JP3733507B2

JP3733507B2 - 免震構造

Info

Publication number: JP3733507B2
Application number: JP14016998A
Authority: JP
Inventors: 治彦横田; 衛櫻井; 雄一郎小川
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1998-05-21
Filing date: 1998-05-21
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2018-05-21
Also published as: JPH11336835A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物に設置されて地震による振動の建物に対する入力を低減する免震構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、建物の基礎と上部構造との間に積層ゴム支承を介装して、上部構造と地盤とを絶縁することにより、建物の振動応答の低減を図る免震構造が各種実現している。
このような免震構造は、建物の振動応答を大幅に低減することのできる優れた効果を有するために、その適用範囲も徐々に広がりつつあり、特に、従来適用が不可能であった高層建物や、アスペクト比（建物高さ／建物幅）の大きい建物にも採用されるようになってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの高層建物やアスペクト比の大きい建物においては、大地震時に建物端部の免震装置に引き抜き力が作用するおそれがあり、この場合、一般に積層ゴム支承には引張力に対する抵抗力が望めないことから、積層ゴム支承とは別途に引き抜き力に対抗可能なストッパーを設ける必要があった。
【０００４】
図３は、このようなストッパーの一例を示す図であり、図中、符号１は、免震建物の基礎を、２は、基礎１によって図示しない免震装置を介して支持された上部構造を示す。ストッパー３は、基礎１に設けられた支持台４に固定されたものであり、円筒状の本体部３ａと、本体部３ａの上端に設けられたフランジ３ｂとを備えた構成とされている。また、上部構造２には、挿通孔６が設けられ、この挿通孔６にストッパー３の本体部３ａが挿通されている。
【０００５】
地震時においては、ストッパー３は、挿通孔６内を水平方向に変位して基礎１および上部構造２の水平方向の相対移動を許容するように作用するとともに、基礎１および上部構造２が上下方向に離間するように変位した場合には、上部構造２とストッパー３のフランジ３ｂとが当接することによって、引き抜きに抵抗するように機能する。
【０００６】
しかしながら、このようなストッパー３は、大地震時に、挿通孔６の内面とストッパー３とが衝突して、破損したり、あるいは、上部構造２および基礎１の水平方向の相対移動を阻害するように作用し、免震構造の機能を低下させてしまうという問題点があった。
【０００７】
このような事情に鑑み、本発明においては、簡易な構成で良好に引き抜き力に抵抗可能であり、なおかつ、従来に比較して安全性の高い免震構造を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明においては以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載の免震構造は、建物の下部構造と上部構造との間に、複数の板体とゴムとを積層してなる積層ゴムが介装され、
前記下部構造および上部構造の間には、該下部および上部構造が離間する方向の相対変位を規制するとともに、これらの水平方向の相対変位を許容する引き抜き防止部材が設けられ、
該引き抜き防止部材と前記積層ゴムとの間には、これらの間の水平方向の距離を一定に保持する間隔保持部材が設けられている免震構造において、
前記積層ゴムは、上方から見た際に、その中央部に貫通孔を有する構成とされ、
前記引き抜き防止部材は、該貫通孔に挿通され、
前記間隔保持部材は、前記積層ゴムを構成する前記板体のうちの一部と一体化されていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成とされるため、この免震構造においては、引き抜き防止部材を下部構造と上部構造との間の水平方向の相対変位に対応させて変位させることができ、大地震時にもストッパーが上部構造または下部構造と衝突する危険がない。
また、この免震構造においては、積層ゴムおよび引き抜き防止部材を一体化して製作することができる。
【００１０】
請求項２記載の免震構造は、請求項１記載の免震構造であって、
前記積層ゴムは、前記下部構造側に固定された下部フランジと前記上部構造側に固定された上部フランジとの間に設けられ、
前記引き抜き防止部材は、前記下部フランジに対してはその下面側から、前記上部フランジに対してはその上面側から、ともに水平方向に相対変位可能に接する構成とされていることを特徴としている。
【００１１】
このような構成とされるため、この免震構造は、簡易な構成で、引き抜き防止機能を発揮することができる。
【００１４】
請求項３記載の免震構造は、請求項１または２記載の免震構造であって、
前記引き抜き防止部材は、前記上部構造および下部構造の離間方向にあらかじめ定められた以上の力が作用した場合に、塑性変形可能な材料によって形成されていることを特徴としている。
【００１５】
このような構成とされるために、この免震構造においては、所定の許容引き抜き荷重以上の引き抜き力が作用した際にも、急激に引き抜き抵抗が失われることがない。
【００１６】
請求項４記載の免震構造は、請求項３記載の免震構造であって、
前記引き抜き防止部材および前記間隔保持部材は、上下方向に相対変位可能に接する構成とされていることを特徴としている。
【００１７】
このような構成とされるために、この免震構造においては、引き抜き防止部材が上下方向に変形しても、これにより積層ゴム側に悪影響が及ぼされることがない。
【００１８】
請求項５記載の免震構造は、請求項２から４のいずれかに記載の免震構造であって、
前記上部フランジの上面および前記下部フランジの下面の少なくとも一方と前記引き抜き防止部材とが摩擦ダンパーを構成することを特徴としている。
【００１９】
このような構成とされるため、この免震構造においては、上部構造および下部構造の間に作用する引き抜き力を利用して、摩擦ダンパーに面圧を付与することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である免震構造１０の構成の概要を示す図である。
図中に示すように、免震構造１０は、建物の下部構造１１と上部構造１２との間に介装されて、これらの間を絶縁するためのものであり、下部構造１１側に固定された下部フランジ１４と、上部構造１２側に固定された上部フランジ１５と、これら下部フランジ１４および上部フランジ１５の間に配置された積層ゴム１６とを備えて構成されている。
【００２１】
下部フランジ１４、上部フランジ１５および積層ゴム１６は、ともに上方から見た際に略円形に形成されており、また、その中央部に貫通孔１８が形成された構成となっている。
【００２２】
この貫通孔１８には、下部構造１１と上部構造１２とが上下方向に離間することを規制するための、引き抜き防止部材２０が設けられている。引き抜き防止部材２０は、具体的には、略円形の上フランジ２１および下フランジ２２と、これら上フランジ２１および下フランジ２２を連結する円筒部材２３とを備えた構成とされており、円筒部材２３が貫通孔１８内に挿通され、上フランジ２１が上部フランジ１５の上面１５ａに上方側から、下フランジ２２は、下部フランジ１４の下面１４ａに下方側から接する構成となっている。また、この引き抜き防止部材２０は、鋼材により形成されている。
【００２３】
また、積層ゴム１６を構成する鉄板２５，２５，…のうち、上下方向のほぼ中央に位置するものは、積層ゴム１６と引き抜き防止部材２０との間の水平方向の距離寸法を一定に保つための間隔保持部材２６として形成されている。この間隔保持部材２６は、その内縁部２６ａが貫通孔１８に対して突出するとともに、円筒部材２３を囲むように形成され、また、引き抜き防止部材２０に対して、上下方向に相対変位可能に接する構成となっている。
【００２４】
次に作用を説明する。
上記のような構成とされた免震構造１０は、地震時には、図２に示すように変形する。すなわち、地震時には、上部構造１２が下部構造１１に対して水平方向に相対変位し、積層ゴム１６は、この相対変位に追随するように変形することとなるが、この場合に、積層ゴム１６の変位が、間隔保持部材２６を介して、引き抜き防止部材２０に対して伝達され、これにより、引き抜き防止部材２０は、積層ゴム１６の変形方向と同方向に変位する。このとき、下部構造１１側から見た場合の積層ゴム１６の変形方向と上部構造１２の変位の方向が一致しているため、積層ゴム１６と同方向に変位する引き抜き防止部材２０と、上部構造１２に固定された上部フランジ１５とが衝突することが避けられる。
【００２５】
また、これと同様に、上部構造１１側から見た際の下部構造１２の変位方向と引き抜き防止部材２０の変位方向とが一致していることから、引き抜き防止部材２０と下部フランジ１４とが衝突することが避けられる。
【００２６】
また、地震が強大なものであり、上部構造１２と下部構造１１とが離間するように変位しようとする場合には、これを引き抜き防止部材２０によって規制することができる。さらに、上部構造１２と下部構造１１との間に作用する引き抜き力（上下に離間する方向に作用する力）が所定の許容引き抜き荷重を超えた場合には、引き抜き防止部材２０が塑性変形することにより、急激に引き抜き抵抗が失われることを防ぐことができる。また、この場合に、引き抜き防止部材２０が塑性変形することによってエネルギー吸収機能を発揮し、これにより建物の振動応答が低減されることとなる。さらに、このように引き抜き防止部材２０が塑性変形する場合、引き抜き防止部材２０と間隔保持部材２６との間の上下方向の相対移動が許容されていることから、引き抜き防止部材２０の変形が間隔保持部材２６によって阻害されることが無く、また逆に、間隔保持部材２６を介して、引き抜き防止部材２０から積層ゴム１６に対して悪影響が及ぼされることもない。
【００２７】
このように、上述の免震構造１０においては、引き抜き防止部材２０によって上部構造１２および下部構造１１間に作用する引き抜き力に対抗することが可能であり、また、間隔保持部材２６により、積層ゴム１６の変位に対応させて引き抜き防止部材２０を変位させる構成としたため、引き抜き防止部材２０が、上部構造１２および下部構造１１に衝突する危険が少なく、安全性が高い。また、この場合、引き抜き防止部材２０が、積層ゴム１６の水平方向の復元力特性を阻害することがないため、引き抜き力に対する抵抗性を保持しながら、免震構造としての性能を確保することができる。これにより、免震構造１０を、大地震時に引き抜き力が生じるような免震建物に好適なものとすることができ、免震構造の用途拡大を図ることができる。
【００２８】
また、引き抜き防止部材２０の上フランジ２１および下フランジ２２を、上部フランジ１５の上面１５ａ側および下部フランジ１４の下面１４ａ側に接するように構成することにより、引き抜き力に対する抵抗性能を得ることとしたため、免震構造１０を単純な機構とすることができ、経年変化が少なくメンテナンスの必要のないものを実現できる。
【００２９】
さらに、引き抜き防止部材２０を、積層ゴム１６に形成された貫通孔１８に挿通するとともに、積層ゴム１６の鉄板２５，２５，…の一部を間隔保持部材２６として形成し、引き抜き防止部材２０に当接させたことから、免震構造１０をユニット化して容易に製作、運搬等を行うことができ、また設置作業の容易化を図ることができる。
【００３０】
さらに、引き抜き防止部材２０を塑性変形能力をもつ鋼材によって形成したため、大地震時に、許容引き抜き荷重を越える引き抜き力が作用したとしても、急激に引き抜き抵抗が失われることを防ぐことができ、安全性を確保できる。また、この場合、引き抜き防止部材２０を塑性変形させることにより、これを履歴系のダンパーとして機能させて、より一層優れた振動応答の低減効果を得ることが可能である。
【００３１】
また、間隔保持部材２６が、引き抜き防止部材２０に対して上下方向に相対移動可能に接しているため、引き抜き防止部材２０の塑性変形が阻害されることが無く、また逆に、間隔保持部材２６を介して積層ゴム１６に悪影響が及ぶことを避けることができ、安全性が高い。
【００３２】
なお、上記実施の形態において、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で他の構成を採用するようにしてもよい。
例えば、上記実施の形態において、引き抜き防止部材２０の上フランジ２１の下面と上部フランジ１５の上面１５ａとの間、および下フランジ２２の上面と下部フランジ１４の下面１４ａとの間に、フッ素樹脂などの摩擦材を配置するようにすれば、上部構造１２および下部構造１１の間に引き抜き力が作用した場合に、これら摩擦材に面圧を作用させることができ、これにより、引き抜き防止部材２０と上部フランジ１５および下部フランジ１４との間に生じる水平方向の滑りを利用して、これらを摩擦ダンパーとして機能させることができる。この場合には、その減衰力を利用して、より一層優れた振動応答の低減効果を得ることができる。
また、この場合、フッ素樹脂の代わりに、ステンレス板、鋼板、チタン板、ポリテトラフルオロエチレンなどを用いてもよい。
【００３３】
さらに、上記実施の形態においては、積層ゴム１６が、ドーナツ状の形状とされているが、その代わりに、複数の積層ゴムを、引き抜き防止部材２０の周囲に配置するようにしても構わない。
【００３４】
この他にも、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の変形が可能であり、また、上記変形例を適宜選択的に組み合わせるようにしてもよいことはいうまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る免震構造においては、間隔保持部材により、積層ゴムの変位に対応させて引き抜き防止部材を変位させる構成としたため、引き抜き防止部材が、上部構造および下部構造と衝突する危険が少なく、安全性が高い。また、引き抜き防止部材が上部構造または下部構造と衝突して積層ゴムの水平方向復元力特性を阻害することがないため、引き抜き力に対する抵抗性を保持しながら、免震構造としての性能を確保することができる。したがって、この免震構造を、大地震時に引き抜き力が生じるような免震建物に対して良好に適用することが可能となり、これにより、免震構造の用途拡大を図ることができる。
また、引き抜き防止部材を積層ゴムに形成された貫通孔内に挿通するとともに、積層ゴムを構成する板体の一部を間隔保持部材と一体化させるようにすれば、免震構造をユニット化して容易に製作、運搬等を行うことができ、さらに、設置作業の容易化を図ることができる。
【００３６】
また、この場合、請求項２のように、引き抜き防止部材を上部フランジの上面側および下部フランジの下面側に接するように構成すれば、引き抜き力に抵抗する機構を単純な構成により形成でき、これにより、経年変化が少なくメンテナンスの必要がないものを実現することができる。
【００３８】
さらに、請求項３のように、引き抜き防止部材を塑性変形能力をもつ材料によって形成すれば、大地震時に、許容引き抜き荷重を越える引き抜き力が作用したとしても、急激に引き抜き抵抗が失われることを防ぐことができ、安全性を確保できる。また、この場合、引き抜き防止部材を、履歴系のダンパーとして機能させて、より一層優れた振動応答の低減効果を得ることが可能である。
【００３９】
また、この場合、請求項４のように、間隔保持部材を、引き抜き防止部材に対して上下方向に相対移動可能に接するようにすれば、引き抜き防止部材の塑性変形が阻害されることがなく、また逆に、間隔保持部材を介して積層ゴムに悪影響が及ぶことを避けることができる。これにより、請求項３に係る発明を良好に実現することができる。
【００４０】
さらに、請求項５のように、引き抜き防止部材と上部フランジおよび下部フランジの下面との間に摩擦ダンパーを形成するようにすれば、特に大地震時において、より一層優れた振動応答の低減効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を模式的に示す免震構造の立断面図である。
【図２】図１に示した免震構造が地震時に変形した際の状況を示す立断面図である。
【図３】従来において、免震建物の基礎と上部構造との間に設けられていたストッパーの構成を示す立断面図である。
【符号の説明】
１０免震構造
１１下部構造
１２上部構造
１４下部フランジ
１４ａ下面
１５上部フランジ
１５ａ上面
１６積層ゴム
１８貫通孔
２０引き抜き防止部材
２６間隔保持部材

Claims

建物の下部構造と上部構造との間に、複数の板体とゴムとを積層してなる積層ゴムが介装され、
前記下部構造および上部構造の間には、該下部および上部構造が離間する方向の相対変位を規制するとともに、これらの水平方向の相対変位を許容する引き抜き防止部材が設けられ、
該引き抜き防止部材と前記積層ゴムとの間には、これらの間の水平方向の距離を一定に保持する間隔保持部材が設けられている免震構造において、
前記積層ゴムは、上方から見た際に、その中央部に貫通孔を有する構成とされ、
前記引き抜き防止部材は、該貫通孔に挿通され、
前記間隔保持部材は、前記積層ゴムを構成する前記板体のうちの一部と一体化されていることを特徴とする免震構造。
請求項１記載の免震構造であって、前記積層ゴムは、前記下部構造側に固定された下部フランジと前記上部構造側に固定された上部フランジとの間に設けられ、前記引き抜き防止部材は、前記下部フランジに対してはその下面側から、前記上部フランジに対してはその上面側から、ともに水平方向に相対変位可能に接する構成とされていることを特徴とする免震構造。
請求項１または２記載の免震構造であって、
前記引き抜き防止部材は、前記上部構造および下部構造の離間方向にあらかじめ定められた以上の力が作用した場合に、塑性変形可能な材料によって形成されていることを特徴する免震構造。
請求項３記載の免震構造であって、
前記引き抜き防止部材および前記間隔保持部材は、上下方向に相対変位可能に接する構成とされていることを特徴とする免震構造。
請求項２から４のいずれかに記載の免震構造であって、
前記上部フランジの上面および前記下部フランジの下面の少なくとも一方と前記引き抜き防止部材とが摩擦ダンパーを構成してなる免震構造。