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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022116397
(43)【公開日】2022-08-10
(54)【発明の名称】免震装置と鋼管柱との接合構造
(51)【国際特許分類】
E04H 9/02 20060101AFI20220803BHJP
F16F 15/04 20060101ALI20220803BHJP
【ＦＩ】
E04H9/02 331A
E04H9/02 331E
F16F15/04 P
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021012543
(22)【出願日】2021-01-29
(71)【出願人】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】521043995
【氏名又は名称】株式会社バリューメーク
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】後藤 めぐみ
(72)【発明者】
【氏名】御所園 武
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 陸朗
(72)【発明者】
【氏名】調 浩朗
(72)【発明者】
【氏名】逸見 慎一
【テーマコード（参考）】
2E139
3J048
【Ｆターム（参考）】
2E139AA01
2E139AB03
2E139AB04
2E139AC19
2E139CA02
2E139CA21
2E139CB20
2E139CC02
3J048AA03
3J048BA08
3J048BG04
3J048DA01
3J048EA38
(57)【要約】
【課題】応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置と鋼管柱との接合構造を提供する。
【解決手段】免震装置４Ａと鋼管柱５１との接合構造は、上部フランジプレート４２、及び上部フランジプレート４２の下に接合される積層ゴム部４３を有する免震装置４Ａと、免震装置４Ａの上方に設けられ、下端に柱ベースプレート５４が溶接された鋼管柱５１と、を備え、柱ベースプレート５４は、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の１.５倍以上の厚さＴ１で、かつ厚さ４０ｍｍ以上の鋼材で形成され、積層ゴム部４３の直径Ｄ２または対角寸法は、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１より２００ｍｍ以上大きく、柱ベースプレート５４と上部フランジプレート４２がボルト接合されている。
【選択図】図１
【解決手段】免震装置４Ａと鋼管柱５１との接合構造は、上部フランジプレート４２、及び上部フランジプレート４２の下に接合される積層ゴム部４３を有する免震装置４Ａと、免震装置４Ａの上方に設けられ、下端に柱ベースプレート５４が溶接された鋼管柱５１と、を備え、柱ベースプレート５４は、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の１.５倍以上の厚さＴ１で、かつ厚さ４０ｍｍ以上の鋼材で形成され、積層ゴム部４３の直径Ｄ２または対角寸法は、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１より２００ｍｍ以上大きく、柱ベースプレート５４と上部フランジプレート４２がボルト接合されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
免震装置と鋼管柱との接合構造であって、
上部フランジプレート、及び前記上部フランジプレートの下に接合される積層ゴム部を有する前記免震装置と、
前記免震装置の上方に設けられ、下端に柱ベースプレートが溶接された前記鋼管柱と、を備え、
前記鋼管柱は横断面が一様な、内部にコンクリートは充填されていない角管状、または円形状の鋼管であり、
前記柱ベースプレートは、上面にリブプレートは立設されていなく、前記上部フランジプレートの厚さ以上の鋼材で形成され、
前記柱ベースプレートと前記上部フランジプレートがボルト接合されていることを特徴とする免震装置と鋼管柱との接合構造。
上部フランジプレート、及び前記上部フランジプレートの下に接合される積層ゴム部を有する前記免震装置と、
前記免震装置の上方に設けられ、下端に柱ベースプレートが溶接された前記鋼管柱と、を備え、
前記鋼管柱は横断面が一様な、内部にコンクリートは充填されていない角管状、または円形状の鋼管であり、
前記柱ベースプレートは、上面にリブプレートは立設されていなく、前記上部フランジプレートの厚さ以上の鋼材で形成され、
前記柱ベースプレートと前記上部フランジプレートがボルト接合されていることを特徴とする免震装置と鋼管柱との接合構造。
【請求項2】
免震装置と鋼管柱との接合構造であって、
上部フランジプレート、及び前記上部フランジプレートの下に接合される積層ゴム部を有する前記免震装置と、
前記免震装置の上方に設けられ、下端に柱ベースプレートが溶接された前記鋼管柱と、を備え、
前記柱ベースプレートは、前記上部フランジプレートの厚さの１.５倍以上の厚さで、かつ厚さ４０ｍｍ以上の鋼材で形成され、
前記積層ゴム部の直径または対角寸法は、前記鋼管柱の外形寸法より２００ｍｍ以上大きく、
前記柱ベースプレートと前記上部フランジプレートがボルト接合されていることを特徴とする免震装置と鋼管柱との接合構造。
上部フランジプレート、及び前記上部フランジプレートの下に接合される積層ゴム部を有する前記免震装置と、
前記免震装置の上方に設けられ、下端に柱ベースプレートが溶接された前記鋼管柱と、を備え、
前記柱ベースプレートは、前記上部フランジプレートの厚さの１.５倍以上の厚さで、かつ厚さ４０ｍｍ以上の鋼材で形成され、
前記積層ゴム部の直径または対角寸法は、前記鋼管柱の外形寸法より２００ｍｍ以上大きく、
前記柱ベースプレートと前記上部フランジプレートがボルト接合されていることを特徴とする免震装置と鋼管柱との接合構造。
【請求項3】
前記免震装置は、
前記積層ゴム部の下に接合される下部フランジプレートを備え、当該下部フランジプレートが下方に位置する免震基礎部に接合されている積層ゴム支承であるか、または、
前記積層ゴム部の下に接合される滑り材を備え、当該滑り材が、下方に位置する免震基礎部の上面に接合された滑り板に当接するように設けられている弾性滑り支承であることを特徴とする請求項１または２に記載の免震装置と鋼管柱との接合構造。
前記積層ゴム部の下に接合される下部フランジプレートを備え、当該下部フランジプレートが下方に位置する免震基礎部に接合されている積層ゴム支承であるか、または、
前記積層ゴム部の下に接合される滑り材を備え、当該滑り材が、下方に位置する免震基礎部の上面に接合された滑り板に当接するように設けられている弾性滑り支承であることを特徴とする請求項１または２に記載の免震装置と鋼管柱との接合構造。
【請求項4】
免震装置と鋼管柱との接合構造であって、
上部フランジプレート、及び前記上部フランジプレートの下に接合される積層ゴム部を有する前記免震装置と、
前記免震装置の上方に設けられ、下端に柱ベースプレートが溶接された前記鋼管柱と、を備え、
前記柱ベースプレートは、鋳鋼により製造されて、当該柱ベースプレートから上方に立ち上がるようにリブプレートが一体に形成され、
前記リブプレートは前記鋼管柱に接合され、
前記柱ベースプレートと前記上部フランジプレートがボルト接合されていることを特徴とする免震装置と鋼管柱との接合構造。
上部フランジプレート、及び前記上部フランジプレートの下に接合される積層ゴム部を有する前記免震装置と、
前記免震装置の上方に設けられ、下端に柱ベースプレートが溶接された前記鋼管柱と、を備え、
前記柱ベースプレートは、鋳鋼により製造されて、当該柱ベースプレートから上方に立ち上がるようにリブプレートが一体に形成され、
前記リブプレートは前記鋼管柱に接合され、
前記柱ベースプレートと前記上部フランジプレートがボルト接合されていることを特徴とする免震装置と鋼管柱との接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、免震装置と鋼管柱との接合構造に関する。
【背景技術】
【0002】
免震装置を備えた建築構造物において、免震装置は、建築構造物の躯体を構成する柱の柱脚部の下方に配置されている。
例えば、特許文献１には、柱脚部を構成する鋼管（束材）の下端部にベースプレート（上ベースプレート）が溶接により接合され、免震装置の上部フランジプレート（上フランジ）がベースプレートに対してボルト及びナットによって接合された構成が開示されている。
また、特許文献２には、ベースプレート（下ダイアフラム）が鋼管の下部に接合され、免震装置の上部フランジプレート（上フランジ）とベースプレートとがボルト及びナットによって直接接合された構成が開示されている。
このような構成において、特に特許文献２のように、鋼管と免震装置の各々の横断面の形状や大きさが異なる場合には、鋼管に作用する荷重、応力を、免震装置にスムーズに伝達できない可能性がある。
これに対し、特許文献３には、コンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管（筒体）と、鋼管の下端に設けられたベースプレートと、ベースプレートが接合される上部フランジプレート（上部プレート）を有する免震装置と、を備え、ベースプレートの上面に補強リブが設けられている構成が開示されている。補強リブにより、鋼管に作用する荷重、応力は、免震装置の全面にわたり、分散されて伝達される。
例えば、特許文献１には、柱脚部を構成する鋼管（束材）の下端部にベースプレート（上ベースプレート）が溶接により接合され、免震装置の上部フランジプレート（上フランジ）がベースプレートに対してボルト及びナットによって接合された構成が開示されている。
また、特許文献２には、ベースプレート（下ダイアフラム）が鋼管の下部に接合され、免震装置の上部フランジプレート（上フランジ）とベースプレートとがボルト及びナットによって直接接合された構成が開示されている。
このような構成において、特に特許文献２のように、鋼管と免震装置の各々の横断面の形状や大きさが異なる場合には、鋼管に作用する荷重、応力を、免震装置にスムーズに伝達できない可能性がある。
これに対し、特許文献３には、コンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管（筒体）と、鋼管の下端に設けられたベースプレートと、ベースプレートが接合される上部フランジプレート（上部プレート）を有する免震装置と、を備え、ベースプレートの上面に補強リブが設けられている構成が開示されている。補強リブにより、鋼管に作用する荷重、応力は、免震装置の全面にわたり、分散されて伝達される。
【0003】
特許文献３に開示されたような補強リブは、一般的に、鋼管やベースプレートに溶接により接合される。何らかの部材をベースプレートに溶接する際には、熱歪みによる変形がベースプレートに生じることがある。ベースプレートに変形が生じると、免震装置の上部フランジプレート上にベースプレートを重ねたときに、ベースプレートと上部プレートとの間に隙間が生じ、鋼管から免震装置等へ鉛直荷重が偏在して伝達されてしまう。また、鋼管を建方する際の精度や施工効率にも悪影響を及ぼすことがある。そこで、ベースプレートにフェーシング加工等を施し、ベースプレートの表面を平滑に仕上げることが、一般に行われている。しかし、これには手間が掛かり、施工の容易化の妨げとなってしまう。したがって、応力を効率的に伝達しつつも、ベースプレートに対する溶接の量を低減することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１６－１５３５７１号公報
【特許文献2】特開２０１５－９６６８５号公報
【特許文献3】特開２０１１－５２４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置と鋼管柱との接合構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の免震装置と鋼管柱との接合構造は、免震装置と鋼管柱との接合構造であって、上部フランジプレート、及び前記上部フランジプレートの下に接合される積層ゴム部を有する前記免震装置と、前記免震装置の上方に設けられ、下端に柱ベースプレートが溶接された前記鋼管柱と、を備え、前記鋼管柱は横断面が一様な、内部にコンクリートは充填されていない角管状、または円形状の鋼管であり、前記柱ベースプレートは、上面にリブプレートは立設されていなく、前記上部フランジプレートの厚さ以上の鋼材で形成され、前記柱ベースプレートと前記上部フランジプレートがボルト接合されていることを特徴とする。
このような構成によれば、柱ベースプレートが、上部フランジプレートの厚さ以上の鋼材で形成されているので、柱ベースプレート自体の面外剛性が高められる。このため、応力を効率的に伝達可能で、強固な構造を実現することができる。
また、柱ベースプレートにはリブプレートが設けられていないため、リブプレートを溶接する必要がない。また、柱ベースプレートと上部フランジプレートはボルト接合されている。このため、柱ベースプレートに溶接により接合されるのは、鋼管柱のみとするような構成を実現することができる。このように、柱ベースプレートに対する溶接の量を低減することができるので、柱ベースプレートに熱歪みによる変形が生じる可能性が低減する。したがって、柱ベースプレートにフェーシング加工を行う必要が低減する。
更に、柱ベースプレートに熱歪みによる変形が生じる可能性が低減するので、鋼管柱を建方する際の精度調整も容易となる。したがって、免震装置上に鋼管柱の柱脚部を接合して鋼管柱を建方する際の施工を効率良く行うことができる。
その結果、応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置と鋼管柱との接合構造を提供することが可能となる。
すなわち、本発明の免震装置と鋼管柱との接合構造は、免震装置と鋼管柱との接合構造であって、上部フランジプレート、及び前記上部フランジプレートの下に接合される積層ゴム部を有する前記免震装置と、前記免震装置の上方に設けられ、下端に柱ベースプレートが溶接された前記鋼管柱と、を備え、前記鋼管柱は横断面が一様な、内部にコンクリートは充填されていない角管状、または円形状の鋼管であり、前記柱ベースプレートは、上面にリブプレートは立設されていなく、前記上部フランジプレートの厚さ以上の鋼材で形成され、前記柱ベースプレートと前記上部フランジプレートがボルト接合されていることを特徴とする。
このような構成によれば、柱ベースプレートが、上部フランジプレートの厚さ以上の鋼材で形成されているので、柱ベースプレート自体の面外剛性が高められる。このため、応力を効率的に伝達可能で、強固な構造を実現することができる。
また、柱ベースプレートにはリブプレートが設けられていないため、リブプレートを溶接する必要がない。また、柱ベースプレートと上部フランジプレートはボルト接合されている。このため、柱ベースプレートに溶接により接合されるのは、鋼管柱のみとするような構成を実現することができる。このように、柱ベースプレートに対する溶接の量を低減することができるので、柱ベースプレートに熱歪みによる変形が生じる可能性が低減する。したがって、柱ベースプレートにフェーシング加工を行う必要が低減する。
更に、柱ベースプレートに熱歪みによる変形が生じる可能性が低減するので、鋼管柱を建方する際の精度調整も容易となる。したがって、免震装置上に鋼管柱の柱脚部を接合して鋼管柱を建方する際の施工を効率良く行うことができる。
その結果、応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置と鋼管柱との接合構造を提供することが可能となる。
【0007】
また、本発明の免震装置と鋼管柱との接合構造は、上部フランジプレート、及び前記上部フランジプレートの下に接合される積層ゴム部を有する前記免震装置と、前記免震装置の上方に設けられ、下端に柱ベースプレートが溶接された前記鋼管柱と、を備え、前記柱ベースプレートは、前記上部フランジプレートの厚さの１.５倍以上の厚さで、かつ厚さ４０ｍｍ以上の鋼材で形成され、前記積層ゴム部の直径または対角寸法は、前記鋼管柱の外形寸法より２００ｍｍ以上大きく、前記柱ベースプレートと前記上部フランジプレートがボルト接合されていることを特徴とする。
このような構成によれば、柱ベースプレートが、上部フランジプレートの厚さの１．５倍以上の厚さで、かつ厚さ４０ｍｍ以上の鋼材で形成されているので、柱ベースプレート自体の面外剛性が高められる。なおかつ、免震装置の積層ゴム部の直径または対角寸法が鋼管柱の外径寸法よりも２００ｍｍ以上大きいため、免震装置に作用する応力は、柱ベースプレートによって広い範囲で、略均等に平均化される。このため、柱ベースプレートに水平方向の力が作用しても、鋼管柱に作用する荷重を免震装置の積層ゴム部で安定して受けることができる。このように、上記のような構成を備えることで、応力を効率的に伝達可能で、強固な構造を実現することができる。
上記のような構成のみで応力を効率的に伝達可能であるため、柱ベースプレートと鋼管柱の柱脚部との間に、補強のためのリブプレートを溶接する必要がない。また、柱ベースプレートと上部フランジプレートはボルト接合されている。このため、柱ベースプレートに溶接により接合されるのは、鋼管柱のみとするような構成を実現することができる。このように、柱ベースプレートに対する溶接の量を低減することができるので、柱ベースプレートに熱歪みによる変形が生じる可能性が低減する。したがって、柱ベースプレートにフェーシング加工を行う必要が低減する。
更に、柱ベースプレートに熱歪みによる変形が生じる可能性が低減するので、鋼管柱を建方する際の精度調整も容易となる。したがって、免震装置上に鋼管柱の柱脚部を接合して鋼管柱を建方する際の施工を効率良く行うことができる。
その結果、応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置と鋼管柱との接合構造を提供することが可能となる。
このような構成によれば、柱ベースプレートが、上部フランジプレートの厚さの１．５倍以上の厚さで、かつ厚さ４０ｍｍ以上の鋼材で形成されているので、柱ベースプレート自体の面外剛性が高められる。なおかつ、免震装置の積層ゴム部の直径または対角寸法が鋼管柱の外径寸法よりも２００ｍｍ以上大きいため、免震装置に作用する応力は、柱ベースプレートによって広い範囲で、略均等に平均化される。このため、柱ベースプレートに水平方向の力が作用しても、鋼管柱に作用する荷重を免震装置の積層ゴム部で安定して受けることができる。このように、上記のような構成を備えることで、応力を効率的に伝達可能で、強固な構造を実現することができる。
上記のような構成のみで応力を効率的に伝達可能であるため、柱ベースプレートと鋼管柱の柱脚部との間に、補強のためのリブプレートを溶接する必要がない。また、柱ベースプレートと上部フランジプレートはボルト接合されている。このため、柱ベースプレートに溶接により接合されるのは、鋼管柱のみとするような構成を実現することができる。このように、柱ベースプレートに対する溶接の量を低減することができるので、柱ベースプレートに熱歪みによる変形が生じる可能性が低減する。したがって、柱ベースプレートにフェーシング加工を行う必要が低減する。
更に、柱ベースプレートに熱歪みによる変形が生じる可能性が低減するので、鋼管柱を建方する際の精度調整も容易となる。したがって、免震装置上に鋼管柱の柱脚部を接合して鋼管柱を建方する際の施工を効率良く行うことができる。
その結果、応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置と鋼管柱との接合構造を提供することが可能となる。
【0008】
本発明の一態様においては、本発明の免震装置と鋼管柱との接合構造は、前記免震装置が、前記積層ゴム部の下に接合される下部フランジプレートを備え、当該下部フランジプレートが下方に位置する免震基礎部に接合されている積層ゴム支承であるか、または、前記積層ゴム部の下に接合される滑り材を備え、当該滑り材が、下方に位置する免震基礎部の上面に接合された滑り板に当接するように設けられている弾性滑り支承である。
このような構成によれば、鋼管柱から、免震装置としての積層ゴム支承又は弾性滑り支承に、スムーズに応力を伝達させることができる。その結果、施工が容易な免震装置と鋼管柱との接合構造を提供することが可能となる。
このような構成によれば、鋼管柱から、免震装置としての積層ゴム支承又は弾性滑り支承に、スムーズに応力を伝達させることができる。その結果、施工が容易な免震装置と鋼管柱との接合構造を提供することが可能となる。
【0009】
本発明の免震装置と鋼管柱との接合構造は、免震装置と鋼管柱との接合構造であって、上部フランジプレート、及び前記上部フランジプレートの下に接合される積層ゴム部を有する前記免震装置と、前記免震装置の上方に設けられ、下端に柱ベースプレートが溶接された前記鋼管柱と、を備え、前記柱ベースプレートは、鋳鋼により製造されて、当該柱ベースプレートから上方に立ち上がるようにリブプレートが一体に形成され、前記リブプレートは前記鋼管柱に接合され、前記柱ベースプレートと前記上部フランジプレートがボルト接合されていることを特徴とする。
このような構成によれば、柱ベースプレートにリブプレートが一体に形成されているので、柱ベースプレート自体の面外剛性が高められる。これにより、鋼管柱と免震装置と強固に接合することができ、免震装置と鋼管柱との接合部分において、局所的に過大な変形が発生するのを抑え、応力を効率的に伝達させることができる。
ここで、リブプレートは、鋳鋼によって柱ベースプレートと一体に形成されている。また、柱ベースプレートと上部フランジプレートはボルト接合されている。このため、柱ベースプレートに溶接により接合されるのは、鋼管柱のみとするような構成を実現することができる。このように、柱ベースプレートに対する溶接の量を低減することができるので、柱ベースプレートに熱歪みによる変形が生じる可能性が低減する。したがって、柱ベースプレートにフェーシング加工を行う必要が低減する。
更に、柱ベースプレートに熱歪みによる変形が生じる可能性が低減するので、鋼管柱を建方する際の精度調整も容易となる。したがって、免震装置上に鋼管柱の柱脚部を接合して鋼管柱を建方する際の施工を効率良く行うことができる。
その結果、応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置と鋼管柱との接合構造を提供することが可能となる。
このような構成によれば、柱ベースプレートにリブプレートが一体に形成されているので、柱ベースプレート自体の面外剛性が高められる。これにより、鋼管柱と免震装置と強固に接合することができ、免震装置と鋼管柱との接合部分において、局所的に過大な変形が発生するのを抑え、応力を効率的に伝達させることができる。
ここで、リブプレートは、鋳鋼によって柱ベースプレートと一体に形成されている。また、柱ベースプレートと上部フランジプレートはボルト接合されている。このため、柱ベースプレートに溶接により接合されるのは、鋼管柱のみとするような構成を実現することができる。このように、柱ベースプレートに対する溶接の量を低減することができるので、柱ベースプレートに熱歪みによる変形が生じる可能性が低減する。したがって、柱ベースプレートにフェーシング加工を行う必要が低減する。
更に、柱ベースプレートに熱歪みによる変形が生じる可能性が低減するので、鋼管柱を建方する際の精度調整も容易となる。したがって、免震装置上に鋼管柱の柱脚部を接合して鋼管柱を建方する際の施工を効率良く行うことができる。
その結果、応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置と鋼管柱との接合構造を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置と鋼管柱との接合構造を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の第一実施形態に係る鋼管柱と免震装置との接合構造を示す立断面図である。
【図2】本発明の第一実施形態の変形例に係る鋼管柱と免震装置との接合構造を示す立断面図である。
【図3】本発明の第二実施形態に係る鋼管柱と免震装置との接合構造を示す立断面図である。
【図4】本発明の第二実施形態における、鋳鋼によって一体に形成された柱ベースプレートとリブプレートとを示す斜視図である。
【図5】本発明の第一実施形態に係る鋼管柱と免震装置との接合構造の検討例において、鋼管柱の外形寸法と、免震ゴム部の直径との差を示す図である。
【図6】本発明の第一実施形態に係る鋼管柱と免震装置との接合構造の検討例における解析モデルを示す図である。
【図7】本発明の第一実施形態に係る鋼管柱と免震装置との接合構造の検討例において、地震時軸力が作用したときの変位を示す図である。
【図8】本発明の第一実施形態に係る鋼管柱と免震装置との接合構造の検討例において、解析モデルへの荷重の入力範囲を示す図である。
【図9】本発明の第一実施形態に係る鋼管柱と免震装置との接合構造の検討例において、地震時に曲げモーメントによる荷重が作用したときの変位を示す図である。
【図10】本発明の第一実施形態に係る鋼管柱と免震装置との接合構造の検討例において、解析モデルへの荷重の入力範囲を示す図である。
【図11】本発明の第一実施形態に係る鋼管柱と免震装置との接合構造の検討例において、免震ゴム部の直径を９００ｍｍとした場合の解析モデルに生じたＸ方向の曲げモーメントの分布を示す図である。
【図12】本発明の第一実施形態に係る鋼管柱と免震装置との接合構造の検討例において、免震ゴム部の直径を９００ｍｍとした場合の解析モデルに生じたＹ方向の曲げモーメントの分布を示す図である。
【図13】本発明の第一実施形態に係る鋼管柱と免震装置との接合構造の検討例において、免震ゴム部の直径を１０００ｍｍとした場合の解析モデルに生じたＸ方向の曲げモーメントの分布を示す図である。
【図14】本発明の第一実施形態に係る鋼管柱と免震装置との接合構造の検討例において、免震ゴム部の直径を１０００ｍｍとした場合の解析モデルに生じたＹ方向の曲げモーメントの分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、添付図面を参照して、本発明による免震装置と鋼管柱との接合構造を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態に係る鋼管柱と免震装置との接合構造を示す立断面図を図１に示す。
図１に示されるように、免震建物１Ａは、下部構造体２と、上部構造体３と、免震装置４Ａと、を備えている。下部構造体２は、地盤中に構築された基礎杭（図示無し）、基礎梁（図示無し）等を適宜備えている。
上部構造体３は、下部構造体２上に設けられている。上部構造体３は、下部構造体２により支持されている。上部構造体３は、複数本のコンクリート充填鋼管柱５（図１には１本のみを図示している）と、水平方向で隣り合うコンクリート充填鋼管柱５同士の間に架設された梁３２（図１には、上部構造体３において最下部の梁３２のみを図示している）と、を備えている。
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態に係る鋼管柱と免震装置との接合構造を示す立断面図を図１に示す。
図１に示されるように、免震建物１Ａは、下部構造体２と、上部構造体３と、免震装置４Ａと、を備えている。下部構造体２は、地盤中に構築された基礎杭（図示無し）、基礎梁（図示無し）等を適宜備えている。
上部構造体３は、下部構造体２上に設けられている。上部構造体３は、下部構造体２により支持されている。上部構造体３は、複数本のコンクリート充填鋼管柱５（図１には１本のみを図示している）と、水平方向で隣り合うコンクリート充填鋼管柱５同士の間に架設された梁３２（図１には、上部構造体３において最下部の梁３２のみを図示している）と、を備えている。
【0013】
コンクリート充填鋼管柱５は、基礎杭（図示無し）の杭頂部に形成された免震基礎部２１上に配置されている。コンクリート充填鋼管柱５は、柱の横断面が柱脚部側に向かって拡大していく拡幅部はなく、柱の横断面は一様であり、ほぼ同一形状で上下方向に延びている。コンクリート充填鋼管柱５は、鋼管柱５１と、柱ベースプレート５４と、を備えている。鋼管柱５１は、鋼管部５３と、コンクリート部５２と、を備えている。
鋼管部５３は、上下方向に延びる筒状をなしている。本実施形態において、鋼管部５３は、例えば平断面視矩形の角管状をなしている。コンクリート部５２は、鋼管部５３内に充填されている。
柱ベースプレート５４は、鋼管部５３の下方に設置されている。柱ベースプレート５４は、水平面に沿って配置された鋼板からなる。柱ベースプレート５４は、当該柱ベースプレートの上面にリブプレートは立設されていなく、鋼管部５３の下端に溶接されている。柱ベースプレート５４は、後述する免震装置４Ａの上部フランジプレート４２上に重ねて配置されている。
鋼管部５３は、上下方向に延びる筒状をなしている。本実施形態において、鋼管部５３は、例えば平断面視矩形の角管状をなしている。コンクリート部５２は、鋼管部５３内に充填されている。
柱ベースプレート５４は、鋼管部５３の下方に設置されている。柱ベースプレート５４は、水平面に沿って配置された鋼板からなる。柱ベースプレート５４は、当該柱ベースプレートの上面にリブプレートは立設されていなく、鋼管部５３の下端に溶接されている。柱ベースプレート５４は、後述する免震装置４Ａの上部フランジプレート４２上に重ねて配置されている。
【0014】
免震装置４Ａは、下部構造体２と上部構造体３のコンクリート充填鋼管柱５の間に設けられている。免震装置４Ａは、下部構造体２の免震基礎部２１と、上部構造体３のコンクリート充填鋼管柱５との間に配置されている。
本実施形態における免震装置４Ａは、積層ゴム支承４０Ａであり、下部フランジプレート４１と、上部フランジプレート４２と、積層ゴム部４３と、を備えている。
下部フランジプレート４１、及び上部フランジプレート４２は、上下方向に間隔をあけて配置されている。下部フランジプレート４１、及び上部フランジプレート４２は、それぞれ水平面内に沿って配置された鋼板からなる。本実施形態において、下部フランジプレート４１、及び上部フランジプレート４２は、それぞれ平面視矩形状をなしている。下部フランジプレート４１は、下部構造体２の免震基礎部２１の上面に設けられた免震基礎ベースプレート４４に重ねて配置されている。
本実施形態における免震装置４Ａは、積層ゴム支承４０Ａであり、下部フランジプレート４１と、上部フランジプレート４２と、積層ゴム部４３と、を備えている。
下部フランジプレート４１、及び上部フランジプレート４２は、上下方向に間隔をあけて配置されている。下部フランジプレート４１、及び上部フランジプレート４２は、それぞれ水平面内に沿って配置された鋼板からなる。本実施形態において、下部フランジプレート４１、及び上部フランジプレート４２は、それぞれ平面視矩形状をなしている。下部フランジプレート４１は、下部構造体２の免震基礎部２１の上面に設けられた免震基礎ベースプレート４４に重ねて配置されている。
【0015】
免震基礎ベースプレート４４の下面には、下方に向かって突出する複数本のアンカースタッド４４ｓが設けられている。複数本のアンカースタッド４４ｓは、免震基礎部２１中に埋設されている。下部フランジプレート４１、及び免震基礎ベースプレート４４は、複数本のアンカーボルト４５によって、免震基礎部２１に接合されている。複数本のアンカーボルト４５は、上方から見て、積層ゴム部４３の径方向外側で、周方向に等間隔をあけて配置されている。各アンカーボルト４５は、下部フランジプレート４１、免震基礎ベースプレート４４を貫通し、免震基礎部２１中に挿入され、埋設されて、免震基礎部２１に定着されている。
積層ゴム部４３は、下部フランジプレート４１と上部フランジプレート４２との間に配置されている。積層ゴム部４３は、上部フランジプレート４２の下に接合されている。積層ゴム部４３は、下部フランジプレート４１の上に接合されている。積層ゴム部４３は、鋼板４３ａと、ゴム系材料等から形成される粘弾性体４３ｂとを上下方向に複数層に積層することで形成されている。本実施形態において、積層ゴム部４３は、上方から見て円形に形成されている。積層ゴム部４３は、上方から見て矩形状に形成してもよい。
積層ゴム部４３は、下部フランジプレート４１と上部フランジプレート４２との間に配置されている。積層ゴム部４３は、上部フランジプレート４２の下に接合されている。積層ゴム部４３は、下部フランジプレート４１の上に接合されている。積層ゴム部４３は、鋼板４３ａと、ゴム系材料等から形成される粘弾性体４３ｂとを上下方向に複数層に積層することで形成されている。本実施形態において、積層ゴム部４３は、上方から見て円形に形成されている。積層ゴム部４３は、上方から見て矩形状に形成してもよい。
【0016】
コンクリート充填鋼管柱５の柱ベースプレート５４と、免震装置４Ａの上部フランジプレート４２とは、複数本のボルト５５を介してボルト接合されている。
本実施形態では、後述の検討例（番号ＲＢ９０、ＲＢ１００）に基づき、免震装置と鋼管柱との接合構造を構成する柱ベースプレート５４の厚さＴ１と上部フランジプレート４２の厚さＴ２の関係、及び積層ゴム部４３の直径または対角寸法Ｄ２と、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１の関係について、下記のように設定した。
検討例（ＲＢ１００）では、上部フランジプレート４２が厚さ３２ｍｍで、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１よりも積層ゴム部４３の直径または対角寸法Ｄ２が４００ｍｍ大きい場合、柱ベースプレート５４の厚さＴ１を上部フランジプレート４２の厚さＴ２の約３.０倍の９５ｍｍにすると、柱ベースプレート５４を補強することなく、柱ベースプレート５４の内部応力を所定の管理値以下に収めることができた。よって、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１よりも積層ゴム部４３の直径または対角寸法Ｄ２を２００ｍｍ大きくした場合には、柱ベースプレート５４の内部応力も検討例の５０％程度になると推定される。また、柱ベースプレート５４の厚さＴ１は、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１よりも積層ゴム部４３の直径または対角寸法Ｄ２が２００ｍｍ大きい場合の内部応力の推定値に対応するように、検討例による厚さ９５ｍｍの０.５倍の４７.５ｍｍ確保出来れば、柱ベースプレート５４の内部応力を所定の管理値以下にできると推定される。
よって、本実施形態では、柱ベースプレート５４の厚さＴ１の下限値として、積層ゴム部４３の直径または対角寸法Ｄ２が鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１より２００ｍｍ以上大きい場合、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の１.５倍以上の厚さで、かつ厚さ４０ｍｍ以上の鋼材で形成する必要があると設定した。
本実施形態では、後述の検討例（番号ＲＢ９０、ＲＢ１００）に基づき、免震装置と鋼管柱との接合構造を構成する柱ベースプレート５４の厚さＴ１と上部フランジプレート４２の厚さＴ２の関係、及び積層ゴム部４３の直径または対角寸法Ｄ２と、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１の関係について、下記のように設定した。
検討例（ＲＢ１００）では、上部フランジプレート４２が厚さ３２ｍｍで、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１よりも積層ゴム部４３の直径または対角寸法Ｄ２が４００ｍｍ大きい場合、柱ベースプレート５４の厚さＴ１を上部フランジプレート４２の厚さＴ２の約３.０倍の９５ｍｍにすると、柱ベースプレート５４を補強することなく、柱ベースプレート５４の内部応力を所定の管理値以下に収めることができた。よって、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１よりも積層ゴム部４３の直径または対角寸法Ｄ２を２００ｍｍ大きくした場合には、柱ベースプレート５４の内部応力も検討例の５０％程度になると推定される。また、柱ベースプレート５４の厚さＴ１は、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１よりも積層ゴム部４３の直径または対角寸法Ｄ２が２００ｍｍ大きい場合の内部応力の推定値に対応するように、検討例による厚さ９５ｍｍの０.５倍の４７.５ｍｍ確保出来れば、柱ベースプレート５４の内部応力を所定の管理値以下にできると推定される。
よって、本実施形態では、柱ベースプレート５４の厚さＴ１の下限値として、積層ゴム部４３の直径または対角寸法Ｄ２が鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１より２００ｍｍ以上大きい場合、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の１.５倍以上の厚さで、かつ厚さ４０ｍｍ以上の鋼材で形成する必要があると設定した。
【0017】
具体的には、本実施形態では、柱ベースプレート５４の厚さＴ１は、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の１.５倍以上に設定されている。柱ベースプレート５４の厚さＴ１は、４０ｍｍ以上に設定されている。例えば、上部フランジプレート４２の厚さＴ２が３２ｍｍである場合、柱ベースプレート５４の厚さＴ１は、例えば４８ｍｍ以上に設定される。
柱ベースプレート５４の厚さＴ１は、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の２倍以上に設定するのが、より好ましい。すなわち、上記のように、上部フランジプレート４２の厚さＴ２が３２ｍｍである場合、柱ベースプレート５４の厚さＴ１は、例えば６４ｍｍ以上に設定されるのがより望ましい。柱ベースプレート５４の厚さＴ１は、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の３倍以上に設定するのが、更に好ましい。
柱ベースプレート５４の厚さＴ１は、過度に大きいと、重量増、コスト増等に繋がるため、例えば１００ｍｍ以下に設定するのが好ましい。
また、積層ゴム部４３の直径Ｄ２は、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１より２００ｍｍ以上大きく形成されている。ここで、積層ゴム部４３が上方から見て矩形状である場合には、積層ゴム部４３の対角寸法を、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１より２００ｍｍ以上大きく形成する。
特に、上記のように、積層ゴム部４３の直径Ｄ２と、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１との差分値は、柱ベースプレート５４の厚さＴ１に密接に関連している。このため、例えば積層ゴム部４３の直径Ｄ２を、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１より４００ｍｍ以上大きくした場合においては、柱ベースプレート５４の厚さＴ１を上部フランジプレート４２の厚さＴ２の３.０倍以上とするのがより好ましい。
このような構成によれば、柱ベースプレート５４が、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の１．５倍以上の厚さＴ１で、かつ厚さＴ１＝４０ｍｍ以上の鋼材で形成されているので、柱ベースプレート５４自体の面外剛性が高められる。しかも、免震装置４Ａの積層ゴム部４３の直径Ｄ２または対角寸法が鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１よりも２００ｍｍ以上大きいため、鋼管柱５１の柱脚部５１ｂよりも外側に突出する柱ベースプレート５４の少なくとも一部の下側に、免震装置４Ａの積層ゴム部４３が位置することになる。これにより、柱ベースプレート５４に水平方向の力が作用しても、鋼管柱５１に作用する荷重を免震装置４Ａの積層ゴム部４３で安定して受けることができる。
上記のように、本発明によれば、柱ベースプレート付きの鋼管柱と免震装置の接合構造では、柱ベースプレート（鋳鉄を除く）と鋼管柱の外周面には補強材等を設けないことで、柱ベースプレートや鋼管柱に対する溶接量を減らすことができ、柱ベースプレートや鋼管柱への入熱量を減らすことができる。よって、鋼管柱に柱ベースプレートを溶接する必要はあるが、柱ベースプレートに生じることがある、溶接等の矯正を最小限にすることができる。その結果、本発明の鋼管柱と免震装置の接合構造では、高品真で、工期短縮が可能となる。
柱ベースプレート５４の厚さＴ１は、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の２倍以上に設定するのが、より好ましい。すなわち、上記のように、上部フランジプレート４２の厚さＴ２が３２ｍｍである場合、柱ベースプレート５４の厚さＴ１は、例えば６４ｍｍ以上に設定されるのがより望ましい。柱ベースプレート５４の厚さＴ１は、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の３倍以上に設定するのが、更に好ましい。
柱ベースプレート５４の厚さＴ１は、過度に大きいと、重量増、コスト増等に繋がるため、例えば１００ｍｍ以下に設定するのが好ましい。
また、積層ゴム部４３の直径Ｄ２は、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１より２００ｍｍ以上大きく形成されている。ここで、積層ゴム部４３が上方から見て矩形状である場合には、積層ゴム部４３の対角寸法を、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１より２００ｍｍ以上大きく形成する。
特に、上記のように、積層ゴム部４３の直径Ｄ２と、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１との差分値は、柱ベースプレート５４の厚さＴ１に密接に関連している。このため、例えば積層ゴム部４３の直径Ｄ２を、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１より４００ｍｍ以上大きくした場合においては、柱ベースプレート５４の厚さＴ１を上部フランジプレート４２の厚さＴ２の３.０倍以上とするのがより好ましい。
このような構成によれば、柱ベースプレート５４が、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の１．５倍以上の厚さＴ１で、かつ厚さＴ１＝４０ｍｍ以上の鋼材で形成されているので、柱ベースプレート５４自体の面外剛性が高められる。しかも、免震装置４Ａの積層ゴム部４３の直径Ｄ２または対角寸法が鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１よりも２００ｍｍ以上大きいため、鋼管柱５１の柱脚部５１ｂよりも外側に突出する柱ベースプレート５４の少なくとも一部の下側に、免震装置４Ａの積層ゴム部４３が位置することになる。これにより、柱ベースプレート５４に水平方向の力が作用しても、鋼管柱５１に作用する荷重を免震装置４Ａの積層ゴム部４３で安定して受けることができる。
上記のように、本発明によれば、柱ベースプレート付きの鋼管柱と免震装置の接合構造では、柱ベースプレート（鋳鉄を除く）と鋼管柱の外周面には補強材等を設けないことで、柱ベースプレートや鋼管柱に対する溶接量を減らすことができ、柱ベースプレートや鋼管柱への入熱量を減らすことができる。よって、鋼管柱に柱ベースプレートを溶接する必要はあるが、柱ベースプレートに生じることがある、溶接等の矯正を最小限にすることができる。その結果、本発明の鋼管柱と免震装置の接合構造では、高品真で、工期短縮が可能となる。
【0018】
上述したような免震装置４Ａと鋼管柱５１との接合構造によれば、上部フランジプレート４２、及び上部フランジプレート４２の下に接合される積層ゴム部４３を有する免震装置４Ａと、免震装置４Ａの上方に設けられ、下端に柱ベースプレート５４が溶接された鋼管柱５１と、を備え、柱ベースプレート５４は、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の１.５倍以上の厚さＴ１で、かつ厚さＴ１＝４０ｍｍ以上の鋼材で形成され、積層ゴム部４３の直径Ｄ２または対角寸法は、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１より２００ｍｍ以上大きく、柱ベースプレート５４と上部フランジプレート４２がボルト接合されている。
このような構成によれば、柱ベースプレート５４が、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の１．５倍以上の厚さＴ１で、かつ厚さＴ１＝４０ｍｍ以上の鋼材で形成されているので、柱ベースプレート５４自体の面外剛性が高められる。なおかつ、免震装置４Ａの積層ゴム部４３の直径Ｄ２または対角寸法Ｄ２が鋼管柱５１の外径寸法Ｄ１よりも２００ｍｍ以上大きいため、免震装置４Ａに作用する応力は、柱ベースプレート５４によって広い範囲で、略均等に平均化される。このため、柱ベースプレート５４に水平方向の力が作用しても、鋼管柱５１に作用する荷重を免震装置４Ａの積層ゴム部４３で安定して受けることができる。このように、上記のような構成を備えることで、応力を効率的に伝達可能で、強固な構造を実現することができる。
上記のような構成のみで応力を効率的に伝達可能であるため、柱ベースプレート５４と鋼管柱５１の柱脚部５１ｂとの間に、補強のためのリブプレートを溶接する必要がない。また、柱ベースプレート５４と上部フランジプレート４２はボルト接合されている。このため、柱ベースプレート５４に溶接により接合されるのは、鋼管柱５１のみとするような構成を実現することができる。このように、柱ベースプレート５４に対する溶接の量を低減することができるので、柱ベースプレート５４に熱歪みによる変形が生じる可能性が低減する。したがって、柱ベースプレート５４にフェーシング加工を行う必要が低減する。
更に、柱ベースプレート５４に熱歪みによる変形が生じる可能性が低減するので、鋼管柱５１を建方する際の精度調整も容易となる。したがって、免震装置４Ａ上に鋼管柱５１の柱脚部５１ｂを接合して鋼管柱５１を建方する際の施工を効率良く行うことができる。
その結果、応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置４Ａと鋼管柱５１との接合構造を提供することが可能となる。
このような構成によれば、柱ベースプレート５４が、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の１．５倍以上の厚さＴ１で、かつ厚さＴ１＝４０ｍｍ以上の鋼材で形成されているので、柱ベースプレート５４自体の面外剛性が高められる。なおかつ、免震装置４Ａの積層ゴム部４３の直径Ｄ２または対角寸法Ｄ２が鋼管柱５１の外径寸法Ｄ１よりも２００ｍｍ以上大きいため、免震装置４Ａに作用する応力は、柱ベースプレート５４によって広い範囲で、略均等に平均化される。このため、柱ベースプレート５４に水平方向の力が作用しても、鋼管柱５１に作用する荷重を免震装置４Ａの積層ゴム部４３で安定して受けることができる。このように、上記のような構成を備えることで、応力を効率的に伝達可能で、強固な構造を実現することができる。
上記のような構成のみで応力を効率的に伝達可能であるため、柱ベースプレート５４と鋼管柱５１の柱脚部５１ｂとの間に、補強のためのリブプレートを溶接する必要がない。また、柱ベースプレート５４と上部フランジプレート４２はボルト接合されている。このため、柱ベースプレート５４に溶接により接合されるのは、鋼管柱５１のみとするような構成を実現することができる。このように、柱ベースプレート５４に対する溶接の量を低減することができるので、柱ベースプレート５４に熱歪みによる変形が生じる可能性が低減する。したがって、柱ベースプレート５４にフェーシング加工を行う必要が低減する。
更に、柱ベースプレート５４に熱歪みによる変形が生じる可能性が低減するので、鋼管柱５１を建方する際の精度調整も容易となる。したがって、免震装置４Ａ上に鋼管柱５１の柱脚部５１ｂを接合して鋼管柱５１を建方する際の施工を効率良く行うことができる。
その結果、応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置４Ａと鋼管柱５１との接合構造を提供することが可能となる。
【0019】
また、免震装置４Ａが、積層ゴム部４３の下に接合される下部フランジプレート４１を備え、下部フランジプレート４１が下方に位置する免震基礎部２１に接合されている積層ゴム支承４０Ａである。
このような構成によれば、鋼管柱５１から、免震装置４Ａとしての積層ゴム支承４０Ａに、スムーズに応力を伝達させることができる。その結果、施工が容易な免震装置４Ａと鋼管柱５１との接合構造を提供することが可能となる。
このような構成によれば、鋼管柱５１から、免震装置４Ａとしての積層ゴム支承４０Ａに、スムーズに応力を伝達させることができる。その結果、施工が容易な免震装置４Ａと鋼管柱５１との接合構造を提供することが可能となる。
【0020】
（第一実施形態の変形例）
なお、本発明の免震装置と鋼管柱との接合構造は、図面を参照して説明した上述の第一実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記第一実施形態では、免震装置４Ａとして、積層ゴム支承４０Ａを備えるようにしたが、これに代えて、弾性滑り支承４０Ｂを採用することもできる。
本発明の第一実施形態の変形例に係る鋼管柱と免震装置との接合構造を示す立断面図を図２に示す。
図２に示されるように、免震建物１Ｂは、下部構造体２と、上部構造体３と、免震装置４Ｂと、を備えている。
免震装置４Ｂは、下部構造体２と上部構造体３のコンクリート充填鋼管柱５の間に設けられている。免震装置４Ｂは、下部構造体２の免震基礎部２１Ｂと、上部構造体３のコンクリート充填鋼管柱５との間に配置されている。
本実施形態における免震装置４Ｂは、弾性滑り支承４０Ｂであり、上部フランジプレート４２と、積層ゴム部４３と、滑り材４７と、を備えている。
滑り材４７、及び上部フランジプレート４２は、上下方向に間隔をあけて配置されている。滑り材４７は、水平面内に沿って配置されている。本実施形態において、滑り材４７は、平面視矩形状をなしている。滑り材４７は、積層ゴム部４３の下に接合されている。滑り材４７は、下部構造体２の免震基礎部２１の上面に接合された滑り板４９に重ねて配置されている。滑り材４７は、滑り板４９に当接するように設けられている。滑り材４７は、滑り板４９上で、水平方向に滑り変位可能とされている。
なお、本発明の免震装置と鋼管柱との接合構造は、図面を参照して説明した上述の第一実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記第一実施形態では、免震装置４Ａとして、積層ゴム支承４０Ａを備えるようにしたが、これに代えて、弾性滑り支承４０Ｂを採用することもできる。
本発明の第一実施形態の変形例に係る鋼管柱と免震装置との接合構造を示す立断面図を図２に示す。
図２に示されるように、免震建物１Ｂは、下部構造体２と、上部構造体３と、免震装置４Ｂと、を備えている。
免震装置４Ｂは、下部構造体２と上部構造体３のコンクリート充填鋼管柱５の間に設けられている。免震装置４Ｂは、下部構造体２の免震基礎部２１Ｂと、上部構造体３のコンクリート充填鋼管柱５との間に配置されている。
本実施形態における免震装置４Ｂは、弾性滑り支承４０Ｂであり、上部フランジプレート４２と、積層ゴム部４３と、滑り材４７と、を備えている。
滑り材４７、及び上部フランジプレート４２は、上下方向に間隔をあけて配置されている。滑り材４７は、水平面内に沿って配置されている。本実施形態において、滑り材４７は、平面視矩形状をなしている。滑り材４７は、積層ゴム部４３の下に接合されている。滑り材４７は、下部構造体２の免震基礎部２１の上面に接合された滑り板４９に重ねて配置されている。滑り材４７は、滑り板４９に当接するように設けられている。滑り材４７は、滑り板４９上で、水平方向に滑り変位可能とされている。
【0021】
本変形例では、上記実施形態と同様、柱ベースプレート５４の厚さＴ１は、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の１.５倍以上に設定されている。柱ベースプレート５４の厚さＴ１は、４０ｍｍ以上に設定されている。
また、積層ゴム部４３の直径Ｄ２は、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１より２００ｍｍ以上大きく形成されている。ここで、積層ゴム部４３が上方から見て矩形状である場合には、積層ゴム部４３の対角寸法を、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１より２００ｍｍ以上大きく形成する。
また、積層ゴム部４３の直径Ｄ２は、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１より２００ｍｍ以上大きく形成されている。ここで、積層ゴム部４３が上方から見て矩形状である場合には、積層ゴム部４３の対角寸法を、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１より２００ｍｍ以上大きく形成する。
【0022】
上述したような免震装置４Ｂと鋼管柱５１との接合構造によれば、上部フランジプレート４２、及び上部フランジプレート４２の下に接合される積層ゴム部４３を有する免震装置４Ｂと、免震装置４Ｂの上方に設けられ、下端に柱ベースプレート５４が溶接された鋼管柱５１と、を備え、柱ベースプレート５４は、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の１.５倍以上の厚さＴ１で、かつ厚さＴ１＝４０ｍｍ以上の鋼材で形成され、積層ゴム部４３の直径Ｄ２または対角寸法は、鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１より２００ｍｍ以上大きく、柱ベースプレート５４と上部フランジプレート４２がボルト接合されている。
このような構成によれば、柱ベースプレート５４が、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の１．５倍以上の厚さＴ１で、かつ厚さＴ１＝４０ｍｍ以上の鋼材で形成されているので、柱ベースプレート５４自体の面外剛性が高められる。なおかつ、免震装置４Ｂの積層ゴム部４３の直径Ｄ２または対角寸法Ｄ２が鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１よりも２００ｍｍ以上大きいため、免震装置４Ｂに作用する応力は、柱ベースプレート５４によって広い範囲で、略均等に平均化される。このため、柱ベースプレート５４に水平方向の力が作用しても、鋼管柱５１に作用する荷重を免震装置４Ｂの積層ゴム部４３で安定して受けることができる。このように、上記のような構成を備えることで、応力を効率的に伝達可能で、強固な構造を実現することができる。
上記のような構成のみで応力を効率的に伝達可能であるため、柱ベースプレート５４と鋼管柱５１の柱脚部５１ｂとの間に、補強のためのリブプレートを溶接する必要がない。また、柱ベースプレート５４と上部フランジプレート４２はボルト接合されている。このため、柱ベースプレート５４に溶接により接合されるのは、鋼管柱５１のみとするような構成を実現することができる。このように、柱ベースプレート５４に対する溶接の量を低減することができるので、柱ベースプレート５４に熱歪みによる変形が生じる可能性が低減する。したがって、柱ベースプレート５４にフェーシング加工を行う必要が低減する。
更に、柱ベースプレート５４に熱歪みによる変形が生じる可能性が低減するので、鋼管柱５１を建方する際の精度調整も容易となる。したがって、免震装置４Ｂ上に鋼管柱５１の柱脚部５１ｂを接合して鋼管柱５１を建方する際の施工を効率良く行うことができる。
その結果、応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置４Ｂと鋼管柱５１との接合構造を提供することが可能となる。
このような構成によれば、柱ベースプレート５４が、上部フランジプレート４２の厚さＴ２の１．５倍以上の厚さＴ１で、かつ厚さＴ１＝４０ｍｍ以上の鋼材で形成されているので、柱ベースプレート５４自体の面外剛性が高められる。なおかつ、免震装置４Ｂの積層ゴム部４３の直径Ｄ２または対角寸法Ｄ２が鋼管柱５１の外形寸法Ｄ１よりも２００ｍｍ以上大きいため、免震装置４Ｂに作用する応力は、柱ベースプレート５４によって広い範囲で、略均等に平均化される。このため、柱ベースプレート５４に水平方向の力が作用しても、鋼管柱５１に作用する荷重を免震装置４Ｂの積層ゴム部４３で安定して受けることができる。このように、上記のような構成を備えることで、応力を効率的に伝達可能で、強固な構造を実現することができる。
上記のような構成のみで応力を効率的に伝達可能であるため、柱ベースプレート５４と鋼管柱５１の柱脚部５１ｂとの間に、補強のためのリブプレートを溶接する必要がない。また、柱ベースプレート５４と上部フランジプレート４２はボルト接合されている。このため、柱ベースプレート５４に溶接により接合されるのは、鋼管柱５１のみとするような構成を実現することができる。このように、柱ベースプレート５４に対する溶接の量を低減することができるので、柱ベースプレート５４に熱歪みによる変形が生じる可能性が低減する。したがって、柱ベースプレート５４にフェーシング加工を行う必要が低減する。
更に、柱ベースプレート５４に熱歪みによる変形が生じる可能性が低減するので、鋼管柱５１を建方する際の精度調整も容易となる。したがって、免震装置４Ｂ上に鋼管柱５１の柱脚部５１ｂを接合して鋼管柱５１を建方する際の施工を効率良く行うことができる。
その結果、応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置４Ｂと鋼管柱５１との接合構造を提供することが可能となる。
【0023】
また、免震装置４Ｂが、積層ゴム部４３の下に接合される滑り材４７を備え、滑り材４７が、下方に位置する免震基礎部２１の上面に接合された滑り板４９に当接するように設けられている弾性滑り支承４０Ｂである。
このような構成によれば、鋼管柱５１から、免震装置４Ｂとしての弾性滑り支承４０Ｂに、スムーズに応力を伝達させることができる。その結果、施工が容易な免震装置４Ｂと鋼管柱５１との接合構造を提供することが可能となる。
このような構成によれば、鋼管柱５１から、免震装置４Ｂとしての弾性滑り支承４０Ｂに、スムーズに応力を伝達させることができる。その結果、施工が容易な免震装置４Ｂと鋼管柱５１との接合構造を提供することが可能となる。
【0024】
［第二実施形態］
本発明の第二実施形態に係る鋼管柱と免震装置との接合構造を示す立断面図を図３に示す。図４は、本発明の第二実施形態における、鋳鋼によって一体に形成された柱ベースプレートとリブプレートとを示す斜視図である。
図３に示されるように、免震建物１Ｃは、下部構造体２と、上部構造体３と、免震装置４Ｃと、を備えている。
上部構造体３のコンクリート充填鋼管柱５Ｃは、柱の横断面が柱脚部側に向かって拡大していく拡幅部はなく、柱の横断面が一様な鋼管柱５１Ｃと、柱ベースプレート６１と、を備えている。鋼管柱５１Ｃは、鋼管部５３と、コンクリート部５２と、を備えている。
柱ベースプレート６１は、鋼管部５３の下方に設置されている。柱ベースプレート６１は、水平面に沿って配置された鋼板からなる。柱ベースプレート６１は、免震装置４Ｃの上部フランジプレート４２上に重ねて配置されている。図３、図４に示すように、柱ベースプレート６１の上面には、リブプレート６２が設けられている。リブプレート６２は、柱ベースプレート６１の上面から上方に立ち上がるように形成されている。リブプレート６２は、鋼管柱５１Ｃの柱脚部５１ｂにおいて、鋼管部５３の外側に配置されている。リブプレート６２は、鋼管部５３の周方向に間隔をあけて複数枚が設けられている。本実施形態において、複数のリブプレート６２は、上方から見て矩形状を成した鋼管部５３の四方の外側面５３ｓに対向するよう配置されている。図４に示すように、このような柱ベースプレート６１と、リブプレート６２とは、鋳鋼により製造されている。すなわち、柱ベースプレート６１と、リブプレート６２とは、鋳造により、予め一体に形成された柱ベース部材６０を形成している。
図３に示すように、柱ベース部材６０は、柱ベースプレート６１が鋼管部５３の下端に溶接され、各リブプレート６２が鋼管部５３の各外側面５３ｓに溶接により接合されている。
本発明の第二実施形態に係る鋼管柱と免震装置との接合構造を示す立断面図を図３に示す。図４は、本発明の第二実施形態における、鋳鋼によって一体に形成された柱ベースプレートとリブプレートとを示す斜視図である。
図３に示されるように、免震建物１Ｃは、下部構造体２と、上部構造体３と、免震装置４Ｃと、を備えている。
上部構造体３のコンクリート充填鋼管柱５Ｃは、柱の横断面が柱脚部側に向かって拡大していく拡幅部はなく、柱の横断面が一様な鋼管柱５１Ｃと、柱ベースプレート６１と、を備えている。鋼管柱５１Ｃは、鋼管部５３と、コンクリート部５２と、を備えている。
柱ベースプレート６１は、鋼管部５３の下方に設置されている。柱ベースプレート６１は、水平面に沿って配置された鋼板からなる。柱ベースプレート６１は、免震装置４Ｃの上部フランジプレート４２上に重ねて配置されている。図３、図４に示すように、柱ベースプレート６１の上面には、リブプレート６２が設けられている。リブプレート６２は、柱ベースプレート６１の上面から上方に立ち上がるように形成されている。リブプレート６２は、鋼管柱５１Ｃの柱脚部５１ｂにおいて、鋼管部５３の外側に配置されている。リブプレート６２は、鋼管部５３の周方向に間隔をあけて複数枚が設けられている。本実施形態において、複数のリブプレート６２は、上方から見て矩形状を成した鋼管部５３の四方の外側面５３ｓに対向するよう配置されている。図４に示すように、このような柱ベースプレート６１と、リブプレート６２とは、鋳鋼により製造されている。すなわち、柱ベースプレート６１と、リブプレート６２とは、鋳造により、予め一体に形成された柱ベース部材６０を形成している。
図３に示すように、柱ベース部材６０は、柱ベースプレート６１が鋼管部５３の下端に溶接され、各リブプレート６２が鋼管部５３の各外側面５３ｓに溶接により接合されている。
【0025】
免震装置４Ｃは、下部構造体２と上部構造体３のコンクリート充填鋼管柱５Ｃの間に設けられている。免震装置４Ｃは、下部構造体２の免震基礎部２１と、上部構造体３のコンクリート充填鋼管柱５Ｃとの間に配置されている。本実施形態における免震装置４Ｃは、積層ゴム支承４０Ｃであり、下部フランジプレート４１と、上部フランジプレート４２と、積層ゴム部４３と、を備えている。
コンクリート充填鋼管柱５Ｃの柱ベースプレート６１と、免震装置４Ｃの上部フランジプレート４２とは、複数本のボルト５５を介してボルト接合されている。
コンクリート充填鋼管柱５Ｃの柱ベースプレート６１と、免震装置４Ｃの上部フランジプレート４２とは、複数本のボルト５５を介してボルト接合されている。
【0026】
上述したような免震装置４Ｃと鋼管柱５１Ｃとの接合構造は、上部フランジプレート４２、及び上部フランジプレート４２の下に接合される積層ゴム部４３を有する免震装置４Ｃと、免震装置４Ｃの上方に設けられ、下端に柱ベースプレート６１が溶接された鋼管柱５１Ｃと、を備え、柱ベースプレート６１は、鋳鋼により製造されて、柱ベースプレート６１から上方に立ち上がるようにリブプレート６２が一体に形成され、リブプレート６２は鋼管柱５１Ｃに接合され、柱ベースプレート６１と上部フランジプレート４２がボルト接合されている。
このような構成によれば、柱ベースプレート６１にリブプレート６２が一体に形成されているので、柱ベースプレート６１自体の面外剛性が高められる。これにより、鋼管柱５１Ｃと免震装置４Ｃと強固に接合することができ、免震装置４Ｃと鋼管柱５１Ｃとの接合部分において、局所的に過大な変形が発生するのを抑え、応力を効率的に伝達させることができる。
ここで、リブプレート６２は、鋳鋼によって柱ベースプレート６１と一体に形成されている。また、柱ベースプレート６１と上部フランジプレート４２はボルト接合されている。このため、柱ベースプレート６１に溶接により接合されるのは、鋼管柱５１Ｃのみとするような構成を実現することができる。このように、柱ベースプレート６１に対する溶接の量を低減することができるので、柱ベースプレート６１に熱歪みによる変形が生じる可能性が低減する。したがって、柱ベースプレート６１にフェーシング加工を行う必要が低減する。
更に、柱ベースプレート６１に熱歪みによる変形が生じる可能性が低減するので、鋼管柱５１Ｃを建方する際の精度調整も容易となる。したがって、免震装置４Ｃ上に鋼管柱５１Ｃの柱脚部５１ｂを接合して鋼管柱５１Ｃを建方する際の施工を効率良く行うことができる。
その結果、応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置４Ｃと鋼管柱５１Ｃとの接合構造を提供することが可能となる。
このような構成によれば、柱ベースプレート６１にリブプレート６２が一体に形成されているので、柱ベースプレート６１自体の面外剛性が高められる。これにより、鋼管柱５１Ｃと免震装置４Ｃと強固に接合することができ、免震装置４Ｃと鋼管柱５１Ｃとの接合部分において、局所的に過大な変形が発生するのを抑え、応力を効率的に伝達させることができる。
ここで、リブプレート６２は、鋳鋼によって柱ベースプレート６１と一体に形成されている。また、柱ベースプレート６１と上部フランジプレート４２はボルト接合されている。このため、柱ベースプレート６１に溶接により接合されるのは、鋼管柱５１Ｃのみとするような構成を実現することができる。このように、柱ベースプレート６１に対する溶接の量を低減することができるので、柱ベースプレート６１に熱歪みによる変形が生じる可能性が低減する。したがって、柱ベースプレート６１にフェーシング加工を行う必要が低減する。
更に、柱ベースプレート６１に熱歪みによる変形が生じる可能性が低減するので、鋼管柱５１Ｃを建方する際の精度調整も容易となる。したがって、免震装置４Ｃ上に鋼管柱５１Ｃの柱脚部５１ｂを接合して鋼管柱５１Ｃを建方する際の施工を効率良く行うことができる。
その結果、応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置４Ｃと鋼管柱５１Ｃとの接合構造を提供することが可能となる。
【0027】
（第二実施形態の変形例）
なお、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様、免震装置４Ｃとして、積層ゴム支承４０Ｃに代えて、弾性滑り支承を採用することもできる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
なお、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様、免震装置４Ｃとして、積層ゴム支承４０Ｃに代えて、弾性滑り支承を採用することもできる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【0028】
（検討例）
上記第一実施形態で示したような構成について、検討を行ったので、その結果を以下に示す。
本検討において使用した、天然ゴム系積層ゴム支承（番号ＲＢ９０）の諸元を、次に表１として示す。
柱ベースプレート５４としては、直径が１２５０ｍｍで、厚さが９５ｍｍのものを使用することを前提に、設計用板厚Ｔ１を９０ｍｍとした。また、本検討では、上部フランジプレート４２の厚さは３２ｍｍである。
柱ベースプレートの、長期の許容応力度と、短期の許容応力度は、それぞれ次のようになる。
ｆｂ＝Ｆ／１．３＝２５０Ｎ／ｍｍ２（長期）
ｆｂ＝１．５×Ｆ／１．３＝３７５Ｎ／ｍｍ２（短期）
また、本検討例においては、鋼管部５３内にコンクリートを充填しない構成とした。
このような状況下において、免震装置の基準面圧に対して、柱ベースプレート５４の応力が長期許容応力度以下となることを確認する。
上記第一実施形態で示したような構成について、検討を行ったので、その結果を以下に示す。
本検討において使用した、天然ゴム系積層ゴム支承（番号ＲＢ９０）の諸元を、次に表１として示す。
【表1】
柱ベースプレートの、長期の許容応力度と、短期の許容応力度は、それぞれ次のようになる。
ｆｂ＝Ｆ／１．３＝２５０Ｎ／ｍｍ２（長期）
ｆｂ＝１．５×Ｆ／１．３＝３７５Ｎ／ｍｍ２（短期）
また、本検討例においては、鋼管部５３内にコンクリートを充填しない構成とした。
このような状況下において、免震装置の基準面圧に対して、柱ベースプレート５４の応力が長期許容応力度以下となることを確認する。
【0029】
柱ベースプレート５４は、４辺固定板として検討する。鋼管部５３において、水平面内で互いに直交する２辺の長さＬｘ、Ｌｙは、それぞれ６００ｍｍとした。積層ゴム部４３の直径は、上記のように９００ｍｍであり、鋼管柱５１の外形寸法よりも２００ｍｍ以上大きくなっている。具体的には、これらの差は、９００－６００＝３００（＝１５０×２、図５参照）ｍｍとなっている。コンクリートが充填されていない鋼管部５３に作用する荷重は、免震装置の基準面圧（Ｗ＝１０Ｎ／ｍｍ２）とした。
すると、鋼管部５３に作用するＸ方向の荷重Ｗｘは、
Ｗｘ＝（Ｌｘ４／Ｌｘ４＋Ｌｙ４）×Ｗ＝０．５×Ｗ＝５Ｎ／ｍｍ２
となる。
Ｘ方向の曲げモーメントＭｘは、
Ｍｘ＝１／１２×Ｗｘ×Ｌｘ２＝１／１２×５×６００２＝１５００００Ｎｍｍ
となり、断面係数Ｚは、
Ｚ＝１／６×Ｂ×Ｔｅ２＝１／６×１．０×９０２＝１３５０ｍｍ３
となる。ここで、Ｂは、柱ベースプレート５４の単位幅１.０ｍｍであり、Ｔｅは、柱ベースプレート５４の厚さである。
曲げ応力度σｂは、
σｂ＝Ｍｘ／Ｚ＝１５００００／１３５０＝１１１Ｎ／ｍｍ２
であり、柱ベースプレートの許容応力度ｆｂは、長期の場合においては上記のように２５０Ｎ／ｍｍ２となるので、
σｂ／ｆｂ＝１１１／２５０＝０．４４
となる。したがって、σｂ／ｆｂが１．０未満であることが確認された。
すると、鋼管部５３に作用するＸ方向の荷重Ｗｘは、
Ｗｘ＝（Ｌｘ４／Ｌｘ４＋Ｌｙ４）×Ｗ＝０．５×Ｗ＝５Ｎ／ｍｍ２
となる。
Ｘ方向の曲げモーメントＭｘは、
Ｍｘ＝１／１２×Ｗｘ×Ｌｘ２＝１／１２×５×６００２＝１５００００Ｎｍｍ
となり、断面係数Ｚは、
Ｚ＝１／６×Ｂ×Ｔｅ２＝１／６×１．０×９０２＝１３５０ｍｍ３
となる。ここで、Ｂは、柱ベースプレート５４の単位幅１.０ｍｍであり、Ｔｅは、柱ベースプレート５４の厚さである。
曲げ応力度σｂは、
σｂ＝Ｍｘ／Ｚ＝１５００００／１３５０＝１１１Ｎ／ｍｍ２
であり、柱ベースプレートの許容応力度ｆｂは、長期の場合においては上記のように２５０Ｎ／ｍｍ２となるので、
σｂ／ｆｂ＝１１１／２５０＝０．４４
となる。したがって、σｂ／ｆｂが１．０未満であることが確認された。
【0030】
続いて、柱ベースプレート５４を片持ち梁として検討した。
積層ゴム部４３の直径と、鋼管柱５１の外形寸法との差は、上記のように３００ｍｍであるため、図５に示すように、鋼管柱５１の外形寸法よりも積層ゴム部の半径が１５０ｍｍ大きい。したがって、曲げモーメントＭは、
Ｍ＝１／２×１０．０×１５０２＝１１２５００Ｎｍｍ
となる。Ｚ＝１３５０ｍｍ３であるので、曲げ応力度σｂは、
σｂ＝Ｍｘ／Ｚ＝１１２５００／１３５０＝８３．３Ｎ／ｍｍ２
となる。柱ベースプレートの許容応力度ｆｂは、長期の場合においては上記のように２５０Ｎ／ｍｍ２となるので、
σｂ／ｆｂ＝８３．３／２５０＝０．３３
となる。したがって、σｂ／ｆｂが１．０未満であることが確認された。
積層ゴム部４３の直径と、鋼管柱５１の外形寸法との差は、上記のように３００ｍｍであるため、図５に示すように、鋼管柱５１の外形寸法よりも積層ゴム部の半径が１５０ｍｍ大きい。したがって、曲げモーメントＭは、
Ｍ＝１／２×１０．０×１５０２＝１１２５００Ｎｍｍ
となる。Ｚ＝１３５０ｍｍ３であるので、曲げ応力度σｂは、
σｂ＝Ｍｘ／Ｚ＝１１２５００／１３５０＝８３．３Ｎ／ｍｍ２
となる。柱ベースプレートの許容応力度ｆｂは、長期の場合においては上記のように２５０Ｎ／ｍｍ２となるので、
σｂ／ｆｂ＝８３．３／２５０＝０．３３
となる。したがって、σｂ／ｆｂが１．０未満であることが確認された。
【0031】
次いで、免震装置４Ａの変形がレベル２地震荷重相当時の４４０ｍｍのときの軸力と曲げモーメントによる応力に対し、短期許容応力度以内であることを確認する。
図６に示すように、解析モデルは、柱ベースプレート５４を板要素でモデル化し、上部の柱位置をピン支持とした。
図７に示すように、コンクリートが充填されていない鋼管柱５１から免震装置４Ａに作用する、地震時軸力による荷重Ｎを、Ｎ＝１０８０１．１ｋＮとし、水平動３１５°方向＋上下動したとすると、下部フランジプレート４１と上部フランジプレート４２の重なり面積は、２５６５４８ｍｍ２となり、応力度σは、
σ＝４２．１Ｎ／ｍｍ２
となる。
解析モデルへの荷重の入力は、図８に示すような荷重範囲Ａとした。
図６に示すように、解析モデルは、柱ベースプレート５４を板要素でモデル化し、上部の柱位置をピン支持とした。
図７に示すように、コンクリートが充填されていない鋼管柱５１から免震装置４Ａに作用する、地震時軸力による荷重Ｎを、Ｎ＝１０８０１．１ｋＮとし、水平動３１５°方向＋上下動したとすると、下部フランジプレート４１と上部フランジプレート４２の重なり面積は、２５６５４８ｍｍ２となり、応力度σは、
σ＝４２．１Ｎ／ｍｍ２
となる。
解析モデルへの荷重の入力は、図８に示すような荷重範囲Ａとした。
【0032】
柱ベースプレート５４に生じる曲げモーメントによる引張側のボルト張力Ｔｉ、圧縮側の支承面圧Ｒによる応力を検討した。
図９に示すような各位置Ｔｉ（ｉ＝１～４）におけるボルト張力Ｔｉは、構造計算処理より以下の通りである。
Ｔ１＝５３ｋＮ
Ｔ２＝１／２×６８８／７６０×Ｔ１＝２４ｋＮ
Ｔ３＝１／２×４９０／７６０×Ｔ１＝１７ｋＮ
Ｔ４＝１／２×２２０／７６０×Ｔ１＝８ｋＮ
支承面圧の合力Ｒは、以下のようになる。
Ｒ＝Ｔ１×２Ｔ２×２Ｔ３×２Ｔ４＝１５１ｋＮ
図９に示すような各位置Ｔｉ（ｉ＝１～４）におけるボルト張力Ｔｉは、構造計算処理より以下の通りである。
Ｔ１＝５３ｋＮ
Ｔ２＝１／２×６８８／７６０×Ｔ１＝２４ｋＮ
Ｔ３＝１／２×４９０／７６０×Ｔ１＝１７ｋＮ
Ｔ４＝１／２×２２０／７６０×Ｔ１＝８ｋＮ
支承面圧の合力Ｒは、以下のようになる。
Ｒ＝Ｔ１×２Ｔ２×２Ｔ３×２Ｔ４＝１５１ｋＮ
【0033】
解析モデルへの荷重の入力は、図１０に示すような範囲Ｂとした。
支承面圧の合力Ｒは、次式のように表される。
ここで、Ａｉ（ｉ＝１～５）は、図１０に示される紙面横方向の位置の各々での面積であり、σｉ（ｉ＝１～５）は、Ａｉ（ｉ＝１～５）の各々の位置に対応する応力度である。本検討においては、
Ａ１＝４００００ｍｍ２
Ａ２＝３５０００ｍｍ２
Ａ３＝３００００ｍｍ２
Ａ４＝２５０００ｍｍ２
Ａ５＝１５０００ｍｍ２
σ１＝０．２５Ｎ／ｍｍ２
σ２＝０．７５Ｎ／ｍｍ２
σ３＝１．２５Ｎ／ｍｍ２
σ４＝１．７５Ｎ／ｍｍ２
σ５＝２．２５Ｎ／ｍｍ２
とした。
支承面圧の合力Ｒは、次式のように表される。
【数1】
Ａ１＝４００００ｍｍ２
Ａ２＝３５０００ｍｍ２
Ａ３＝３００００ｍｍ２
Ａ４＝２５０００ｍｍ２
Ａ５＝１５０００ｍｍ２
σ１＝０．２５Ｎ／ｍｍ２
σ２＝０．７５Ｎ／ｍｍ２
σ３＝１．２５Ｎ／ｍｍ２
σ４＝１．７５Ｎ／ｍｍ２
σ５＝２．２５Ｎ／ｍｍ２
とした。
【0034】
このように、積層ゴム支承４０Ａの直径を９００ｍｍとした場合、柱ベースプレート５４における地震時軸力と地震時曲げモーメントとの組み合わせによるＸ方向及びＹ方向の応力図は、図１１、図１２に示すようになることが確認された。
地震時軸力と地震時曲げモーメントとの組み合わせ応力は、図１１に示すように鋼管柱の鋼管縁部分で最大値Ｍ＝４８１.５３ｋＮｍを示したが、縁部以外では局所的な応力分布はなく、ほぼ一様に面外曲げモーメントが発生していることが確認された。
よって、ＦＥＭ解析で得られた柱ベースプレートの面外曲げモーメント分布に基づくと、以下のように、解析値と鋼材の許容曲げ強度を比較すると、本検討例では柱ベースプレートをリブプレート等で補強しなくても、所定の設計管理下の応力状態であった。
単位幅（ｍ）当り 最大値Ｍ＝４８１.５３ｋＮｍ（図１１を参照）
Ｚ＝１／６×１０００×９０２＝１３５００００ｍｍ３
σｂ＝４８１.５３×９０６／１３５００００＝３５６.７Ｎ／ｍｍ２
σｂ／ｆｂ＝３５６.７／３７５＝０.９５＜１.０
となる。したがって、σｂ／ｆｂが１．０未満であり、所定の設計管理下の応力状態であり、柱ベースプレートに補強は不要である。
上記のように、天然ゴム系積層ゴム支承（番号ＲＢ９０）を用いた検討では、上部フランジプレート４２の厚さ３２ｍｍに対して、柱ベースプレート５４の厚さ９０ｍｍは約２.８倍大きく、積層ゴム部４３の対角寸法（９００ｍｍ）は鋼管柱５１の外形寸法（６００ｍｍ）より３００ｍｍ以上大きくすると、地震時軸力と地震時曲げモーメントを組み合わせた柱ベースプレートの面外曲げ応力は許容応力度以下となった。
地震時軸力と地震時曲げモーメントとの組み合わせ応力は、図１１に示すように鋼管柱の鋼管縁部分で最大値Ｍ＝４８１.５３ｋＮｍを示したが、縁部以外では局所的な応力分布はなく、ほぼ一様に面外曲げモーメントが発生していることが確認された。
よって、ＦＥＭ解析で得られた柱ベースプレートの面外曲げモーメント分布に基づくと、以下のように、解析値と鋼材の許容曲げ強度を比較すると、本検討例では柱ベースプレートをリブプレート等で補強しなくても、所定の設計管理下の応力状態であった。
単位幅（ｍ）当り 最大値Ｍ＝４８１.５３ｋＮｍ（図１１を参照）
Ｚ＝１／６×１０００×９０２＝１３５００００ｍｍ３
σｂ＝４８１.５３×９０６／１３５００００＝３５６.７Ｎ／ｍｍ２
σｂ／ｆｂ＝３５６.７／３７５＝０.９５＜１.０
となる。したがって、σｂ／ｆｂが１．０未満であり、所定の設計管理下の応力状態であり、柱ベースプレートに補強は不要である。
上記のように、天然ゴム系積層ゴム支承（番号ＲＢ９０）を用いた検討では、上部フランジプレート４２の厚さ３２ｍｍに対して、柱ベースプレート５４の厚さ９０ｍｍは約２.８倍大きく、積層ゴム部４３の対角寸法（９００ｍｍ）は鋼管柱５１の外形寸法（６００ｍｍ）より３００ｍｍ以上大きくすると、地震時軸力と地震時曲げモーメントを組み合わせた柱ベースプレートの面外曲げ応力は許容応力度以下となった。
【0035】
また、積層ゴム支承４０Ａの直径を１０００ｍｍとした場合についても、上記と同様の検討を行った。本検討において使用した、天然ゴム系積層ゴム支承（番号ＲＢ１００）の諸元を、次に表２として示す。
柱ベースプレート５４としては、直径が１３５０ｍｍで、設計用板厚Ｔ１を９５ｍｍとした。また、本検討では、上部フランジプレート４２の厚さは３２ｍｍである。
鋼管部５３において、水平面内で互いに直交する２辺の長さＬｘ、Ｌｙは、それぞれ６００ｍｍとした。積層ゴム部４３の直径は、上記のように１０００ｍｍであり、鋼管柱５１の外形寸法よりも４００ｍｍ大きくした。
【表2】
鋼管部５３において、水平面内で互いに直交する２辺の長さＬｘ、Ｌｙは、それぞれ６００ｍｍとした。積層ゴム部４３の直径は、上記のように１０００ｍｍであり、鋼管柱５１の外形寸法よりも４００ｍｍ大きくした。
【0036】
結果、柱ベースプレート５４における地震時軸力と地震時曲げモーメントとの組み合わせによるＸ方向及びＹ方向の応力図は、図１３、図１４に示すようになることが確認された。
地震時軸力と地震時曲げモーメントとの組み合わせ応力は、図１３に示すようにコンクリートが充填されていない鋼管柱の鋼管縁部分で最大値Ｍ＝５３３.６ｋＮｍを示したが、縁部以外では局所的な応力分布はなく、ほぼ一様に面外曲げモーメントが発生していることが確認された。
上記のように、天然ゴム系積層ゴム支承（番号ＲＢ１００）を用いた検討では、上部フランジプレート４２の厚さ３２ｍｍに対して、柱ベースプレート５４の厚さ９５ｍｍは約３.０倍大きく、積層ゴム部４３の対角寸法（１０００ｍｍ）を鋼管柱５１の外形寸法（６００ｍｍ）より４００ｍｍ以上大きくすると、天然ゴム系積層ゴム支承（番号ＲＢ９０）によるＦＥＭ解析値と鋼材の許容曲げ強度の比較検証結果と同様に、地震時軸力と地震時曲げモーメントを組み合わせた柱ベースプレートの面外曲げ応力は許容応力度以下となった。よって、本検討の場合でも、柱ベースプレートの内部応力を所定の設計管理下とすることが可能であり、柱ベースプレートに補強は不要であることが確認された。
地震時軸力と地震時曲げモーメントとの組み合わせ応力は、図１３に示すようにコンクリートが充填されていない鋼管柱の鋼管縁部分で最大値Ｍ＝５３３.６ｋＮｍを示したが、縁部以外では局所的な応力分布はなく、ほぼ一様に面外曲げモーメントが発生していることが確認された。
上記のように、天然ゴム系積層ゴム支承（番号ＲＢ１００）を用いた検討では、上部フランジプレート４２の厚さ３２ｍｍに対して、柱ベースプレート５４の厚さ９５ｍｍは約３.０倍大きく、積層ゴム部４３の対角寸法（１０００ｍｍ）を鋼管柱５１の外形寸法（６００ｍｍ）より４００ｍｍ以上大きくすると、天然ゴム系積層ゴム支承（番号ＲＢ９０）によるＦＥＭ解析値と鋼材の許容曲げ強度の比較検証結果と同様に、地震時軸力と地震時曲げモーメントを組み合わせた柱ベースプレートの面外曲げ応力は許容応力度以下となった。よって、本検討の場合でも、柱ベースプレートの内部応力を所定の設計管理下とすることが可能であり、柱ベースプレートに補強は不要であることが確認された。
【0037】
（その他の変形例）
上記の実施形態では、鋼管柱は角管状のコンクリート充填鋼管柱であったが、鋼管柱は円形状でも良く、さらに、鋼管柱はコンクリートが充填されていない鋼管柱であても良い。また、鋼管柱は横断面が一様であったが、柱の横断面が柱脚部側に向かって拡大していく拡幅部を有する鋼管柱でも良い。
すなわち、他の変形例として免震装置と鋼管柱との接合構造として、図５に示す第１実施形態の検討例のように、コンクリートが充填されていない構成が、考えられる。
具体的には、上部フランジプレート、及び前記上部フランジプレートの下に接合される積層ゴム部を有する前記免震装置と、前記免震装置の上方に設けられ、下端に柱ベースプレートが溶接された前記鋼管柱と、を備え、前記鋼管柱は横断面が一様な、内部にコンクリートは充填されていない角管状、または円形状の鋼管であり、前記柱ベースプレートは、上面にリブプレートは立設されていなく、前記上部フランジプレートの厚さ以上の鋼材で形成され、前記柱ベースプレートと前記上部フランジプレートがボルト接合されていることを特徴とする。
このような構成によれば、柱ベースプレートが、上部フランジプレートの厚さ以上の鋼材で形成されているので、柱ベースプレート自体の面外剛性が高められる。このため、応力を効率的に伝達可能で、強固な構造を実現することができる。
また、柱ベースプレートにはリブプレートが設けられていないため、リブプレートを溶接する必要がない。また、柱ベースプレートと上部フランジプレートはボルト接合されている。このため、柱ベースプレートに溶接により接合されるのは、鋼管柱のみとするような構成を実現することができる。このように、柱ベースプレートに対する溶接の量を低減することができるので、柱ベースプレートに熱歪みによる変形が生じる可能性が低減する。したがって、柱ベースプレートにフェーシング加工を行う必要が低減する。
更に、柱ベースプレートに熱歪みによる変形が生じる可能性が低減するので、鋼管柱を建方する際の精度調整も容易となる。したがって、免震装置上に鋼管柱の柱脚部を接合して鋼管柱を建方する際の施工を効率良く行うことができる。
その結果、応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置と鋼管柱との接合構造を提供することが可能となる。
上記の実施形態では、鋼管柱は角管状のコンクリート充填鋼管柱であったが、鋼管柱は円形状でも良く、さらに、鋼管柱はコンクリートが充填されていない鋼管柱であても良い。また、鋼管柱は横断面が一様であったが、柱の横断面が柱脚部側に向かって拡大していく拡幅部を有する鋼管柱でも良い。
すなわち、他の変形例として免震装置と鋼管柱との接合構造として、図５に示す第１実施形態の検討例のように、コンクリートが充填されていない構成が、考えられる。
具体的には、上部フランジプレート、及び前記上部フランジプレートの下に接合される積層ゴム部を有する前記免震装置と、前記免震装置の上方に設けられ、下端に柱ベースプレートが溶接された前記鋼管柱と、を備え、前記鋼管柱は横断面が一様な、内部にコンクリートは充填されていない角管状、または円形状の鋼管であり、前記柱ベースプレートは、上面にリブプレートは立設されていなく、前記上部フランジプレートの厚さ以上の鋼材で形成され、前記柱ベースプレートと前記上部フランジプレートがボルト接合されていることを特徴とする。
このような構成によれば、柱ベースプレートが、上部フランジプレートの厚さ以上の鋼材で形成されているので、柱ベースプレート自体の面外剛性が高められる。このため、応力を効率的に伝達可能で、強固な構造を実現することができる。
また、柱ベースプレートにはリブプレートが設けられていないため、リブプレートを溶接する必要がない。また、柱ベースプレートと上部フランジプレートはボルト接合されている。このため、柱ベースプレートに溶接により接合されるのは、鋼管柱のみとするような構成を実現することができる。このように、柱ベースプレートに対する溶接の量を低減することができるので、柱ベースプレートに熱歪みによる変形が生じる可能性が低減する。したがって、柱ベースプレートにフェーシング加工を行う必要が低減する。
更に、柱ベースプレートに熱歪みによる変形が生じる可能性が低減するので、鋼管柱を建方する際の精度調整も容易となる。したがって、免震装置上に鋼管柱の柱脚部を接合して鋼管柱を建方する際の施工を効率良く行うことができる。
その結果、応力を効率的に伝達可能で、かつ施工が容易な免震装置と鋼管柱との接合構造を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【0038】
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 免震装置 ５１、５１Ｃ 鋼管柱
２１、２１Ｂ 免震基礎部 ５４ 柱ベースプレート
４０Ａ、４０Ｃ 積層ゴム支承 ５５ ボルト
４０Ｃ 積層ゴム支承 ６１ 柱ベースプレート
４０Ｂ 弾性滑り支承 ６２ リブプレート
４１ 下部フランジプレート Ｄ１ 鋼管柱の外形寸法
４２ 上部フランジプレート Ｄ２ 積層ゴム部の直径または対角寸法
４３ 積層ゴム部 Ｔ１ 柱ベースプレートの厚さ
４７ 滑り材 Ｔ２ 上部フランジプレートの厚さ
４９ 滑り板
２１、２１Ｂ 免震基礎部 ５４ 柱ベースプレート
４０Ａ、４０Ｃ 積層ゴム支承 ５５ ボルト
４０Ｃ 積層ゴム支承 ６１ 柱ベースプレート
４０Ｂ 弾性滑り支承 ６２ リブプレート
４１ 下部フランジプレート Ｄ１ 鋼管柱の外形寸法
４２ 上部フランジプレート Ｄ２ 積層ゴム部の直径または対角寸法
４３ 積層ゴム部 Ｔ１ 柱ベースプレートの厚さ
４７ 滑り材 Ｔ２ 上部フランジプレートの厚さ
４９ 滑り板
【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】
【図14】
