JPH08246705A - 構造物の免震装置及び免震構法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 維持管理が不要で設置スペースの小さな安価
な免震装置と免震構法を実現する。 【構成】 支持基盤３に支持された基盤側支持部材５に
鋼棒６を結合して基盤３方向へ突出させ、この突出部に
構造物を支持する構造物側支持部材７を結合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建物や構造物を地震に
よる地盤振動から隔絶する免震装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビルなどの免震装置として、建物の約一
層分に相当する積層ゴムの免震層を建物の基礎の間に複
数箇所に渡って設けた装置が、例えば特開平６−６６０
４５号により知られている。

【０００３】免震層は鋼板で挟んだゴムを複数層に渡っ
て積み重ねることで構成され、地震による地盤の水平振
動に対してはこの免震層が内部でずれを起こし、応答加
速度レベルを低減することで、上部構造物の振動を防止
ないし抑制する。

【０００４】

【発明の課題】しかしながら、この免震装置の場合、高
価な積層ゴムを大量に使用することからコストが極めて
高く、装置の配置に大きなスペースを要するという問題
があった。

【０００５】また、地震時にはゴムが大変形を起こして
免震層間にずれを生じるため、地震の後に免震層は原型
に完全には復帰せず、いわゆる残留変形が避けられな
い。このような残留変形やゴムの材質劣化による機能低
下を防ぐために、この免震装置は入念な維持管理を必要
とする。けれども、免震層自体が占める空間に加えてこ
のような維持管理のための空間を確保すると、建物本来
の目的に利用できる空間はさらに減少してしまう。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決すべくなされ
たもので、維持管理が不要で、設置スペースが小さく、
かつ安価な免震装置と免震構法を実現することを目的と
する。

【０００７】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明は、基礎
または地盤からなる支持基盤とその上方の構造物との間
に介装して支持基盤の水平振動の構造物への伝達を防止
する構造物の免震装置において、支持基盤に支持された
基盤側支持部材と、この支持部材に結合して基盤方向へ
突出する鋼棒と、この鋼棒の突出部に結合して前記構造
物を支持する構造物側支持部材とを備えている。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、基盤側支持部材を上端に小径の開口部を設けた筒状
部材で構成し、構造物側支持部材を下端に大径部を備え
た柱状部材で構成し、柱状部材を前記開口部から基盤側
支持部材の内側に挿入し、複数本の鋼棒を開口部の周囲
の筒状部材の壁面に結合して筒状部材の内側に突出さ
せ、柱状部材の大径部に結合している。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、鋼棒を柱状部材の大径部と筒状部材の開口部周囲の
壁面にそれぞれ若干のクリアランスをもって貫通させ、
貫通端にそれぞれナットを螺合している。

【００１０】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、柱状部材と開口部周囲の壁面との間にダンパを介装
している。

【００１１】請求項５の発明は、請求項３の発明におい
て、大径部と筒状部材の内周面との間にダンパを介装し
ている。

【００１２】請求項６の発明は、請求項３の発明におい
て、筒状部材の内側に流体を貯留している。

【００１３】請求項７の発明は、請求項３の発明におい
て、複数の細径鋼棒の集合体からなる棒状減衰部材を前
記鋼棒と並列に柱状部材の大径部と筒状部材の開口部周
囲の壁面との間に配設している。

【００１４】請求項８の発明は、請求項２の発明におい
て、鋼棒を大径部と筒状部材の開口部周囲の壁面とにそ
れぞれ剛的に結合している。

【００１５】請求項９の発明は、請求項２の発明におい
て、鋼棒を柱状部材の周囲に等間隔で平行に配置してい
る。

【００１６】請求項１０の発明は、請求項２の発明にお
いて、鋼棒を柱状部材の周囲に交差して配置している。

【００１７】請求項１１の発明は、請求項２の発明にお
いて、結束した複数の細形鋼棒の集合体で各鋼棒を構成
している。

【００１８】請求項１２の発明は、請求項１の発明の免
震装置を構造物と支持基盤との間に所定の間隔で複数配
置して構造物を支持している。

【００１９】

【作用】請求項１の発明は、基盤側支持部材から基盤方
向に突出する鋼棒を介して構造物側支持部材を支持した
ので、支持基盤の水平振動に対して鋼棒が揺動変位ある
いは曲げ変形して構造物を振動から遮断する。

【００２０】請求項２の発明は、筒状部材の内側に挿入
された柱状部材をその周囲に配設した複数の鋼棒が支持
する構造としたので、柱状部材を安定的に支持すること
ができ、鋼棒による免震構造を小型の装置で実現でき
る。

【００２１】請求項３の発明は、鋼棒結合部にクリアラ
ンスを設けたので、鋼棒が揺動自由に支持され、水平振
動を完全に遮断できる。

【００２２】請求項４の発明は、柱状部材と開口部の間
にダンパを介装したので、支持基盤と構造物の相対振動
を減衰する作用が得られる。

【００２３】請求項５の発明は、大径部と筒状部材の内
周面との間にダンパを介装したので、支持基盤と構造物
の相対振動を減衰する作用が得られる。

【００２４】請求項６の発明は、筒状部材の内側に流体
を貯留したので、支持基盤と構造物の相対振動を減衰す
る作用が得られる。

【００２５】請求項７の発明は、複数の細径鋼棒の集合
体からなる棒状部材の変形時に細径鋼棒間に発生する摩
擦抵抗により、棒状部材が支持基盤と構造物の水平相対
振動を減衰する。このため、鋼棒による水平振動の遮断
と、棒状部材による水平振動の減衰が同時に行われ、良
好な免震作用が得られる。

【００２６】請求項８の発明は、鋼棒を筒状部材と柱状
部材に剛的に結合したので、これらの部材の相対変位は
もっぱら鋼棒の曲げ変形に依存して行われ、支持基盤と
構造物の相対振動に対して大きな減衰力を発生させるこ
とができる。

【００２７】請求項９の発明は、鋼棒を柱状部材の周囲
に等間隔で平行に配置したので、免震装置を簡易に構成
できる。

【００２８】請求項１０の発明は、鋼棒を柱状部材の周
囲に交差して配置したので、鋼棒の傾斜角度に応じて大
径部の揺動範囲や発生減衰力をさまざまに変えることが
できる。

【００２９】請求項１１の発明は、鋼棒を結束した複数
の細径鋼棒の集合体で構成したので、鋼棒の変形時に細
径鋼棒間に発生する摩擦抵抗により支持基盤と構造物の
相対振動を効率良く減衰できる。

【００３０】請求項１２の発明は、請求項１の免震装置
を構造物と支持基盤との間に所定の間隔で複数配置して
構造物を支持するので、わずかなスペースで免震効率の
高い構造物の支持構造を実現できる。

【００３１】

【実施例】図１と図２にこの発明の第１の実施例を示
す。

【００３２】図１において、１は構造物である建物の
柱、２は建物の梁、３はコンクリート場所打ち杭による
建物の基礎、４は基礎３の周囲の地盤である。

【００３３】免震装置は柱１の下端と基礎３の杭頭部と
の間に設けられる。

【００３４】免震装置は、基礎３の杭頭に固定された基
盤側支持部材としての受け台５と、受け台５に一端を固
定した数多くの鋼棒６と、鋼棒６により受け台５から吊
られた構造物側支持部材としての中実鋼柱７を備える。

【００３５】受け台５は鋳鉄製あるいは鉄筋コンクリー
ト製などの有底の筒状部材であり、胴部５Ｂの上端に径
を狭めた開口部５Ａを備える。受け台５の底部５Ｃは水
平方向の加振力の作用に対して杭頭からずれないように
杭基礎３の図示されない杭頭の鉄筋に溶接などの方法で
固定する。

【００３６】鋼棒６の両端にはねじが刻まれ、その上端
は受け台５の開口部５Ａの周囲の壁面に貫通し、貫通端
に螺合するナット８により、受け台５の上端に係止され
る。なお、受け台５の壁面に形成する鋼棒６の貫通孔の
径は鋼棒６の外径に対して若干のクリアランスを持つよ
うに設定される。

【００３７】中実鋼柱７は下端に大径部である支持リン
グ９を形成し、上端に大径の支持面７Ａを形成した柱状
部材である。

【００３８】鋼棒６の下端は支持リング９を貫通し、貫
通端に螺合するナット１０により支持リング９を支持す
る。支持リング９のこれらの貫通孔も鋼棒６の外径に対
して若干のクリアランスを持つように形成される。ま
た、支持リング９自体の径も周囲の受け台５の壁面に対
して所定の間隔を確保できるように設定される。

【００３９】中実鋼柱７の周囲にはこのような鋼棒６が
図２に示すように中実鋼柱７と同心円上に等しい角度間
隔で配置され、支持リング９を受け台５の中心位置に吊
り上げた状態で支持する。また、中実鋼柱７は上端の支
持面７Ａにより柱１を上向きに支持する。

【００４０】このようにして、柱１は受け台５に鋼棒６
により吊られた中実鋼柱７によって地盤４から浮き上が
った状態で支持される。建物の下側には同様に構成され
た数多くの免震装置が所定の間隔で配設され、建物全体
が地盤４から浮き上がった状態で支持される。

【００４１】なお、免震装置はあらかじめ受け台５と鋼
棒６と中実鋼柱７を組み付けた状態で建物の施工現場に
搬入され、杭基礎３に受け台４を固定した後に、建物の
柱１と梁２とを各免震装置の支持面７Ａの上に構築す
る。

【００４２】次に作用を説明する。

【００４３】地震により、杭基礎３に固定された受け台
５が水平方向に振動すると、基盤側の支持部材である受
け台５に結合した鋼棒６の上端と、構造物側の支持部材
である中実鋼柱７に支持リング９を介して結合した鋼棒
６の下端には水平方向に逆向きの力が作用する。しかし
ながら、鋼棒６は受け台５と支持リング９の各貫通孔に
若干のクリアランスをもって貫通しているので、上端と
下端に水平方向に逆向きに加わる力により、各鋼棒６は
支持リング９を支持しながらブランコ状に揺動し、柱１
と梁２を含む構造物を、基礎３と地盤４からなる支持基
盤に対して水平方向に相対変位させる。この鋼棒７の揺
動により支持基盤がもたらす加振力は完全に遮断され、
柱１や梁２を含む上部構造物には伝わらない。

【００４４】また、ブランコ状に支持された支持リング
９は加振力がなくなれば、重力による振り子安定作用で
受け台５の胴部５Ｂの中心に復帰し、何らの残留変形を
生じない。許容される支持リング６の揺動変位量は、受
け台５の径、鋼棒の長さ、受け台５と支持リング９に形
成する貫通孔の径、などで決まり、必ずしも免震装置の
高さを高くしなくても支持リング９の揺動余地を大きく
確保することができる。したがって、免震装置の装置の
高さを低く抑えることができ、さらに維持管理が不要な
ため維持管理空間の確保も不要となる。

【００４５】図３はこの発明の第２の実施例を示す。

【００４６】ここでは、開口部５Ａの縁と中実鋼柱７の
間及び支持リング９と胴部５Ｂの壁面との間にダンパ１
１を介装する。ダンパ１１は所定の抵抗の下で弾性変形
する復帰可能な構造の物であれば何でも良く、ゴム、金
属などを用いることができる。

【００４７】前記第１の実施例においては地震による加
振力が収まった後も、支持リング９が慣性力によりしば
らく揺動するが、このようにダンパ１１を設けることに
より、支持リング９の揺動に対する減衰力が発生し、支
持リング９の揺動すなわち構造物と支持基盤との相対振
動を早期に停止させることができる。

【００４８】図４はこの発明の第３の実施例であり、こ
こでは前記第１の実施例と同様に構成された免震装置の
受け台５の内側に液体を注入している。この場合には、
液体の粘性に応じて支持リング９の揺動変位に対する減
衰力が発生する。

【００４９】図５〜図７にこの発明の第４の実施例を示
す。

【００５０】前記第１〜第３の実施例においては、鋼棒
６はいずれも中実鋼柱７と平行に同心円上に配設されて
いたが、この実施例では隣接する鋼棒６同士が交差する
ように配設される。鋼棒６の上端の受け台５への係止部
は図６に示すように２重の同心円上に交互に位置し、鋼
棒６の下端の支持リング９への係止部は図７に示すよう
に単一円の上に位置する。

【００５１】また、受け台５と支持リング９に形成され
る鋼棒６の貫通孔は鋼棒６に対する遊びをなくし、鋼棒
６が各貫通孔により揺動を規制されるように構成する。

【００５２】この場合には、支持リング９の揺動は鋼棒
の曲げ変形に依存して行われるため、前記第１〜３の実
施例に比べて強い減衰力が発生する。支持リング９の揺
動可能範囲や発生減衰力は鋼棒６の長さや材質、及び傾
斜角度により変化する。

【００５３】図８はこの発明の第５の実施例を示す。

【００５４】ここでは、鋼棒６の上端と下端とをそれぞ
れ受け台５と支持リング９に二重のナット８ａと８ｂ及
び１０ａと１０ｂにより締め付ける。この場合にはは鋼
棒６上端と下端がより剛的に支持され、他の実施例に比
べて一層大きな減衰力が得られる。

【００５５】図９と図１０はこの発明の第６の実施例を
示す。ここでは鋼棒６を複数の細径鋼棒１３の集合体で
構成するとともに、これらを要所において図１０に示す
ように結束リング１２で束ねている。この実施例におい
ても、支持リング９の揺動変位は鋼棒６の曲げ変形に依
存するが、同時に鋼棒６を構成する細径鋼棒１３が互い
に変位し、その際に発生する摩擦抵抗により支持リング
９の揺動に対する減衰力を発生させる。支持リング９の
揺動可能範囲や発生減衰力は、結束リング１２のピッチ
や結束力により変更することができる。

【００５６】図１１はこの発明の第７の実施例を示す。
ここでは、鋼棒６と並列に細径鋼棒１３の集合体からな
る棒状減衰部材１４を配設する。鋼棒６と棒状減衰部材
１４は例えば交互に配置するが、荷重条件等に応じてこ
れらの配置割合は任意に変更可能である。

【００５７】このように、鋼棒６と棒状減衰部材１４と
を設けることにより、鋼棒６が垂直荷重の支持と水平振
動の遮断を行う一方で、棒状減衰部材１４が細径鋼棒１
３の摩擦抵抗により水平振動を減衰するので、好ましい
免震作用が得られる。また、振動減衰用の部材を鋼棒６
と分離することにより、建物の支持に関わる安全性や免
震装置の設計の自由度も向上する。

【００５８】なお、棒状減衰部材１４は前記第６実施例
で使用したような結束リング１２で束ねても良い。

【００５９】以上の各実施例はいずれも地震により支持
基盤が構造物に及ぼす加振力を遮断するためのものであ
るが、この発明は地震時の加振力の遮断に限定されず、
構造物側の振動が支持基盤に伝達するのを遮断する目的
をもった振動体の支持構造としても有効である。

【００６０】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
基盤側支持部材から基盤方向に突出する鋼棒が揺動ある
いは曲げ変形して基盤の水平振動から構造物を遮断する
ので、簡易な構造で効率の良い免震構造を実現できる。

【００６１】請求項２の発明によれば、筒状部材の内側
に挿入された柱状部材をその周囲に配設した複数の鋼棒
が支持するので、鋼棒による免震構造を構造的に安定し
た小型の装置で実現できる。

【００６２】請求項３の発明によれば、揺動自由に支持
された複数の鋼棒により振動の遮断性が向上する。

【００６３】請求項４の発明によれば、柱状部材と開口
部の間に介装したダンパにより支持基盤と構造物の相対
振動が早期に減衰され、免震装置の振動吸収能力が向上
する。

【００６４】請求項５の発明によれば、大径部と筒状部
材の内周面の間に介装したダンパにより支持基盤と構造
物の相対振動が早期に減衰され、免震装置の振動の吸収
能力が向上する。

【００６５】請求項６の発明によれば、筒状部材の内側
に貯留した流体が粘性に応じて支持基盤と構造物の相対
振動を減衰するので、簡易に減衰力を発生させることが
できる。

【００６６】請求項７の発明によれば、鋼棒が水平振動
を遮断する一方で、棒状減衰部材が水平振動を減衰する
ので、高い免震効果が得られるる。また、振動減衰を行
う部材を鋼棒と分離したので、構造物の支持に関わる安
全性と免震装置の設計の自由度とを向上させることがで
きる。

【００６７】請求項８の発明によれば、筒状部材と柱状
部材に剛的に結合した鋼棒の曲げ変形により高い振動減
衰能力が得られる。

【００６８】請求項９の発明によれば、鋼棒を柱状部材
の周囲に等間隔で平行に配置することで、免震装置の構
成を単純化できる。

【００６９】請求項１０の発明によれば、柱状部材の周
囲に交差して配置した鋼棒の傾斜角度を変えることで支
持基盤と免震装置の相対振動の許容範囲や発生減衰力を
さまざまに変えることができる。

【００７０】請求項１１の発明によれば、鋼棒を結束し
た複数の細径鋼棒が振動に対して相互にずれるため、摩
擦抵抗による高い振動減衰能力が得られる。

【００７１】請求項１２の発明によれば、請求項１の免
震装置を構造物と支持基盤との間に所定の間隔で複数配
置することにより、免震装置の配置や維持管理に必要な
スペースが大幅に削減され、免震効率の高い支持構造を
低コストで実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す免震装置の縦断
面図である。

【図２】図１の中のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】この発明の第２の実施例を示す免震装置の縦断
面図である。

【図４】この発明の第３の実施例を示す免震装置の縦断
面図である。

【図５】この発明の第４の実施例を示す免震装置の縦断
面図である。

【図６】図５の中のＢ−Ｂ矢視図である

【図７】図５の中のＣ−Ｃ矢視図である

【図８】この発明の第５の実施例を示す免震装置の縦断
面図である。

【図９】この発明の第６の実施例を示す免震装置の縦断
面図である。

【図１０】同じく細径鋼棒結束部の横断面図である。

【図１１】この発明の第７の実施例を示す免震装置の縦
断面図である。

【符号の説明】

１ 柱 ３ 基礎 ５ 受け台 ５Ａ 開口部 ６ 鋼棒 ７ 中実鋼柱 ８，１０ ナット ９ 支持リング １１ ダンパ １２ 結束リング １３ 細径鋼棒 １４ 棒状減衰部材

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基礎または地盤からなる支持基盤とその
   上方の構造物との間に介装して支持基盤の水平振動の構
   造物への伝達を防止する構造物の免震装置において、支
   持基盤に支持された基盤側支持部材と、この支持部材に
   結合して基盤方向へ突出する鋼棒と、この鋼棒の突出部
   に結合して前記構造物を支持する構造物側支持部材とを
   備えたことを特徴とする構造物の免震装置。
2. 【請求項２】 前記基盤側支持部材を上端に小径の開口
   部を設けた筒状部材で構成し、前記構造物側支持部材を
   下端に大径部を備えた柱状部材で構成し、柱状部材を前
   記開口部から基盤側支持部材の内側に挿入し、複数本の
   前記鋼棒を開口部の周囲の筒状部材の壁面に結合して筒
   状部材の内側に突出させ、柱状部材の前記大径部に結合
   した請求項１に記載の構造物の免震装置。
3. 【請求項３】 前記鋼棒を柱状部材の大径部と筒状部材
   の開口部周囲の壁面とにそれぞれ若干のクリアランスを
   もって貫通させ、貫通端にそれぞれナットを螺合した請
   求項２に記載の免震装置。
4. 【請求項４】 柱状部材と開口部との間にダンパを介装
   した請求項３に記載の免震装置。
5. 【請求項５】 大径部と筒状部材の内周面との間にダン
   パを介装した請求項３に記載の免震装置。
6. 【請求項６】 筒状部材の内側に流体を貯留した請求項
   ３に記載の免震装置。
7. 【請求項７】 複数の細径鋼棒の集合体からなる棒状減
   衰部材を前記鋼棒と並列に柱状部材の大径部と筒状部材
   の開口部周囲の壁面との間に配設した請求項３に記載の
   免震装置。
8. 【請求項８】 前記鋼棒が大径部と筒部材の開口部周囲
   の壁面とにそれぞれ剛的に結合している請求項２に記載
   の免震装置。
9. 【請求項９】 前記鋼棒が柱状部材の周囲に等間隔で平
   行に配置されている請求項２に記載の免震装置。
10. 【請求項１０】 前記鋼棒が柱状部材の周囲に交差して
    配置されている請求項２に記載の免震装置。
11. 【請求項１１】 前記各鋼棒が結束した複数の細径鋼棒
    の集合体で構成されている請求項２に記載の免震装置。
12. 【請求項１２】 請求項１の免震装置を構造物と支持基
    盤との間に所定の間隔で複数配置して構造物を支持する
    構造物の免震構法。