JP6618760B2 - 構造物用制振ダンパーを用いたゴム支承装置又は免震支承装置の性能増強構造 - Google Patents

Description

本発明は、建築物や橋梁等の構造物の構造物用制振ダンパーを用いたゴム支承装置又は免震支承装置の性能増強構造に関する。

建築物や土木構造物の支承装置として、ゴム支承装置や水平力分散支承に地震時の振動を減衰する性能を加えた免震支承装置が開発されている。免震支承装置としては、積層ゴム支承に鉛プラグを挿入したものや、ゴム自体に減衰性能を持たせた高減衰性ゴム支承が開発されている。

特開２００７−１７７５１６号公報 特開２０１０−１１２０８７号公報

しかしながら、経年劣化によりゴム支承装置や免震支承装置の減衰性能が低下する。図１１は、免震支承装置の当初の復元力特性を示す図である。図１２は、経年劣化により免震支承装置の減衰性能が低下した場合の復元力特性を示す図である。図１３は、図１１、図１２の復元力特性を重ね合わせた図である。図１３に示すように、免震支承装置の経年劣化により性能低下が生じると、減衰性能の低下だけでなく剛性も低下する。剛性の低下により構造物の振動特性が大きく変わり、当初期待していた耐震性能を確保できない状況となる。また、ゴム支承や免震支承の当初設定性能より増強された性能を要求される場合もある。

経年劣化等によって減衰性能の低下したゴム支承装置や免震支承装置の性能を回復や、性能の増強するためには、ゴム支承装置免や震支承装置を新設すれば良いのだが、その場合、大掛かり工事となり費用面の負担が大きくなるという問題が生じる。

本発明は、従来技術の持つ課題を解決する、設置作業が容易で、低価格でゴム支承装置や免震支承装置の性能を増強することが可能な構造物用制振ダンパーを用いたゴム支承装置又は免震支承装置の性能増強構造を提供することを目的とする。

本発明の構造物用制振ダンパーを用いたゴム支承装置又は免震支承装置の性能増強構造は、下部構造又は上部構造の一方に固定される筒状部材と、他方の構造に固定され前記筒状部材の開口から内部に伸び、前記筒状部材との間で相対変位可能に配置されロッド部材と、を備え、前記筒状部材を複数の単位筒状体で構成し、前記単位筒状体毎にその内壁にリング状の弾性ゴム、鉛又は錫、弾塑性ゴムと鉛又は錫からなる地震エネルギー吸収材の内の少なくとも１つの外周部を固定し、前記リング状の地震エネルギー吸収材の内壁に前記ロッド部材が挿通可能で、地震時の相対変位を地震エネルギー吸収材に伝達する中空パイプを配置し、前記複数の単位筒状体を一体に連結して筒状部材とし、前記筒状部材と前記ロッド部材の地震時の相対変位を前記地震エネルギー吸収材に作用させて地震エネルギーを吸収する構造物用制振ダンパーをゴム支承装置又は免震支承装置と併用し性能を増強することを特徴とする。

また、本発明の構造物用制振ダンパーを用いたゴム支承装置又は免震支承装置の性能増強構造は、異なる種類の地震エネルギー吸収材を配置した単位筒状体を連結して筒状部材を構成することを特徴とする。

また、本発明の構造物用制振ダンパーを用いたゴム支承装置又は免震支承装置の性能増強構造は、単位筒状体に配置される地震エネルギー吸収材としての弾塑性ゴムの硬度を必要に応じて異なるように設定することを特徴とする。

また、本発明の構造物用制振ダンパーを用いたゴム支承装置又は免震支承装置の性能増強構造は、前記単位筒状体に配置される弾塑性ゴムを仕切りパイプを介して多層積層構造にすることを特徴とする。

また、本発明の構造物用制振ダンパーを用いた免震支承装置の性能増強構造は、前記単位筒状体の端部外周に雄ねじを形成し、前記複数の単位筒状体を接続リングで連結することを特徴とする。

下部構造又は上部構造の一方に固定される筒状部材と、他方の構造に固定され前記筒状部材の開口から内部に伸び、前記筒状部材との間で相対変位可能に配置されロッド部材と、を備え、前記筒状部材を複数の単位筒状体で構成し、前記単位筒状体毎にその内壁にリング状の弾性ゴム、鉛又は錫、弾塑性ゴムと鉛又は錫からなる地震エネルギー吸収材の内の少なくとも１つの外周部を固定し、前記リング状の地震エネルギー吸収材の内壁に前記ロッド部材が挿通可能で、地震時の相対変位を地震エネルギー吸収材に伝達する中空パイプを配置し、前記複数の単位筒状体を一体に連結して筒状部材とし、前記筒状部材と前記ロッド部材の地震時の相対変位を前記地震エネルギー吸収材に作用させて地震エネルギーを吸収する構造物用制振ダンパーをゴム支承装置又は免震支承装置と併用し性能を増強することで、復元力特性が免震支承装置と同様な構造物用ダンパーを併用することで設置作業も短時間で済み低コストでゴム支承装置又は免震支承装置の性能を増強することが可能となり、長さの短い単位筒状体を専用金型で製作することができ安価で品質のばらつきの少ないダンパーを製造することが可能となる。また、短い単位筒状体への地震エネルギー吸収材の配置が長い筒状部材に比較し極めて容易とすることが可能となる。地震エネルギー吸収材を配置した単位筒状体がユニット化されているので必要に応じたバリエーションのダンパーを安価に且つ容易に製作することが可能となる。
異なる種類の地震エネルギー吸収材を配置した単位筒状体を連結して筒状部材を構成することで、地震エネルギー吸収材を配置した単位筒状体がユニット化されているため、剛性を求める弾性ゴムダンパーと減衰性を求める鉛ダンパーというように求める性能に応じて種類の異なるダンパーの組み合わせが可能となる。
単位筒状体に配置される地震エネルギー吸収材としての弾塑性ゴムの硬度を必要に応じて異なるように設定することで、多層の弾性ゴムのそれぞれの変形形状を同一に近づけ、且つ、中空パイプと弾塑性ゴムとの加硫接着部の剥離を防止することが可能となる。
単位筒状体に配置される弾塑性ゴムを仕切りパイプを介して多層積層構造にすることで、大きな変位による弾塑性ゴムのひずみ量を低減することが可能となる。
単位筒状体の端部外周に雄ねじを形成し、前記複数の単位筒状体を接続リングで連結することで、複数の単位筒状体の連結一体化を容易にし、確実に地震時の変位を地震エネルギー吸収材に伝達することが可能となる。

本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。

本発明の構造物用制振ダンパーを用いたゴム支承装置又は免震支承装置の性能増強構造の実施の形態を図により説明する。図１は、構造物用制振ダンパーを用いた免震支承装置の性能補填構造の一実施形態を示す図である。

建築物や土木構造物の上部構造１と下部構造２との間に、ゴム支承装置又は免震支承装置３が配置される。 ゴム支承装置や免震支承装置３は、経年劣化により減衰性能が低下する。性能の増強が必要なゴム支承装置や免震支承装置３、性能が低下したゴム支承装置又は免震支承装置３の性能を増強するために上部構造１と下部構造２との間に構造物制振ダンパー４を配置する。

図２、図３、図４は、ゴム支承装置又は免震支承装置３の性能を増強する構造物用制振ダンパー４の一実施形態を示す図である。構造物用制振ダンパー４は、上部構造１又は下部構造２の一方に固定される筒状部材５を備えている。筒状部材５の一端部は開口しており、他端部は、取付部材６により閉じた状態とする。筒状部材５内には、中空パイプ７が配置される。中空パイプ７の外周と筒状部材５の内周の間にリング状の弾塑性ゴム８、鉛又は錫９の内の少なくとも１つからなる地震エネルギー吸収材１０を配置する。

弾塑性ゴム８の場合は、中空パイプ７の外周と筒状部材５の内周と加硫成形により一体化される。鉛又は錫９の場合は、中空パイプ７の外周に固定されたリング状の変位伝達プレート１１，１１の間に封入する。

上部構造１又は下部構造２の他方に固定されるロッド部材１２は、筒状部材５に配置された中空パイプ７に挿入される。ロッド部材１２の一端部には中空パイプ７の外径より大きな外径を有するナット１３を中空パイプ７の端部と接するように螺着する。ロッド部材１２の他端部に、筒状部材５の開口端で中空パイプ７の外径より大きな外径を有するシャフト１４を中空パイプ７の端部に接して配置する。さらに、ロッド部材１２にカプラー１５が螺着され、カプラー１５に取付部材１６を螺着する。

地震時の相対変位は、中空パイプ７を介して、弾塑性ゴム８、鉛又は錫９の内の少なくとも１つの地震エネルギー吸収材１０に伝達され、地震エネルギーが減衰される。地震時の相対変位の伝達は、両端がナット１３とカプラー１５と接する中空パイプ７にロッド部材１２の変位が伝達される。中空パイプ７の外周に固定された弾塑性ゴム８が中空パイプ７の変位により変形して地震エネルギーを吸収する。鉛又は錫９は、中空パイプの外周に固定されたリング状の変位伝達プレート１１間に封入されているので、中空パイプの変位がリング状の変位伝達プレート１１を介して伝達され、鉛又は錫９が変形して地震エネルギーを吸収する。

このように構成された構造物用制振ダンパー４は、ゴム支承装置又は免震支承装置３と同様な復元力特性を有するので、性能の増強が要求されるゴム支承装置又は免震支承装置３、経年劣化により減衰性能の低下した免震支承装置３と併用することで、ゴム支承装置又は免震支承装置３の性能を増強する。ゴム支承装置又は免震支承装置３を新設するのに比較し、低コストで工期が短い補修が可能となる。

図５、図６は、ゴム支承装置又は免震支承装置３の性能増強に用いる構造物用制振ダンパー４の他の実施形態を示す図である。この実施形態では、筒状部材５を、複数の単位筒体５ａを連結して構成する。単位筒状体５ａは同一径、同一長さの部材として形成されるため専用金型で成形が可能であるため安価に製造することが可能である。

複数の単位筒状体５ａの両端には雄ねじ５ｂが形成され、複数の単位筒状体５ａは、接続リング１７により一体化される。

図７、図８、図９、図１０は、単位筒状体５ａの実施形態を示す図である。図７（ａ） （ｂ）は、単位筒状体５ａの内部に地震エネルギー吸収材としてのリング状の弾塑性ゴム８を配置した実施形態を示す図である。単位筒状体５ａにリング状の弾塑性ゴム８とリング状の弾塑性ゴム８の内側に中空パイプ７を配置し、加硫接着により単位筒状体５ａ、弾塑性ゴム８、中空パイプ７を一体化する。

弾塑性ゴム８の硬度を他の地震エネルギー吸収材を配置した単位筒状体５ａとの組み合わせに応じて異なるように設定しても良い。弾塑性ゴム８として高減衰性ゴムを用いると地震エネルギーの吸収効率が向上する。地震時の変位は中空パイプ７を介して弾塑性ゴム８に伝達され、弾塑性ゴム８が弾塑性変形して地震エネルギーを吸収する。

図８（ａ）（ｂ）は、単位筒状体５ａの内部にエネルギー吸収材としてのリング状の鉛又は錫９を配置した実施形態を示す図である。単位筒状体５ａにリング状の鉛又は錫９を配置する場合、リング状の鉛又は錫９に接する中空パイプ７の外周には、鉛又は錫９の相対変位方向の両端面に接する半径方向の外側に伸びるリング状の変位伝達プレート１１が固定される。リング状の変位伝達プレート１１の中空パイプ６への固定は、溶接又は中空パイプ６に形成した環状溝への嵌合等の手段による。地震時の変位は中空パイプ６に固定されたリング状の変位伝達プレート１１から鉛又は錫７に伝達され、鉛又は錫１１がせん断変形して地震エネルギーを吸収する。リング状の変位伝達プレート１１の応力による変形度が鉛又は錫９と同程度の金属又は樹脂で形成することで、鉛又は錫９の繰り返し変形による変形形状をほぼ同一とし安定した地震エネルギー吸収性能を維持することが可能となる。

図９（ａ）（ｂ）は、単位筒状体５ａの内部にエネルギー吸収材としてのリング状の鉛又は錫９と弾塑性ゴム８を配置した実施形態を示す図である。単位筒状体５ａにリング状の弾塑性ゴム８とリング状の弾塑性ゴム８の内側に中空パイプ７を配置し、加硫接着により単位筒状体５ａ、弾塑性ゴム８、中空パイプ７を一体化する。リング状の鉛又は錫９に接する中空パイプ７の外周には、鉛又は錫９の相対変位方向の両端面に接する半径方向の外側に伸びるリング状の変位伝達プレート１１が固定される。地震時の変位は、中空パイプ７を介して弾塑性ゴム８に伝達され、さらにリング状の変位伝達プレートを介して鉛又は錫９に伝達され、弾塑性ゴム８の弾塑性変形及び鉛又は錫９のせん断変形により地震エネルギーを吸収する。

図１０（ａ）（ｂ）は、単位筒状体５ａの内部に地震エネルギー吸収材としてリング状の弾塑性ゴム８を配置した他の実施形態を示す図である。この実施形態ではリング状の弾塑性ゴム８の間に仕切りパイプ１８を配置し、弾塑性ゴム８を多層積層構造としたものである。図に示される実施形態では、仕切りパイプ１８は１本であるが、複数の仕切りパイプ１８を配置しても良い。多層積層構造の弾塑性ゴム８の中空パイプ７が固定され、地震時の変位を多層積層構造の弾塑性ゴム８に伝達し、地震エネルギーを吸収する。弾塑性ゴム８を多層積層構造とすることにより、弾塑性ゴム８の地震の変位によるひずみ量を調整することが可能となり、且つ、弾塑性ゴム８と中空パイプ７との間の接着剥がれを防止することが可能となる。

図６は、図７、図８、図９に示される単位筒状体５ａを接続リング１７で連結し、図３に示されるロッド部材１２を中空パイプ７に挿入固定した状態を示す図である。複数の単位筒状体５ａを接続して筒状部材５を形成するので、長さの短い単位筒状体５ａを専用金型で製作することができ安価で品質のばらつきの少ないダンパーを製造することが可能となる。また、短い単位筒状体５ａへの地震エネルギー吸収材１０の配置が長い筒状部材５に比較し極めて容易とすることが可能となる。地震エネルギー吸収材１０を配置した単位筒状体５ａがユニット化されているので必要に応じたバリエーションのダンパーを安価に且つ容易に製作することが可能となる。

このように構成された構造物用制振ダンパー４は、ゴム支承装置又は免震支承装置３と同様な復元力特性を有するので、性能の増強が要求されるゴム支承装置又は免震支承装置３や経年劣化により減衰性能の低下した免震支承装置３と併用することで、ゴム支承装置又は免震支承装置３の性能を増強する。ゴム支承装置又は免震支承装置３を新設するのに比較し、低コストで工期が短い補修が可能となる。

１：上部構造、２：下部構造、３：ゴム支承装置又は免震支承装置、４：構造物用制振ダンパー、５：筒状部材、５ａ：単位筒状体，５ｂ：雄ねじ、６：取付部材、７：中空パイプ、８：弾塑性ゴム、９：鉛又は錫、１０：地震エネルギー吸収材、１１：リング状の変位伝達プレート、１２：ロッド部材、１３：ナット、１４：シャフト、１５：カプラー、１６：取付部材、１７：接続リング、１８：仕切りパイプ

Claims (5)

1. 下部構造又は上部構造の一方に固定される筒状部材と、他方の構造に固定され前記筒状部材の開口から内部に伸び、前記筒状部材との間で相対変位可能に配置されロッド部材と、を備え、
   前記筒状部材を複数の単位筒状体で構成し、前記単位筒状体毎にその内壁にリング状の弾性ゴム、鉛又は錫、弾塑性ゴムと鉛又は錫からなる地震エネルギー吸収材の内の少なくとも１つの外周部を固定し、前記リング状の地震エネルギー吸収材の内壁に前記ロッド部材が挿通可能で、地震時の相対変位を地震エネルギー吸収材に伝達する中空パイプを配置
   し、前記複数の単位筒状体を一体に連結して筒状部材とし、前記筒状部材と前記ロッド部材の地震時の相対変位を前記地震エネルギー吸収材に作用させて地震エネルギーを吸収する構造物用制振ダンパーをゴム支承装置又は免震支承装置と併用し性能を増強することを特徴とする構造物用制振ダンパーを用いたゴム支承装置又は免震支承装置の性能増強構造。
2. 異なる種類の地震エネルギー吸収材を配置した単位筒状体を連結して筒状部材を構成することを特徴とする請求項１に記載の構造物用制振ダンパーを用いたゴム支承装置又は免震支承装置の性能増強構造。
3. 単位筒状体に配置される地震エネルギー吸収材としての弾塑性ゴムの硬度を必要に応じて異なるように設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の構造物用制振ダンパーを用いたゴム支承装置又は免震支承装置の性能増強構造。
   
4. 前記単位筒状体に配置される弾塑性ゴムを仕切りパイプを介して多層積層構造にすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1項に記載された構造物用制振ダンパーを用いたゴム支承装置又は免震支承装置の性能増強構造。
5. 前記単位筒状体の端部外周に雄ねじを形成し、前記複数の単位筒状体を接続リングで連結することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の構造物用制振ダンパーを用いたゴム支承装置又は免震支承装置の性能増強構造。

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