JPH09195391A - 構造物の免震耐風構造 - Google Patents

構造物の免震耐風構造

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JPH09195391A
JPH09195391A JP8007387A JP738796A JPH09195391A JP H09195391 A JPH09195391 A JP H09195391A JP 8007387 A JP8007387 A JP 8007387A JP 738796 A JP738796 A JP 738796A JP H09195391 A JPH09195391 A JP H09195391A
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JP
Japan
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building
seismic isolation
displacement
chain
wind
Prior art date
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Pending
Application number
JP8007387A
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English (en)
Inventor
Motoharu Yatsuhashi
元治 八橋
Motohisa Murayama
元久 村山
Takayuki Imai
隆之 今井
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造物の免震耐風構造において、軽量構造物
に免震構造を適用した場合でも、風力や地震力による構
造物の水平方向の過大な変位や免震支持体の損傷等を防
止し、しかも、風力による構造物の転倒を防止する。 【解決手段】 基礎2と建築物4との間に介在して建築
物4を水平方向に移動自在に支持する免震積層ゴム6を
備えた建築物の免震構造において、基礎2と建築物4と
の間には、建築物4が水平方向に所定量変位したときに
緊張して建築物4の変位を規制するチェン(変位限定手
段の一例)8が配設される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の免震耐風
構造に関する。
【0002】
【従来の技術】構造物の免震構造においては、構造物を
水平方向に移動自在に支持する免震支持体を基礎と構造
物との間に介在させることにより、地震による構造物の
振動を軽減させている。この免震支持体としては、ゴム
等からなる弾性層と鋼板等から剛性板層とを交互に多数
層に積層した免震積層ゴムや、ベアリングで構造物を支
持すると同時にバネとダンパとを組み合わせて地震エネ
ルギを吸収するもの、あるいは、すべり支承と免震積層
ゴムとを併用したものなどが知られている。
【0003】一般にこの種の免震構造においては、免震
支持体の水平剛性を低くし、構造物と免震支持体とから
なる振動系の固有周期を地震の水平振動の周期よりも長
くすることによって、地震による構造物の振動を抑制し
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記免
震支持体の水平剛性を低く設定することは、一方では風
力により構造物が水平方向に容易に変位することを招く
ことでもあるため、風力の大きさによっては、地震を想
定した場合の構造物あるいは免震支持体の設計変位(以
下、「地震設計変位」という)を越えて大きく揺れる恐
れがある。さらに免震支持体が免震積層ゴムである場合
は、風力により免震積層ゴムに生ずる変動軸力により、
引張荷重に弱い免震積層ゴムが引張力を受ける可能性も
でてくる。
【0005】以下、これらの問題点を具体的に説明する
ため、図5を参照して建築物aに作用する風力Pと地震
力Rとを比較し、併せて免震積層ゴムに作用する変動軸
力Xについて検討する。
【0006】この建築物aは、総2階に建てられた高さ
h=6(m)、縦幅A=10(m)、横幅B=6
(m)、重量W=約20(ton)のもので、建築物a
の底面の四隅それぞれには免震積層ゴムが配置される。
この建築物aに作用する地震力Rは、ベースシェア係数
αを0.2とするとR=α×W=4(ton)となる。
【0007】一方、風力Pは、縦幅A側に真横から風が
当たるとすると、風圧q=60×h1/2=60×61/2
146.9(kg/m2)≒0.147(ton/
2)、受風面積S=h×A=6×10=60(m2)よ
り、P=q×S≒8.8(ton)となり、前記地震力
Rの二倍以上の大きさとなる。なお、前記風圧qの算出
に際しては風力係数は1.0とした。
【0008】したがって、地震力Rに基づいて設定され
た免震積層ゴムの地震設計変位が例えば10cmである
場合に、風力Pが建築物aに作用すると、建築物aが1
0cm以上変位して大きく揺れる恐れがあることがわか
る。また、その場合には、免震積層ゴムがその許容範囲
を越えて変形し、転倒したり損傷したりする恐れもあ
る。
【0009】次に、免震積層ゴムに作用する変動軸力X
について考える。建築物aが転倒しないためには、建築
物aの重量Wによるある点のモーメントが、風力Pによ
るその点に対するモーメントよりも大きいことが条件と
なる。つまり、免震積層ゴムに生ずる変動軸力Xが長期
軸力W/2よりも十分に小さく、免震積層ゴムに引張力
が作用しないことが必要である。
【0010】前記図5に示した建築物aを例に挙げて免
震積層ゴムに作用する変動軸力Xを考えてみる。両端部
のQ点,Q’点における変動軸力Xの大きさは、X=
(h/2)×P/B=4.4(ton)となり、長期軸
力W/2=10(ton)よりも小さい値をとることが
わかる。しかしながら、図5に示した建築物aが例えば
3階建て(高さh=9m)である場合、変動軸力Xが1
2.2(ton)となり、そのときの長期軸力X=15
(ton)に近づくため、Q点が浮き上がって建築物a
が傾斜し免震積層ゴムに引張力が生ずる可能性を十分に
考慮しておく必要がある。もちろん、建築物aの軒先に
風による吹き上げ力が働くことを含めて考えれば、2階
建ての場合においても安全をみて建築物aの転倒を防止
する手段が必要となる。
【0011】このように、建築物aにおける免震機能と
耐風機能とは相反するものであるため、両者を同時に建
築物aに具備させることは非常に困難であり、特に軽量
タイプの一般住宅においては、横断面積に比べて丈高い
免震積層ゴムを使用することから、前記問題点が顕著に
生じ得る。
【0012】本発明は、かかる従来の免震構造の問題点
に鑑みてなされたものであって、軽量構造物に免震構造
を適用した場合でも、構造物の水平方向の過大な変位や
免震支持体の損傷等を防止し、しかも風力による構造物
の転倒を防止する免震耐風構造を提供することを目的と
する。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、次のような構成を有する。すなわち、請求
項1の発明は、基礎と構造物との間に介在して該構造物
を水平方向に移動自在に支持する免震支持体を備えた構
造物の免震構造において、前記基礎と前記構造物との間
には、構造物が水平方向に所定量変位したときに緊張し
て構造物の変位を規制する変位限定手段が配設されたこ
とを特徴とする構造物の免震耐風構造である。
【0014】請求項2の発明は、前記変位限定手段は、
素線を撚り合わせた紐状体、素線を編組した紐状体、チ
ェンまたはこれらの組み合わせからなることを特徴とす
る請求項1記載の構造物の免震耐風構造である。
【0015】請求項1の発明によれば、構造物が所定量
変位したときには、前記変位限定手段が緊張して基礎に
対する構造物の水平方向の変位を規制する。このため、
構造物に地震力より大きな風力が作用した場合でも、構
造物の水平方向の変位が前記所定量以下に限定されると
共に、免震支持体がその許容範囲を越えて変形すること
がなくなる。
【0016】また、風力により生ずる免震支持体の変動
軸力が長期軸力に近いかあるいはそれよりも大きくなる
場合でも、前記変位限定手段により、構造物の上下方向
の変位が規制されるため、構造物が大きく傾斜すること
はない。これにより構造物の転倒を確実に防止すること
ができるようになる。
【0017】なお、本発明において所定量とは、[発明
が解決しようとする課題]で説明した「地震設計変位」
をいい、免震支持体の水平バネ定数、ダンパ機能等によ
り定まるものである。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図1は本実施形態の免震耐風構造を
概略的に示す平面図、図2は本実施形態に係る免震積層
ゴムの周辺構造を示す側面図である。図3は本実施形態
に係る免震積層ゴムの周辺構造を示す側面図であって、
構造物が所定量変位した状態を示す図である。本実施形
態は、免震積層ゴムを有する免震構造に本発明を適用し
たものであるが、本発明は、免震積層ゴムによる免震構
造への適用に限定されず、従来より床免震で使用されて
いる、ベアリング・バネ・ダンパを組み合せたものや、
転り支承やすべり支承もしくはこれらと免震積層ゴムと
の複合支承等を用いたものなど他の免震構造にも広く適
用可能である。
【0019】本実施形態の免震耐風構造は、図1および
図2に示すように、基礎2と建築物(構造物の一例)4
との間に介在して建築物4を水平方向に移動自在に支持
する免震積層ゴム(免震支持体の一例)6を備える。そ
して、図3に示すように、基礎2と建築物4との間に
は、建築物4が水平方向に所定量D変位したときに緊張
して建築物4の変位を規制するチェン(変位限定手段の
一例)8が配設されている。免震積層ゴム6は、図1に
示すように建築物4の底面4aの四隅それぞれに配置さ
れており、図2に示すようにゴム等からなる弾性層6a
と鋼板等から剛性板層6bとを交互に多数層に積層した
ものである。また、免震積層ゴム6の上下両端それぞれ
には、建築物4の底面4aおよび基礎2それぞれに固定
される上側フランジ6cおよび下側フランジ6dが設け
られている。
【0020】チェン8は、この上側フランジ6cと下側
フランジ6dとの間、および、基礎2と建築物4の底面
4aとの間のうち少なくとも一方に設けられる。上側フ
ランジ6cと下側フランジ6dとの間に設ける場合は、
図1および図2に示すように、例えば四つのチェン8を
周方向に等間隔に並べるようにする。また、基礎2と建
築物4の底面4aとの間に設ける場合は、建築物4の四
隅の角部、底面4aにおける各辺部、底面4aにおける
各辺部よりも内側部分、底面4aにおける柱の直下のい
ずれにもチェン8を配置可能である。なお、チェン8の
総数が多い程、チェン8一本当たりが担う荷重が小さく
なり各チェン8の構成を簡素化することができる。
【0021】チェン8は、図4(a)に示すように、金
属製あるいはプラスチック製等の複数のリング8aで構
成されたものであって、図2に示すように風力や地震力
が作用しない通常の状態では弛んでおり、図3に示すよ
うに建築物4が水平方向に所定量D変位したときには、
張り切ってそれ以上の建築物4の変位を規制する。チェ
ン8の長さLは、例えば上側フランジ6cと下側フラン
ジ6dとの間にチェン8を配した場合、免震積層ゴム6
の高さ(最上層の弾性層6aと最下層の弾性層6aとの
距離)をHとすると(D2+H21/2となり、またチェ
ン8の弛み量は(D2+H21/2−Hとなる。
【0022】なお、所定量Dは、地震設計変位に設定さ
れ、建築物4の大きさや免震積層ゴム6の種類、想定す
る地震力の大きさなどにより適宜変更できる。
【0023】以上のような構成を有する本実施形態によ
れば、建築物4が水平方向に所定量D変位したときに
は、チェン8が緊張して基礎2に対する建築物4の水平
方向の変位を規制する。これにより、前記[発明が解決
しようとする課題]の項で説明したような場合すなわち
建築物4に地震力よりも大きな風力が作用した場合で
も、建築物4の水平方向の変位が前記地震設計変位以下
に限定されると共に、免震積層ゴム6がその許容範囲を
越えて変形することがなくなる。したがって、軽量建築
物に免震構造を適用した場合でも、風力による建築物4
の水平方向の過大な変位や免震積層ゴム6の損傷等を防
止することができるようになる。
【0024】また、[発明が解決しようとする課題]の
項で説明したように、風力により免震積層ゴム6に生ず
る変動軸力が長期軸力に近いかあるいはそれより大きく
なる場合でも、チェン8により建築物4の上下方向の変
位が規制されるため、建築物4が大きく傾斜することも
なくなる。これにより、免震積層ゴム6に引張力が作用
することがなくなり、建築物4の転倒を確実に防止する
ことができるようになる。
【0025】なお、本実施形態は本発明の好適な実施の
態様であり、本発明の技術的範囲は本実施形態に限定さ
れない。例えば、本発明に係る変位限定手段は、前記チ
ェン8に限定されず、金属製またはプラスチック製等の
棒状体10aを節10bを介して折れ曲がり可能に結合
したリンク体10(図4(b)参照)でもよい。また、
金属製またはプラスチック製等からなる素線を撚り合わ
せた紐状体12(図4(c)参照)でもよい。また、変
位限定手段は、素線を編組した柔軟な紐状体14(図4
(d)参照)でもよい。なお、変位限定手段の材料とし
ては、金属では炭素鋼等、プラスチックではアラミド繊
維等、その他ではカーボン繊維,ガラス繊維等の高張力
の材料が適用可能である。
【0026】さらに、変位限定手段は、前記チェン8や
リンク体10、前記紐状体12,14を適宜組み合わせ
たもの、その他一定限度以上伸びないまたは伸びにくい
柔軟性のある紐状体、あるいは、図4(e)に示すよう
な、耐腐食や保護のためのゴムやプラスチックなどから
なる被覆材(熱収縮チューブ等)16を前記チェン8等
(図6では一例としてリンク体10を示す)に被覆した
ものでもよい。
【0027】
【発明の効果】以上の説明の通り、本発明によれば、軽
量構造物に免震構造を適用した場合でも、風力や地震力
による構造物の水平方向の過大な変位や免震支持体の損
傷等を防止し、しかも風力による構造物の転倒を防止す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の免震耐風構造を概略的に示す平面
図である。
【図2】本実施形態に係る免震積層ゴムの周辺構造を示
す側面図である。
【図3】本実施形態に係る免震積層ゴムの周辺構造を示
す側面図であって、構造物が所定量変位した状態を示す
図である。
【図4】(a)は本実施形態に係るチェンを示す図、
(b)〜(e)は変位限定手段の他の例を示す図であっ
て、(b)はリンク体、(c)は素線を撚った紐状体、
(d)は素線を編組した紐状体、(e)は被覆材を有す
る変位限定手段を示す図である。
【図5】二階建て建築物に作用する力の方向を示した建
築物の概略的な側面図である。
【符号の説明】
2 基礎 4 建築物(構造物の一例) 6 免震積層ゴム(免震支持体の一例) 8 チェン(変位限定手段の一例) 10 リンク体(変位限定手段の一例) 12 紐状体(変位限定手段の一例) 14 紐状体(変位限定手段の一例) 16 被覆材 D 所定量

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基礎と構造物との間に介在して該構造物
    を水平方向に移動自在に支持する免震支持体を備えた構
    造物の免震構造において、 前記基礎と前記構造物との間には、構造物が水平方向に
    所定量変位したときに緊張して構造物の変位を規制する
    変位限定手段が配設されたことを特徴とする構造物の免
    震耐風構造。
  2. 【請求項2】 前記変位限定手段は、素線を撚り合わせ
    た紐状体、素線を編組した紐状体、チェンまたはこれら
    の組み合わせからなることを特徴とする請求項1記載の
    構造物の免震耐風構造。
JP8007387A 1996-01-19 1996-01-19 構造物の免震耐風構造 Pending JPH09195391A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008156986A (ja) * 2006-12-26 2008-07-10 Asahi Kasei Homes Kk 免震構造
JP2014111953A (ja) * 2012-12-05 2014-06-19 Ebara Jitsugyo Co Ltd 防振架台
JP2015224760A (ja) * 2014-05-29 2015-12-14 株式会社竹中工務店 免震装置
CN115419182A (zh) * 2022-08-25 2022-12-02 福建工程学院 一种高塔楼的隔震结构及其隔震方法

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