JP6002883B2

JP6002883B2 - 免震建物

Info

Publication number: JP6002883B2
Application number: JP2012129337A
Authority: JP
Inventors: 中西　啓二; 啓二中西
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2032-06-06
Also published as: JP2013253412A

Description

本発明は、下部構造物と上部構造物との間に免震装置を複数設置した免震建物に関する。

下部構造物と上部構造物との間に免震装置を複数設置した免震建物は、下部構造物に作用した地震動を上部構造物に伝わり難くしたもので、積層ゴム支承の免震装置を水平方向に複数設置したものである。積層ゴム支承の免震装置を水平方向に複数設置した免震建物は、積層ゴムのせん断ひずみγが概ね線形範囲となる２００％以内の範囲で免震装置を使用することを前提とする。

しかしながら、地震動の大きさが想定を超える場合には、せん断ひずみγが２００％を超えることもある。そして、せん断ひずみγが４００％程度になると、積層ゴムにハードニング現象が発生し、図９に示すように、積層ゴムに作用するせん断力は、設計せん断力の数倍になり、上部構造物が損傷することもある。また、地震動がさらに大きくなると、積層ゴムが破断することもある。

これを解消すべく、積層ゴムにハードニング現象を生じさせるせん断力が作用した場合に、滑動を開始するすべり支承を積層ゴム支承と直列に配置した免震装置を設置した免震建物が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１９０４０９号公報

しかしながら、すべり支承を積層ゴム支承と直列に配置した免震装置を下部構造物と上部構造物との間に設置しても、上部構造物の転倒モーメントによって上部構造物が引張側の積層ゴム支承から浮き上がると、その積層ゴム支承は瞬時に元の形に戻るため、せん断力を負担しない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、上部構造物の転倒モーメントによって上部構造物が引張側の積層ゴム支承から浮き上がっても、その積層ゴム支承がせん断力を負担する免震建物を提供することを目的にする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ゴムと金属板とを交互に積層した積層ゴム支承とすべり材とすべり板とを組み合わせたすべり支承とを直列に配置した免震装置を下部構造物と上部構造物との間に複数設置した免震建物において、複数の積層ゴム支承が水平方向に同期するように、複数の免震装置において積層ゴム支承のすべり支承側端部を相互に連結したことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記積層ゴム支承のすべり支承側端部を隣り合う免震装置同士で連結したことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記複数の免震装置において積層ゴム支承を下部構造物側に設置するとともに、すべり支承を上部構造物側に設置したことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記複数の免震装置において積層ゴム支承のすべり支承側端部に設けたフランジを相互に連結したことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記複数の免震装置において積層ゴム支承のすべり支承側端部に設けたフランジを相互に連結する連結手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記連結手段は、フランジに取り付けたフランジプレートと、複数の免震装置においてフランジプレート同士を連結する連結部材とを備えたこと特徴とする。

本発明にかかる免震建物は、複数の免震装置において積層ゴム支承のすべり支承側端部を相互に連結したので、上部構造物の転倒モーメントによって上部構造物が引張側の積層ゴム支承から浮き上がったり、引張側の積層ゴム支承が下部構造物から浮き上がったりした場合でも、その積層ゴム支承がせん断力を負担する。また、上部構造物が引張側の積層ゴム支承から浮き上がった位置や引張側の積層ゴムが下部構造物から浮き上がった位置から元の位置に戻った時にもその積層ゴム支承が他の積層ゴム支承と同じように変形しているので、安定した性能を確保できる。

特に、すべり支承を上部構造物側に配置した場合、上部構造物の下面に鋼板型枠やステンレス鋼板型枠を用いることで、すべり板と兼用することができ、さらに、すべり支承の許容変位を容易に大きくすることができる。また、連結部材が免震ピットの高い位置になるので、通路が確保できる。

図１は、本発明の実施の形態である免震建物の要部を示す模式図である。図２は、図１に示した免震装置の配置を示した平面図である。図３は、図１および図２に示した免震装置を示す模式図である。図４は、図３に示した弾性支承を示す模式図である。図５は、図３に示したすべり支承を示す模式図である。図６は、比較対象となる免震装置に地震力が作用した状態を示す図である。図７は、図１および図２に示した免震装置に地震力が作用した状態を示す図である。図８は、図１および図２に示した免震装置の変形例を示す図であって、免震装置に地震力が作用した状態を示す図である。図９は、弾性支承の破断試験の結果を示す図である。

以下に、本発明にかかる免震装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態である免震建物の要部を示す模式図であり、図２は、図１に示した免震装置の配置を示す平面図である。また、図３は、図１および図２に示した免震装置を示す模式図である。

図１および図２に示すように、本発明の実施の形態である免震建物１は、基礎（下部構造物）２と基礎２の上方に構築する上部建屋（上部構造物）３との間に免震装置４を複数設置したものである。図３に示すように、本発明の実施の形態である免震建物１に設置した免震装置４は、積層ゴム支承５とすべり支承６とを直列に配置したものである。

図４は、図３に示した弾性支承を示す模式図であり、図５は、図３に示したすべり支承を示す模式図である。

積層ゴム支承５は、せん断変形することにより、基礎２に作用した地震動を上部建屋３に伝わり難くしたもので、図４に示すように、ゴム５１と金属板５２とを交互に積層することにより構成してある。積層ゴム支承５は、せん断ひずみγが２００％以内の範囲で概ね線形性を有しており、せん断ひずみγが４００％程度になると、ハードニング現象が発生する。これにより、想定する地震動でせん断ひずみγが２００％以内の範囲となる積層ゴム支承５を採用する。積層ゴム支承５は、下端部と上端部とにそれぞれフランジ５３，５４が設けてあり、下端部に設けたフランジ５３が基礎２に固定してある。

すべり支承６は、滑動することにより、積層ゴム支承５を保護するもので、図５に示すように、すべり材６１とすべり板６２（図３参照）を組み合わせることにより構成してある。本実施の形態である免震建物１のすべり支承６は、上述した積層ゴム支承５の上端部に設けたフランジ５４の上面に取り付けたフランジプレート６３にすべり材６１を設け、上部建屋３を構成する型枠をすべり板６２にする。すべり材６１には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用い、すべり板６２には、滑動面を平坦にした亜鉛メッキ鋼板やステンレス鋼板を用いる。そして、すべり支承６は、すべり材６１とすべり板６２との摩擦係数が０．２〜０．３に設定してあり、所定のせん断力（たとえば、積層ゴム支承５にハードニング現象を生じさせるせん断力）が作用した場合に滑動を開始する。

これにより、積層ゴム支承５とすべり支承６とを直列に配置した複合支承（図３に示した免震装置４）は、想定する地震動が基礎２に作用した場合に積層ゴム支承５がせん断変形し、想定する地震よりも大きな地震動が基礎２に作用した場合にすべり支承６が滑動を開始する。

図６は、比較対象となる免震装置に地震力が作用した状態を示す図であり、図７は、図１および図２に示した免震装置に地震力が作用した状態を示す図である。

また、図１および図２に示すように、複数の積層ゴム支承５が水平方向に同期するように、複数の免震装置４において積層ゴム支承５のすべり支承側端部が連結してある。具体的には、積層ゴム支承５の上端部に設けたフランジ５４を隣り合う免震装置４同士で連結してある。より詳細には、積層ゴム支承５の上端部に設けたフランジ５４の上面に取り付けたフランジプレート６３を連結部材７で連結することにより、隣り合う免震装置４同士の積層ゴム支承５の上端部に設けたフランジ５４を連結してある。

これにより、図７に示すように、上部建屋３に転倒モーメントが作用し、すべり材６１からすべり板６２が離反しても隣り合う免震装置４の積層ゴム支承５はせん断力を負担する。また、このとき、隣り合う免震装置４の積層ゴム支承５の変形は略同一になるので、隣り合う免震装置４において性能が変化することはない。

上述した本発明の実施の形態である免震建物１は、想定する地震動が基礎２に作用した場合には、積層ゴム支承５がせん断変形することにより、免震性能を発揮する。一方、想定する地震よりも大きな地震動が基礎２に作用した場合には、さらに、すべり支承６が滑動を開始することにより、免震性能を発揮する。これにより、積層ゴム支承５がハードニングすることもなければ、積層ゴム支承５が破断することもない。

また、上部建屋３を構成する型枠（鋼板型枠やステンレス鋼板型枠）をすべり板６２にするので、上部建屋３の下面全面がすべり板６２となり、想定する地震よりも大きな地震動が基礎２に作用してもすべり領域が大きいので、安全余裕が大きい。

また、上部建屋３に転倒モーメントが作用し、すべり材６１からすべり板６２が離反しても隣り合う免震装置４の積層ゴム支承５はせん断力を負担するので、上部建屋３に転倒モーメントが作用しても免震性能を維持できる。さらに、隣り合う免震装置４の積層ゴム支承５の変形は略同一になるので、隣り合う免震装置４において性能が変化することはない。

また、積層ゴム支承５の上端部に設けたフランジ５４の上面に取り付けたフランジプレート６３を連結部材７で連結するので、免震装置４の点検などに際しても通行の邪魔になることはない。さらに、連結部材７の取り外しが可能であるから、連結部材７を取り外すことにより、積層ゴム支承５を簡単に交換できる。

また、地震後における積層ゴム支承５の残留変形も連結部材７がなければそれぞれ異なるが、連結部材７で連結してあるので、積層ゴム支承５の残留変形も全ての積層ゴム支承５においてほぼ同じになる。

なお、上述した実施の形態である免震建物１は、基礎２と上部建屋３との間に複数の免震装置４を設置した免震建物を例に説明したが、これに限られるものではなく、下部建屋（下部構造物）と上部建屋３との間に複数の免震装置４を設置した免震建物にも適用可能である。

また、上述した実施の形態である免震建物１は、積層ゴム支承５の下端部に設けたフランジ５３が基礎２に固定してあり、積層ゴム支承５の上端部に設けたフランジ５４の上面に取り付けたフランジプレート６３にすべり材６１を設け、上部建屋３を構成する型枠をすべり板６２にするが、図８に示すように、積層ゴム支承５の上端部に設けたフランジ５４を上部建屋３に固定し、積層ゴム支承５の下端部に設けたフランジ５３の下面にフランジプレート６３を取り付けてもよい。この場合には、フランジプレート６３にすべり材６１を設け、基礎２（あるいは下部建物）にすべり板を設けることになる。

さらに、この場合には、積層ゴム支承５の下端部に設けたフランジ５３を隣り合う免震装置４同士で連結する。具体的には、積層ゴム支承５の下端部に設けたフランジ５３の上面に取り付けたフランジプレート６３を連結部材７で連結することにより、隣り合う免震装置４同士の下端部に設けたフランジ５３を連結する。

これにより、上部建屋３に転倒モーメントが作用し、すべり板からすべり材６１が離反しても隣り合う免震装置４の積層ゴム支承５はせん断力を負担する。また、このとき、隣り合う免震装置４の積層ゴム支承５の変形は略同一になるので、隣り合う免震装置４において性能が変化することはない。

１免震建物
２基礎（下部構造物）
３上部建屋（上部構造物）
４免震装置
５積層ゴム支承
５１ゴム
５２金属板
５３，５４フランジ
６すべり支承
６１すべり材
６２すべり板
６３フランジプレート
７連結部材

Claims

ゴムと金属板とを交互に積層した積層ゴム支承とすべり材とすべり板とを組み合わせたすべり支承とを直列に配置した免震装置を下部構造物と上部構造物との間に複数設置した免震建物において、
水平方向に複数設置された前記免震装置の積層ゴム支承のすべり支承側端部を水平方向に相互に連結し、複数の該積層ゴム支承が水平方向に同期して動くようにしたことを特徴とする免震建物。
前記積層ゴム支承のすべり支承側端部を隣り合う免震装置同士で連結したことを特徴とする請求項１に記載の免震建物。
前記複数の免震装置において積層ゴム支承を下部構造物側に設置するとともに、すべり支承を上部構造物側に設置したことを特徴とする請求項１または２に記載の免震建物。
前記複数の免震装置において積層ゴム支承のすべり支承側端部に設けたフランジを相互に連結したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の免震建物。
前記複数の免震装置において積層ゴム支承のすべり支承側端部に設けたフランジを相互に連結する連結手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の免震建物。
前記連結手段は、フランジに取り付けたフランジプレートと、複数の免震装置においてフランジプレート同士を連結する連結部材とを備えたこと特徴とする請求項５に記載の免震建物。