(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】本発明の第1実施形態に係る建物を示す立面図である。
【
図2】本発明の第1実施形態に係る免震装置を示す正面図である。
【
図3】本発明の第1実施形態に係る免震装置を示す平面断面図である。
【
図4】本発明の第1実施形態に係る免震装置の効果を示す線図である。
【
図5】本発明の第1実施形態に係る免震装置のバリエーションを示す正面図である。
【
図6】本発明の第1実施形態に係る免震装置のバリエーションを示す正面図である。
【
図7】本発明の第1実施形態に係る免震装置のバリエーションを示す平面断面図である。
【
図8】本発明の第1実施形態に係る免震装置のバリエーションを示す正面図である。
【
図9】本発明の第2実施形態に係る免震装置を示す正面図である。
【
図10】本発明の第2実施形態に係る免震装置を示す平面断面図である。
【
図11】本発明の第2実施形態に係る免震装置のバリエーションを示す正面断面図である。
【
図12】本発明の第2実施形態に係る免震装置の効果を示す線図である。
【
図13】本発明の第3実施形態に係る建物を示す立面図である。
【
図14】本発明の第3実施形態に係る免震装置を示す正面図及び正面断面図である。
【
図15】本発明の第3実施形態に係る免震装置を示す平面断面図である。
【
図16】本発明の第3実施形態に係る免震装置の効果を示す線図である。
【
図17】本発明の第3実施形態に係る免震装置のバリエーションを示す正面断面図である。
【
図18】本発明の第4実施形態に係る免震装置を示す正面図及び正面断面図である。
【
図19】本発明の第4実施形態に係る免震装置の効果を示す線図である。
【
図20】本発明の第4実施形態に係る免震装置のバリエーションを示す正面断面図である。
【
図21】本発明の第5実施形態に係る免震装置を示す正面図及び正面断面図である。
【
図22】本発明の第5実施形態に係る免震装置を示す平面断面図である。
【
図23】本発明の第5実施形態に係る免震装置の効果を示す線図である。
【
図24】本発明の第5実施形態に係る免震装置のバリエーションを示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の第1実施形態に係る免震装置と、その作用及び効果について説明する。
【0013】
図1(b)の立面図、及び
図2(b)の正面図に示すように、第1実施形態の免震装置10は、免震支承としての積層ゴム12と、積層ゴム12に着脱可能に取り付けられた剛性変更手段としての環状部材14とを有して構成されている。
【0014】
図1(a)の立面図、及び
図2(a)の正面図には、環状部材14を取り外した状態の免震装置10が示され、
図1(b)及び
図2(b)には、環状部材14が取り付けられた状態の免震装置10が示されている。
【0015】
図2(a)に示すように、積層ゴム12は、ゴム層と鋼板を交互に積層して形成された積層ゴム本体16と、積層ゴム本体16の上面に設けられた上フランジ18と、積層ゴム本体16の下面に設けられた下フランジ20とを有して構成され、
図1(a)に示すように、建物22の下部構造物を構成する建物基礎24上に設置されて、建物22の上部構造物を構成する構造物としての建物本体26を免震支持している。
【0016】
第1実施形態では、
図1(b)に示すように、
図1(a)の状態の積層ゴム12に環状部材14を取り付けることにより、トリガー情報Tに応じて免震支承としての積層ゴム12の剛性特性を変更し、免震装置10の特性を変更する。
【0017】
トリガー情報Tとしては、建物22に作用する外乱の特性となる、建物22に接近する台風の情報(例えば、予想される風荷重の大きさ)や、建物22の増築、減築、改築、用途変更などにより増減する建物本体26の重量の情報等が挙げられる。
【0018】
例えば、数日後に建物22に台風がやってくる予報を得た場合には、環状部材14によって積層ゴム12の水平剛性を大きくして免震装置10の特性を変更し、建物本体26の免震周期を短くする。これにより、台風時における建物本体26の揺れを小さくしたり、居住性を向上させたりすることができる。
【0019】
また、例えば、建物22の増築、減築、改築、用途変更などにより増減する建物本体26の重量に対して建物本体26の免震周期が最適になるように、環状部材14によって積層ゴム12の水平剛性の大きさを変えて免震装置10の特性を変更する。
【0020】
図2(b)、及び
図2(b)のA−A断面図である
図3(a)に示すように、環状部材14は、鋼製の円筒状部材28によって構成されており、この円筒状部材28を略等しく2つに分割した拘束部材30A、30Bの両端部同士をボルト32及びナット34で接合して拘束部材30A、30Bを一体化することにより形成されている。なお、円筒状部材28は、3つ以上に分割した拘束部材を一体化することによって形成してもよい。
【0021】
環状部材14は、
図3(a)に示すように、積層ゴム本体16の外周部を取り囲むように拘束部材30A、30Bを配置し、拘束部材30A、30Bの両端部同士をボルト32及びナット34で接合して拘束部材30A、30Bを一体化することにより、積層ゴム12に取り付ける。
【0022】
これにより、積層ゴム本体16下部を円筒状部材28によって拘束し、積層ゴム本体16のせん断変形領域を小さくすることにより、積層ゴム12の水平剛性を大きくすることができる。よって、免震装置10の特性が変更され、建物本体26の免震周期を短くすることができる。
【0023】
例えば、
図4のグラフに示すように、
図2(a)の免震装置10における値36に対して、
図2(b)の免震装置10においては値38とすることができる。
図4のグラフの縦軸Yは、建物本体26に作用する水平力を示し、横軸Xは、建物基礎24に対する建物本体26の移動量を示している。すなわち、
図2(a)の免震装置10の水平剛性(値36の傾き)よりも、
図2(b)の免震装置10の水平剛性(値38の傾き)を大きくすることができる。
【0024】
以上説明したように、第1実施形態の免震装置10は、環状部材14によって免震支承としての積層ゴム12の剛性特性を変更することにより、建物本体26に作用する外乱の特性や建物本体26の重量増減に応じて、特性を変更することができる。
【0025】
以上、本発明の第1実施形態について説明した。
【0026】
なお、第1実施形態では、
図2(b)に示す免震装置10のように、積層ゴム12に1つの環状部材14を取り付けた例を示したが、複数の環状部材14を上下方向へ積み重ねるように配置して取り付けてもよい。例えば、
図2(c)の正面図に示す免震装置42のように、2つの環状部材14を上下方向へ積み重ねるように配置して積層ゴム12に取り付けてもよい。このようにすれば、積層ゴム本体16のせん断変形領域をさらに小さくできるので、
図4のグラフに示すように、
図2(c)の免震装置42においては値40とすることができる。すなわち、
図2(b)の免震装置10の水平剛性(値38の傾き)よりも、
図2(c)の免震装置10の水平剛性(値40の傾き)を大きくすることができる。この場合、上下に配置された環状部材14間の応力伝達は必須ではなく、環状部材14によって取り囲んだ部分の積層ゴム本体16のせん断変形を抑制できればよい。
【0027】
また、
図3(b)の平面断面図に示す免震装置44のように、ボルト32の締め込みによって、拘束部材30A、30Bから積層ゴム本体16の半径方向へ圧縮力Pを作用させるようにしてもよい。このようにすれば、環状部材14によって取り囲まれた部分の積層ゴム本体16がガタなく圧縮拘束され、積層ゴム本体16の水平剛性を確実に変更することができる。
【0028】
さらに、第1実施形態では、環状部材14を鋼製の円筒状部材28によって構成した例を示したが、
図5の正面図に示す免震装置46の備える環状部材48のように、積層ゴム本体16の外周面に帯状のゴム50を巻きつけて形成したものであってもよい。
【0029】
また、
図6(a)、(b)の正面図に示す免震装置52の備える環状部材54のように、積層ゴム本体16の外周部を取り囲むように配置して取り付けられた環状のチューブ56によって構成したものであってもよい。
【0030】
図6(a)、及び
図6(a)のB−B断面図である
図7(a)の状態において、チューブ56は萎んだ状態になっている。このチューブ56の中にポンプ等によって空気、油、水などの流体を充填することにより、
図6(b)、及び
図6(b)のC−C断面図である
図7(b)に示すように、チューブ56が完全に膨らんだ状態にする。これにより、チューブ56から積層ゴム本体16の半径方向へ圧縮力Pを作用させて、環状部材54によって取り囲まれた部分の積層ゴム本体16を圧縮拘束し、積層ゴム本体16の水平剛性を大きくする。積層ゴム本体16の水平剛性を小さくする際には、チューブ56の中に充填された空気、油、水などの流体をポンプ等により排出して、チューブ56を萎んだ状態にする。
【0031】
さらに、
図8(a)〜(d)の正面図に示す免震装置58のように、複数のチューブ56を上下方向へ積み重ねるように配置して積層ゴム12に取り付けてもよい。
図8(a)には、全てのチューブ56が萎んでいる状態が示され、
図8(b)には、最下層のチューブ56が完全に膨らんでいる状態が示され、
図8(c)には、最下層と中間層のチューブ56が完全に膨らんでいる状態が示され、
図8(d)には、全てのチューブ56が完全に膨らんでいる状態が示されている。
図8(b)の状態よりも
図8(c)の状態の方が、積層ゴム本体16のせん断変形領域が小さくなるので、
図8(b)よりも
図8(c)の積層ゴム本体16の水平剛性を大きくすることができ、
図8(c)の状態よりも
図8(d)の状態の方が、積層ゴム本体16のせん断変形領域が小さくなるので、
図8(c)よりも
図8(d)の積層ゴム本体16の水平剛性を大きくすることができる。
【0032】
また、第1実施形態では、トリガー情報Tを、台風情報や建物本体26の重量情報とした例を示したが、トリガー情報Tは、構造物としての建物本体26に作用する外乱の特性又は建物本体26の重量増減の情報であればよい。例えば、トリガー情報Tは、建物22や建物22周辺に設置したセンサーによって得られた、地震時の入力地震動、建物応答(応答加速度、応答変位)の情報や、建物22へ到達し得る地震動の卓越周波数、規模等の特性を知らせる緊急地震速報等の情報であってもよい。
【0033】
これらのトリガー情報Tに対しては、短時間又はリアルタイムで免震装置の特性を変更する必要があるが、
図6、8に示す免震装置52、58であれば、これらのトリガー情報Tに対応して、短時間又はリアルタイムで免震装置52、58の特性を変更させることができ、最適な免震周期で建物本体26を免震支持することができる。
【0034】
次に、本発明の第2実施形態に係る免震装置と、その作用及び効果について説明する。第2実施形態の説明において、第1実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
【0035】
図9の正面図、及び
図9のD−D断面図である
図10に示すように、第2実施形態の免震装置60は、免震支承としての積層ゴム12と、剛性変更手段としての複数の壁部材62とを有して構成されている。
【0036】
壁部材62は、積層ゴム本体16の周りを取り囲むように平面視にて円状に配置されている。また、壁部材62は、積層ゴム本体16の外周面との間にギャップGを有するように配置され、積層ゴム12の半径方向へ移動可能に設けられている。
【0037】
第2実施形態では、
図9に示すように、免震装置60に壁部材62を取り付けることにより、トリガー情報Tに応じて免震支承としての積層ゴム12の剛性特性を変更し、免震装置60の特性を変更する。
【0038】
免震装置60では、積層ゴム本体16のせん断変形が進んで積層ゴム本体16の外周面が壁部材62に接触した状態において、壁部材62によって積層ゴム本体16の下部が拘束される。
【0039】
これにより、積層ゴム本体16のせん断変形領域が小さくなり、
図11のグラフの値64に示すように、積層ゴム12の水平剛性が大きくなる。よって、免震装置60の特性が変更され、建物本体26の免震周期を短くすることができる。
図11のグラフの縦軸Yは、建物本体26に作用する水平力を示し、横軸Xは、建物基礎24に対する建物本体26の移動量を示している。また、壁部材62を移動させてギャップGの大きさを変更すれば、積層ゴム12の水平剛性が大きくなるタイミングを変えることができる。
【0040】
以上説明したように、第2実施形態の免震装置60は、壁部材62を設けることによって免震支承としての積層ゴム12の剛性特性を変更することにより、建物本体26に作用する外乱の特性や建物本体26の重量増減に応じて、特性を変更することができる。
【0041】
以上、本発明の第2実施形態について説明した。
【0042】
なお、第2実施形態では、壁部材62を複数配置した例を示したが、壁部材62によって積層ゴム本体16のせん断変形を拘束できれば、壁部材62の数、形状、及び大きさは、どのようなものであってもよい。
【0043】
また、第2実施形態では、壁部材62を移動可能に設けた例を示したが、壁部材62は移動させなくてもよい。この場合、壁部材62を、積層ゴム本体16の周りを取り囲むように配置される円環状の部材としてもよい。
【0044】
さらに、
図12の正面断面図に示すように、壁部材62の内壁面と、積層ゴム本体16の外周面との間に、湾曲又は屈折させた圧電素子68を配置してもよい。このようにすれば、圧電素子68に通電することにより圧電素子68は壁部材62の内壁面に押し付けられて弾性部材のように挙動するので、免震装置60の特性を
図11のグラフの値66のように、連続的に変更することができる。
【0045】
次に、本発明の第3実施形態に係る免震装置と、その作用及び効果について説明する。第3実施形態の説明において、第1実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
【0046】
図13(b)の立面図、及び
図14(b)の正面断面図に示すように、第3実施形態の免震装置70は、免震支承としての弾性滑り支承72に着脱可能に取り付けられた剛性変更手段としての連結部材74とを有して構成されている。
【0047】
図13(a)の立面図、及び
図14(a)の正面図には、連結部材74を取り外した状態の免震装置70が示され、
図13(b)及び
図14(b)には、連結部材74が取り付けられた状態の免震装置70が示されている。
【0048】
図14(a)に示すように、弾性滑り支承72は、積層ゴム12の上面又は下面に滑り支承76が設けられて構成され(
図14(a)には、積層ゴム12の下面に滑り支承76が設けられている例が示されている)、
図13(a)に示すように、建物78の下部構造物を構成する建物基礎80上に設置されて、建物78の上部構造物を構成する構造物としての建物本体82を免震支持している。
【0049】
図14(a)に示すように、滑り支承76は、建物基礎80上面に設けられた滑り板84と、積層ゴム12の下フランジ20下面に取り付けられ、滑り板84上面を摺動可能な滑り材86とを有して構成されている。
【0050】
図14(b)、及び
図14(b)のE−E断面図である
図15に示すように、連結部材74は、積層ゴム本体16の周囲に配置され、積層ゴム12の上フランジ18と下フランジ20をボルト88で連結することにより上フランジ18と下フランジ20の水平方向への相対移動を拘束する鋼製の円筒状部材90によって構成されている。円筒状部材90は、略等しく2つに分割可能な部材である。なお、円筒状部材90は、3つ以上に分割可能であってもよい。
【0051】
第3実施形態では、
図13(b)に示すように、
図13(a)の状態の弾性滑り支承72に連結部材74を取り付けることにより、トリガー情報Tに応じて免震支承としての弾性滑り支承72の剛性特性を変更し、免震装置70の特性を変更する。
【0052】
具体的には、積層ゴム12の上フランジ18と下フランジ20を連結部材74によって連結することにより、弾性滑り支承72を滑り支承として機能させることができる。これにより、連結部材74を設ける前の免震装置70と、連結部材74を設けた後の免震装置70との特性を変更することができる。
【0053】
例えば、
図16のグラフに示すように、
図13(a)の免震装置70における値92に対して、
図13(b)の免震装置70においては値94とすることができる。
図16のグラフの縦軸Yは、建物本体82に作用する水平力を示し、横軸Xは、建物基礎80に対する建物本体82の移動量を示している。すなわち、
図13(a)の免震装置70の初期剛性(値92の傾き)よりも、
図13(b)の免震装置70の初期剛性(値94の傾き)を大きくすることができ、また、免震装置70が滑り変形するタイミングを早くすることができる。
【0054】
以上説明したように、第3実施形態の免震装置70は、連結部材74によって免震支承としての弾性滑り支承72の剛性特性を変更することにより、建物本体82に作用する外乱の特性や建物本体82の重量増減に応じて、特性を変更することができる。
【0055】
以上、本発明の第3実施形態について説明した。
【0056】
なお、第3実施形態では、連結部材74を円筒状部材90とした例を示したが、連結部材74は、積層ゴム12の上フランジ18と下フランジ20を連結して上フランジ18と下フランジ20の水平方向への相対移動を拘束できるものであればよい。例えば、連結部材74を複数配置される棒状部材または板状部材としてもよい。
【0057】
また、第3実施形態では、積層ゴム12の上フランジ18と下フランジ20をボルト88で連結した例を示したが、
図17(a)の正面断面図、及び
図17(b)の正面断面図に示す免震装置96のように、アクチュエータ98または手動により上下動するピン部材100を、円筒状部材90の下部フランジに形成した貫通孔140と、下フランジ20に形成した挿入孔102とへ挿入することによって、積層ゴム12の上フランジ18と下フランジ20を連結してもよい。
【0058】
次に、本発明の第4実施形態に係る免震装置と、その作用及び効果について説明する。第4実施形態の説明において、第3実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
【0059】
図18(a)の正面図、及び
図18(b)の正面断面図に示すように、第4実施形態の免震装置104は、免震支承としての弾性滑り支承72に着脱可能に取り付けられた剛性変更手段としての補助摩擦部材106を有して構成されている。
【0060】
図18(a)には、補助摩擦部材106を取り外した状態の免震装置104が示され、
図18(b)には、補助摩擦部材106が取り付けられた状態の免震装置104が示されている。
【0061】
図18(b)に示すように、補助摩擦部材106には、下面に滑り材86と同じ材質の滑り材108が設けられており、ボルト110によって補助摩擦部材106を下フランジ20に固定することにより、滑り材108が、滑り材86の周囲に平面視にて円環状に、且つ滑り材86下面と滑り材108下面が面一になるように配置される。すなわち、補助摩擦部材106を弾性滑り支承72に取り付けることにより、滑り板84上を摺動する滑り材(滑り材86、108)の面積が大きくなって摩擦抵抗が大きくなる。
【0062】
第4実施形態では、
図18(b)に示すように、
図18(a)の状態の弾性滑り支承72に補助摩擦部材106を取り付けて、滑り板84上を摺動する滑り材(滑り材86、108)の摩擦抵抗を大きくすることにより、トリガー情報Tに応じて免震支承としての弾性滑り支承72の特性を変更し、免震装置104の特性を変更する。
【0063】
例えば、
図19のグラフに示すように、
図18(a)の免震装置104における値112に対して、
図18(b)の免震装置104においては値114とすることができる。
図19のグラフの縦軸Yは、建物本体82に作用する水平力を示し、横軸Xは、建物基礎80に対する建物本体82の移動量を示している。すなわち、
図18(a)の免震装置104よりも、
図18(b)の免震装置104の滑り変形するタイミングを遅くする(すなわち、滑り出し荷重を大きくする)ことができる。
【0064】
以上説明したように、第4実施形態の免震装置104は、補助摩擦部材106によって免震支承としての弾性滑り支承72の剛性特性を変更することにより、建物本体82に作用する外乱の特性や建物本体82の重量増減に応じて、特性を変更することができる。
【0065】
以上、本発明の第4実施形態について説明した。
【0066】
なお、第4実施形態では、補助摩擦部材106の滑り材108を滑り材86と同じ材質にした例を示したが、滑り材86よりも摩擦係数が大きくなる材質のものによって滑り材108を形成してもよい。
【0067】
また、第4実施形態では、補助摩擦部材106をボルト110によって下フランジ20に固定した例を示したが、
図20(a)の正面断面図、及び
図20(b)の正面断面図に示す免震装置116のように、補助摩擦部材106をアクチュエータ118または手動により上下動させるようにしてもよい。
【0068】
次に、本発明の第5実施形態に係る免震装置と、その作用及び効果について説明する。第5実施形態の説明において、第3実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
【0069】
図21(a)の正面図、及び
図21(b)の正面図に示すように、第5実施形態の免震装置120は、免震支承としての弾性滑り支承72に着脱可能に取り付けられた剛性変更手段としての固定部材122を有して構成されている。
【0070】
図21(a)には、固定部材122を取り外した状態の免震装置120が示され、
図21(b)には、固定部材122が取り付けられた状態の免震装置120が示されている。
【0071】
図21(b)、及び
図21(b)のF−F断面図である
図22に示すように、固定部材122は、鋼製のリング部材124によって構成されており、鋼製のピン部材126が下方に突出して複数設けられている。このリング部材124を略等しく2つに分割した挟持部材128A、128Bを、下フランジ20を挟み込むようにして配置し、挟持部材128A、128Bの両端部同士をボルト32及びナット34で接合することにより、リング部材124が下フランジ20と一体化され、固定部材122が弾性滑り支承72に取り付けられる。なお、リング部材124は、3つ以上に分割した挟持部材を一体化することによって形成してもよい。
【0072】
図21(b)に示すように、固定部材122は、ピン部材126を建物基礎24に設けた挿入孔130に挿入されるようにして、弾性滑り支承72に取り付ける。これによって、水平方向に対して下フランジ20が建物基礎80に固定される。
【0073】
第5実施形態では、
図21(b)に示すように、
図21(a)の状態の弾性滑り支承72に固定部材122を取り付けて、弾性滑り支承72を滑り変形しない積層ゴムとして機能させることができる。これにより、固定部材122を設ける前の免震装置120と、固定部材122を設けた後の免震装置120との特性を変更することができる。
【0074】
例えば、
図23のグラフに示すように、
図21(a)の免震装置120における値132に対して、
図21(b)の免震装置120においては値134とすることができる。
図23のグラフの縦軸Yは、建物本体82に作用する水平力を示し、横軸Xは、建物基礎80に対する建物本体82の移動量を示している。
【0075】
以上説明したように、第5実施形態の免震装置120は、固定部材122によって免震支承としての弾性滑り支承72の特性を変更することにより、建物本体82に作用する外乱の特性や建物本体82の重量増減に応じて、特性を変更することができる。
【0076】
以上、本発明の第5実施形態について説明した。
【0077】
なお、第5実施形態では、固定部材122を下フランジ20に取り付けた例を示したが、
図24(a)の正面断面図、及び
図24(b)の正面断面図に示す免震装置136のように、アクチュエータ138または手動により上下動するピン部材126を、滑り板84及び建物基礎80に形成した挿入孔130へ挿入することによって、水平方向に対して下フランジ20を建物基礎80に固定してもよい。
【0078】
以上、本発明の第1〜第5実施形態について説明した。
【0079】
なお、第1〜第5実施形態では、免震装置10、42、44、46、52、58、60、70、96、104、116、120、136を、建物基礎24、80上の基礎免震層に設置した例を示したが、第1〜第5実施形態の免震装置10、42、44、46、52、58、60、70、96、104、116、120、136は、建物の中間免震層に設置してもよい。
【0080】
以上、本発明の第1〜第5実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、第1〜第5実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。