JP7102249B2

JP7102249B2 - 構造物用多面スライド支承装置

Info

Publication number: JP7102249B2
Application number: JP2018119442A
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: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2022-07-19
Anticipated expiration: 2038-06-25
Also published as: JP2020002529A

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、上下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、構造物の上部構造と下部構造間に配置され、上面が上部構造側の上部部材と全面接触し下面が下部構造側の下部部材と全面接触して上下スライド面を形成し、一方のスライド面が他方のスライド面の摩擦係数より小さく設定され全方向にスライド可能なスライド部材と、上下スライド面の内、摩擦係数の小さいスライド面側に形成されスライド部材の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と、上下スライド面の内、摩擦係数の大きいスライド面側に形成されスライド部材の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と、第三スライド面が形成された上部構造又は下部構造において第二スライド制限部材の外側に形成される第三スライド制限部材と、を備え、摩擦係数の大きい側の上部部材と上部構造間又は下部部材と下部構造間に上下スライド面の摩擦係数より大きい第三スライド面が形成され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及び第三スライド制限部材の内壁にスライド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、スライド部材に回転吸収用ゴム体を配置し、第一スライド制限部材と、第二スライド制限部材及び第三スライド制限部材への衝突の衝撃を回転吸収用ゴム体のせん断変形により吸収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、スライド部材の上下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。

構造物の上部構造と下部構造間に配置され、上下面が上部構造側と下部構造側と全面接触し上下スライド面を形成し、上下スライド面の一方のスライド面が他方のスライド面の摩擦係数より小さく設定され全方向にスライド可能なスライド部材と、上部構造側又は下部構造側に固定されスライド部材の全方向のスライドを一定範囲に制限するスライド制限部材と、を備えることで、地震時の水平変位に対して上下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。
構造物の上部構造と下部構造間に配置され、上面が上部構造側の上部部材と全面接触し下面が下部構造側の下部部材と全面接触して上下スライド面を形成し、一方のスライド面が他方のスライド面の摩擦係数より小さく設定され全方向にスライド可能なスライド部材と、摩擦係数の大きい側の上部部材又は下部部材と上部構造又は下部構造間に形成される上下スライド面の摩擦係数より大きい第三スライド面と、上下スライド面の内摩擦係数の小さいスライド面側に形成されスライド部材の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と、上下スライド面の内摩擦係数の大きいスライド面側に形成されスライド部材の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と、第三スライド面が形成された上部構造又は下部構造に第二スライド制限部材の外側に形成される第三スライド制限部材と、を備えることで、摩擦係数の異なる３つのスライド面でのスライドによりレベル３に相当する巨大地震に対しても耐え得る耐震性能を発揮することが可能となる。
スライド制限部材と、第一スライド制限部材と、第二スライド制限部材及び第三スライド制限部材の内壁にスライド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、スライド部材の衝突によるスライド制限部材の損傷を防止する。
スライド部材に回転吸収用ゴム体を配置し、スライド部材のスライド制限部材と、第一スライド制限部材と、第二スライド制限部材及び第三スライド制限部材への衝突の衝撃を回転吸収用ゴム体のせん断変形により吸収することで、上下構造物の相対的回転変位に対応することが可能となり、スライド部材のスライド制限部材の衝突の衝撃を回転吸収用ゴム体のせん断変形により吸収することが可能となる。
スライド部材の上下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。

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。下部部材の表面は下スライド面となるのでステンレススチール等低摩擦材のプレートを下部部材４上に配置するのが望ましい。

上部構造３の下に上部部材６がセットボルト７により固定される。上部部材６の表面は上スライド面となるのでステンレススチール等低摩擦材のプレートを上部部材６表面に配置するのが望ましい。

スライド部材８の下面と上面にポリテトラフルオロエチレン等の低摩擦材９を配置する。スライド部材８の低摩擦材９を配置した上下面が、上部部材６と下部部材４に全面接触し、全方向の水平変位に対してスライド可能に配置する。

スライド部材８の低摩擦材９を配置した下面と下部部材４の表面とで下スライド面１４を形成する。スライド部材８の低摩擦材９を配置した上面と上部部材６の表面とで上スライド面１５を形成する。

上下スライド面の摩擦係数は０．００５～１．００の範囲で設定される。上下スライド面の摩擦係数は、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、上部構造の応答加速度を低減したい場合は、上スライド面１５の摩擦係数を下スライド面１４の摩擦係数より大きく設定する。上下スライド面の摩擦係数の大きさの差は、要求される応答加速度の低減幅により設定する。

上部部材６又は下部部材４にスライド部材８にスライド部材８の全方向のスライドを一定範囲に制限するスライド制限部材１０をスライド部材８の全周を囲むように固定する。図１、図２に示す実施形態では、スライド制限部材１０を下部部材４に固定しているが、上部部材６に固定しても良い。

図１、図２に示す実施形態では、スライド制限部材１０を断面Ｌ字形の部材を固定ボルト１１で下部部材４に固定し、上面視矩形にしてスライド部材８の全周を囲むように配置しているが、上面視円形にしても良い。

スライド制限部材１０の内壁にスライド部材８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１２を配置する。

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。一応、下スライド面１４の摩擦係数が上スライド面１５の摩擦係数より小さく設定された場合について説明する。

地震時、構造物用多面スライド支承装置１に水平応力が付加されると、スライド部材８の摩擦係数の小さい下スライド面１４が下部部材４に対して相対的にスライドを開始し、スライド部材８がスライド制限部材１０に達すると、スライド部材８の摩擦係数の大きい上スライド面１５が上部部材６に対して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、スライド部材８の摩擦係数の小さい下スライド面１４が下部部材４に対してスライド制限部材１０に達するまで相対的にスライドする。スライド部材８の摩擦係数の大きい上スライド面はスライド制限部材１０に達するまで上部部材６と一体に動くため上部構造８には地震エネルギーは伝達されない。

巨大地震の場合、スライド部材８は、スライド制限部材１０に衝突する。スライド制限部材１０の内部材には、スライド部材８の衝突による衝撃を緩和する緩衝部材１２が配置されているのでスライド部材８の衝突によりスライド制限部材１０が破壊されない。

スライド部材８がスライド制限部材１０に達するとスライド部材８の摩擦係数の大きい上スライド面１５が上部部材６に対して相対的スライドを開始し、スライド部材の８の全方向の水平変位に対して大幅にその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下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る。また、上下スライド面が時間差をおいてスライドを開始するので、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３、図４は、本発明の構造物用多面スライド支承装置１の他の実施形態を示す図である。この実施形態の構造物用多面スライド支承装置１は、スライド部材８に上下構造物３，２の相対的回転変位を吸収するゴム等の弾性体からなる回転力吸収ゴム体１３を配置する。回転力吸収ゴム体１３を配置することで、スライド部材８のスライド制限部材１０の衝突による衝撃が、回転力吸収ゴム体１３のせん断変形により吸収されるので、スライド制限部材１０への緩衝材１２の配置を省略することが可能となる。他の構成は、図１、図２に示す実施形態と同様であるので説明を省略する。

図５、図６は、本発明の構造物用多面スライド支承装置１の別の実施形態を示す図である。この実施形態の構造物用多面スライド支承装置１は、上部部材６と下部部材４の間に上下に低摩擦材９を配置したスライド部材８を全方向にスライド可能に設置する。スライド部材８の下面と下部部材４の表面が全面接触して下スライド面１４を形成する。スライド部材８の上面と上部部材６の表面が全面接触して上スライド面１５を形成する。

上下スライド面の摩擦係数が異なるように設定する。摩擦係数の大きな方の上部部材６又は下靴４の表面と上部構造３又は下部構造の表面間に第三スライド面１６を形成する。

図５、図６示す実施形態では、上スライド面１５の摩擦係数が大きいので、上部部材６と上部構造３の間に第三のスライド面１６を形成する。第三スライド面１６の摩擦係数は上スライド面１５の摩擦係数より大きく設定する。

摩擦係数の小さい下スライド面１４側の下部構造２にアンカーボルト５で固定される下部部材４に、スライド部材８の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１７を設置する。

摩擦係数の大きい上スライド面１５側の上部部材６にスライド部材８の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１８を設置する。

最も摩擦係数の大きい第三スライド面１６を形成する上部構造３に第二スライド制限部材１８の外側にセットボルト７で固定される第三スライド制限部材１９を配置する。第三スライド制限部材１９は、第三スライド面１６を介した全方向のスライドを一定範囲に制限する。

図５、図６に示される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。地震時、構造物用多面スライド支承装置１に水平応力が付加されると、スライド部材８の摩擦係数の小さい下スライド面１４が下部部材４に対して相対的にスライドを開始し、スライド部材８がスライド制限部材１０に達すると、スライド部材８の摩擦係数の大きい上スライド面１５が上部部材６に対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、摩擦係数の小さい下スライド面１４での相対的スライドによりスライド部材８が第一スライド制限部材１７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、摩擦係数の小さい下スライド面１４を介したスライドが第一スライド制限部材１７に達し、摩擦係数の大きい上スライド面１５を介して相対的スライドが開始し、スライド部材８が第二スライド制限部材１８に達するＬ２の距離のスライドで吸収する。

レベル３クラスの巨大地震の変位に対しては、摩擦係数の小さい下スライド面１４を介したスライドでスライド部材８が第一スライド制限部材１７に達し、摩擦係数の大きい上スライド面１５を介したスライドでスライド部材が第二スライド制限壁１８に達した後、最も摩擦係数の大きな第三スライド面１６を介して上部部材６がスライドを開始し、上部部材６が第三スライド制限部材１９に達するＬ３の距離のスライドで吸収する。

この実施形態の構造物用多面スライド支承装置１は、摩擦係数の異なる３つのスライド面でのスライドによりレベル３に相当する巨大地震に対しても耐え得る耐震性能を発揮することが可能となる。

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上下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。

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：セットボルト、８：スライド部材、９：低摩擦材、１０：スライド制限部材、１１：固定ボルト、１２：緩衝部材、１３：回転力吸収ゴム体、１４：下スライド面、１５：上スライド面、１６：第三スライド面、１７：第一スライド制限部材、１８：第二スライド制限部材、１９：第三スライド制限部材

Claims

構造物の上部構造と下部構造間に配置され、上面が上部構造側の上部部材と全面接触し下面が下部構造側の下部部材と全面接触して上下スライド面を形成し、一方のスライド面が他方のスライド面の摩擦係数より小さく設定され全方向にスライド可能なスライド部材と、
上下スライド面の内、摩擦係数の小さいスライド面側に形成されスライド部材の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と、
上下スライド面の内、摩擦係数の大きいスライド面側に形成されスライド部材の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と、
第三スライド面が形成された上部構造又は下部構造において第二スライド制限部材の外側に形成される第三スライド制限部材と、
を備え、
摩擦係数の大きい側の上部部材と上部構造間又は下部部材と下部構造間に上下スライド面の摩擦係数より大きい第三スライド面が形成される
ことを特徴とする構造物用多面スライド支承装置。
第一スライド制限部材と、第二スライド制限部材及び第三スライド制限部材の内壁にスライド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に記載の構造物用多面スライド支承装置。
スライド部材に回転吸収用ゴム体を配置し、第一スライド制限部材と、第二スライド制限部材及び第三スライド制限部材への衝突の衝撃を回転吸収用ゴム体のせん断変形により吸収す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。
スライド部材の上下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。