JPH07505934A - 耐震建造物構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 耐震建造物構造 ［技術分野］ 本発明は一般的に静的構造とその支持に関するが、特には橋梁や建築物のための 耐震建造物構造の静的構造物と支持構造物に関する。

［背景技術］ 適切に設計され構築されたホメオスタテイクな構造は動的平衡状態で存在する。

“ホメオスタテイク”とは相異なるが相互依存する有機的組織体またはその集団 の要素または集団の間で比較的安定した平衡状態またはそのような状態に向かう 傾向として定義される。

ジー・アンド・シーメリアン会社１９７６年発行のウエツブスターニューカレジ ット辞典を参照のこと。ホメオスタテイク状態または臨界角が構造の支持の垂直 軸から２５°より大きい場合はこの平衡状態が続く。

しかしこの構造に対して過荷重や振動が加えられたためにこの臨界角が２５°を 割る場合にはこのホメオスタテイク構造が崩壊することもある。臨界角が０°に 近づくに従い、この構造の固い横梁支持部材は加えられた力に対する抵抗が減少 する。この状態は地震などの異常応力の場合などに発生する。

このように、厳しい地震条件下で崩壊しない橋梁や建造物を建設するためには、 従来の技術では問題を残している。

［発明の開示］ 耐震建造物構造は荷重とそれによって発生する応力に対する抵抗を減少させるの ではなく、増加させる多くのホメオスタティクな装置からなる。

改善の共通な特徴として、支持柱（１４４）はその頂部に相対面し、かつ、溝付 チャンネル（１４３）をもった支点（１４６）をもち、この溝形鋼はその上に乗 る弾性横梁部材（１１８）の長手軸に対しである角度で傾斜し、これによって、 溝付チャンネル（１４３）の相対する支点間を直線的に計測した場合、荷重の増 加と弾性横架部材の曲がりと共に水平方向間隔が減少する。

このように厳しい地震の影響に対して防ぐことのできる建造物を構築することか 本発明の主要目的である。

支持柱上の効率的、経済的、実質的な衝撃吸収横梁部材を備えることが本発明の 第二の目的である。

本発明の第三の目的は弾性横梁部材が地震の衝撃に対応して曲がるに従い抵抗を 増加させるような支点を組み込んでいることである。

その他の目的として、漸増する負荷によって臨界角が２５°以下に減少する場合 の崩壊に抵抗するホメオスタティクな装置を構築することである。

追加の目的は臨界角か２５°以下に減少したときに横梁部材が更に曲がることに 対して抵抗を増加させる静的構造と支持を設計することである。

更なる目的として、各弾性横梁の縦軸に対しである角度で傾いた溝付チャンネル を備え、これによって各部材のための２つの支点間の支持間隔か、部材か撓むに 従って、短くなり、負荷の増加にともない、更に曲がらないようにこの部材が漸 増する抵抗を生み出すことである。

また、接着、鋳込み、ボルト締め、埋め込みまたその他の方法によって垂直支持 柱の頂部に取付けられ、各弾性横梁部材の両端または両端近くに支点を形成する 固い支点を構築することを目的とする。

更に同様に、荷重が横梁部材に加えられた時は常に、水平方向軸に対しである角 度を持ってチャンネル内を弾性横梁部材が滑ることができるように固い支点を配 置することも本目的の一つである。

最後に大面積にわたって適用される荷重支持のできるモジュール型建造構造の設 計を目的の一つとしている。

本発明の目的とその他の利点は以下に述べる簡単な図面の説明と引き続いて述べ る具体案の詳細説明を検討することによってより容易に理解できる。

［図面の簡単な説明］　゛ 図１は支持構造上の平衡状態にある荷重の代表的な図示例である。

図２は図１の支持構造の荷重に加えられる力を示す図である。

図３は荷重に加えられる過度の力を示し、これによって図１の支持構造の崩壊を 示す図である。

図４は図１の支持構造の２支点上にわたされた多層構造の弾性横梁部材の第一の 具体案を示す図である。

図５は図１の支持構造の同じ２支点上にわたされたテーパーをもった弾性横梁部 材の第二の具体案を示す図である。

図６は図１の支持構造と同じ２支点上にわたされたそれ自体がＣ形状に曲がった 形状を持つ弾性横梁部材の第三の具体案を示す図である。

図７は図６の矢視７−７による断面図である。

図８は図６に示された弾性横梁部材の第三の具体案に加えられる大きな力を示す 図である。

図９は本発明の第一の具体案による支点を持つ支持柱の側面図である。

図１０は図９に示された支持柱の正面図である。

図１１は間隔を持った２支持柱上に乗る弾性横梁部材の第四の具体案の代表的図 である。

図１２は図１１に示された第四の具体案としての弾性横梁部材に加えられる小さ な力を示す図である。

図１３は図１１に示された第四の具体案としての弾性横梁部材に加えられる大き な力を示す図である。。

図１４は本発明による第二の具体案の支点の側面図である。

図１５は図１４に示された第二具体案の支点の正面図である。

図１６は本発明による第三具体案の支点の側面図である。

図１７は図９−１３に示された支持柱または図１４−１６に示された支点上にボ ルト締めされた支点板の平面図である。

図１８は本発明による第四の具体案の支点板の頂点上に取付けられた支点の側面 図である。

図１９は図１８の背面図である。

図２０は図１８の背面図である。

図２１は第五の具体案による図１８−２０に示されたように相対する２支点上に 両端を乗せた弾性横梁部材の側面図である。

図２２は本発明の第四の具体案による支点によって部材が支持されている場合に 、図１１に最初に示されたように第四の具体案による弾性横梁部材へ加えられる 小さな力を示す図である。

図２３は本発明の第五具体案による支持点によって支持される第四の具体案によ る弾性横梁部材に加えられる小さな力を示す図である。

図２４は本発明による第六具体案の支持点によって支持された第四具体案の弾性 横梁部材上に乗る構造を示す図である。

図２５は図２４の矢視２５−２５の平面図である。

図２６は図２４の矢視２６−２６の断面図である。

図２７は図２４の矢視２７−２７の側面図である。

図２８は図２７の矢視２８−２８の底面図である。

［実施例コ 図１では平衡状態にある建造物構造が示され、ここでは支点１０３の点で、相対 する端部近くで支持されたバー１０２が荷重１０１によって曲げられている状態 を示している。

図２ではまっすぐな曲がっていないバー１０２上に荷重１０１が置かれる直前の 初期の未負荷状態と下方にバー１０２を曲げるように荷重１０１に小さな力Ｆが 加えられた直後の荷重状態と、これによって荷重１０１が低部位］−０４に変位 する状態を示している。

図３では過大な力Ｆ′が荷重１０１に加えられ、このために曲がったバー１０２ が模式的な線１０５にそって損傷し、図１及び２に示された建造物構造がひいて は崩壊する状態を示している。

図４では、本発明の第一の具体案による弾性横梁部材１０６は層状てあって２つ の支点１０３上に乗っている状態を示している。部材１０６が加えられる荷重に 対応して曲がるに従い、部材１０６は漸増かつステップ状にその抵抗力を増す。

部材１０６はその両端では歪まず、支点１０３で滑らかに滑るように接触させる ためにその底表面は滑らかである。

図５では本発明の第二の具体案を示し、弾性横梁部材１０７は両端に向かってテ ーパーをなし、２支点１０３上に静置する。部材１０７は荷重に応じて撓むに従 い、部材１０７は荷重に対する抵抗力を漸増させる。

図６では本発明による第三の具体案を示し、弾性横梁部材１０８はそれ自体が曲 がって両端をＣ型状に成形している。部材１０８はまた、同じ２支点１０３上に 静置する。部材１０８のＣ型端部はその端部１１１を溶接によって孔明板１０９ に取付ける。図６の矢視７−７は図７に断面図として示されている。

図７では端部１１１が板１０９に溶接されている模様が示され、板１０９は細孔 を有し、上部及び下部の曲がったチャンネル１１０間を部材１０８が上下に動く 。

図８では、支点１０３上に乗った部材１０８に大きな力Ｆ′が加えられた状態を 示す。部材１０８がその端部１１１の点で板１０９の下部的がりチャンネルに接 触したときには、建造物構造のＦ′に対する抵抗力が増加し、部材１０８が更に 撓むことを最小限に抑える。

ここで図４−８は本発明による弾性横梁部材の３種の異なった具体案を示し、図 ９及び１０は本発明による支持柱１１３の具体案を示す。

図９では、溝型鋼１１６が形成されている傾斜した支点部１１４をもっている支 持柱１１３の側面図を示す。支点部１１４は点線で示された水平座標から１１５ °の角度で曲げられている。

図１０は、支持柱１１３の前面を示す。この図では支点部１１４の溝付チャンネ ル１１６の溝が示されている。

図１１−４３に本発明の第四具体案による弾性横梁部材を図示している。

図１１では横梁部材は間隔をとった２つの支持柱１１３上で相互に相対した支点 部の溝付チャンネル１１６上に静置している。横梁部材は円筒棒であり、２つの 柱１１３の間に吊るされた中央部１１７を有している。横梁部材の両端部１１８ は反対側に開放端をもった溝付チャンネルから張り出している。支点部分１１４ は支柱１１３の垂直軸からある角度で傾いている。

図１２では第四具体案による横梁部材に小さな力Ｆ１が加えられている状態を示 している。小さな力Ｆ１と平衡状態に達するために、横梁部材は曲がり、支持柱 １１３の支点部１１４の溝付チャンネル１１６内で小距離を滑る。平衡状態に達 した後に、横梁部材の中央部１１７ａは、直線的に水平方向に計った場合、図１ １に見られるように部材が単に乗っているときの中央部１１７より短くなる。

小さな力Ｆが横梁部材を下方に押せば、支持柱１１３間で横梁部材がより曲がる ために、図１２に示す横梁部材の端部１１８ａは、図１１に示されているように 部材が単に乗っているときの端部１１８よりは短くなる。従って張り出し端部１ １８ａは必然的に減る。これらの端部１１８ａは溝付チャンネルの反対側の開放 端上に張り出す。

図１３は第四具体案の横梁部材に大きな力Ｆ２が加えられた状態を示している。

大きな力Ｆ２と平衡状態に達するために、横梁部材は曲がり更に、平衡状態が得 られるまで、溝付チャンネルの内側端で示される最小距離まで滑る。この状態で 、横梁部材の中央部分は、直線的に水平方向に計られた場合、図１２における中 央部１１７ａよりも短くなる。また、大きな力Ｆ２か横梁部材を更に下方に押す に従い、横架部材は支持柱１１３間で更に曲げられる。この結果、端部１１８ａ の張り出し部は更に減少する。更に、端部１１８ｂは、同様に、溝付き溝型鋼１ １６の反対側の開放端に張り出す。

図１３の力Ｆ２が図３の力Ｆ′に等しい場合、図３のバー１０２が損傷しても本 発明による横梁部材は損傷しない。横梁部材が損傷しない理由は支点１０３では 再分配を許さないが支持柱１．１３の支点部１１４における溝付チャンネル１１ ６が加えられた荷重の再分配を許すために弾性横梁部材か滑るようになっている からである。

図１４と１５は本発明の第二具体案によΣ支点の図例である。図１４に側面図、 図１５は正面図を示している。

図１４では、水平座標からある角度１１９で下方に傾いた溝付チャンネル１２４ をもった支点１２０か示されている。図１５では支点１２０の溝付チャンネル１ ２１に溝が切っである。この支点は固く、上方を向いているが、図９−１３に示 された傾斜した支点部１１４に類似し、支持柱１１３の頂部をもって代替えする こともできる。しかし、支点１２０の垂直軸は図９−１３に示された支持柱の垂 直軸と同軸配置される。

図１６は本発明の第三具体案による支点の側面図を示す。この第三具体案では、 固い上方向きの支点１２２は第二具体案で図示された図１４．１５に見られる溝 付チャンネル１２１と同じチャンネルをもつ。ただし、もし上部端１２３が鋭く 点状になっていれば起こり得るようなノツチの発生をさせることなく、横梁部材 が静置されるように、第三具体案では溝付チャンネル１２１に丸みの付いた上部 端１２３をもたせている。またこの丸みの付いた上部端１２３は、もし端部１２ ３が鋭く、特に烈しい地震時などに、本発明の建造物構造に加わる多重の衝撃に 起因して、横梁部材が溝付チャンネルの中を前後に滑ることが発生するような場 合に、横梁部材がかじりつくことを防いでいる。

９１７は、支点板１４５の平面図である。支点板１４５は溝付チャンネル１２４ と、チャンネル１２４に隣接したフランジ部を貫通する複数筒のドリル孔１２５ を有している。孔１２５は支点板１４５を図９−１３に示す支持柱１１３の傾斜 した支点部１１４の溝付チャンネル上にまたは図１４−１６に示す固い上方向き 支点１２０および１２２上の溝付チャンネル上にボルト締めかその他の方法でし っかり取付けられる。

図１８−２１は本発明の第四具体案による支点の図である。図１８は側面図、図 １９は背面図、図２０は平面図を示す。

図１８では支点１３０は傾斜したチャンネル１２６と縦方向に補強した側面リブ １２７を有している。ボルト１２８は支持柱１５３へ支点１３０を締付ける。

図１９では、図１６に示した第三具体案の支点における端部１２３と同様に、支 点１３０の傾斜したチャンネル１２６に溝が切られ、丸い上部端を有しているこ とがこの背面図でみられる。

図２０では、切り込み溝１２９が支点１３０の前面縁に付けられ、これによって 、横梁部材が溝付チャンネル１２６内を滑るときに十分に曲がることが出来、支 点１３０の前面縁に接触しないことを示している。リブ１２７およびボルト１２ ８によって支点１３０に安定度が加えられているが、横架部材が溝付チャンネル １２６内を滑る場合は特に安定度が増す。

図２１では、本発明の第五具体案による弾性横梁部材が示されている。図１１． −１３に示された構造に類似したこの例では、相互に対面し、間隔をとった２つ の支持柱１５３に締め付けられた支点１３０の溝付チャンネル上に横梁部材１３ １が乗っている。この横架部材１３１は支持柱１５３上の２つの支点１３０間に 吊るされ、中央部が厚くなっている。横梁部材１３１は垂直方向に第一の距離り まで曲がることが出来、同時に傾斜チャンネル１２６の長さに本質的に等しい第 二の距離ｄまで水平方向に滑る。このように横梁部材１３１が垂直距離りよりも 更に曲がるに従い支点１３０の溝付チャンネル１２６の接触点間の間隙は更に短 くなる。

以下に支点１．１．４，１２０，１２２，１３０が支持柱１１３または１５３と 一体型か、締め付けられる型かによって図９−１６および図１８−２１に各々示 されている。支持柱１１３と１５３は、各々分離し、間隔をとっている。

しかし、図２２及び２３では支点と支持柱とが一体型として成形された一体型支 点支持柱が示されている。

図２２では、図１２に関連して前述したように、小さな力Ｆ１が第四具体案の横 梁部材に加えられる。小さな力Ｆ１と平衡状態に達するために、横梁部材１１８ が曲げられ、最初の一体型支点支持構造１３２の単一溝付チャンネル１３３の中 で短い距離を滑る。溝付チャンネル１３３はその中央部で滑らかに曲線を描いた 形状をしていることに注目してもらいたい。最初の構造１３２は図９−１６に示 すように支持柱と支点が一体型となっている。

同様に、図２３では、小さな力Ｆ１が再び横梁部材１１８に加えられ、平衡状態 に達するために、同様にこの部材１１８は曲げられ、第二の一体型支点支持構造 １３５の単一溝付チャンネル１３６内で滑る。しかし、溝付チャンネル１３６は 、滑らかな曲線を描いておらず、むしろ２つの直線的な傾斜面からできているた めに、更にこの面が下がれば溝付チャンネル１３６の中央部を形成する平らな水 平面にあたる。

図２３に示された直線的チャンネル１３６の主要な利点は、図２２に示された曲 線を描いたチャンネル１．３３をもつ第一構造よりもこの第二構造が鋳込むのに 容易な点にあり、特にコンクリート製の場合は容易である。

図２４−２８は複数の横梁部材に掛かる重荷重を支えるように設計された基礎と 部品を示し、簡単なために一つだけ示しである。重荷重は、複数の支点上に乗る 複数の横梁部材によって地表面よりも持ち上げられた構造であることもある。

図２４では、プラットフォーム１３８は重荷重用の基本床板としての役割を果た す。プラットフォーム１３８およびプラットフォームの下置き部品はこの後すぐ に述べるが、極端な場合、ピラミッド１４４のような複数の支持柱に乗るが、簡 単なために２つの場合のみ図示されている。この２つのピラミッド１４４の間に 既に存在する構造物があることも有り得る（ここでは示されていない）。

プラットフォーム１３８の直下には、プラットフォーム１３８の下方から延びた 複数の突っ張り１３９がある。２箇またはそれ以上、通常は４箇の突っ張り１３ ９はある角度で下方に延び、共通台わせ点にて合わされる、即ち、弾性横梁部材 １１８のほぼ中央部を部分的にとりまく溝付チャンネル１４１を持った遊支点１ ４０で合わされる。プラットフォーム１３８上の重荷重（示されていない）の重 さによって横梁部材は撓み、ピラミッド１４４上に取付けられた立方体型支点１ ４６溝付チヤンネル１４３の中で滑る。

図２５は、図２４の遊支点１４０の矢視２５−２５の平面図であり、横梁部材１ １８の中央部がチャンネル１４１によって部分的に取り巻かれている。横梁部材 １１８の反対側の端部の近くにピラミッド１４４か置かれ、その頂部に立方体形 の支点が確保されている。

横梁部材１１８は立方体形支点１４６の溝付チャンネル１４３の中を滑る。

図２６は、図２４の遊支点１４０の矢視２６−２６の断面図であり、横梁部材１ １８の中央部がチャンネル１４１によって部分的に取巻かれている。しかし、こ の図では説明の目的のために横梁部材は幾分浮き上がっている。はっきりと見え ることが出来るように、横梁部材１１８の滑りおよび更に遊支点１４０のチャン ネル１４１の繰り返し漸増する滑りか容易に行われるように溝付きチャンネル１ ４１は図１７の支点板１４５を持つ。推測するように、図２４に示された基礎の 戦略的な場所故に遊支点１４０全体を替えることは難しいだろう。支点板１４５ のみを替えることはそれほど難しくはない。

図２７は図２４の矢視２７−２７の側面図であり、プラットフォーム１３８に置 かれた突っ張り１３９の構造を主に説明するための基礎の中央部か示されている 。図２７には、３本だけ見られるが実質的には４本の突っ張り１３９がある。突 っ張り１３９は、傾斜した矩形の面と三角形状した側部をもつ全て同じ形の物で ある。４箇の突っ張り１３９は逆さになり、その頂部は一つの共通点即ち、横梁 部材１１８を部分的に取巻く溝付チャンネル１４１をもった遊支点１４０で結合 している。

図２８は図２７の矢視２８−２８の底面図であり、溝付チャンネル１４１をもつ 遊支点１４０で結合する傾斜した矩形面をもつ４枚の突っ張り１３９を示してい る。

前述の建造物構造の具体案などは、単なる図解的なものとみなされる。本発明の 開示後、建造物産業における熟練した人にとっては、この外の多くの改良形や変 形が容易に考えつくであろう。従って開示された本発明は、上に示され、説明さ れた構造に正確に一致することではなく、むしろ、請求範囲の趣旨の中に包含さ れている。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １． ａ．少なくとも２つの支持柱、 ｂ．各々の支点はその反対側に開放端をもち、支持上に取付けられた支点、 ｃ．少なくとも一つの弾性横梁部材を構成し、横梁部材に負荷がなく、支点間に 横梁部材がまたがっているときには、長手軸は水平座標と同軸的に一直線に並ん だ軸を持ち、各支点の反対側に開放端が張りだした横梁部材の端部と支点が点接 触をし、弾性横梁部材に負荷がかかり、横梁部材が曲げられ支点と接触しながら 滑るに従い、各支点との接触点間を直線的に計測したときに、水平方向距離が減 少していくことを特徴とする耐震建造物構造。
2. ２．　当該支点が支持柱と一体であり、かつ、支持柱の垂直軸からある角度で傾 いていることを特徴とする請求項１記載の耐震建造物構造。
3. ３．　当該支点が支持柱と一体であり、かつ、支持柱の垂直軸と同軸であること を特徴とする請求項１記載の耐震建造物構造。
4. ４．　切り込まれたノッチを発生することなく横梁部材を静定させるために丸み を持った上部縁を付けた溝付チャンネルを持った支点を特徴とする請求項３記載 の耐震建造物構造。
5. ５．　支点内の溝付チャンネルの一つの上に締め付けられた少なくとも一つの支 点板をもっていることを特徴とする請求項４記載の耐震建造物構造。
6. ６．　当該支点が垂直方向に補強した側面リブをもっていることを特徴とする請 求項１記載の耐震建造物構造。
7. ７．　当該支点が前面縁に切り込み溝を持っていることを特徴とする請求項１記 載の耐震建造物構造。
8. ８．　当該支持柱と支点が一体型支点支持構造を形成していることを特徴とする 請求項１記載の耐震建造物構造。
9. ９．　当該一体型支点支持構造が滑らかに曲線を描いた単一溝付チャンネルをも っていることを特徴とする請求項８記載の耐震建造物構造。
10. １０．　溝付チャンネルの中央部を形成する平らな水平面を持った一対の直線的 傾斜面を持った単一溝付チャンネルを持った一体型支点支持構造を特徴とする請 求項８記載の耐震建造物構造。
11. １１．　当該支持柱がピラミッド形状であり、当該支点が立方体形であることを 特徴とする請求項１記載の耐震建造物構造。
12. １２．　更に複数の弾性横梁部材上にかかる重荷重を支持するための基礎装置を 含むことを特徴とする請求項１１記載の耐震建造物構造。
13. １３．　当該基礎装置がプラットフォーム、プラットフォームの下部から張りだ した複数のブレイスおよび複数のブレイスが結合する逆支点をもっていることを 特徴とする請求項１２記載の耐震建造物構造。
14. １４．　当該逆支点が複数の弾性横梁部材の一つを部分的に巻き付いた溝付チャ ンネルを持っていることを特徴とする請求項１３記載の耐震建造物構造。
15. １５．　更に溝付チャンネルに取付けられた支点板を含むことを特徴とする請求 項１４記載の耐震建造物構造。
16. １６．　当該横梁部材が円筒状の棒であることを特徴とする請求項１記載の耐震 建造物構造。
17. １７．　当該横梁部材はその端部に向かって徐々に傾斜していることを特徴とす る請求項１記載の耐震建造物構造。
18. １８．　当該横梁部材がその端部を逆Ｃ形状にそり曲がっていることを特徴とす る請求項１記載の耐震建造物構造。
19. １９．　そり曲がった横梁部材のＣ形状端部が取り付けられる開口板装置を持っ ていることを特徴とする請求項８記載の耐震建造物構造。