JP2011501050A

JP2011501050A - 構造物の免震構造

Info

Publication number: JP2011501050A
Application number: JP2010513564A
Authority: JP
Inventors: 晃治西本; 宏明小西; 厚渡辺
Original assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2011-01-06
Also published as: WO2009054533A1; TW200925362A

Abstract

この免震構造は、免震装置１と、構造物の上部構造Ａと、免震装置１を介して上部構造Ａを支持する前記構造物の下部構造Ｂとを備える。免震装置１は、Ｕ字形状を有する複数の免震部材１０と、免震部材１０の一方の端部を固定される第一連結板２０と、免震部材１０の他方の端部を固定される第二連結板３０とを有する。上部構造Ａおよび下部構造Ｂの少なくともいずれか一方には、免震部材１０の塑性変形に対する逃げ部Ａｓ，Ｂｓがそれぞれ形成されている。

Description

本発明は、構造物の免震構造に関する。
本願は、２００７年１０月２６日に出願された特願２００７−２７９１４９号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、建築物や橋梁、高架道路、高架鉄道などの構造物において、躯体などの上部構造と基礎などの下部構造との間に配置され、地震などの大きなエネルギーが作用したときに下部構造に対する上部構造の振動を減衰させる免震装置が提案されている。例えば、下記の特許文献１から３には、上部構造と下部構造との間に、アイソレータと減衰機構とを組み合わせた免震装置が開示されている。

上記の免震装置において、アイソレータは、金属板と板状の弾性体とが交互に積層されたものであって、上部構造と下部構造との間に介在し、双方にそれぞれ固定されている。上部構造は、アイソレータを介して下部構造に支持されている。減衰機構は、弾塑性材料からなる複数の免震部材（湾曲状部材）によって構成される。これら複数の免震部材は、アイソレータの周囲に規則的に（例えば、放射状に）配置されており、個々の免震部材は、一方の端部を上部構造に、他方の端部を下部構造にそれぞれ固定されている。減衰機構においては、例えば地震の発生時、構造物に大きなエネルギーが作用して上部構造が下部構造に対して水平方向に振動すると、免震部材が塑性変形し、地震のエネルギーを吸収する。つまり、上部構造に入力されたエネルギーが、免震部材を塑性変形させるために消費される。

特許第３５３３１１０号公報特許第３５４３００４号公報特開２００４−３４０３０１号公報

ところで、上記のような免震装置を用いた構造物においては、地震などの大きなエネルギーが作用したとき、免震部材の湾曲された部分が外側に膨らむように変形し、上部構造または下部構造に当接する可能性がある。このように、免震部材が上部構造または下部構造に当接すると、免震部材に局所的に応力集中が起こり、地震のエネルギーを効果的に吸収することができなくなる。また、免震部材が損傷する可能性もある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、免震部材の塑性変形を阻害することなく、地震のエネルギーを効果的に吸収することが可能な構造物の免震構造を提供することを目的としている。

本発明の構造物の免震構造は、免震装置と、構造物の上部構造と、前記免震装置を介して前記上部構造を支持する前記構造物の下部構造とを備える。前記免震装置は、Ｕ字形状を有する複数の免震部材と、前記免震部材の一方の端部を固定される第一連結板と、前記免震部材の他方の端部を固定される第二連結板とを有する。前記上部構造または前記下部構造の少なくともいずれか一方には、前記免震部材の塑性変形に対する逃げ部が形成されている。

本発明においては、上部構造または下部構造の少なくともいずれか一方に、免震部材の塑性変形に対する逃げ部が形成されているので、地震などの大きなエネルギーが作用したとき、免震部材の湾曲された部分が外側に膨らむように変形しても、免震部材が上部構造または下部構造に当接することがない。したがって、免震部材に局所的に応力集中が起こることはなく、結果的に、本発明の免震構造が地震のエネルギーを効果的に吸収することができる。

本発明の免震構造によれば、免震部材の塑性変形が阻害されないので、地震のエネルギーを効果的に吸収することができる。

図１は、本発明の免震構造を構成する免震装置を示す斜視図である。図２は、本発明の免震構造を構成する免震装置を示す平面図である。図３は、免震装置を構成する免震部材の斜視図である。図４は、本発明の免震構造を示す断面図である。図５は、本発明の免震構造に地震のエネルギーが作用し、免震部材が塑性変形した状態を示す断面図である。

本発明の構造物の免震構造の実施形態を図１から図５に示して説明する。
図１および図２に示す免震装置１は、８個の免震部材１０と、各免震部材１０の一方の端部１１を固定される第一連結板２０と、各免震部材１０の他方の端部１２を固定される第二連結板３０とを備えている。

免震部材１０は、図３に示すように、幅の狭い棒状の鋼材で、側方視するとＵ字形をなすように中間部分が曲げられている。免震部材１０の対をなす２つの端部１１，１２には、他の部分よりも幅の広いブラケット部１３，１４がそれぞれ設けられている。ブラケット部１３，１４を除く免震部材１０は、その断面積がブラケット部１３から中央の円弧状部分に向かうにつれて徐々に小さくなるように形成されている。同様に、免震部材１０は、その断面積がブラケット部１４から中央の円弧状部分に向かうにつれて徐々に小さくなるように形成されている。ブラケット部１３，１４には、貫通孔１３ａ，１４ａがそれぞれふたつずつ形成されている。免震部材１０にこのような形状が与えられるのは、免震装置１に対して全方位からのエネルギーの入力を想定し、いずれの方向からエネルギーが入力しても常に同等の免震性能を発揮することを意図しているためである。

第一連結板２０は、厚さが均一な矩形の鋼板であって、その上面には、各免震部材１０の一方の端部１１が、ボルト４０を介して固定されている。第一連結板２０の上面には、ボルト４０を螺入するためのボルト孔（図示略）が形成されている。第一連結板２０の下面には、複数のスタッドボルト２１が立設されている。

第二連結板３０も、厚さが均一な矩形の鋼板であって、その下面には、各免震部材１０の他方の端部１２が、ボルト４０を介して固定されている。第二連結板３０の下面には、ボルト４０を螺入するためのボルト孔（図示略）が形成されている。第二連結板３０の上面には、複数のスタッドボルト３１が立設されている。

８個の免震部材１０のうち、２個の免震部材１０Ａは、第一連結板２０のある辺２０ａに沿って等間隔に配置され、かつその辺２０ａに対して直交する方向に向けられたうえで、一方の端部１１を第一連結板２０の上面にボルト４０を介して固定されている。さらに、これら２個の免震部材１０Ａは、第二連結板３０のある辺３０ａに沿って等間隔に配置され、かつその辺３０ａに対して直交する方向に向けられたうえで、他方の端部１２を第二連結板３０の下面にボルト４０を介して固定されている。

８個の免震部材１０のうち、上記とは別の２個の免震部材１０Ｂは、免震部材１０Ａを固定した辺２０ａに隣り合う辺２０ｂに沿って等間隔に配置され、かつその辺２０ｂに対して直交する方向に向けられたうえで、一方の端部１１を第一連結板２０の上面にボルト４０を介して固定されている。さらに、これら２個の免震部材１０Ｂは、免震部材１０Ａを固定した辺３０ａに隣り合う辺３０ｂに沿って等間隔に配置され、かつその辺３０ｂに対して直交する方向に向けられたうえで、他方の端部１２を第二連結板３０の下面にボルト４０を介して固定されている。

８個の免震部材１０のうち、上記とは別の２個の免震部材１０Ｃは、免震部材１０Ｂを固定した辺２０ｂに隣り合う辺２０ｃに沿って等間隔に配置され、かつその辺２０ｃに対して直交する方向に向けられたうえで、一方の端部１１を第一連結板２０の上面にボルト４０を介して固定されている。さらに、これら２個の免震部材１０Ｃは、免震部材１０Ｂを固定した辺３０ｂに隣り合う辺３０ｃに沿って等間隔に配置され、かつその辺３０ｃに対して直交する方向に向けられたうえで、他方の端部１２を第二連結板３０の下面にボルト４０を介して固定されている。

８個の免震部材１０のうち、残りの２個の免震部材１０Ｄは、免震部材１０Ｃを固定した辺２０ｃに隣り合う辺２０ｄに沿って等間隔に配置され、かつその辺２０ｄに対して直交する方向に向けられたうえで、一方の端部１１を第一連結板２０の上面にボルト４０を介して固定されている。さらに、これら２個の免震部材１０Ｄは、免震部材１０Ｃを固定した辺３０ｃに隣り合う辺３０ｄに沿って等間隔に配置され、かつその辺３０ｄに対して直交する方向に向けられたうえで、他方の端部１２を第二連結板３０の下面にボルト４０を介して固定されている。

２個の免震部材１０Ａと、他の２個の免震部材１０Ｃとは、第一連結板２０および第二連結板３０に固定されている。免震部材１０Ａは、それらの湾曲された部分が第一連結板２０と第二連結板３０との間からある方向（図２中のＸの正方向）に突き出すように配置され、免震部材１０Ｃは、それらの湾曲された部分が第一連結板２０と第二連結板３０との間から免震部材１０Ａの方向に相反する方向（図２中のＸの負方向）に突き出すように配置されている。
また、２個の免震部材１０Ｂと、他の２個の免震部材１０Ｄとは、第一連結板２０および第二連結板３０に固定されている。免震部材１０Ｂは、それらの湾曲された部分が第一連結板２０と第二連結板３０との間からある方向（図２中のＹの正方向）に突き出すように配置され、免震部材１０Ｄは、それらの湾曲された部分が第一連結板２０と第二連結板３０との間から免震部材１０Ｂの方向に相反する方向（図２中のＹの負方向）に突き出すように配置されている。
第一連結板２０および第二連結板３０は、上方視すると四辺がすべて一致するように配置されている。

上記のように構成された免震装置１は、建築物や橋梁、高架道路、高架鉄道などの構造物における躯体などの上部構造Ａと基礎などの下部構造Ｂとの間に、以下の工程に従って配設される。
上記構造物においては、まず、免震装置１が、下部構造Ｂ上に配置される。上述のように、免震装置１の第一連結板２０には、その下面にスタッドボルト２１が立設されており、免震装置１は、このスタッドボルト２１を下部構造Ｂに埋設するようにして、下部構造Ｂに固定される。
続いて、上部構造Ａが、免震装置１上に配置される。上述のように、免震装置１の第二連結板３０には、その上面にスタッドボルト３１が立設されており、免震装置１は、このスタッドボルト３１を上部構造Ａに埋設するようにして、上部構造Ａに固定される。
なお、スタッドボルト２１が下部構造Ｂ内部に配設された鉄筋に連結されることにより、免震装置１と下部構造Ｂとの連結強度が高められており、同様に、スタッドボルト３１が上部構造Ａ内部に配設された鉄筋に連結されることにより、免震装置１と上部構造Ａとの連結強度が高められている。

図４に示すように、下部構造Ｂには、免震部材１０の下方に位置する部分に段差が形成されている。この段差が、免震部材の塑性変形に対する逃げ部Ｂｓを構成している。逃げ部Ｂｓは、下部構造Ｂの上面、すなわち免震装置１の第一連結板２０を固定された部分よりも一段低く形成されており、免震部材１０の円弧状部分との間に広い空間を形成している。
上部構造Ａには、免震部材１０の上方に位置する部分に段差が形成されている。この段差が、免震部材の塑性変形に対する逃げ部Ａｓを構成している。逃げ部Ａｓは、上部構造Ａの下面、すなわち免震装置１の第二連結板３０を固定された部分よりも一段高く形成されており、免震部材１０の円弧状部分との間に広い空間を形成している。

上記のように構成された構造物の免震構造においては、上部構造Ａおよび下部構造Ｂを含む構造物に地震などの大きなエネルギーが作用し、図５に示すように、上部構造Ａが下部構造Ｂに対して図中のＸ方向に振動した場合、免震部材１０が、一方の端部１１と他方の端部１２とが互いに離間する方向に変位するように塑性変形し、上部構造Ａに入力されたエネルギーが消費される。これにより、上部構造Ａの振動が減衰される。

さらにこのとき、免震部材１０の円弧状に湾曲された部分が外側に膨らむように変形しても、上部構造Ａに逃げ部Ａｓが形成され、下部構造Ｂに逃げ部Ｂｓが形成されているので、免震部材１０が上部構造Ａまたは下部構造Ｂのいずれにも当接することがない。したがって、免震部材１０の塑性変形が阻害されず、免震部材１０に局所的に応力集中が起こることはない。その結果、上記の免震構造が地震のエネルギーを効果的に吸収することができる。

なお、当然ではあるが、逃げ部Ａｓ，Ｂｓには、図示しないその他の躯体構造物や配管などの部材が配設されることはない。このような部材が配設されていると、免震部材１０に当接して塑性変形を阻害するからである。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。

本発明の免震構造は、建築物や橋梁、高架道路、高架鉄道などの構造物において、基礎（下部構造）と駆体（上部構造）との間に配置されるだけでなく、上記構造物を構成する部材間に配置されてもよい。例えば、建築物を構成する床スラブと、床スラブ上に敷設される床版との間に配置されてもよい。この例では、免震構造は構造物の駆体に作用するエネルギーではなく、床版に作用するエネルギーを吸収する。同様に、橋梁を構成する橋脚と、橋脚上に設置される橋桁との間に設置されてもよい。

本発明は、免震装置と、構造物の上部構造と、前記免震装置を介して前記上部構造を支持する前記構造物の下部構造とを備える構造物の免震構造に関する。前記免震装置は、Ｕ字形状を有する複数の免震部材と、前記免震部材の一方の端部を固定される第一連結板と、前記免震部材の他方の端部を固定される第二連結板とを有する。前記上部構造または前記下部構造の少なくともいずれか一方には、前記免震部材の塑性変形に対する逃げ部が形成されている。
本発明によれば、免震部材の塑性変形が阻害されないので、地震のエネルギーを効果的に吸収することができる。

１…免震装置、
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…免震部材、
２０…第一連結板、
３０…第二連結板、
Ａ…上部構造、
Ａｓ…逃げ部、
Ｂ…下部構造、
Ｂｓ…逃げ部

Claims

Ｕ字形状を有する複数の免震部材、前記免震部材の一方の端部を固定される第一連結板、および前記免震部材の他方の端部を固定される第二連結板を有する免震装置と、
構造物の上部構造と、
前記免震装置を介して前記上部構造を支持する前記構造物の下部構造とを備え、
前記上部構造または前記下部構造の少なくともいずれか一方に、前記免震部材の塑性変形に対する逃げ部が形成されている構造物の免震構造。