JP2005009610A - Vertical axial force releasing device for restoring device and damping device, restoring device and damping device with the vertical axial force releasing device, and base isolation structure with the restoring device or damping device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、復元装置及び減衰装置用鉛直軸力開放装置、及び該鉛直軸力開放装置を備えた復元装置及び減衰装置、並びに該復元装置或いは減衰装置を備えた免震構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、免震構造に必要な機能として、荷重支持能力、減衰能力、及び復元能力が挙げられる。上部構造物の重量が大きい場合、例えば積層ゴム体と減衰装置との組み合わせによる免震化が可能である。しかしながら、上部構造物の重量が小さい場合、積層ゴム体による免震化は、面圧の問題や免震周期の問題があり、実現するのが困難である。
【0003】
そこで、高い支承能力を有するすべり系免震装置又は転がり系免震装置を主免震装置として採用した免震構造の設計の実例が増加している。このようなすべり系免震装置又は転がり系免震装置を用いた場合、免震構造に復元能力及び/又は減衰能力を持たせる目的で、支承能力の低い積層ゴム体による復元装置及び/又は支承能力の低い鉛や鋼材を利用した減衰装置を、設計上鉛直軸力を負担しないように、柱の下を避け、梁の下に設置している。この免震構造の一例が、特開平8−240033に開示される。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−240033号公報(図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には上部構造物の重量により支承としての主免震装置の沈み込みが生じる。また実際の施工精度はそれほど高くないため、梁と基礎との間の鉛直方向距離は、必ずしも設計した値になるとは限らない。このような、現実には完全に回避することが困難な要因により、本来鉛直軸力を負担しないように梁の下に設置された復元装置及び/又は鉛や鋼材を利用した減衰装置にも、鉛直軸力が加わる問題が存在した。
【0006】
すなわち、これら復元装置や減衰装置に鉛直軸力は、鉛直軸力が実質的に加わらない状態で、復元能力や減衰能力を発揮するよう設計されているにもかかわらず、鉛直軸力が加わることで、本来の復元能力や減衰能力を十分発揮できなくなる問題が存在した。更にこれら復元装置や減衰装置が設置された梁にも、設計上意図していない鉛直方向の応力が加わる問題が存在した。
【0007】
従って、本発明は、これら復元装置や減衰装置を鉛直軸力から開放するための鉛直軸力開放装置、及び該鉛直軸力開放装置を備えた復元装置及び減衰装置、並びに該復元装置或いは減衰装置を備えた免震構造体を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、基礎に固定された復元及び/又は減衰機能を有する復元/減衰装置の上部に固定された剛性を有する第一の部材と、構造物の荷重を支承しないよう設計された該構造物の非支承部に固定された剛性を有する第二の部材とからなり、前記第一の部材と前記第二の部材とは互いに分離され、且つ鉛直方向には互いに相対変位可能であるが、水平方向においては互いに相対変位不可能に係合されたことを特徴とする鉛直軸力開放装置を提供する。
【0009】
前記第一の部材の側縁部の外側面が、前記第二の部材の側縁部の内側面と、僅かな間隙を介して互いに離間するか、或いは、実質的に摩擦が生じない程度に互いに緩く当接するよう構成し得る。また、前記第一の部材はシアプレートからなり、前記第二の部材は鋼管からなり、該シアプレートが該鋼管内に挿入されるよう構成し得る。前記第二の部材の側縁部は、前記第一の部材の側縁部より、鉛直方向において大きな寸法を有し、該第二の部材の側縁部が、前記第一の部材の側縁部に対し、上側マージンと下側マージンとを有するよう構成し得る。
【0010】
前記第二の部材の側縁部の外側面が、前記第一の部材の側縁部の内側面と、僅かな間隙を介して互いに離間するか、或いは、実質的に摩擦が生じない程度に互いに緩く当接するよう構成し得る。また、前記第二の部材はシアプレートからなり、前記第一の部材は鋼管からなり、該シアプレートが該鋼管内に挿入されるよう構成し得る。
【0011】
前記第一の部材の側縁部は、前記第二の部材の側縁部より、鉛直方向において大きな寸法を有し、該第二の部材の側縁部が、前記第一の部材の側縁部に対し、上側マージンと下側マージンとを有するよう構成し得る。
【0012】
本発明は、更に、基礎に固定された復元及び/又は減衰機能を有する復元/減衰装置であって、該復元/減衰装置は、更に、該復元/減衰装置に印加される鉛直軸力を開放する鉛直軸力開放装置を有し、更に、該鉛直軸力開放装置は、前記復元/減衰装置の上部に固定された剛性を有する第一の部材と、構造物の荷重を支承しないよう設計された該構造物の非支承部に固定された剛性を有する第二の部材とからなり、前記第一の部材と前記第二の部材とは互いに分離され、且つ鉛直方向には互いに相対変位可能であるが、水平方向においては互いに相対変位不可能に係合されたことを特徴とする復元/減衰装置を提供する。
【0013】
本発明は、更に、基礎に固定された復元及び/又は減衰機能を有する復元/減衰装置と、前記復元/減衰装置に印加される鉛直軸力を開放する鉛直軸力開放装置とからなる免震構造であって、前記鉛直軸力開放装置は、更に、前記復元/減衰装置の上部に固定された剛性を有する第一の部材と、構造物の荷重を支承しないよう設計された該構造物の非支承部に固定された剛性を有する第二の部材とからなり、前記第一の部材と前記第二の部材とは互いに分離され、且つ鉛直方向には互いに相対変位可能であるが、水平方向においては互いに相対変位不可能に係合されたことを特徴とする免震構造を提供する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における、建築構造物と基礎との間に設けられた、鉛直軸力開放装置を有する、積層ゴム体からなる復元装置の縦断面図である。
基礎80の上にアンカープレート70が設置され、更に該アンカープレート70の上にフランジ60が設置される。アンカープレート70は、基礎80にアンカーで固定され、フランジ60はアンカープレート70にボルト72で固定される。積層ゴム体100は、フランジ60上に設置される。該積層ゴム体100の下部は、フランジ60及びアンカープレート70にボルト74で固定されることで、該積層ゴム体100は基礎80に間接的に固定される。
【0015】
該積層ゴム体100の上部にはシアプレート20が固定される。該シアプレート20は、水平方向に延在するシアプレート本体22と、該シアプレート本体22の周囲部から鉛直下方向に延在するシアプレート縁部24とからなる。該シアプレート本体22とシアプレート縁部24とは、一体に形成され得る。シアプレート本体22の水平方向寸法は、該積層ゴム体100の水平方向寸法より大きくなるよう設計することで、シアプレート縁部24が該積層ゴム体100より径方向外側に位置するようにする。
【0016】
鋼管30は、構造物の梁50の下面に固定されたプレート40の下面にボルトで固定される。該鋼管30は、水平方向に延在する鋼管本体32と、該鋼管本体32の周囲部から鉛直下方向に延在する鋼管縁部34とからなる。該鋼管本体32と鋼管縁部34とは、一体に形成され得る。該鋼管本体32の水平方向寸法が、前記シアプレート本体22の水平方向寸法より、該鋼管縁部34の厚さ分より僅かに大きい寸法分だけ、大きくなるよう設計する。このように設計することにより、前記シアプレート20が該鋼管30内に挿入され、且つ、前記シアプレート縁部24の外周面と該鋼管縁部34の内周面とが、僅かな間隙を介して互いに離間するか、或いは、実質的に摩擦が生じない程度に互いに緩く当接することが可能となる。これにより、実質的な摩擦を生じることなく、前記シアプレート20と該鋼管30とは高さ方向すなわち鉛直方向には互いに相対変位可能となるが、一方、前記シアプレート20と該鋼管30とは水平方向には実質互いに係合され、水平方向での相対変位は抑制される。すなわち、シアプレート20と鋼管30との相対変位は、鉛直方向においては許容され、一方水平方向においては抑制される。
【0017】
更に、該鋼管縁部34の高さ寸法すなわち鉛直方向寸法D30は、前記シアプレート縁部24の高さ寸法すなわち鉛直方向寸法D20より十分大きくなるよう設計することで、前記シアプレート20が該鋼管30内に挿入された際、前記シアプレート本体22と該鋼管本体32との間に、鉛直方向の寸法がDaの隙間(上側マージンDa)が形成され、且つ前記シアプレート縁部24の下端縁部は、該鋼管縁部34の下端縁部より、鉛直方向寸法でDb(下側マージンDb)だけ上に位置するようにする。換言すると、該鋼管縁部34の高さ寸法すなわち鉛直方向寸法D30は、前記シアプレート縁部24の高さ寸法すなわち鉛直方向寸法D20より、上側マージンDaと下側マージンDbとの和に相当する分だけ大きくなるよう設計する。
【0018】
上側マージンDa及び下側マージンDbを設けることで、前記梁50の基礎80からの高さHに各マージン内の変動が生じても、前記シアプレート20が該鋼管30内に位置し、且つ前述の相対変位に関する関係、すなわちシアプレート20と鋼管30との相対変位が鉛直方向においては許容され一方水平方向においては抑制されるという関係が維持される。
【0019】
例えば、構造物の沈み込み等により、前記梁50の基礎80からの高さHが減少し、且つその減少量が上側マージンDa未満である場合、上側マージンDaにより、前記シアプレート本体22の上面と前記鋼管本体32とは接触しない。更に、前記シアプレート20が該鋼管30内に位置し、且つシアプレート20と鋼管30とは鉛直方向には互いに相対変位可能であり、水平方向には互いに係合される関係が維持される。このため、力学的にみると、積層ゴム体100は、前記シアプレート20と前記鋼管30とを介して、水平方向では梁50と係合し、鉛直方向では梁50から分離されている。従って、積層ゴム体100は、鉛直軸力を負担しない状態で、本来の復元能力や減衰能力を十分発揮することが可能となる。更に、積層ゴム体100が設置された梁50にも、設計上意図していない鉛直方向の応力が加わるのを回避することが可能となる。上側マージンDaの量は、実際に起こり得る前記梁50の基礎80からの高さHが減少量を考慮し決定される。高さHが減少量は、様々な条件に依存するため、各件ごとに決定される。
【0020】
或いは、地面の沈み込み等により、前記梁50の基礎80からの高さHが増加し、且つその増加量が下側マージンDb未満である場合、下側マージンDbにより、前記シアプレート20が該鋼管30内に位置し、且つシアプレート20と鋼管30とは鉛直方向には互いに相対変位可能であり、水平方向には互いに係合される関係が維持される。更に、前記シアプレート本体22の上面と前記鋼管本体32とは接触しない。このため、力学的にみると、積層ゴム体100は、前記シアプレート20と前記鋼管30とを介して、水平方向では梁50と係合し、鉛直方向では梁50から分離されている。従って、積層ゴム体100は、鉛直軸力を負担しない状態で、本来の復元能力や減衰能力を十分発揮することが可能となる。更に、積層ゴム体100が設置された梁50にも、設計上意図していない鉛直方向の応力が加わるのを回避することが可能となる。下側マージンDbの量は、実際に起こり得る前記梁50の基礎80からの高さHが増加量を考慮し決定される。高さHが増加量は、様々な条件に依存するため、各件ごとに決定される。
【0021】
上記説明により、前記シアプレート20と前記鋼管30との組み合わせは、積層ゴム体100用の鉛直軸力開放装置200を構成するとみなすことができる。換言すると、本発明に係る積層ゴム体100用の鉛直軸力開放装置200は、前記シアプレート20と前記鋼管30とからなる。そして、前記シアプレート縁部24の外周面と該鋼管縁部34の内周面とが、僅かな間隙を介して互いに離間するか、或いは、実質的に摩擦が生じない程度に互いに緩く当接することで、実質的な摩擦を生じることなく、前記シアプレート20と該鋼管30とは高さ方向すなわち鉛直方向には互いに相対変位可能となるが、一方、前記シアプレート20と該鋼管30とは水平方向には実質互いに係合され、水平方向での相対変位は抑制される。更に、前記シアプレート本体22と該鋼管本体32との間に、鉛直方向の寸法がDaの隙間(上側マージンDa)が形成され、且つ前記シアプレート縁部24の下端縁部は、該鋼管縁部34の下端縁部より、鉛直方向寸法でDb(下側マージンDb)だけ上に位置するようにする。鉛直軸力開放装置200をこのように構成することにより、たとえ、前記梁50の基礎80からの高さHに各マージン内の変動が生じても、積層ゴム体100は、鉛直軸力を負担しない状態で、本来の復元能力や減衰能力を十分発揮することが可能となる。更に、積層ゴム体100が設置された梁50にも、設計上意図していない鉛直方向の応力が加わるのを回避することが可能となる。
【0022】
すなわち、積層ゴム体100を鉛直軸力から開放するための鉛直軸力開放装置200は、力学的にみて、積層ゴム体100を、水平方向では梁50と係合させ、鉛直方向では梁50から分離させることで、積層ゴム体100が、鉛直軸力を負担しない状態で、本来の復元能力や減衰能力を十分発揮することを可能にする装置であるとみなすことができる。更に、積層ゴム体100が設置された梁50にも、設計上意図していない鉛直方向の応力が加わるのを回避することを可能にする装置であるとみなすことができる。
【0023】
尚、前記シアプレート20と前記鋼管30との平面形状は同一形状であればよく、特定の形状に限定する必要はないが、典型的には円形が好ましい。平面形状を円形にした場合、前記シアプレート20を前記鋼管30内に挿入する際、前記シアプレート20と前記鋼管30との鉛直軸周りの向きに対する制約が無くなるため、施工が容易になる。平面形状を多角形にすることも可能であるが、施工時に前記シアプレート20と前記鋼管30との鉛直軸周りの向きを互いに揃えないと、前記シアプレート20を前記鋼管30内に挿入することができないという不便さがある。前記シアプレート20と前記鋼管30の材質についても、それぞれ鉛直軸力開放装置200の構成要素として使用可能な剛性を有していれば良く、その他、コスト等に関する各種制約を考慮して、既存の材料を使用し得る。また、前述した各構成要素間の固定方法は特に限定すべきものではなく、鉛直軸力開放装置200として動作が可能なように固定されていればよい。
【0024】
前記シアプレート20及び前記鋼管30は、それぞれ個別に製造し、施工時において、前記シアプレート20を積層ゴム体100の上部に固定し、一方、鋼管30をプレート40を介し梁50に固定する。その後、梁50を積層ゴム体100上に配置することで、前記シアプレート20が鋼管30内に挿入され、該鉛直軸力開放装置200が完成する。従って、該鉛直軸力開放装置200の特別な組立工程は必要ない。
【0025】
前述したように、該鉛直軸力開放装置200は、シアプレート20と鋼管30のみからなり、その構造が極めてシンプルであるため、該鉛直軸力開放装置200の設計は容易である。更に、前記シアプレート20と前記鋼管30とを個別に製造するのみであるため、該鉛直軸力開放装置200の製造コストは、極めて低く抑えることが可能となる。また、該鉛直軸力開放装置200の特別な組立工程は必要ないため、組立に要する時間や作業の手間をかけることなく、該鉛直軸力開放装置200を、梁50と積層ゴム体100との間に容易に設置することが可能である。
【0026】
更に、図1に図示した積層ゴム体100は、中空の積層ゴム体構造であるが、必ずしもこの構造に限定する必要はない。すなわち、既知の各種積層ゴム体或いは高減衰ゴム等からなり、鉛直軸力を負担しない状態で、本来の復元能力や減衰能力を十分発揮するよう設計されたものに、上記鉛直軸力開放装置200を適用することが特に好ましい。
【0027】
更に、積層ゴム体或いは高減衰ゴム以外のもので、鉛直軸力を負担しない状態で、本来の復元能力や減衰能力を十分発揮するよう設計されたものに、上記鉛直軸力開放装置200を適用することも有効である。以下、その典型例につき図面を参照しながら説明する。
【0028】
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2における、建築構造物と基礎との間に設けられた、鉛直軸力開放装置を有する、鉛ダンパーからなる減衰装置の縦断面図である。上記実施の形態1では、復元/減衰装置として積層ゴム体100を使用したが、本実施の形態2では、積層ゴム体100に代えて鉛ダンパー110を使用する。積層ゴム体100同様に、鉛ダンパー110も、鉛直軸力を負担しない状態で、本来の復元能力や減衰能力を十分発揮するよう設計された減衰装置であるため、前記実施の形態1で説明した鉛直軸力開放装置200を、該鉛ダンパー110に対し適用することで、前記実施の形態1で説明したのと同様の効果が得られる。
【0029】
(実施の形態3)
図3は、本発明の実施の形態3における、建築構造物と基礎との間に設けられた、鉛直軸力開放装置を有する、鋼材ダンパーからなる減衰装置の縦断面図である。上記実施の形態1では、復元/減衰装置として積層ゴム体100を使用したが、本実施の形態3では、積層ゴム体100に代えて鋼材ダンパー120を使用する。積層ゴム体100同様に、鋼材ダンパー120も、鉛直軸力を負担しない状態で、本来の復元能力や減衰能力を十分発揮するよう設計された減衰装置であるため、前記実施の形態1で説明した鉛直軸力開放装置200を、鋼材ダンパー120に対し適用することで、前記実施の形態1で説明したのと同様の効果が得られる。
【0030】
(実施の形態4)
図4は、本発明の実施の形態4における、建築構造物と基礎との間に設けられた、鉛直軸力開放装置を有する、積層ゴム体からなる復元/減衰装置の縦断面図である。前記実施の形態1では、前記シアプレート20のシアプレート縁部24は、シアプレート本体22の周縁部から下方に向かって延在したが、本実施の形態4では、前記シアプレート20のシアプレート縁部24は、シアプレート本体22の周縁部から上方に向かって延在する点が異なる。すなわち、前記実施の形態1における前記シアプレート20の上下方向を逆にして、積層ゴム体100の上部に固定し、前記鋼管30内に挿入することでも、鉛直軸力開放装置210を構成することができる。本実施の形態4に係る鉛直軸力開放装置210は、前記シアプレート20の上下方向が逆である点を除けば、前記実施の形態1に係る鉛直軸力開放装置200と同一の構成であるため、本実施の形態4に係る鉛直軸力開放装置210の機能及び作用効果は、前記実施の形態1に係る鉛直軸力開放装置200のそれらと同じである。
【0031】
尚、本実施の形態4に係る鉛直軸力開放装置210は、前記実施の形態2に係る鉛ダンパー110及び前記実施の形態3に係る鋼材ダンパー120に対しても、前記鉛直軸力開放装置200と同様に、適用可能である。
【0032】
(実施の形態5)
図5は、本発明の実施の形態5における、建築構造物と基礎との間に設けられた、鉛直軸力開放装置を有する、積層ゴム体からなる復元/減衰装置の縦断面図である。前記実施の形態1では、前記シアプレート20を積層ゴム体100の上部に固定し、前記鋼管30を梁50にプレート40を介して固定したが、本実施の形態5では、前記鋼管30を積層ゴム体100の上部に固定し、前記シアプレート20を梁50にプレート40を介して固定する点で大きく異なる。
【0033】
基礎80の上にアンカープレート70が設置され、更に該アンカープレート70の上にフランジ60が設置される。アンカープレート70は、基礎80にアンカーで固定され、フランジ60はアンカープレート70にボルト72で固定される。積層ゴム体100は、フランジ60上に設置される。該積層ゴム体100の下部は、フランジ60及びアンカープレート70にボルト74で固定されることで、該積層ゴム体100は基礎80に間接的に固定される。
【0034】
該積層ゴム体100の上部には鋼管30が固定される。該鋼管30は、水平方向に延在する鋼管本体32と、該鋼管本体32の周囲部から鉛直上方向に延在する鋼管縁部34とからなる。該鋼管本体32と鋼管縁部34とは、一体に形成され得る。該鋼管本体32の水平方向寸法は、該積層ゴム体100の水平方向寸法より大きくなるよう設計することで、鋼管縁部34が該積層ゴム体100より径方向外側に位置するようにする。
【0035】
シアプレート20は、構造物の梁50の下面に固定されたプレート40の下面にボルトで固定される。該シアプレート20は、水平方向に延在するシアプレート本体22と、該シアプレート本体22の周囲部から鉛直下方向に延在するシアプレート縁部24とからなる。該シアプレート本体22とシアプレート縁部24とは、一体に形成され得る。前記鋼管本体32の水平方向寸法が、該シアプレート本体22の水平方向寸法より、前記鋼管縁部34の厚さ分より僅かに大きい寸法分だけ、大きくなるよう設計する。このように設計することにより、該シアプレート20が前記鋼管30内に挿入され、且つ、該シアプレート縁部24の外周面と前記鋼管縁部34の内周面とが、僅かな間隙を介して互いに離間するか、或いは、実質的に摩擦が生じない程度に互いに緩く当接することが可能となる。これにより、実質的な摩擦を生じることなく、該シアプレート20と前記鋼管30とは高さ方向すなわち鉛直方向には互いに相対変位可能となるが、一方、該シアプレート20と前記鋼管30とは水平方向には実質互いに係合され、水平方向での相対変位は抑制される。すなわち、シアプレート20と鋼管30との相対変位は、鉛直方向においては許容され、一方水平方向においては抑制される。
【0036】
更に、該鋼管縁部34の高さ寸法すなわち鉛直方向寸法D30は、前記シアプレート縁部24の高さ寸法すなわち鉛直方向寸法D20より十分大きくなるよう設計することで、前記シアプレート20が該鋼管30内に挿入された際、前記シアプレート縁部24の下端縁部と該鋼管本体32上面との間に、鉛直方向の寸法がDaの隙間(下側マージンDa)が形成され、且つ前記シアプレート本体22上面は、該鋼管縁部34の上端縁部より、鉛直方向寸法でDb(上側マージンDb)だけ下に位置するようにする。換言すると、該鋼管縁部34の高さ寸法すなわち鉛直方向寸法D30は、前記シアプレート縁部24の高さ寸法すなわち鉛直方向寸法D20より、下側マージンDaと上側マージンDbとの和に相当する分だけ大きくなるよう設計する。更に、前記鋼管縁部34の上端部は、鉛直方向寸法がDcの隙間(梁50とのマージンDc)だけ、梁50の下面から離間する。ここで、マージンDcは、下側マージンDaより大きくなるよう、前記プレート40の厚さを決定することで、下側マージンDaを有効にする。
【0037】
下側マージンDa及び上側マージンDbを設けることで、前記梁50の基礎80からの高さHに各マージン内の変動が生じても、前記シアプレート20が該鋼管30内に位置し、且つ前述の相対変位に関する関係、すなわちシアプレート20と鋼管30との相対変位が鉛直方向においては許容され一方水平方向においては抑制されるという関係が維持される。
【0038】
例えば、構造物の沈み込み等により、前記梁50の基礎80からの高さHが減少し、且つその減少量が下側マージンDa未満である場合、下側マージンDaにより、前記シアプレート縁部24の下端部と前記鋼管本体32とは接触しない。更に、前記シアプレート20が該鋼管30内に位置し、且つシアプレート20と鋼管30とは鉛直方向には互いに相対変位可能であり、水平方向には互いに係合される関係が維持される。このため、力学的にみると、積層ゴム体100は、前記シアプレート20と前記鋼管30とを介して、水平方向では梁50と係合し、鉛直方向では梁50から分離されている。従って、積層ゴム体100は、鉛直軸力を負担しない状態で、本来の復元能力や減衰能力を十分発揮することが可能となる。更に、積層ゴム体100が設置された梁50にも、設計上意図していない鉛直方向の応力が加わるのを回避することが可能となる。下側マージンDaの量は、実際に起こり得る前記梁50の基礎80からの高さHが減少量を考慮し決定される。高さHが減少量は、様々な条件に依存するため、各件ごとに決定される。
【0039】
或いは、地面の沈み込み等により、前記梁50の基礎80からの高さHが増加し、且つその増加量が上側マージンDb未満である場合、上側マージンDbにより、前記シアプレート20が該鋼管30内に位置し、且つシアプレート20と鋼管30とは鉛直方向には互いに相対変位可能であり、水平方向には互いに係合される関係が維持される。更に、前記シアプレート縁部24の下端部と前記鋼管本体32とは接触しない。このため、力学的にみると、積層ゴム体100は、前記シアプレート20と前記鋼管30とを介して、水平方向では梁50と係合し、鉛直方向では梁50から分離されている。従って、積層ゴム体100は、鉛直軸力を負担しない状態で、本来の復元能力や減衰能力を十分発揮することが可能となる。更に、積層ゴム体100が設置された梁50にも、設計上意図していない鉛直方向の応力が加わるのを回避することが可能となる。上側マージンDbの量は、実際に起こり得る前記梁50の基礎80からの高さHが増加量を考慮し決定される。高さHが増加量は、様々な条件に依存するため、各件ごとに決定される。
【0040】
上記説明により、前記シアプレート20と前記鋼管30との組み合わせは、積層ゴム体100用の鉛直軸力開放装置220を構成するとみなすことができる。換言すると、本発明に係る積層ゴム体100用の鉛直軸力開放装置220は、前記シアプレート20と前記鋼管30とからなる。そして、前記シアプレート縁部24の外周面と該鋼管縁部34の内周面とが、僅かな間隙を介して互いに離間するか、或いは、実質的に摩擦が生じない程度に互いに緩く当接することで、実質的な摩擦を生じることなく、前記シアプレート20と該鋼管30とは高さ方向すなわち鉛直方向には互いに相対変位可能となるが、一方、前記シアプレート20と該鋼管30とは水平方向には実質互いに係合され、水平方向での相対変位は抑制される。更に、前記シアプレート縁部24の下端縁部と該鋼管本体32との間に、鉛直方向の寸法がDaの隙間(下側マージンDa)が形成され、且つ前記シアプレート本体22は、該鋼管縁部34の上端縁部より、鉛直方向寸法でDb(上側マージンDb)だけ下に位置するようにする。鉛直軸力開放装置220をこのように構成することにより、たとえ、前記梁50の基礎80からの高さHに各マージン内の変動が生じても、積層ゴム体100は、鉛直軸力を負担しない状態で、本来の復元能力や減衰能力を十分発揮することが可能となる。更に、積層ゴム体100が設置された梁50にも、設計上意図していない鉛直方向の応力が加わるのを回避することが可能となる。
【0041】
すなわち、積層ゴム体100を鉛直軸力から開放するための鉛直軸力開放装置220は、力学的にみて、積層ゴム体100を、水平方向では梁50と係合させ、鉛直方向では梁50から分離させることで、積層ゴム体100が、鉛直軸力を負担しない状態で、本来の復元能力や減衰能力を十分発揮することを可能にする装置であるとみなすことができる。更に、積層ゴム体100が設置された梁50にも、設計上意図していない鉛直方向の応力が加わるのを回避することを可能にする装置であるとみなすことができる。
【0042】
尚、前記シアプレート20と前記鋼管30との平面形状は同一形状であればよく、特定の形状に限定する必要はないが、典型的には円形が好ましい。平面形状を円形にした場合、前記シアプレート20を前記鋼管30内に挿入する際、前記シアプレート20と前記鋼管30との鉛直軸周りの向きに対する制約が無くなるため、施工が容易になる。平面形状を多角形にすることも可能であるが、施工時に前記シアプレート20と前記鋼管30との鉛直軸周りの向きを互いに揃えないと、前記シアプレート20を前記鋼管30内に挿入することができないという不便さがある。前記シアプレート20と前記鋼管30の材質についても、それぞれ鉛直軸力開放装置220の構成要素として使用可能な剛性を有していれば良く、その他、コスト等に関する各種制約を考慮して、既存の材料を使用し得る。また、前述した各構成要素間の固定方法は特に限定すべきものではなく、鉛直軸力開放装置220として動作が可能なように固定されていればよい。
【0043】
前記シアプレート20及び前記鋼管30は、それぞれ個別に製造し、施工時において、鋼管30を積層ゴム体100の上部に固定し、一方、前記シアプレート20をプレート40を介し梁50に固定する。その後、梁50を積層ゴム体100上に配置することで、前記シアプレート20が鋼管30内に挿入され、該鉛直軸力開放装置220が完成する。従って、該鉛直軸力開放装置220の特別な組立工程は必要ない。
【0044】
前述したように、該鉛直軸力開放装置220は、シアプレート20と鋼管30のみからなり、その構造が極めてシンプルであるため、該鉛直軸力開放装置220の設計は容易である。更に、前記シアプレート20と前記鋼管30とを個別に製造するのみであるため、該鉛直軸力開放装置220の製造コストは、極めて低く抑えることが可能となる。また、該鉛直軸力開放装置220の特別な組立工程は必要ないため、組立に要する時間や作業の手間をかけることなく、該鉛直軸力開放装置220を、梁50と積層ゴム体100との間に容易に設置することが可能である。
【0045】
尚、本実施の形態5に係る鉛直軸力開放装置220は、前記実施の形態2に係る鉛ダンパー110及び前記実施の形態3に係る鋼材ダンパー120に対しても、前記鉛直軸力開放装置200と同様に、適用可能である。
【0046】
以上、本発明を実現する際の幾つかの典型例として前述の実施の形態1乃至5を示したが、本発明は、必ずしもこれら実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鉛直軸力開放装置は、シアプレートと鋼管とからなる。そして、シアプレート縁部の外周面と該鋼管縁部の内周面とが、僅かな間隙を介して互いに離間するか、或いは、実質的に摩擦が生じない程度に互いに緩く当接することで、実質的な摩擦を生じることなく、前記シアプレートと該鋼管とは高さ方向すなわち鉛直方向には互いに相対変位可能となるが、一方、前記シアプレートと該鋼管とは水平方向には実質互いに係合され、水平方向での相対変位は抑制される。更に、シアプレートと鋼管との間にマージンが形成されるため、たとえ、梁の基礎からの高さHにマージン内の変動が生じても、復元/減衰装置は、鉛直軸力を負担しない状態で、本来の復元能力や減衰能力を十分発揮することが可能となる。更に、復元/減衰装置が設置された梁にも、設計上意図していない鉛直方向の応力が加わるのを回避することが可能となる。
更に、該鉛直軸力開放装置は、シアプレートと鋼管のみからなり、その構造が極めてシンプルであるため、該鉛直軸力開放装置の設計は容易である。更に、前記シアプレートと前記鋼管とを個別に製造するのみであるため、該鉛直軸力開放装置の製造コストは、極めて低く抑えることが可能となる。
また、該鉛直軸力開放装置の特別な組立工程は必要ないため、組立に要する時間や作業の手間をかけることなく、該鉛直軸力開放装置を、梁と積層ゴム体との間に容易に設置することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における、建築構造物と基礎との間に設けられた、鉛直軸力開放装置を有する、積層ゴム体からなる復元装置の縦断面図である。
【図2】本発明の実施の形態2における、建築構造物と基礎との間に設けられた、鉛直軸力開放装置を有する、鉛ダンパーからなる減衰装置の縦断面図である。
【図3】本発明の実施の形態3における、建築構造物と基礎との間に設けられた、鉛直軸力開放装置を有する、鋼材ダンパーからなる減衰装置の縦断面図である。
【図4】本発明の実施の形態4における、建築構造物と基礎との間に設けられた、鉛直軸力開放装置を有する、積層ゴム体からなる復元/減衰装置の縦断面図である。
【図5】本発明の実施の形態5における、建築構造物と基礎との間に設けられた、鉛直軸力開放装置を有する、積層ゴム体からなる復元/減衰装置の縦断面図である。
【符号の説明】
100 積層ゴム体
110 鉛ダンパー
120 鋼材ダンパー
200 鉛直軸力開放装置
210 鉛直軸力開放装置
220 鉛直軸力開放装置
20 シアプレート
22 シアプレート本体
24 シアプレート縁部
30 鋼管
32 鋼管本体
34 鋼管縁部
40 プレート
50 梁
60 フランジ
70 アンカープレート
72 ボルト
74 ボルト
80 基礎
H 梁50の基礎80からの高さ
D20 シアプレート縁部24の高さ寸法
D30 鋼管縁部34の高さ寸法
Da マージン
Db マージン
Dc マージン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a restoring device and a vertical axial force releasing device for a damping device, a restoring device and a damping device including the vertical axial force releasing device, and a seismic isolation structure including the restoring device or the damping device.
[0002]
[Prior art]
In general, functions necessary for a base-isolated structure include load support capacity, damping capacity, and restoration capacity. When the weight of the superstructure is large, for example, it is possible to make the base isolation by combining a laminated rubber body and a damping device. However, when the weight of the upper structure is small, the seismic isolation using the laminated rubber body has a problem of surface pressure and a problem of the seismic isolation cycle, and is difficult to realize.
[0003]
Therefore, there are increasing examples of design of seismic isolation structures that employ a sliding seismic isolation device or a rolling seismic isolation device having a high bearing ability as a main seismic isolation device. When such a slip-type seismic isolation device or a rolling-type seismic isolation device is used, a restoration device and / or a bearing with a laminated rubber body having a low bearing ability is provided for the purpose of providing the seismic isolation structure with a restoring ability and / or damping ability. Attenuators using low-capacity lead and steel are installed under the beam, avoiding the bottom of the column so as not to bear the vertical axial force by design. An example of this seismic isolation structure is disclosed in JP-A-8-240033.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-240033 (FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in actuality, the main seismic isolation device sinks as a bearing due to the weight of the superstructure. Moreover, since the actual construction accuracy is not so high, the vertical distance between the beam and the foundation is not necessarily a designed value. Due to such factors that are difficult to avoid completely in reality, the restoration device installed under the beam so as not to bear the vertical axial force and / or the attenuation device using lead or steel, There was a problem with vertical axial force.
[0006]
That is, the vertical axial force is applied to these restoring device and damping device even though the vertical axial force is designed so as to exhibit the restoring capability and damping capability in a state where the vertical axial force is not substantially applied. However, there was a problem that the original restoration ability and attenuation ability could not be fully exhibited. Furthermore, there is a problem that a vertical stress which is not intended in design is applied to the beam in which the restoring device and the damping device are installed.
[0007]
Accordingly, the present invention provides a vertical axial force releasing device for releasing the restoring device and the damping device from the vertical axial force, a restoring device and an attenuation device including the vertical axial force releasing device, and the restoring device or the damping device. It aims at providing a seismic isolation structure provided with.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a first member having rigidity fixed to the upper part of a restoring / damping device fixed to a foundation and having a restoring and damping function, and a load of a structure. A rigid second member fixed to a non-supporting portion of the structure designed to prevent the first member and the second member from being separated from each other, and in the vertical direction to each other Provided is a vertical axial force releasing device characterized by being capable of relative displacement but engaged with each other in the horizontal direction so as not to be relatively displaceable.
[0009]
The outer surface of the side edge portion of the first member is separated from the inner surface of the side edge portion of the second member with a slight gap, or substantially no friction is generated. It can be configured to loosely abut one another. The first member may be a shear plate, the second member may be a steel pipe, and the shear plate may be inserted into the steel pipe. The side edge of the second member has a larger dimension in the vertical direction than the side edge of the first member, and the side edge of the second member is the side edge of the first member. The part may be configured to have an upper margin and a lower margin.
[0010]
The outer surface of the side edge portion of the second member is separated from the inner surface of the side edge portion of the first member with a slight gap, or substantially no friction is generated. It can be configured to loosely abut one another. The second member may be a shear plate, the first member may be a steel pipe, and the shear plate may be inserted into the steel pipe.
[0011]
The side edge of the first member has a larger dimension in the vertical direction than the side edge of the second member, and the side edge of the second member is the side edge of the first member. The part may be configured to have an upper margin and a lower margin.
[0012]
The present invention further relates to a restoration / attenuation device having a restoration and / or attenuation function fixed to a foundation, wherein the restoration / attenuation device further releases a vertical axial force applied to the restoration / attenuation device. A vertical axial force release device that is designed to not bear the load of the structure with the rigid first member fixed to the upper part of the restoring / damping device. The first member and the second member are separated from each other and can be displaced relative to each other in the vertical direction. There is provided a restoring / attenuating device characterized in that they are engaged with each other so as not to be relatively displaceable in the horizontal direction.
[0013]
The present invention further provides a seismic isolation system comprising a restoration / attenuation device having a restoration and / or attenuation function fixed to a foundation and a vertical axial force release device for releasing a vertical axial force applied to the restoration / attenuation device. The vertical axial force release device further comprises a rigid first member fixed to the upper portion of the restoring / damping device, and a structure designed to not support the load of the structure. The first member and the second member are separated from each other and can be displaced relative to each other in the vertical direction. Provides a seismic isolation structure characterized by being engaged with each other so that they cannot be displaced relative to each other.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a restoring device made of a laminated rubber body having a vertical axial force releasing device provided between a building structure and a foundation in
An
[0015]
A
[0016]
The
[0017]
Furthermore, the height dimension, that is, the vertical dimension D30 of the
[0018]
By providing the upper margin Da and the lower margin Db, even if the height H from the
[0019]
For example, when the height H of the
[0020]
Alternatively, when the height H of the
[0021]
From the above description, the combination of the
[0022]
That is, the vertical axial
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
As described above, the vertical axial
[0026]
Furthermore, although the
[0027]
Furthermore, the vertical axial
[0028]
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a damping device made of a lead damper having a vertical axial force releasing device provided between a building structure and a foundation in Embodiment 2 of the present invention. In the first embodiment, the
[0029]
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a damping device made of a steel damper having a vertical axial force releasing device provided between a building structure and a foundation in Embodiment 3 of the present invention. In the first embodiment, the
[0030]
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a restoring / attenuating device made of a laminated rubber body having a vertical axial force releasing device provided between a building structure and a foundation in Embodiment 4 of the present invention. In the first embodiment, the shear
[0031]
The vertical axial
[0032]
(Embodiment 5)
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a restoration / attenuation device made of a laminated rubber body having a vertical axial force releasing device provided between a building structure and a foundation in Embodiment 5 of the present invention. In the first embodiment, the
[0033]
An
[0034]
A
[0035]
The
[0036]
Furthermore, the height dimension, that is, the vertical dimension D30 of the
[0037]
By providing the lower margin Da and the upper margin Db, even if the height H from the
[0038]
For example, when the height H of the
[0039]
Alternatively, when the height H of the
[0040]
From the above description, the combination of the
[0041]
That is, the vertical axial
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
As described above, the vertical axial
[0045]
The vertical axial
[0046]
As mentioned above, although the above-mentioned
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the vertical axial force releasing device includes the shear plate and the steel pipe. And the outer peripheral surface of the shear plate edge and the inner peripheral surface of the steel pipe edge are separated from each other through a slight gap, or loosely contact each other to such an extent that friction is not substantially generated, The shear plate and the steel pipe can be displaced relative to each other in the height direction, that is, the vertical direction without causing substantial friction, while the shear plate and the steel pipe are substantially engaged with each other in the horizontal direction. The relative displacement in the horizontal direction is suppressed. In addition, since a margin is formed between the shear plate and the steel pipe, even if the height H from the foundation of the beam fluctuates within the margin, the restoring / damping device does not bear the vertical axial force. Thus, the original restoration ability and attenuation ability can be fully exhibited. Furthermore, it is possible to avoid applying vertical stress, which is not intended in design, to the beam on which the restoring / damping device is installed.
Furthermore, the vertical axial force releasing device is composed of only a shear plate and a steel pipe, and the structure thereof is extremely simple, so that the design of the vertical axial force releasing device is easy. Furthermore, since only the shear plate and the steel pipe are manufactured separately, the manufacturing cost of the vertical axial force releasing device can be kept extremely low.
In addition, since a special assembly process of the vertical axial force releasing device is not required, the vertical axial force releasing device can be easily placed between the beam and the laminated rubber body without taking time and work for assembly. It is possible to install.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a restoring device made of a laminated rubber body having a vertical axial force releasing device provided between a building structure and a foundation in
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a damping device made of a lead damper having a vertical axial force releasing device provided between a building structure and a foundation in Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a damping device made of a steel damper having a vertical axial force releasing device provided between a building structure and a foundation in Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a restoration / attenuation device made of a laminated rubber body having a vertical axial force releasing device provided between a building structure and a foundation in Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a restoring / attenuating device made of a laminated rubber body having a vertical axial force releasing device provided between a building structure and a foundation in a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 Laminated rubber body
110 Lead damper
120 Steel damper
200 Vertical axial force release device
210 Vertical axial force release device
220 Vertical axial force release device
20 Shear plate
22 Shear plate body
24 Shear plate edge
30 steel pipe
32 Steel pipe body
34 Steel pipe edge
40 plates
50 beams
60 flange
70 Anchor plate
72 volts
74 volts
80 basics
H Height of
D20 Height dimension of
D30 Height of
Da margin
Db margin
Dc margin
Claims (24)
構造物の荷重を支承しないよう設計された該構造物の非支承部に固定された剛性を有する第二の部材とからなり、
前記第一の部材と前記第二の部材とは互いに分離され、且つ鉛直方向には互いに相対変位可能であるが、水平方向においては互いに相対変位不可能に係合されたことを特徴とする鉛直軸力開放装置。A rigid first member secured to the top of a restoration / damping device having a restoration and / or damping function secured to the foundation;
A second member having rigidity fixed to a non-supporting portion of the structure designed not to support the load of the structure;
The vertical member characterized in that the first member and the second member are separated from each other and engaged with each other in the vertical direction but are relatively displaceable in the horizontal direction. Axial force release device.
更に、該鉛直軸力開放装置は、
前記復元/減衰装置の上部に固定された剛性を有する第一の部材と、
構造物の荷重を支承しないよう設計された該構造物の非支承部に固定された剛性を有する第二の部材とからなり、
前記第一の部材と前記第二の部材とは互いに分離され、且つ鉛直方向には互いに相対変位可能であるが、水平方向においては互いに相対変位不可能に係合されたことを特徴とする復元/減衰装置。A restoration / attenuation device having a restoration and / or attenuation function fixed to a foundation, wherein the restoration / attenuation device further releases a vertical axial force applied to the restoration / attenuation device. Have
Furthermore, the vertical axial force releasing device is
A rigid first member secured to the top of the restoring / damping device;
A second member having rigidity fixed to a non-supporting portion of the structure designed not to support the load of the structure;
The restoration is characterized in that the first member and the second member are separated from each other and engaged with each other in the vertical direction but are relatively displaceable in the horizontal direction. / Attenuation device.
前記復元/減衰装置に印加される鉛直軸力を開放する鉛直軸力開放装置とからなる免震構造であって、
前記鉛直軸力開放装置は、更に、
前記復元/減衰装置の上部に固定された剛性を有する第一の部材と、
構造物の荷重を支承しないよう設計された該構造物の非支承部に固定された剛性を有する第二の部材とからなり、
前記第一の部材と前記第二の部材とは互いに分離され、且つ鉛直方向には互いに相対変位可能であるが、水平方向においては互いに相対変位不可能に係合されたことを特徴とする免震構造。A restoration / attenuation device having a restoration and / or attenuation function fixed to the foundation;
A seismic isolation structure comprising a vertical axial force releasing device for releasing a vertical axial force applied to the restoring / damping device,
The vertical axial force releasing device further includes:
A rigid first member secured to the top of the restoring / damping device;
A second member having rigidity fixed to a non-supporting portion of the structure designed not to support the load of the structure;
The first member and the second member are separated from each other and are relatively displaceable in the vertical direction but engaged with each other in the horizontal direction so as not to be relatively displaceable. Seismic structure.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060608 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090610 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091021 |