特開 2023-16605 旅客上家の耐震補強構造

(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】P2023016605

(43)【公開日】2023-02-02

(54)【発明の名称】旅客上家の耐震補強構造

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20230126BHJP

   E04G 23/02 20060101ALI20230126BHJP

   E04B 1/343 20060101ALI20230126BHJP

   F16F 15/16 20060101ALI20230126BHJP

   F16H 25/22 20060101ALI20230126BHJP

【ＦＩ】

E04H9/02 311

E04G23/02 F

E04B1/343 U

F16F15/16 E

F16H25/22 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021121064

(22)【出願日】2021-07-21

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り １．掲載日 令和２年１２月１日発行 ２．掲載場所 月刊ＪＲ東海 １２月号（発行：東海旅客鉄道株式会社） ３．掲載内容のタイトル 「プラットホーム上家の耐震補強の推進」 〔刊行物等〕 １．掲載日 令和２年１２月１０日発行 ２．掲載場所 鉄道建築ニュース ２０２０年１２月号（発行：一般社団法人鉄道建築協会） ３．掲載内容のタイトル 「高架上家の耐震補強について」 〔刊行物等〕 １．掲載日 令和３年２月２５日 ２．掲載場所 ＪＲ東海ウェブサイト ニュースリリース ２０２１．０２．２５． 社長会見プレスリリース ｈｔｔｐｓ：／／ｊｒ－ｃｅｎｔｒａｌ．ｃｏ．ｊｐ／ｎｅｗｓ／ｒｅｌｅａｓｅ／＿ｐｄｆ／００００４０９７１．ｐｄｆ ３．掲載内容のタイトル 「プラットホーム上家の耐震補強について」 〔刊行物等〕 １．掲載日 令和３年３月１０日発行 ２．掲載場所 鉄道建築ニュース ２０２１年３月号（発行：一般社団法人鉄道建築協会） ３．掲載内容のタイトル 「高架上家の耐震化に関する研究」 〔刊行物等〕 １．掲載日 令和３年７月１０日発行 ２．掲載場所 鉄道建築ニュース ２０２１年７月号（発行：一般社団法人鉄道建築協会） ３．掲載内容のタイトル 「ＪＲ東海のホーム上家耐震化に関する技術開発」

(71)【出願人】

【識別番号】390021577

【氏名又は名称】東海旅客鉄道株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000152424

【氏名又は名称】株式会社日建設計

(71)【出願人】

【識別番号】504242342

【氏名又は名称】株式会社免制震ディバイス

(74)【代理人】

【識別番号】100095566

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 友雄

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(72)【発明者】

【氏名】岩田 秀治

(72)【発明者】

【氏名】早川 由則

(72)【発明者】

【氏名】白木 幹浩

(72)【発明者】

【氏名】家倉 優人

(72)【発明者】

【氏名】塚脇 喜章

(72)【発明者】

【氏名】野崎 慎吾

(72)【発明者】

【氏名】大野 富男

(72)【発明者】

【氏名】吉原 和宏

(72)【発明者】

【氏名】西本 篤史

(72)【発明者】

【氏名】中南 滋樹

(72)【発明者】

【氏名】木田 英範

【テーマコード（参考）】

2E139

2E176

3J062

【Ｆターム（参考）】

2E139AA01

2E139AC19

2E139AC33

2E139BA14

2E139BD18

2E176AA07

2E176BB28

3J062AB22

3J062AC07

3J062CD04

3J062CD23

(57)【要約】

【課題】旅客上家の柱の弱軸方向が線路と平行である場合において、柱弱軸方向の耐震性の補強を効果的かつ簡易に行うことができる旅客上家の耐震補強構造を提供する。
【解決手段】本発明が適用される旅客上家は、Ｈ形鋼で構成され、基礎に立設された複数の柱２と、複数の柱２に接合された複数の梁３と、複数の梁３に載置された屋根４を有し、線路ＲＷに隣接している。柱２は、その弱軸方向が線路ＲＷと平行になるように設置されている。本発明の耐震補強構造は、柱２と弱軸方向に延びる線路平行梁３Ｐとによって構成される構面内において、柱２と線路平行梁３Ｐの間に設けられ、粘性減衰効果により振動を抑制する粘性ダンパ６と、柱２の脚部に、主面が弱軸方向に直交するように取り付けられたカバープレート５を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｈ形鋼で構成され、基礎に立設された複数の柱と、当該複数の柱に接合された複数の梁と、当該複数の梁に載置された屋根を有し、線路に隣接する旅客上家の耐震性を補強するための旅客上家の耐震補強構造であって、
前記柱は、その弱軸方向が前記線路と平行になるように配置されており、
前記柱と前記弱軸方向に延びる前記梁とによって構成される構面内において、前記柱と前記梁の間に設けられ、粘性減衰効果により振動を抑制する粘性ダンパと、
前記柱の脚部に、主面が前記弱軸方向に直交するように取り付けられたカバープレートと、を備えることを特徴とする旅客上家の耐震補強構造。

【請求項2】

前記カバープレートは、矩形状に形成され、高さが前記柱の幅の約１／２に設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の旅客上家の耐震補強構造。

【請求項3】

前記粘性ダンパは、前記柱と前記梁の間の相対変位が伝達されることによって回転するボールねじと、互いに径方向に対向し、前記ボールねじによって相対的に回転駆動される内筒及び外筒と、前記内筒と前記外筒の間に充填された粘性体と、を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の旅客上家の耐震補強構造。

【請求項4】

前記粘性ダンパは、接続部材を介して、前記柱及び前記梁に取り付けられていることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の旅客上家の耐震補強構造。

【請求項5】

前記接続部材は、前記柱のウェブに接合され、ボルトによって緊結されていることを特徴とする、請求項４に記載の旅客上家の耐震補強構造。

【請求項6】

前記接続部材は、前記柱のフランジに接合され、ボルトによって緊結されていることを特徴とする、請求項４に記載の旅客上家の耐震補強構造。

【請求項7】

前記接続部材が接合される前記柱及び前記梁の少なくとも一方の接合面に、塗装膜厚が１００μｍ以下のＲＣ種ケレン処理が施されていることを特徴とする、請求項５又は６に記載の旅客上家の耐震補強構造。

【請求項8】

前記旅客上家が高架橋の上に設置されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の旅客上家の耐震補強構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、線路に隣接する旅客上家の耐震性を補強するための旅客上家の耐震補強構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の構造物の制振装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この制振装置は、道路などに立設された２本の柱と、これらの柱の上端部間に結合された水平な梁を備えた門型構造物、例えば高速道路上の料金所として用いられる構造物の振動を抑制するためのものである。この制振装置では、柱と梁が結合される２つのコーナー部において、柱と梁の間に、オイルダンパとブレースを直列に接続した２つの減衰装置が方杖状に（斜めに）配置されている。この構成では、２つの減衰装置が方杖状に配置されることにより、門型構造物に作用する鉛直方向及び水平方向の振動が抑制されるとともに、門型構造物の内側において減衰装置の下側に利用可能な比較的大きな空間が確保される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－３２０１７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した従来の制振装置では、門型構造物に対する制振効果を得るとともに、内側空間をできるだけ確保するために、門型構造物の上側の２つのコーナー部において、柱及び梁で構成される構面内に、減衰装置が方杖状に設けられる。一方、門型構造物の構造によっては、柱と梁の構面に平行な方向の耐震性能よりも、この構面に直交する方向の耐震性能が低い場合がある。例えば、柱が強軸・弱軸を有し、その弱軸方向が柱と梁の構面と直交するように配置されている場合には、弱軸方向の剛性がより小さく、耐震性能はより小さくなる。このような場合、従来の制振装置では、減衰装置が柱と梁の構面内に設けられるため、門型構造物の弱軸方向の耐震補強を効果的に行うことができない。

【0005】

また、上述した門型構造物では、地震時などに、柱の脚部（基端部）に大きな曲げモーメントやせん断力が作用することによって、柱脚部が破損するおそれがある。これに対し、従来の制振装置では、門型構造物の上側のコーナー部に減衰装置が設けられるにすぎず、柱脚部の耐震補強も有効に行えない。

【0006】

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、旅客上家の柱の弱軸方向が線路と平行である場合において、旅客上家の柱弱軸方向の耐震性の補強を効果的かつ簡易に行うことができる旅客上家の耐震補強構造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】

【0007】

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、Ｈ形鋼で構成され、基礎に立設された複数の柱と、複数の柱に接合された複数の梁と、複数の梁に載置された屋根を有し、線路に隣接する旅客上家の耐震性を補強するための旅客上家の耐震補強構造であって、柱は、その弱軸方向が線路と平行になるように配置されており、柱と弱軸方向に延びる梁とによって構成される構面内において、柱と梁の間に設けられ、粘性減衰効果により振動を抑制する粘性ダンパと、柱の脚部に、主面が弱軸方向に直交するように取り付けられたカバープレートと、を備えることを特徴とする。

【0008】

本発明が適用される旅客上家は、Ｈ形鋼で構成され、基礎に立設された複数の柱と、複数の柱に接合された複数の梁と、複数の梁に載置された屋根を有し、線路に隣接している。柱は、その弱軸方向が線路と平行になるように配置されている。本発明によれば、柱と弱軸方向に延びる梁（以下「線路平行梁」という）とによって構成される構面内において、柱と線路平行梁の間に粘性ダンパが設けられている。以上の構成により、旅客上家に柱弱軸方向の振動が入力されると、粘性ダンパによる粘性減衰効果が発揮されることによって、柱弱軸方向の振動が抑制される。

【0009】

また、柱の脚部にカバープレートが取り付けられ、その主面が柱弱軸方向に直交するように配置されている。この構成により、柱脚部の弱軸方向の回転剛性（曲げ剛性）が増加するとともに、反曲点位置が柱の中央側に移動し、見掛けの曲げ耐力が増加する（曲げ耐力そのものは向上しないが、より高いレベルの外力に抵抗できる）ことによって、柱部材が保有している性能が限界まで活用されることで、耐震性が向上する。以上により、旅客上家の柱の弱軸方向が線路と平行である場合において、旅客上家の柱弱軸方向の耐震性の補強を効果的かつ簡易に行うことができる。

【0010】

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の旅客上家の耐震補強構造において、カバープレートは、矩形状に形成され、高さが柱の幅の約１／２に設定されていることを特徴とする。

【0011】

後述するように、請求項１のカバープレートによる柱脚部の補強効果は、矩形状のカバープレートの高さが柱の幅の約１／２以上になると、ほとんど増加せず、ほぼ一定になる。この知見に基づき、本構成によれば、カバープレートの高さが、補強効果が頭打ちになる大きさに相当する、柱幅の約１／２に設定されているので、柱脚部の補強効果を最小限の大きさのカバープレートを用いて効率良く得ることができる。

【0012】

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の旅客上家の耐震補強構造において、粘性ダンパは、柱と梁の間の相対変位が伝達されることによって回転するボールねじと、互いに径方向に対向し、ボールねじによって相対的に回転駆動される内筒及び外筒と、内筒と外筒の間に充填された粘性体と、を有することを特徴とする。

【0013】

この構成によれば、粘性ダンパはボールねじ式のものであり、旅客上家に柱弱軸方向の振動が入力されるのに伴って柱と線路平行梁が相対変位し、この相対変位が伝達されることによってボールねじが回転する。そして、ボールねじによって内筒と外筒が相対的に回転駆動され、内筒と外筒の間に充填された粘性体のせん断抵抗により粘性減衰効果が発揮されることによって、旅客上家の柱弱軸方向の振動が抑制される。また、柱脚部に取り付けたカバープレートにより、柱脚部の回転剛性が増加し、基礎に対する固定度が増大していることで、柱と線路平行梁との相対変位がボールねじの回転運動に効率良く変換されるので、粘性ダンパによる粘性減衰効果を高めることができる。

【0014】

請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載の旅客上家の耐震補強構造において、粘性ダンパは、接続部材を介して、柱及び梁に取り付けられていることを特徴とする。

【0015】

既存の旅客上家の柱や梁には、電気設備の配線が設けられていることが多く、粘性ダンパの取付けを溶接などで行った場合には、作業配線に悪影響を及ぼすおそれがある。この構成によれば、粘性ダンパは、接続部材を介して、柱及び梁に機械的に取り付けられるので、溶接作業などによる電気設備の配線への悪影響を確実に回避することができる。

【0016】

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の旅客上家の耐震補強構造において、接続部材は、柱のウェブに接合され、ボルトによって緊結されていることを特徴とする。

【0017】

この構成によれば、粘性ダンパを取り付けるための接続部材を、柱を構成するＨ形鋼のウェブに、溶接によらず、ボルトの緊結によって取り付けることができる。

【0018】

請求項６に係る発明は、請求項４に記載の旅客上家の耐震補強構造において、接続部材は、柱のフランジに接合され、ボルトによって緊結されていることを特徴とする。

【0019】

この構成によれば、粘性ダンパを取り付けるための接続部材を、柱を構成するＨ形鋼のフランジに、溶接によらず、ボルトの緊結によって取り付けることができる。

【0020】

請求項７に係る発明は、請求項５又は６に記載の旅客上家の耐震補強構造において、接続部材が接合される柱及び梁の少なくとも一方の接合面に、塗装膜厚が１００μｍ以下のＲＣ種ケレン処理が施されていることを特徴とする。

【0021】

後述するように、複数の鋼板が相互に接合される接合部の継手性能は、接合面のケレン処理の種別や塗装膜厚に応じて変化する一方、塗装膜厚が１００μｍ以下のＲＣ種ケレン処理であれば、ケレン処理の種別がより高い場合や塗装膜厚がより小さい又は０の場合と遜色ないことが確認された。この知見に基づき、本構成によれば、接続部材が接合される柱及び梁の少なくとも一方の接合面に、塗装膜厚１００μｍ以下のＲＣ種ケレン処理が施されているので、接合部に要求される継手性能を、比較的簡易なケレン処理と最小限の塗装膜厚によって効率良く得ることができる。

【0022】

例えば、既存の柱や梁の接合面に比較的厚い塗装膜がすでに形成されている場合には、ＲＣ種ケレン処理を行うとともに、塗装膜をすべて除去することなく、１００μｍ以下の厚さに残すことで、作業を容易化することができる。

【0023】

請求項８に係る発明は、請求項１から７のいずれかに記載の旅客上家の耐震補強構造において、旅客上家が高架橋の上に設置されていることを特徴とする。

【0024】

この構成によれば、旅客上家が高架橋の上に設置されている場合においても、請求項１から７による前述した作用を同様に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】旅客上家を地面に直接、設けた本発明の第１実施形態を概略的に示す図である。

【図2】旅客上家の（ａ）柱及び梁の補強前の状態、（ｂ）（ａ）の矢印Ｂ部に粘性ダンパを取り付けた状態、及び（ｃ）（ａ）の矢印Ｃ部にカバープレートを取り付けた状態をそれぞれ示す部分斜視図である。

【図3】粘性ダンパの斜視図である。

【図4】柱と梁の接合部付近の両側において、粘性ダンパを斜めに且つ柱のウェブに取り付けた状態を示す正面図である。

【図5】図４において粘性ダンパを梁に取り付ける第１接続部材を拡大して示す（ａ）正面図、及び（ｂ）底面図である。

【図6】図４において粘性ダンパを柱のウェブに取り付ける第２接続部材を拡大して示す（ａ）正面図、及び（ｂ）底面図である。

【図7】柱脚部へのカバープレートの取付けによる補強の効果を確認するための実験結果を示す図である。

【図8】ケレン処理及び塗装を施した接合面を対象として行ったすべり係数試験の結果を一覧して示す表である。

【図9】柱と梁の接合部付近の片側において、粘性ダンパを斜めに且つ柱のフランジに取り付けた状態を示す正面図である。

【図10】図９において粘性ダンパを柱のフランジに取り付ける第２接続部材を拡大して示す（ａ）正面図、及び（ｂ）底面図である。

【図11】柱と梁の接合部付近の両側において、粘性ダンパを水平に且つ柱のウェブに取り付けた状態を示す正面図である。

【図12】図１１において粘性ダンパを梁に取り付ける第１接続部材を拡大して示す（ａ）正面図、及び（ｂ）底面図である。

【図13】図１１において粘性ダンパを柱のウェブに取り付ける第２接続部材を拡大して示す（ａ）正面図、及び（ｂ）底面図である。

【図14】図１３の第２接続部材に代えて、粘性ダンパを柱のフランジに取り付ける第２接続部材を拡大して示す（ａ）正面図、及び（ｂ）底面図である。

【図15】旅客上家を高架橋の上に設けた本発明の第２実施形態を概略的に示す図である。

【図16】時刻歴応答解析に用いた高架橋及び旅客上家の解析モデルである。

【図17】時刻歴応答解析によって得られた結果を一覧して示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態を示す。本実施形態では、駅のプラットフォームＰＦ（基礎）が地面Ｇに直接、設けられ、プラットフォームＰＦ上に旅客上家１が設けられている。プラットフォームＰＦは、図１の左右方向に延びる線路ＲＷに面し、コンクリート製の床版で構成されている。

【0027】

旅客上家１は、プラットフォームＰＦに立設された複数の柱２と、複数の柱２の間に連結された複数の梁３と、複数の梁３に載置された屋根４を有する。例えば、複数の柱２は、プラットフォームＰＦの長さ方向（以下「線路平行方向」という）の６箇所と、プラットフォームＰＦの幅方向（以下「線路直交方向」という）の２箇所に計１２本、所定の間隔を隔てて配置されている。

【0028】

各柱２は、例えばウェブ２ａ及びフランジ２ｂ、２ｂを有する、２５０×２５０×９×１４のＨ形鋼で構成されており、鋼製のベースプレート２ｃを介して、プラットフォームＰＦにアンカーボルト（図示せず）で緊結されている。また、図２に示すように、各柱２は、ウェブ２ａに直交する弱軸方向（以下、適宜「柱弱軸方向」という）が線路平行方向に一致し、フランジ２ｂに直交する強軸方向（以下、適宜「柱強軸方向」という）が線路直交方向に一致するように配置されている。このような柱２の配置は、旅客上家の柱としてＨ形鋼を用いる場合に通常、採用されるものである。

【0029】

複数の梁３は、ウェブ３ａ及びフランジ３ｂ、３ｂを有するＨ形鋼で構成されるとともに、線路平行方向に並ぶ複数の柱２に接合され、同方向に延びる梁（以下、適宜「線路平行梁」という）３Ｐと、線路直交方向に並ぶ２つの柱２、２に接合され、同方向に延びる梁（以下、適宜「線路直交梁」という）３Ｎで構成されている。また、柱２、２と線路平行梁３Ｐで構成される構面を「線路平行構面」、柱２、２と線路直交梁３Ｎで構成される構面を「線路直交構面」という。

【0030】

また、図１及び図２に示すように、旅客上家１には、耐震補強構造として、カバープレート５及び粘性ダンパ６が設けられている。

【0031】

図２（ｃ）に示すように、カバープレート５は、各柱２の脚部（基端部）のウェブ２ａと平行な２つの面に、すなわち、その主面が柱弱軸方向に直交するように、取り付けられている。カバープレート５は、例えばＳＳ４００、板厚１２ｍｍの矩形の鋼板で構成されており、柱２の脚部に、溶接やあと施工アンカーを用いて固定されている。後述する理由から、カバープレート５の高さＨは、例えば柱２の幅（＝２５０ｍｍ）の約１／２（例えば１２０ｍｍ）に設定されている。

【0032】

粘性ダンパ６は、柱２と線路平行梁３Ｐとの各接合部の付近において、両者２、３Ｐで構成される線路平行構面内に配置され、斜めに設けられている。図３に示すように、粘性ダンパ６は、ボールねじ式のものであり、ボールねじ８、外筒９、内筒１０及び粘性体１１を備えている。

【0033】

ボールねじ８は、ねじ軸８ａと、ねじ軸８ａに多数のボールを介して螺合するボールナット（いずれも図示せず）を有する。ねじ軸８ａは、自在継手１２ａを介して第１フランジ１２に取り付けられ（図４参照）、ボールナットは、軸受け（図示せず）を介して回転自在に設けられている。外筒９は、円筒状の鋼材で構成され、自在継手１３ａを介して第２フランジ１３に取り付けられている（図４参照）。

【0034】

内筒１０は、円筒状の鋼材で構成され、外筒９の内側に軸受け（図示せず）を介して回転自在に支持されるとともに、ボールナットに連結されている。外筒９と内筒１０の間には所定の大きさ（数ｍｍ程度）の隙間が形成されており、この隙間に粘性体１１が充填されている。粘性体１１は、例えばシリコンオイルで構成されている。

【0035】

以上の構成では、ねじ軸８ａと外筒９の間に相対変位が発生すると、それによる直線運動がボールねじ８によりナットの回転運動に変換されることによって、ナットと一体の内筒１０が回転する。これにより、内筒１０と外筒９の間に充填された粘性体１１のせん断抵抗によって、粘性減衰効果が発揮される。

【0036】

図４に示すように、粘性ダンパ６は、第１フランジ１２及び第１接続部材１５を介して、線路平行梁３Ｐに取り付けられ、第２フランジ１３及び第２接続部材１６を介して、柱２に取り付けられている。

【0037】

第１接続部材１５は、例えば鋼材で構成されており、図５に示すように、プラットフォームＰＦの内側から見た正面形状がほぼ三角形の板状の本体部１５ａと、本体部１５ａの外縁に沿って設けられた鉛直つば部１５ｂ及び斜めつば部１５ｃと、これらの本体部１５ａ及びつば部１５ｂ、１５ｃを連結するように設けられた第１取付部１５ｄ及び第２取付部１５ｅを一体に有する。第１接続部材１５は、第１取付部１５ｄ及び鋼製の添板１７を介して、線路平行梁３Ｐのフランジ３ｂに複数のボルト１８及びナット１９によって緊結されている。ボルト１８は、例えばＦ１０Ｔ、Ｍ１６の高力ボルトで構成されている。また、粘性ダンパ６は、第１フランジ１２及び第１接続部材１５の第２取付部１５ｅを介して、第１接続部材１５にボルト（図示せず）などで固定されている。

【0038】

第２接続部材１６もまた、例えば鋼材で構成されており、図６に示すように、正面形状がほぼ三角形の板状の本体部１６ａと、本体部１６ａの外縁に沿って設けられた水平つば部１６ｂ及び斜めつば部１６ｃと、本体部１６ａ及びつば部１６ｂ、１６ｃを連結するように設けられた第１取付部１６ｄ及び第２取付部１６ｅを一体に有する。第２接続部材１６は、第１取付部１６ｄ及び鋼製の添板２０を介して、柱２のウェブ２ａに複数のボルト２１及びナット２２によって緊結されている。ボルト２１は、ボルト１８と同様、例えばＦ１０Ｔ、Ｍ１６の高力ボルトで構成されている。また、粘性ダンパ６は、第２フランジ１３及び第２接続部材１６の第２取付部１６ｅを介して、第２接続部材１６にボルト（図示せず）などで固定されている。

【0039】

第１接続部材１５及び添板１７が接合される線路平行梁３Ｐ（フランジ３ｂ）の接合面と、第２接続部材１６及び添板２０が接合される柱２（ウェブ２ａ）の接合面にはそれぞれ、あらかじめＲＣ種ケレン処理が施されている。また、これらの接合面には、もともと比較的厚い塗装膜が形成されており、ＲＣ種ケレン処理の際、この塗装膜が厚さ１００μｍ以下に削られ、残されている。

【0040】

上述した耐震補強構造によれば、地震時などに旅客上家１が振動し、柱２と線路平行梁３Ｐとの接合部付近において、両者２、３Ｐの間に線路平行方向の相対変位が発生すると、この相対変位がボールねじ８のねじ軸８ａと外筒９の間に伝達され、ねじ軸８ａの直線運動がナットの回転運動に変換されることによって、ナットと一体の内筒１０が回転する。これにより、内筒１０と外筒９の間に充填された粘性体１１のせん断抵抗によって、粘性減衰効果が発揮され、旅客上家１の線路平行方向（柱弱軸方向）の振動が抑制される。

【0041】

また、柱２の柱脚部にカバープレート５が取り付けられ、その主面が柱弱軸方向に直交するように配置されていることで、柱脚部の柱弱軸方向の回転剛性（曲げ剛性）が増加するとともに、反曲点位置が柱の中央側に移動し、見掛けの曲げ耐力が増加することによって、柱部材が保有している性能が限界まで活用されることで、耐震性が向上する。また、カバープレート５により、基礎に対する柱脚部の固定度が増大し、柱２と線路平行梁３Ｐとの相対変位がボールねじ８の回転運動に効率良く変換されることによって、粘性ダンパ６による粘性減衰効果を高めることができる。

【0042】

図７は、このようなカバープレート５による補強効果を検証するために行った実験の結果を、比較例とともに示す。この実験は、Ｈ形鋼で構成され、ベースプレートを介し、基礎コンクリートにアンカーボルトを用いて設置された柱を基本の試験体とし、下記の５つの試験条件の下、柱の上端部に水平方向の所定の交番荷重を載荷したときの水平変位及び水平荷重などを測定し、これらの測定データから柱の回転剛性や曲げ耐力を求めたものである。

【0043】

載荷 補強
・条件１ 強軸方向 補強なし
・条件２ 弱軸方向 補強なし
・条件３ 弱軸方向 補強Ａ（実施例のカバープレート）
・条件４ 弱軸方向 補強Ｂ（補強Ａ＋カバープレート内に充填コンクリート）
・条件５ 弱軸方向 補強Ｃ（補強Ｂ＋あと施工アンカー）
例えば、柱を構成するＨ形鋼は２５０×２５０×９×１４、カバープレートの厚さｔ＝１２ｍｍ、高さＨ＝６００ｍｍである。

【0044】

図７（ａ）に示すように、回転剛性は、載荷が強軸方向かつ「補強なし」の条件１と比較して、弱軸方向かつ「補強なし」の条件２では小さく、弱軸方向かつ補強Ａの条件３では同等であり、弱軸方向かつ補強の度合がより高い条件４及び５では、より大きくなる。この結果から、実施例のように柱２にカバープレート５を取り付けただけの簡易な構成で、強軸方向と同等の柱２の回転剛性を確保できることが分かる。なお、図７（ｂ）に示すように、最大曲げ耐力は、条件５だけが若干高く、他の条件１～４ではほぼ一定である。

【0045】

また、図７（ｃ）は、条件３において、カバープレートの高さが、Ｈ＝６００ｍｍ、３００ｍｍ及び１２０ｍｍのときの柱の変形角と曲げ耐力との関係を、Ｈ＝０ｍｍ（カバープレートなし＝条件２）の場合と併せて示したものである。この結果から、カバープレートの高さＨが１２０ｍｍ（柱の幅（２５０ｍｍ）の約１／２）あれば、高さＨがより大きい場合と同等の十分な補強効果が得られることが確認された。

【0046】

以上の知見から、実施形態では、条件３の補強Ａを採用し、柱脚部（基端部）のウェブ２ａと平行な２つの面に、柱弱軸方向に直交するようにカバープレート５を取り付けるとともに、その高さＨを１２０ｍｍ（柱２の幅（２５０ｍｍ）の約１／２）に設定している。これにより、２枚のカバープレート５を柱脚部に取り付けるだけの簡易な構成で、柱２の弱軸方向の補強を効果的に行うことができる。

【0047】

また、第１接続部材１５との線路平行梁３Ｐの接合面及び第２接続部材１６との柱２の接合面などに、塗装膜厚１００μｍ以下のＲＣ種ケレン処理が施されている。そのような比較的簡易なケレン処理によって、これらの接合面における部材間のすべりを抑制し、粘性ダンパ６を含む補強構造の安定した動作を確保することができる。

【0048】

図８は、このようなケレン処理を採用する根拠を確認するために行った実験の結果を示す。この実験は、「すべり係数試験」であり、試験片（並設された２枚の母材と、母材の上下に母材間にまたがるように積層された２枚の添板とを、複数のボルトで締め付けたもの）の母材に、すべりが発生するまで徐々に引張荷重を加え、そのときの引張荷重及び変位などを測定し、これらの測定データから、すべりが発生するときのすべり変位及びすべり荷重を求めるとともに、すべり係数μを次式によって算出するものである。

【0049】

μ ＝ Ｐｓ／（ｍ・Ｎｉ・ｎ）
ここで、Ｐｓ：すべり荷重
ｍ：摩擦面の数（＝２）
Ｎｉ：ボルト張力
ｎ：ボルト本数（＝２）

【0050】

試験条件として、母材はＰＬ－１９×７５×３４０、添板はＰＬ－１２×７５×２９０、材質はＳＳ４００とした。ボルトは、呼び径Ｍ１６で、高力ボルト（Ｆ１０Ｔ）と中ボルト（強度区分１０．９）の２タイプとした。その他、ボルトの締付け条件などは、「すべり係数試験方法」に規定される方法に従った。さらに、添板が接合される母材の表面に対し、次の４つの条件で、ケレン処理及び塗装（エポキシ塗装による）を行った。
ケレン処理 塗装
・条件１ ＲＢ種ケレン 塗装なし
・条件２ ＲＢ種ケレン 塗装膜厚１００μｍ
・条件３ ＲＣ種ケレン 塗装膜厚１００μｍ
・条件４ ＲＣ種ケレン 塗装膜厚５００μｍ

【0051】

以上の試験の結果は、図８に示されている。まず、すべり係数μについては、高力ボルトでは、条件１（ＲＢ種ケレン・塗装なし）と条件３（ＲＣ種ケレン・１００μｍ）がほぼ同等の値で、条件２（ＲＢ種ケレン・１００μｍ）がやや低く、条件４（ＲＣ種ケレン・５００μｍ）がやや高いものの、大きな差異は認められない。中ボルトでは、条件２と条件３がほぼ同等の値で、条件１がやや低く、条件４がやや高いものの、やはり大きな差異は認められない。

【0052】

一方、すべり変位については、高力ボルトでは、条件２と条件３がほぼ同等の値で、条件１がやや小さいのに対し、条件４は極端に大きく、接合部の継手性能が低下する。この傾向は、中ボルトにおいても同様である。以上から、条件３（ＲＣ種ケレン・１００μｍ）は、条件２（ＲＢ種ケレン・塗装なし）及び条件３（ＲＢ種ケレン・１００μｍ）と比較して、ケレン処理が簡易でありながら、同等の継手性能が得られることが確認された。このような実験結果から、本実施形態では、前述したように、第１接続部材１５との線路平行梁３Ｐの接合面や第２接続部材１６との柱２の接合面に、塗装膜厚１００μｍ以下のＲＣ種ケレン処理が施されている。

【0053】

図９及び図１０は、図４とは異なる、粘性ダンパ６の取付例を示す。この例では、粘性ダンパ６は、第２接続部材２６を用いて、柱２と線路平行梁３Ｐの接合部付近の片側において、柱２のフランジ２ｂに斜めに取り付けられている。第２接続部材２６は、例えば鋼材で構成されており、図１０に示すように、正面形状がほぼ三角形の板状の本体部２６ａと、本体部２６ａの外縁に沿って設けられた水平つば部２６ｂ及び斜めつば部２６ｃと、本体部２６ａ及びつば部２６ｂ、２６ｃを連結するように設けられた第１取付部２６ｄ及び第２取付部２６ｅと、第１取付部２６ｄから互いに平行に延びる一対の取付脚部２６ｆ、２６ｆを一体に有する。

【0054】

第２接続部材２６は、取付脚部２６ｆ、２６ｆ及び鋼製の各添板３０を介して、柱２のフランジ２ｂ、２ｂに複数のボルト２１及びナット２２によって緊結されている。第２接続部材２６の接合面には、ブラスト処理があらかじめ施されている。また、添板３０が接合される柱２（フランジ２ｂ）の接合面には、塗装膜厚１００μｍ以下のＲＣ種ケレン処理があらかじめ施されている。また、図６の第２接続部材１６と同様、粘性ダンパ６は、第２フランジ１３及び第２接続部材２６の第２取付部２６ｅを介して、第２接続部材２６にボルト（図示せず）などで固定されている。以上の構成により、第２接続部材２６を介して、粘性ダンパ６が柱２のフランジ２ｂに取り付けられる。

【0055】

図１１～図１３は、第１及び第２接続部材３５、３６を用いて、柱２と線路平行梁３Ｐとの接合部付近の両側において、粘性ダンパ６を水平に取り付けた例を示す。

【0056】

第１接続部材３５は、例えば鋼材で構成されており、図１２に示すように、正面形状が上下方向に長い矩形の板状の本体部３５ａと、本体部３５ａの左右の端部に設けられた互いに平行なフランジ部３５ｂ、３５ｂと、これらの上縁部に設けられた第１取付部３５ｃと、一方のフランジ部３５ｂの下端部から側方に突出する第２取付部３５ｄを一体に有する。第１接続部材３５は、第１取付部３５ｃ及び鋼製の添板３７を介して、線路平行梁３Ｐのフランジ３ｂに複数のボルト１８及びナット１９によって緊結されている。また、粘性ダンパ６は、第１フランジ１２及び第１接続部材３５の第２取付部３５ｄを介して、第１接続部材３５にボルト（図示せず）などで固定されている。

【0057】

第２接続部材３６もまた、例えば鋼材で構成されており、図１３に示すように、正面形状が左右方向に長い矩形のウェブ状の本体部３６ａと、本体部３６ａの上下の端部に設けられた互いに平行なフランジ部３６ｂ、３６ｂと、本体部３６ａの左右方向の端部にそれぞれ設けられた第１取付部３６ｃ及び第２取付部３６ｄを一体に有する。第２接続部材３６は、第１取付部３６ｃ及び鋼製の添板３８を介して、柱２のウェブ２ａに複数のボルト２１及びナット２２によって緊結されている。また、粘性ダンパ６は、第２フランジ１３及び第２接続部材３６の第２取付部３６ｄを介して、第２接続部材３６にボルト（図示せず）などで固定されている。以上の構成により、第１及び第２接続部材３５、３６を用いて、粘性ダンパ６が、柱２と線路平行梁３Ｐとの接合部付近に水平に取り付けられる。

【0058】

図１４は、上述した図１３とは異なる、柱２への粘性ダンパ６の取付例を示す。この例では、粘性ダンパ６は、第２接続部材４６を用いて、柱２と線路平行梁３Ｐの接合部付近において、柱２のフランジ２ｂに水平に取り付けられている。この第２接続部材４６は、例えば鋼材で構成されており、正面形状が左右方向に長い矩形のウェブ状の本体部４６ａと、本体部４６ａの上下の端部に設けられた互いに平行な台形状の水平板部４６ｂ、４６ｂと、本体部４６ａの左右方向の端部にそれぞれ設けられた第１取付部４６ｃ及び第２取付部４６ｄと、第１取付部４６ｃから互いに平行に延びる一対の取付脚部４６ｅ、４６ｅを一体に有する。

【0059】

第２接続部材４６は、取付脚部４６ｅ、４６ｅ及び鋼製の各添板４７を介して、柱２のフランジ２ｂ、２ｂに複数のボルト２１及びナット２２によって緊結されている。第２接続部材４６の接合面には、ブラスト処理があらかじめ施されている。また、添板４７が接合される柱２（フランジ２ｂ）の接合面には、塗装膜厚１００μｍ以下のＲＣ種ケレン処理があらかじめ施されている。また、図１３の第２接続部材３６と同様、粘性ダンパ６は、第２フランジ１３及び第２接続部材４６の第２取付部４６ｄを介して、第２接続部材４６にボルト（図示せず）などで固定されている。以上の構成により、第２接続部材４６を介して、粘性ダンパ６が柱２のフランジ２ｂに水平に取り付けられる。

【0060】

図１５は、本発明の第２実施形態を示す。図１の第１実施形態では、プラットフォームＰＦが地面Ｇに直接、設けられるのに対し、本実施形態では、プラットフォームＰＦが地面Ｇ上の高架橋ＲＶの上に設けられ、その上に旅客上家１が設置されている。高架橋ＲＶは、ラーメン構造の上に床版を載置したものであり、床版上に線路ＲＷやプラットフォームＰＦが設けられている。旅客上家１の耐震補強構造として、カバープレート５及び粘性ダンパ６が設けられることは、第１実施形態と同様である。したがって、本実施形態によれば、前述した第１実施形態による効果を同様に得ることができる。

【0061】

次に、図１６及び図１７を参照しながら、上述した実施形態による旅客上家１に対する耐震補強に関し、その有効性を確認するために実施した時刻歴応答解析について説明する。この時刻歴応答解析の条件は、以下のとおりである。まず、解析モデルは、図１６に示すように、第２実施形態をベースとし、高架橋ＲＶ（高架橋架構）及び旅客上家１（旅客架構）をそれぞれ１質点系モデルとし、互いに接続するとともに、旅客上家１の柱弱軸方向の１スパンのみを取り出したものである。

【0062】

図１４中のＭＬ、ＫＬ及びＭＤは、それぞれ高架橋ＲＶの質量、せん断ばね剛性、及び旅客上家１の質量であり、それぞれの所定値に設定されている。また、柱脚部回転ばねの剛性ＫＢは、「補強なし」と、カバープレート５で補強した「補強Ａ」の２つの場合について、実験結果に基づいて設定し、「補強なし」「補強Ａ」と「補強Ａ＋粘性ダンパ」の３つの場合を解析の対象とした。粘性ダンパ６は、柱２と線路平行梁３Ｐの間に斜めに設置するタイプとし、その設置数を仮に０．８、１及び２とした。

【0063】

また、入力地震動は、まれに発生する地震動（以下「Ｌ１地震動」という）と、極めてまれに発生する地震動（以下「Ｌ２地震動」という）とし、入力地震波として、告示波「青森県八戸位相」「東北大学位相」及び「神戸海洋気象台（ＪＭＡ神戸）位相」を用いた。そして、これらの地震動を高架橋ＲＶに入力したときの応答倍率（高架橋ＲＶの質点の水平変位に対する旅客上家１の質点の水平変位の倍率）と最大変形（高架橋ＲＶと旅客上家１の間の最大相対変位と両者の質点間の鉛直距離との比）を求めた。なお、最大変形の設計条件（許容値）は、Ｌ１地震動に対して１／１２０以下、Ｌ２地震動に対して１／２０以下とした。

【0064】

以上の解析の結果は、図１７に示されている。まず、応答倍率は、入力地震動の大きさ（Ｌ１又はＬ２）及び入力地震波が同じ条件では、概ね「補強なし」「補強Ａ」及び「補強Ａ＋粘性ダンパ」の順に大きく、また、ダンパ６の設置数が０．８、１及び２の順に大きい。このことから、補強が進むにつれて、またダンパ６の設置数が多くなるにつれて、旅客上家１の揺れ（振動）がより抑制され、より良好な耐震性能が得られることが確認された。

【0065】

また、最大変形は、「補強なし」の場合にはＬ１地震動及びＬ２地震動に対して、「補強Ａ」の場合にはＬ１地震動に対して、「補強Ａ＋ダンパ（設置数＝０．８）」の場合にはＬ１地震動に対して、それぞれの設計条件（１／１２０以下、１／２０以下）を超えている。このことから、図１６に示す１スパンの架構あたり、少なくとも１基の粘性ダンパ６が必要であることが確認された。

【0066】

以上のように、本発明の実施形態によれば、柱２と線路平行梁３Ｐによって構成される線路平行構面内において、柱２と線路平行梁３Ｐの間に粘性ダンパ６が設けられていることによって、旅客上家１の柱弱軸方向の振動が抑制される。また、柱脚部にカバープレート５が取り付けられ、その主面が柱弱軸方向に直交するように配置されていることで、柱脚部の弱軸方向の回転剛性及び曲げ耐力が増加し、耐震性が補強される。さらに、カバープレート５により、基礎に対する柱脚部の固定度が増大していることで、柱２と線路平行梁３Ｐとの相対変位がボールねじ８の回転運動に効率良く変換され、粘性ダンパ６による粘性減衰効果が高められる。以上により、旅客上家１の柱弱軸方向の耐震性の補強を効果的かつ簡易に行うことができる。

【0067】

また、カバープレート５の高さが、補強効果が頭打ちになる大きさに相当する、柱２の幅の約１／２に設定されているので、柱脚部の補強効果を最小限の大きさのカバープレートを用いて効率良く得ることができる。

【0068】

さらに、粘性ダンパ６を、第１及び第２接続部材１５、１６などを介して、線路平行梁３Ｐ及び柱２のウェブ２ａやフランジ２ｂに機械的に取り付けるので、溶接作業などによる電気設備の配線への悪影響を確実に回避することができる。

【0069】

また、第１及び第２接続部材１５、１６などが接合される線路平行梁３Ｐ及び柱２の接合面に、塗装膜厚１００μｍ以下のＲＣ種ケレン処理が施されているので、これらの接合部に要求される継手性能を、比較的簡易なケレン処理と最小限の塗装膜厚によって効率良く得ることができる。

【0070】

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、粘性ダンパ６を、図４や図１１に示す例では、柱２の両側に一対で配置し、図９に示す例では、柱２の一方の側のみに配置しているが、図１７に示した解析結果から、少なくとも柱２の一方の側に配置すればよい。

【0071】

また、実施形態の粘性ダンパ６は、ボールねじ式のものであるが、これに限らず、粘性ダンパは、入力された振動を粘性体による粘性減衰効果によって減衰させ、抑制するものである限り、その形式や構成は任意である。また、粘性ダンパに限らず、第１接続部材や第２接続部材の構成もまた、あくまで例示であり、適宜、変更される。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

【符号の説明】

【0072】

１ 旅客上家
２ 柱
２ａ 柱のウェブ
２ｂ 柱のフランジ
３ 梁
３Ｐ 線路平行梁（梁）
４ 屋根
５ カバープレート
６ 粘性ダンパ（ダンパ）
８ ボールねじ
９ 外筒
１０ 内筒
１１ 粘性体
１５ 第１接続部材（接続部材）
１６ 第２接続部材（接続部材）
２１ ボルト
２６ 第２接続部材（接続部材）
３５ 第１接続部材（接続部材）
３６ 第２接続部材（接続部材）
４６ 第２接続部材（接続部材）
ＰＦ プラットフォーム（基礎）
ＲＷ 線路
Ｈ カバープレートの高さ
ＲＶ 高架橋

【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】

【図15】

【図16】

【図17】