JP5082085B1 - Seismic isolation device rotation amount control mechanism - Google Patents
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Abstract
【課題】地震時に発生する杭頭曲げモーメントに対して杭頭接合部の回転剛性を制御し、免震装置に有害な回転を発生させない簡易で信頼性の高い免震装置回転制御機構を提供する。
【解決手段】パイルキャップ３とパイルキャップ定着部７とは接合鉄筋９により接合され、接合鉄筋９は、パイルキャップ３内のコンクリート１９に定着する第１接合鉄筋部９ａと、基礎杭４内のコンクリート１９に定着する第２接合鉄筋部９ｂと、杭頭接合部１２に設けられ、杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋９に発生する引張力が所定の値を越えた場合に内部に引張降伏によるヒンジを形成させる回転量制御部６とを備え、回転量制御部６内部のヒンジにより杭頭接合部１２の回転剛性を所定の値に低減させ、地震時の免震装置２の回転量を許容回転量以内に制御する。
【選択図】図１
Provided is a simple and reliable seismic isolation device rotation control mechanism that controls the rotational rigidity of a pile head joint in response to a pile head bending moment that occurs during an earthquake and does not cause harmful rotation in the seismic isolation device. .
A pile cap 3 and a pile cap fixing part 7 are joined by a joining reinforcing bar 9, and the joining reinforcing bar 9 is fixed to a concrete 19 in the pile cap 3, Hinges by tensile yielding provided in the second joint rebar portion 9b fixed to the concrete 19 and the pile head joint portion 12 and when the tensile force generated in the joint rebar 9 by the pile head bending moment exceeds a predetermined value And a rotation amount control unit 6 that forms the shape of the pile head, the rotation rigidity of the pile head joint portion 12 is reduced to a predetermined value by a hinge inside the rotation amount control unit 6, and the rotation amount of the seismic isolation device 2 during an earthquake is allowed to rotate. Control within the amount.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、免震装置回転量制御機構に係り、特に、建物の上部構造を支持し、上部構造を地震動から免震する免震装置に対し、地震時に基礎杭の杭頭部に発生する曲げモーメントにより生じる免震装置の回転量を制御する免震装置回転量制御機構に関する。 The present invention relates to a seismic isolation device rotation amount control mechanism, and in particular, to a base isolation pile that supports the superstructure of a building and isolates the superstructure from seismic motion. The present invention relates to a seismic isolation device rotation amount control mechanism for controlling a rotation amount of a seismic isolation device caused by a moment.
免震装置は、地盤から建物への地震動入力を低減させ、地震時の建物の構造安全性を高める。そのために、建物の重量を支えて安定させ、かつ水平方向に大きく変形してゆっくり動くという特性が要求される。これらの特性を満たす免震装置として、例えば、積層ゴム支承を用いた免震装置、或いはすべり支承を用いた免震装置などがある。本発明では、免震装置は積層ゴム支承を用いた免震装置を対象とするが、この積層ゴムには、例えば、天然ゴムを使用した天然ゴム系積層ゴム、中心部に鉛プラグを挿入した鉛入り積層ゴム、ゴム自体の添加物により減衰性をもたせた高減衰積層ゴムなどが用いられる。 The seismic isolation device reduces the input of ground motion from the ground to the building and increases the structural safety of the building during an earthquake. For this purpose, it is required to support and stabilize the weight of the building and to move slowly by being greatly deformed in the horizontal direction. Examples of the seismic isolation device that satisfies these characteristics include a seismic isolation device that uses a laminated rubber bearing or a seismic isolation device that uses a sliding bearing. In the present invention, the seismic isolation device is intended for a seismic isolation device using a laminated rubber bearing. For this laminated rubber, for example, natural rubber-based laminated rubber using natural rubber, a lead plug is inserted in the center. A lead-containing laminated rubber, a high-damping laminated rubber that has been provided with damping by an additive of the rubber itself, and the like are used.
これらの積層ゴム免震装置は、複数のゴムシートと鋼板とが交互に積層され、高温、高圧で接着した構造となっている。この積層ゴム免震装置は、内部に鋼板が挟み込まれていることで鉛直方向に大きな剛性が得られ、鉛直方向の沈み込み量が極めて少なくなる。そして、地震時の水平方向の変形を積層された複数のゴムシートのせん断変形により吸収することができる。このように、積層ゴム支承は、地震時に鉛直方向の高い剛性で建物の重量を支えて安定させ、水平方向の大きなせん断変形により建物を地盤から免震（アイソレート）する。 These laminated rubber seismic isolation devices have a structure in which a plurality of rubber sheets and steel plates are alternately laminated and bonded at high temperature and high pressure. In this laminated rubber seismic isolation device, a steel plate is sandwiched inside, whereby a large rigidity is obtained in the vertical direction, and the amount of subsidence in the vertical direction is extremely reduced. And the deformation | transformation of the horizontal direction at the time of an earthquake can be absorbed by the shear deformation of the laminated | stacked several rubber sheet. Thus, the laminated rubber bearing supports and stabilizes the weight of the building with high vertical rigidity at the time of an earthquake, and the building is isolated from the ground by a large horizontal shear deformation.
これらの積層ゴム支承が機能するには、積層ゴム免震装置自体に大きな曲げ変形による回転が生じないことが前提となる。非特許文献１には、「高減衰ゴム系積層ゴム支承の水平２方向加力時における限界性能に関する新たな知見について」と題し、高減衰ゴム系積層ゴム支承が２方向曲げ変形を受けた場合の限界性能について報告されている。ここでは、積層ゴム支承の曲げによる傾きが、例えば１／１００程度を越えると高減衰ゴムがはがれてしまい、積層ゴム支承として機能しなくなることが示されている。このように、地震時に地盤から建物への地震動入力を低減させる目的で設置される積層ゴム支承を用いた免震装置自体が機能しなくなることは重大な問題となる。
For these laminated rubber bearings to function, it is assumed that the laminated rubber seismic isolation device itself does not rotate due to large bending deformation.
従来、積層ゴム免震装置を建物の基礎部に設置する場合には、杭の柱頭部に設けられた巨大なフーチング基礎などの上に免震装置を設置するのが一般的であった。これは、フーチング基礎は極めて曲げ剛性が高く、地震時に発生する杭頭曲げモーメントによる杭の変形の影響をほとんど受けず、免震装置の回転量は問題となるレベルにはならない。従って、積層ゴム免震装置が支承として機能しなくなる虞が極めて少なく安定的に免震効果を発揮できるからである。 Conventionally, when installing a laminated rubber seismic isolation device on the foundation of a building, it has been common to install the seismic isolation device on a huge footing foundation or the like provided on the column head of a pile. This is because the footing foundation has extremely high bending rigidity, is hardly affected by the deformation of the pile due to the pile head bending moment generated during an earthquake, and the amount of rotation of the seismic isolation device does not become a problem level. Therefore, there is very little possibility that the laminated rubber seismic isolation device will not function as a bearing, and the seismic isolation effect can be exhibited stably.
図８に、積層ゴム免震装置１０２を建物の基礎部に設置する場合の従来構法の一つの実施例を示す。内部にコンクリートを充填した鋼管１１３による基礎杭１０４の柱頭部１１２には基礎杭１０４を保護するパイルキャップ１０３が設けられる。そして、パイルキャップ１０３上に積層ゴム免震装置１０２が設置され、積層ゴム免震装置１０２は、柱材などの上部構造１１１を支持する。パイルキャップ１０３には、隣接する基礎杭１０４同士を繋ぐ基礎梁１０５及び基礎スラブ１１８が接続される。そして、基礎杭１０４の主筋１１０はパイルキャップ１０３に連続して配筋され、パイルキャップ１０３と基礎杭１０４の杭頭接合部１１２とは、ほとんど回転角を生じない剛接合となる。このように、基礎杭１０４の杭頭接合部１１２はパイルキャップ１０３に対して剛接合とされるのが一般的である。従って、地震時にはこの基礎梁１０５に大きな曲げモーメントが発生し、基礎梁１０５は梁成が大きくなり曲げ剛性も大きくなる。そして、このような基礎梁１０５が接続されるパイルキャップ１０３自体も高い曲げ剛性を有する。
FIG. 8 shows an example of a conventional construction method in the case where the laminated rubber
このように、フーチングやパイルキャップ１０３と、基礎杭１０４の杭頭接合部１１２とは回転角を生じない剛接合であり、積層ゴム免震装置１０２が設置されるフーチングやパイルキャップ１０３の回転剛性が高いことから、地震時に積層ゴム免震装置１０２には、上述したような有害な回転が発生する虞は少なかった。しかし、地震時に発生する大きな杭頭曲げモーメントにより、基礎杭１０４、フーチング、基礎梁１０５、パイルキャップ１０３等の基礎構造が過大な部材断面となり、施工の工期がかかり工事費用が嵩むという問題が生じていた。
Thus, the footing or
一方、「杭頭免震」と称され、例えば基礎杭などの杭頭部にフーチング基礎や基礎梁を介さずに積層ゴム免震装置を直接接合する構造が採用されている。例えば、特許文献１には、建物基礎の施工手間や地盤掘削量を削減して短工期化およびコスト低減が図れる免震建物が開示されている。ここでは、免震装置を基礎杭の杭頭部上に固定し、この免震装置上に上部構造であるフーチングや大梁が設置されている。また、基礎杭の杭頭同士が基礎スラブ（連結部材）で連結されている。この基礎スラブ（連結部材）により、地震時に複数の基礎杭がばらばらに水平変位することなく同一方向に変位することができる。また、基礎杭の杭頭部を基礎スラブ（連結部材）から突出させることで地震時に発生する杭頭曲げモーメントを基礎スラブ（連結部材）にて抑え込むことができ、地震時に積層ゴム免震装置に有害な回転が発生する恐れは極めて少ない。このように、パイルキャップを省略し、簡易な基礎スラブ（連結部材）を設けることで、基礎梁や基礎フーチングに要する施工手間や地盤の掘削量が削減される。
On the other hand, it is called “pile head isolation”, and for example, a structure in which a laminated rubber isolation device is directly joined to a pile head such as a foundation pile without using a footing foundation or a foundation beam. For example,
特許文献２には、適正な杭頭回転を許容しつつ制御し、基礎と免震ピットを簡略化する「杭頭免震構造」が開示されている。ここでは、杭の杭頭部とその上部に設置する免震装置との間に、免震装置と杭頭部との間で軸力を伝達可能かつそれらの間に生じる相対的な杭頭回転を許容しつつ制御する杭頭デバイスを介装する。さらに、上部部材を杭頭部もしくは下部部材に対して連結する連結部材にダンパーとしての機能を持たせることが記載されている。
特許文献３には、地震時に杭頭部に発生する曲げモーメントに対して免震装置への負担を軽減した「柱頭免震構造」が開示されている。この柱頭免震構造は、建物の上部構造を基礎部において支持し、上部構造を地震動から免震する免震装置と、基礎杭の杭頭部を相互に連結する基礎梁と、基礎梁が接続され、免震装置と基礎杭の杭頭部とを接続するコンクリート充填鋼管からなる短柱から構成され、短柱は、免震装置に接続する第１短柱と、第１短柱と略同断面を有して上下方向に積層され、杭頭部を保持する第２短柱とからなり、第１短柱の下面に設けられた凹部と、第２短柱の上面に設けられた凸部とが係合する。このように、パイルキャップを省略し、簡易な基礎スラブ（連結部材）を設けることで、基礎梁や基礎フーチングに要する施工手間や地盤の掘削量が削減される。
免震装置、特に積層ゴム免震装置は、建物の自重を支えて安定させ、かつ水平方向に大きくせん断変形してゆっくり動くという特性を利用して建物を免震させる装置である。従って、装置に発生する軸力及びせん断力に対しては機能するが、杭頭曲げモーメントにより装置に発生する回転に対しては原理的に機能しない。従って、例えば地震時において基礎杭などの杭頭に杭頭曲げモーメントが発生し、その杭頭曲げモーメントが免震装置に伝達すると免震装置に有害な回転が発生し、免震装置として機能しなくなる虞がある。 A seismic isolation device, particularly a laminated rubber seismic isolation device, is a device for isolating a building by utilizing the characteristics of supporting and stabilizing the weight of the building and moving slowly by being greatly sheared and deformed in the horizontal direction. Therefore, it functions with respect to the axial force and shear force generated in the device, but does not function in principle with respect to the rotation generated in the device due to the pile head bending moment. Therefore, for example, a pile head bending moment is generated at the head of a pile such as a foundation pile during an earthquake, and if the pile head bending moment is transmitted to the seismic isolation device, harmful rotation occurs in the seismic isolation device, which functions as a seismic isolation device. There is a risk of disappearing.
従来の積層ゴム免震装置を用いた実施例では、積層ゴム免震装置が設置されるフーチングやパイルキャップと、基礎杭などの杭頭部とは回転を生じない剛接合となっていた。従って、フーチングやパイルキャップの回転剛性が高く、地震時に積層ゴム免震装置には上述したような有害な回転が発生する虞は少なかった。しかし、一方で、地震時に発生する大きな杭頭曲げモーメントにより、基礎杭、フーチング、基礎梁、パイルキャップ等の基礎構造が過大な部材断面となり、施工の工期がかかり工事費用が嵩むという問題が生じていた。 In the embodiment using the conventional laminated rubber seismic isolation device, the footing or pile cap where the laminated rubber seismic isolation device is installed and the pile head such as the foundation pile are rigid joints that do not rotate. Therefore, the rotational rigidity of the footing and the pile cap is high, and there is little possibility that harmful rotation as described above occurs in the laminated rubber seismic isolation device during an earthquake. However, on the other hand, the large pile head bending moment that occurs during an earthquake causes a problem that the foundation structure such as foundation piles, footings, foundation beams, pile caps, etc., becomes an excessively large member cross section, which increases the construction cost due to the construction period. It was.
そこで、基礎杭、フーチング、基礎梁、パイルキャップ等の基礎構造を経済的な設計にする構法が提案された。例えば、非特許文献２に示すように、杭頭半剛接接合やピン接合とし、杭頭曲げモーメントを低減する杭頭接合工法が提案されている。これらの構法により地震時の杭頭曲げモーメントが低減され、基礎杭、フーチング、基礎梁、パイルキャップ等の基礎構造が経済的な設計となる可能性が生じた。また、「杭頭免震構造」や「柱頭免震構造」などの構法の提案により経済的な基礎構造が可能となった。
Therefore, a construction method for economically designing foundation structures such as foundation piles, footings, foundation beams, and pile caps was proposed. For example, as shown in Non-Patent
しかし、これらの基礎構造に積層ゴム免震装置を設置する場合には、経済的な基礎構造とする場合には、上述した積層ゴム免震装置への有害な回転を回避する技術を検討しなければならない。特に、地震時に地盤の液状化が発生した場合には、地盤による杭の水平抵抗が杭頭部において期待できなくなるため、杭頭に過大な曲げモーメント及び変位が生じ、それにより積層ゴム免震装置に過大な回転が生じてしまう虞がある。 However, when installing laminated rubber seismic isolation devices in these foundation structures, if an economical foundation structure is to be used, technology to avoid harmful rotation to the laminated rubber seismic isolation device described above must be considered. I must. In particular, when ground liquefaction occurs during an earthquake, the horizontal resistance of the pile due to the ground can no longer be expected at the pile head, causing an excessive bending moment and displacement at the pile head, thereby causing the laminated rubber seismic isolation device. May cause excessive rotation.
従って、経済的に設計された基礎構造に積層ゴム免震装置を設置する場合には、積層ゴム免震装置に有害な回転を発生させないように、地震時に積層ゴム免震装置の回転量を制御する機構を設けることが必須となる。そして、この制御機構は、地震動により地盤が液状化しても積層ゴム免震装置に有害な回転を発生させない信頼性の高い技術であることが要求される。 Therefore, when installing a laminated rubber seismic isolation device on an economically designed foundation structure, the rotation amount of the laminated rubber seismic isolation device is controlled during an earthquake so that harmful rotation is not generated in the laminated rubber seismic isolation device. It is essential to provide a mechanism for This control mechanism is required to be a highly reliable technique that does not cause harmful rotation in the laminated rubber seismic isolation device even if the ground liquefies due to earthquake motion.
本願の目的は、かかる課題を解決し、地震時に発生する杭頭曲げモーメントに対して杭頭接合部の回転剛性を制御し、免震装置に有害な回転を発生させない簡易で信頼性の高い免震装置回転制御機構を提供することである。 The purpose of this application is to solve this problem, to control the rotational rigidity of the pile head joints against the pile head bending moment that occurs during an earthquake, and to eliminate the harmful rotation of the seismic isolation device. It is to provide a seismic device rotation control mechanism.
上記目的を達成するため、本発明に係る免震装置回転量制御機構は、建物の上部構造を支持し、上部構造を地震動から免震する免震装置と、免震装置を支持し、基礎杭上部のパイルキャップ定着部に接続するパイルキャップと、パイルキャップに接続して基礎杭相互を連結する扁平基礎梁と、を備え、パイルキャップとパイルキャップ定着部とは、杭頭接合部において接合鉄筋により相互に接合され、接合鉄筋は、上部構造からの軸力と地震時に発生する杭頭曲げモーメントを短柱として受けるパイルキャップ内に埋め込まれてコンクリートに定着する第１の接合鉄筋部と、パイルキャップ定着部内で基礎杭のコンクリートに定着する第２の接合鉄筋部と、杭頭接合部に設けられ、第１の接合鉄筋部及び第２の接合鉄筋部にそれぞれ接続し、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に発生する引張力が所定の値を越えた場合に内部に引張降伏によるヒンジを形成させる回転量制御部と、杭頭接合部に設けられ、外輪の板状部は厚み方向に伸縮自在であり、外輪に囲まれた空隙部はパイルキャップのコンクリートとパイルキャップ定着部のコンクリートとが接続する環状の回転剛性調整シートと、を備え、回転剛性調整シートの空隙部の幅を調節することにより、地震時に発生する、抵抗モーメントを保持するために接合鉄筋が負担する引張力を発生させるか、或いは増大させ、パイルキャップの回転バネ剛性を調節することにより、当該引張力により回転量制御部内部に降伏ヒンジを形成させ、地震時の免震装置の回転量を許容回転量以内に制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a seismic isolation device rotation amount control mechanism according to the present invention supports an upper structure of a building, and isolates the upper structure from seismic motion, and supports the seismic isolation device, and a foundation pile. A pile cap connected to the upper pile cap fixing portion, and a flat foundation beam connected to the pile cap and connecting the piles to each other. The pile cap and the pile cap fixing portion are connected to the reinforcing bar at the pile head joint portion. Are connected to each other, and the bonded rebar is embedded in a pile cap that receives the axial force from the superstructure and the pile head bending moment generated in the event of an earthquake as a short column and is fixed to the concrete, and the pile A second joint reinforcing bar part fixed to the concrete of the foundation pile in the cap fixing part, and a pile head joint part, respectively connected to the first joint reinforcing bar part and the second joint reinforcing bar part; A rotation amount control unit to form a hinge by tensile yield therein when the tension generated in the joining reinforcing bars by Pile Head bending moment Shinji exceeds a predetermined value, provided pile head joint, the outer ring of the plate The shape portion is extendable in the thickness direction, and the space surrounded by the outer ring is provided with an annular rotational stiffness adjusting sheet for connecting the concrete of the pile cap and the concrete of the pile cap fixing portion . By adjusting the width of the gap, by generating or increasing the tensile force that the joint rebar bears to maintain the resistance moment that occurs during an earthquake, and adjusting the rotational spring stiffness of the pile cap, A yield hinge is formed inside the rotation amount control unit by the tensile force, and the rotation amount of the seismic isolation device at the time of an earthquake is controlled within an allowable rotation amount.
上記構成により、免震装置回転量制御機構は、例えば、地盤の液状化などにより地震時に基礎杭の杭頭接合部に過大な曲げモーメントが発生し、それにより積層ゴム免震装置に有害な回転が発生じる虞がある場合には、パイルキャップとパイルキャップ定着部とを相互に接続し、第１の接合鉄筋部及び第２の接合鉄筋部にそれぞれ接続した回転量制御部において引張降伏によるヒンジが形成される。そして、このヒンジを発生させることにより杭頭接合部の回転剛性を所定の値に低減させ、免震装置の回転量を許容回転量以内に簡易で信頼性の高い制御をすることができる。 With the above configuration, the seismic isolation device rotation amount control mechanism causes an excessive bending moment to occur at the pile head joint of the foundation pile during an earthquake due to, for example, liquefaction of the ground, thereby causing harmful rotation to the laminated rubber seismic isolation device When there is a risk of occurrence of a crack, the pile cap and the pile cap fixing unit are connected to each other, and the rotation amount control unit connected to each of the first joint reinforcing bar unit and the second joint reinforcing bar unit hinges by tensile yielding. Is formed. Then, by generating this hinge, the rotational rigidity of the pile head joint can be reduced to a predetermined value, and the amount of rotation of the seismic isolation device can be controlled easily and reliably within the allowable amount of rotation.
すなわち、パイルキャップは、そのコンクリート及び接合鉄筋により上部構造の長期軸力、及び地震時の杭頭曲げモーメントに抵抗する短柱として機能する。そして、上部構造の自重よりも地震時の杭頭曲げモーメントが卓越している場合には、杭頭接合部において圧縮力を負担するコンクリート及び引張力を負担する接合鉄筋による回転剛性を有し、この回転剛性は地震時の杭頭部の回転変形に対して回転バネとして機能する。従って、この回転剛性が十分に高いとパイルキャップが杭頭部の回転を拘束する。そして、パイルキャップに支持されている免震装置は杭頭部の回転変形に追従して積層ゴム免震装置に有害な回転が生じる虞がある。本発明では、地震時に免震装置に有害な回転を発生させるような過大な曲げモーメントに対しては回転量制御部に引張降伏によるヒンジを形成させて杭頭部の回転変形を吸収し、積層ゴム免震装置の回転量を簡易に抑えることができる。なお、回転量制御部以外の接合鉄筋は、設計上要求される断面を確保しているため、例えば、圧縮力、せん断力、コンクリートとの付着力、鉄筋コンクリートとしての剛性などの他の性能は十分に保持される。 That is, the pile cap functions as a short column that resists the long-term axial force of the superstructure and the pile head bending moment at the time of earthquake by the concrete and the joint reinforcement. And, when the pile head bending moment at the time of earthquake is superior to the weight of the superstructure, it has rotational rigidity due to the concrete that bears the compressive force at the pile head joint and the joint rebar that bears the tensile force, This rotational rigidity functions as a rotational spring against the rotational deformation of the pile head during an earthquake. Therefore, if this rotational rigidity is sufficiently high, the pile cap restrains the rotation of the pile head. And the seismic isolation device supported by the pile cap may follow the rotational deformation of the pile head and cause harmful rotation in the laminated rubber seismic isolation device. In the present invention, for an excessive bending moment that causes harmful rotation in the seismic isolation device during an earthquake, the rotation amount control unit is formed with a hinge due to tensile yield to absorb the rotational deformation of the pile head, The amount of rotation of the rubber seismic isolation device can be easily reduced. In addition, since the jointed reinforcing bars other than the rotation amount control unit have the required cross section in design, other performances such as compressive force, shearing force, adhesion to concrete, and rigidity as reinforced concrete are sufficient. Retained.
また、引張降伏によりヒンジが形成される箇所を回転量制御部に設定することで、ヒンジ発生個所を特定させ、信頼性の高い免震装置の回転量制御を行うことができる。つまり、杭頭接合部は、接合鉄筋に引張力が発生した場合に、接合鉄筋の引張歪みが最大になる箇所であることが実験的に明らかになっている。この位置に回転量制御部を設置することでヒンジ発生個所がかなり厳密に特定される。また、ヒンジ発生個所が特定されるということは、ヒンジ発生時の引張降伏荷重も理論値に対してより少ない誤差となり、信頼性の高い制御を行うことができる。 In addition, by setting the location where the hinge is formed by tensile yielding in the rotation amount control unit, it is possible to specify the location where the hinge is generated and to control the rotation amount of the seismic isolation device with high reliability. That is, it has been empirically clarified that the pile head joint is a portion where the tensile strain of the joint rebar becomes maximum when a tensile force is generated in the joint rebar. By installing the rotation amount control unit at this position, the location where the hinge is generated can be specified quite strictly. In addition, the fact that the hinge generation location is specified means that the tensile yield load at the time of the hinge generation is also less error than the theoretical value, and highly reliable control can be performed.
また、免震装置回転量制御機構は、杭頭接合部には、外輪の板状部が厚み方向に伸縮自在であり、外輪に囲まれた空隙部がパイルキャップのコンクリートとパイルキャップ定着部のコンクリートとが接続する環状の回転剛性調整シートが敷設され、回転剛性調整シートが、杭頭接合部において圧縮力を負担するコンクリートの範囲を制限して接合鉄筋に発生する引張力の値を制御することが好ましい。これにより、厚み方向に伸縮自在なシートの外輪の板状部では地震時にコンクリートは圧縮力を十分に負担できない。接合鉄筋に引張力を発生させるか、或いは引張力を増加させることができ、より効果的に接合鉄筋の引張力を制御することができる。 In addition, the seismic isolation device rotation amount control mechanism has an outer ring plate-like portion that can be expanded and contracted in the thickness direction at the pile head joint, and a void surrounded by the outer ring is provided between the pile cap concrete and the pile cap fixing portion. An annular rotational stiffness adjusting sheet that connects with concrete is laid, and the rotational stiffness adjusting sheet controls the value of the tensile force generated in the joint reinforcement by limiting the range of the concrete bearing the compressive force at the pile head joint. It is preferable. Thereby, concrete cannot fully bear the compressive force at the time of an earthquake in the plate-shaped part of the outer ring | wheel of the sheet | seat which can be expanded-contracted in the thickness direction. It is possible to generate a tensile force on the joint reinforcing bar or increase the tensile force, and to control the tensile force of the joint reinforcing bar more effectively.
また、免震装置回転量制御機構は、回転剛性制御シートが、押出ポリスチレンからなるシートであることが好ましい。これにより、外輪の板状部が厚み方向に伸縮自在であり、外輪に囲まれた空隙部がパイルキャップのコンクリートとパイルキャップ定着部のコンクリートとが接続するという、上述した回転剛性制御シートに要求される性能を満たすことができ、回転剛性制御シートの一つの実施例とすることができる。 In the seismic isolation device rotation amount control mechanism, the rotational rigidity control sheet is preferably a sheet made of extruded polystyrene. As a result, the above-mentioned rotational rigidity control sheet requires that the plate-like portion of the outer ring can be expanded and contracted in the thickness direction, and the space surrounded by the outer ring connects the pile cap concrete and the pile cap fixing portion concrete. Performance can be satisfied, and an embodiment of the rotational stiffness control sheet can be obtained.
また、免震装置回転量制御機構は、回転量制御部が、第１の接合鉄筋部及び第２の接合鉄筋部を連結するカップラーを備え、カップラーは降伏点が接合鉄筋の鋼材の降伏点より低い値に調整された鋼材からなり、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に所定の値を越えた引張力が発生した場合に、カップラー内に引張降伏によるヒンジが形成されることが好ましい。これにより、接合鉄筋相互を接続するカップラーにヒンジを容易に形成させ、簡易で信頼性の高い免震装置の回転量制御とすることができる。 Moreover, the seismic isolation device rotation amount control mechanism includes a coupler in which the rotation amount control unit connects the first joint reinforcing bar portion and the second joint reinforcing bar portion, and the coupler has a yield point that is higher than the yield point of the steel material of the joint reinforcing bar. It is preferably made of a steel material adjusted to a low value, and when a tensile force exceeding a predetermined value is generated in the joint rebar by a pile head bending moment at the time of an earthquake, it is preferable that a hinge by tensile yield is formed in the coupler. Thereby, a hinge can be easily formed in the coupler which connects joining reinforcing bars mutually, and it can be set as simple and reliable rotation amount control of a seismic isolation apparatus.
また、免震装置回転量制御機構は、カップラーが、接合鉄筋の鋼材の降伏点より低い極軟鋼又は低降伏点鋼からなることが好ましい。これにより、極軟鋼又は低降伏点鋼という通常の鋼材の降伏点より低い値に調整された鋼材をカップラーに用いることでヒンジを容易に形成させ、簡易で信頼性の高い免震装置の回転量制御とすることができる。 In the seismic isolation device rotation amount control mechanism, the coupler is preferably made of extremely mild steel or low yield point steel that is lower than the yield point of the steel material of the joint rebar. As a result, the hinge is easily formed by using a steel material adjusted to a value lower than the yield point of ordinary steel materials such as extremely mild steel or low yield point steel, and the amount of rotation of the simple and reliable seismic isolation device It can be a control.
また、免震装置回転量制御機構は，回転量制御部には、第１の接合鉄筋部及び第２の接合鉄筋部を連結するカップラーが設けられ、カップラーの少なくとも一部には断面積が低減された絞り部が設けられ、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に所定の値を越えた引張力が発生した場合に、絞り部周辺に引張降伏によるヒンジが形成されることが好ましい。接合鉄筋相互を接続するカップラーの一部にヒンジを容易に形成させ、簡易で信頼性の高い免震装置の回転量制御とすることができる。 Further, in the seismic isolation device rotation amount control mechanism, the rotation amount control unit is provided with a coupler for connecting the first joint reinforcing bar portion and the second joint reinforcing bar portion, and at least a part of the coupler has a reduced cross-sectional area. When a tensile force exceeding a predetermined value is generated in the joint rebar by the pile head bending moment at the time of an earthquake, it is preferable that a hinge by tensile yielding is formed around the throttle portion. A hinge can be easily formed in a part of the coupler that connects the joining reinforcing bars, and the rotation amount control of the seismic isolation device can be easily performed with high reliability.
また、免震装置回転量制御機構は，回転量制御部には、第１の接合鉄筋部又は第２の接合鉄筋部のいずれかに、接合鉄筋の断面積が減少された絞り部が形成され、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に所定の値を越えた引張力が発生した場合に、絞り部周辺にヒンジが形成されることが好ましい。これにより、例えば、異径鉄筋に対して切削により接合鉄筋の断面積が減少された絞り部を形成することができ、簡易で信頼性の高い免震装置の回転量制御とすることができる。 Further, in the seismic isolation device rotation amount control mechanism, the rotation amount control unit is formed with a throttle portion in which the cross-sectional area of the joint rebar is reduced in either the first joint rebar portion or the second joint rebar portion. When a tensile force exceeding a predetermined value is generated in the joint rebar due to a pile head bending moment during an earthquake, it is preferable that a hinge is formed around the throttle portion. Thereby, for example, a narrowed portion in which the cross-sectional area of the joining rebar is reduced by cutting can be formed on the different diameter rebar, and the rotation amount control of the seismic isolation device can be simple and highly reliable.
また、免震装置回転量制御機構は，回転量制御部には、第１の接合鉄筋部又は第２の接合鉄筋部のいずれかに、接合鉄筋の側面を貫通する空洞部が設けられ、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に所定の値を越えた引張力が発生した場合に、空洞部周辺にヒンジが形成されることが好ましい。これにより、例えば、異径鉄筋の側面にドリルにより接合鉄筋の断面積が減少された空洞部を形成することができ、簡易で信頼性の高い免震装置の回転量制御とすることができる。 Further, in the seismic isolation device rotation amount control mechanism, the rotation amount control unit is provided with a hollow portion penetrating the side surface of the joint reinforcing bar in either the first joint reinforcing bar portion or the second joint reinforcing bar portion. When a tensile force exceeding a predetermined value is generated in the joint rebar due to the pile head bending moment, it is preferable that a hinge is formed around the cavity. Thereby, for example, a hollow portion in which the cross-sectional area of the joining rebar is reduced by a drill can be formed on the side surface of the different diameter rebar, and the rotation amount control of the seismic isolation device can be easily and highly reliable.
さらに、免震装置回転量制御機構は，回転制御部が、杭頭接合部に配設されたシース管内を貫通することが好ましい。これにより、回転制御部がコンクリートの付着力に影響されずにヒンジを発生させるという免震装置回転量制御機構としての機能を十分に発揮することができる。 Furthermore, in the seismic isolation device rotation amount control mechanism, it is preferable that the rotation control unit penetrates through the inside of the sheath tube disposed at the pile head joint. Thereby, the function as a seismic isolation device rotation amount control mechanism in which the rotation control unit generates the hinge without being influenced by the adhesion force of the concrete can be sufficiently exhibited.
以上のように、本発明に係る免震装置回転量制御機構によれば、地震時に発生する杭頭曲げモーメントに対して杭頭接合部の回転剛性を制御し、免震装置に有害な回転を発生させない簡易で信頼性の高い免震装置回転制御機構を提供することができる。 As described above, according to the seismic isolation device rotation amount control mechanism according to the present invention, the rotational rigidity of the pile head joint is controlled with respect to the pile head bending moment generated at the time of the earthquake, and harmful rotation is prevented in the seismic isolation device. It is possible to provide a simple and reliable seismic isolation device rotation control mechanism that is not generated.
（免震装置回転量制御機構の構成）
以下に、図面を用いて本発明に係る免震装置回転量制御機構１の実施形態につき、詳細に説明する。図１に、免震装置回転量制御機構１の１つの実施形態の概略構成を示す。また、図２（ａ）に、図１の免震装置回転量制御機構１の扁平基礎梁５ａ，５ｂ、及びパイルキャップ３の第１接合鉄筋部９ａの配置を断面で示す。また、図２（ｂ）に、図１の免震装置回転量制御機構１の回転量制御部６及び回転剛性調整シート１０の配置を断面で示す。さらに、図３に、図１の免震装置回転量制御機構１のパイルキャップ定着部７の第２接合鉄筋部９ｂの配置を示す。
(Configuration of seismic isolation device rotation amount control mechanism)
Hereinafter, embodiments of the seismic isolation device rotation
免震装置回転量制御機構１は、積層ゴム免震装置２、パイルキャップ３、基礎杭４、扁平基礎梁５、及びパイルキャップ定着部９から構成される。また、免震装置回転量制御機構１は、地震時に積層ゴム免震装置２の回転量を制御する回転量制御部６、及びパイルキャップ３の回転剛性を調整する回転剛性調整シート１０を備える。
The seismic isolation device rotation
本発明において免震装置は積層ゴム免震装置２である。積層ゴム免震装置２は、例えば、柱材や梁材などの建物の上部構造１１を支持し、上部構造１１からの自重を基礎杭４に伝達する。そして、上部構造１１を基礎杭４などの下部構造から絶縁（アイソレート）して上部構造１１を地震動から免震する。地震動を受けると積層ゴム免震装置２は、せん断変形することで絶縁（アイソレート）の効果を発揮する。そのために、積層ゴム免震装置２には、建物の自重を支えて安定させ、かつ水平方向に大きく変形してゆっくり動くという特性が要求される。これらの特性を満たす免震装置２として、例えば、積層ゴム支承を用いた免震装置２、或いは、すべり支承を用いた免震装置などがある。本発明では、免震装置２は積層ゴム支承を用いた積層ゴム免震装置２を対象とするが、この積層ゴムには、例えば、天然ゴムを使用した天然ゴム系積層ゴム、中心部に鉛プラグを挿入した鉛入り積層ゴム、ゴム自体の添加物により減衰性をもたせた高減衰積層ゴムなどが含まれる。
In the present invention, the seismic isolation device is the laminated rubber
図３に示すように、本実施形態では建物の基礎構造として円形断面の基礎杭４を用いるが、基礎杭４は円形以外の断面、例えば、矩形断面であっても良い。また、本実施形態では、基礎杭４はコンクリート杭であるが、基礎杭４以外の杭形式、例えば、鋼管コンクリート杭などであっても良い。この基礎杭４の内部には円周方向に定着筋である複数の第２接合鉄筋部９ｂが配置される。図１に示すように、この第２接合鉄筋部９ｂの最下部には、コンクリート１９ｂへの定着力を増強するために下部アンカー８ｂが設けられる。本明細書では、「杭頭部」とは、基礎杭４の頂部をいい、地震時に基礎杭４の杭頭曲げモーメント（Ｍ０）が発生する部分を指す。また、杭頭接合部１２とは、パイルキャップ３とパイルキャップ定着部７とが接合される部分をいう。また、本発明では、杭頭接合部１２から下部アンカー８ｂの先端部までをパイルキャップ定着部７と称する。
As shown in FIG. 3, in this embodiment, the
扁平基礎梁５は、各基礎杭４に設けられるパイルキャップ３に接続して基礎杭４相互を連結する。すなわち、地震時に、基礎杭４の杭頭部の変位がばらばらにならないように、杭頭部を相互に連結して相互の間隔を保持させる。本実施形態では、従来の基礎梁と異なり、梁成の小さな扁平基礎梁５を採用する。また、図２に示すように、一般的に扁平基礎梁５は、平面的に交差するＸ方向扁平基礎梁５ａ及びＹ方向扁平基礎梁５ｂから構成され、格子状に配置される。そして、この扁平基礎梁５は、厚みが薄くて幅の広い平板に近い断面を有し、地震時に基礎杭４の杭頭部に発生するせん断力を伝達する。また、このＸ方向扁平基礎梁５ａ及びＹ方向扁平基礎梁５ｂは、基礎杭４を支持点とする連続梁を構成する。
The flat foundation beams 5 are connected to pile
パイルキャップ３は、積層ゴム免震装置２を支持する。また、パイルキャップ３は、パイルキャップ定着部７を介して基礎杭４と接続し、基礎杭４の杭頭部を保護する。図１に示すように、本実施形態ではパイルキャップ３は、円形の基礎杭４の直径（Ｄ）に両側の縁部の幅（α）を加えた値（Ｄ＋２α）を一辺とする矩形断面である。本実施形態では、このパイルキャップ３は、両側の縁部の幅（α）として略１００ｍｍ程度を仮想の鉄筋コンクリート柱（ＲＣ柱）として機能する範囲とする。この鉄筋コンクリート柱（ＲＣ柱）は高さが短く座屈荷重が極めて高いことから短柱として扱われる。また、本実施形態では、パイルキャップ３は、基礎杭４の杭頭接合部１２から埋め込み部の深さ（β）だけ被さっている。本実施形態では、この埋め込み部の深さ（β）は少なくとも略１００ｍｍとする。これにより、仮想鉄筋コンクリート柱（ＲＣ柱）の縁部の幅（α）１００ｍｍと相まって、基礎杭４の圧縮側端部から杭頭接合部１２にかけて略４５度の角度で圧縮力が伝達される。なお、縁部の幅（α）及び埋め込み部の深さ（β）は、これらの値（１００ｍｍ）に限らない。
The
また、パイルキャップ３の厚さは、扁平基礎梁５の厚みに埋め込み部の深さ（β）を加えた厚さよりも大きい。このように、パイルキャップ３は、縁部及び埋め込み部により基礎杭４の杭頭部を包み込み、基礎杭４の杭頭部を保護する。すなわち、パイルキャップ３は、建物の上部構造１１からの自重を基礎杭４にスムーズに伝達し、地震時に発生する杭頭曲げモーメント（Ｍ０）に対して杭頭接合部１２の回転剛性を所定の値に低減させ回転バネとして機能する。同時に、地震時に発生するせん断力を安全に伝達して内部のコンクリート１９ａを保護する。図１に示すように、このパイルキャップ３は、コンクリート１９ａ及び第１接合鉄筋部９ａから構成され、この第１接合鉄筋部９ａの最上部には上部アンカー８ａが設けられる。
Further, the thickness of the
パイルキャップ３とパイルキャップ定着部７とは接合鉄筋９により接合され、接合鉄筋９は、パイルキャップ３内でコンクリート１９ａ定着し、引張力に対して抵抗する第１接合鉄筋部９ａと、パイルキャップ定着部７内で基礎杭４のコンクリート１９ｂに定着する第２接合鉄筋部９ｂとから構成される。そして、パイルキャップ３は、コンクリート１９ａ及び第１接合鉄筋部９ａにより構成される短柱として機能する。すなわち、パイルキャップ３は、建物の上部構造１１からの自重（Ｎ）、及び地震動により発生する杭頭曲げモーメント（Ｍ０）に対し、圧縮側コンクリート、又は引張鉄筋である第１接合鉄筋部９ａにより抵抗モーメント（Ｍａ）を発生する。この抵抗モーメント（Ｍａ）は回転バネとして機能してパイルキャップ３の回転変形が決定される。このように、パイルキャップ３は、地震時の積層ゴム免震装置２の回転量を制御することができる。
The
パイルキャップ定着部７は、パイルキャップ３の第１接合鉄筋部９ａに接続する第２接合鉄筋部９ｂにより、パイルキャップ３を基礎杭４に定着する。第２接合鉄筋９ｂは、コンクリート１９ｂとの付着力及び下部アンカー８ｂにより基礎杭４に定着する。従って、基礎杭４内の埋め込み長さは、コンクリート１９ｂとの必要な付着力により決定される。
The pile
図１に示すように、第１接合鉄筋部９ａと第２接合鉄筋部９ｂとの境界近傍の杭頭接合部１２には、地震時に発生する杭頭曲げモーメント（Ｍ０）により生じる所定の値を越えた引張力（Ｔ）に降伏するヒンジを形成する回転量制御部６が設けられる。ここで、この第１接合鉄筋部９ａと第２接合鉄筋部９ｂとの境界近傍の杭頭接合部１２、すなわち、パイルキャップ３とパイルキャップ定着部７との接続面を回転剛性評価断面（Ｌ）と称する（図６参照）。地震時に接合鉄筋９に引張力が発生した場合、接合鉄筋９の歪度はこの回転剛性評価断面（Ｌ）の近傍で最大値となることが実験などにより確認されている。従って、地震時に発生する杭頭曲げモーメント（Ｍ０）により生じる引張力により降伏するヒンジを形成する回転量制御部６をこの回転剛性評価断面（Ｌ）に設けることで、ヒンジ発生個所を特定することができる。さらに、降伏する引張力を想定可能とすることで、地震時の積層ゴム免震装置２の回転量をより厳密に制御することができる。
As shown in FIG. 1, a predetermined value generated by a pile head bending moment (M 0 ) generated at the time of an earthquake is applied to the pile head joint 12 near the boundary between the first
この回転制御部６は、パイルキャップ３とパイルキャップ定着部７との境界に配設されたシース管内を貫通させても良い。これにより、回転制御部６がコンクリート１９ａの付着力に影響されずに十分に機能を果たすことができる。
The
（回転量制御部の構成）
図４（ａ），（ｂ）に、接合鉄筋９相互をカップラー１３により接続する機械式継手の場合の回転量制御部６ａ，６ｂの構成を示す。本実施形態では接合鉄筋９は異径鉄筋とするが、これに限らず、棒状の鋼材であれば、例えば丸鋼、角鋼、平鋼などであっても良い。接合鉄筋９相互の機械式継手にはカップラー１３が設けられるのが一般的である。そして、このカップラー１３は接続する接合鉄筋９の引張強度以上の引張強さを有するように鋼材の降伏耐力と断面積とが選択されて設計される全強設計が一般的である。しかし、本発明では、地震時に基礎杭４の杭頭部に発生する曲げモーメントによる回転力を制御するために、回転量制御部６ａ，６ｂにおいて部分的にこの全強設計とは異なる設計を行う。また、本回転量制御部６には、カップラー１３のネジの締め付け後にカップラー１３内部にモルタルが充填される機械式継手も含まれる。
(Configuration of rotation amount control unit)
4 (a) and 4 (b) show the configuration of the rotation
図４（ａ），（ｂ）の回転量制御部６ａ，６ｂの場合では、第１接合鉄筋部９ａ及び第２接合鉄筋部９ｂ相互を接続するカップラー１３は降伏点が所定値の範囲に調整された鋼材からなり、所定の値を越えた引張力に対してカップラー１３内にヒンジが形成される。すなわち、このカップラー１３には、接合鉄筋９に用いられる一般的な鋼材と比べて降伏点の低い鋼材、例えば、低降伏点鋼、極軟鋼が用いられる。或いは、第１接合鉄筋部９ａ及び第２接合鉄筋部９ｂに高強度鋼が用いられる場合に、カップラー１３にはそれよりも降伏点のより低い一般的な鋼材が用いられる。
In the case of the rotation
図４（ａ），（ｂ）のカップラー１３において、よりヒンジを形成し易くするために図４（ａ）では、カップラー１３のクリアランス部１５の近傍に外面絞り部１６ａを設け、図４（ｂ）では、カップラー１３のクリアランス部１５の近傍に内面絞り部１６ｂを設ける。接合鉄筋９に用いられる一般的な鋼材と比べて降伏点の低い鋼材、例えば、低降伏点鋼、極軟鋼を使用し、かつこれらの絞り部１６ａ，１６ｂを設けても良く、接合鉄筋９に用いられる一般的な鋼材と同様な降伏点を有する鋼材を使用するが、これらの絞り部１６ａ，１６ｂを設けてヒンジを形成させても良い。
In order to make it easier to form a hinge in the
これにより、接合鉄筋９に地震時に過度の引張力が発生した場合に、接合鉄筋９ではなくカップラー１３において鋼材が降伏してヒンジが形成される。つまり、第１接合鉄筋部９ａ又は第２接合鉄筋９ｂうちの任意の位置で降伏してヒンジが発生するのではなく、回転量制御部６という所定の位置においてヒンジが発生する。この回転量制御部６をパイルキャップ３内で最も引張応力が大きくなる位置にセットすることで、ヒンジの発生箇所及び降伏する引張力を制御することができる。
Thereby, when an excessive tensile force is generated in the joint rebar 9 during an earthquake, the steel material yields in the
図５（ａ），（ｂ）に、接合鉄筋９を削り出して回転量制御部６ｃ，６ｄとする場合の構成を示す。図５（ａ）の回転量制御部６ｃの場合は、回転量制御部６ｃ内に接合鉄筋９を削り出す切削部１４を設定し、絞り部１７に示すように接合鉄筋９の外面を削り出して接合鉄筋９の断面積を低減させる。図５（ｂ）の回転量制御部６ｄの場合は、回転量制御部６ｃ内に接合鉄筋９を削り出す切削部１４を設定して接合鉄筋９の外面を削り出し、接合鉄筋９に空洞部１８を設けて接合鉄筋９の断面積を低減させる。このように、接合鉄筋９それ自体の一部を切削などの機械加工により処理してヒンジが発生する箇所を設定する。
5A and 5B show a configuration in the case where the joint reinforcing bar 9 is cut out to be the rotation
（免震装置の回転量制御方法）
図６（ａ）にパイルキャップ３及びパイルキャップ定着部７の拡大された断面図を示す。図６（ｂ），（ｃ）に図６（ａ）の回転剛性評価断面（Ｌ）における応力図を示す。また、図６（ａ）には地震動により発生する杭頭曲げモーメント（Ｍ０）を示し、図６（ｂ），（ｃ）には、杭頭曲げモーメント（Ｍ０）を受けた場合のコンクリート１９及び接合鉄筋９による抵抗モーメント（Ｍａ）を示す。図６（ｂ）は、パイルキャップ３に発生する軸力（Ｎ）が杭頭曲げモーメント（Ｍ０）よりも卓越し、回転剛性評価断面（Ｌ）の接合鉄筋９に引張力が発生しない場合である。すなわち、軸力による圧縮応力度をｆｃ＝Ｎ／Ａとし、杭頭曲げモーメント（Ｍ０）による最外縁の曲げ応力度をｆｂ＝Ｍ０／Ｚとしたときに、ｆｃ＞ｆｂとなる場合である。図６（ｃ）は、パイルキャップ３に発生する杭頭曲げモーメント（Ｍ０）が軸力（Ｎ）よりも卓越し、回転剛性評価断面（Ｌ）の接合鉄筋９に引張力が発生する場合を示す。すなわち、ｆｃ＜ｆｂとなる場合である。例えば、地震時に地盤の液状化が発生した場合などには、地盤による基礎杭４の水平抵抗が杭頭部において期待できなくなるため、杭頭部に過大な曲げモーメントが生じ、接合鉄筋９に対して大きな引張力（Ｔ）が発生する。
(Rotation control method of seismic isolation device)
FIG. 6A shows an enlarged cross-sectional view of the
図６（ｃ）に示すように、地震動による杭頭曲げモーメント（Ｍ０）を受けるパイルキャップ３の回転剛性評価断面（Ｌ）には、杭頭曲げモーメント（Ｍ０）の回転方向により圧縮側と引張側が発生し、それらの位置は中立軸（Ｘｎ）により表わされる。杭頭曲げモーメント（Ｍ０）により引張側となる接合鉄筋９には、引張力（Ｔ）が発生する。ここで、コンクリート１９の引張応力は無視する。また、杭頭曲げモーメント（Ｍ０）により圧縮側となるコンクリート１９面には、圧縮力（Ｃ）が発生する。そして、引張力（Ｔ）及び圧縮力（Ｃ）それぞれに中立軸からの距離を乗じて足し合わせたのが抵抗モーメント（Ｍａ）となる。
As shown in FIG. 6 (c), the rotational rigidity evaluation section (L) of the
この抵抗モーメント（Ｍａ）は、定着筋７の水平間隔（ｄ）により増減し、水平間隔（ｄ）が大きくなると固定度（α）が上がり鋼管杭４の杭頭接合部１２は剛接合に近づく。一方、水平間隔（ｄ）が小さくなると固定度（α）が下がり鋼管杭４の杭頭接合部１２はピン接合に近くなる。また、中立軸（Ｘｎ）の位置、圧縮応力（Ｃ）、引張応力（Ｔ）などの値は、鋼管杭４の幅（Ｄ）により変動する。また、接合鉄筋９の水平間隔（ｄ）を小さくすると、接合鉄筋９に引張力（Ｔ）が発生する可能性が大きくなる。
This resistance moment (Ma) increases or decreases depending on the horizontal spacing (d) of the fixing bars 7, and when the horizontal spacing (d) increases, the fixing degree (α) increases and the
このように、パイルキャップ３は、コンクリート１９ａ及び接合鉄筋９により構成される短柱として機能し、地震動により発生する杭頭曲げモーメント（Ｍ０）に対して抵抗モーメント（Ｍａ）が回転バネとして抵抗する。従って、過大な引張力が発生した場合に降伏してヒンジを形成する回転量制御部６を設けることで、地震時の積層ゴム免震装置２の回転量を制御することができる。
In this way, the
図７に、パイルキャップ３の回転力と回転角との関係をＢｉ−Ｌｉｎｅａｒモデルにより単純化して示す。図７は、縦軸にパイルキャップ３の回転力をモーメントで示し、横軸にパイルキャップ３の回転角をラジアンで示す。折線Ｐは、回転バネ剛性による回転剛性が高い場合の回転力と回転角との関係を示す。また、折線Ｑは、回転バネ剛性による回転剛性が低い場合の回転力と回転角との関係を示す。折線Ｐ及び折線Ｑは、回転量制御部６において引張降伏によるヒンジが発生した場合に回転力がほぼ一定値となり、このときの回転力が、接合鉄筋９が降伏して伸びた際の回転バネの性能を示している。つまり、引張降伏によるヒンジの発生により接合鉄筋９などに伸びが生じ、パイルキャップ３の回転バネの性能が低下する。つまり、パイルキャップ３の回転バネの性能低下によりパイルキャップ３の回転力が減少し、地震時の積層ゴム免震装置２の有害な回転が回避される。
FIG. 7 shows a simplified relationship between the rotational force and the rotational angle of the
図６に示すように、杭頭接合部１２の回転剛性評価断面（Ｌ）には回転剛性調整シート１０が設けられる。この環状の回転剛性調整シート１０は、例えば押出ポリスチレンからなる環状のシートである。図２（ｂ）に示すように、回転剛性調整シート１０の外輪の板状部２０は厚み方向に伸縮自在であり、外輪に囲まれた空隙部２１にはパイルキャップ３のコンクリート１９ａ及びパイルキャップ定着部７のコンクリート１９ｂが連続する。回転剛性調整シート１０は、杭頭接合部１２において圧縮力を負担するコンクリート１９の範囲を制限して接合鉄筋９に発生する引張力（Ｔ）の値を制御する。従って、この回転剛性調整シート１０を回転剛性評価断面（Ｌ）に敷設すると、図６（ａ）に示すように、パイルキャップ定着部７は元々の幅（Ｄ）に対してコンクリート１９により応力が伝達される空隙部２１の幅（Ｄ´）に減少される。つまり、図６（ｃ）のコンクリート１９による圧縮応力の伝達領域が減少する。従って、回転剛性評価断面（Ｌ）における抵抗モーメント（Ｍａ）を保持するために接合鉄筋９が負担する引張力（Ｔ）が発生するか、或いは増大する。
As shown in FIG. 6, the rotational
このように、回転剛性評価断面（Ｌ）に回転剛性調整シート１０を敷設し、空隙部２１の幅（Ｄ´）を調節することで、地震時において、回転剛性評価断面（Ｌ）における接合鉄筋９に生じる引張力（Ｔ）を制御することが可能となる。例えば、軸力（Ｎ）が杭頭曲げモーメント（Ｍ０）に対して大きく、接合鉄筋９に引張力（Ｔ）が生じ難い場合には、回転剛性評価断面（Ｌ）に回転剛性調整シート１０を敷設することでこれを解消することできる。このように、回転剛性調整シート１０の設置により、パイルキャップ３の短柱断面において圧縮側のコンクリート１９の範囲を制限して接合鉄筋９に発生する引張力（Ｔ）を制御することが可能となる。そして、免震装置回転量制御機構１をより効果的に機能させることができる。
In this way, by connecting the rotational
１ 免震装置回転量制御機構、２，１０２ 積層ゴム免震装置、３，１０３ パイルキャップ、４ 基礎杭、５，５ａ，５ｂ 扁平基礎梁、６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 回転量制御部、７ パイルキャップ定着部、８ アンカー、８ａ 上部アンカー、８ｂ 下部アンカー、９，１０９ 接合鉄筋、９ａ 第１接合鉄筋部、９ｂ 第２接合鉄筋部、１０ 回転剛性調整シート、１１，１１１ 上部構造（柱）、１２，１１２ 杭頭接合部、１３ カップラー、１４ 切削部、１５ クリアランス部、１６ 絞り部、１６ａ 外面絞り部、１６ｂ 内面絞り部、１７ 絞り部、１８ 空洞部、１９ コンクリート、１９ａ パイルキャップのコンクリート、１９ｂ 基礎杭のコンクリート、２０ 板状部、２１ 空隙部、１１０ 主筋、１０４ 鋼管杭、１０５ 基礎梁、１１３ 鋼管、１１８ 基礎スラブ、Ｃ 圧縮力、Ｄ コンクリートの幅、ｄ 定着筋の水平間隔、Ｌ 回転剛性評価断面、Ｍ０ 杭頭曲げモーメント、Ｍａ 抵抗モーメント、Ｐ，Ｑ 折線、Ｔ 引張力、Ｘｎ 中立軸位置、α 縁部の幅、β 埋め込み部の深さ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
免震装置を支持し、基礎杭上部のパイルキャップ定着部に接続するパイルキャップと、
パイルキャップに接続して基礎杭相互を連結する扁平基礎梁と、を備え、
パイルキャップとパイルキャップ定着部とは、杭頭接合部において接合鉄筋により相互に接合され、
接合鉄筋は、
上部構造からの軸力と地震時に発生する杭頭曲げモーメントを短柱として受けるパイルキャップ内に埋め込まれてコンクリートに定着する第１の接合鉄筋部と、
パイルキャップ定着部内で基礎杭のコンクリートに定着する第２の接合鉄筋部と、
杭頭接合部に設けられ、第１の接合鉄筋部及び第２の接合鉄筋部にそれぞれ接続し、地震時の杭頭曲げモーメントにより接合鉄筋に発生する引張力が所定の値を越えた場合に内部に引張降伏によるヒンジを形成させる回転量制御部と、
杭頭接合部に設けられ、外輪の板状部は厚み方向に伸縮自在であり、外輪に囲まれた空隙部はパイルキャップのコンクリートとパイルキャップ定着部のコンクリートとが接続する環状の回転剛性調整シートと、
を備え、
回転剛性調整シートの空隙部の幅を調節することにより、地震時に発生する、抵抗モーメントを保持するために接合鉄筋が負担する引張力を発生させるか、或いは増大させ、パイルキャップの回転バネ剛性を調節することにより、当該引張力により回転量制御部内部に降伏ヒンジを形成させ、地震時の免震装置の回転量を許容回転量以内に制御することを特徴とする免震装置回転量制御機構。 A seismic isolation device that supports the superstructure of the building and isolates the superstructure from seismic motion;
A pile cap that supports the seismic isolation device and connects to the pile cap anchoring part at the top of the foundation pile;
A flat foundation beam connected to the pile cap and connecting the foundation piles,
The pile cap and the pile cap fixing part are joined to each other by the joint rebar at the pile head joint,
Joined rebar
A first joint reinforcing bar that is embedded in a pile cap that receives axial force from the superstructure and a pile head bending moment generated during an earthquake as a short column, and is fixed to concrete;
A second joint reinforcing bar portion fixed to the concrete of the foundation pile in the pile cap fixing portion;
When it is provided at the pile head joint and connected to the first and second joint rebars, respectively, and the tensile force generated at the joint rebar by the pile head bending moment during an earthquake exceeds a predetermined value A rotation amount control unit for forming a hinge by tensile yield inside,
Provided at the pile head joint, the plate-like part of the outer ring can be expanded and contracted in the thickness direction, and the space surrounded by the outer ring adjusts the rotational rigidity of the ring connecting the concrete of the pile cap and the concrete of the pile cap fixing part Sheet,
With
By adjusting the width of the gap of the rotation rigidity adjustment sheet, the tensile force that is generated by the joint rebar to maintain the resistance moment generated during an earthquake is generated or increased, and the rotation spring rigidity of the pile cap is increased. By adjusting, the yielding hinge is formed inside the rotation amount control unit by the tensile force, and the rotation amount of the seismic isolation device at the time of earthquake is controlled within the allowable rotation amount. .
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