JP3825081B2 - 免震構造系及び該免震構造系における浮上り防止装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、上部構造と下部構造との間に鉛直支持機能を有し、水平方向の下部構造からの振動伝達を低減しかつ水平変位に伴う上部構造の運動エネルギー吸収能を有する免震支持装置が介装されてなる構造系いわゆる免震構造系に関し、特には、軽量建物構造物及び免震台等に対する免震構造系並びに該免震構造系における浮上り防止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
上部構造と下部構造との間に介装される免震支持装置として、1)鉛プラグ入り積層ゴム体、2)高減衰積層ゴム体、3)積層ゴム体と粘性ダンパーとの組合せ、4)摩擦振り子式装置、等が公知である。
そして、1)では鉛プラグが水平変位のエネルギー吸収能を担い、2)では高減衰ゴム体が、3)では粘性ダンパーが、4)では当該装置に組み込まれた摩擦振り子いわゆるスライダと球面との摩擦が、それぞれ水平変位のエネルギー吸収能を担うものである。
【0003】
上部構造が、中低層建物として比較的軽量である場合、免震支持装置はその構造上移動が自由になっていることに加え、横剛性が大型構造物用に比べ更に小さく採られるものであり、台風等の強風が作用したとき、あるいは、地震動に伴う上昇力の発生により、当該建物は転倒力を受けることになり、転倒に至る。
このため、その浮上り防止対策として種々提案されているところであり、免震支持装置自体に付置されるもの、別体として設置されるもの(特開昭60−261870号公報参照)、がある。しかし、前者は方向性が特定され、後者は装置が大型化し、設置手間が大掛かりなものとなり、費用の高騰を招く、等の不具合がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑み、上部構造と下部構造との間に鉛直支持機能を有し、水平方向の下部構造からの振動伝達を低減しかつ水平変位に伴う上部構造の運動エネルギー吸収能を有する免震支持装置が介装されてなる構造系において、方向性に特定されることなく、簡単な構造をもって簡便に設置することのできる免震構造系における浮上り防止装置を得ることを目的とする。
本発明はまた、この特定構造の浮上り防止装置により新規な免震構造系を得ることも目的の一つとする。
本発明はこのため、曲がり板ばねを縦置きにすることによりこの目的が達成できるとの知見に基づいてなされたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は具体的には次の構成を採る。
第1番目の発明は免震構造系における浮上り防止装置に係り、軽量構造物の上部構造と下部構造との間に、鉛直支持機能を有し、水平方向の下部構造からの振動伝達を低減しかつ水平変位に伴う上部構造の運動エネルギー吸収能を有する免震支持装置が介装されてなる軽量構造物の構造系において、前記免震支持装置と一対もしくは独立して使用される装置であって、
下部構造側に設置され、上方に開口する箱体を主体とするケーシングと、
上部構造側に設置され、前記ケーシング内に挿入される柱体を主体とする柱状部材と、
前記ケーシング内に配され、前記ケーシングと前記柱状部材との間に介装される縦方向に折り曲げてなる曲がり板ばねによる縦剛性水平可撓部材、または各2枚の鋼板をV字状になし、各端部を蝶番を介して折り曲げ自在とした縦剛性水平可撓部材と、からなり、
柱状部材の柱体は、縦剛性水平可撓部材の取り付けられる外側体と該外側体内に摺動自在に嵌挿される中心体とから構成されてなる、
ことを特徴とする。
この浮上り防止装置は、上部構造と下部構造とに対し、逆の取付け態様を採りうる。
第2番目の発明は、免震構造系に係り、上記第1番目の発明の浮上り防止装置を組み込んでなる。
すなわち、軽量構造物の上部構造と下部構造との間に、鉛直支持機能を有し、水平方向の下部構造からの振動伝達を低減しかつ水平変位に伴う上部構造の運動エネルギー吸収能を有する免震支持装置が介装されてなる軽量構造物の構造系において、
下部構造側に設置され、上方に開口する箱体を主体とするケーシングと:上部構造側に設置され、前記ケーシング内に挿入される柱体を主体とする柱状部材と:前記ケーシング内に配され、前記ケーシングと前記柱状部材との間に介装される縦方向に折り曲げてなる曲がり板ばねによる縦剛性水平可撓部材または各2枚の鋼板をV字状になし、各端部を蝶番を介して折り曲げ自在とした縦剛性水平可撓部材と:からなり、前記柱状部材の柱体は、縦剛性水平可撓部材の取り付けられる外側体と該外側体内に摺動自在に嵌挿される中心体とから構成されてなる浮上り防止装置が、前記免震支持装置と一対もしくは独立して使用され、前記縦剛性水平可撓部材の鉛直方向の剛性をもって上部構造の上方への変位を拘束する、ことを特徴とする。
【0006】
(作用)
通常の状態すなわち平常状態において、上部構造の荷重は免震支持装置を介して下部構造に伝達され、かつ、該免震支持装置の所定の横剛性により上部構造は横揺れを生じることがない。このとき、本浮上り防止装置は格別の作用を発揮せず、換言すれば、上述の免震支持装置の機能を何ら阻害することはない。
【0007】
台風時等における強風が上部構造に横風として作用すると、上部構造が軽量であるのに加え、免震支持装置の横剛性が小さく採られているので、横揺れとともに浮上りが生じる。本浮上り防止装置においては、縦剛性水平可撓部材はこの横変位を何ら拘束することなく追従するが、浮上りに対してはその縦剛性をもって抵抗する。
そして、横揺れは免震支持装置の振動吸収作用により直ちに吸収される。
【0008】
地震動が生じたとき、下部構造の振動は免震支持装置を介して上部構造に伝わるが、免震支持装置により上部構造の揺れは長周期化され、上部構造の固有周期と共振することがない。しかして、免震支持装置のエネルギー吸収作用により、上部構造の振動は減衰される。
横揺れが大きくなる場合、上部構造は有害なロッキング現象を生じることになるが、本浮上り防止装置はその縦剛性をもってこれに抵抗し、浮上りを阻止する。
また、地震波に含まれる縦振動も本浮上り防止装置により拘束されることは勿論である。
更に、本浮上り防止装置によれば、上記作用に加え、上部構造の横揺れひいては免震支持装置の水平方向の変位に伴い、該免震支持装置に高さ方向に生じる変位を吸収する。これにより、横方向変位に伴う本浮上り防止装置内に過大な応力の発生が生じない。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の免震構造系及び該免震構造系における浮上り防止装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1〜図3はその一態様(第1構成例)の浮上り防止装置Sを示す。すなわち、図1及び図2はその全体構成を示し、図3はその部分構成を示す。
図において、Gは建築構造物としての上部構造、Bは該上部構造Gを支持する基礎としての下部構造である。本浮上り防止装置Sはこの上部構造Gと下部構造Bとの間に介装される。
【0010】
図1、図2を参照して、本第1構成例の浮上り防止装置Sは、下部構造B側に設置される四角箱体を主体とするケーシング1と、上部構造G側に設置され、該ケーシング1内に挿入される四角柱体を主体とする柱状部材2と、ケーシング1内に配され、ケーシング1と柱状部材2との間に介装される複数の縦置きにされた板ばね材よりなる縦剛性水平可撓部材3と、からなる。
【0011】
以下、各部の細部の構成を説明する。
ケーシング1
ケーシング1は、四角平板状の底板10と、該底板10上に一体に固設され上方に開口する四角箱体11と、からなる。
底板10の側縁部には基礎Bとの取付け用の孔10aが複数箇所に開設される。
四角箱体11は、上方に開口し、内部に空間Kを有する。
柱状部材2
柱状部材2は、四角平板状の上板13と、該上板13の下面の中央より一体に垂設される四角柱体14と、からなる。
上板13の側縁部には上部構造Gとの取付け用の孔13aが複数箇所に開設される。
四角柱体14は、ケーシング1の四角箱体11の中心に設置され、該四角柱体14の外側面と四角箱体11の内側面とは互いに平行に、かつ、等間隔を保って配される。
【0012】
縦剛性水平可撓部材3
縦剛性水平可撓部材3は、一定厚さのばね鋼板を一方に折り曲げて形成されたいわゆる曲がり板ばね16を縦置きに配し、その両側をケーシング1の四角箱体11の各内側面及び柱状部材2の四角柱体14の各外側面に当接させ、取付けボルト17をもって取り付けたものである。
曲がり板ばね16は板面(曲面)に直交する力に対しては柔性を示し、板面に沿う力に対しては剛性を示す。
図3を参照して、取付けボルト17の取付け位置に対応して、ケーシング1の四角箱体11及び柱状部材2の四角柱体14にねじ孔18が螺設され、該曲がり板ばね16はワッシャー19を介してケーシング1及び柱状部材2に取り付けられる。これにより、柱状部材2はその四角柱体14をケーシング1の空間K内の中心に保持され、かつ、ケーシング1の空間内のどの水平方向に対しても変位する。
【0013】
本第1構成例の浮上り防止装置Sの上部構造G及び下部構造Bに対する取付け態様は次のとおりである。
下部構造Bに付き、基礎コンクリート100にはアンカー棒102がそのねじ部102aを突出して埋め込まれ、ケーシング1の取付け孔10aに該アンカー棒102のねじ部102aを挿通し、締付けナット104を螺合し締め付けて固定される。
上部構造Gに付き、建物の床梁108にボルト挿通孔110が開設され、ねじ棒112を該ボルト挿通孔110並びに該ボルト挿通孔110に対応する柱状部材2の取付け孔13aに挿通し、このねじ棒112のねじ部112aに上下よりナット114,116を螺合して締め付けて固定される。
【0014】
本浮上り防止装置Sは、免震支持装置に付置して使用される。
図4、図5はその配置の態様の一例を示す。
図において、Gは上部構造としての軽量建物構造物であって、一般住宅あるいは集合住宅を示す。
また、Dは免震支持装置であって、図例では鉛プラグ入り積層ゴム支承を示す。すなわち、この鉛プラグ入り積層ゴム支承Dは、鋼板とゴム層とが交互に積層されてなる積層ゴム体120内に鉛プラグ122が埋め込まれ、上下の取付け鋼板124,126に挟着されてなるものであり、取付け鋼板124,126を介して上部構造G及び下部構造Bに取り付けられる。
本免震支持装置Dをもって上部構造Gを安定的に支持する。
なお、免震支持装置Dは鉛プラグ入り積層ゴム支承に限らず、その他公知のものが採用される。そのようなものとして、高減衰積層ゴム体、積層ゴム体と粘性ダンパーとの組合せ、摩擦振り子式装置、等が採用される。
【0015】
図5に示す配置態様においては、本浮上り防止装置Sは免震支持装置Dとは独立し、建物の周辺に沿って配されたものである。しかし、それ以外の配置態様を除外するものではない。
【0016】
叙上の構成よりなる本浮上り防止装置Sは、叙上のとおり免震支持装置Dに付置されて、以下の作用を発揮する。
通常の状態すなわち平常状態において、上部構造Gの荷重は免震支持装置Dを介して下部構造Bに伝達され、かつ、該免震支持装置Dの所定の横剛性により上部構造Gは横揺れを生じることがない。このとき、本浮上り防止装置Sは格別の作用を発揮せず、換言すれば、上述の免震支持装置Dの機能を何ら阻害することはない。
【0017】
台風時等における強風が本浮上り防止装置Sの設置された上部構造Gに横風として作用すると、上部構造Gが軽量であるのに加え、免震支持装置Dの横剛性が小さく採られているので、横揺れとともに浮上りが生じる。本浮上り防止装置Sにおいては、縦剛性水平可撓部材3はこの横変位を何ら拘束することなく追従するが、浮上がりに対してはその縦剛性をもって抵抗する。
横揺れは免震支持装置Dのエネルギー吸収作用により直ちに吸収される。
【0018】
地震動が生じたとき、基礎Bの振動は免震支持装置Dを介して上部構造Gに伝わるが、免震支持装置Dにより上部構造Gの揺れは長周期化され、上部構造Gの固有周期と共振することがない。しかして、免震支持装置Dの鉛プラグの塑性変形に伴うエネルギー吸収作用により、振動は低減される。
上部構造Gの横揺れが大きくなる場合、該上部構造Gには有害なロッキング現象を生じることになるが、本浮上り防止装置Sはその縦剛性をもってこれに抵抗し、浮上りを阻止する。
また、地震波に含まれる縦振動も本浮上り防止装置Sにより拘束されることは勿論である。
【0019】
本第1構成の浮上り防止装置Sを有する免震構造系によれば、免震支持装置Dの機能を阻害することなく、強風等による軽量な上部構造Gの浮上りを有効に阻止する。
また、本浮上り防止装置Sは、構成が簡単であり、かつ、上部構造Gと下部構造Bとに介装させる設置作業も容易になされ、経済的な浮上り防止対策を実現できる。
【0020】
図6及び図7に本発明の他の態様(第2構成例)の浮上り防止装置を示す。図において、先の第1構成例と同等の部材に付いては同一の符号が付されている。
この浮上り防止装置S1は、ケーシング1及び柱状部材2に付いては先の構成例に準じるが、縦剛性水平可撓部材3Aは2枚の平板状の鋼板21をV字状に突き合わせ、この突き合わせ部に蝶番22をもって開閉自在に接合してなる。そして、各鋼板21の他端部を蝶番23をもってケーシング1及び柱状部材2に固定してなる。
これにより、縦剛性水平可撓部材3Aは3つの蝶番22,23を介して屈撓自在となる。
【0021】
図8に本発明の更に他の態様(第3構成例)の浮上り防止装置を示す。
この第3構成例の浮上り防止装置S2において、縦剛性水平可撓部材3Bは、円環状に形成した曲がり板ばね25を使用した態様、換言すれば曲がり板ばねを2個対として配した態様、を採る。該縦剛性水平可撓部材3Bの曲がり板ばね25は取付けボルト26をもってケーシング1及び柱状部材2に取り付けられる。
【0022】
図9は更に他の態様(第4構成)の浮上り防止装置を示す。
この第4構成の浮上り防止装置S3において、縦剛性水平可撓部材3Cが特徴を有し、鋼板28をV字状に蝶番29を介して突き合わせ、これを相対向して配し、蝶番30をもってケーシング1及び柱状部材2に取り付けられる。
【0023】
図10及び図11は本発明の実施形態の浮上り防止装置を示す。
この実施形態の浮上り防止装置S4は、ケーシング1及び縦剛性水平可撓部材3に付いては第1構成例に準じ、柱状部材2Aはその四角柱体相当部において、複合構造を採る。すなわち、この柱状部材2Aの四角柱体32は、曲がり板ばね16が取り付けられ、中心に貫通孔33aが形成された外側体33と、該外側体33の貫通孔33aに挿入される中心体34と、該中心体34の下端に取り付けられるストッパー35と、からなる。中心体34の上面は外側体33との間に間隙αを存する。なお、中心体34の上端は上板13に固設され、ストッパー35は中心体34のねじ孔に螺合されて固定される。外側体33と中心体34とは上下に相対動自在となる。
この構成によれば、免震支持装置Dの水平方向の変位に伴い、該免震支持装置Dに高さ方向に生じる若干の変位を間隙αにより吸収するものである。
【0024】
この柱状部材2Aの構成は、他の構成例にも当然適用できるものである。
【0025】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術思想の範囲内で種々設計変更が可能である。すなわち、以下の態様は本発明の技術的範囲内に包含されるものである。
1)叙上の各実施形態では、ケーシング1は下部構造B側に、柱状部材2は上部構造G側に固設されてなるが、これらとは逆の取付け態様、すなわち、ケーシング1を上部構造G側に、柱状部材2を下部構造B側に取り付けても同等の機能を発揮するものである。この場合、ケーシング1は下方に開口するものであり、柱状部材2の柱体14はこのケーシング1の開口より挿入されることは勿論である。
2)叙上の各実施形態では、ケーシング1及び該ケーシング1に対応して柱状部材2は四角形状を採っているが、本発明の目的に合致する範囲内でその他の形状を除外するものではなく、三角形状、五角形状等の多角形状を採りうる。
3)図10、図11の図例において、外側体33の孔33aの形状は円孔に限らず、楕円形状、三角形状、四角形状、その他の多角形状を採りうる。
4)同じく図10、図11の図例において、外側体33の外端面とストッパ35との間にコイルばね材36を介装させてもよい。
【0026】
【発明の効果】
本発明の免震構造系によれば、免震支持装置の機能を阻害することなく、強風等による軽量な上部構造の浮上りを有効に阻止する。
また、本発明の浮上り防止装置は、構成が簡単であり、かつ、上部構造と下部構造とに介装させる設置作業も容易になされ、経済的な浮上り防止対策を実現できる。加えて、高さ方向の変位成分の吸収作用により、横方向変位に伴う本浮上り防止装置内に過大な応力の発生が生じず、本浮上り防止装置の耐久性が増す。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一態様(第1構成例)の免震構造系における浮上り防止装置の縦断面図(図2のI−I線断面図)。
【図2】 図1のII−II線断面図。
【図3】 図1のIII 部の拡大断面図。
【図4】 免震構造系における配置断面図。
【図5】 その配置平面図。
【図6】 本発明の他の態様(第2構成例)の浮上り防止装置の縦断面図(図7のVI-VI 線断面図)。
【図7】 図6のVII-VII 線断面図。
【図8】 本発明の更に他の態様(第3構成例)の浮上り防止装置の縦断面図。
【図9】 本発明の更に他の態様(第4構成例)の浮上り防止装置の縦断面図。
【図10】 本発明の一実施形態の浮上り防止装置の縦断面図。図)。
【図11】 図10のXI-XI 線断面図。
【符号の説明】
S,S1,S2,S3,S4…浮上り防止装置、D…免震支持装置、G…上部構造、B…下部構造、1…ケーシング、2…柱状部材、3…縦剛性水平可撓部材
Claims (2)
- 軽量構造物の上部構造と下部構造との間に、鉛直支持機能を有し、水平方向の下部構造からの振動伝達を低減しかつ水平変位に伴う上部構造の運動エネルギー吸収能を有する免震支持装置が介装されてなる軽量構造物の構造系において、前記免震支持装置と一対もしくは独立して使用される装置であって、
下部構造側に設置され、上方に開口する箱体を主体とするケーシングと、
上部構造側に設置され、前記ケーシング内に挿入される柱体を主体とする柱状部材と、
前記ケーシング内に配され、前記ケーシングと前記柱状部材との間に介装される縦方向に折り曲げてなる曲がり板ばねによる縦剛性水平可撓部材、または各2枚の鋼板をV字状になし、各端部を蝶番を介して折り曲げ自在とした縦剛性水平可撓部材と、からなり、
柱状部材の柱体は、縦剛性水平可撓部材の取り付けられる外側体と該外側体内に摺動自在に嵌挿される中心体とから構成されてなる、
ことを特徴とする免震構造系における浮上り防止装置。 - 軽量構造物の上部構造と下部構造との間に、鉛直支持機能を有し、水平方向の下部構造からの振動伝達を低減しかつ水平変位に伴う上部構造の運動エネルギー吸収能を有する免震支持装置が介装されてなる軽量構造物の構造系において、
下部構造側に設置され、上方に開口する箱体を主体とするケーシングと:上部構造側に設置され、前記ケーシング内に挿入される柱体を主体とする柱状部材と:前記ケーシング内に配され、前記ケーシングと前記柱状部材との間に介装される縦方向に折り曲げてなる曲がり板ばねによる縦剛性水平可撓部材または各2枚の鋼板をV字状になし、各端部を蝶番を介して折り曲げ自在とした縦剛性水平可撓部材と:からなり、前記柱状部材の柱体は、縦剛性水平可撓部材の取り付けられる外側体と該外側体内に摺動自在に嵌挿される中心体とから構成されてなる浮上り防止装置が、前記免震支持装置と一対もしくは独立して使用され、前記縦剛性水平可撓部材の鉛直方向の剛性をもって上部構造の上方への変位を拘束する、
ことを特徴とする免震構造系。
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