JP7381354B2 - 免震装置の接合構造 - Google Patents
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Description
本発明は、免震装置の接合構造に関する。
下記特許文献１には、鋼管柱のベースプレートに、免震装置のフランジをボルト接合した接合構造が示されている。
上記特許文献１に示された接合構造のように、免震装置のフランジを、被接合部にボルト接合する場合、一般的に、接合ボルトにせん断力を負担させるせん断接合とする場合が多い。しかし、接合ボルトにせん断力を作用させるためには、接合ボルトを挿入するボルト孔径を小さくして、せん断ボルトとボルト孔とのクリアランスを小さくする必要がある。このため、フランジと被接合部とを配置する際、高い施工精度が求められる。つまり、施工性が悪い。
本発明は上記事実を考慮して、免震装置のフランジと建物の被接合部とを接合する施工性を向上できる、免震装置の接合構造を提供することを目的とする。
請求項１の免震装置の接合構造は、免震装置における上端部及び下端部に形成されたフランジの少なくとも一方と、建物の被接合部と、の接合構造であって、前記フランジにおいて、前記被接合部と対向する面に形成された粗面層及び防錆層と、前記被接合部において、前記フランジと対向する面に形成された粗面層及び防錆層と、前記フランジと前記被接合部とを接合する接合ボルトと、を備えている。
請求項１に記載の免震装置の接合構造では、免震装置におけるフランジ及び建物の被接合部に形成された粗面層により、フランジと被接合部との間の摩擦係数が高められている。また、防錆層があることで、防錆効果を発揮できるほか、摩擦係数を高められる。
さらに、フランジと被接合部とは、接合ボルトによって接合されている。これらの接合ボルト、粗面層及び防錆層により、フランジと前記被接合部との接合形式が、摩擦接合とされる。摩擦接合では、例えば接合ボルトのせん断耐力を期待するせん断接合と比較して、接合ボルトとボルト孔との間のクリアランスを大きくできる。このため位置決め精度を高くしなくても、ボルト孔にボルトを挿通し易い。
これにより、免震装置のフランジと建物の被接合部とを接合する施工性を向上することができる。
請求項２の免震装置の接合構造は、請求項１に記載の免震装置の接合構造において、前記粗面層はブラスト処理によって形成され、前記防錆層は無機ジンクリッチプライマーによって形成されている。
請求項２の免震装置の接合構造では、ブラスト処理により粗面層を形成することで、他の方法（例えばＡ種化成皮膜処理）によって粗面層を形成する場合と比較して、容易に粗面層を形成できるほか、安価に粗面層を形成できる。さらに、無機ジンクリッチプライマーによって防錆層を形成することで、防錆機能が発揮されるほか、例えば有機ジンク立地プライマー等で防錆層を形成する場合と比較して、高い摩擦係数が得られる。
請求項３の免震装置の接合構造は、免震装置における上端部及び下端部に形成されたフランジの少なくとも一方と、建物の被接合部と、の接合構造であって、前記フランジにおいて、前記被接合部と対向する面に形成された粗面層及び防錆層と、前記被接合部において、前記フランジと対向する面に形成された粗面層及び防錆層と、前記フランジと前記被接合部との間に挟まれて配置されると共に、両面に防錆層及び粗面層が形成された挟みプレートと、前記フランジと前記被接合部とを接合する接合ボルトと、を備えている。
請求項３の免震装置の接合構造によると、両面に防錆層及び粗面層が形成された挟みプレートが、フランジと接合部との間に挟まれることにより、摩擦面が増える。これにより、摩擦接合力に悪影響はない。
請求項４の免震装置の接合構造は、請求項３に記載の免震装置の接合構造において、前記挟みプレートにおいて、前記防錆層は溶融亜鉛めっきにより形成され、前記粗面層はリン酸処理によって形成されている。
請求項４の接合構造では、溶融亜鉛めっきによって防錆層を形成することで、高い防錆能力を確保できる。また、リン酸処理により粗面層を形成することで、高い摩擦係数を確保できる。
本発明によると、免震装置のフランジと建物の被接合部とを接合する施工性を向上できる。
以下、本発明の実施形態に係る免震装置の接合構造について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。また、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において構成を省略する又は異なる構成と入れ替える等、適宜変更を加えて実施することができる。
＜免震装置の接合構造の概略＞
本発明の実施形態に係る免震装置の接合構造は、免震装置と建物との接合構造である。図１に示すように、免震装置２０は、建物１０における下部構造体３０と上部構造体４０との間に配置され、下部構造体３０及び上部構造体４０に固定されている。また、免震装置２０は、上部構造体４０の荷重を支持している。
本発明の実施形態に係る免震装置の接合構造は、免震装置と建物との接合構造である。図１に示すように、免震装置２０は、建物１０における下部構造体３０と上部構造体４０との間に配置され、下部構造体３０及び上部構造体４０に固定されている。また、免震装置２０は、上部構造体４０の荷重を支持している。
（下部構造体）
下部構造体３０は、一例として、鉄骨造の柱梁架構３１と、柱梁架構３１に支持された床版３２と、床版３２から上方へ突出した鉄骨製の台座部３４と、を備えて形成されている。
下部構造体３０は、一例として、鉄骨造の柱梁架構３１と、柱梁架構３１に支持された床版３２と、床版３２から上方へ突出した鉄骨製の台座部３４と、を備えて形成されている。
台座部３４の上端には、免震装置２０が接合される被接合部としてのプレート３６が固定されている。プレート３６は鋼板によって形成され、台座部３４とプレート３６とが一体となっている。
なお、本実施形態において下部構造体３０は柱梁架構３１を含む構成とされ、建物１０を中間層免震の建物としているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば建物１０は基礎免震構造としてもよい。
（上部構造体）
上部構造体４０は、一例として、鉄骨造の柱梁架構とされ、角形鋼管で形成された柱４２と、柱４２の下端部に接合されたＨ形鋼の基礎梁４４と、を備えている。柱４２を形成する角形鋼管の内部には、コンクリートが充填されている。すなわち柱４２は、所謂ＣＦＴ（Concrete Filled Steel Tube）構造とされている。柱４２の下端部には、免震装置２０が接合される被接合部としてのベースプレート４６が接合されている。ベースプレート４６は、鋼板によって形成されている。なお、柱４２は円形鋼管によって形成してもよい。
上部構造体４０は、一例として、鉄骨造の柱梁架構とされ、角形鋼管で形成された柱４２と、柱４２の下端部に接合されたＨ形鋼の基礎梁４４と、を備えている。柱４２を形成する角形鋼管の内部には、コンクリートが充填されている。すなわち柱４２は、所謂ＣＦＴ（Concrete Filled Steel Tube）構造とされている。柱４２の下端部には、免震装置２０が接合される被接合部としてのベースプレート４６が接合されている。ベースプレート４６は、鋼板によって形成されている。なお、柱４２は円形鋼管によって形成してもよい。
（免震装置）
免震装置２０は、積層ゴム支承２２と、上フランジ２４と、下フランジ２６と、を備えて形成されている。積層ゴム支承２２と上フランジ２４とは、図示しないボルトを用いて固定されている。また、積層ゴム支承２２と下フランジ２６とは、図示しないボルトを用いて固定されている。
免震装置２０は、積層ゴム支承２２と、上フランジ２４と、下フランジ２６と、を備えて形成されている。積層ゴム支承２２と上フランジ２４とは、図示しないボルトを用いて固定されている。また、積層ゴム支承２２と下フランジ２６とは、図示しないボルトを用いて固定されている。
上フランジ２４は、免震装置２０における上端部に形成され、上部構造体４０のベースプレート４６に、高力ボルト５０を用いて接合されている。同様に、下フランジ２６は、免震装置２０における下端部に形成され、下部構造体３０のプレート３６に、高力ボルト５０を用いて接合されている。
ベースプレート４６、プレート３６、上フランジ２４及び下フランジ２６は、平面視で略同形の円形状とされている。図２に示すように、ベースプレート４６と上フランジ２４とを接合する高力ボルト５０は、ベースプレート４６の外周に沿って配置されている。図示は省略するが、プレート３６と下フランジ２６とを接合する高力ボルト５０についても同様である。
＜免震装置の接合構造の詳細＞
図３には、上部構造体４０のベースプレート４６と、免震装置２０の上フランジ２４と、の接合構造が示されている。また、図３には、下部構造体３０のプレート３６と、免震装置２０の下フランジ２６と、の接合構造が示されている。
図３には、上部構造体４０のベースプレート４６と、免震装置２０の上フランジ２４と、の接合構造が示されている。また、図３には、下部構造体３０のプレート３６と、免震装置２０の下フランジ２６と、の接合構造が示されている。
ベースプレート４６、プレート３６、上フランジ２４及び下フランジ２６には、それぞれ貫通孔４６Ｈ、３６Ｈ、２４Ｈ及び２６Ｈが形成されている。貫通孔４６Ｈと貫通孔２４Ｈとは互いに連通して配置され、高力ボルト５０が挿通されている。同様に、貫通孔３６Ｈと貫通孔２６Ｈとは互いに連通して配置され、高力ボルト５０が挿通されている。
（上フランジ）
上フランジ２４において、ベースプレート４６と対向する面には、粗面層２４Ａ及び防錆層２４Ｂが形成されている。
上フランジ２４において、ベースプレート４６と対向する面には、粗面層２４Ａ及び防錆層２４Ｂが形成されている。
粗面層２４Ａは、上フランジ２４の表面をサンドブラスト処理又はショットブラスト処理することにより、金属表面に凹凸が形成された部分である。図３においては、この凹凸が形成された部分とその他の部分との境界を、破線で示している。なお、粗面層２４Ａは、上フランジ２４において、下フランジ２６と対向する面にも形成されている。
防錆層２４Ｂは、上フランジ２４に対して、粗面層２４Ａの上から（粗面層２４Ａの表面に）無機ジンクリッチプライマーリッチプライマーを塗装して形成された塗膜層である。なお、防錆層２４Ｂは、上フランジ２４において、下フランジ２６と対向する面にも形成されている。さらに、防錆層２４Ｂは、貫通孔２４Ｈの内周面にも形成されている。
なお、上フランジ２４において下フランジ２６と対向する面には、防錆層２４Ｂの上から（防錆層２４Ｂの表面に）エポキシ塗料による塗膜層２４Ｃが形成されている。
（ベースプレート）
ベースプレート４６において、上フランジ２４と対向する面には、粗面層４６Ａ及び防錆層４６Ｂが形成されている。粗面層４６Ａは粗面層２４Ａと同様の方法によって形成されている。後述する粗面層２６Ａ、３６Ａについても同様である。また、防錆層４６Ｂは、防錆層２４Ｂと同様の方法によって形成されている。後述する防錆層２６Ｂ、３６Ｂについても同様である。また、防錆層４６Ｂは、貫通孔４６Ｈの内周面にも形成されている。
ベースプレート４６において、上フランジ２４と対向する面には、粗面層４６Ａ及び防錆層４６Ｂが形成されている。粗面層４６Ａは粗面層２４Ａと同様の方法によって形成されている。後述する粗面層２６Ａ、３６Ａについても同様である。また、防錆層４６Ｂは、防錆層２４Ｂと同様の方法によって形成されている。後述する防錆層２６Ｂ、３６Ｂについても同様である。また、防錆層４６Ｂは、貫通孔４６Ｈの内周面にも形成されている。
なお、ベースプレート４６において柱４２側の面には、錆止め塗料（一例として、鉛・クロムフリーさび止めペイント）による防錆層４６Ｃが形成されている。
（下フランジ）
下フランジ２６において、プレート３６と対向する面には、粗面層２６Ａ及び防錆層２６Ｂが形成されている。粗面層２６Ａは、下フランジ２６において、上フランジ２４と対向する面にも形成されている。防錆層２６Ｂは、下フランジ２６において、上フランジ２４と対向する面にも形成されている。さらに、防錆層２６Ｂは、貫通孔２６Ｈの内周面にも形成されている。
下フランジ２６において、プレート３６と対向する面には、粗面層２６Ａ及び防錆層２６Ｂが形成されている。粗面層２６Ａは、下フランジ２６において、上フランジ２４と対向する面にも形成されている。防錆層２６Ｂは、下フランジ２６において、上フランジ２４と対向する面にも形成されている。さらに、防錆層２６Ｂは、貫通孔２６Ｈの内周面にも形成されている。
なお、下フランジ２６において上フランジ２４と対向する面には、防錆層２６Ｂの上から（防錆層２６Ｂの表面に）エポキシ塗料による塗膜層２６Ｃが形成されている。
（プレート）
プレート３６において、下フランジ２６と対向する面には、粗面層３６Ａ及び防錆層３６Ｂが形成されている。防錆層４６Ｂは、貫通孔４６Ｈの内周面にも形成されている。プレート３６において台座部３４側の面には、錆止め塗料（一例として、鉛・クロムフリーさび止めペイント）による防錆層３６Ｃが形成されている。
プレート３６において、下フランジ２６と対向する面には、粗面層３６Ａ及び防錆層３６Ｂが形成されている。防錆層４６Ｂは、貫通孔４６Ｈの内周面にも形成されている。プレート３６において台座部３４側の面には、錆止め塗料（一例として、鉛・クロムフリーさび止めペイント）による防錆層３６Ｃが形成されている。
＜作用及び効果＞
本発明の実施形態に係る免震装置の接合構造では、図３に示すように、免震装置２０のフランジ（上フランジ２４及び下フランジ２６）及び建物１０の被接合部（ベースプレート４６及びプレート３６）に粗面層２４Ａ、２６Ａ、４６Ａ、３６Ａが形成されている。これにより、フランジと被接合部との間（上フランジ２４とベースプレート４６との間、及び、下フランジ２６とプレート３６との間）の摩擦係数が高められている。また、防錆層２４Ｂ、２６Ｂ、４６Ｂ、３６Ｂがあることで、防錆効果を発揮できるほか、摩擦係数を高められる。
本発明の実施形態に係る免震装置の接合構造では、図３に示すように、免震装置２０のフランジ（上フランジ２４及び下フランジ２６）及び建物１０の被接合部（ベースプレート４６及びプレート３６）に粗面層２４Ａ、２６Ａ、４６Ａ、３６Ａが形成されている。これにより、フランジと被接合部との間（上フランジ２４とベースプレート４６との間、及び、下フランジ２６とプレート３６との間）の摩擦係数が高められている。また、防錆層２４Ｂ、２６Ｂ、４６Ｂ、３６Ｂがあることで、防錆効果を発揮できるほか、摩擦係数を高められる。
さらに、上フランジ２４とベースプレート４６とは、高力ボルト５０によって接合されている。これらの高力ボルト５０、粗面層２４Ａ、４６Ａ及び防錆層２４Ｂ、４６Ｂにより、上フランジ２４とベースプレート４６との接合形式が、摩擦接合とされる。
摩擦接合では、例えば接合ボルトのせん断耐力を期待するせん断接合と比較して、接合ボルトとボルト孔との間のクリアランスを大きくできる。このため、上フランジ２４とベースプレート４６との位置決め精度、すなわち免震装置２０の位置決め精度を高くしなくても、ボルト孔である貫通孔２４Ｈ及び貫通孔４６Ｈに高力ボルト５０を挿通し易い。
これにより、免震装置２０の上フランジ２４と建物１０のベースプレート４６とを接合する施工性を向上することができる。
同様に、下フランジ２６とプレート３６とは、高力ボルト５０によって接合されている。高力ボルト５０、粗面層２６Ａ、３６Ａ及び防錆層２６Ｂ、３６Ｂにより、下フランジ２６とプレート３６との接合形式が、摩擦接合とされる。このため、下フランジ２６とプレート３６との位置決め精度、すなわち免震装置２０の位置決め精度を高くしなくても、ボルト孔である貫通孔２６Ｈ及び貫通孔３６Ｈに高力ボルト５０を挿通し易い。
これにより、免震装置２０の下フランジ２６と建物１０のプレート３６とを接合する施工性を向上することができる。
また、本発明の実施形態に係る免震装置の接合構造では、ブラスト処理により粗面層２４Ａ、２６Ａ、４６Ａ、３６Ａを形成することで、他の方法（例えばＡ種化成皮膜処理）によって粗面層を形成する場合と比較して、容易に粗面層を形成できるほか、安価に粗面層を形成できる。さらに、無機ジンクリッチプライマーによって防錆層２４Ｂ、２６Ｂ、４６Ｂ、３６Ｂを形成することで、防錆機能が発揮されるほか、例えば有機ジンク立地プライマー等で防錆層を形成する場合と比較して、高い摩擦係数が得られる。このため、粗面層２４Ａ、２６Ａ、４６Ａ、３６Ａの摩擦係数が低下し難い。
なお、後述する挟みプレート６０を「設けない」本実施形態において、上フランジ２４とベースプレート４６とを接合する高力ボルト５０、及び、下フランジ２６とプレート３６とを接合する高力ボルト５０に導入する軸力の平均値が２４３ｋＮの場合において、上フランジ２４とベースプレート４６との間のすべり係数を確認したところ、このすべり係数は、０．６１３であった。
また、軸力の平均値が２５９ｋＮの場合におけるすべり係数は０．５８０であった。さらに、軸力の平均値が２６５ｋＮの場合におけるすべり係数は０．５６３であった。なお、これらのすべり係数は、高力ボルト５０に導入軸力が作用して２４時間以上経過後におけるすべり係数である。
すべり係数を概ね０．４５以上とすることで、摩擦接合とすることができる。なお、これらの上フランジ２４、ベースプレート４６、下フランジ２６及びプレート３６における防錆層２４Ｂ、４６Ｂ、２６Ｂ、３６Ｂにおける無機ジンクリッチプライマーの厚みは、約７５μｍとされている。
＜変形例＞
図４には、本発明の実施形態の変形例が示されている。この変形例においては、上フランジ２４とベースプレート４６との間に、挟みプレート６０が設けられている。同様に、下フランジ２６とプレート３６との間に、挟みプレート６０が設けられている。
図４には、本発明の実施形態の変形例が示されている。この変形例においては、上フランジ２４とベースプレート４６との間に、挟みプレート６０が設けられている。同様に、下フランジ２６とプレート３６との間に、挟みプレート６０が設けられている。
挟みプレート６０は、溶融亜鉛メッキ鋼板を用いて形成されている。すなわち挟みプレート６０には、鋼板６２の両面に亜鉛メッキによる防錆層６４が形成されている。
防錆層６４の上には、粗面層６６が形成されている。粗面層６６は、リン酸亜鉛処理液を防錆層６４に塗布し、リン酸亜鉛の不溶性結晶を生成する（リン酸処理する）ことで形成される。
この変形例に係る免震装置の接合構造によると、両面に防錆層６４及び粗面層６６が形成された挟みプレート６０が、上フランジ２４とベースプレート４６との間に挟まれることにより、摩擦面が増える。これにより、摩擦接合力に悪影響はない。同様に、下フランジ２６とプレート３６との摩擦接合力に悪影響はない。
なお、挟みプレート６０を設けた実施形態において、上フランジ２４とベースプレート４６とを接合する高力ボルト５０、及び、下フランジ２６とプレート３６とを接合する高力ボルト５０に導入する軸力の平均値が２３５ｋＮの場合において、挟みプレート６０を介した上フランジ２４とベースプレート４６との間のすべり係数を確認したところ、このすべり係数は、０．５９６であった。
また、軸力の平均値が２３３ｋＮの場合におけるすべり係数は０．５８８であった。さらに、軸力の平均値が２２０ｋＮの場合におけるすべり係数は０．５７３であった。すべり係数を概ね０．４５以上とすることで、摩擦接合とすることができる。
なお、これらのすべり係数は、上述した挟みプレート６０を「設けない」本実施形態と同様に、高力ボルト５０に導入軸力が作用して２４時間以上経過後におけるすべり係数である。また、これらの上フランジ２４、ベースプレート４６、下フランジ２６及びプレート３６における防錆層２４Ｂ、４６Ｂ、２６Ｂ、３６Ｂにおける無機ジンクリッチプライマーの厚みは、約７５μｍとされている。
なお、図４に示した変形例においては、挟みプレート６０を上フランジ２４とベースプレート４６との間、及び、下フランジ２６とプレート３６との間の双方に設けているが、本発明の実施形態はこれに限らない。
例えば挟みプレート６０は、上フランジ２４とベースプレート４６との間、及び、下フランジ２６とプレート３６との間の少なくとも一方に設ければよい。
また、上述した実施形態においては、粗面層及び防錆層を、上フランジ２４及び下フランジ２６の双方に形成したが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば粗面層及び防錆層は、上フランジ２４及び下フランジ２６の少なくとも一方に形成すればよい。但し、粗面層及び防錆層を形成した上フランジ２４又は下フランジ２６が接合されるベースプレート４６又はプレート３６にも、粗面層及び防錆層を形成するものとする。
また、上述した実施形態においては、粗面層２４Ａ、２６Ａ、４６Ａ、３６Ａをサンドブラスト処理により形成しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば粗面層２４Ａ、２６Ａ、４６Ａ、３６Ａの少なくとも１つを、ショットブラスト処理により形成してもよい。すなわち、各粗面層２４Ａ、２６Ａ、４６Ａ、３６Ａはそれぞれ異なる方法で形成することができる。以上説明したように、本発明は様々な態様で実施できる。
１０ 建物
２０ 免震装置
２４ 上フランジ（フランジ）
２４Ａ 粗面層
２４Ｂ 防錆層
２６ 下フランジ（フランジ）
２６Ａ 粗面層
２６Ｂ 防錆層
３６ プレート（被接合部）
３６Ａ 粗面層
３６Ｂ 防錆層
４６ ベースプレート（被接合部）
４６Ａ 粗面層
４６Ｂ 防錆層
５０ 高力ボルト（接合ボルト）
６０ 挟みプレート
６４ 防錆等
６６ 粗面層
２０ 免震装置
２４ 上フランジ（フランジ）
２４Ａ 粗面層
２４Ｂ 防錆層
２６ 下フランジ（フランジ）
２６Ａ 粗面層
２６Ｂ 防錆層
３６ プレート（被接合部）
３６Ａ 粗面層
３６Ｂ 防錆層
４６ ベースプレート（被接合部）
４６Ａ 粗面層
４６Ｂ 防錆層
５０ 高力ボルト（接合ボルト）
６０ 挟みプレート
６４ 防錆等
６６ 粗面層
Claims (4)
- 免震装置における上端部及び下端部に形成されたフランジの少なくとも一方と、建物の被接合部と、の接合構造であって、
前記フランジにおいて、前記被接合部と対向する面に形成された粗面層及び防錆層と、
前記被接合部において、前記フランジと対向する面に形成された粗面層及び防錆層と、
前記フランジと前記被接合部とを接合する接合ボルトと、
を備えた、免震装置の接合構造。 - 前記粗面層はブラスト処理によって形成され、前記防錆層は無機ジンクリッチプライマーによって形成されている、
請求項１に記載の免震装置の接合構造。 - 免震装置における上端部及び下端部に形成されたフランジの少なくとも一方と、建物の被接合部と、の接合構造であって、
前記フランジにおいて、前記被接合部と対向する面に形成された粗面層及び防錆層と、
前記被接合部において、前記フランジと対向する面に形成された粗面層及び防錆層と、
前記フランジと前記被接合部との間に挟まれて配置されると共に、両面に防錆層及び粗面層が形成された挟みプレートと、
前記フランジと前記被接合部とを接合する接合ボルトと、
を備えた免震装置の接合構造。 - 前記挟みプレートにおいて、
前記防錆層は溶融亜鉛めっきにより形成され、前記粗面層はリン酸処理によって形成されている、
請求項３に記載の免震装置の接合構造。
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| JP2020013761A JP7381354B2 (ja) | 2020-01-30 | 2020-01-30 | 免震装置の接合構造 |
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| JP2021120514A JP2021120514A (ja) | 2021-08-19 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2004195892A (ja) | 2002-12-20 | 2004-07-15 | Bando Chem Ind Ltd | フランジ鋼板付きゴム鋼板積層体 |
| JP2005305303A (ja) | 2004-04-21 | 2005-11-04 | Nippon Steel Corp | 鋼材の防錆方法および塗装鋼材 |
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-
2020
- 2020-01-30 JP JP2020013761A patent/JP7381354B2/ja active Active
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