JPH11153192A

JPH11153192A - 免震機構

Info

Publication number: JPH11153192A
Application number: JP9323617A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Kitamura; 佳久北村
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 1999-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】上下方向に大きな引張力が作用した場合にも
免震機能を失うことなく、超高層ビルやアスペクト比の
非常に大きな構造物等にも適用することのできる免震機
構を提供することを課題とする。【解決手段】構造物１の免震層３に設けた免震機構４
を、積層ゴム５と拘束部６とから構成し、積層ゴム５は
構造物１に生じた水平方向の相対変位を減衰し、拘束部
６は、構造物１側に固定された係止部材１４と、基礎２
側に固定された係止爪１５とが、水平方向の相対変位を
許容し、所定寸法以上の上下方向の相対変位に達したと
きには互いに係止してその変位を拘束する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば各種構造
物、特に超高層ビルや塔状の構造物等において、地震動
の入力を低減するのに好適な免震機構に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビル等の各種構造物において、地
震発生時の揺れおよびそれによる被害を最小限に抑える
ため、各種免震装置が開発されている。

【０００３】この免震装置としては、粘弾性体と鋼板と
を上下方向に交互に積層した構造のいわゆる積層ゴムが
多用されている。積層ゴムは、例えば構造物の基礎と、
この基礎上に構築される構造物本体との間に介装され、
地震等によって水平方向の大きな外力が入力されたとき
には、粘弾性体が水平方向に変形することによって前記
外力を減衰し、構造物本体が揺れるのを抑えるようにな
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の免震装置には、以下のような問題が存在
する。免震装置として多用されている積層ゴムは、これ
を構成する粘弾性体が、上下方向の圧縮力に対する強度
は十分に大きいものの引張力に対する強度が小さい。し
たがって、積層ゴムに上下方向の引張力が過大に作用す
ると、粘弾性体の物性値が変化して性能が保証できなく
なったり、さらには粘弾性体が破断して免震装置として
の機能を果たすことができなくなってしまうことも考え
られる。上下方向に大きな引張力が作用するケースとし
ては、免震装置を適用する構造物が、例えば、塔状の構
造物や超高層ビル等、幅に対する高さの比（いわゆるア
スペクト比、塔状比）が大きなものである場合、大型の
屋根等の強風により浮力が作用するものである場合、こ
れ以外にも積層ゴムが建物の外周部に配置される場合等
がある。

【０００５】このような問題があるため、従来では、積
層ゴムに過大な引張力が作用しないよう、例えば構造物
のアスペクト比を３〜３．５程度に抑える等しなければ
ならず、これが免震構造の設計上の大きな制約となって
いた。しかし、周知のように阪神大震災以降、超高層ビ
ルやアスペクト比の非常に大きい建物にも免震性能を付
与したいとの要求が高まっている。

【０００６】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、上下方向に大きな引張力が作用した場合に
も免震機能を失うことなく、超高層ビルやアスペクト比
の非常に大きな構造物等にも適用することのできる免震
機構を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
構造物の定められた箇所に形成された免震層に備えら
れ、前記構造物に作用する震動を減衰する免震機構であ
って、該免震機構は、前記免震層の上部と下部との水平
方向の層間変位を減衰する免震装置と、前記免震層の上
部と下部とが上下方向において互いに離間する方向に変
位するのを拘束する拘束部とを備えてなり、前記拘束部
が、前記免震層の上部または下部のいずれか一方に固定
された係止爪と、前記免震層の上部または下部のいずれ
か他方に固定された係止部材とから構成され、前記係止
爪と前記係止部材とが、水平方向においては相対変位可
能とされ、かつ上下方向においては定められた寸法以上
の相対変位を拘束するよう互いに係止される構成とされ
ていることを特徴としている。

【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１記載の免
震機構において、前記免震装置が、粘弾性体と鋼板とを
上下方向に交互に積層してなる積層ゴムであることを特
徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る免震機構の実
施の形態の一例を、図１ないし図４を参照して説明す
る。

【００１０】図１ないし図４に示すものは、本発明に係
る免震装置を適用したビル等の構造物の基礎部を示すも
ので、これらの図において、符号１はビル等の構造物、
２は構造物１を支持するため地盤中に構築された基礎、
３は構造物１の下部と基礎２の上部との間の基礎ピット
に設けられた免震層、４は免震層３に設置された免震機
構、をそれぞれ示している。

【００１１】図１に示すように、免震機構４は、構造物
１を構成する柱１ａの直下に配置された積層ゴム（免震
装置）５と、この積層ゴム５の近傍に配置された拘束部
６とから構成されている。

【００１２】積層ゴム５は、従来と同様の構造で、構造
物１の柱１ａの下端面に固定された上部プレート７と、
基礎２の上面に固定された下部プレート８との間に、減
衰部９が配設されている。減衰部９は、例えば断面視円
形で、通常の鉄鋼材の他、例えば制振鋼板等からなる鋼
板１０と、例えばゴムアスファルト系のゴム，高減衰ゴ
ム，超塑性ゴム等、高い減衰性能を有した粘弾性体１１
とが上下方向に交互に積層されることによって形成され
ている。

【００１３】拘束部６は、免震層３の上部の構造物１に
一体に固定された係止部材１４と、免震層３の下部の基
礎２に一体に固定された係止爪１５とから構成されてい
る。

【００１４】係止部材１４は、所定厚さを有した板状
で、構造物の１の柱１ａの下端部の側面に、該側面の略
全長にわたって水平面内に位置するよう、一体に設けら
れている。係止爪１５は、側面視略Ｃ字状で、基礎２に
一体に設けられたベース部１５ａと、ベース部１５ａか
ら鉛直上方に延出する鉛直部１５ｂと、鉛直部１５ｂの
上端部から柱１ａ側に向けて水平方向に延出する水平部
１５ｃとから形成されている。そして、平常時におい
て、係止部材１４の上面と、水平部１５ｃの下面との間
には、所定寸法（積層ゴム５の引張変形許容寸法以下）
のクリアランスＣ１が形成されている。また、係止部材
１４とこれに対向する鉛直部１５ｂの側面との間には、
積層ゴム５の水平変形許容寸法以上のクリアランスＣ２
が形成されている。

【００１５】これにより、拘束部６においては、地震等
によって水平方向の外力が構造物１に入力されると、地
盤と一体に振動する基礎２と、免震機構４を介してこの
基礎２上に支持された構造物１との間で、水平方向の層
間変位が生じる。すると、積層ゴム５においては、上部
プレート７側と下部プレート８側とで水平方向に相対変
位が生じることになり、この変位が、減衰部９の各粘弾
性体１１の変形によって減衰されるようになっている。
このとき、積層ゴム５の側方の拘束部６においては、前
記層間変位が係止部材１４の連続する水平方向（図１
（ｂ）中矢印（イ）方向）である場合には、その水平方
向の変位が許容されるようになっている。また、前記層
間変位が係止部材１４と係止爪１５の鉛直部１５ｂとが
接近・離間する方向（図１（ｂ）中矢印（ロ）方向）で
あって、その変位量が前記クリアランスＣ２以下である
場合にも、その水平方向の変位が許容されるようになっ
ている。

【００１６】また、図２に示すように、構造物１と基礎
２とが上下方向に相対変位するような外力が入力された
ときには、前記相対変位量が、係止部材１４と係止爪１
５の水平部１５ｃとのクリアランスＣ１（図１参照）以
上となった場合に、係止部材１４が係止爪１５によって
係止され、これによって前記相対変位が拘束されるよう
になっている。このようにして基礎２と構造物１との上
下方向の相対変位を拘束することによって、積層ゴム５
には、これを上下方向に引っ張る力が作用しないように
なっている。

【００１７】ところで、図３に示すように、このような
免震機構４を適用する構造物１が、例えば平面視長方形
である場合、構造物１の隅部に位置する柱１ａ₁には、
構造物１の短辺、長辺両方向の加力で引張力が生じる可
能性があるので、図３および図４に示すように、前記拘
束部６を構造物１の長手方向において柱１ａ₁の両側に
配設する。また、これら隅部に位置する柱１ａ₁以外の
柱１ａ₂には、構造物１の短辺方向の加力時のみ引張力
が生じる可能性があるため、図１に示したように、拘束
部６を構造物１の短辺方向に沿った一方の側（この場
合、例えば構造物１の内側）に配設するようにする。

【００１８】上述したように、免震機構４は、積層ゴム
５と拘束部６とから構成され、積層ゴム５が構造物１に
生じた水平方向の相対変位を減衰する構成とされ、拘束
部６は、構造物１側に固定された係止部材１４と、基礎
２側に固定された係止爪１５とが、水平方向の相対変位
を許容し、所定寸法以上の上下方向の相対変位に達した
ときには互いに係止してその変位を拘束する構成となっ
ている。このような構成の免震機構４によれば、地震等
によって構造物１と基礎２とが水平方向に層間変位する
ような外力が入力されたときには、積層ゴム５によって
免震効果を発揮することができる。このときに、拘束部
６では水平方向の変位を許容する構造となっているの
で、積層ゴム５による減衰効果を何ら妨げることはな
い。また、構造物１と基礎２とが上下方向に相対変位す
るような外力が入力されたときには、拘束部６によって
上下方向の相対変位を抑制することができ、これによっ
て、積層ゴム５に上下方向の引張力が作用するのを防ぐ
ことができる。したがって、積層ゴム５を構成する粘弾
性体１１の物性値が変化したり、破損したりするのを防
ぐことができ、免震機能を維持するとともに、構造物１
の浮き上がりを防止することが可能となる。

【００１９】この結果、従来の積層ゴム等の免震装置を
適用することのできなかった箇所や構造物、例えば塔状
の構造物や超高層の建物等の塔状比が大きな構造物や、
大型の屋根等の強風によって大きな浮力が作用する構造
物等にも、上記免震機構４を適用して免震性能を付与す
ることが可能となる。

【００２０】加えて、この拘束部６は係止部材１４と係
止爪１５とからなる非常に簡易な構成であるので、非常
に低コストで、メンテナンス等も不要である。

【００２１】なお、上記の実施の形態において、拘束部
６を構成する係止部材１４と係止爪１５については、所
定以上の上下方向の相対移動を拘束できるのであれば、
その形状や材質を何ら限定するものではない。また上記
実施の形態では、構造物１の隅部に位置する柱１ａ
₁と、それ以外の柱１ａ₂とで、拘束部６の設置数や位置
を変える構成としたが、その数や位置について上記に挙
げたものに何ら限定する意図はなく、他のいかなる構成
を採用しても良いのは言うまでもない。

【００２２】また、免震機構４を基礎２と構造物１との
間に設置する構成としたが、設置階については何ら限定
するものでない。

【００２３】加えて、本発明に係る免震機構を構成する
免震装置の一例として積層ゴム５を用いる構成とした
が、水平方向の免震機能を備えていれば他の免震装置を
採用することも可能である。また、積層ゴム５に加え
て、粘性系や履歴系の他の種類のダンパー等を追加して
備える構成としてもよい。これらの場合にも、上記拘束
部６によって、上記と同様の効果を奏することができ
る。

【００２４】これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない
範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また
上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものと
しても良いのは言うまでもない。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る免
震機構によれば、構造物の免震層に備えた免震機構を、
免震層の上部と下部との水平方向の層間変位を減衰する
免震装置と、免震層の上部と下部とが上下方向において
互いに離間する方向に変位するのを拘束する拘束部とを
備え、拘束部を、免震層の上部または下部のいずれか一
方に固定された係止爪と、免震層の上部または下部のい
ずれか他方に固定された係止部材とが、水平方向におい
ては相対変位可能とされ、かつ上下方向においては定め
られた寸法以上の相対変位を拘束するよう互いに係止さ
れる構成とした。また、請求項２に係る免震機構によれ
ば、免震装置が、粘弾性体と鋼板とを上下方向に交互に
積層してなる積層ゴムである構成となっている。このよ
うな構成の免震機構によれば、地震等によって免震装置
に水平方向の外力が入力されたときには、免震装置によ
ってその変位を減衰して免震効果を発揮することができ
る。このときに拘束部においては、免震装置における減
衰効果を何ら妨げることはない。また、免震装置が上下
方向に変位するような外力が入力されたときには、拘束
部によって、その上面側と下面側との間で生じる上下方
向の相対変位を拘束して、免震装置に上下方向の引張力
が作用するのを防ぐことができる。したがって、例えば
積層ゴム等の免震装置の破損等を防ぐことができ、免震
機能を維持することが可能となるとともに、構造物の浮
き上がりを防止することができる。このような免震機構
により、従来の積層ゴム等の免震装置を適用することの
できなかった箇所や構造物、例えば塔状の構造物や超高
層の建物等の塔状比が大きな構造物や、大型の屋根等の
強風によって大きな浮力が作用する構造物等にも、免震
性能を付与することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る免震機構の実施の形態を示す図
であって、（ａ）前記免震機構の立断面図、（ｂ）前記
免震機構の平面図である。

【図２】前記免震機構において上下方向の変位を拘束
している状態を示す立断面図である。

【図３】前記免震機構を配置した構造物の一例を示す
図であって、前記免震機構を配設した免震層を示す平面
図である。

【図４】前記免震層に配した他の免震機構を示す図で
あって、（ａ）前記免震機構の立断面図、（ｂ）前記免
震機構の平面図である。

【符号の説明】

１構造物３免震層４免震機構５積層ゴム（免震装置）６拘束部１４係止部材１５係止爪

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物の定められた箇所に形成された免
震層に備えられ、前記構造物に作用する震動を減衰する
免震機構であって、該免震機構は、前記免震層の上部と
下部との水平方向の層間変位を減衰する免震装置と、前
記免震層の上部と下部とが上下方向において互いに離間
する方向に変位するのを拘束する拘束部とを備えてな
り、前記拘束部が、前記免震層の上部または下部のいずれか
一方に固定された係止爪と、前記免震層の上部または下
部のいずれか他方に固定された係止部材とから構成さ
れ、前記係止爪と前記係止部材とが、水平方向において
は相対変位可能とされ、かつ上下方向においては定めら
れた寸法以上の相対変位を拘束するよう互いに係止され
る構成とされていることを特徴とする免震機構。
【請求項２】請求項１記載の免震機構において、前記
免震装置が、粘弾性体と鋼板とを上下方向に交互に積層
してなる積層ゴムであることを特徴とする免震機構。