JP6087605B2

JP6087605B2 - 免震構造物

Info

Publication number: JP6087605B2
Application number: JP2012267529A
Authority: JP
Inventors: 達彦前田; 幸弘島野; 哲日下; 英美池田
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2032-12-06
Also published as: JP2014114837A

Description

本発明は、上層側構造部と下層側構造部との間に免震支承を介装してある免震構造物に関する。

この種の免震構造物は、上層側構造部と下層側構造部との間に介装した免震支承によって地震時に上層側構造部に伝達される振動を長周期化することで、上層側構造部への地震入力を低減するものであり、複数種の免震装置を組合せるなどの種々の技術が開発されている。

例えば、中・大地震時の変形に対して免震作用させる金属ダンパー（免震装置の一例）の下端部に小地震時の小変形に対して免震作用させる粘弾性体ダンパー（免震装置の一例）を組み付けて前記免震支承を形成したものもある（下記特許文献１参照）。

つまり、この従来の免震構造物は、小地震時の小変形に対しては粘弾性ダンパーを作用させ、且つ、それよりも大きな地震時の変形に対しては金属ダンパーも作用させることで、小地震から大地震までの広い範囲の地震に対して免震支承に免震作用を発揮させる。

特開２００２−２４２４７９号公報

ところが、上述した従来の免震構造物は、何れも、免震支承の想定震度を超える大地震が発生したときに上層側構造部と下層側構造部との相対変位が大きくなり過ぎ、そのことで、上層側構造部が隣接物（例えば、免震ピットの周壁や擁壁等の隣接物）とが衝突し、上層側構造部や隣接物が損壊する重大な問題が生じる虞がある。

本発明は、上述の実状に鑑みて為されたものであって、その主たる課題は、合理的な改良により、免震支承の想定震度を超える大地震が発生した場合でも上層側構造部やそれの隣接物等に損壊が生じるのを効果的且つ効率的に抑止し得る免震構造物を提供する点にある。

本発明の特徴構成は、上層側構造部と下層側構造部との間に介装された免震支承と、
前記上層側構造部と前記下層側構造部との間に介装された大変位用ダンパー装置と、が備えられ、
前記大変位用ダンパー装置は、前記上層側構造部と前記下層側構造部との前記免震支承を介した相対変位がゼロから所定量までの場合は減衰力を付与せず、前記相対変位が前記所定量になってから作動し始めて前記所定量を超える相対変位分に対して前記免震支承よりも大きな減衰力を付与し、
前記大変位用ダンパー装置に、前記上層側構造部の下部と前記下層側構造部の上部との一方に固定されるとともに前記上層側構造部の下部と前記下層側構造部の上部との他方に対して横滑り可能に上下方向で接触して、滑り支承として機能しながら前記上層側構造部を支持するダンパーと、前記上層側構造部の下部と前記下層側構造部の上部との前記他方に設けられるとともに前記相対変位が所定量になったときに初めて前記ダンパーに横側方から当接して前記所定量を超える相対変位分に対してのみ前記ダンパーに減衰力を発揮させる当接部と、が備えられている点にある。

上記構成によれば、上層側構造部と下層側構造部との免震支承を介した相対変位が所定量以下となる地震（つまり、免震支承の想定内の地震）に対しては、免震支承に所期の免震作用を確実に発揮させることができる。

それでいて、上層側構造部と下層側構造部との免震支承を介した相対変位が所定量を超える地震（つまり、免震支承の想定外の大きな地震）が発生したときは、大変位用ダンパー装置の作動により所定量を超える相対変位分に対し減衰力を付与するから、その大変位用ダンパー装置による減衰作用により、上層側構造部と下層側構造部の相対変位量が大きくなり過ぎるのを抑止することができる。

したがって、免震支承の想定内の地震が発生したときは免震支承による所期の免震作用により上層側構造部が損壊するのを効果的に抑止することができながらも、免震支承の想定外の大きな地震が生じたときでも、大変位ダンパー装置による減衰作用により上層側構造部やそれの隣接物が損壊するのを抑止することができる。

しかも、免震支承の想定外の大きな地震の発生時のみに大変位用ダンパー装置の作動が制限されるから、その分、大変位用ダンパー装置の作動回数を減少させることができ、ランニングコストの低廉化も図ることができる。

さらに、免震支承の設置層を利用して大変位用ダンパー装置を装備することができるから、例えば、専用の設置層を別途に設けて大変位用ダンパー装置を装備するのに比べて建物空間を有効に活用することができる。

上記構成において、前記ダンパーが、変位量に比例して減衰力が増大する変位比例型のダンパーであると好適である。

つまり、免震支承の想定外の大きな地震における大変位域においては、速度が低速化していることが考えられるため、大変位用ダンパー装置を構成するダンパーとして速度に比例して減衰力が増大する速度比例型のダンパーを設ける場合では、大変位域においては減衰力を効果的に付与できない虞がある。

これに対して、上記構成によれば、大変位用ダンパー装置を構成するダンパーとして、変位量に比例して減衰力が増大する変位比例型のダンパーを設けてあるから、低速の変位に対して減衰力を効果的に付与することができ、これにより、大地震時に上層側構造部やそれの隣接物が損壊するのを一層抑止することができる。

免震構造物の要部を示す斜視図免震構造物の要部を示す平面図免震構造物の要部を示す縦断面図（ａ）地震時の動作を模式的に示す説明図（小〜中変位）、（ｂ）地震時の動作を模式的に示す説明図（大変位）別実施形態の免震構造物の要部を示す縦断面図別実施形態の免震構造物の要部を示す縦断面図別実施形態の免震構造物の要部を示す縦断面図別実施形態の免震構造物の要部を示す縦断面図

図１〜図３は、上層側構造部１と下層側構造部２の間に免震層３を備えた鉄筋コンクリート造の免震構造物Ｂを示し、上層側構造部１を地上側の建物部から構成するとともに、下層側構造部２を免震ピットから構成してある。

前記上層側構造部１の下端側には、隣接する柱６の下端側どうしに大梁７を亘らせるとともに、並設された大梁７の長さ方向の中間部どうしに小梁８を亘らせてあり、これら大梁７と小梁８とにより床版４（図３参照）を一体的に支持させてある。

この免震構造物Ｂの免震層３は、上層側構造部１と下層側構造部２の間における上層側構造部１の柱６の位置に合わせて免震支承９を介装して構成してある。

また、この免震層３には、上層側構造部１と下層側構造部２の間における上層側構造部１の小梁８どうしの交差箇所（スパンの中間部の一例）の位置に合わせて、免震支承９の想定外の大地震時に生じる大きな横揺れに対して減衰力を付与する大変位用ダンパー装置１０を付加装備してある。

前記免震支承９は、上下一対の金属製等の固定板９Ａ、９Ｂの間に複数の金属製薄板とゴム製薄板とを交互に積層接着してなる変形部９Ｄを備えた積層ゴム免震装置から構成してある。また、図示しないが、この免震支承９の変形部９Ｄの中心部には、円筒上の金属プラグ（ダンパーの一例）を設けてある。

そして、この免震支承９は、上方側の固定板９Ａを上層側構造部１の下面にボルト等の固定手段で固定するとともに、下方側の固定板９Ｂを下層側構造部２の上面にボルト等の固定手段で固定することで、上層側構造部１と下層側構造部２の間に介装してある。

つまり、この免震支承９は、地震時等の横揺れに対して、各薄板同士の横方向への相対移動による変形部９Ｄの変形によって免震作用を発揮するとともに、その変形部９Ｄの変形に伴う内蔵金属プラグの塑性変形によって地震エネルギーの減衰作用を発揮するように構成してある。

前記大変位用ダンパー装置１０は、図１〜図３、図４に示すように、上層側構造部１の下面にボルト等の固定手段で上端側を固定し、且つ、下層側構造部２の上面に水平方向に沿って移動自在に支持させた変位比例型の金属ダンパー（ダンパーの一例）１１と、前記相対変位ｘが所定量ｄ１（図４参照）になったときに金属ダンパー１１の遊端側となる下端側に水平方向（横側方の一例）から当接する状態に下層側構造部２の上面に一体的に突出形成した当接部１２とから構成してある。

前記金属ダンパー１１は、上層側構造部１に対する金属製等の固定板１１Ａと、下層側構造部２に支持させる円筒状の基台１１Ｂとの間に水平方向に沿って塑性変形可能な横向きＵ字状の複数の鋼材１１ａからなる変形部１１Ｄを設けて構成してある。

なお、前記変形部１１Ｄは、約９０度ピッチ（所定角度ピッチの一例）の４本（複数本の一例）の小梁８の延設方向に沿って鋼材７ａを夫々配設することで、水平面に沿う各方向に対して鋼材１１ａの塑性変形による減衰力を効果的に付与し得るようにしてある。

前記当接部１２は、図３に示すように、金属ダンパー１１の円筒状の基台１１Ｂを中心Ｃに据えた状態で、基台１１Ｂの下端部に設けた円盤状のベース１１ｂの外周面との間に前記所定量ｄ１と同寸法の隙間Ａを形成するように、ベース１１ｂの外径よりも所定量ｄ１だけ大きな内径寸法で上向きに突出形成された環状の突状１２ａから構成してある。

つまり、この大変位用ダンパー装置１０は、環状突状１２ａにより金属ダンパー１１の基台１１Ａの水平面に沿う各方向に対する相対移動を所定量ｄ１の範囲に接当規制することで、図４（ｂ）に示すように、上層側構造部１と下層側構造部２の所定量ｄ１を超える相対変位ｘｐに対して金属ダンパー１１の変形部１１Ａを変形させて、免震支承９よりも大なる減衰力と制動力とを付与するように構成してある。

なお、図３に示すように、前記金属ダンパー１１のベース１１ｂの下面には、滑り抵抗を減少させる樹脂材をコーティングした滑り体１１ｄを設けるとともに、これに対面する下層側構造部２の上面における環状突状１２ａの内側の面部の略全域を、樹脂材をコーティングした滑り受け面１３に構成してあり、これにより、金属ダンパー１１を滑り支承としても機能させて上層側構造部１の下部におけるスパンの中間部を支持させる構成にしてある。

また、前記当接部１２の環状突状１２ａの先端側には、環状突状１２ａの内周面に金属ダンパー１１の下端部が当接した状態からの該下端部の乗り越え移動を阻止する環状の乗り越え規制片１２ｂを内向きに突出形成してある。

このように構成された免震構造物Ｂは、図４（ａ）に示すように、上層側構造部１と下層側構造部２との相対変位ｘが所定量ｄ１以下となる想定された大きさ横揺れに対しては、その所定量ｄ１以下の相対変位ｘを免震支承９により許容する状態で免震支承９単独による所期の免震作用と減衰作用とを確実に発揮させて、免震構造物Ｂが損壊するのを効果的に抑止する。

それでいて、上層側構造部１と下層側構造部２との相対変位ｘが所定量ｄ１を超える想定外の大きさの横揺れに対しては、図４（ｂ）に示すように、大変位用ダンパー装置１０の作動によりその所定量ｄ１を超える相対変位分ｘｐに免震支承９よりも大なる減衰力と制動力とを付与させて、上層側構造部１がそれの横側方に位置する他物（例えば、免震ピットの周壁部等の隣接物）とが衝突するなどに原因して免震構造物Ｂや他物が損壊するのを抑止する。

〔別実施形態〕
（１）前述の実施形態では、大変位用ダンパー装置１０を構成するのに、ダンパー１１を下層側構造部２の上面に水平移動自在に支持させる場合を例に示したが、例えば、図５に示すように、ダンパー１１と下層側構造部２の上面との間に当接部１２の高さ以下の寸法の隙間を形成するように金属ダンパー１１を宙吊り状態で上層側構造部１の下部に配設してもよい。

（２）前述の実施形態では、大変位用ダンパー装置１０を構成するのに、上層側構造部１の下部にダンパー１１を設け、下層側構造部２の上部に当接部１２を設ける場合を例に示したが、例えば、図６に示すように、これとは逆に、上層側構造部１の下部に当接部１２を設け、下層側構造部２の上部にダンパー１１を設けてもよい。

（３）ダンパー１１の具体的構成は、前述の実施形態で示した構成に限らず、種々の構成変更が可能であり、例えば、図７に示すように、上下方向に沿って配設された鋼材１４などから構成してもよい。

（４）前述の実施形態では、大変位用ダンパー装置１０を、上層側構造部１に取付け自在なダンパー１１と、下層側構造部２の上部に一体形成した当接部１２とから構成する場合を例に示したが、例えば、図８に示すように、変位用ダンパー装置１０を、上層側構造部１に取付け自在なダンパー１１と、ボルト孔等の被固定部１５ａと当接部１２と滑り受け面１３とを有した金属製等の当接部材１５とから装置ユニットとして構成してもよい。このようにすれば、既存の構造物等に対しても容易に装備することが可能になる。

（５）前述の実施形態では、大変位用ダンパー装置１０を上層側構造部１の下方に装備する場合を例に示したが、上層側構造部１の横側方に形成した擁壁との間など、上層側構造部１の横側方に装備してもよい。

（６）大変位用ダンパー装置１０を構成するダンパー１１は、前述の実施形態で示したが変位比例型ダンパーに限らず、速度比例型ダンパーなどの種々のダンパーであってもよく、また、それらの組合せ等であってもよい。

（７）免震支承９は、先の実施形態で説明した積層ゴム免震装置に限らず、滑り支承免震装置、転がり免震装置などの種々の免震装置であってもよく、また、それらの組み合わせ等であってもよい。

１上層側構造部
２下層側構造部
９免震支承
１０大変位用ダンパー装置
１１ダンパー
１２当接部
ｘ相対変位
ｄ１所定量
ｘｐ所定量を超える相対変位分

Claims

上層側構造部と下層側構造部との間に介装された免震支承と、
前記上層側構造部と前記下層側構造部との間に介装された大変位用ダンパー装置と、が備えられ、
前記大変位用ダンパー装置は、前記上層側構造部と前記下層側構造部との前記免震支承を介した相対変位がゼロから所定量までの場合は減衰力を付与せず、前記相対変位が前記所定量になってから作動し始めて前記所定量を超える相対変位分に対して前記免震支承よりも大きな減衰力を付与し、
前記大変位用ダンパー装置に、前記上層側構造部の下部と前記下層側構造部の上部との一方に固定されるとともに前記上層側構造部の下部と前記下層側構造部の上部との他方に対して横滑り可能に上下方向で接触して、滑り支承として機能しながら前記上層側構造部を支持するダンパーと、前記上層側構造部の下部と前記下層側構造部の上部との前記他方に設けられるとともに前記相対変位が所定量になったときに初めて前記ダンパーに横側方から当接して前記所定量を超える相対変位分に対してのみ前記ダンパーに減衰力を発揮させる当接部と、が備えられている免震構造物。
前記ダンパーが、変位量に比例して減衰力が増大する変位比例型のダンパーである請求項１に記載の免震構造物。