JP7071897B2

JP7071897B2 - 構造物用多面スライド支承装置

Info

Publication number: JP7071897B2
Application number: JP2018147337A
Authority: JP
Inventors: 裕一合田
Original assignee: BRIDGE BEARING MANUFACTURE CO., LTD.; Kaimon KK; Miwa Tech Co Ltd
Current assignee: BRIDGE BEARING MANUFACTURE CO., LTD.; Kaimon KK; Miwa Tech Co Ltd
Priority date: 2018-08-06
Filing date: 2018-08-06
Publication date: 2022-05-19
Anticipated expiration: 2038-08-06
Also published as: JP2020023781A

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配置される構造物用多面スライド支承装置に関する。

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面をスライド面としたスライド部材を配置し、上下スライド面の摩擦減衰により地震エネルギーを低減する構造物用多面スライド支承が提案されている。

特許文献１：特開２００１－１４０９７６号公報

従来の構造物用多面スライド支承は、構造が複雑であり、部品点数も多く、製造コストも高価になるという問題を有する。また、地震時の相対変位に対してスライドを開始する際の反力は、連続スライド字に比較し２０～３０％増加する。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付ボルト等の部品が破損するという問題が発生する。

また、発生回数の多い低震度の地震に対する安定した地震エネルギー低減効果と、巨大地震に対する大きな免震が可能な構造物用多面スライド支承が要求されている。

さらに、地震時の相対変位に対して上部構造又は下部構造への地震エネルギーの伝達に時間差を持たせ応答加速度を低減させることが可能な構造物用多面スライド支承が要求されている。

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、地震時に作用する全方向の水平変位に対してスライド可能で、スライド面のスライド開始時の反力を減少させ、低震度の地震に対する安定した地震エネルギー低減効果と巨大地震にたいしても大きなブレーキがかかる構造物用多面スライド支承装置を提供することを目的とする。

本発明の構造物用多面スライド支承装置は、前記課題を解決するために、構造物の上部構造の下側に配置される上部部材と、構造物の下部構造の上側に配置される下部部材と、上部部材と下部部材の間に配置される上下に上連結鋼板、下連結鋼板が一体化された回転吸収弾性部材と、を備え、上部部材又は下部部材の一方を上部構造側又は下部構造側に固定し、固定された上部部材又は下部部材に回転吸収弾性部材の上連結鋼板又は下連結鋼板を固定し、固定されない回転吸収弾性部材の上連結鋼板又は下連結鋼板と面接触する固定されない上部部材又は下部部材との間に水平全方向スライド可能な第一スライド面を形成し、固定されていない上部部材又は下部部材と面接触する上部構造又は下部構造との間に水平全方向スライド可能な第二スライド面を形成し、第一スライド面と第二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、本発明の構造物用多面スライド支承知装置は、第一スライド面と第二スライド面の内、摩擦係数の小さいスライド面の水平全方向のスライドを一定に制限する第一スライド制限部材を設け、第一スライド面と第二スライド面の内、摩擦係数の大きいスライド面の水平全方向のスライドを一定に制限する第二スライド制限部材を設けることを特徴とする。

また、本発明の構造物用多面スライド支承装置は、第一スライド制限部材と第二スライド制限部材の内壁に上部部材又は下部部材の衝突による衝撃を緩和する弾性材からなる緩衝部材を配置することを特徴とする。

また、本発明の構造物用多面スライド支承装置は、第一スライド面と第二スライド面面の摩擦係数を０．００５～１．００の範囲で設定することを特徴とする。

構造物の上部構造の下側に配置される上部部材と、構造物の下部構造の上側に配置される下部部材と、上部部材と下部部材の間に配置される上下に上連結鋼板、下連結鋼板が一体化された回転吸収弾性部材と、を備え、上部部材又は下部部材の一方を上部構造側又は下部構造側に固定し、固定された上部部材又は下部部材に回転吸収弾性部材の上連結鋼板又は下連結鋼板を固定し、固定されない回転吸収弾性部材の上連結鋼板又は下連結鋼板と面接触する固定されない上部部材又は下部部材との間に水平全方向スライド可能な第一スライド面を形成し、固定されていない上部部材又は下部部材と面接触する上部構造又は下部構造との間に水平全方向スライド可能な第二スライド面を形成し、第一スライド面と第二スライド面の摩擦係数を異なるように設定することで、地震時の水平変位に対して第一スライド面と第二スライド面が時間差をおいてスライドを開始するので、スライド開始時の反力を減少することが可能となり、応答加速度を低減することが可能となる。また、低震度の地震に対する安定した地震エネルギー低減効果と巨大地震に対して大きなブレーキ効果が可能となる。
第一スライド面と第二スライド面の内、摩擦係数の小さいスライド面の水平全方向のスライドを一定に制限する第一スライド制限部材を設け、第一スライド面と第二スライド面の内、摩擦係数の大きいスライド面の水平全方向のスライドを一定に制限する第二スライド制限部材を設けることで、小規模地震に対しても、巨大地震にたいしても安定して地震エネルギーを減衰することが可能となる。
第一スライド制限部材と第二スライド制限部材の内壁に上部部材又は下部部材の衝突による衝撃を緩和する弾性材からなる緩衝部材を配置することで、衝突によるスライド制限部材の損傷を防止する。
第一スライド面と第二スライド面の摩擦係数を０．００５～１．００の範囲で設定することで、要求される応答加速度の低減幅に対応することが可能となる。

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。

本発明の実施携帯を図により説明する。図１、図２、図３は、本発明の構造物用多面スライド支承装置の一実施形態を示す図である。

構造物用多面スライド支承装置１は、建築物、橋梁等の構造物の下部構造２と上部構造３の間に配置される。

図に示される実施形態では、下部構造２上には、下部部材４がアンカーボルト５により固定される。上部構造３の下に上部部材６が固定されずに配置される。

上部部材６と下部部材４の間に、上部に上連結鋼板８、下部に下連結鋼板９を加硫成形により一体化したゴム等の材料で形成される回転吸収弾性部材７配置される。

回転吸収弾性部材７の下連結鋼板９は下部部材４に固定ボルト１０で固定される。回転吸収弾性部材７の上連結鋼板８と固定されていない上部部材６の下面が面接触し、上部部材６が水平全方向の変位に対してスライドする第一スライド面１１を形成する。

固定されていない上部部材６の上面と上部構造３の下面が面接触し、上部部材６が水平全方向の変位に対してスライド可能な第二スライド面１２を形成する。

上部部材６の下面と上面には、ポリテトラフルオロエチレン等の低摩擦材１３を配置する。上部構造３の下面及び上連結鋼板８の表面にステンレス等の低摩擦材を配置するのが望ましい。

第一スライド面１１と第二スライド面１２の摩擦係数は、０．００５～１．００の範囲で設定される。第一スライド面１１と第二スライド面１２の摩擦係数は、応答加速度を低減したい側の摩擦係数を他方のスライド面の摩擦係数より大きく設定する。例えば、上部構造３の応答加速度を低減したい場合は、第二スライド面１２の摩擦係数を第一スライド面１１の摩擦係数より大きく設定する。第一スライド面１１と第二スライド面１２の摩擦係数の大きさの差は、要求され応答加速度の低減幅により設定する。

図に示す実施形態では、上部部材６を固定せず全方向にスライド可能にしているが、上部部材６を上部構造３の下にセットボルト等で固定し、回転吸収弾性部材７の上連結鋼板８を上部部材６に固定し、下部部材４を固定しないで水平全方向にスライド可能にしても良い。

下部部材４を固定せず水平全方向にスライド可能にする場合、下部部材４の上面と回転吸収弾性部材７の下連結鋼板９が面接触して水平全方向にスライド可能な第一スライド面１１を形成し、下部部材４の下面と下部構造２の上面が面接触して水平全方向にスライド可能な第二スライド面１２とする。

摩擦係数の小さい第一スライド面１１での上部部材６の水平全方向のスライドを一定範囲に制限するために、下部部材４又は下部構造２に上部部材６の水平全方向のスライドを一定範囲に制限する第一スライド制限部材１４を上部部材６の全周を囲むように固定する。第一スライド制限部材１４の内壁に上部部材６の衝突による衝撃を吸収するゴム等の材料で形成される緩衝部材１５を配置する。

摩擦係数の大きい第二スライド面１２での上部材６の水平全方向のスライドを一定範囲に制限するために、上部構造３に上部部材６の水平全方向のスライドを一定範囲に制限する第二スライド制限部材１６を上部部材６の全周を囲むようにセットで固定する。第二スライド制限部材１６の内壁に上部部材６の衝突による衝撃を吸収するゴム等の材料で形成される緩衝部材１５を配置する。

図３に示すように、摩擦係数の大きい第二スライド面１２での上部部材６の水平全方向のスライドを制限する第二スライド制限部材１６を、摩擦係数の小さい第一スライド面１１での上部部材６水平全方向のスライドを制限する第一スライド制限部材１４の外側に配置する。

このように構成された構造物用多面スライド支承装置１の作用について説明する。

地震時、構造物用多面スライド支承装置１に地震時に水平応力が付加されると、摩擦係数の小さい第一スライド面１１を介して上部部材６が下部部材４に対して相対的にスライドを開始し、上部部材６が第一スライド制限部材１４に達すると、摩擦係数の大きい第二スライド面１２を介して上部部材６が相対的にスライドを開始する。

発生頻度の多い中小規模の地震の場合、上部部材６の摩擦係数の小さい第一スライド面１１での水平全方向のスライドで地震エネルギーを減衰する。上部部材６の摩擦係数の大きい第二スライド面１２でのスライドが開始するまで上部構造３は上部部材６と一体に動くため上部構造３には地震エネルギーは伝達されない。

レベル２クラスの巨大地震の場合、上部部材６は、第一スライド制限部材１４に衝突する。第一スライド制限部材１４の内壁には、上部部材６の衝突による衝撃を緩和する緩衝部材１５が配置されているので上部部材６の衝突により第一スライド制限部材１４が破壊されない。

上部部材６が第一スライド制限部材１４に達すると、摩擦係数の大きい第二スライド面１２を介した上部部材６の水平全方向の相対的スライドを開始し、大幅に地震エネルギーを緩和することが可能となる。

地震時の水平変位に対して、上部部材６の第一スライド面１１と第二スライド面１２を介したスライドが時間差をおいて開始されるのでするので、上部部材６が第一スライド面１１及び第二スライド面１２を介して同時にスライドを開始した場合に比較し、スライド開始時の反力を減少することが可能となる。

また、上部部材６が第一スライド面１１と第二スライド面１２を介したスライドが時間差をおいて開始するので、上部構造３の応答加速度を低減することが可能となる。

本発明の構造物用多面スライド支承装置１によれば、低震度の地震に対する安定した地震エネルギー低減効果と巨大地震に対して大きなブレーキ効果が可能となる。

図４は、構造物用多面スライド支承装置の作用、効果について説明する図である。地震時、構造物用多面スライド支承装置１に地震時に水平応力が付加されると、上部部材６が摩擦係数の小さい第一スライド面１１を介して下部部材４に対して相対的にスライドを開始し、上部部材６が第一スライド制限部材１４に達すると、上部部材６が摩擦係数の大きい第二スライド面１２を介して相対的にスライドを開始する。レベル１クラスの小規模変位の地震に対しては、摩擦係数の小さい第一スライド面１１での相対的スライドにより上部部材６が第一スライド制限部材１４に達するＬ１の距離のスライドで吸収する。

レベル２クラスの大規模地震の変位に対しては、上部部材６が摩擦係数の小さい第一スライド面１１を介したスライドにより第一スライド制限部材１４に達し、摩擦係数の大きい第二スライド面１２を介して相対的スライドが開始し、上部部材６が第二スライド制限部材１６に達するＬ２の距離のスライドで吸収する。

以上のように、本発明の構造物用多面スライド支承装置１によれば、地震時の水平変位に対して第一スライド面１１、第二スライド面１２を介したスライドが時間差をおいてスライドを開始するので、スライド開始時の反力を減少することが可能となり、応答加速度を低減することが可能となる。また、低震度の地震に対する安定した地震エネルギー低減効果と巨大地震に対して大きなブレーキ効果が可能となる。

１：構造物用多面スライド支承装置、２：下部構造、３：上部構造、４：下部部材、５：アンカーボルト、６：上部部材、７：回転吸収弾性部材、８：上連結鋼板、９：下連結鋼板、１０：固定ボルト、１１：第一スライド面、１２：第二スライド面、１３：低摩擦材、１４：第一スライド制限部材、１５：緩衝材、１６：第二スライド制限部材、１７：セットボルト

Claims

構造物の上部構造の下側に配置される上部部材と、
構造物の下部構造の上側に配置される下部部材と、
上部部材と下部部材の間に配置される上下に上連結鋼板、下連結鋼板が一体化された回転吸収弾性部材と、
を備え、
上部部材又は下部部材の一方を上部構造又は下部構造に固定し、固定された上部部材又は下部部材に回転吸収弾性部材の上連結鋼板又は下連結鋼板を固定し、固定されない回転吸収弾性部材の上連結鋼板又は下連結鋼板と面接触する固定されない上部部材又は下部部材との間に水平全方向スライド可能な第一スライド面を形成し、固定されていない上部部材又は下部部材と面接触する上部構造又は下部構造との間に水平全方向スライド可能な第二スライド面を形成し、第一スライド面と第二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構造物用多面スライド支承装置。
第一スライド面と第二スライド面の内、摩擦係数の小さいスライド面の水平全方向のスライドを一定に制限する第一スライド制限部材を設け、第一スライド面と第二スライド面の内、摩擦係数の大きいスライド面の水平全方向のスライドを一定に制限する第二スライド制限部材を設けることを特徴とする請求項１に記載の構造物用多面スライド支承装置。
第一スライド制限部材と第二スライド制限部材の内壁に上部部材又は下部部材の衝突による衝撃を緩和する弾性材からなる緩衝部材を配置することを特徴とする請求項１又は２に記載の構造物用多面スライド支承装置。
第一スライド面と第二スライド面の摩擦係数を０．００５～１．００の範囲で設定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多面スライド支承装置。