JPH11148247A - 積層ゴムを用いた構造物の免震方法 - Google Patents
積層ゴムを用いた構造物の免震方法Info
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- JPH11148247A JPH11148247A JP33121997A JP33121997A JPH11148247A JP H11148247 A JPH11148247 A JP H11148247A JP 33121997 A JP33121997 A JP 33121997A JP 33121997 A JP33121997 A JP 33121997A JP H11148247 A JPH11148247 A JP H11148247A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造物の上部構造と下部構造との間に積層ゴ
ムを介装する免震方法において、上部構造または下部構
造の連結部から積層ゴムに加わる回転拘束を緩めること
で、免震性能を向上させる。 【解決手段】 構造物の上部構造１０と下部構造１２と
の間を複数個の積層ゴム１４で連結し、上部構造の重量
をそれら積層ゴムを介して下部構造で支持すると共に、
下部構造から上部構造へ伝達する水平方向の振動力をそ
れら積層ゴムで吸収して低減するようにした構造物の免
震方法。積層ゴムに連結する上部構造の連結部１０ａと
積層ゴムの下端部に連結する下部構造の連結部１２ａと
のいずれか一方を、積層ゴムからその連結部へ水平方向
剪断力が作用したときにその水平方向剪断力の方向に直
交する水平軸の周りの回転変位を生じるように構成する
ことで、その連結部から積層ゴムへ加わる回転拘束を緩
めるようにした。
ムを介装する免震方法において、上部構造または下部構
造の連結部から積層ゴムに加わる回転拘束を緩めること
で、免震性能を向上させる。 【解決手段】 構造物の上部構造１０と下部構造１２と
の間を複数個の積層ゴム１４で連結し、上部構造の重量
をそれら積層ゴムを介して下部構造で支持すると共に、
下部構造から上部構造へ伝達する水平方向の振動力をそ
れら積層ゴムで吸収して低減するようにした構造物の免
震方法。積層ゴムに連結する上部構造の連結部１０ａと
積層ゴムの下端部に連結する下部構造の連結部１２ａと
のいずれか一方を、積層ゴムからその連結部へ水平方向
剪断力が作用したときにその水平方向剪断力の方向に直
交する水平軸の周りの回転変位を生じるように構成する
ことで、その連結部から積層ゴムへ加わる回転拘束を緩
めるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、積層ゴムを用いた
構造物の免震方法に関する。
構造物の免震方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】構造物の上部構造と下部構造との間を複
数個の積層ゴムで連結し、上部構造の重量をそれら積層
ゴムを介して下部構造で支持すると共に、下部構造から
上部構造へ伝達する水平方向の振動力をそれら積層ゴム
で吸収して低減するようにした構造物の免震方法が知ら
れている。構造物の下部構造とは、例えば地盤に固定さ
れた建物の基礎であり、上部構造とはその基礎によって
支持される建物の本体部分である。この場合、従来の免
震方法では、積層ゴムの下端部に連結するその基礎の連
結部とその積層ゴムとの間に、地震加速度等による水平
方向剪断力が作用したときに、その基礎の連結部が水平
軸周りの回転変位を生じることのないように、その基礎
の連結部を充分に高い剛性を有する構造として構成して
いた。上部構造である建物本体部分についても、積層ゴ
ムの上端部に連結するその連結部は、例えば二重基礎の
上側基礎部分や、頑丈な梁、或いは大断面とすることで
特に剛性を高めた柱等で構成され、従って基礎の連結部
と同様に、水平方向の剪断力が作用しても水平軸周りの
回転変位を生じないように構成されていた。このよう
に、積層ゴムの上端部及び下端部に夫々に連結する上部
構造の連結部と下部構造の連結部との両方を、水平軸周
りの回転変位を生じないような高い剛性を有する構成と
することで、それら連結部に固定された積層ゴムの上端
部及び下端部が回転拘束されるようにし、それによっ
て、積層ゴムの上端部及び下端部が水平軸周りの回転変
位を生じないようにしていた。
数個の積層ゴムで連結し、上部構造の重量をそれら積層
ゴムを介して下部構造で支持すると共に、下部構造から
上部構造へ伝達する水平方向の振動力をそれら積層ゴム
で吸収して低減するようにした構造物の免震方法が知ら
れている。構造物の下部構造とは、例えば地盤に固定さ
れた建物の基礎であり、上部構造とはその基礎によって
支持される建物の本体部分である。この場合、従来の免
震方法では、積層ゴムの下端部に連結するその基礎の連
結部とその積層ゴムとの間に、地震加速度等による水平
方向剪断力が作用したときに、その基礎の連結部が水平
軸周りの回転変位を生じることのないように、その基礎
の連結部を充分に高い剛性を有する構造として構成して
いた。上部構造である建物本体部分についても、積層ゴ
ムの上端部に連結するその連結部は、例えば二重基礎の
上側基礎部分や、頑丈な梁、或いは大断面とすることで
特に剛性を高めた柱等で構成され、従って基礎の連結部
と同様に、水平方向の剪断力が作用しても水平軸周りの
回転変位を生じないように構成されていた。このよう
に、積層ゴムの上端部及び下端部に夫々に連結する上部
構造の連結部と下部構造の連結部との両方を、水平軸周
りの回転変位を生じないような高い剛性を有する構成と
することで、それら連結部に固定された積層ゴムの上端
部及び下端部が回転拘束されるようにし、それによっ
て、積層ゴムの上端部及び下端部が水平軸周りの回転変
位を生じないようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来このような免震方
法を採用していたのは、積層ゴムに生じる変形をできる
限り純粋な剪断変形に近付けることを意図していたから
であり、また、そのように意図していたのは、それによ
って免震構造の性能解析が容易になること、それに、積
層ゴムに無理な力が加わりにくく、強度及び耐久性の点
で有利になること等の理由によるものであった。しかし
ながら、積層ゴムを用いた免震構造の性能解析の技法
も、また積層ゴムの強度や耐久性を改善するための製造
技法も、常に進歩し続けていることを考慮するならば、
積層ゴムを用いた構造物の免震方法を以上のような従来
の方法に限定してしまうことは、設計者みずからが、設
計の自由度を狭め、可能性を放棄しているものといわざ
るを得ない。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、本発明の目的は、構造物の上部構造と下部構造と
の間を複数個の積層ゴムで連結し、上部構造の重量をそ
れら積層ゴムを介して下部構造で支持すると共に、下部
構造から上部構造へ伝達する水平方向の振動力をそれら
積層ゴムで吸収して低減するようにした構造物の免震方
法において、上部構造の連結部または下部構造の連結部
から積層ゴムに加わる回転拘束を緩めるという、これま
で全く顧慮されることのなかった新規な方式を採用する
ことで、免震方法の設計の自由度及び可能性を大きく広
げ、従来のものと比較してよりコンパクトに免震構造を
構成できるようにし、また、免震性能を向上させること
にある。
法を採用していたのは、積層ゴムに生じる変形をできる
限り純粋な剪断変形に近付けることを意図していたから
であり、また、そのように意図していたのは、それによ
って免震構造の性能解析が容易になること、それに、積
層ゴムに無理な力が加わりにくく、強度及び耐久性の点
で有利になること等の理由によるものであった。しかし
ながら、積層ゴムを用いた免震構造の性能解析の技法
も、また積層ゴムの強度や耐久性を改善するための製造
技法も、常に進歩し続けていることを考慮するならば、
積層ゴムを用いた構造物の免震方法を以上のような従来
の方法に限定してしまうことは、設計者みずからが、設
計の自由度を狭め、可能性を放棄しているものといわざ
るを得ない。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、本発明の目的は、構造物の上部構造と下部構造と
の間を複数個の積層ゴムで連結し、上部構造の重量をそ
れら積層ゴムを介して下部構造で支持すると共に、下部
構造から上部構造へ伝達する水平方向の振動力をそれら
積層ゴムで吸収して低減するようにした構造物の免震方
法において、上部構造の連結部または下部構造の連結部
から積層ゴムに加わる回転拘束を緩めるという、これま
で全く顧慮されることのなかった新規な方式を採用する
ことで、免震方法の設計の自由度及び可能性を大きく広
げ、従来のものと比較してよりコンパクトに免震構造を
構成できるようにし、また、免震性能を向上させること
にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明にかかる構造物の免震方法は、構造物の上部
構造と下部構造との間を複数個の積層ゴムで連結し、前
記上部構造の重量を前記複数個の積層ゴムを介して前記
下部構造で支持すると共に、前記下部構造から前記上部
構造へ伝達する水平方向の振動力を前記複数個の積層ゴ
ムで吸収して低減するようにした構造物の免震方法にお
いて、前記積層ゴムの上端部に連結する前記上部構造の
連結部と前記積層ゴムの下端部に連結する前記下部構造
の連結部とのいずれか一方を、前記積層ゴムから当該連
結部へ水平方向剪断力が作用したときに当該水平方向剪
断力の方向に直交する水平軸の周りの回転変位を生じる
ように構成することで、当該連結部から前記積層ゴムへ
加わる回転拘束を緩めるようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、前記上部構造の前記連結部が、前記積
層ゴムから当該連結部へ水平方向剪断力が作用したとき
に撓むことにより水平方向への曲げ変形を生じるように
構成した柱の柱脚であることを特徴とする。また、本発
明は、前記下部構造の前記連結部は、前記積層ゴムから
当該連結部へ水平方向剪断力が作用したときに撓むこと
により水平方向への曲げ変形を生じるように構成した柱
の柱頭であることを特徴とする。また、本発明は、前記
下部構造の前記連結部は、前記積層ゴムから当該連結部
へ水平方向剪断力が作用したときに撓むことにより水平
方向への曲げ変形を生じるように構成した杭の杭頭であ
ることを特徴とする。また、本発明は、前記積層ゴム
が、直径に対する高さの比が小さい扁平形状の積層ゴム
であることを特徴とする。
め、本発明にかかる構造物の免震方法は、構造物の上部
構造と下部構造との間を複数個の積層ゴムで連結し、前
記上部構造の重量を前記複数個の積層ゴムを介して前記
下部構造で支持すると共に、前記下部構造から前記上部
構造へ伝達する水平方向の振動力を前記複数個の積層ゴ
ムで吸収して低減するようにした構造物の免震方法にお
いて、前記積層ゴムの上端部に連結する前記上部構造の
連結部と前記積層ゴムの下端部に連結する前記下部構造
の連結部とのいずれか一方を、前記積層ゴムから当該連
結部へ水平方向剪断力が作用したときに当該水平方向剪
断力の方向に直交する水平軸の周りの回転変位を生じる
ように構成することで、当該連結部から前記積層ゴムへ
加わる回転拘束を緩めるようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、前記上部構造の前記連結部が、前記積
層ゴムから当該連結部へ水平方向剪断力が作用したとき
に撓むことにより水平方向への曲げ変形を生じるように
構成した柱の柱脚であることを特徴とする。また、本発
明は、前記下部構造の前記連結部は、前記積層ゴムから
当該連結部へ水平方向剪断力が作用したときに撓むこと
により水平方向への曲げ変形を生じるように構成した柱
の柱頭であることを特徴とする。また、本発明は、前記
下部構造の前記連結部は、前記積層ゴムから当該連結部
へ水平方向剪断力が作用したときに撓むことにより水平
方向への曲げ変形を生じるように構成した杭の杭頭であ
ることを特徴とする。また、本発明は、前記積層ゴム
が、直径に対する高さの比が小さい扁平形状の積層ゴム
であることを特徴とする。
【０００５】本発明にかかる積層ゴムを用いた構造物の
免震方法によれば、上部構造の連結部と下部構造の連結
部とのいずれか一方が水平軸の周りの回転変位を生じる
ことにより、当該連結部から積層ゴムへ加わる回転拘束
が緩められる。そのため、従来の免震構造と比較して、
積層ゴムの直径及び高さが同じ場合には水平剛性がより
小さなものとなり、また実地においては、同じ直径でよ
り高さの低い、即ち扁平でコンパクトな積層ゴムを使用
して必要な免震性能を達成することができる。更に、上
部構造ないし下部構造の連結部の撓みを利用して振動力
の低減を図ることも可能であることから、高性能の免震
構造を得ることができる。
免震方法によれば、上部構造の連結部と下部構造の連結
部とのいずれか一方が水平軸の周りの回転変位を生じる
ことにより、当該連結部から積層ゴムへ加わる回転拘束
が緩められる。そのため、従来の免震構造と比較して、
積層ゴムの直径及び高さが同じ場合には水平剛性がより
小さなものとなり、また実地においては、同じ直径でよ
り高さの低い、即ち扁平でコンパクトな積層ゴムを使用
して必要な免震性能を達成することができる。更に、上
部構造ないし下部構造の連結部の撓みを利用して振動力
の低減を図ることも可能であることから、高性能の免震
構造を得ることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照して説明して行く。図１は本発明の実
施の形態にかかる免震方法を採用した構造物の要部側面
図であって（ａ）は水平方向剪断力が作用していない状
態を示し（ｂ）は水平方向剪断力が作用している状態を
示した図、図２は従来の免震方法を採用した構造物の要
部側面図であって（ａ）は水平方向剪断力が作用してい
ない状態を示し（ｂ）は水平方向剪断力が作用している
状態を示した図である。図１に例示した本発明にかかる
免震方法を採用した構造物は、コンクリート造建物であ
る。このコンクリート造建物は、基礎１２と建物本体部
分１０とに分割された構造を持ち、基礎１２は地盤に固
定されており、建物本体部分１０は複数個の免震ゴム１
４（図にはそれら免震ゴムのうちの１個だけを示した）
を介して基礎１２に連結されている。従って図示例にお
いては、建物本体部分１０が構造物の上部構造であり、
基礎１２が構造物の下部構造である。この建物の免震構
造においては、建物本体部分１０の重量を複数個の積層
ゴム１４を介して基礎１２で支持すると共に、基礎１２
から建物本体部分１０へ伝達する地震等に起因する水平
方向の振動力を、それら複数個の積層ゴム１４で吸収し
て低減するようにしている。
て添付図面を参照して説明して行く。図１は本発明の実
施の形態にかかる免震方法を採用した構造物の要部側面
図であって（ａ）は水平方向剪断力が作用していない状
態を示し（ｂ）は水平方向剪断力が作用している状態を
示した図、図２は従来の免震方法を採用した構造物の要
部側面図であって（ａ）は水平方向剪断力が作用してい
ない状態を示し（ｂ）は水平方向剪断力が作用している
状態を示した図である。図１に例示した本発明にかかる
免震方法を採用した構造物は、コンクリート造建物であ
る。このコンクリート造建物は、基礎１２と建物本体部
分１０とに分割された構造を持ち、基礎１２は地盤に固
定されており、建物本体部分１０は複数個の免震ゴム１
４（図にはそれら免震ゴムのうちの１個だけを示した）
を介して基礎１２に連結されている。従って図示例にお
いては、建物本体部分１０が構造物の上部構造であり、
基礎１２が構造物の下部構造である。この建物の免震構
造においては、建物本体部分１０の重量を複数個の積層
ゴム１４を介して基礎１２で支持すると共に、基礎１２
から建物本体部分１０へ伝達する地震等に起因する水平
方向の振動力を、それら複数個の積層ゴム１４で吸収し
て低減するようにしている。
【０００７】積層ゴム１４の下端部に連結する基礎１２
の連結部は基礎スラブ１２ａで構成されており、この基
礎スラブ１２ａは高い剛性を有するため、地震発生時等
に積層ゴム１４とこの基礎スラブ１２ａとの間に大きな
水平方向剪断力が作用した場合でも、それによってこの
基礎スラブ１２ａが水平軸の周りの回転変位を生じるこ
とはない。従って、基礎１２の連結部である基礎スラブ
１２ａから、そこに連結した積層ゴム１４の下端部へ回
転拘束が加わっているため、積層ゴム１４に水平方向剪
断力が作用した場合にも、積層ゴム１４の下端部は水平
軸の周りの回転変位を生じない。一方、積層ゴム１４の
上端部に連結する建物本体部１０の連結部は、柱の柱脚
１０ａで構成されており、この柱は、地震発生時等に積
層ゴム１４から水平方向剪断力が作用したときにはその
方向に撓むことにより、水平方向への曲げ変形を生じる
ように構成されている。そのため、建物本体部１０の連
結部である柱の柱脚１０ａは、地震発生時等に積層ゴム
１４からこの柱脚１０ａへ、例えば図１の（ｂ）に白抜
き矢印Ｆで示した方向の水平方向剪断力が作用したとき
には、同図に一対の矢印Ｒで示したように、その水平方
向剪断力の方向に直交する水平軸の周りに回転変位を生
じる。このようにして、この柱脚１０ａから、そこに連
結した積層ゴム１４の上端部へ加わる回転拘束を緩めて
いる。
の連結部は基礎スラブ１２ａで構成されており、この基
礎スラブ１２ａは高い剛性を有するため、地震発生時等
に積層ゴム１４とこの基礎スラブ１２ａとの間に大きな
水平方向剪断力が作用した場合でも、それによってこの
基礎スラブ１２ａが水平軸の周りの回転変位を生じるこ
とはない。従って、基礎１２の連結部である基礎スラブ
１２ａから、そこに連結した積層ゴム１４の下端部へ回
転拘束が加わっているため、積層ゴム１４に水平方向剪
断力が作用した場合にも、積層ゴム１４の下端部は水平
軸の周りの回転変位を生じない。一方、積層ゴム１４の
上端部に連結する建物本体部１０の連結部は、柱の柱脚
１０ａで構成されており、この柱は、地震発生時等に積
層ゴム１４から水平方向剪断力が作用したときにはその
方向に撓むことにより、水平方向への曲げ変形を生じる
ように構成されている。そのため、建物本体部１０の連
結部である柱の柱脚１０ａは、地震発生時等に積層ゴム
１４からこの柱脚１０ａへ、例えば図１の（ｂ）に白抜
き矢印Ｆで示した方向の水平方向剪断力が作用したとき
には、同図に一対の矢印Ｒで示したように、その水平方
向剪断力の方向に直交する水平軸の周りに回転変位を生
じる。このようにして、この柱脚１０ａから、そこに連
結した積層ゴム１４の上端部へ加わる回転拘束を緩めて
いる。
【０００８】以上の例は、上部構造である建物本体部１
０の連結部１０ａからそこに連結した積層ゴム１４へ加
わる回転拘束を緩めるようにし、下部構造である基礎１
２の連結部１２ａから積層ゴム１４へ加わる回転拘束は
緩めないようにしたものであったが、本発明の方法はこ
れに限られない。即ち、本発明の方法では、積層ゴムの
上端部に連結する上部構造の連結部と積層ゴムの下端部
に連結する下部構造の連結部とのいずれか一方を、積層
ゴムからその連結部へ水平方向剪断力が作用したときに
その水平方向剪断力の方向に直交する水平軸の周りの回
転変位を生じるように構成することで、その連結部から
前記積層ゴムへ加わる回転拘束を緩めるようにする。従
って、例えば、積層ゴムを変形させるほどの大きさの地
震加速度が作用したならば撓むような柱を基礎上に立設
しておき、その柱頭に積層ゴムの下端を連結するように
してもよく、そのようにした場合には、その積層ゴムに
連結する構造物の下部構造の連結部は、その積層ゴムか
らその連結部へ水平方向剪断力が作用したときに撓むこ
とにより水平方向への曲げ変形を生じるように構成した
柱の柱頭となる。或いは、例えば、地盤に打ち込んだ杭
の地上露出部分が、積層ゴムを変形させるほどの大きさ
の地震加速度が作用したならば撓むようにしておき、そ
の杭頭に積層ゴムの下端を連結するようにしてもよく、
そのようにした場合には、その積層ゴムを連結する構造
物の下部構造の連結部は、その積層ゴムからその連結部
へ水平方向剪断力が作用したときに撓むことにより水平
方向への曲げ変形を生じるように構成した杭の杭頭とな
る。そして、これらの構造とした場合でも、図１に示し
た構造と同じ作用効果が得られる。
０の連結部１０ａからそこに連結した積層ゴム１４へ加
わる回転拘束を緩めるようにし、下部構造である基礎１
２の連結部１２ａから積層ゴム１４へ加わる回転拘束は
緩めないようにしたものであったが、本発明の方法はこ
れに限られない。即ち、本発明の方法では、積層ゴムの
上端部に連結する上部構造の連結部と積層ゴムの下端部
に連結する下部構造の連結部とのいずれか一方を、積層
ゴムからその連結部へ水平方向剪断力が作用したときに
その水平方向剪断力の方向に直交する水平軸の周りの回
転変位を生じるように構成することで、その連結部から
前記積層ゴムへ加わる回転拘束を緩めるようにする。従
って、例えば、積層ゴムを変形させるほどの大きさの地
震加速度が作用したならば撓むような柱を基礎上に立設
しておき、その柱頭に積層ゴムの下端を連結するように
してもよく、そのようにした場合には、その積層ゴムに
連結する構造物の下部構造の連結部は、その積層ゴムか
らその連結部へ水平方向剪断力が作用したときに撓むこ
とにより水平方向への曲げ変形を生じるように構成した
柱の柱頭となる。或いは、例えば、地盤に打ち込んだ杭
の地上露出部分が、積層ゴムを変形させるほどの大きさ
の地震加速度が作用したならば撓むようにしておき、そ
の杭頭に積層ゴムの下端を連結するようにしてもよく、
そのようにした場合には、その積層ゴムを連結する構造
物の下部構造の連結部は、その積層ゴムからその連結部
へ水平方向剪断力が作用したときに撓むことにより水平
方向への曲げ変形を生じるように構成した杭の杭頭とな
る。そして、これらの構造とした場合でも、図１に示し
た構造と同じ作用効果が得られる。
【０００９】このように積層ゴムに加わる回転拘束を緩
めることによって得られる作用効果について、以下に説
明する。最初に、現象の全体を概略的に把握できるよう
に、軸力の影響を無視して梁理論によって水平剛性を説
明する。上端部及び下端部が完全に回転拘束された積層
ゴムは、両端固定支持状態にある梁であると見なすこと
ができ、梁理論によれば、断面一定で垂直方向に延在す
る梁を両端固定支持状態とした場合の水平剛性は、１２
ＥＩ／ｌ3 であり、この式において、Ｅは梁の材料のヤ
ング係数、Ｉは梁の断面二次モーメント、ｌは梁の長さ
である。一方、同じ梁を一端のみ固定支持とした場合
（片持梁の場合）の水平剛性は、３ＥＩ／ｌ3 であり、
両端固定支持の場合の１／４の水平剛性となる。このこ
とから、積層ゴムの一端の回転拘束を消滅させれば、積
層ゴムの水平剛性が大幅に低下し、それによって積層ゴ
ムのアイソレータとしての機能が向上することが分か
る。
めることによって得られる作用効果について、以下に説
明する。最初に、現象の全体を概略的に把握できるよう
に、軸力の影響を無視して梁理論によって水平剛性を説
明する。上端部及び下端部が完全に回転拘束された積層
ゴムは、両端固定支持状態にある梁であると見なすこと
ができ、梁理論によれば、断面一定で垂直方向に延在す
る梁を両端固定支持状態とした場合の水平剛性は、１２
ＥＩ／ｌ3 であり、この式において、Ｅは梁の材料のヤ
ング係数、Ｉは梁の断面二次モーメント、ｌは梁の長さ
である。一方、同じ梁を一端のみ固定支持とした場合
（片持梁の場合）の水平剛性は、３ＥＩ／ｌ3 であり、
両端固定支持の場合の１／４の水平剛性となる。このこ
とから、積層ゴムの一端の回転拘束を消滅させれば、積
層ゴムの水平剛性が大幅に低下し、それによって積層ゴ
ムのアイソレータとしての機能が向上することが分か
る。
【００１０】ただし、前述の免震構造においては、積層
ゴムの一端の回転拘束を緩めているのであって、それを
完全に消滅させているのではない。このような場合の積
層ゴムの水平剛性をより正確に求めるための理論とし
て、Ｈａｒｉｎｇｘ理論がある。このＨａｒｉｎｇｘ理
論によれば、両端固定支持状態とした積層ゴムの水平剛
性がＫh であるとき、その積層ゴムの一端の回転拘束を
緩めてある程度の回転変位を可能にした場合の水平剛性
Ｋh 'は、
ゴムの一端の回転拘束を緩めているのであって、それを
完全に消滅させているのではない。このような場合の積
層ゴムの水平剛性をより正確に求めるための理論とし
て、Ｈａｒｉｎｇｘ理論がある。このＨａｒｉｎｇｘ理
論によれば、両端固定支持状態とした積層ゴムの水平剛
性がＫh であるとき、その積層ゴムの一端の回転拘束を
緩めてある程度の回転変位を可能にした場合の水平剛性
Ｋh 'は、
【数１】Ｋh '＝Ｋh｛１−（θ／δ）・（ＥＩｑ／ｐ）
・ｔａｎ（ｑｌ／２）} で表される。この式において、θは回転拘束を緩めた端
部の先端の回転角、δは回転拘束を緩めた端部の先端の
撓み、ｑは軸力と剪断剛性と曲げ剛性とから構成される
パラメータ、ｐは軸力である。この式において、θ＝０
の場合が両端固定支持状態に相当し、θの値を大きくす
るほど、即ち、回転拘束を緩めるほど、積層ゴムの水平
剛性を低下させ得るということが分かる。
・ｔａｎ（ｑｌ／２）} で表される。この式において、θは回転拘束を緩めた端
部の先端の回転角、δは回転拘束を緩めた端部の先端の
撓み、ｑは軸力と剪断剛性と曲げ剛性とから構成される
パラメータ、ｐは軸力である。この式において、θ＝０
の場合が両端固定支持状態に相当し、θの値を大きくす
るほど、即ち、回転拘束を緩めるほど、積層ゴムの水平
剛性を低下させ得るということが分かる。
【００１１】尚、積層ゴムの水平剛性が減じるとその座
屈応力が低下するため、それについてもここで説明して
おく。日本免震協会編集の「免震構造入門」によれば、
積層ゴムの座屈応力σcrは、近似式として、
屈応力が低下するため、それについてもここで説明して
おく。日本免震協会編集の「免震構造入門」によれば、
積層ゴムの座屈応力σcrは、近似式として、
【数２】σcr＝０．９ＧＳ1Ｓ2 で表される。この式において、Ｇは積層ゴムに使用して
いるゴム材料の剪断弾性率、Ｓ1 は積層ゴムの１次形状
係数、Ｓ2 は積層ゴムの２次形状係数であり、更に、Ｓ
1 とＳ2 とは、次の式で表される。
いるゴム材料の剪断弾性率、Ｓ1 は積層ゴムの１次形状
係数、Ｓ2 は積層ゴムの２次形状係数であり、更に、Ｓ
1 とＳ2 とは、次の式で表される。
【数３】 Ｓ1 ＝（Ｄ−ｄs）／（４ｔr） Ｓ2 ＝Ｄ／（ｎｔr） この式において、Ｄは積層ゴムの直径、ｄs は積層ゴム
の中心孔の直径、ｔr は積層ゴムのゴム層の厚さ、ｎは
積層ゴムのゴム層の数である。そして、２次形状係数Ｓ
2 の値が積層ゴムの扁平度を表し、この値が大きくなる
ほど扁平度も大きくなり、即ち、直径に対する高さの比
が小さい積層ゴムとなる。積層ゴムの水平剛性が低下す
るということは、積層ゴムの座屈応力の大きさに関する
限り、上のσcrを表す式においてＧの値が低下したもの
と考えてよい。従って、例えば回転拘束を緩めることに
よって積層ゴムの水平剛性を１／ｎに低下させた場合で
も、その２次形状係数をｎ倍にすれば、座屈応力を低下
させずに済む。一般的に積層ゴムの２次形状係数の値
は、その直径にもよるが、４〜７程度である。回転拘束
を緩めることによって、積層ゴムの水平剛性を通常の
０．７倍に低下させる場合には、その２次形状係数の値
を５．７〜１０とすればよく、これは、より扁平な積層
ゴムを使用するということに他ならない。
の中心孔の直径、ｔr は積層ゴムのゴム層の厚さ、ｎは
積層ゴムのゴム層の数である。そして、２次形状係数Ｓ
2 の値が積層ゴムの扁平度を表し、この値が大きくなる
ほど扁平度も大きくなり、即ち、直径に対する高さの比
が小さい積層ゴムとなる。積層ゴムの水平剛性が低下す
るということは、積層ゴムの座屈応力の大きさに関する
限り、上のσcrを表す式においてＧの値が低下したもの
と考えてよい。従って、例えば回転拘束を緩めることに
よって積層ゴムの水平剛性を１／ｎに低下させた場合で
も、その２次形状係数をｎ倍にすれば、座屈応力を低下
させずに済む。一般的に積層ゴムの２次形状係数の値
は、その直径にもよるが、４〜７程度である。回転拘束
を緩めることによって、積層ゴムの水平剛性を通常の
０．７倍に低下させる場合には、その２次形状係数の値
を５．７〜１０とすればよく、これは、より扁平な積層
ゴムを使用するということに他ならない。
【００１２】これについて更に図を参照して説明する
と、従来の免震構造では図２の（ａ）及び（ｂ）に示す
ように、積層ゴム２４に連結する上部構造２０の連結部
２０ａと下部構造２２の連結部２２ａとの両方を高い剛
性を有する構造に構成していたため、積層ゴム２４の上
端部及び下端部が共に回転拘束されていた。これに対し
て本発明の免震方法を採用した構造では、同じ直径の積
層ゴム１４を使用した場合に、その水平剛性を低下させ
ることができるため、図１の（ａ）及び（ｂ）に示すよ
うに、より扁平な積層ゴム１４とすることができる。そ
して、直径に対する高さの比が小さい扁平形状の積層ゴ
ム１４を用いることで、その座屈応力が高まるため、水
平剛性の低下に伴う座屈応力の低下を補償することがで
きる。
と、従来の免震構造では図２の（ａ）及び（ｂ）に示す
ように、積層ゴム２４に連結する上部構造２０の連結部
２０ａと下部構造２２の連結部２２ａとの両方を高い剛
性を有する構造に構成していたため、積層ゴム２４の上
端部及び下端部が共に回転拘束されていた。これに対し
て本発明の免震方法を採用した構造では、同じ直径の積
層ゴム１４を使用した場合に、その水平剛性を低下させ
ることができるため、図１の（ａ）及び（ｂ）に示すよ
うに、より扁平な積層ゴム１４とすることができる。そ
して、直径に対する高さの比が小さい扁平形状の積層ゴ
ム１４を用いることで、その座屈応力が高まるため、水
平剛性の低下に伴う座屈応力の低下を補償することがで
きる。
【００１３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかる免震ゴムを用いた構造物の免震方法によれば、
構造物の上部構造と下部構造との間を複数個の積層ゴム
で連結し、前記上部構造の重量を前記複数個の積層ゴム
を介して前記下部構造で支持すると共に、前記下部構造
から前記上部構造へ伝達する水平方向の振動力を前記複
数個の積層ゴムで吸収して低減するようにした構造物の
免震方法において、前記積層ゴムの上端部に連結する前
記上部構造の連結部と前記積層ゴムの下端部に連結する
前記下部構造の連結部とのいずれか一方を、前記積層ゴ
ムから当該連結部へ水平方向剪断力が作用したときに当
該水平方向剪断力の方向に直交する水平軸の周りの回転
変位を生じるように構成することで、当該連結部から前
記積層ゴムへ加わる回転拘束を緩めるようにした。その
ため、従来の免震構造と比較して、積層ゴムの直径及び
高さが同じ場合には水平剛性がより小さなものとなり、
また実地においては、同じ直径でより高さの低い、即ち
扁平でコンパクトな積層ゴムを使用して、必要な免震性
能を達成することができることから、免震構造とするた
めに必要なスペースを削減できると共に、使用する積層
ゴムそれ自体も安価なものとすることができる。更に、
上部構造ないし下部構造の連結部の撓みを利用して振動
力の低減を図ることも可能であることから、高性能の免
震構造を得ることができる。また、上で言及したよう
に、上部構造ないし下部構造の連結部を柱脚ないし柱頭
とすれば、特別に連結部を構成する必要がないため、建
築コストの削減を図る上で有利であり、既存建物へのレ
トロフィットによる免震構造の組み込みも容易であり、
更には、居室階にも免震構造を容易に組み込めるという
利点も併せて得られる。
にかかる免震ゴムを用いた構造物の免震方法によれば、
構造物の上部構造と下部構造との間を複数個の積層ゴム
で連結し、前記上部構造の重量を前記複数個の積層ゴム
を介して前記下部構造で支持すると共に、前記下部構造
から前記上部構造へ伝達する水平方向の振動力を前記複
数個の積層ゴムで吸収して低減するようにした構造物の
免震方法において、前記積層ゴムの上端部に連結する前
記上部構造の連結部と前記積層ゴムの下端部に連結する
前記下部構造の連結部とのいずれか一方を、前記積層ゴ
ムから当該連結部へ水平方向剪断力が作用したときに当
該水平方向剪断力の方向に直交する水平軸の周りの回転
変位を生じるように構成することで、当該連結部から前
記積層ゴムへ加わる回転拘束を緩めるようにした。その
ため、従来の免震構造と比較して、積層ゴムの直径及び
高さが同じ場合には水平剛性がより小さなものとなり、
また実地においては、同じ直径でより高さの低い、即ち
扁平でコンパクトな積層ゴムを使用して、必要な免震性
能を達成することができることから、免震構造とするた
めに必要なスペースを削減できると共に、使用する積層
ゴムそれ自体も安価なものとすることができる。更に、
上部構造ないし下部構造の連結部の撓みを利用して振動
力の低減を図ることも可能であることから、高性能の免
震構造を得ることができる。また、上で言及したよう
に、上部構造ないし下部構造の連結部を柱脚ないし柱頭
とすれば、特別に連結部を構成する必要がないため、建
築コストの削減を図る上で有利であり、既存建物へのレ
トロフィットによる免震構造の組み込みも容易であり、
更には、居室階にも免震構造を容易に組み込めるという
利点も併せて得られる。
【図１】本発明の実施の形態にかかる免震方法を採用し
た構造物の要部側面図であって（ａ）は水平方向剪断力
が作用していない状態を示し（ｂ）は水平方向剪断力が
作用している状態を示した図である。
た構造物の要部側面図であって（ａ）は水平方向剪断力
が作用していない状態を示し（ｂ）は水平方向剪断力が
作用している状態を示した図である。
【図２】従来の免震方法を採用した構造物の要部側面図
であって（ａ）は水平方向剪断力が作用していない状態
を示し（ｂ）は水平方向剪断力が作用している状態を示
した図である。
であって（ａ）は水平方向剪断力が作用していない状態
を示し（ｂ）は水平方向剪断力が作用している状態を示
した図である。
１０ 構造物の上部構造（建物本体部分） １０ａ 上部構造の連結部（基礎スラブ） １２ 構造物の下部構造（建物の基礎） １２ａ 下部構造の連結部（柱脚） １４ 積層ゴム
Claims (5)
- 【請求項１】 構造物の上部構造と下部構造との間を複
数個の積層ゴムで連結し、前記上部構造の重量を前記複
数個の積層ゴムを介して前記下部構造で支持すると共
に、前記下部構造から前記上部構造へ伝達する水平方向
の振動力を前記複数個の積層ゴムで吸収して低減するよ
うにした構造物の免震方法において、 前記積層ゴムの上端部に連結する前記上部構造の連結部
と前記積層ゴムの下端部に連結する前記下部構造の連結
部とのいずれか一方を、前記積層ゴムから当該連結部へ
水平方向剪断力が作用したときに当該水平方向剪断力の
方向に直交する水平軸の周りの回転変位を生じるように
構成することで、当該連結部から前記積層ゴムへ加わる
回転拘束を緩めるようにした、 ことを特徴とする積層ゴムを用いた構造物の免震方法。 - 【請求項２】 前記上部構造の前記連結部は、前記積層
ゴムから当該連結部へ水平方向剪断力が作用したときに
撓むことにより水平方向への曲げ変形を生じるように構
成した柱の柱脚である請求項１記載の積層ゴムを用いた
構造物の免震方法。 - 【請求項３】 前記下部構造の前記連結部は、前記積層
ゴムから当該連結部へ水平方向剪断力が作用したときに
撓むことにより水平方向への曲げ変形を生じるように構
成した柱の柱頭である請求項１記載の積層ゴムを用いた
構造物の免震方法。 - 【請求項４】 前記下部構造の前記連結部は、前記積層
ゴムから当該連結部へ水平方向剪断力が作用したときに
撓むことにより水平方向への曲げ変形を生じるように構
成した杭の杭頭である請求項１記載の積層ゴムを用いた
構造物の免震方法。 - 【請求項５】 前記積層ゴムは、直径に対する高さの比
が小さい扁平形状の積層ゴムである請求項１乃至４記載
の積層ゴムを用いた構造物の免震方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33121997A JPH11148247A (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 積層ゴムを用いた構造物の免震方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33121997A JPH11148247A (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 積層ゴムを用いた構造物の免震方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11148247A true JPH11148247A (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=18241236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33121997A Pending JPH11148247A (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 積層ゴムを用いた構造物の免震方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11148247A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006322550A (ja) * | 2005-05-19 | 2006-11-30 | Toyota Motor Corp | エネルギー吸収体 |
| JP2010019017A (ja) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Taisei Corp | 梁端部に半剛接合部を有する柱梁構造体 |
| JP2012193613A (ja) * | 2012-07-12 | 2012-10-11 | Taisei Corp | 梁端部に半剛接合部を有する柱梁構造体 |
-
1997
- 1997-11-14 JP JP33121997A patent/JPH11148247A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006322550A (ja) * | 2005-05-19 | 2006-11-30 | Toyota Motor Corp | エネルギー吸収体 |
| JP2010019017A (ja) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Taisei Corp | 梁端部に半剛接合部を有する柱梁構造体 |
| JP2012193613A (ja) * | 2012-07-12 | 2012-10-11 | Taisei Corp | 梁端部に半剛接合部を有する柱梁構造体 |
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