特許 6090840 プレロード保持装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6090840

(24)【登録日】2017年2月17日

(45)【発行日】2017年3月8日

(54)【発明の名称】プレロード保持装置

(51)【国際特許分類】

   E04G 23/02 20060101AFI20170227BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20170227BHJP

   F16F 15/04 20060101ALN20170227BHJP

【ＦＩ】

   E04G23/02 D

   E04H9/02 331A

   !F16F15/04 P

【請求項の数】1

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-30438(P2013-30438)

(22)【出願日】2013年2月19日

(65)【公開番号】特開2014-159694(P2014-159694A)

(43)【公開日】2014年9月4日

【審査請求日】2015年10月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100124084

【弁理士】

【氏名又は名称】黒岩 久人

(72)【発明者】

【氏名】小室 努

(72)【発明者】

【氏名】西山 正三

【審査官】 津熊 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１０６００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０３７４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３１７２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０６４８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２８０７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２６３４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２００３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７８４０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｇ ２３／０２

Ｅ０４Ｈ ９／０２

Ｆ１６Ｆ １５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

免震装置のプレロードを保持するプレロード保持装置であって、
前記免震装置は、平板状の下側フランジプレートと、当該下側フランジプレートの上に設けられた積層ゴムと、当該積層ゴムの上に設けられた平板状の上側フランジプレートと、を備え、
前記両フランジプレート間に配置される保持装置本体と、当該保持装置本体を前記下側フランジプレートに固定する下側ボルトと、当該保持装置本体を前記上側フランジプレートに固定する上側ボルトと、を備え、
前記保持装置本体は、ウエブと、当該ウエブに設けられて前記下側フランジプレートの上面に配置される下側フランジと、前記ウエブに設けられて前記上側フランジプレートの下面に配置される上側フランジと、を備え、
前記下側フランジプレートおよび上側フランジプレートには、それぞれ、雌ねじが形成されており、
前記下側フランジおよび上側フランジには、それぞれ、当該下側フランジおよび上側フランジの辺縁まで延びるＵ字形状のスリットである貫通孔が形成されており、
前記下側ボルトは、当該下側フランジの貫通孔に挿通されて前記下側フランジプレートの雌ねじに螺合し、
前記上側ボルトは、当該上側フランジの貫通孔に挿通されて前記上側フランジプレートの雌ねじに螺合することを特徴とするプレロード保持装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、免震装置に導入したプレロードを保持するプレロード保持装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、免震装置として積層ゴムを介して建物本体を基礎で支持する免震構造が知られている。具体的には、この免震装置は、各柱の位置に設置され、各免震装置の積層ゴムの上下には、例えば、基礎に固定するための下側のフランジプレートと、建物本体に固定するための上側のフランジプレートと、が設けられる。

【0003】

この免震装置を新築建物に設置する手順は、例えば以下のようになる。まず基礎を構築して、この基礎の上に複数の免震装置を設置する。続いて、これら免震装置の上に建物本体を最下層から上方に向かって順に構築する。

【0004】

このように建物を最下層から上方に向かって順に構築すると、工事の進行に伴って免震装置の積層ゴムにかかる荷重が徐々に増大して設計荷重に到達する。この場合、免震装置によって設置時期が異なっても、各免震装置の積層ゴムが徐々に圧縮されるので、建物本体が沈下するという問題があるものの、積層ゴム毎の縮み量の差による建物本体の不等沈下はあまり大きくならない場合が多い。

【0005】

しかしながら、既存建物の改修工事で免震レトロフィット構造を採用した場合には、免震装置によって設置時期が異なるうえに、各免震装置の積層ゴムには設置時から設計荷重がかかるので、積層ゴムを設置した柱のみが縮んでしまい、建物本体が不等沈下するおそれがあった。
また、逆打ち工法で免震建物を構築する場合には、構真柱毎の縮み量の差が大きいうえに、積層ゴムの縮み量が加わるので、建物本体が不等沈下するおそれがあった。

【0006】

そこで、この問題を解決するため、積層ゴムに予め圧縮方向に強制的に荷重をかけておき（以下、プレロードと呼ぶ）、この状態で、積層ゴムを現場に設置することが提案されている（特許文献１参照）。
このようにすれば、プレロードにより予め積層ゴムが圧縮されているので、免震装置の設置時に設計荷重がかかっても、積層ゴムがこれ以上縮むのを防止できるから、建物本体が不等沈下するのを防止できる。

【0007】

具体的には、積層ゴムの上下フランジプレート間に油圧ジャッキを設置して、この油圧ジャッキにより上下のフランジプレート同士を接近させて、積層ゴムにプレロードを導入する。あるいは、上下のフランジプレートに雌ねじを形成し、両端にねじが刻設された棒状のロッドをこれら雌ねじに螺合することで、上下のフランジプレート同士を接近させて、積層ゴムにプレロードを導入する。

【0008】

そして、積層ゴムに油圧ジャッキやロッドを取り付けた状態で、免震装置を基礎上に設置し、この免震装置の上に建物本体を最下層から上方に向かって順に構築する。建物本体の構築がほぼ完了した後、積層ゴムのプレロードを解放する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開平１０−２８０７０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、油圧ジャッキを用いてプレロードを導入する方法では、積層ゴム毎に油圧ジャッキを取り付ける必要があるが、油圧ジャッキのような装置を複数台用意する必要があり、施工コストが増大する、という問題があった。
また、プレロードは、免震装置を設置してから建物本体をある程度構築するまでの期間に亘って維持する必要があるが、油圧ジャッキでは、構造上、ジャッキ内部の油を長期間に亘って高圧に保持することは難しい。

【0011】

また、両端にねじが刻設されたロッドをフランジプレートに螺合する方法では、プレロードを解放するためにロッドを緩める必要があるが、元々上下のフランジプレートが両方とも略水平かつ同位置になっていたとは限らないものを強制的に圧縮しているため、ロッドに圧縮力や引張力だけではなく曲げ力やせん断力が作用してしまい、ロッドを緩めようとしても簡単に回転せず、プレロードを簡単に解放できない、という問題があった。

【0012】

本発明は、長期間に亘って低コストでプレロードを保持でき、かつ、プレロードを簡単に解放できるプレロード保持装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

請求項１に記載のプレロード保持装置（例えば、後述のプレロード保持装置４０、４０Ａ）は、免震装置（例えば、後述の免震装置３０）のプレロードを保持するプレロード保持装置であって、前記免震装置は、平板状の下側フランジプレート（例えば、後述の下側フランジプレート３１）と、当該下側フランジプレートの上に設けられた積層ゴム（例えば、後述の積層ゴム３２）と、当該積層ゴムの上に設けられた平板状の上側フランジプレート（例えば、後述の上側フランジプレート３３）と、を備え、前記下側フランジプレートおよび上側フランジプレートには、雌ねじ（例えば、後述の雌ねじ３８、３９）が形成されており、前記両フランジプレート間に配置される保持装置本体（例えば、後述の保持装置本体４１）と、当該保持装置本体を貫通して前記下側フランジプレートの雌ねじに螺合する下側ボルト（例えば、後述の下側ボルト４２）と、当該保持装置本体を貫通して前記上側フランジプレートの雌ねじに螺合する上側ボルト（例えば、後述の上側ボルト４３）と、を備えることを特徴とする。

【0014】

この発明によれば、上下のボルトで保持装置本体を上下のフランジプレートに取り付けた。よって、油圧ジャッキのような装置が不要であり、施工コストを低減できるうえに、長期間に亘ってプレロードを導入できる。
また、建物本体により、プレロード時に導入した軸力以上の力が免震装置に加わると、免震装置の上下のフランジプレート間の距離が小さくなって、下側ボルトおよび上側ボルトの張力が少なくなり、両ボルトは緩めやすくなる。よって、これら上下のボルトを容易に緩めて、保持装置本体をフランジプレートから取り外して、プレロードを簡単に解放できる。

【0015】

本発明のプレロード保持装置は、前記保持装置本体は、所定長さの形鋼であり、前記下側ボルトは、当該形鋼の下側フランジ（例えば、後述の下側フランジ４１１）を貫通して前記下側フランジプレートの雌ねじに螺合し、前記上側ボルトは、当該形鋼の上側フランジ（例えば、後述の上側フランジ４１３）を貫通して前記上側フランジプレートの雌ねじに螺合することが好ましい。

【0016】

ここで、形鋼としては、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、溝形鋼、山形鋼などが挙げられる。
この発明によれば、形鋼を保持装置本体とした。形鋼は剛性が高く、安価に購入できるので、施工コストをさらに削減できる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、上下のボルトで保持装置本体を上下のフランジプレートに取り付けた。よって、油圧ジャッキのような装置が不要であり、施工コストを低減できるうえに、長期間に亘ってプレロードを導入できる。また、建物本体により、プレロード時に導入した軸力以上の力が免震装置に加わると、免震装置の上下のフランジプレート間の距離が小さくなるので、上側ボルトおよび下側ボルトの張力がなくなり、両ボルトは緩めやすくなる。よって、これら上下のボルトを容易に緩めて、保持装置本体をフランジプレートから取り外して、プレロードを簡単に解放できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態に係るプレロード保持装置が適用される既存建物の断面図である。

【図2】前記実施形態に係る既存建物を免震化した免震化建物の断面図である。

【図3】前記実施形態に係る既存建物の免震装置が設置される部分の拡大断面図である。

【図4】前記実施形態に係る免震建物の施工方法のフローチャートである。

【図5】前記実施形態に係る免震建物の施工手順を説明するための断面図（その１）である。

【図6】前記実施形態に係る免震装置にプレロード保持装置を取り付けた状態を示す斜視図である。

【図7】前記実施形態に係るプレロード保持装置の縦断面図である。

【図8】図７のＡ−Ａ断面図である。

【図9】図７のＢ−Ｂ断面図である。

【図10】前記実施形態に係る免震建物の施工手順を説明するための断面図（その２）である。

【図11】前記実施形態に係る免震装置にプレロードを導入してプレロード保持装置を取り付ける手順を説明するための断面図である。

【図12】本発明の第２実施形態に係るプレロード保持装置の縦断面図である。

【図13】前記実施形態に係る免震装置にプレロードを導入してプレロード保持装置を取り付ける手順を説明するための断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るプレロード保持装置４０が適用される既存建物１の断面図である。

【0020】

図２は、既存建物１を免震化した免震建物２の断面図である。
免震建物２は、既存建物１を免震化したものである。この免震建物２では、既存柱１１の一部が撤去されて、基礎部１３の上の既存柱１１を撤去した箇所には、下部免震基礎１５が設けられ、免震装置３０は、この下部免震基礎１５の上に設けられている。
また、建物本体２０の最下層の下面には、上部免震基礎２３が設けられ、免震装置３０は、この上部免震基礎２３の下面を支持している。

【0021】

図３は、既存建物１の免震装置３０が設置される部分の拡大断面図である。
免震装置３０は、下側フランジプレート３１と、この下側フランジプレート３１の上に設けられた積層ゴム３２と、この積層ゴム３２の上に設けられた上側フランジプレート３３と、を備える。

【0022】

積層ゴム３２は、例えば鋼板とゴムとが交互に積層されたものである。
上下のフランジプレート３１、３３には、周縁部に沿って所定間隔おきに、後述の固定ボルト３６、３７を挿通するためのボルト挿通孔３４、３５が設けられている。

【0023】

下部免震基礎１５の上面には、下側ベースプレート１６が打ち込まれている。この下側ベースプレート１６の周縁部には、円環状で所定間隔おきに、雌ねじ１７が設けられている。
また、上部免震基礎２３の下面には、上側ベースプレート２４が打ち込まれている。この上側ベースプレート２４の周縁部には、円環状で所定間隔おきに、雌ねじ２５が設けられている。

【0024】

上述の免震装置３０の下側フランジプレート３１は、下側ベースプレート１６の上に載置される。この状態で、下側フランジプレート３１のボルト挿通孔３４に固定ボルト３６を挿通して、この固定ボルト３６を下側ベースプレート１６の雌ねじ１７に締め付けて固定する。これにより、免震装置３０が下部免震基礎１５に固定される。

【0025】

また、免震装置の上側フランジプレート３３は、下側フランジプレート３１と同様に、固定ボルト３７により、上側ベースプレート２４に固定される。

【0026】

以下、既存建物１を免震化して免震建物２とする手順について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップＳ１では、図５に示すように、既存柱１１の周囲近傍を補強し、その後、この補強した箇所に支保工１８を設置し、この状態で、既存柱１１の一部を切断して撤去する。

【0027】

ステップＳ２では、図５に示すように、既存柱を撤去した箇所に下部免震基礎１５を構築する。

【0028】

ステップＳ３では、工場などにて、予め免震装置３０に強制的にプレロードを導入し、この状態で、図６〜図８に示すように、免震装置３０にプレロード保持装置４０を取り付ける。このステップＳ３については、後に詳述する。

【0029】

図６は、免震装置３０にプレロード保持装置４０を取り付けた状態を示す斜視図である。図７は、プレロード保持装置４０の縦断面図である。図８は、図７のＡ−Ａ断面図である。
免震装置３０の下側フランジプレート３１および上側フランジプレート３３には、それぞれ、周縁部に沿って雌ねじ３８、３９が形成されている。各雌ねじ３８、３９は、隣り合うボルト挿通孔３４、３５同士の間に配置されている。

【0030】

プレロード保持装置４０は、両フランジプレート３１、３３間に配置される保持装置本体４１と、この保持装置本体４１を下側フランジプレート３１に固定する下側ボルト４２と、保持装置本体４１を上側フランジプレート３３に固定する上側ボルト４３と、を備える。
保持装置本体４１は、Ｈ鋼を所定長さで切断したものであり、下側フランジ４１１と、ウエブ４１２と、上側フランジ４１３と、を備える。

【0031】

下側フランジ４１１および上側フランジ４１３には、ウエブ４１２を挟んで両側に貫通孔４１４、４１５が形成されている。この貫通孔４１４、４１５は、図９に示すように、フランジ４１１、４１３の辺縁まで延びるＵ字形状のスリットとなっている。
下側ボルト４２は、保持装置本体４１の下側フランジ４１１の貫通孔４１４に挿通されて下側フランジプレート３１の雌ねじ３８に螺合される。
上側ボルト４３は、保持装置本体４１の上側フランジ４１３の貫通孔４１５に挿通されて上側フランジプレート３３の雌ねじ３９に螺合される。

【0032】

ステップＳ４では、図１０に示すように、プレロード保持装置４０を取り付けた免震装置３０を、下部免震基礎１５上に設置する。
ステップＳ５では、図１０に示すように、免震装置３０上に上部免震基礎２３を構築する。

【0033】

ステップＳ６では、支保工１８をジャッキダウンして、建物本体２０の荷重をこの免震装置３０で支持させる。すると、免震装置３０には建物本体２０の荷重がかかるが、既にプレロードが導入されているので、これ以上は縮まない。

【0034】

ステップＳ７では、免震装置３０プレロードを解放する。具体的には、下側ボルト４２または上側ボルト４３を取り外すことで、積層ゴム３２に導入したプレロードを解放する。なお、下側ボルト４２または上側ボルト４３を取り外すことができない場合には、下側フランジ４１１や上側フランジ４１３をバーナーで熱したり切断したりしてもよい。

【0035】

ステップＳ８では、以上のステップＳ１〜Ｓ７を全ての既存柱１１について繰り返して、全ての免震装置３０を設置する。

【0036】

以下、ステップＳ３の免震装置３０にプレロードを導入して、プレロード保持装置４０を取り付ける手順について、図１１を参照しながら詳述する。

【0037】

プレロードとは、予め、積層ゴム３２を圧縮する方向に、設置時に予想される荷重に近い所定の荷重を強制的に加えることである。ここで、プレロード導入前の積層ゴム３２の高さ寸法（上下のフランジプレート３１、３３間の距離）をｔ_１とし、プレロード導入後の積層ゴム３２の高さ寸法をｔ_２とする（図７参照）。この場合、積層ゴム３２のプレロードによる縮み量は、（ｔ_１−ｔ_２）であり、保持装置本体４１の高さ寸法をｔ_２よりも低いｔ_３に設定しておく。

【0038】

まず、図１１中白抜き矢印で示すように、工場にて、試験装置により所定の荷重をプレロードとして積層ゴム３２に加える。
次に、図１１に示すように、上側ボルト４３を用いて、保持装置本体４１の上側フランジ４１３を上側フランジプレート３３に固定する。この状態では、保持装置本体４１の下端面つまり下側フランジ４１１と下側フランジプレート３１との間に、間隙が生じている。

【0039】

次に、下側ボルト４２を用いて、保持装置本体４１の下側フランジ４１１を下側フランジプレート３１に固定する。このとき、下側ボルト４２のトルクを管理して、プレロード保持装置４０に必要以上の引張力が作用しないようにする。
次に、試験装置により積層ゴム３２に加えた荷重を除荷する。これにより、図６〜図８に示す状態となり、プレロード保持装置４０には引張力が作用して、積層ゴム３２に作用するプレロード（圧縮力）が保持される。

【0040】

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）下側ボルト４２および上側ボルト４３で保持装置本体４１を上下のフランジプレート３１、３３に取り付けた。よって、油圧ジャッキのような装置が不要であり、施工コストを低減できるうえに、長期間に亘ってプレロードを導入できる。
また、建物本体２０により、プレロード時に導入した軸力に近い力が免震装置３０に加わると、下側ボルト４２および上側ボルト４３の張力が少なくなり、両ボルト４２、４３は緩めやすくなる。よって、これら下側ボルト４２および上側ボルト４３を容易に緩めて、保持装置本体４１をフランジプレート３１、３３から取り外して、プレロードを簡単に解放できる。

【0041】

（２）Ｈ形鋼を保持装置本体４１とした。Ｈ形鋼は剛性が高く、安価に購入できるので、施工コストをさらに削減できる。

【0042】

（３）貫通孔４１４、４１５を、フランジ４１１、４１３の辺縁まで延びるＵ字形状のスリットとした。よって、保持装置本体４１を水平方向にずらして、ボルト４２、４３を貫通孔４１４、４１５から容易に取り外すことができる。

【0043】

〔第２実施形態〕
図１２は、本発明の第２実施形態に係るプレロード保持装置４０Ａの断面図である。
本実施形態では、保持装置本体４１を、Ｈ形鋼とせず、２本の略Ｌ字形状の鋼材４４を組み合わせて構成した点が、第１実施形態と異なる。
すなわち、保持装置本体４１は、一対の略Ｌ字形状の鋼材４４を接合ボルト４５およびナット４６で接合して構成される。
鋼材４４は、両フランジプレート３１、３３に沿って設けられた平板状の基部４４１と、この基部４４１から上方に延びる延出部４４２と、を備える。
各基部４４１には、貫通孔４４３が形成されている。
また、これら一対の鋼材４４の延出部４４２同士は重ねて配置されており、この重なった部分にて、延出部４４２同士が接合ボルト４５およびナット４６で接合されている。

【0044】

本実施形態においても、図１３に示すように、第１実施形態と同様の手順で、免震装置３０にプレロードを導入して、プレロード保持装置４０を取り付ける。

【0045】

本実施形態によれば、上述の（１）、（３）と同様の効果がある。

【0046】

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の各実施形態では、保持装置本体４１を上側フランジプレート３３に固定して、保持装置本体４１の下端面と下側フランジプレート３１との間に間隙を設けたが、これに限らず、保持装置本体４１を下側フランジプレート３１に固定して、保持装置本体４１の上端面と上側フランジプレート３３との間に間隙を設けてもよい。

【0047】

また、上述の各実施形態では、ステップＳ６、Ｓ７において、各免震装置を設置する度に、支保工１８をジャッキダウンさせたが、これに限らず、全ての免震装置３０を設置した後に、各免震装置３０の周囲の支保工１８を同期させながら一斉にジャッキダウンしてもよい。

【0048】

また、上述の各実施形態では、本発明のプレロード保持装置４０を用いた免震装置３０を既存建物１に取り付けたが、これに限らず、新築建物にも取り付けることができる。

【符号の説明】

【0049】

１…既存建物
２…免震建物
１０…基礎
１１…既存柱
１２…杭
１３…基礎部
１４…山留壁
１５…下部免震基礎
１６…下側ベースプレート
１７…雌ねじ
１８…支保工
２０…建物本体
２３…上部免震基礎
２４…上側ベースプレート
２５…雌ねじ
３０…免震装置
３１…下側フランジプレート
３２…積層ゴム
３３…上側フランジプレート
３４…ボルト挿通孔
３５…ボルト挿通孔
３６…固定ボルト
３７…固定ボルト
３８…雌ねじ
３９…雌ねじ
４０、４０Ａ…プレロード保持装置
４１…保持装置本体
４２…下側ボルト
４３…上側ボルト
４４…鋼材
４５…接合ボルト
４６…ナット
４１１…下側フランジ
４１２…ウエブ
４１３…上側フランジ
４１４…貫通孔
４１５…貫通孔
４４１…基部
４４２…延出部
４４３…貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】