JP5226894B1 - Seismic isolation device - Google Patents
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Abstract
【課題】安価に設置可能であり、かつ設置後の保守が容易な免震装置を提供する。
【解決手段】構造物と地面との間に設置される免震装置であって、前記構造物及び前記地面のいずれか一方に固定される支持体と、前記支持体の先端に設けられた、凸曲面を有する支持プレートと、前記構造物及び前記地面の他方に固定され、前記凸曲面が相対した状態でスライド可能な凹曲面を有する受けプレートとを有し、前記凸曲面は、その中心部において前記凹曲面と同一の曲率半径を有し、前記中心部より外側である外縁部において前記凹曲面より小さい曲率半径を有する。
【選択図】図1A seismic isolation device that can be installed at low cost and is easy to maintain after installation.
A seismic isolation device installed between a structure and the ground, the support fixed to one of the structure and the ground, and provided at a tip of the support. A support plate having a convex curved surface, and a receiving plate fixed to the other of the structure and the ground and having a concave curved surface that is slidable with the convex curved surface facing each other, and the convex curved surface has a central portion And has a radius of curvature smaller than that of the concave curved surface at an outer edge portion that is outside the central portion.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、構造物と地面との間に設置され、地震等による地面の揺れを構造物に伝えにくくするとともに、その揺れが収まった後に構造物の位置を元に戻すための免震装置に関する。 The present invention relates to a seismic isolation device that is installed between a structure and the ground, makes it difficult to transmit ground shaking due to an earthquake or the like to the structure, and restores the position of the structure after the shaking has settled. .
住宅などの構造物を地震等による地面の揺れから保護するための装置として、構造物と地面(基礎)との間に設置される免震装置が知られている。この免震装置は、地震等による地面の揺れを構造物に伝えにくくするものであり、近年、急速に設置が進んでいる。 As a device for protecting a structure such as a house from shaking of the ground due to an earthquake or the like, a seismic isolation device installed between the structure and the ground (foundation) is known. This seismic isolation device makes it difficult to transmit the shaking of the ground due to an earthquake or the like to a structure, and has recently been installed rapidly.
免震装置としては、(1)ゴムと鋼板が交互に重なった積層ゴムを利用して、ゴムの弾性によって地震時に水平方向にゆっくり揺れるようにしたタイプ、(2)四フッ化エチレン樹脂を主成分とした材料からなるすべり材を柱の直下に設置して、特別に表面処理を施した鋼板(すべり相手材)の上を滑らせることで、地震の揺れをできるだけ建物に伝わらないようにしたタイプ、(3)建物の荷重をボールベアリングで支持し、地震時にボールベアリングがレールを転がり移動することで、地震の揺れをできるだけ建物に伝わらないにしたタイプが知られている。近年は、(3)のタイプの免震装置が利用される傾向にあり、様々な構造を持った免震装置が開発されている。 As the seismic isolation device, (1) a type in which laminated rubber with alternating rubber and steel plates is used, and the elasticity of the rubber allows it to swing slowly in the horizontal direction during an earthquake. (2) Mainly tetrafluoroethylene resin By installing a slip material made of the component material directly under the pillar and sliding it on a specially treated steel plate (slip partner), we prevented the earthquake from being transmitted to the building as much as possible. Type (3) It is known that the load of the building is supported by a ball bearing, and the ball bearing rolls on the rail and moves in the event of an earthquake so that the earthquake vibration is not transmitted to the building as much as possible. In recent years, (3) type seismic isolation devices tend to be used, and seismic isolation devices having various structures have been developed.
特許文献1には、基礎に固定される支持体と、建築物に固定され且つ前記基礎と前記建築物とが相対的に変位したときに前記支持体上を転動するボールを回転自在に保持するボール保持体と、から構成される免震装置が開示されている。そして、前記支持体は、該支持体の中央に位置し且つ前記建築物の静止時に前記ボールを支持する支持面が硬化処理された支持ブロックと、該支持ブロックの周囲に位置し且つ前記建築物が変位したときに前記ボールが転動する転動面を有する支持板と、から構成されている。
In
特許文献2には、複数の転動する球体とその球体を一定の配列に保つ保持器からなる滑り支承を建物の架台の下に取り付け、滑り支承を転動させる滑り支承転動台としての凹面付円盤型プレートの下に複数の弾性体とフラットプレートを重ねた衝撃緩衝装置を装置固定盤に載せ、建物の基礎上に設置した免震装置が開示されている。そして、滑り支承転動台の真上に滑り支承を載せ、さらに地震による全方向の動きを制御する補助装置を滑り支承と滑り支承転動台の周りに配し、建物の荷重を支持させ、地震による大きな振動変位に対して作動する球体の転動装置及び弾性体からなる衝撃緩衝装置及び建物の自重により振動変位を制御する。
特許文献3には、建物基礎と土台の間に取り付けた滑り支承部で滑らせて、地震の振幅する地震力を逃すことにより、建物本体の破壊を無くす滑動免振装置が開示されている。そして、前記滑り支承部は、半球面部と、該半球面部うえに連成された円筒状部とからなる鋼材と、該鋼材上に溶接され、建物土台に取り付けるための取り付け穴が形成された取り付け用鉄板を備え、前記取り付け穴から挿通した土台貫通ボルトにより土台に緊結されている。 Patent Document 3 discloses a sliding vibration isolator that eliminates the destruction of a building main body by slipping on a sliding support portion attached between a building foundation and a foundation and escaping the seismic force generated by the earthquake. And the sliding support part is a steel material composed of a hemispherical part and a cylindrical part coupled on the hemispherical part, and an attachment in which a mounting hole for welding to the building base is formed. An iron plate is provided and is fastened to the base by a base through bolt inserted through the mounting hole.
しかし、特許文献1及び2に記載されているボール(球体)を使用する技術では、そのボールが転動可能な状態で保持する機構が必要となり、コストが高くなる原因となっている。また、ボールとボールを転がす台は基本的に点接触することになるので、上部の構造物の重量を支えるために両者に要求される強度は必然的に高くなり、これもコストが高くなる原因となっている。ボールの設置数を増やすことを前提とすれば、両者に要求される強度は低くなるので免震装置1つのコストを下げることもできるが、ボールの設置数が多くなることから、設置費用を考慮したトータルでのコスト削減には繋がらない。
However, the technique using the ball (spherical body) described in
特許文献3に記載されている滑り支承部はボール状ではないので、それを保持する機構が不要となり、コスト削減に一定の効果があると考えられる。しかし、滑り支承部と土台が点接触していることには変わりないので、コスト削減には限界がある。また、特許文献3に記載されている免震装置では、土台が水平になっているので、地震時に滑り支承部が滑った後、元の位置には戻らない。 Since the sliding support part described in Patent Document 3 is not ball-shaped, a mechanism for holding it is unnecessary, and it is considered that there is a certain effect in cost reduction. However, since the sliding bearing and the base are in point contact, there is a limit to cost reduction. Moreover, in the seismic isolation apparatus described in Patent Document 3, since the base is horizontal, the sliding support portion does not return to the original position after the sliding in the event of an earthquake.
そこで、本発明は、安価に設置可能であり、かつ設置後の保守が容易な免震装置を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the seismic isolation apparatus which can be installed cheaply and is easy to maintain after installation.
本発明に係る免震装置は、構造物と地面との間に設置される免震装置であって、前記構造物及び前記地面のいずれか一方に固定される支持体と、前記支持体の先端に設けられた、凸曲面を有する支持プレートと、前記構造物及び前記地面の他方に固定され、前記凸曲面が相対した状態でスライド可能な凹曲面を有する受けプレートとを有し、前記凸曲面は、その中心部において前記凹曲面と同一の曲率半径を有し、前記中心部より外側である外縁部において前記凹曲面より小さい曲率半径を有し、前記受けプレートの凹曲面及び前記支持プレートの全部又は一部が、ゲル状物で覆われている。
また、本発明に係る免震装置は、構造物と地面との間に設置される免震装置であって、前記構造物及び前記地面のいずれか一方に固定される支持体と、前記支持体の先端に固定された、凸曲面を有する支持プレートと、前記構造物及び前記地面の他方に固定され、前記凸曲面が相対した状態でスライド可能な凹曲面を有する受けプレートとを有し、前記凸曲面は、その中心部において前記凹曲面と同一の曲率半径を有し、前記中心部より外側である外縁部において前記凹曲面より小さい曲率半径を有する。
A seismic isolation device according to the present invention is a seismic isolation device installed between a structure and the ground, the support fixed to either the structure or the ground, and the tip of the support A support plate having a convex curved surface, and a receiving plate fixed to the other of the structure and the ground and having a concave curved surface that is slidable with the convex curved surface facing each other. It has its central portion has the same radius of curvature as the concave curved surface at the center said to have a smaller radius of curvature concave surface at the outer edge portion which is positioned outside the said receiving of the concave curved surface and the support plate of the plate whole or in part, that covered with a gel-like material.
The seismic isolation device according to the present invention is a seismic isolation device installed between a structure and the ground, the support fixed to either the structure or the ground, and the support A support plate having a convex curved surface fixed to the tip of the substrate, and a receiving plate having a concave curved surface fixed to the other of the structure and the ground and slidable with the convex curved surface facing each other, The convex curved surface has the same radius of curvature as the concave curved surface at the center, and has a smaller radius of curvature than the concave curved surface at the outer edge portion that is outside the central portion.
本発明によれば、安価に設置可能であり、かつ設置後の保守が容易な免震装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the seismic isolation apparatus which can be installed cheaply and can be maintained easily after installation can be provided.
本発明に係る免震装置は、構造物と地面との間に設置され、地震等による地面の揺れを構造物に伝えにくくするものである。なお、構造物とは、建築物を含む概念であり、一般に、複数の材料や部材から構成され、地面側の基礎などにより重量を支えられた構造で造作されたものを言う。その具体例としては、住宅、オフィスビル、駅、空港、寺院、神社、教会、城、宮殿、競技場、劇場、病院、診療所、ホテル、旅館、工場、各種施設、学校、体育館、博物館、展示場、店舗、倉庫、車庫、テレビスタジオ、展示台、保管台等が挙げられる。 The seismic isolation device according to the present invention is installed between a structure and the ground, and makes it difficult to transmit the shaking of the ground due to an earthquake or the like to the structure. In addition, a structure is a concept including a building, and generally refers to a structure made of a plurality of materials and members and having a structure in which the weight is supported by a foundation on the ground side. Specific examples include houses, office buildings, stations, airports, temples, shrines, churches, castles, palaces, stadiums, theaters, hospitals, clinics, hotels, inns, factories, various facilities, schools, gymnasiums, museums, Exhibition halls, stores, warehouses, garages, TV studios, exhibition stands, storage stands, etc.
図1は、本発明の一実施形態に係る免震装置を住宅に設置した状態を示す側方断面図であり、図2は、その免震装置の平面図である。図1の免震装置は、支持体としての支柱10と、支持プレート20と、受けプレート30を有している。
FIG. 1 is a side sectional view showing a state where a seismic isolation device according to an embodiment of the present invention is installed in a house, and FIG. 2 is a plan view of the seismic isolation device. The seismic isolation device of FIG. 1 includes a
支柱10は、構造物である住宅1に鉛直方向に向けて固定されている。その固定が水平力に耐えられるように、頬杖2が設置されていてもよい。支柱10は、円柱状でもよく、三角柱や四角柱のような角柱状でもよく、断面十字状でもよい。支柱10は、要求される強度を保つことができる限り、内部が空洞であってもよい。支柱10を形成する材料としては、金属、木材、プラスチック等が挙げられるが、金属が好ましい。金属としては、ステンレス、鉄等が挙げられる。支柱10の太さは、要求される強度を保つことができるように、適宜設定することができる。
The support |
支持プレート20は、支柱10の先端下方に設けられており、その下面は凸曲面になっている。一方、受けプレート30は、地面側のベースコンクリート5にボルト6で固定されており、その上面は凹曲面になっている。なお、受けプレート30の設置に際しては、例えば、まずボルト6で受けプレート30の高さを調整してからベースコンクリート5を打設し、その後に受けプレート30に設けられたモルタル注入穴31からモルタル7を隙間なく注入することで、高い圧縮強度を保持することができる。
The
本発明では、支持プレート20の凸曲面は、受けプレート30の凹曲面に接触するように設置される。通常、凸曲面は、住宅1の自重により凹曲面の最下部の位置から動かないが、地震等による地面の揺れが発生した際には、図3に示すように、凹曲面上を滑り上がるようにスライドする。これにより、地震等による地面の揺れを住宅1に伝えにくくできる。また、地震等による地面の揺れが収まると、凸曲面は、住宅1の自重により元の位置である凹曲面の最下部の位置まで滑り落ちるようにスライドする。これにより、地震等による地面の揺れが収まった後に住宅1の位置を元に戻すことができる。
In the present invention, the convex curved surface of the
さらに、本発明では、凸曲面は、中心部21において凹曲面と同一の曲率半径を有する。こうすることで、凸曲面が凹曲面の最下部の位置にあるときの両者の接触面積が大きくなる(図1参照)。住宅1の重量は、実質的に凸曲面と凹曲面の接触部分で支えることになるので、この接触面積が大きくすることで、支持プレート20及び受けプレート30に要求される強度を下げることができ、安価な免震装置を実現することができる。
Furthermore, in the present invention, the convex curved surface has the same radius of curvature as the concave curved surface at the
一方、凸曲面は、中心部21より外側である外縁部22において凹曲面より小さい曲率半径を有する(図4参照)。こうすることで、地震等による地面の揺れが発生して、凸曲面が凹曲面上を滑り上がるようにスライドしたときには、凸曲面と凹曲面は基本的に点接触することになる(図3及び4参照)。したがって、地震等による地面の揺れが収まった後に、凸曲面は、住宅1の自重により凹曲面の最下部の位置まで容易に滑り落ちるようにスライドすることができる。
On the other hand, the convex curved surface has a smaller radius of curvature than the concave curved surface at the
凹曲面の曲率半径及び凸曲面の中心部21の曲率半径は、凸曲面が容易にスライドできる範囲において適宜設定できるが、100〜800mmが好ましく、300〜600mmがより好ましく、400〜500mmがさらに好ましく、例えば450mmとすることができる。凸曲面の外縁部22の曲率半径は、凹曲面の曲率半径より小さい範囲において適宜設定できるが、地震等による地面の揺れが発生した際に凸曲面が凹曲面上を容易にスライドできるようにするために、中心部21と外縁部22の境界が滑らかになっていることが好ましい。また、凸曲面の外縁部22の曲率半径は、中心部21との境界から外周に向かって連続的に小さくなっていることがより好ましい。
The curvature radius of the concave curved surface and the curvature radius of the
支持プレート20の凸曲面は、上方から見て円状であることが好ましい。上方から見た支持プレート20の凸曲面の直径d1は、20〜120mmが好ましく、30〜100mmがより好ましく、40〜80mmがさらに好ましく、例えば60mmとすることができる。受けプレート30の凹曲面は、上方から見て円状であることが好ましい。上方から見た受けプレート30の凹曲面の直径d2は、100〜600mmが好ましく、200〜400mmがより好ましく、250〜350mmがさらに好ましく、例えば300mmとすることができる。
The convex curved surface of the
支持プレート20の凸曲面の中心部21は、支持プレート20の凸曲面の中央部に位置し、上方から見て円状であることが好ましい。上方から見た支持プレート20の凸曲面の中心部21の直径d3は、上方から見た支持プレートの凸曲面の直径d1の80〜98%とすることが好ましく、85〜95%とすることがより好ましく、88〜92%とすることがさらに好ましく、例えば90%とすることができる。
The
支持プレート20及び受けプレート30を形成する材質としては、金属、木材、プラスチック、ゴム等が挙げられるが、金属が好ましい。金属としては、ステンレス、鉄等が挙げられる。支持プレート20の凸曲面には、潤滑剤が塗布されていることが好ましい。こうすることで、受けプレート30の凹曲面との摩擦を減らすことができ、地震等による地面の揺れが発生したときに凸曲面が凹曲面上を滑らかにスライドできるとともに、小さな揺れでも免震効果を発揮させることができる。受けプレート30の凹曲面の少なくとも中心付近にも潤滑剤が塗布されていることが好ましい。
Examples of the material for forming the
受けプレート30の凹曲面及び支持プレート20の全部又は一部は、ゲル状物で覆われていることが好ましい。こうすることで、地震等による地面の揺れが発生したときに凸曲面が垂直方向に動くことを抑制することができ、凸曲面と凹曲面の接触部を風雨から保護し、経年劣化を抑制することもできる。
The concave curved surface of the receiving
ゲル状物としては、ウレタン系、シリコン系、アスファルト系、ゴム系のゲル状物を用いることができる。使用するゲル状物は、1種でもよく、2種以上でもよい。すなわち、ゲル状物により形成する層は、1層でもよく、2層以上でもよい。また、ゲル状物で1層を形成した後、現場で高粘度化させることで、上層部から下層部へ連続的に粘度を変える方法もとり得る。 As the gel-like material, urethane-based, silicon-based, asphalt-based, or rubber-based gel-like materials can be used. The gel material used may be one kind or two or more kinds. That is, the layer formed by the gel material may be one layer or two or more layers. Moreover, after forming 1 layer with a gel-like thing, the method of changing a viscosity continuously from an upper layer part to a lower layer part can also be taken by making it high viscosity on-site.
特に、支持プレート20及び支持プレート20が存在する高さまでの受けプレート30が、低粘度ゲル状物(第一のゲル状物)40で覆われており、残余の受けプレート30及び低粘度ゲル状物(第一のゲル状物)40が、低粘度ゲル状物(第一のゲル状物)40より高い粘度を有する高粘度ゲル状物(第二のゲル状物)41で覆われていることが好ましい。こうすることで、小さな揺れでも免震効果を発揮させることができる。
In particular, the
以上のような本発明に係る免震装置は、住宅等の構造物に安価に設置可能であり、かつ設置後の保守が容易である。なお、これまで、支持体が構造物に固定され、受けプレートが地面(ベースコンクリート)に固定される実施形態を説明したが、これを逆転させても、当然に同じ効果を発揮することができる。すなわち、支持体が地面(ベースコンクリート)に固定され、受けプレートが構造物に固定される実施形態も本発明に含まれる。 The seismic isolation device according to the present invention as described above can be installed at low cost in a structure such as a house, and maintenance after installation is easy. In the above description, the embodiment in which the support is fixed to the structure and the receiving plate is fixed to the ground (base concrete) has been described, but the same effect can naturally be exhibited even if this is reversed. . That is, an embodiment in which the support is fixed to the ground (base concrete) and the receiving plate is fixed to the structure is also included in the present invention.
1 住宅
2 頬杖
5 ベースコンクリート
6 ボルト
7 モルタル
10 支柱
20 支持プレート
21 中心部
22 外縁部
30 受けプレート
31 モルタル注入穴
40 低粘度ゲル状物(第一のゲル状物)
41 高粘度ゲル状物(第二のゲル状物)
d1 上方から見た支持プレートの凸曲面の直径
d2 上方から見た受けプレートの凹曲面の直径
d3 上方から見た支持プレートの凸曲面の中心部の直径
DESCRIPTION OF
41 High-viscosity gel (second gel)
d1 Diameter of convex curved surface of support plate viewed from above d2 Diameter of concave curved surface of receiving plate viewed from above d3 Diameter of central portion of convex curved surface of support plate viewed from above
Claims (12)
前記構造物及び前記地面のいずれか一方に固定される支持体と、
前記支持体の先端に設けられた、凸曲面を有する支持プレートと、
前記構造物及び前記地面の他方に固定され、前記凸曲面が相対した状態でスライド可能な凹曲面を有する受けプレートと
を有し、
前記凸曲面は、その中心部において前記凹曲面と同一の曲率半径を有し、前記中心部より外側である外縁部において前記凹曲面より小さい曲率半径を有し、
前記受けプレートの凹曲面及び前記支持プレートの全部又は一部が、ゲル状物で覆われている免震装置。 A seismic isolation device installed between a structure and the ground,
A support fixed to one of the structure and the ground;
A support plate having a convex curved surface provided at the tip of the support;
A receiving plate that is fixed to the other of the structure and the ground and has a concave curved surface that is slidable with the convex curved surface facing each other;
The convex curved surface, the concave curved surface having the same radius of curvature as to have a smaller radius of curvature than the concave curved surface at the outer edge portion which is positioned outside the said central portion at its center,
Isolator all or part of the concave surface and the support plate of the receiving plate, that covered with a gel-like material.
前記構造物及び前記地面のいずれか一方に固定される支持体と、A support fixed to one of the structure and the ground;
前記支持体の先端に固定された、凸曲面を有する支持プレートと、A support plate having a convex curved surface fixed to the tip of the support;
前記構造物及び前記地面の他方に固定され、前記凸曲面が相対した状態でスライド可能な凹曲面を有する受けプレートとA receiving plate that is fixed to the other of the structure and the ground and has a concave curved surface that is slidable with the convex curved surface facing each other;
を有し、Have
前記凸曲面は、その中心部において前記凹曲面と同一の曲率半径を有し、前記中心部より外側である外縁部において前記凹曲面より小さい曲率半径を有する免震装置。The said convex curved surface has the same curvature radius as the said concave curved surface in the center part, and has a smaller radius of curvature than the concave curved surface in the outer edge part which is outside the said central part.
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