JP5577147B2 - Isolation structure - Google Patents
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Description
本発明は、軟質板と硬質板を交互に積層した免振構造体にかかり、特には、剪断変形時の座屈を抑制した免振構造体に関する。 The present invention relates to a vibration isolating structure in which soft plates and hard plates are alternately laminated, and particularly relates to a vibration isolating structure that suppresses buckling during shear deformation.
地震等によって建物等の構造物に作用する水平方向の加振力を低減するために、構造物を軟質板と硬質板を上下方向に交互に積層した免振構造体で支持することが行われている(例えば、特許文献1参照。)。 In order to reduce the horizontal excitation force that acts on structures such as buildings due to earthquakes, etc., the structure is supported by a vibration-isolating structure in which soft plates and hard plates are alternately stacked in the vertical direction. (For example, refer to Patent Document 1).
この種の免振構造体は、軟質板と硬質板を交互に積層した積層ゴム本体の上下部分に取り付け用のフランジ部材が接着されている。
免振構造体は水平方向の加振力を受けると水平方向に剪断変形するため、積層ゴム本体とフランジ部材との間に大きな剪断力が作用する。このため、積層ゴム本体とフランジ部材との接着部分の耐久性が重要である。
In this type of vibration isolation structure, a flange member for attachment is bonded to the upper and lower portions of a laminated rubber body in which soft plates and hard plates are alternately laminated.
Since the vibration isolation structure is subjected to horizontal deformation when subjected to a horizontal excitation force, a large shearing force acts between the laminated rubber body and the flange member. For this reason, the durability of the bonded portion between the laminated rubber body and the flange member is important.
例えば、免震構造体の下部に水が触れ、積層ゴム本体の外周側端部から上記接着部分に水が侵入して積層ゴム本体とフランジ部材との間の接着力が低下する場合が考えられるため、該接着力の低下を抑える工夫が必要である。
積層ゴム本体とフランジ部材との接着力が低下すると、剪断変形時に積層ゴム本体とフランジ部材とが離間して免震構造体が機能しなくなる。
For example, there may be a case where water touches the lower part of the seismic isolation structure, and water enters the bonding portion from the outer peripheral side end of the laminated rubber main body to reduce the adhesive force between the laminated rubber main body and the flange member. Therefore, it is necessary to devise a technique for suppressing the decrease in the adhesive force.
When the adhesive force between the laminated rubber body and the flange member is reduced, the laminated rubber body and the flange member are separated from each other during shear deformation, and the seismic isolation structure does not function.
従来では、図4に示すように、フランジ部材100の中央部分102がフランジ外周側よりも一段高く加工され、一段高くされた中央部分102に積層ゴム本体104を接着すると共に、積層ゴム本体104の外周面を覆うゴム106を中央部分102よりも一段低い外周部分108へ延設する構成としている。
Conventionally, as shown in FIG. 4, the
これにより、積層ゴム本体104とフランジ部材100との接着面をフランジ外周側よりも一段高くして被覆しているゴム106の端部から接着面までの距離を長く取ることで、積層ゴム本体104とフランジ部材100との接着面まで水が到達し難くなり、免震構造体の耐久性の向上を図ることができる。
Thus, the laminated rubber
ところで、免振構造体は、水平方向の加振力を受けると図4の実線で示すように水平方向に剪断変形をするが(なお、2点鎖線は通常時の形状)、同時に大きな垂直荷重も支持しているため、大きな垂直荷重を受けた状態で大きく剪断変形すると、上下方向両端側の硬質板110(図4では下方のみ図示)の端部が曲げ変形を生じて、荷重を支えることが出来なくなってしまう場合がある。免震構造体では、このような垂直荷重を支えることができなくなってしまう状態を「座屈」と呼んでいる。 By the way, the vibration-isolating structure undergoes shear deformation in the horizontal direction as shown by the solid line in FIG. 4 when subjected to the horizontal excitation force (note that the two-dot chain line is the normal shape), but at the same time a large vertical load Therefore, when a large shear deformation is received in a state where a large vertical load is applied, the ends of the hard plates 110 (only shown below in FIG. 4) on both ends in the vertical direction are bent and deformed to support the load. May not be possible. In a base-isolated structure, the state where it becomes impossible to support such a vertical load is called “buckling”.
硬質板110の端部が曲げ変形するのは、図4に示すように積層ゴム本体104が大きく剪断変形した最に、硬質板110の下方に空間が出来てしまい、荷重を支持できなくなるからである。なお、図示は省略するが、上方向側の硬質板110においても同様に曲げ変形をきたす。
The end of the hard plate 110 is bent and deformed because, as shown in FIG. 4, when the laminated
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、耐久性を確保しつつ耐座屈性能を向上させた免震構造体を提供することが目的である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a seismic isolation structure having improved buckling resistance while ensuring durability.
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであって、請求項1に記載の発明は、複数枚の剛性を有する硬質層と、前記硬質層よりも剛性が低く、かつ粘弾性的性質を有する軟質層とを上下方向に交互に積層した本体と、前記本体の外周を覆う被覆材と、前記本体の上下の前記軟質層に各々固着され、前記軟質層と固着される側の面が平面状に形成された一対のフランジ部材と、前記本体を囲むように前記フランジ部材の前記軟質層と固着される側の面に形成され、前記被覆材の端部が入り込んで固着され、前記本体が水平方向に剪断変形した際に、前記被覆材の一部を前記フランジ部材と前記フランジ部材に最も近い前記硬質層との間に挟持させる環状溝と、を有する。 This invention is made | formed in view of the said fact, Comprising: The invention of Claim 1 has a hard layer which has multiple rigidity, rigidity lower than the said hard layer , and has viscoelastic property. A main body in which soft layers are alternately laminated in the vertical direction, a covering material that covers the outer periphery of the main body, and a surface that is fixed to the upper and lower soft layers of the main body, and a surface that is fixed to the soft layer is planar a pair of flange members formed on the formed on the surface of the side to be fixed to the soft layer of the flange member so as to surround the main body, the covering material is secured enters the end of the body horizontal And an annular groove for sandwiching a part of the covering material between the flange member and the hard layer closest to the flange member when shear-deformed in a direction .
次に、請求項1に記載の免震構造体の作用を説明する。
請求項1に記載の免震構造体は、例えば、建物と建物基礎との間に配置され、一方のフランジ部材が建物に、他方のフランジ部材が建物基礎に固定される。
このようにして免震構造体が適用された建築物が、地震等によって建物基礎に対し水平方向に相対移動(振動)すると、本体がせん断変形(弾性変形)して、振動のエネルギーの一部を吸収すると共に、復元力を発揮する。
Next, the operation of the seismic isolation structure according to claim 1 will be described.
The seismic isolation structure according to claim 1 is disposed, for example, between a building and a building foundation, and one flange member is fixed to the building and the other flange member is fixed to the building foundation.
When the building to which the seismic isolation structure is applied in this way moves relative to the building foundation in the horizontal direction (vibrates) due to an earthquake or the like, the body undergoes shear deformation (elastic deformation), and a part of the energy of vibration Absorbs and exhibits resilience.
建築物と建物基礎との水平方向の相対移動量が比較的小さい場合には、本体は剪断変形するものの、外周面がフランジ部材に接触することは無いが、相対移動量が大きくなると本体の外周面を覆っている被覆材がフランジ部材に接触してフランジ部に対して荷重支持面積が増大する。そして、フランジ部材に最も近い剛性板の端部とフランジ部材との間に軟質層と被覆材が挟持され、荷重による該端部の曲げ変形が抑えられるので、免震構造体が座屈し難くなり、耐座屈性能が向上する。 When the horizontal relative movement amount between the building and the building foundation is relatively small, the main body shears and deforms, but the outer peripheral surface does not come into contact with the flange member, but when the relative movement amount increases, the outer periphery of the main body The covering material covering the surface comes into contact with the flange member, and the load support area increases with respect to the flange portion. The soft layer and the covering material are sandwiched between the end of the rigid plate closest to the flange member and the flange member, and the bending deformation of the end due to the load is suppressed, so that the seismic isolation structure is less likely to buckle. , Buckling resistance is improved.
また、この免震構造体では、被覆材の端部分が、積層ゴム本体の外周から径方向外側へ離れた位置に形成した環状溝に入り込んで固着されているため、本体とフランジ部材との接着面までの距離が十分に確保されており、本体とフランジ部材との接着面に水が浸入し難く、免震構造体の耐久性が十分に確保される。 Further, in this seismic isolation structure, the end portion of the covering material enters and adheres to the annular groove formed at a position away from the outer periphery of the laminated rubber main body in the radial direction, so that the main body and the flange member are bonded. The distance to the surface is sufficiently secured, and it is difficult for water to enter the bonding surface between the main body and the flange member, and the durability of the seismic isolation structure is sufficiently secured.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の免震構造体において、前記環状溝には、径方向内側に前記被覆材の端部が固着され、径方向外側には前記端部と前記フランジ部材との境界を覆うシーリング材が固着されている。 According to a second aspect of the present invention, in the seismic isolation structure according to the first aspect, an end portion of the covering material is fixed to the annular groove on a radially inner side, and the end portion is disposed on a radially outer side. A sealing material covering the boundary with the flange member is fixed.
次に、請求項2に記載の免震構造体の作用を説明する。
請求項2に記載の免震構造体では、環状溝の径方向内側部分に被覆材の端部を固着し、径方向外側部分にシーリング材を固着し、被覆材の端部とフランジ部材との境界部分をシーリング材で覆うことで、水の浸入経路(被覆材とフランジ部材との接着面)の上流側にシーリング材が配置されることなり、被覆材の端部側から水が浸入し難くなり、耐久性を更に向上させることが出来る。
Next, the operation of the seismic isolation structure according to claim 2 will be described.
In the seismic isolation structure according to claim 2, the end portion of the covering material is fixed to the radially inner portion of the annular groove, the sealing material is fixed to the radially outer portion, and the end portion of the covering material and the flange member By covering the boundary portion with the sealing material, the sealing material is arranged on the upstream side of the water intrusion path (bonding surface between the coating material and the flange member), and it is difficult for water to enter from the end side of the coating material. Thus, the durability can be further improved.
以上説明したように、請求項1に記載の免震構造体は上記の構成としたので、耐久性を確保しつつ、耐座屈性能を向上させることができる、という優れた効果を有する。 As described above, since the seismic isolation structure according to claim 1 has the above-described configuration, it has an excellent effect that the buckling resistance can be improved while ensuring the durability.
また、請求項2に記載の免震構造体は上記の構成としたので、耐久性を更に向上させることができる。 Moreover, since the seismic isolation structure of Claim 2 was set as said structure, durability can further be improved.
[第1の実施形態]
図1には、本発明の第1の実施形態に係る免震構造体10が示されている。免震構造体10は、例えば、支持部材の一例である建物基礎12と、被支持部材の一例である建築物14の底部との間に配置される。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a
免震構造体10は、各々円盤状に形成された複数の内部鋼板16とゴム板18とを鉛直方向に交互に積層して構成された積層ゴム本体20を有している。なお、本実施形態では、内部鋼板16の厚さは全て同一であり、ゴム板18の厚さも全て同一である。
The
内部鋼板16とゴム板18とは加硫接着により(あるいは接着剤により)強固に張り合わされており、これらが不用意に分離したり位置ズレしたりしないようになっている。そして、積層ゴム本体20が水平方向のせん断力を受けると、弾性的にせん断変形する。
したがって、建築物14が地震等によって建物基礎12に対し水平方向に相対移動(振動)すると、免震構造体10が全体として弾性的にせん断変形し、この振動のエネルギーを吸収する。
The
Therefore, when the
ここで、上記のように、内部鋼板16とゴム板18とを交互に積層したことで、積層方向に荷重が作用しても、積層ゴム本体20の圧縮(すなわちゴム板18の圧縮)が抑制されている。したがって、ゴム板18を十分にせん断変形させてエネルギーを吸収すると共に、復元力を発揮することが可能になっている。
Here, as described above, by alternately laminating the
積層ゴム本体20はさらに、内部鋼板16とゴム板18の外側端面を周囲から被覆する被覆材22を有している。
被覆材22には、ゴム板18よりも耐候性に優れたゴム等の材料を用いることが好ましく、この被覆材22によって内部鋼板16及びゴム板18に対して外部から雨(水)や光が直接的に作用しなくなり、内部鋼板16及びゴム板18が酸素やオゾン、紫外線などによって劣化することが防止される。なお、被覆材22は、場合によってはゴム板18と同一の材料によって形成しても良い。
The laminated
The covering
積層ゴム本体20の積層方向両端(上端及び下端)のゴム板18には、積層ゴム本体20よりも大径で、かつ一定厚さの円盤状に形成された鋼板等からなるフランジ部材24が加硫接着されている。なお、フランジ部材24は、積層ゴム本体20のゴム板18の接着される側の面は、平面である。
積層ゴム本体20は、フランジ部材24の中心に配置されており、フランジ部材24には、積層ゴム本体20のゴム板18が接着されている側の面に、積層ゴム本体20よりも大径とされた環状溝26が積層ゴム本体20と同軸的に形成されている。環状溝26は、エンドミル等で簡単に加工することができる。
A
The laminated
積層ゴム本体20の外周面を被覆している被覆材22は、フランジ部材24の外周方向へ向けて若干量延びてから環状溝26に入り込んでおり、フランジ部材24の積層ゴム本体20のゴム板18が接着されている側の面、及び環状溝26の溝壁面全体に接着されている。
The covering
また、フランジ部材24には複数のボルト孔28が形成されており、ボルト孔28を挿通させたボルト30にナット32を締め付けることで、上側のフランジ部材24を建築物14の底部に、下側のフランジ部材24を建物基礎12に固定している。
A plurality of bolt holes 28 are formed in the
因みに、本実施形態の免震構造体10は、積層ゴム本体20の外径が600〜1600mm、フランジ部材24の直径が800〜1900mm、フランジ部材24の厚みが30〜45mm、環状溝26の深さが10mm程度、環状溝26の幅が5mm程度であるが、本発明はこれらの寸法に限定されるものではない。
Incidentally, the
(作用)
このようにして免震構造体10が適用された建築物14が、地震等によって、建物基礎12に対し水平方向に相対移動(振動)すると、積層ゴム本体20がせん断変形(弾性変形)して、この振動のエネルギーの一部を吸収すると共に、復元力を発揮する。
(Function)
When the
ここで、本実施形態の積層ゴム本体20は水平断面が円形とされているので、変形に方向性が生じない。したがって、水平方向のどのような方向の振動であっても、積層ゴム本体20は確実に弾性変形して、このエネルギーを吸収できる。
Here, since the
ところで、建築物14と建物基礎12との水平方向の相対移動量が大きくなると、図2に示すように、建築物14の変位している方向(矢印A方向)の積層ゴム本体20の下端側の外周面を覆っている被覆材22の一部分が、基礎側のフランジ部材24の上面に接触して荷重支持面積を増大させ、最も下側に配置された内部鋼板16の矢印A方向側の端部と基礎側のフランジ部材24との間にゴム板18、及び被覆材22が挟持されて、該端部を下側から支持するので、内部鋼板16の端部が上方から作用する荷重によって曲げ変形すること、即ち、免震構造体10の座屈が抑えられる。
By the way, when the horizontal relative movement amount between the
なお、図2に示すように、積層ゴム本体20の上端側においても被覆材22の一部分がフランジ部材24に接触し、最も上側に配置された内部鋼板16の矢印A方向側とは反対方向側の端部とフランジ部材24との間にゴム板18、及び被覆材22が挟持されて、該端部を上側から支持するので、内部鋼板16の端部が曲げ変形することが抑えられている。
このようにして、本実施形態の免震構造体10は、耐座屈性能の向上が図られている。
As shown in FIG. 2, a part of the covering
In this way, the
また、本実施形態の免震構造体10では、被覆材22の端部分を、積層ゴム本体20の外周から径方向外側へ離れた位置に形成した環状溝26に入り込ませて接着しているため、従来の免震構造体と同様に、被覆材22の端部から積層ゴム本体20とフランジ部材24との接着面までの距離が十分に確保されており、積層ゴム本体20とフランジ部材24との接着面に水が浸入し難く、免震構造体10の耐久性は十分に確保される。
Moreover, in the
また、本実施形態のフランジ部材24は、全体が一定厚さであるため、例えば、鋼板を円形に切り抜き、その後、エンドミル等で環状溝26を加工するのみで良いため、従来の段差を設けたフランジ部材に比較して加工部分が少なくて済み、製造が容易である。
In addition, since the
[第2の実施形態]
次に、免震構造体10の第2の実施形態を図3にしたがって説明する。なお、第1の実施形態と同一構成には同一符合を付し、その説明は省略する。
図3に示すように、本実施形態のフランジ部材24の環状溝26は、第1の実施形態の環状溝26よりも幅広に形成され、被覆材22の端部は、環状溝26の内部において径方向内側に固着され、径方向外側に弾性シーリング材(コーキング材。シリコンゴム等の周知の材料が適用可能。)34が固着されている。
[Second Embodiment]
Next, 2nd Embodiment of the
As shown in FIG. 3, the
したがって、本実施形態では、被覆材22の端部が弾性シーリング材34で覆われることとなり、第1の実施形態よりも更に水の浸入に対して強い構造となっており、耐久性を更に向上させることができる。
Therefore, in the present embodiment, the end portion of the covering
[その他の実施形態]
上記実施形態では、硬質層として鋼板を用い、軟質層としてゴム板を用いたが、硬質層は鋼以外の材料で構成されていても良く、軟質層はゴム以外の材料で形成されていても良く、従来の免震構造体に用いられる材料は全て適用可能である。
[Other Embodiments]
In the above embodiment, a steel plate is used as the hard layer and a rubber plate is used as the soft layer. However, the hard layer may be made of a material other than steel, and the soft layer may be made of a material other than rubber. Well, all materials used for conventional seismic isolation structures are applicable.
上記実施形態では、複数枚の内部鋼板16の厚みが全て一定であったが、フランジ部材24に近い内部鋼板16の厚みを他の内部鋼板16よりも厚く形成しても良い。
In the above embodiment, the thicknesses of the plurality of
上記実施形態では、フランジ部材24の厚みが一定であったが、少なくとも積層ゴム本体20の接着される側の面が平面状であれば良く、反対側の面は平面状でなくても良い。
In the above-described embodiment, the thickness of the
10 免震構造体
16 内部鋼板(硬質層)
18 ゴム板(軟質層)
20 積層ゴム本体(本体)
22 被覆材
24 フランジ部材
26 環状溝
34 シーリング材
10
18 Rubber plate (soft layer)
20 Laminated rubber body (main body)
22
Claims (2)
前記本体の外周を覆う被覆材と、
前記本体の上下の前記軟質層に各々固着され、前記軟質層と固着される側の面が平面状に形成された一対のフランジ部材と、
前記本体を囲むように前記フランジ部材の前記軟質層と固着される側の面に形成され、前記被覆材の端部が入り込んで固着され、前記本体が水平方向に剪断変形した際に、前記被覆材の一部を前記フランジ部材と前記フランジ部材に最も近い前記硬質層との間に挟持させる環状溝と、
を有する免震構造体。 A main body in which a plurality of rigid layers and a soft layer having lower rigidity than the hard layer and having viscoelastic properties are alternately stacked in the vertical direction;
A covering material covering the outer periphery of the main body;
A pair of flange members each fixed to the upper and lower soft layers of the main body, and the surface to be fixed to the soft layer is formed in a planar shape;
Formed on the surface of the flange member to be fixed to the soft layer so as to surround the main body, and when the end of the covering material enters and is fixed, and the main body is sheared in the horizontal direction, the covering is formed. An annular groove for sandwiching a part of the material between the flange member and the hard layer closest to the flange member ;
A base-isolated structure.
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