JP5695787B1 - 構造物用強制両面スライド支承装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で、地震時に作用する一方向の水平変位に対して弾性体を介した上下スライド面の強制スライドにより大幅に減衰することが可能で、上下スライド面のスライド開始の際の反力を減少することが可能な構造物用強制両面スライド支承装置を提供することを目的とする。【解決手段】下部構造２に固定され上面が下部スライド面１３を構成する下沓６と、上部構造３に固定され下面が上部スライド面１４を構成する上沓８と、前記上沓と上部スライド面を構成する上部連結鋼板１１と前記下沓と下部スライド面を構成する下部連結鋼板１２を備える弾性支承９と、前記下沓に固定される下部変位伝達部材１５と、前記上沓に固定される上部変位伝達部材１６と、前記上部連結鋼板に上部変位伝達開口１７を形成し、前記下部連結鋼板に下部変位伝達開口１８を形成し、前記上部変位伝達開口内で前記下部変位伝達部材が直交する一方の方向の変位を伝達し、前記下部変位伝達開口内で前記上部変位伝達部材が直交する一方の方向の変位を伝達し、前記上下部スライド面を介して直交する一方の方向に強制両面スライドさせると共に直交する他方の方向のスライドを阻止することを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、建築物、橋梁等の構造物の上部構造と下部構造との間に設置される構造物用強制両面スライド支承装置に関する。

兵庫県南部地震以降、高減衰ゴム系の免震支承や鉛プラグ入り積層ゴム支承等を用いて長周期化と高減衰化により地震力の低減と耐震性の向上を図る免震構造が一般的に採用されるようになって変位伝達ている。機能分離型の支承構造として、鉛直荷重を受け持つ鉛直荷重支持支承と水平力を受け持つ水平力分散支承を組み合わせた支承構造が採用される事例が増えつつある。

また、構造物の免震又は制震支承装置として、上部構造と下部構造の間に上下両面をスライド面とした弾性支承を配置し、上下両面のスライド面の摩擦力により地震時下部構造に作用する水平変位を低減して上部構造に伝達する構造物用両面スライド支承装置が提案されている。

特開２００１−１４０９７６号公報 特開２００２−３９２６６号公報

従来の構造物用両面スライド支承は、構造が複雑であり、部品点数も多く、製造コストも高価であるという問題を有する。また、上下スライド面が地震時の相対変位に対してスライド開始する際の反力は連続スライド時の反力より２０〜３０％大変位伝達い値となる。このスライド開始時の増大した反力により、連続スライド時の反力によって設計された取り付けボルト等の破損が発生し、ダンパー機能を発揮することなく支承にダメージを与えるという問題があった。

本発明は、前記従来技術の持つ問題点を解決する、構造が簡単で、地震時に作用する一方向の水平変位に対して弾性体を介した上下スライド面の強制スライドにより大幅に減衰することが可能で、上下スライド面のスライド開始の際の反力を減少することが可能な構造物用強制両面スライド支承装置を提供することを目的とする。

本発明の構造物強制両面スライド支承装置は、前記課題を解決するために、下部構造に固定され上面が下部スライド面を構成する下沓と、上部構造に固定され下面が上部スライド面を構成する上沓と、中央部に間隔を開けて左右に配置される一対の積層ゴムに前記上沓と上部スライド面を構成する上部連結鋼板と前記下沓と下部スライド面を構成する下部連結鋼板を一体とした弾性支承と、前記下沓の中央部に固定される下部変位伝達部材と、前記上沓の中央部に固定される上部変位伝達部材と、を備え、前記上部連結鋼板の中央部に上部変位伝達開口を形成し、前記下部連結鋼板の中央部に下部変位伝達開口を形成し、前記上下部連結鋼板に形成される前記上下部変位伝達開口に前記上下部変位伝達部材が係合し直交する一方の方向の変位を伝達する部分と、前記上下部スライド面を介して直交する一方の方向にスライド可能とする上下部変位伝達部材の移動通路を形成し、前記上下部変位伝達開口内で前記上下部変位伝達部材が重なり合って直交する他方の方向の移動を阻止することを特徴とする。

また、本発明の構造物用強制両面スライド支承装置は、前記下部変位伝達部材と前記上部変位伝達開口との直交する一方の方向への変位伝達当接面又は前記上部変位伝達部材と前記下部変位伝達開口との直交する一方の方向への変位伝達当接面のいずれかに隙間を形成するか又は弾性部材を配置することを特徴とする。

また、本発明の構造物強制両面スライド支承装置は、前記下沓と前記下部連結鋼板間の下部スライド面の摩擦係数と、前記上沓と前記上部連結鋼板間の上部スライド面の摩擦係数を異なるように設定することを特徴とする。

また、本発明の構造物強制両面スライド支承装置は、前記下沓と前記下部連結鋼板間の下部スライド面の摩擦係数と前記上沓と前記上部連結鋼板間の上部スライド面の摩擦係数を０．１〜０．１５とすることを特徴とする。

下部構造に固定され上面が下部スライド面を構成する下沓と、上部構造に固定され下面が上部スライド面を構成する上沓と、中央部に間隔を開けて左右に配置される一対の積層ゴムに前記上沓と上部スライド面を構成する上部連結鋼板と前記下沓と下部スライド面を構成する下部連結鋼板を一体とした弾性支承と、前記下沓の中央部に固定される下部変位伝達部材と、前記上沓の中央部に固定される上部変位伝達部材と、を備え、前記上部連結鋼板の中央部に上部変位伝達開口を形成し、前記下部連結鋼板の中央部に下部変位伝達開口を形成し、前記上下部連結鋼板に形成される前記上下部変位伝達開口に前記上下部変位伝達部材が係合し直交する一方の方向の変位を伝達する部分と、前記上下部スライド面を介して直交する一方の方向にスライド可能とする上下部変位伝達部材の移動通路を形成し、前記上下部変位伝達開口内で前記上下部変位伝達部材が重なり合って直交する他方の方向の移動を阻止することで、構造が簡単で、構成部品数が少なく設置作業，交換作業が容易で、地震時に作用する一方向の水平変位に対して弾性体を介した上下スライド面の強制スライドにより大幅に減衰することが可能となり、変位伝達手段を中央部に集約的に配置することができ、上下部変位伝達開口内で上下部変位伝達部材が重なり合ってサイドブロック等の手段を用いることなく直交する他方の方向に移動を阻止し、一方向強制両面スライドを可能にする。
下部変位伝達部材と上部変位伝達開口との直交する一方の方向への変位伝達当接面又は上部変位伝達部材と下部変位伝達開口との直交する一方の方向への変位伝達当接面のいずれかに隙間を形成するか又は弾性部材を配置することで、地震時の相対変位に対して上部スライド面又は下部スライド面のスライド開始時間に時間差を設定することで、両面スライド方式の地震時の初期反力を低く抑えることが可能となる。
下沓と前記下部連結鋼板間の下部スライド面の摩擦係数と、前記上沓と前記上部連結鋼板間の上部スライド面の摩擦係数を異なるように設定することで、地震時の相対変位に対して上部スライド面又は下部スライド面のスライド開始時間に時間差を設定することで、両面スライド方式の地震時の初期反力を低く抑えることが可能となる。
下沓と下部連結鋼板との下部スライド面との摩擦係数と上沓と上部連結鋼板との上部スライド面の摩擦係数とを０．１〜０．１５とすることで、両面スライド方式の地震時の初期反力を低く抑えることが可能となる。

本発明の実施形態を示す図である。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。

本発明の構造物用強制両面スライド支承装置１の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の構造物用強制両面スライド支承装置１の一方向から見た側面図である。

構造物用強制両面スライド支承装置１は、建築物や橋梁等の構造物の上部構造２と下部構造３の間に配置される。下部構造３にアンカーボルト４が埋設固定されたアンカーボルト４の上端にカプラー５が連結される。下部構造３に下沓６がカプラー５に螺着される固定ボルト７を介して着脱可能に固定される。

上部構造２にアンカーボルト４が埋設固定されたアンカーボルト４の下端にカプラー５が連結される。上部構造２に上沓８がカプラー５に螺着される固定ボルト７を介して着脱可能に固定される。

下沓６と上沓８との間に弾性支承９が配置される。例えば、弾性支承９としては補強鋼板とゴムを鉛直方向に複数枚積層した積層ゴム１０の上面の上部連結鋼板１１が配置され、下面に下部連結鋼板１２が配置される。積層ゴム１０、上部連結鋼板１１、下部連結鋼板１２は、加硫成形により一体に固定される。

本発明の構造物用強制両面スライド支承装置１においては、下沓６と下部連結鋼板１２との間に下部スライド面１３が形成され、上沓８と上部連結鋼板１１との間に上部スライド面１４が形成される。

図２（ａ）（ｂ）は、下沓６の一実施形態を示す図である。図２（ａ）でＸ−Ｘは、直交する一方の方向であり、Ｙ−Ｙは、直交する他方の方向ですので、以下、直交する一方の方向を「Ｘ方向」とし、直交する他方の方向を「Ｙ方向」という。この実施形態では、下沓６は矩形の鋼板で形成され、周辺部に固定ボルト挿通孔６ａが複数形成される。下沓６の中央部に下部変位伝達部材１５の下端部が固定される。下部変位伝達部材１５は断面矩形のブロックとして形成される。下部変位伝達部材１５のＹ方向の長さｗ１、Ｘ方向の長さｗ２とする。

図３（ａ）（ｂ）は、上沓８の一実施形態を示す図である。上沓８は矩形の鋼板で形成され、周辺部に固定ボルト挿通孔８ａが複数形成される。上沓８の中央部に平行に伸びる一対の上部変位伝達部材１６の上端部が固定される。上部変位伝達部材１６は断面矩形の一対の平行に延びるブロックとして形成される。一対の上部変位伝達部材１６のＹ方向の長さｗ３、Ｘ方向の側辺部の長さｗ４、一対の上部変位伝達部材１６，１６間の長さｗ５とする。

図４は、積層ゴム１０の上面に一体固定される上部連結鋼板１１を示す図である。この実施形態では、下部変位伝達部材１５と上部変位伝達部材１６を下沓６と上沓８の中央部に配置し変位伝達部を上部連結鋼板１１と下部連結鋼板１２の中央部に形成する必要があるので、積層ゴム１０を２つに分けて配置している。

図４に示す実施形態では、上部連結鋼板１１の中央に略Ｈ形の上部変位伝達開口１７が形成される。上部変位伝達開口１７のＹ方向の長さは図４に示すようにｚ１、ｚ３、ｚ４で、Ｘ方向の長さはｚ２である。

図５は、積層ゴム１０の下面に一体固定される下部連結鋼板１２を示す図である。図５に示す実施形態では、下部連結鋼板１２の中央部に略十字形の下部変位伝達開口１８が形成される。下部変位伝達開口１８のＹ方向の長さは図５に示すようにｚ５、ｚ６で、Ｘ方向の長さはｚ７である。

図６は、上部連結鋼板１２の上部変位伝達開口１７に下部変位伝達部材１５と上部変位伝達部材１６が挿入された状態を示す図である。略Ｈ形の上部変位伝達開口１７の中央部に下部変位伝達部材１５が位置する。上部変位伝達開口１７のＹ方向の長さｚ３は、下部変位伝達部材１５のＹ方向の長さｗ１とほぼ同じで、上部変位伝達開口１７のＸ方向の長さｚ２は、下部変位伝達部材１５のＸ方向の長さｗ２とほぼ同じであるから、略Ｈ形の上部変位伝達開口１７の中央のＹ方向に伸びる辺部は、下部変位伝達部材１５のＹ方向に伸びる側辺部と当接し、下部変位伝達部材１５からＸ方向の変位が伝達される。

一対の上部変位伝達部材１６は、略Ｈ形の上部変位伝達開口１７の中央の両側に位置する。上部変位伝達開口１７のＹ方向の長さｚ１は、上部変位伝達部材１６のＹ方向の長さｗ３とほぼ同じで、一対の上部変位伝達部材１６間の長さｗ５は、上部変位伝達部材１５のＹ方向の長さとほぼ同じであるから、上部変位伝達部材のＸ方向に伸びる一方の側辺部は略Ｈ形の上部変位伝達開口１７の両側辺と当接し、上部変位伝達部材１６のＸ方向に伸びる他方の側辺部は下部変位伝達部材１５のＸ方向に伸びる側辺部と当接する。上部変位伝達開口１７の上部変位伝達部材１６のＸ方向に伸びる側辺部側には、Ｘ方向の両面強制スライドを許容する上部変位伝達部材移動スペース１７ａが形成される。

図７は、下部連結鋼板１２の下部変位伝達開口１８に下部変位伝達部材１５と上部変位伝達部材１６が挿入された状態を示す図である。略１０字形の下部変位伝達開口１８の中央に位置し、上部変位伝達部材１６は、その両側に位置する。上部変位伝達部材１６のＸ方向の長さｚ７は、下部変位伝達開口１８のＸ方向の長さｚ７とほぼ同じで、上部変位伝達部材１６のＹ方向の長さｗ３は、下部変位伝達開口１８のＹ方向の長さｚ５とほぼ同じで、上部変位伝達部材１５のＹ方向の長さｗ１は、下部変位伝達開口１８のＹ方向の長さｚ６とほぼ同じである。その結果、上部変位伝達部材１６のＹ方向に伸びる側辺部は、下部変位伝達開口１８のＹ方向に伸びる辺部と当接し、上部変位伝達部材１６からＸ方向の変位が伝達される。

上部変位伝達部材１６のＸ方向に伸びる一方の側辺部は、下部変位伝達開口１８のＸ方向に伸びる辺部に当接し、上部変位伝達部材１６のＸ方向に伸びる他方の側辺部は、下部変位伝達部材１５のＸ方向に伸びる側辺部と当接する。下部変位伝達開口１８の下部変位伝達部材１５のＸ方向に伸びる側辺部側には、Ｘ方向の両面強制スライドを許容する下部変位伝達部材移動スペース１８ａが形成される。

下部構造２のＸ方向の相対変位は、下部変位伝達部材１５と上部変位伝達開口１７との当接部を介して伝達され、上部スライド面１４で強制スライドさせる。上部構造３のＸ方向の相対変位は、上部変位伝達部材１６と下部変位伝達開口１８との当接部を介して伝達され下部スライド面で強制スライドさせる。Ｙ方向の相対変位に関しては、下部変位伝達部材１５と上部変位伝達部材１６が、上部変位伝達開口１７と下部変位伝達開口１８の両方でＹ方向に重なり合いＹ方向の移動がブロックされる。

以上のようにこの実施形態に示される構造物用強制両面スライド支承装置１によれば、構造が簡単で、構成部品数が少なく設置作業，交換作業が容易で、地震時に作用する一方向の水平変位に対して弾性体を介した上下スライド面の強制スライドにより大幅に減衰することが可能となる。

両面スライド支承の場合、地震時に付加される水平力で上部スライド面１４と下部スライド面１３が同時にスライドを開始すると大きな初期反力が発生する。このスライド開始時の増大した反力により、連続スライド時の反力によって設計された取り付けボルト等の破損が発生し、ダンパー機能を発揮することなく支承にダメージを与えるという問題があった。

この問題を解消する一つの手段として、上部スライド面１４下部スライド面１３の摩擦係数を出来る限り小さくする。上下部スライド面を形成する上部連結鋼板１１と上沓８、下部連結鋼板１２と下沓６を摩擦係数の小さい磨いたステンレススチールで形成したり、４フッ化エチレン等の低摩擦材は表面に設置したりし、摩擦係数を０．１〜０．１５とする。上部スライド面１４と下部スライド面１３の摩擦係数を小さくすることで、地震時に両スライド面で同時にスライドを開始しても初期反力を小さく抑えることが可能となる。

初期反力を抑える他の手段は、上部スライド面１４と下部スライド面１３の地震時のスライド開始時間に時間差を持たせることである。スライド開始時間に時間差を持たせる１つの方法として、上部スライド面１４と下部スライド面１３の摩擦係数を異なるように設定する。上部スライド面１４と下部スライド面１３の摩擦係数を異なるように設定することでスライド開始時間に時間差を設けることにより、初期反力を小さく抑えることが可能になる。

図８（ａ）（ｂ）により上部スライド面１４と下部スライド面１３の地震時のスライド開始時間に時間差を持たせるための他の方法について説明する。下部変位伝達部材１５と上部変位伝達開口１７とのＸ方向の変位伝達当接面或いは上部変位伝達部材１６と下部変位伝達開口１８とのＸ方向の当接面のいずれか一方に隙間を形成するか弾性部材２４を介在させる。図１２（ａ）（ｂ）では、下部変位伝達部材１５と上部変位伝達開口１７とのＸ方向の変位伝達当接面に弾性部材２４を介在させ、上部変位伝達部材１６と下部変位伝達開口１８とのＸ方向の変位伝達当接面には弾性部材２４や隙間を形成することなくＸ方向の変位伝達当接面に密着させている。弾性部材１９を介在させることより、上部スライド面と下部スライド面の地震時のスライド開始時間に時間差を持たせることができ、初期反力を小さく抑えることが可能になる。弾性部材２４としては、樹脂、ゴム等を用いる。鉛等の変形可能な金属を用いても良い。

以上のように、本発明の構造物用強制両面スライド支承装置１によれば、構造が簡単で、地震時に作用する一方向の水平変位に対して弾性体を介した上下スライド面の強制スライドにより大幅に減衰することが可能で、上下スライド面のスライド開始の際の反力を減少することが可能となる。

１：構造物用強制両面スライド支承装置、２：下部構造、３：上部構造、４：アンカーボルト、５：カップラー、６：下沓、７：固定ボルト、８：上沓、９：弾性支承、１０：積層ゴム、１１：上部連結鋼板、１２：下部連結鋼板、１３：下部スライド面、１４：上部スライド面、１５：下部変位伝達部材、１６：上部変位伝達部材、１７：上部変位伝達開口、１７ａ：上部変位伝達部材移動スペース、１８：下部変位伝達開口、１８ａ：下部変位伝達部材移動スペース、２４：弾性部材又は隙間

Claims (4)

1. 下部構造に固定され上面が下部スライド面を構成する下沓と、
   上部構造に固定され下面が上部スライド面を構成する上沓と、
   中央部に間隔を開けて左右に配置される一対の積層ゴムに前記上沓と上部スライド面を構成する上部連結鋼板と前記下沓と下部スライド面を構成する下部連結鋼板を一体とした弾性支承と、
   前記下沓の中央部に固定される下部変位伝達部材と、
   前記上沓の中央部に固定される上部変位伝達部材と、
   を備え、
   前記上部連結鋼板の中央部に上部変位伝達開口を形成し、前記下部連結鋼板の中央部に下部変位伝達開口を形成し、前記上下部連結鋼板に形成される前記上下部変位伝達開口に前記上下部変位伝達部材が係合し直交する一方の方向の変位を伝達する部分と、前記上下部スライド面を介して直交する一方の方向にスライド可能とする上下部変位伝達部材の移動通路を形成し、前記上下部変位伝達開口内で前記上下部変位伝達部材が重なり合って直交する他方の方向の移動を阻止することを特徴とする構造物用強制両面スライド支承装置。
2. 前記下部変位伝達部材と前記上部変位伝達開口との直交する一方の方向への変位伝達当接面又は前記上部変位伝達部材と前記下部変位伝達開口との直交する一方の方向への変位伝達当接面のいずれかに隙間を形成するか又は弾性部材を配置することを特徴とする請求項１に記載の構造物用強制両面スライド支承装置。
3. 前記下沓と前記下部連結鋼板間の下部スライド面の摩擦係数と、前記上沓と前記上部連結鋼板間の上部スライド面の摩擦係数を異なるように設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の構造物用強制両面スライド支承装置。
4. 前記下沓と前記下部連結鋼板間の下部スライド面の摩擦係数と前記上沓と前記上部連結鋼板間の上部スライド面の摩擦係数を０．１〜０．１５とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の構造物用強制両面スライド支承装置。

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