JP2018080444A - Base-isolated building and construction method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、上部構造体と下部構造体から構成される免震建物において、上部構造体と下部構造体の間に異なる形態の滑り支承が介在している免震建物に関するものである。 The present invention relates to a base-isolated building composed of an upper structure and a lower structure, in which different types of sliding bearings are interposed between the upper structure and the lower structure.
地震国であるわが国においては、ビルや橋梁、高架道路、戸建の住宅といった様々な構造物に対して、地震力に抗する技術、構造物に入る地震力を低減する技術など、様々な耐震技術、免震技術、制震技術が開発され、各種構造物に適用されている。 In Japan, an earthquake-prone country, there are various seismic resistances for various structures such as buildings, bridges, elevated roads, and detached houses. Technology, seismic isolation technology and seismic control technology have been developed and applied to various structures.
中でも免震技術は、構造物に入る地震力そのものを低減する技術であることから、地震時の構造物の振動は効果的に低減される。この免震技術を概説するに、下部構造体(基礎や柱−梁フレーム架構等)と上部構造体(柱−梁フレーム架構や屋根架構等)との間に免震支承(装置)を介在させ、地震による下部構造体の振動の上部構造体への伝達を低減し、上部構造体の振動を低減して構造安定性を保証するものである。なお、この免震支承は、地震時のみならず、構造物に対して常時作用する交通振動の上部構造体への影響低減にも効果を発揮するものである。 In particular, seismic isolation technology is a technology that reduces the seismic force that enters the structure itself, so that the vibration of the structure during an earthquake is effectively reduced. To outline this seismic isolation technology, a base isolation system (device) is interposed between the lower structure (foundation, column-beam frame frame, etc.) and the upper structure (column-beam frame frame, roof frame, etc.). The transmission of vibrations of the lower structure due to the earthquake to the upper structure is reduced, and the vibration of the upper structure is reduced to ensure the structural stability. In addition, this seismic isolation bearing is effective not only at the time of an earthquake but also in reducing the influence on the upper structure of traffic vibration that always acts on the structure.
免震支承には鉛プラグ入り積層ゴム支承や高減衰積層ゴム支承、積層ゴム支承とダンパーを組み合わせた支承、滑り免震支承など、様々な形態の支承が存在している。その中の一種である滑り免震支承にはさらに、球面滑り支承や平面滑り支承などが存在している。 There are various types of seismic isolation bearings such as laminated rubber bearings with lead plugs, high damping laminated rubber bearings, bearings that combine laminated rubber bearings and dampers, and sliding seismic isolation bearings. In addition, there are spherical sliding bearings and flat sliding bearings, etc., which are one type of them.
たとえば球面滑り支承を取り上げてその一つの形態の構成を説明すると、曲率を有する摺動面を備えた上沓および下沓と、上沓と下沓の間で、それぞれの沓と接して同じ曲率を有する上面および下面を備えた柱状の摺動体と、から構成されており、上下球面滑りタイプの免震支承、あるいはダブルコンケイブ式の免震支承などと称されることもある。この種の免震支承では、上下の沓の動作性能が、それらの間に介在する摺動体との間の摩擦係数やこれに重量が乗じられた摩擦力に支配される。 For example, a spherical sliding bearing is taken up to explain the configuration of one form. The upper and lower heels having a sliding surface having a curvature, and the upper and lower heels are in contact with each heel and have the same curvature. And a columnar sliding body having an upper surface and a lower surface, and is sometimes referred to as a vertical spherical sliding type seismic isolation bearing or a double concave seismic isolation bearing. In this type of seismic isolation bearing, the motion performance of the upper and lower kites is governed by the friction coefficient between the sliding body interposed between them and the friction force multiplied by the weight.
ところで、従来の球面滑り支承を有する免震建物では、球面滑り支承の摩擦係数が比較的小さいことから、風荷重を受けた際に球面滑り支承で支持される上部構造体(たとえば屋根架構)の変位が大きくなり、これが大きな残留変位となるといった課題があった。すなわち、球面滑り支承は地震荷重に対して高い減衰効果を発揮する一方で、風荷重に対してはその低い摩擦係数ゆえに支持する上部構造体の変位を抑制し難いといったデメリットを有していた。 By the way, in a base-isolated building having a conventional spherical sliding bearing, since the friction coefficient of the spherical sliding bearing is relatively small, an upper structure (for example, a roof frame) supported by the spherical sliding bearing when receiving a wind load. There was a problem that the displacement became large and this became a large residual displacement. That is, the spherical sliding bearing has a demerit that it exerts a high damping effect against the seismic load, but it is difficult to suppress the displacement of the supporting upper structure due to the low friction coefficient against the wind load.
ここで、特許文献1には、建物と地盤との間に介装され、水平方向の振動エネルギを相対変位にて吸収する転がり支承体と、円柱状剛性部材および中空弾塑性体の組み合わせによって水平方向の振動エネルギを減衰させるトリガー機構とを備え、トリガー機構は、地盤に固定される下部ブッシュとこの下部ブッシュの直上に配置されて建物に固定される上部ブッシュとを有し、円柱状剛性部材が下部ブッシュおよび上部ブッシュに嵌合され、下部ブッシュおよび上部ブッシュ間に位置する円柱状剛性部材の外周には中空弾塑性体が嵌着され、中空弾塑性体は軸方向の両端のみが円柱状剛性部材に固定されている、免震装置のトリガー機構が開示されている。
Here, in
また、特許文献2には、上部構造体と下部構造体の間に免震装置が設けられていて、再現期間1年程度の風荷重による上部構造体の微小振幅の揺れは免震装置によって減衰され、再現期間50年程度の風荷重に対しては免震層の水平剛性が剛性部材によって高められて免震層の過大な変形を抑え、大地震等によって上部構造体と下部構造体が大きく相対移動した際には剛性部材が破断し、上部構造体と下部構造体の相対移動の拘束が解除されて免震装置が機能して免震効果を発揮する、免震建物が開示されている。
Further, in
さらに、特許文献3には、基礎と基礎上に支持される構造物本体との間に設けられる耐風構造であって、基礎上に設けられる下部構造体と、下部構造体上に配置され、その上方に構造物本体を支持する上部構造体と、強風時に下部構造体と上部構造体との間の定位置に係合してこれら下部構造体と上部構造体とを剛に拘束し、地震力が入力された際に定位置から退避して下部構造体、上部構造体間を縁切りする第1ピンと、下部構造体、上部構造体が剛に拘束された状態において地震力が一定値を超えたときに破断して下部構造体、上部構造体と構造物本体とを縁切りする第2ピンとを備えてなる免震耐風構造が開示されている。
Further,
特許文献1で開示されるトリガー機構によれば、簡易な構成で、構造物が風荷重等により揺動するのを回避するととともに、地震発生時には効果的に免震機能を果たすことができ、弾性域、降伏荷重、塑性域等の挙動を任意に設定することができるとしている。
According to the trigger mechanism disclosed in
また、特許文献2で開示される免震建物によれば、再現期間1年程度の風荷重に対して快適な居住性を確保し、再現期間50年程度の風荷重に対しては免震層の水平剛性を高め、大地震時には免震効果を発揮することができるとしている。
Further, according to the base-isolated building disclosed in
さらに、特許文献3で開示される免震耐風構造によれば、地震時に免震構造としての機能を有し、強風時に耐風構造としての機能を有するとしている。
Furthermore, according to the seismic isolation wind resistant structure disclosed in
しかしながら、いずれの技術も耐風ピンを備えた免震支承を有するものであり、風荷重に対しては耐風ピンで免震支承の変位を抑制し、たとえば再現期間500年程度のレベル2地震等の大地震時には耐風ピンがせん断破壊されて免震支承が機能する機構を有していることから、大地震後にはせん断破壊された耐風ピンの交換が余儀なくされることに加えて、大地震でなくてもレベル1地震等の際に耐風ピンが破断されていないか否かを確認する必要がある。
However, both technologies have seismic isolation bearings with wind-resistant pins. For wind loads, the displacement of the seismic isolation bearings is controlled by wind-resistant pins, such as
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、大地震時にせん断破壊される耐風ピンを適用することなく、風荷重による上部構造体の大きな残留変位を抑制しながら、大地震時における優れた免震性能を発揮することのできる免震建物とその構築方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and without applying a wind-resistant pin that is sheared and destroyed during a large earthquake, while suppressing a large residual displacement of the upper structure due to a wind load, is excellent during a large earthquake. The purpose is to provide a seismic isolation building that can exhibit its seismic isolation performance and its construction method.
前記目的を達成すべく、本発明による免震建物は、上部構造体と下部構造体から構成される免震建物であって、前記上部構造体と前記下部構造体の間に異なる形態の滑り支承が介在しており、前記異なる形態の滑り支承は球面滑り支承と平面滑り支承から構成され、前記球面滑り支承は、曲率を有する下摺動面をその下面に備えた上沓と、曲率を有する上摺動面をその上面に備えた下沓と、前記上沓と前記下沓の間で、該上沓および該下沓と接して曲率を有する上面および下面を備えた柱状の摺動体と、から構成され、前記平面滑り支承は、平板からなる上滑り板および下滑り板と、前記上滑り板もしくは前記下滑り板のいずれか一方に固定され、固定されていない他方の滑り板の表面で滑る滑り摩擦材と、から構成され、該平面滑り支承の摩擦係数は前記球面滑り支承の摩擦係数よりも大きいものである。 In order to achieve the above object, a base-isolated building according to the present invention is a base-isolated building composed of an upper structure and a lower structure, and different types of sliding bearings are provided between the upper structure and the lower structure. The different types of sliding bearings are composed of a spherical sliding bearing and a planar sliding bearing, and the spherical sliding bearing has an upper collar having a lower sliding surface having a curvature on its lower surface, and a curvature. A lower rod provided with an upper sliding surface on its upper surface, and a columnar sliding body provided with an upper surface and a lower surface having a curvature in contact with the upper rod and the lower rod between the upper rod and the lower rod; The flat sliding support is composed of a flat upper sliding plate and a lower sliding plate, and a sliding slide fixed on one of the upper sliding plate and the lower sliding plate and sliding on the surface of the other non-fixed sliding plate. And a friction material. The friction coefficient is greater than the friction coefficient of the spherical plain bearing.
本発明の免震建物は、上部構造体と下部構造体の間に、球面滑り支承と平面滑り支承という異なる形態の滑り支承を介在させたものであり、球面滑り支承よりも摩擦係数の大きな平面滑り支承によって風荷重による上部構造体の大きな残留変位を抑制することができ、地震荷重に対しては主として球面滑り支承によって免震作用が奏されるものである。 The base-isolated building according to the present invention has a sliding bearing having different forms of a spherical sliding bearing and a planar sliding bearing interposed between an upper structure and a lower structure, and has a larger friction coefficient than the spherical sliding bearing. Large residual displacement of the superstructure due to wind load can be suppressed by the sliding bearing, and the seismic isolation action is exerted mainly by the spherical sliding bearing for the earthquake load.
このように、一つの建物に対し、球面滑り支承と平面滑り支承という異なる形態の滑り支承を組み込んだ免震建物はこれまでになく、斬新で、かつ耐風性能と免震性能の双方に優れた免震建物である。 In this way, there has never been a seismically isolated building that incorporates different types of sliding bearings, spherical sliding bearings and planar sliding bearings, for one building, which is new and superior in both wind resistance and seismic isolation performance. It is a seismic isolated building.
ここで、本発明の対象とする免震建物としては、上部構造体が屋根架構であり、下部構造体が屋根架構を支持する柱−梁フレーム架構等である体育館やアリーナ等の大空間建物や、上部構造体が橋桁であり、下部構造体が橋脚や橋台である橋梁などが含まれる。 Here, as the seismic isolation building targeted by the present invention, the upper structure is a roof frame, and the lower structure is a column-beam frame structure or the like that supports the roof frame. In addition, bridges in which the upper structure is a bridge girder and the lower structure is a pier or an abutment are included.
たとえば、平面視矩形の体育館の場合、下部構造体を構成する矩形平面の基礎の各辺に所定間隔で配設されている各柱上に、球面滑り支承と平面滑り支承を交互に配設し、各滑り支承にて上部構造体である屋根架構を支持する形態とすることができる。また、橋軸方向に所定間隔で複数の橋脚が配設されている橋梁においては、下部構造体を構成する全ての橋脚上に球面滑り支承を配設するとともに、平面滑り支承は一つ置きに橋脚上に配設し、上部構造体である橋桁を各滑り支承にて支持する形態とすることができる。 For example, in the case of a gymnasium having a rectangular shape in plan view, spherical sliding bearings and planar sliding bearings are alternately arranged on each pillar arranged at predetermined intervals on each side of the rectangular planar foundation constituting the lower structure. The roof frame which is the upper structure can be supported by each sliding bearing. In addition, in a bridge where a plurality of bridge piers are arranged at predetermined intervals in the bridge axis direction, spherical sliding bearings are arranged on all the piers constituting the lower structure, and plane sliding bearings are installed every other plane. It can arrange | position on a bridge pier and it can be set as the form which supports the bridge girder which is a superstructure with each sliding support.
球面滑り支承の摩擦係数は0.03以上0.05以下の範囲にあり、平面滑り支承の摩擦係数は球面滑り支承よりも大きな範囲である、0.05より大きく0.1以下の範囲で、一般には0.08〜0.1の範囲にある。 The friction coefficient of the spherical sliding bearing is in the range of 0.03 to 0.05, and the friction coefficient of the flat sliding bearing is larger than that of the spherical sliding bearing, more than 0.05 and less than 0.1, and generally in the range of 0.08 to 0.1. is there.
風荷重を受けた際には、摩擦係数の大きな平面滑り支承の摩擦力が作用し、風荷重に対する抵抗力を発揮して上部構造体の変位を抑制することができる。 When the wind load is received, the frictional force of the plain sliding bearing having a large friction coefficient acts, and the resistance to the wind load can be exerted to suppress the displacement of the upper structure.
一方、地震時には、球面滑り支承を構成する摺動体(スライダー)が上沓と下沓の間で水平及び上向きに移動し、この摺動体によって上沓の上面が上に持ち上げられる。そのため、球面滑り支承と平面滑り支承の双方に作用していた地震時の鉛直荷重は球面滑り支承へシフトしていく。球面滑り支承への鉛直荷重のシフトに応じて平面滑り支承の鉛直軸力は小さくなり、さらに変形が大きくなると平面滑り支承の鉛直軸力が0になる。このことにより、大地震時の大変形時には球面滑り支承にのみ水平せん断力が生じることになる。 On the other hand, during an earthquake, a sliding body (slider) that constitutes a spherical sliding bearing moves horizontally and upward between the upper and lower eyelids, and the upper surface of the upper eyelid is lifted up by this sliding body. For this reason, the vertical load at the time of the earthquake acting on both the spherical sliding bearing and the flat sliding bearing shifts to the spherical sliding bearing. As the vertical load shifts to the spherical sliding bearing, the vertical axial force of the plain sliding bearing decreases, and when the deformation further increases, the vertical axial force of the planar sliding bearing becomes zero. As a result, a horizontal shear force is generated only on the spherical sliding bearing during a large deformation during a large earthquake.
大地震時において、仮に摩擦係数の大きな平面滑り支承に水平せん断力が作用すると、摩擦係数の大きな平面滑り支承にて層せん断力が大きくなり、この大きな層せん断力が建物に入力されることになる。これに対し、本発明の免震建物では、摩擦係数の大きな平面滑り支承に水平せん断力が作用しなくなることより、大地震時の大きな層せん断力が建物に入力するのが抑制され、建物の受ける地震荷重を可及的に抑制することができる。 If a horizontal shear force acts on a plain sliding bearing with a large coefficient of friction during a large earthquake, the layer shear force increases at the plain sliding bearing with a large coefficient of friction, and this large layer shear force is input to the building. Become. On the other hand, in the base-isolated building of the present invention, since the horizontal shear force does not act on the plain sliding bearing having a large friction coefficient, it is suppressed that a large layer shear force during a large earthquake is input to the building. The seismic load received can be suppressed as much as possible.
また、本発明の免震建物は、大地震時にせん断破壊される耐風ピンを備えていないことから、レベル2地震等の大地震後にせん断破壊された耐風ピンの交換が余儀なくされることもなく、レベル1地震等の際に耐風ピンが破断されていないか否かを確認する必要もない。
In addition, since the base-isolated building of the present invention does not have wind-resistant pins that are sheared and destroyed during a large earthquake, it is not necessary to replace the wind-resistant pins that have been sheared and destroyed after a large earthquake such as a
また、本発明による免震建物の好ましい実施の形態は、前記下部構造体の上に軸力調整装置が配設され、該軸力調整装置と前記上部構造体の間に前記球面滑り支承および/または前記平面滑り支承が配設されているものである。 Further, in a preferred embodiment of the seismic isolation building according to the present invention, an axial force adjusting device is disposed on the lower structure, and the spherical sliding bearing and / or between the axial force adjusting device and the upper structure are provided. Alternatively, the flat sliding bearing is provided.
摩擦係数が同じ同種の滑り支承で上部構造体を支持する従来の免震建物では、上部構造体の総荷重×摩擦係数が総滑り力となる。これは、滑り支承に作用する軸力が設計値と異なっても、上部構造体の総重量が設計値と同じであれば、総滑り力は設計値と同様になるという設計思想に基づいている。 In a conventional base-isolated building that supports the upper structure with the same type of sliding bearing with the same friction coefficient, the total load of the upper structure × the friction coefficient is the total sliding force. This is based on the design philosophy that even if the axial force acting on the sliding bearing is different from the design value, the total sliding force will be the same as the design value if the total weight of the upper structure is the same as the design value. .
一方、本発明の免震建物のように摩擦係数が異なる異種の滑り支承で上部構造体を支持する場合、滑り支承に作用する軸力が設計値通りでないと、総滑り力が設計値と乖離していくという課題がある。 On the other hand, when the upper structure is supported by different types of sliding bearings with different friction coefficients as in the base-isolated building of the present invention, if the axial force acting on the sliding bearing is not as designed, the total sliding force is different from the designed value. There is a problem of doing.
そこで、平面滑り支承もしくは球面滑り支承と下部構造体を構成するたとえば柱の間に軸力調整装置を配設しておき、軸力調整装置を構成するジャッキによって滑り支承の上面(上部構造体を直接支持する面)のレベルを上下に調整できるようにしておく。この構成により、平面滑り支承と球面滑り支承の上面のレベルをフラットに調整し、各滑り支承に生じる軸力を設計値に近づけることができ、総滑り力が設計値と乖離するといった課題を解消することができる。なお、「平面滑り支承および/または球面滑り支承」とは、いずれか一方の滑り支承のみに軸力調整装置を適用する形態や、双方の滑り支承に軸力調整装置を適用する形態を含む意味である。 Therefore, for example, an axial force adjusting device is arranged between the flat sliding bearing or the spherical sliding bearing and the lower structure, for example, between the columns, and the upper surface of the sliding bearing (the upper structure is fixed by the jack constituting the axial force adjusting device). The level of the directly supporting surface) should be adjustable up and down. With this configuration, the level of the upper surface of the plain sliding bearing and spherical sliding bearing can be adjusted to be flat, and the axial force generated in each sliding bearing can be brought close to the design value, eliminating the problem that the total sliding force deviates from the design value. can do. The term “plane sliding bearing and / or spherical sliding bearing” includes a form in which the axial force adjusting device is applied only to one of the sliding bearings, and a form in which the axial force adjusting device is applied to both sliding bearings. It is.
ここで、前記軸力調整装置の実施の形態は、上下に高さ調整が可能で前記滑り支承を支持する支持台と、該支持台の上面のレベルを上下させるジャッキと、該ジャッキの荷重を計測するロードセルと、から構成されている。 Here, in the embodiment of the axial force adjusting device, the height can be adjusted up and down, the supporting base that supports the sliding bearing, the jack that moves the level of the upper surface of the supporting base up and down, and the load of the jack And a load cell to be measured.
滑り支承の全部もしくは一部において、ロードセルでジャッキ荷重を計測しながら、上下に高さ調整が可能で滑り支承を支持する支持台の上面のレベルを油圧ジャッキ等のジャッキによって調整し、レベル調整がおこなわれた支持台の高さを固定することにより、平面滑り支承の荷重総和と球面滑り支承の荷重総和がいずれも設計値に一致もしくは近似した免震建物を構築することが可能になる。すなわち、本発明は、このように滑り支承の全部もしくは一部のレベル調整により、異種の滑り支承それぞれの荷重総和が所定の設計値となるようにして免震建物を構築する方法にも及ぶものである。 While measuring the jack load with a load cell on all or part of the sliding support, the height can be adjusted up and down, and the level of the upper surface of the support base that supports the sliding support is adjusted with a jack such as a hydraulic jack. By fixing the height of the support platform, it is possible to construct a base-isolated building in which the load sum of the plain sliding bearing and the load sum of the spherical sliding bearing both match or approximate the design values. That is, the present invention extends to a method of constructing a base-isolated building in such a manner that the load sum of each of the different types of sliding bearings becomes a predetermined design value by adjusting the level of all or part of the sliding bearings. It is.
以上の説明から理解できるように、本発明の免震建物によれば、上部構造体と下部構造体の間に球面滑り支承と平面滑り支承という異なる形態の滑り支承を介在させたことにより、球面滑り支承よりも摩擦係数の大きな平面滑り支承によって風荷重による上部構造体の大きな残留変位を抑制しながら、地震荷重に対しては球面滑り支承によって高い免震性能を発揮することができる。 As can be understood from the above description, according to the base-isolated building of the present invention, a spherical bearing and a plain sliding bearing of different forms are interposed between the upper structure and the lower structure, thereby providing a spherical surface. A spherical sliding bearing can exhibit high seismic isolation performance against a seismic load while suppressing a large residual displacement of the superstructure due to wind loads by a plane sliding bearing having a larger coefficient of friction than a sliding bearing.
以下、図面を参照して本発明の免震建物の実施の形態を説明する。なお、図1で示す免震建物においては、理解を容易とするべく、下部構造体や上部構造体においてブレス材等の図示を省略している。また、図示する免震建物は体育館等の大空間建物であるが、これ以外にも、一般のビルや橋梁等であってもよい。 Hereinafter, embodiments of the seismic isolation building of the present invention will be described with reference to the drawings. In the base-isolated building shown in FIG. 1, the brace material and the like are not shown in the lower structure and the upper structure for easy understanding. Moreover, although the seismic isolation building shown in the figure is a large space building such as a gymnasium, it may be a general building or a bridge.
(免震建物の実施の形態1)
図1は本発明の免震建物の実施の形態1の分解斜視図であり、図2は球面滑り支承の模式図であり、図3は平面滑り支承の模式図である。
(
1 is an exploded perspective view of
図示する免震建物100は体育館等の大空間建物であり、基礎1と、基礎1上で妻方向および桁行方向にそれぞれ立設された複数の柱2と、から構成される下部構造体10と、各柱2の上端に配設された球面滑り支承30および平面滑り支承40と、下部構造体10にて支持され、球面滑り支承30と平面滑り支承40の上に配設された屋根架構からなる上部構造体20と、から構成されている。
The
図示例では、妻方向および桁行方向ともに5本の柱2が配設されており、各柱2に対して球面滑り支承30と平面滑り支承40が交互に配設されている。
In the illustrated example, five
図2で示すように、球面滑り支承30は、曲率を有するSUS製の下摺動面をその下面に備えた上沓31と、曲率を有するSUS製の上摺動面をその上面に備えた下沓32と、上沓31と下沓32の間で、上沓31および下沓32と接して曲率を有する上面および下面を備えた柱状で鋼製(SUS製を含む)の摺動体33(スライダー)と、から構成される。
As shown in FIG. 2, the spherical sliding
上沓31の下面における下摺動面の周囲、および、下沓32の上面における上摺動面の周囲にはそれぞれ、環状のストッパー34が配設されていて、摺動体33の摺動範囲が規定され、摺動体33の脱落等が抑止される。
An annular stopper 34 is disposed around the lower sliding surface on the lower surface of the
上沓31と下沓32と摺動体33はいずれも、溶接鋼材用圧延鋼材(SM490A,B,C、もしくはSN490B,C、もしくはS45C)から形成され、面圧60MPa程度の耐荷強度を有している。また、球面滑り支承30の摩擦係数は0.03以上0.05以下の範囲にある。
Each of the
また、摺動体33の上面と下面にはそれぞれ、不図示の二重織物層が接着固定されているのが好ましい。この二重織物層は、たとえばPTFE繊維とPTFE繊維よりも引張強度の高い繊維からなる二重織物層であり、PTFE繊維が上沓31の下摺動面と下沓32の上摺動面側に配設されるようにして各二重織物層が摺動体33の上下面に固定されている。ここで、「PTFE繊維よりも引張強度の高い繊維」としては、ナイロン6・6、ナイロン6、ナイロン4・6などのポリアミドやポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステルやパラアラミド、メタアラミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ガラス、カーボン、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、LCP、ポリイミド、PEEKなどの繊維を挙げることができる。また、さらに、熱融着繊維や綿、ウールなどの繊維を適用してもよい。その中でも、耐薬品性、耐加水分解性に優れ、引張強度の極めて高いPPS繊維が望ましい。これら二重織物層は、エポキシ樹脂系接着剤等からなる接着剤を介して摺動体33の上下面に接着固定される。
Moreover, it is preferable that a double fabric layer (not shown) is bonded and fixed to the upper surface and the lower surface of the sliding
一方、図3で示すように、平面滑り支承40は、平板からなる上滑り板41および下滑り板42と、上滑り板41に固定されて下滑り板42の表面で滑る滑り摩擦材43と、から構成される。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the flat sliding
上滑り板41と下滑り板42はともに鋼製(SS400等)の板材であり、滑り摩擦材43はポリアミド等の樹脂部材であり、滑り摩擦材43が滑る下滑り板42の表面にはPTFE等がコーティングされたSUS製のプレートが取り付けられている。
Both the upper sliding
平面滑り支承40の摩擦係数は球面滑り支承30よりも大きく、0.05より大きく0.1以下の範囲で、一般には0.08〜0.1の範囲にある。
The friction coefficient of the flat sliding
ここで、図4で示す変位−せん断力関係図を参照して、球面滑り支承と平面滑り支承で構成される滑り支承全体の有する耐風性能および免震性能を説明する。 Here, with reference to the displacement-shear force relationship diagram shown in FIG. 4, the wind resistance performance and seismic isolation performance of the entire sliding bearing composed of the spherical sliding bearing and the planar sliding bearing will be described.
図中、点線グラフは平面滑り支承に作用する水平せん断力グラフであり、一点鎖線グラフは球面滑り支承に作用する水平せん断力グラフであり、実線グラフは球面滑り支承と平面滑り支承を合わせた場合の変位−せん断力関係グラフである。なお、球面滑り支承と平面滑り支承の数を1:1に配置した場合を仮定している。 In the figure, the dotted line graph is a horizontal shearing force graph acting on a plain sliding bearing, the alternate long and short dash line graph is a horizontal shearing force graph acting on a spherical sliding bearing, and the solid line graph is a combination of a spherical sliding bearing and a planar sliding bearing. It is a displacement-shearing force relationship graph. It is assumed that the number of spherical sliding bearings and planar sliding bearings is 1: 1.
グラフ中央のS1の範囲では、平面滑り支承の摩擦力の寄与度が大きく、各滑り支承ともに動かず、風荷重に対して抵抗する。したがって、風荷重に対し、主として平面滑り支承の摩擦力が作用して上部構造体の大きな変位(残留変位)が抑制される。 In the range of S1 in the center of the graph, the contribution of the frictional force of the plain sliding bearing is large, and each sliding bearing does not move and resists the wind load. Accordingly, the frictional force of the plain sliding bearing mainly acts on the wind load, and a large displacement (residual displacement) of the upper structure is suppressed.
S1の外側のS2の範囲では、平面滑り支承の摩擦力の寄与度が低下するものの依然として存在し、その一方で球面滑り支承の摩擦力が増加し、双方の滑り支承にてレベル1地震等に対抗する。 In the range of S2 outside S1, the frictional force of the plain sliding bearing is reduced, but it still exists. On the other hand, the frictional force of the spherical sliding bearing increases. Oppose.
S2の外側のS3の範囲では、平面滑り支承の摩擦力の寄与度が完全に無くなり、球面滑り支承の摩擦力のみによってレベル2地震等の大地震に対抗する。
In the range of S3 outside S2, the contribution of the frictional force of the plain sliding bearing is completely eliminated, and a large earthquake such as a
ここで、図5には、球面滑り支承と平面滑り支承に作用する上部構造体の重量に起因した鉛直軸力に関し、大地震が作用した際の初期状態から大変形時までの鉛直軸力の変動を図5(a)〜(d)の順に示している。 Here, in FIG. 5, regarding the vertical axial force due to the weight of the superstructure acting on the spherical sliding bearing and the planar sliding bearing, the vertical axial force from the initial state when a large earthquake is applied to the time of large deformation is shown. The fluctuations are shown in the order of FIGS.
図5(a)で示すように、球面滑り支承30と平面滑り支承40の双方に地震時の水平せん断力Qが作用した初期状態では、双方の滑り支承に対して上部構造体の分担荷重に起因した鉛直軸力N1が作用している。
As shown in FIG. 5 (a), in the initial state in which the horizontal shearing force Q is applied to both the spherical sliding
図5(b)で示すように、水平せん断力Qによって球面滑り支承30の摺動体33が滑り、平面滑り支承40の滑り摩擦材43が滑る過程で、球面滑り支承30では摺動体33が下沓32の曲率を有する上摺動面に沿って上昇し、上部構造体20の荷重が球面滑り支承30にシフト易くなる。その結果、平面滑り支承40の鉛直軸力が低下し(鉛直軸力N3)、その低下分が球面滑り支承30の鉛直軸力の増加分となり、球面滑り支承30の鉛直軸力が増加する(鉛直軸力N2)。
As shown in FIG. 5B, in the process in which the sliding
図5(c)で示すように、さらに双方の滑り支承の変形が進行すると、摺動体33がさらに上がることで上部構造体の荷重が球面滑り支承30に全て流れ、平面滑り支承40の鉛直軸力はゼロとなり、球面滑り支承30の鉛直軸力は最大となる(鉛直軸力N4)。
As shown in FIG. 5 (c), when the deformation of both of the sliding bearings further proceeds, the sliding
図5(d)で示すように、球面滑り支承30において摺動体33が下沓32の端部まで移動し、地震に対する免震性能を最大限に発揮する。
As shown in FIG. 5D, the sliding
図5(d)で示す状態においては、地震時の水平せん断力Qは球面滑り支承30にのみ作用することから、摩擦係数の大きな平面滑り支承40に水平せん断力が作用しなくなることより、大地震時の大きな層せん断力が建物に入力するのが抑制され、建物の受ける地震荷重を可及的に抑制することができる。
In the state shown in FIG. 5D, since the horizontal shearing force Q at the time of the earthquake acts only on the spherical sliding
図示する免震建物100によれば、上部構造体20と下部構造体10の間に球面滑り支承30と平面滑り支承40という異なる形態の滑り支承を介在させたことにより、球面滑り支承30よりも摩擦係数の大きな平面滑り支承40によって風荷重による上部構造体20の大きな残留変位を抑制しながら、地震荷重に対しては球面滑り支承30によって高い免震性能を発揮することができる。
According to the
(免震建物の実施の形態2とその構築方法)
図6は本発明の免震建物の実施の形態2とその構築方法を説明した模式図であって、図6(a)は軸力調整装置にてジャッキアップしている状況を説明した図であり、図6(b)は軸力調整装置にてジャッキダウンしている状況を説明した図である。また、図7は球面滑り支承と平面滑り支承のレベルが調整された実施の形態2の免震建物を示した模式図である。なお、図示例は平面滑り支承にのみ軸力調整装置が配設された形態であるが、軸力調整装置が球面滑り支承にのみ配設された形態や、軸力調整装置が平面滑り支承と球面滑り支承の双方に配設された形態であってもよい。
(
FIG. 6 is a schematic
図7で示すように、実施の形態2にかかる免震建物200は、下部構造体を構成する複数の柱2のうち、平面滑り支承40が配設される柱2の上には支持台51が配設され、支持台51の上に平面滑り支承40が配設され、レベル調整がなされた球面滑り支承30と平面滑り支承40の上に上部構造体20Aが配設され、各滑り支承に対して設計軸力が作用するようになっている。
As shown in FIG. 7, the
図6(a)で示す構築方法は、平面滑り支承40に作用する軸力が設計軸力よりも小さい場合を示しており、支持台51内に油圧ジャッキ等のジャッキ52を配設して軸力調整装置50を構成し、軸力調整装置50を構成するロードセル53にてジャッキ荷重を計測しながら、ジャッキ52をジャッキアップして(Y1方向)平面滑り支承40の上面のレベル調整をおこない、平面滑り支承40に対して所定の設計軸力が作用するように調整する。
The construction method shown in FIG. 6A shows a case where the axial force acting on the flat sliding
支持台51は分離した下部材と上部材がボルトにて固定される構成を有しており、ジャッキアップの際にはボルトを緩めて下部材に対して上部材がスライドできるようにし、所定のレベルにてボルトを締めて下部材と上部材を固定する。
The
図示する上部構造体20Aは、球面滑り支承30と平面滑り支承40に直接載置される鉄骨フレーム20aと屋根材20bから構成されている。
The illustrated
一方、図6(b)で示す構築方法は、平面滑り支承40に作用する軸力が設計軸力よりも大きい場合を示しており、支持台51内にジャッキ52を配設して軸力調整装置50を構成し、ロードセル53にてジャッキ荷重を計測しながら、ジャッキ52をジャッキダウンして(Y2方向)平面滑り支承40の上面のレベル調整をおこない、平面滑り支承40に対して所定の設計軸力が作用するように調整する。
On the other hand, the construction method shown in FIG. 6B shows a case where the axial force acting on the flat sliding
図6(a)、(b)のいずれの構築方法によっても、ロードセル53でジャッキ荷重を計測しながら、上下に高さ調整が可能で滑り支承を支持する支持台51の上面のレベルをジャッキ52によって調整し、レベル調整がおこなわれた支持台51の高さを固定することにより、平面滑り支承の荷重総和と球面滑り支承の荷重総和がいずれも設計値に一致もしくは近似した状態の免震建物200が構築される。
6A and 6B, the level of the upper surface of the
各滑り支承がレベル調整されることにより、免震建物200のように摩擦係数が異なる異種の滑り支承で上部構造体20Aを支持する場合における課題、すなわち、各滑り支承に作用する軸力が設計値通りでない場合に総滑り力が設計値と乖離していくといった課題が解消される。
By adjusting the level of each sliding bearing, the problem in the case where the
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
1…基礎、2…柱、10…下部構造体、20,20A…上部構造体、30…球面滑り支承、31…上沓、32…下沓、33…摺動体、40…平面滑り支承、41…上滑り板、42…下滑り板、43…滑り摩擦材、50…軸力調整装置、51…支持台、52…ジャッキ、53…ロードセル、100,200…免震建物
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記上部構造体と前記下部構造体の間に異なる形態の滑り支承が介在しており、
前記異なる形態の滑り支承は球面滑り支承と平面滑り支承から構成され、
前記球面滑り支承は、
曲率を有する下摺動面をその下面に備えた上沓と、
曲率を有する上摺動面をその上面に備えた下沓と、
前記上沓と前記下沓の間で、該上沓および該下沓と接して曲率を有する上面および下面を備えた柱状の摺動体と、から構成され、
前記平面滑り支承は、
平板からなる上滑り板および下滑り板と、
前記上滑り板もしくは前記下滑り板のいずれか一方に固定され、固定されていない他方の滑り板の表面で滑る滑り摩擦材と、から構成され、該平面滑り支承の摩擦係数は前記球面滑り支承の摩擦係数よりも大きい、免震建物。 A base-isolated building composed of an upper structure and a lower structure,
Different types of sliding bearings are interposed between the upper structure and the lower structure,
The different types of sliding bearings are composed of a spherical sliding bearing and a planar sliding bearing,
The spherical sliding bearing is
An upper arm provided with a lower sliding surface having a curvature on its lower surface;
A lower arm with an upper sliding surface having a curvature on its upper surface;
A columnar sliding body having an upper surface and a lower surface having a curvature in contact with the upper collar and the lower collar between the upper collar and the lower collar,
The plane sliding bearing is
An upper sliding plate and a lower sliding plate made of a flat plate;
A sliding friction material that is fixed to either the upper sliding plate or the lower sliding plate and that slides on the surface of the other non-fixed sliding plate, and the friction coefficient of the plane sliding bearing is the A base-isolated building that is larger than the coefficient of friction.
前記滑り支承の全部もしくは一部において、前記ロードセルでジャッキ荷重を計測しながら前記支持台の上面のレベルを前記ジャッキによって調整し、レベル調整がおこなわれた前記支持台の高さを固定することにより、前記平面滑り支承の荷重総和と前記球面滑り支承の荷重総和がいずれも設計値に一致もしくは近似した免震建物を構築する、免震建物の構築方法。
A base-isolated building composed of an upper structure and a lower structure, wherein different forms of sliding bearings are interposed between the upper structure and the lower structure, and the different forms of sliding bearings are spherical sliding An axial force adjusting device disposed on the lower structure, and the spherical sliding bearing and / or the planar sliding bearing is provided between the axial force adjusting device and the upper structure. The axial force adjusting device is arranged such that a height can be adjusted up and down, a support base that supports the sliding bearing, a jack that moves the level of the upper surface of the support base up and down, and a load cell that measures the load of the jack In the construction method of the base-isolated building composed of
By adjusting the level of the upper surface of the support base with the jack while measuring the jack load with the load cell in all or part of the sliding bearing, and fixing the height of the support base where the level adjustment has been performed A base-isolated building construction method for constructing a base-isolated building in which the total load of the plain sliding bearing and the total load of the spherical sliding bearing are equal to or close to design values.
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