JP6031632B1 - 免震構造物に用いる変位制限装置及びプレコンプレッションの導入方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1、既存建物においては、本発明のプレコンプレッションが導入される変位制限装置を設置することによって、変位制限装置と上部構造である大梁(地中梁)との接触面に所定の摩擦力が生じ、該摩擦力は、地震力に対する抵抗力(復元力)になり、既存の免震装置の過大変形を制限し、免震装置と共に上部構造が損傷や破損することを防ぐことができる。
2、新規建物においては、本発明のプレコンプレッションが導入される変位制限装置を設置することによって、従来の免震装置の安全性を大幅に高めることができる。または、設計上においては従来の高価な免震装置をサイズダウンすることができ、全体のコスト軽減を図ることが可能である。
3、本発明の変位制限装置は、必要な軸圧縮力の導入方法を解決しているため、軸力のない所にも設置することが可能となり、従来の免震装置に比べ、安価かつ施工簡単、交換可能な小型装置になる。
4、本発明の変位制限装置は、建物の鉛直荷重を支える役目としないため、柱脚位置に設置される従来の高価な免震装置より先に壊して地震エネルギーを吸収するように設計すれば、従来の免震装置を地震から守ることができる。本願の変位制限装置は安価かつ設置や交換が簡単であるため、巨大地震発生後に速やかに復旧することができる。
5、弾性材は、PCワイヤーまたはPC鋼線等で形成されたメッシュ材をゴムに入れ込んで合成した積層ゴムを利用することによって、弾性体の引張強度及び弾性変形性能を大幅に高めることができ、従来の天然積層ゴム系免震装置と同等以上のせん断変形能力が得られると共に、ゴムのせん断変形によるせん断抵抗力(復元力)を高めることになる。また、コストの面においても、従来の鋼板と天然ゴムを交互に重ねて形成された積層ゴムに比べ安価となる。
さらに、メッシュ材を渦巻状にすることによって、格子状に比べ方向依存性がなく全方向の地震力に対してメッシュ筋が均等に働くことができ、積層ゴム弾性材の強度と変形性能がフルに発揮することができる。
この変形実施例も、やはり巨大地震時に免震層Aが変形する際の変位制限装置12が免震層Aの変形に追従できるように考慮したのであり、本体部13の上面と大梁(地中梁)10の下面との当接部分のずれ止め対策である。
まず、本体部13として使用される弾性体は、硬質ゴムを用いることが好ましいが、天然ゴム、合成ゴムまたは高減衰ゴムのいずれかとしてもよい。コストを軽減するため、ゴムチッブや廃タイヤを再生したゴム等を使用することが望ましい。
また、ゴム製弾性体のせん断強度及びせん断変形能力を高めるため、上記のゴム材料に炭素繊維を入れ混ぜ合わせて合成ゴムとしたものを用いることが好ましい。
前記実施例に係る格子状のメッシュ材24の場合は、地震時弾性材がせん断変形する際に、地震力によってX、Y二方向のPC鋼材の合力で対応して応力を伝達することになる。それに比べ、細いPCワイヤーで形成された渦巻状のメッシュ材24の場合は、方向依存性がなく全方向に対してメッシュ筋が均等に働き、弾性材の強度と変形能力がフルに発揮できるから最も効果的である。
免震建物構造においては、各柱8が建てられる位置に前後左右が大梁10で連結されたフーチング9を設け、該フーチング9とラップル基礎6との間にメインの免震装置3が設けられている。本発明の変位制限装置12は、柱8以外の軸力がないが強度的に建造物を支える大梁10とマットスラブ7との間に設置するのである。この場合に、建造物のコーナー部のフーチング9には2本の大梁10しか連結されないが、側面のフーチング9には3本の大梁10が連結され、建造物の内側にあるフーチング9には4本の大梁10が連結されるのである。
例えば、図示の実施例では変位制限装置12の本体部13の上端が大梁10の下面に当接し、ベースプレート14の下面にマットスラブ7との間の高さを合わせるための調整ブロック16を設置しているが、これに限定されることなく、配置状態を全く逆にして、例えば、マットスラブ7の上に変位制限装置12の本体部13を設置し、その上に調整ブロック16を介在させて大梁10に取り付けるようにしてもよいのである。要するに、変位制限装置12の本体部13と下部構造1との間に所要の摩擦力を生じさせることができればよいのである。
また、本体部13の圧入力のみでなく、バネを利用して本体部13にプレコンプレッションを付与することができる。図示は省略するが、例えば、所要の弾性反力を有する圧縮コイルバネを利用し、該圧縮コイルバネを予めワイヤー等の拘束手段を用いて弾性圧縮変形させておき、該弾性圧縮変形した状況で本体部13の取り付け位置に合せて一緒にセットし、セット完了後、拘束ワイヤーを切断して拘束を解放することによって、所要の弾性反力が開放されて本体部13に所用のプレコンプレッションを導入させ、変位制限装置12の本体部13と上部構造2または下部構造1との間に所要の摩擦力を生じさせることができる。
また、本発明においての所要の摩擦力とは、変位制限装置12の本体部13と上部構造2または下部構造1との間に生じる静止摩擦力とすることが好ましいが、これに限ることなく、必要に応じて、本体部13と上部構造2または下部構造1との間に滑りながら生じる動摩擦力とする場合もある。
2 上部構造
3 メインの免震装置
4 地盤
5 杭
6 ラップル基礎
7 マットスラブ
8 柱
9 フーチング
10 大梁(地中梁)
11 スラブ
12 変位制限装置
13 本体部
14 ベースプレート
16 調整ブロック
17、21、23 取付ボルト
20a、20b 弾性体
22 ずれ止め部材
24 メッシュ材
A 免震層
P プレコンプレッション
F 摩擦力
k 摩擦係数
Claims (4)
- 下部構造と上部構造との間に免震装置を介在させてある免震建物構造において、
前記下部構造と上部構造との間に設置され、前記免震装置の過大変形による損傷を防止する変位制限装置であって、
該変位制限装置は、弾性体で形成した本体部とベースプレートとで構成され、建物の鉛直荷重による軸力がない所に設置され、
前記本体部の鉛直方向において、所要の勾配で分割されてくさび状に形成されると共に、所要のプレコンプレッションが導入され、前記変位制限装置の本体部と上部構造または下部構造との間に所要の摩擦力を生じさせるようにしたこと
を特徴とする変位制限装置。 - 前記弾性体は、硬質ゴム、天然ゴム、合成ゴム、高減衰ゴムのいずれかであり、PCワイヤーまたはPC鋼材で形成されたメッシュ材が多段入りで形成された積層ゴムとすること
を特徴とする請求項1に記載の変位制限装置。 - 前記メッシュ材は、格子状または渦巻状とすること
を特徴とする請求項2に記載の変位制限装置。 - 下部構造と上部構造との間に免震装置を介在させてある免震建物構造において、
前記下部構造と上部構造との間に設置され、前記免震装置の過大変形による損傷を防止する変位制限装置のプレコンプレッション導入方法であって、
該変位制限装置は、弾性体で形成した本体部とベースプレートとで構成され、建物の鉛直荷重による軸力がない所に設置され、
該弾性体において、鉛直方向に所要の勾配で分割してくさび状に形成し、水平方向に本体部に所要の押圧力を与え鉛直方向に弾性圧縮変形させることによって,本体部の鉛直方向に所要のプレコンプレッションが付与されること
を特徴とする変位制限装置のプレコンプレッション導入方法。
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