JP6951860B2 - 免震構造物 - Google Patents

Description

本発明は、下部構造上に免震装置によって上部構造が支持されるとともに、上記上下部構造間に減衰用のダンパーが水平方向に介装された免震構造物に関するものである。

近年、地震に対して構造物の安全性を確保するために、下部構造上に積層ゴムや滑り支承による免震装置を介装した免震層を形成して、地震時に下部構造側から上部構造に伝播しようとする振動を緩和させるとともに、さらに上下部構造間に、オイルダンパー等のダンパーを水平方向に介装して、上記振動を減衰させる各種の免震構造物が建設されている。

このような免震構造物のうち、一般的なＲＣ造の免震建物においては、図７に示すように、基礎（下部構造）２１と建物（上部構造）の柱下の梁との間に、免震装置２２をＸ−Ｙ平面上に間隔をおいて設置するとともに、複数（図では８本）のオイルダンパー２３を建物の外周に梁に沿うＸ方向およびＹ方向に設置する配置が採用されている。

ところで、上記従来の免震建物においては、オイルダンパー２３を梁に沿うＸ−Ｙ方向に配置しているために、減衰力の上記Ｘ−Ｙ方向への依存性が大きくなり、上記Ｘ−Ｙ方向に４５度、１３５度をなす方向の揺れに対しては、減衰力が過大になり、応答性状を悪化させるという問題点があった。

そこで、下記特許文献１においては、図８に示すように、戸建ての住宅において、その建物基礎（下部構造）３１の上に、ボールベアリングを用いた多数の免震支承３２を載置し、これら免震支承３２によって上部建物（上部構造）を載置する鉄骨床梁を滑動可能に支持するとともに、一端が鉄骨床梁に結合され、他端が建物基礎３１に結合された複数（図では４本）の横置き型のオイルダンパー３３ａ〜３３ｄを、各々平面内において４５度ずつ異なる４つの方位に作動方向を合わせ配置した免震構造が提案されている。

上記構成からなる免震住宅によれば、オイルダンパー３３ａ〜３３ｄを、各々４５度ずつ異なる４つの方位に作動方向を合わせ配置しているために、上部建物に伝達される減衰力に方向依存性を生じることが無く、よって当該戸建て住宅を大きな地震から保護することができるという効果が得られる。

特開２００５−０３６４９０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の免震構造にあっては、戸建て住宅等については適用することが容易であるものの、商業ビルや集合住宅等の大型かつ高層の構造物に対しては、基礎や梁の構造上、オイルダンパー３３ｃ、３３ｄを梁が延在するＸ−Ｙ方向に対して傾斜させて設置することが難しいという問題点があった。

加えて、オイルダンパー３３ｃ、３３ｄを、互いのストロークを上部建物の中心（重心）側に向けて配置しているために、地震時に生じる上部建物のねじれ応答をオイルダンパー３３ａ〜３３ｄの全体によって低減する効果が小さくなってしまうという問題点もあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ダンパーによる減衰力の方向依存性および上部構造のねじれ応答を共に低減させることが可能になる免震構造物を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、下部構造上に免震装置によって上部構造が支持されるとともに、上記上下部構造の間に複数のダンパーが水平方向に介装された免震構造物において、上記ダンパーを、上記上部構造のＸ−Ｙ方向の梁が交差する角隅部間においては上記Ｘ−Ｙ方向に作動方向を向けて配設するとともに、上記角隅部においては上記Ｘ−Ｙ方向に対して作動方向を傾斜させて配設し、当該ダンパーの一端部を上記上下部構造の一方の上記Ｘ方向に設けた取付台に連結するとともに他端部を上記上下部構造の他方の上記Ｙ方向に設けた取付台に連結したことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明は、上記角隅部の上記取付台は、それぞれ上記Ｘ−Ｙ方向に沿う側面を有し、かつ２本の上記ダンパーを上記取付台の角部を間に挟んで互いに平行に配置するとともに、一方の上記ダンパーの一端部を上記Ｘ方向の上記取付台の上記Ｘ方向に沿う側面に連結するとともに他端部を上記Ｙ方向の上記取付台の上記Ｙ方向に沿う側面に連結し、他方の上記ダンパーの一端部を上記Ｘ方向の上記取付台の上記Ｙ方向に沿う側面に連結するとともに他端部を上記Ｙ方向の取付台の上記Ｘ方向に沿う側面に連結したことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明は、平面視において上記上下部構造の上記角隅部に、それぞれ上記ダンパーを上記Ｘ−Ｙ方向に対して４５度傾斜させて配置したことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、複数のダンパーを上部構造の梁が延在するＸ−Ｙ方向の上記梁が交差する角隅部においては、上記ダンパーを上記Ｘ−Ｙ方向に対して４５度傾斜させて配設しているために、これら角隅部に配置したダンパーによって、減衰力の方向依存性を低減させることができる。

しかも、角隅部に配置したダンパーは、作動方向に直交して構造物の中心（重心）に至るまでの距離が他のダンパーよりも大きいために、上部構造のねじれ応答を効果的に抑制することができ、よってＸ−Ｙ方向にのみダンパーを配置した従来の免震構造物と比較して、より一層上部構造のねじれ応答を低減させることができる。

さらに、高層マンション等においては、角隅部に柱を設けず、当該角隅部が片持ち梁により支持された短いスパンになる場合が多く、従来は当該スパン内に梁に沿ってダンパーを配置することができなかったが、本発明によれば、ダンパーをＸ方向の梁とＹ方向の梁との間に傾斜させて配置しているために、このような短いスパンの角隅部においても、容易に設置することが可能にある。

また、請求項１に記載の発明によれば、例えば取付台を柱梁面に合わせてＸ−Ｙ方向に沿う側面を有する柱状に形成した場合に、上記角隅部において、そのＸ側面とＹ側面との間の角部を挟んで２本のダンパーを互いに平行に配置しているために、取付台にねじれ応力が作用することを防ぐことができる。

そして、請求項１に記載の発明のように、平面視において上下部構造の上記角隅部に、それぞれダンパーを上記Ｘ−Ｙ方向に対して４５度傾斜させて配置すれば、上述した作用効果を最も顕著に得ることができて好適である。

本発明の一実施形態におけるダンパーの平面配置図である。 上記実施形態においてＸ−Ｙ方向に沿って配置したダンパーの取付構造を示す正面図である。 上記実施形態において角隅部に配置したダンパーの取付構造を示す平面図である。 図３の正面図である。 角隅部のダンパーの端部を取付台のＸ面またはＹ面に取り付けた場合の状態を示す平面図である。 角隅部のダンパーの端部を取付台の角部に取り付けた場合の状態を示す平面図である。 従来の一般的な免震構造物におけるタンパーの平面配置図である。 従来の戸建て住宅におけるダンパーの平面配置図である。

図１〜図４は、本発明に係る免震構造物の一実施形態を示すもので、この免震構造物は、平面視において略方形状に構築された基礎（下部構造）１上に、積層ゴムからなる免震装置２によって上部構造の梁３が支持されるとともに、これら基礎１と上部構造の梁３との間に複数のオイルダンパー４が水平方向に介装されたものである。

ここで、上部構造のＸ−Ｙ方向の梁３が交差する角隅部Ｃと隣接する角隅部Ｃとの中間位置においては、図２に示すように、オイルダンパー４が上記Ｘ−Ｙ方向に作動方向を向けて配設され、一端部が基礎１上に構築された取付台１０に連結されるとともに、他端部が梁３の下面に垂設された取付台１１に連結されている。

これに対して、上記角隅部Ｃにおいては、図３および図４に示すように、上記Ｘ−Ｙ方向に対して作動方向を傾斜させて配設されている。ちなみに、この免震構造物においては、角隅部Ｃに柱が設けられておらず、この結果角隅部Ｃが片持ち梁により支持された３〜４ｍ程度の短いスパンになっている。

そして、角隅部Ｃの近傍の柱５が切断されて、当該切断部に取付部６、７が形成され、これら取付部６、７間に上記免震装置２が取り付けられている。ここで、柱５の切断位置は、Ｘ方向の梁３と接続された柱５の方が、Ｙ方向の梁３と接続された柱５よりも低くなっており、これによりＹ方向に設けた取付台７の高さ寸法が、Ｘ方向に設けた取付台７の高さ寸法よりも大きくなっている。

また、取付部６、７は、柱５の面に連続する断面方形に形成されており、Ｘ方向に設けた免震装置２の上方の取付部６と、Ｙ方向に設けた免震装置２の下方の取付部７との間に、２本のオイルダンパー４が水平に配設されている。

これら２本のオイルダンパー４は、図３に示すように、それぞれ上記Ｘ−Ｙ方向に対して４５度傾斜させて、取付台６、７の角部６ｃ、７ｃを間に挟んで互いに平行に配置されるとともに、一方のオイルダンパー４のピスロンロッド側の端部（一端部）８ａが、Ｘ方向の取付台のＸ方向に沿う側面６ａに連結されるとともに、シリンダ側の端部（他端部）９ａが、Ｙ方向の取付台７のＹ方向に沿う側面７ｂに連結されている。

そして、他方のオイルダンパー４のピストンロッド側の端部（一端部）８ｂがＸ方向の取付台６のＹ方向に沿う側面６ｂに連結するとともに、シリンダ側の端部（他端部）９ｂが、Ｙ方向の取付台７のＸ方向に沿う側面７ａに連結されている。

以上の構成からなる免震構造物によれば、複数のダンパー４を角隅部Ｃ間において上部構造の梁３が延在するＸ−Ｙ方向に沿って配設するとともに、さらに上記角隅部Ｃにおいては、上記Ｘ−Ｙ方向に対して４５度傾斜させて配設しているために、これら角隅部Ｃに配置したオイルダンパー４によって、Ｘ−Ｙ方向に配置したオイルダンパー４による減衰力の方向依存性を効果的に低減させることができる。

しかも、図１に示すように、角隅部Ｃに配置したオイルダンパー４は、作動方向に直交して構造物の中心（重心）に至るまでの距離Ｌが、角隅部Ｃ間においてＸ−Ｙ方向に配置したオイルダンパー４までの距離Ｌ_１よりも大きい（Ｌ＞Ｌ_１）ために、一層上部構造のねじれ応答を効果的に抑制することができる。この結果、Ｘ−Ｙ方向にのみオイルダンパー４を配置した従来の免震構造物と比較して、より一層上部構造のねじれ応答を低減させることができる。

さらに、角隅部Ｃに柱が設けられていない結果、角隅部Ｃが片持ちの短いスパンになる場合においても、オイルダンパー４をＸ−Ｙ方向に対して４５度傾斜させて配置しているために、容易に設置することができる。

ところで、一般的に免震装置２やオイルダンパー４の取付台６、７は、柱梁面に合わせてＸ−Ｙ方向に沿う側面を有する柱状に形成している。この場合に、図５に示すように、角隅部Ｃにおいて１本のオイルダンパーを一方の取付台７のＸ方向の側面７ａと他方の取付台６（図示を略す。）のＹ方向の側面６ｂとの間に設置すると、当該オイルダンパー４の作動時に取付台６、７にねじれ応力が作用してしまう。

そこで、図６に示すように、上記オイルダンパー４を、取付台６、７の角隅部６ｃ、７ｃ間に設置すれば、上記作動時に取付台６、７にねじれ応力が作用することを防ぐことができるものの、当該角部６ｃ、７ｃから側面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂにわたって別途取付台１５を形成する必要が有り、当該取付台１５の設置や端面１５ａの角度調整等に多くの手間と熟練を要するという問題が生じる。

この点、本実施形態の免震構造物によれば、上記角隅部Ｃにおいて、取付台６、７の角部６ｃ、７ｃを間に挟んで、２本のオイルダンパー４を対向するＸ方向に沿う側面６ａ、７ａとＹ方向に沿う側面６ｂ、７ｂとの間に互いに平行に配置しているために、取付台６、７にねじれ応力が作用することを防ぐことができる。

しかも、２本のオイルダンパー４を配置しているために、１本のオイルダンパーとして小型のものを用いることができ、よって特に柱を設けない角隅部Ｃが短いスパンになる場合においても、極めて容易に設置することができる。

さらに、図４に示すように、角隅部Ｃにおけるオイルダンパー４を免震装置２の取付台６、７間に設置するとともに、Ｙ方向に設けた取付台７の高さ寸法を、Ｘ方向に設けた取付台７の高さ寸法よりも大きくしているために、２本のオイルダンパー４を水平に設置することができる。

なお、上記実施形態においては、角隅部Ｃのオイルダンパー４を、免震装置２の取付台６、７間に設置した場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものでは無く、角隅部Ｃにおいても、図２に示した角隅部Ｃ間のオイルダンパー４と同様に、別途取付台１０、１１を設けて当該取付台１０、１１間に設置することもできる。

１ 基礎（下部構造）
２ 免震装置
３ 上部構造の梁
４ オイルダンパー
６、７ 取付台
６ａ、７ａ Ｘ方向に沿う側面
６ｂ、７ｂ Ｙ方向に沿う側面
Ｃ 角隅部

Claims (1)

1. 下部構造上の免震装置によって上部構造が支持されるとともに、上記上部構造と上記下部構造との間に複数のダンパーが水平方向に介装された免震構造物において、
   上記ダンパーを、上記上部構造を構成し、かつ、Ｘ方向及びこれに直交するＹ方向にそれぞれ延在する梁が交差する角隅部においては、上記Ｘ方向及び上記Ｙ方向に対して作動方向を４５度傾斜させて配設し、
   上記角隅部間に配設した上記ダンパーが、上記Ｘ方向の上記角隅部間にあっては、作動方向が上記Ｘ方向に沿うように設けられ、上記Ｙ方向の上記角隅部間にあっては、作動方向が上記Ｙ方向に沿うように設けられ、
   上記角隅部においては、上記ダンパーの一端部を、上記上部構造及び上記下部構造の一方において上記角隅部から上記Ｘ方向に離間した位置に設けた取付台に連結するとともに、上記ダンパーの他端部を、上記上部構造及び上記下部構造の他方において上記角隅部から上記Ｙ方向に離間した位置に設けた取付台に連結しており、
   上記角隅部に配設した上記ダンパーの材軸方向と上記上部構造の重心との平面視での距離は、上記角隅部間に配設した上記ダンパーの材軸方向と上記重心との平面視での距離よりも大きくなっており、
   上記取付台は、上記角隅部の近傍において上記下部構造と上記上部構造との間に設けられた柱を切断して形成され、上記免震装置は、上記柱の切断部間に取り付けられており、
   上記角隅部の上記取付台は、それぞれ上記Ｘ方向に沿う側面と上記Ｙ方向に沿う側面とを有し、かつ２本の上記ダンパーを上記取付台の角部を間に挟んで互いに平行に配置するとともに、一方の上記ダンパーの一端部を上記Ｘ方向に離間した位置に設けた上記取付台の上記Ｘ方向に沿う側面に連結するとともに他端部を上記Ｙ方向に離間した位置に設けた上記取付台の上記Ｙ方向に沿う側面に連結し、他方の上記ダンパーの一端部を上記Ｘ方向に離間した位置に設けた上記取付台の上記Ｙ方向に沿う側面に連結するとともに他端部を上記Ｙ方向に離間した位置に設けた上記取付台の上記Ｘ方向に沿う側面に連結したことを特徴とする免震構造物。

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