthquake. 0 ) is calculated (S4). 7, Pile Head bending moment (M 0) during pile head fixed, and showing a fixed degree (alpha) Pile Head bending moment considering the (M 0). Pile fixed during pile head bending moment (M 0) is a pile head bending moment is assumed at the time of an earthquake when the steel pipe pile 4 in the pile cap 3 is assumed to rigid connection junction (M 0), in general Of the bending moment generated in the pile, this is the maximum bending moment at this fixed end. In contrast, the pile head bending moment considering fixed degree (α) (M 0), reduced Pile Head bending moment by a fixed degree of the steel pipe pile 4 which is joined to the pile cap 3 (α) (M 0 ). That is, the pile head bending moment (M 0 ) at the time of pile head fixation is multiplied by the pile head fixation degree (α) calculated in Step 3 to fix the steel pipe pile 4 joined to the pile cap 3 (α ) To reduce the pile head bending moment (M 0 ).
次に、扁平基礎梁５を含むパイルキャップ３の曲げ剛性を算出する（Ｓ５）。パイルキャップ３には、鋼管杭４及び複数の扁平基礎梁５ａ，５ｂが接続されている。これらの部材の断面、及びパイルキャップ３に対する固定度（α）からパイルキャップ３の回転バネ剛性が算出される。そして、低減された杭頭曲げモーメント（Ｍ０）による積層ゴム免震装置２の回転量（Θａ）を算出する（Ｓ６）。低減された杭頭曲げモーメント（Ｍ０）が作用した場合の接点回転角は、杭頭部６の曲げ剛性から算出できる。そして、この回転量（Θａ）が地震時の積層ゴム免震装置２の最大回転量（Θａ）となる。 Next, the bending rigidity of the pile cap 3 including the flat foundation beam 5 is calculated (S5). The pile cap 3 is connected to a steel pipe pile 4 and a plurality of flat foundation beams 5a and 5b. The rotational spring rigidity of the pile cap 3 is calculated from the cross sections of these members and the degree of fixation (α) with respect to the pile cap 3. Then, the rotation amount (Θa) of the laminated rubber seismic isolation device 2 based on the reduced pile head bending moment (M 0 ) is calculated (S6). The contact rotation angle when the reduced pile head bending moment (M 0 ) is applied can be calculated from the bending rigidity of the pile head 6. This rotation amount (Θa) becomes the maximum rotation amount (Θa) of the laminated rubber seismic isolation device 2 at the time of the earthquake.
算出された地震時の積層ゴム免震装置２の最大回転量（Θａ）とステップ１で算定した許容回転量（Θｐ）とを比較し、積層ゴム免震装置２の最大回転量（Θａ）が許容回転量（Θｐ）を越えないように、パイルキャップ３の充填コンクリート１２及び定着筋７の仕様を調節する（Ｓ７）。このステップを繰り返すことで、積層ゴム免震装置２の最大回転量（Θａ）が許容回転量（Θｐ）内に収まり、積層ゴム免震装置２に有害な回転を発生させないようにすることができる。 The maximum rotation amount (Θa) of the laminated rubber seismic isolation device 2 at the time of the calculated earthquake is compared with the allowable rotation amount (Θp) calculated in step 1, and the maximum rotation amount (Θa) of the laminated rubber seismic isolation device 2 is The specifications of the filling concrete 12 and the fixing reinforcement 7 of the pile cap 3 are adjusted so as not to exceed the allowable rotation amount (Θp) (S7). By repeating this step, the maximum rotation amount (Θa) of the laminated rubber seismic isolation device 2 falls within the allowable rotation amount (Θp), and harmful rotation can be prevented from occurring in the laminated rubber seismic isolation device 2. .
上述したように、滑りシート２０又は滑りフィルム２１が免震装置支持ブロック１８と支持ブロック定着部１９との充填コンクリート１２面の境界に敷設される。これにより、充填コンクリート１２の引張応力を無視して積層ゴム免震装置２の回転量を算出できる。すなわち、地震時の積層ゴム免震装置２の最大回転量を算出するため、「充填コンクリート１２の引張応力を無視する」という算定の前提について、滑りシート２０又は滑りフィルム２１を敷設することで実際のディテールの上でも引張応力が発生しないようにする。これにより、より精度の高い地震時の積層ゴム免震装置２の最大回転量の算出が可能となる。 As described above, the sliding sheet 20 or the sliding film 21 is laid on the boundary of the surface of the filled concrete 12 between the seismic isolation device support block 18 and the support block fixing unit 19. Thereby, the rotation amount of the laminated rubber seismic isolation device 2 can be calculated ignoring the tensile stress of the filled concrete 12. In other words, in order to calculate the maximum amount of rotation of the laminated rubber seismic isolation device 2 at the time of an earthquake, on the premise of the calculation of “ignoring the tensile stress of the filled concrete 12”, the sliding sheet 20 or the sliding film 21 is actually laid. The tensile stress should not occur even on the details of Thereby, it is possible to calculate the maximum rotation amount of the laminated rubber seismic isolation device 2 at the time of an earthquake with higher accuracy.
１ 回転制御バネ機構付き免震装置、２，１０２ 積層ゴム免震装置、３，１０３ パイルキャップ、４，１０４ 鋼管杭、５，５ａ，５ｂ 扁平基礎梁、６，１０６ 杭頭部、７ 定着筋、８ アンカー、８ａ 上部アンカー、８ｂ 下部アンカー、９ 交差部、１０，１１０ 鉄筋（主筋）、１１，１１１ 上部構造（柱）、１２，１１２ 充填コンクリート、１３ 鋼管、１５ シアキー（せん断力伝達機構）、１６ シース管、１８ 免震装置支持ブロック、１９ 支持ブロック定着部、２０ 離間シート、２１ 離間フィルム、１０５ 基礎梁、１１８ 基礎スラブ、Ｄ 充填コンクリートの幅、ｄ 定着筋の水平間隔、Ｍ０ 杭頭曲げモーメント、Ｍａ 抵抗モーメント、α 固定度、Θａ 最大回転量、Θｐ 許容回転量。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Seismic isolation device with a rotation control spring mechanism, 2,102 Laminated rubber seismic isolation device, 3,103 Pile cap, 4,104 Steel pipe pile, 5,5a, 5b Flat foundation beam, 6,106 Pile head, 7 Anchor muscle , 8 anchor, 8a upper anchor, 8b lower anchor, 9 crossing part, 10,110 reinforcement (main reinforcement), 11,111 superstructure (column), 12,112 filling concrete, 13 steel pipe, 15 shear key (shear force transmission mechanism) , 16 Sheath tube, 18 Seismic isolation device support block, 19 Support block fixing part, 20 Separation sheet, 21 Separation film, 105 Foundation beam, 118 Foundation slab, D Width of filling concrete, d Horizontal spacing of anchoring bars, M 0 pile Head bending moment, Ma resistance moment, α fixed degree, Θa maximum rotation amount, Θp allowable rotation amount.
Claims (9)
基礎杭を支持点とする連続梁を構成し、基礎杭相互を連結する扁平基礎梁と、
扁平基礎梁と接続し、免震装置を支持する免震装置支持ブロックと、載置された免震装置支持ブロックを一組の定着筋により基礎杭の杭頭部に定着する支持ブロック定着部と、から構成されるパイルキャップと、を備え、
定着筋は、相互の間隔を調整することにより、離間シート又は離間フィルムがそれらの境界に敷設された免震装置支持ブロックと支持ブロック定着部との固定度を制御し、かつ、コンクリート柱断面において負担する引張力を調整することで、圧縮力を受けるコンクリート部とともに免震装置支持ブロックの回転バネ量を決定し、杭頭曲げモーメントに対する杭頭の回転量を制御し、地震時の免震装置の回転量が許容回転量以内に制御することを特徴とする回転制御バネ機構付き免震装置。 A seismic isolation device that supports the superstructure of the building and isolates the superstructure from seismic motion;
A flat foundation beam that forms a continuous beam with the foundation pile as a supporting point and connects the foundation piles together,
A seismic isolation device support block that is connected to the flat foundation beam and supports the seismic isolation device; and a support block fixing portion that fixes the mounted seismic isolation device support block to the pile head of the foundation pile by a set of anchoring bars; A pile cap composed of
The fixing bar controls the degree of fixation between the seismic isolation device support block and the support block fixing part in which the separation sheet or the separation film is laid at the boundary by adjusting the distance between them, and in the concrete column cross section By adjusting the tensile force to be borne, the amount of rotation spring of the seismic isolation device support block is determined together with the concrete part that receives compressive force, the amount of rotation of the pile head relative to the pile head bending moment is controlled, and the seismic isolation device at the time of earthquake The seismic isolation device with a rotation control spring mechanism is characterized in that the amount of rotation is controlled within an allowable amount of rotation.
パイルキャップの充填コンクリートの仕様及び地震動により発生する杭頭曲げモーメントに抵抗する方向の一組の定着筋相互の間隔を設定するステップと、
定着筋相互の間隔からパイルキャップに接合される基礎杭の固定度を算定するステップと、
地震時に想定される杭頭曲げモーメント（Ｍ ０ ）に対し、パイルキャップに接合される基礎杭の固定度により低減された杭頭曲げモーメント（Ｍ ０ ）を算出するステップと、
コンクリート短柱の圧縮部及び引張鉄筋となる定着筋により免震装置支持ブロックの回転バネ剛性を算出し、低減された杭頭曲げモーメント（Ｍ ０ ）による免震装置の回転角（Θａ）を算出するステップと、
免震装置の回転角（Θａ）が許容回転量（Θｐ）を越えないように、パイルキャップの充填コンクリート及び定着筋の仕様を調節するステップと、
を備えることを特徴とする免震装置の回転量の制御方法。 A method for controlling the amount of rotation of the seismic isolation device in the seismic isolation device with a rotation control spring mechanism according to any one of claims 1 to 6 ,
The specification of the pile cap filling concrete and the step of setting a distance between a set of anchor bars in the direction of resisting the pile head bending moment generated by the earthquake motion;
A step of calculating the degree of fixation of the foundation pile to be joined to the pile cap from the interval between the fixing bars;
A step of calculating a pile head bending moment (M 0 ) reduced by a fixing degree of a foundation pile joined to a pile cap with respect to a pile head bending moment (M 0 ) assumed at the time of an earthquake ;
Calculate the rotation spring stiffness of the seismic isolation device support block using the compression part of the concrete short column and the anchor reinforcement which is the tension reinforcing bar, and calculate the rotation angle (Θa) of the seismic isolation device with the reduced pile head bending moment (M 0 ) And steps to
Adjusting the specifications of the pile cap filling concrete and anchor bars so that the rotation angle (Θa) of the seismic isolation device does not exceed the allowable rotation amount (Θp);
A method for controlling the amount of rotation of the seismic isolation device .
離間シート又は離間フィルムが免震装置支持ブロックと支持ブロック定着部との充填コンクリート面の境界に敷設されることにより、コンクリートの引張応力を無視して回転バネの曲げ剛性が算定されることを特徴とする免震装置の回転量の制御方法。
A method for controlling the amount of rotation of the seismic isolation device according to claim 8 ,
The spacing sheet or spacing film is laid at the boundary of the filled concrete surface between the seismic isolation device support block and the support block fixing part, and the bending stiffness of the rotary spring is calculated ignoring the tensile stress of the concrete. The method of controlling the amount of rotation of the seismic isolation device .
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