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JP3800530B2 - Seismic isolation device mounting structure - Google Patents
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JP3800530B2 JP2002164245A JP2002164245A JP3800530B2 JP 3800530 B2 JP3800530 B2 JP 3800530B2 JP 2002164245 A JP2002164245 A JP 2002164245A JP 2002164245 A JP2002164245 A JP 2002164245A JP 3800530 B2 JP3800530 B2 JP 3800530B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、免震装置の取付構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、ビルやマンション等の建築構造物において地震発生時の揺れおよびそれによる被害を最小限に抑えるために、各種免震装置が開発されている。
この免震装置には、ゴムと鋼板とを上下方向に交互に積層した構造のいわゆる積層ゴムが多く採用されている。積層ゴムは、例えば建物の基礎等の下部躯体と、この下部躯体の上側に構築される上部躯体との間に介装されており、地震等によって水平方向の入力があったときには、ゴムが水平方向に変形することによって上部躯体の振動周期を長期化し、さらに免震装置に併設された減衰機構によって上部躯体の振動エネルギーを吸収して揺れを抑えるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の免震装置には以下の問題がある。
すなわち、免震装置として多用されている積層ゴムは内部にゴムを有するが、このゴムは、上下方向の圧縮強度は十分に大きいものの引張強度が小さい。このため、積層ゴムに上下方向の引張力が過大に作用すると、ゴムにクラックや空隙が生じて剛性、強度ともに著しく低下し、免震装置としての機能を果たすことができなくなってしまう。
【0004】
このような問題に対処するものとして、積層ゴムの上部連結板に上方へ突出する凸部を設けるとともに、この凸部に嵌合する凹部を上部躯体の下面に設け、これら凸部と凹部とを嵌合させることにより、積層ゴム上に上部躯体を浮き上がり可能に載置したものが提案されている(特開平10−306616号公報)。
【0005】
ところが、このような免震装置にあっては、上部躯体を浮き上がり可能に支持しているので、免震装置に引張力が働くのを未然に防止できるものの、免震装置と上部躯体との間で曲げモーメントが伝達されず、それら免震装置の上部躯体との連結部分に過大な力が作用したり、構造物自体の地震特性が変わってしまうという別の問題が生じていた。
【0006】
前記事情に鑑み、本発明においては、構造物に引張力が作用した場合に、免震装置の積層ゴムに引張力を働かせることなく上部躯体の浮き上がりを許容し、しかも、免震装置と上部躯体との間の曲げモーメントも伝達可能として、免震装置を機能を長期に渡って健全に機能させ得ることを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明においては、以下の手段を採用した。
すなわち、請求項1記載の免震装置の取付構造は、上部躯体とそれを支える下側の下部躯体との間に介装されて、前記上部躯体の浮き上がりを許容しつつ上部躯体に水平方向に作用する振動を減衰する、積層ゴムを用いた免震装置の取付構造であって、前記下部躯体上に固定された積層ゴムの上部連結板に、剪断力および曲げモーメント伝達用のコンクリート充填鋼管を上方へ突出するように取り付け、該コンクリート充填鋼管を前記上部躯体の下面に形成された凹部に嵌合させ、前記コンクリート充填鋼管の外周面と前記上部躯体の凹部の内周面との間に、両者の軸線方向の相対移動を許容する、リング状の弾性材からなる縁切り部材を介在させたことを特徴としている。
【0008】
このような構成では、水平方向の入力に対しては免震装置のコンクリート充填鋼管と上部躯体の凹部とが嵌合しているので、上部躯体に作用する水平方向の振動が積層ゴムによって吸収される。また、上下方向の入力に対しては、コンクリート充填鋼管と凹部とが嵌合しているだけで、上部躯体の浮き上がりが許容されているため、圧縮力は伝達されるものの引張力は伝達されず、積層ゴムへ引張力は働かない。また、上部躯体と免震装置とはコンクリート充填鋼管を介して曲げモーメントが伝達されることから、引張力を除いた他の力、すなわち、圧縮力、剪断力、曲げモーメントがそれぞれ両者間に伝達されることとなり、上部躯体を理想的に減衰させることができる。
また、前記コンクリート充填鋼管の外周面と前記上部躯体の凹部の内周面との間に、両者の軸線方向の相対移動を許容する縁切り部材を介在させているから、上部躯体を構築するときに、例え、上部躯体のコンクリートがコンクリート充填鋼管の外周側に付着したとしても縁切り部材によって、上部躯体とコンクリート充填鋼管との縁が切られているため、上部躯体の浮き上がり時に引張力がコンクリート充填鋼管ひいては免震装置に作用することはない。
さらに、前記縁切り部材としてリング状の弾性材を用いているため、リング状の弾性材の外周側に上部躯体のコンクリートが付着したままでも、リング状の弾性材が適宜変形するため、コンクリート付着をはがすことなくコンクリート充填鋼管と上部躯体との実質的な縁を切ることができる。
【0009】
請求項2記載の免震装置は、請求項1記載のものにおいて、前記コンクリート充填鋼管の下部に補強板を埋設したことを特徴としている。
このような構成では、積層ゴムと上部躯体との実質的な連結部であって過大な力が加わるコンクリート充填鋼管を効率良く補強することができ、もって、免震装置の健全性を高めるとともに、コンクリート充填鋼管の小径化や鋼管の薄肉化を図ることが可能となる。
【0012】
請求項記載の免震装置の取付構造は、請求項またはに記載のものにおいて、前記上部躯体の凹部を囲むように、前記上部躯体に平面視コ字状の鉄筋を埋設したことを特徴としている。
このような構成では、コンクリート充填鋼管は上部躯体との間で圧縮力、剪断力、曲げモーメントがそれぞれ伝達されるため、強い強度が要求され、それに伴いこのコンクリート充填鋼管に嵌合する上部躯体の凹部側も強い強度が要求されるが、凹部の外方に予め平面視コ字状の鉄筋を埋設していることから、上部躯体の凹部近傍は、それらの要求に応えるだけの十分な強度を有する。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係る免震装置の取付構造を備える超高層型の免震構造物を説明するもので、(a)は超高層型の免震構造物の概略側面図、(b)は同断面図である。
【0014】
この免震構造物では、基礎からなる下部躯体2とそれによって支えられる上部躯体3との間に免震装置9,10が取り付けれている。
この種免震構造物では、高さHと幅Bとの比(アスペクト比)が大きくなると、地震時の転倒モーメントによる変動軸力が大きくなり、隅柱1aには引張力が生じる場合がある。また、外柱1bは長期軸力が隅柱1aより大きいのでそこには引張力が生じにくいものの、まれに生じる場合もある。
【0015】
ここでは、引張力が生じやすい隅柱1aの下方に、上部躯体3の浮き上がりを許容しつつ上部躯体3に水平方向に作用する振動を減衰する積層ゴム11を用いた免震装置10を設置している。なお、このような上部躯体3の浮き上がりを許容する、積層ゴム11を用いた免震装置10は、隅柱1aの下方に限られることなく、外柱1bの下方に設置しても勿論かまわない。ただし、中柱1cは、ほとんど引張力が生じないので、その下方には上部躯体3の浮き上がりを許容しない通常の積層ゴムを用いた免震装置9が設置される。
【0016】
前記上部躯体3の浮き上がりを許容する免震装置10は、前記したように下部躯体2と上部躯体3との間に介装されている。具体的には、上部躯体3の隅柱1aとつなぎ梁5の接合部6とそれを支える下側の下部躯体2との間に介装されている(図2参照)。
【0017】
ここで、前記免震装置10は下部躯体2に固定されていて、上部躯体3の柱1aとつなぎ梁5の接合部6に対し圧縮力Fa、曲げモーメントFbおよび剪断力Fcをそれぞれ伝達するものの、引張力Fdの伝達は行わないようになっている。
【0018】
免震装置10の具体的な構成について説明すると、図3に示すように、下部躯体2の上面には、積層ゴム11の下部フランジ12が、下部躯体2に円を描くように複数設けられたアンカーボルト13によって固定されている。
積層ゴム11は従来のものと同様、下部フランジ12と上部フランジ14との間に、円形の鋼板15とゴム16とが交互に積層されて構成されており、上部フランジ14の上側には上部連結板18が周方向に間隔をあけて複数設けられたボルト17によって固定されている。
【0019】
上部連結板18には、剪断力および曲げモーメント伝達用のコンクリート充填鋼管20が上方へ突出するようにかつ積層ゴム11と同軸状になるように固定されている。コンクリート充填鋼管20は、下面を上部連結板18に突き合わせ溶接された円筒状の鋼管21と、この円筒状の鋼管21の内部に充填される高強度コンクリート22とからなっている。高強度コンクリート22は、上部躯体3のつなぎ梁5等を構築するのためのコンクリート打設が行われる前に先行打設される。
【0020】
円筒状の鋼管21の下部には、必要に応じて補強板23が設けられる。ここでは、補強板23は、平面視十字状に組まれその外周を円筒状の鋼管21の内周面に溶接されることで、円筒状の鋼管21に起立状態で固定されている(図4参照)。なお、補強板23は必ずしも平面視十字状に組まれるものに限定されるものではなく、例えば、所定角度(例えば、60度あるいは45度等)おきに外方へ放射状に延びるように組まれているものであれば好ましい。
【0021】
一方、前記上部躯体3の隅柱1aとつなぎ梁5の接合部6の下面には凹部25が設けられ、この凹部25は前記コンクリート充填鋼管20に対し下方への相対移動は拘束されるものの上方への相対移動は可能に嵌合している。そして、これら凹部25とコンクリート充填鋼管20との間で、前記したように圧縮力Fa、曲げモーメントFbおよび剪断力Fcがそれぞれ伝達されるようになっている。
【0022】
コンクリート充填鋼管20の外周面と接合部6の凹部25の内周面との間には、両者の軸線方向の相対移動を許容する縁切り部材として機能するリング状の弾性材26(例えば、積層ゴム11のゴム16と同種のもの)が介在されている。リング状の弾性材26は、コンクリート充填鋼管20の上下両端部にそれぞれ所定高さ寸法hbをもって外嵌され、それらリング状の弾性材26の間には力の伝達を行わない例えばスタイロフォーム等の柔軟性板材27が介在されている。
【0023】
ここで、コンクリート充填鋼管20の高さ寸法haおよびリング状の弾性材26の高さ寸法hbは、それぞれ図5に示すように、地震等が発生し、積層ゴム11を介して上部躯体3と下部躯体2との間で水平方向の相対変位が生じた際に、上部躯体の2の接合部6から作用するコンクリート支圧に十分耐え得る程度に設定する。したがって、コンクリート充填鋼管20の高さ寸法haからリング状の弾性材26の高さ寸法hbの2倍の値を差し引いた値(ha−2hb)が小さい場合には、柔軟性板材27は省略し、全て、リング状の弾性材26として合理的に施工することもできる。
【0024】
なお、リング状の弾性材26の外周部には必要に応じて鋼板を貼り付けてもよく、また、コンクリート充填鋼管20と接合部6の凹部25との間の縁切り部材としては、図に示すリング状の弾性材26の代わりに、ポリ4フッ化エチレンあるいはステンレス鋼材からなるリング状のものであってもよい。
【0025】
また、図6および図7に示すように、上部躯体3の接合部6は隅柱1aの延長部分でもあるため、柱内に埋設されるフープ筋29も凹部25を囲むように配されるが、これだけでは前記免震装置10のコンクリート充填鋼管20から伝達する曲げモーメントFbや剪断力Fc等に対抗できない場合には、コンクリート充填鋼管20を囲むよう、上部躯体3の接合部6の凹部25近傍に平面視コ字状の鉄筋30を所定高さおきにつなぎ梁5に沿わせて互いに直交する2方向に埋設し、凹部25近傍の補強を行ってもよい。また、浮き上がりのための補強用として、つなぎ梁5の下端筋31は上向きに定着させている。
【0026】
また、図示しないが、下部躯体2と上部躯体3との間には振動エネルギーを吸収する減衰機構(ダンパー)が設けられている。ただし、積層ゴム11として鉛プラグ入り積層ゴムあるいは高減衰積層ゴムを用いれば、別途減衰装置(ダンパー)を省略することもできる。
なお、図6中32は、上部躯体3の隅柱1aが浮き上がるときに、コンクリート充填鋼管20の上面と凹部25の底面との間が真空にならないよう、そこに空気を導入するエアー管である。
【0027】
次に、前記構成の免震装置の取付構造を備える免震構造物の作用について説明する。
地震等によって免震構造物に水平方向の力が作用した場合、コンクリート充填鋼管20と上部躯体3の凹部25とが嵌合していることから、積層ゴム11と上部躯体3とが見かけ上一体化しており、積層ゴム11によって上部躯体3の水平方向の振動の周期を長期化させるとともに、減衰機構によって上部躯体3に作用する振動エネルギーを吸収することで構造物の免震が図られる。
【0028】
また、地震等によって免震構造物に転倒モーメントが作用する場合、隅柱1aには大きな変動軸力が働く。変動軸力は圧縮方向と引張方向の2種類があるが、圧縮方向の変動軸力に対しては、積層ゴム11は十分な強度を有しているため、損傷することはない。
【0029】
一方、隅柱1aに引張方向の変動軸力が作用する場合には、隅柱1aはその下方の接合部6とともに浮き上がろうとするが、このとき、接合部6の凹部25と免震装置10のコンクリート充填鋼管20とは単に嵌合されているだけで、接合部6のコンクリート充填鋼管20に対する上方への相対移動は拘束されておらず自由になっている。このため、隅柱1aおよびその下方の接合部6は、免震装置10に何ら引張力を与えることなく上方へ移動する。このとき、免震装置10の積層ゴム11への引張力の伝達はなされない。
【0030】
したがって、免震装置10を構成するゴム16にクラックや間隙が生じることなく積層ゴム11の剛性、強度が低下することがない等、同積層ゴム11の健全性が保たれ、免震構造物における免震装置としての機能を維持できる。
【0031】
前記隅柱1aおよびそれの下方にある接合部6が浮き上がろうとするとき、それら隅柱1a等は、真下にある免震装置10や下部躯体2によって上方への移動は拘束されないものの、接合部6には側方へ延びるつなぎ梁5が一体に設けられており、これらつなぎ梁5が接合部6等の上方への移動を拘束する。したがって、隅柱1aおよびそれの下方にある接合部6の浮き上がり量σはほんのわずかである(図5参照)。
【0032】
また、隅柱1aに剪断力と引張力が同時に作用するときには、隅柱1aの下方の配設されている免震装置10は、図5に示すように上部フランジ14と下部フランジ12とが水平方向へ相対移動するように変形し、同時に隅柱1aおよびその下方の接合部6が上方へ浮き上がろうとする。このとき、免震装置10のコンクリート充填鋼管20からは接合部6の凹部25に対し曲げモーメントFbが作用するが、この曲げモーメントFbに対しては凹部25の近傍のコンクリート支圧が対抗する。すなわち、コンクリート充填鋼管20と凹部25との間でリング状の弾性材26を介して曲げモーメントFbの伝達がなされる。このため、免震構造物自体の地震特性が変わることなく、同免震構造物の振動を長期に渡って健全に減衰させることができる。
【0033】
また、前記したように、免震装置10と上部躯体3との実質的な連結部であるコンクリート充填鋼管20および凹部25には剪断力、曲げモーメント、圧縮力の過大な力が加わるが、前記実施の形態では、コンクリート充填鋼管20の内部に必要に応じて補強板23が埋設され、これによって十分な補強がなされているから、コンクリート充填鋼管20が損傷されることなく免震装置10の健全性を高めるとともに、コンクリート充填鋼管20の小径化や鋼管21の薄肉化を図ることができる。
【0034】
一方、図6,図7に示すように上部躯体3に凹部25を囲むように内部に平面視コ字状の鉄筋30を埋設する構成にすれば、前記コンクリート充填鋼管20に嵌合する上部躯体3の凹部25側にも要求される強い強度の要求に応えることができ、もって、免震構造物の健全性をより一層高めることができる。
【0035】
また、この実施の形態では、コンクリート充填鋼管20の外周面と上部躯体3の凹部25の内周面との間にリング状の弾性材26を介在させ、これにより、コンクリート充填鋼管20および凹部25の曲げモーメント等の力の伝達は行うものの両者の実質的な縁を切っているため、例えば、上部躯体3を構築する際に上部躯体のコンクリートがリング状の弾性材26の外周に付着したとしても、図5に示すように、リング状の弾性材26が適宜変形することで、積層ゴム11に引張力を与えることなく、上部躯体3の浮き上がりを許容することができる。
【0036】
以上において本発明の一実施の形態を説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で他の構成を採用することができる。
例えば、前記実施の形態においては、本発明の免震装置の取付構造が超高層型の免震構造物に適用された例を挙げて説明したが、本発明の免震装置の取付構造が適用されるものは何らこの種の構造物に限られることなく、高層型の建物や、平面視L字形や台形状等の整形な平面形状を有する建物や、大形の屋根を備え強風により浮力が生じるような建物にも適用可能である。
また、前記実施の形態では、免震装置10を基礎とその上側の上部躯体3との間に介装させているが、これに限られることなく免震装置10を中間階の間に介装させるようにしてもよい。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下の効果を奏する。
水平方向の入力に対してはコンクリート充填鋼管と上部躯体の凹部とが嵌合するので、上部躯体に作用する水平方向の振動が積層ゴムによって吸収され、また、上下方向の入力に対しては、コンクリート充填鋼管と凹部とが嵌合しているだけで、上部躯体の浮き上がりが許容されているため、積層ゴムへ引張力は働かない。また、上部躯体と免震装置とはコンクリート充填鋼管を介して曲げモーメントの伝達がなさることから、引張力を除いた他の力、すなわち、圧縮力、剪断力、曲げモーメントがそれぞれ両者間に伝達されることとなり、上部躯体を理想的に減衰させることができる。
したがって、本発明の免震装置の取付構造を採用することにより、アスペクト比の高い超高層建物等に対しても引張力の存在を考慮することなく、設計および施工を進めることができ、建物の品質と経済性を同時に満足させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す免震装置の取付構造を備える免震構造物を示すもので、(a)は概略側面図、(b)は概略断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態を示す免震装置の取付構造を備える免震構造物の要部断面図である。
【図3】本発明の一実施の形態を示す免震装置の取付構造の側面図である。
【図4】図3のIVーIV戦に沿う断面図である。
【図5】同免震装置の取付構造の作用を説明する図である。
【図6】同免震装置の取付構造の側断面図である。
【図7】同免震装置の取付構造の平断面図である。
【符号の説明】
1a 隅柱
1b 外柱
2 下部躯体
3 上部躯体
5 つなぎ梁
6 接合部
10 免震装置
11 積層ゴム
12 下部フランジ
14 上部フランジ
18 上部連結板
20 コンクリート充填鋼管
21 円筒状の鋼管
22 高強度コンクリート
23 補強板
25 凹部
26 リング状の弾性材
30 平面視コ字状の鉄筋
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a seismic isolation device mounting structure.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various seismic isolation devices have been developed to minimize shaking and damage caused by earthquakes in buildings and condominiums.
In this seismic isolation device, so-called laminated rubber having a structure in which rubber and steel plates are alternately laminated in the vertical direction is often used. Laminated rubber is interposed between, for example, a lower housing such as a building foundation and an upper housing constructed on the upper side of this lower housing. By deforming in the direction, the vibration period of the upper housing is extended, and the vibration energy of the upper housing is absorbed by the damping mechanism provided in the seismic isolation device to suppress shaking.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventional seismic isolation devices have the following problems.
That is, laminated rubber often used as a seismic isolation device has a rubber inside, but this rubber has a sufficiently high vertical compression strength but a low tensile strength. For this reason, when the tensile force in the vertical direction is excessively applied to the laminated rubber, cracks and voids are generated in the rubber, the rigidity and strength are significantly reduced, and the function as a seismic isolation device cannot be achieved.
[0004]
As a countermeasure to such a problem, a convex portion that protrudes upward is provided on the upper connecting plate of the laminated rubber, and a concave portion that fits into the convex portion is provided on the lower surface of the upper casing. There has been proposed one in which an upper casing is placed on a laminated rubber so as to be able to float up by being fitted (Japanese Patent Laid-Open No. 10-306616).
[0005]
However, in such a seismic isolation device, the upper housing is supported so as to be lifted, so that it is possible to prevent a tensile force from acting on the seismic isolation device, but between the seismic isolation device and the upper housing. In other cases, bending moment is not transmitted, and excessive force acts on the connecting part of the seismic isolation device with the upper frame, or the seismic characteristics of the structure itself change.
[0006]
In view of the above circumstances, in the present invention, when a tensile force is applied to the structure, the upper casing is allowed to lift without exerting a tensile force on the laminated rubber of the seismic isolation device. It is possible to transmit the bending moment between the seismic isolation device and make the seismic isolation device function soundly over a long period of time.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
In other words, the seismic isolation device mounting structure according to claim 1 is interposed between the upper housing and the lower lower housing that supports the seismic isolation device, and allows the upper housing to float in a horizontal direction while allowing the upper housing to float. A structure for mounting a seismic isolation device using laminated rubber that dampens applied vibration, and a concrete-filled steel pipe for transmitting shearing force and bending moment is applied to the upper connecting plate of the laminated rubber fixed on the lower housing. It is attached so as to protrude upward, and the concrete-filled steel pipe is fitted into a recess formed in the lower surface of the upper casing, and between the outer peripheral surface of the concrete-filled steel pipe and the inner peripheral surface of the recess of the upper casing. Further, it is characterized in that an edge cutting member made of a ring-shaped elastic material that allows relative movement in the axial direction of both is interposed.
[0008]
In such a configuration, since the concrete-filled steel pipe of the seismic isolation device and the concave portion of the upper housing are fitted for horizontal input, horizontal vibration acting on the upper housing is absorbed by the laminated rubber. The In addition, for the input in the vertical direction, only the concrete-filled steel pipe and the recess are fitted, and the upper casing is allowed to lift, so that the compressive force is transmitted but the tensile force is not transmitted. The tensile force does not work on the laminated rubber. In addition, since the bending moment is transmitted between the upper frame and the seismic isolation device through the concrete-filled steel pipe, other forces excluding the tensile force, that is, compressive force, shear force, and bending moment are transmitted between them. As a result, the upper housing can be ideally attenuated.
Further, since an edge cutting member that allows relative movement in the axial direction between the outer peripheral surface of the concrete-filled steel pipe and the inner peripheral surface of the concave portion of the upper casing is interposed, when constructing the upper casing For example, even if the concrete of the upper frame adheres to the outer periphery of the concrete-filled steel pipe, the edge of the upper frame and the concrete-filled steel pipe is cut by the edge cutting member. As a result, it does not affect the seismic isolation device.
Further, since the ring-shaped elastic material is used as the edge cutting member, the ring-shaped elastic material is appropriately deformed even if the concrete of the upper casing remains attached to the outer peripheral side of the ring-shaped elastic material. The substantial edge between the concrete-filled steel pipe and the upper housing can be cut without peeling.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, the seismic isolation device according to the first aspect is characterized in that a reinforcing plate is embedded below the concrete-filled steel pipe.
In such a configuration, it is possible to efficiently reinforce the concrete-filled steel pipe to which an excessive force is applied, which is a substantial connecting portion between the laminated rubber and the upper casing, and thus enhances the soundness of the seismic isolation device, It is possible to reduce the diameter of the concrete-filled steel pipe and reduce the thickness of the steel pipe.
[0012]
Mounting structure of the vibration isolating apparatus according to claim 3, wherein, in the one described in claim 1 or 2, so as to surround the recess of the upper skeleton, that has been embedded U-shaped plan configuration of rebar in the upper skeleton It is a feature.
In such a configuration, the concrete-filled steel pipe transmits compressive force, shearing force, and bending moment to and from the upper housing, respectively, so that strong strength is required, and accordingly, the upper housing that fits into the concrete-filled steel tube is required. The recessed side is also required to have strong strength, but because the U-shaped reinforcing bar is embedded in advance outside the recessed portion, the vicinity of the recessed portion of the upper housing has sufficient strength to meet these requirements. Have.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 illustrates a super high-rise seismic isolation structure equipped with a base isolation device mounting structure according to the present invention. FIG. 1 (a) is a schematic side view of the super high-rise seismic isolation structure, and FIG. FIG.
[0014]
In this seismic isolation structure, seismic isolation devices 9 and 10 are attached between a lower casing 2 made of a foundation and an upper casing 3 supported by the base casing.
In this type of seismic isolation structure, when the ratio of height H to width B (aspect ratio) increases, the variable axial force due to the overturning moment during an earthquake increases, and a tensile force may be generated in the corner column 1a. . Further, since the outer column 1b has a long-term axial force larger than that of the corner column 1a, a tensile force is hardly generated there, but it may occur rarely.
[0015]
Here, a seismic isolation device 10 using a laminated rubber 11 that damps vibrations acting on the upper housing 3 in the horizontal direction while allowing the upper housing 3 to lift is installed below the corner column 1a where a tensile force is likely to be generated. ing. It should be noted that the seismic isolation device 10 using the laminated rubber 11 that allows the upper casing 3 to lift is not limited to the lower side of the corner column 1a, but may be installed below the outer column 1b. . However, since the tensile force is hardly generated in the middle column 1c, a seismic isolation device 9 using a normal laminated rubber that does not allow the upper casing 3 to be lifted is installed therebelow.
[0016]
The seismic isolation device 10 that allows the upper casing 3 to lift is interposed between the lower casing 2 and the upper casing 3 as described above. Specifically, it is interposed between the corner column 1a of the upper housing 3 and the joint portion 6 of the connecting beam 5 and the lower lower housing 2 that supports it (see FIG. 2).
[0017]
Here, the seismic isolation device 10 is fixed to the lower housing 2 and transmits the compression force Fa, the bending moment Fb, and the shearing force Fc to the joint 6 between the column 1a of the upper housing 3 and the connecting beam 5, respectively. The tensile force Fd is not transmitted.
[0018]
The specific configuration of the seismic isolation device 10 will be described. As shown in FIG. 3, a plurality of lower flanges 12 of the laminated rubber 11 are provided on the upper surface of the lower casing 2 so as to draw a circle on the lower casing 2. It is fixed by anchor bolts 13.
The laminated rubber 11 is formed by alternately laminating circular steel plates 15 and rubber 16 between the lower flange 12 and the upper flange 14 as in the prior art. The plate 18 is fixed by a plurality of bolts 17 provided at intervals in the circumferential direction.
[0019]
A concrete-filled steel pipe 20 for transmitting shearing force and bending moment is fixed to the upper connecting plate 18 so as to protrude upward and to be coaxial with the laminated rubber 11. The concrete-filled steel pipe 20 is composed of a cylindrical steel pipe 21 whose bottom surface is butt welded to the upper connecting plate 18 and high-strength concrete 22 filled in the cylindrical steel pipe 21. The high-strength concrete 22 is placed in advance before the concrete placement for constructing the connecting beam 5 and the like of the upper frame 3 is performed.
[0020]
A reinforcing plate 23 is provided below the cylindrical steel pipe 21 as necessary. Here, the reinforcing plate 23 is assembled in a cross shape in plan view, and the outer periphery thereof is welded to the inner peripheral surface of the cylindrical steel pipe 21 to be fixed to the cylindrical steel pipe 21 in an upright state (FIG. 4). reference). Note that the reinforcing plate 23 is not necessarily limited to one that is assembled in a cross shape in plan view, and is, for example, assembled so as to extend radially outward at predetermined angles (for example, 60 degrees or 45 degrees). If it is, it is preferable.
[0021]
On the other hand, a concave portion 25 is provided on the lower surface of the joint portion 6 between the corner column 1a of the upper frame 3 and the connecting beam 5, and this concave portion 25 is located above the concrete-filled steel pipe 20 although its downward relative movement is restricted. Relative movement to is possible. The compression force Fa, the bending moment Fb and the shearing force Fc are transmitted between the recess 25 and the concrete-filled steel pipe 20 as described above.
[0022]
Between the outer peripheral surface of the concrete-filled steel pipe 20 and the inner peripheral surface of the concave portion 25 of the joint portion 6, a ring-shaped elastic material 26 (for example, laminated rubber) that functions as an edge cutting member that allows relative movement in the axial direction of the two. 11 of the same kind as the rubber 16). The ring-shaped elastic material 26 is externally fitted to the upper and lower ends of the concrete-filled steel pipe 20 with a predetermined height dimension hb, and does not transmit force between the ring-shaped elastic materials 26, for example, a flexible material such as a styrofoam. The property board | plate material 27 is interposed.
[0023]
Here, the height dimension ha of the concrete-filled steel pipe 20 and the height dimension hb of the ring-shaped elastic member 26 are affected by an earthquake or the like, as shown in FIG. When a horizontal displacement occurs between the lower housing 2 and the lower housing 2, it is set to a level that can sufficiently withstand the concrete bearing pressure acting from the two joint portions 6 of the upper housing. Therefore, when the value (ha-2hb) obtained by subtracting twice the height dimension hb of the ring-shaped elastic material 26 from the height dimension ha of the concrete-filled steel pipe 20 is small, the flexible plate 27 is omitted. All can be rationally constructed as the ring-shaped elastic material 26.
[0024]
In addition, you may affix a steel plate to the outer peripheral part of the ring-shaped elastic material 26 as needed, and as an edge cutting member between the concrete filling steel pipe 20 and the recessed part 25 of the junction part 6, it shows in a figure. Instead of the ring-shaped elastic material 26, a ring-shaped material made of polytetrafluoroethylene or stainless steel material may be used.
[0025]
As shown in FIGS. 6 and 7, the joint 6 of the upper housing 3 is also an extension of the corner post 1 a, so that a hoop line 29 embedded in the post is also arranged so as to surround the recess 25. In this case, when the bending moment Fb or shearing force Fc transmitted from the concrete-filled steel pipe 20 of the seismic isolation device 10 cannot be counteracted by this alone, the vicinity of the concave portion 25 of the joint 6 of the upper housing 3 so as to surround the concrete-filled steel pipe 20 The reinforcing bars 30 in the vicinity of the recesses 25 may be reinforced by embedding reinforcing bars 30 having a U-shape in plan view along the beams 5 at predetermined heights in two orthogonal directions. Moreover, the lower end reinforcement 31 of the connecting beam 5 is fixed upward for reinforcement for lifting.
[0026]
Although not shown, a damping mechanism (damper) that absorbs vibration energy is provided between the lower housing 2 and the upper housing 3. However, if the laminated rubber 11 is a laminated rubber with a lead plug or a highly damped laminated rubber, a damping device (damper) can be omitted separately.
In FIG. 6, reference numeral 32 denotes an air pipe for introducing air so that the space between the upper surface of the concrete-filled steel pipe 20 and the bottom surface of the recess 25 does not become a vacuum when the corner pillar 1 a of the upper housing 3 is lifted. .
[0027]
Next, the operation of the seismic isolation structure having the structure for mounting the seismic isolation device having the above-described configuration will be described.
When a horizontal force is applied to the seismic isolation structure due to an earthquake or the like, the concrete-filled steel pipe 20 and the concave portion 25 of the upper housing 3 are fitted, so that the laminated rubber 11 and the upper housing 3 are apparently integrated. The laminated rubber 11 extends the period of the horizontal vibration of the upper casing 3 and absorbs the vibration energy acting on the upper casing 3 by the damping mechanism, so that the structure can be isolated.
[0028]
In addition, when a falling moment acts on the seismic isolation structure due to an earthquake or the like, a large fluctuating axial force acts on the corner column 1a. There are two types of variable axial force, the compression direction and the tensile direction, but the laminated rubber 11 has sufficient strength against the variable axial force in the compression direction and is not damaged.
[0029]
On the other hand, when a variable axial force in the tensile direction acts on the corner column 1a, the corner column 1a tends to float together with the junction 6 below the corner column 1a. At this time, the recess 25 and the seismic isolation device of the junction 6 are used. 10 is simply engaged with the concrete-filled steel pipe 20, and the upward relative movement of the joint 6 with respect to the concrete-filled steel pipe 20 is not restricted and is free. For this reason, the corner pillar 1a and the joint part 6 therebelow move upward without giving any tensile force to the seismic isolation device 10. At this time, transmission of the tensile force to the laminated rubber 11 of the seismic isolation device 10 is not performed.
[0030]
Therefore, the soundness of the laminated rubber 11 can be maintained such that the rubber 16 constituting the seismic isolation device 10 does not have cracks or gaps and the rigidity and strength of the laminated rubber 11 do not decrease. The function as a seismic isolation device can be maintained.
[0031]
When the corner pillar 1a and the joint portion 6 below it are about to rise, the corner pillar 1a and the like are not restrained from being moved upward by the seismic isolation device 10 and the lower housing 2 directly below. The connecting beam 5 extending sideways is provided integrally with the portion 6, and the connecting beam 5 restrains the upward movement of the joint 6 and the like. Therefore, the floating amount σ of the corner column 1a and the joint portion 6 below the corner column 1a is very small (see FIG. 5).
[0032]
Further, when the shearing force and the tensile force are simultaneously applied to the corner column 1a, the seismic isolation device 10 disposed below the corner column 1a has the upper flange 14 and the lower flange 12 horizontally as shown in FIG. At the same time, the corner pillar 1a and the joint portion 6 below the corner pillar 1a tend to float upward. At this time, a bending moment Fb acts on the concave portion 25 of the joint portion 6 from the concrete-filled steel pipe 20 of the seismic isolation device 10, and a concrete bearing pressure in the vicinity of the concave portion 25 counters this bending moment Fb. That is, the bending moment Fb is transmitted between the concrete-filled steel pipe 20 and the recess 25 through the ring-shaped elastic material 26. For this reason, the vibration of the seismic isolation structure itself can be attenuated soundly over a long period of time without changing the seismic characteristics of the seismic isolation structure itself.
[0033]
In addition, as described above, an excessive force of shearing force, bending moment, and compressive force is applied to the concrete-filled steel pipe 20 and the recessed portion 25 which are substantial connecting portions between the seismic isolation device 10 and the upper housing 3. In the embodiment, the reinforcing plate 23 is embedded in the concrete-filled steel pipe 20 as necessary, and sufficient reinforcement is thereby achieved. Therefore, the seismic isolation device 10 is sound without damage to the concrete-filled steel pipe 20. In addition to improving the properties, the diameter of the concrete-filled steel pipe 20 and the thickness of the steel pipe 21 can be reduced.
[0034]
On the other hand, as shown in FIG. 6 and FIG. 7, if a structure in which a U-shaped reinforcing bar 30 is embedded in the upper casing 3 so as to surround the recess 25, the upper casing that fits into the concrete-filled steel pipe 20 is provided. Therefore, it is possible to meet the demand for strong strength required also on the side of the concave portion 25, so that the soundness of the seismic isolation structure can be further enhanced.
[0035]
In this embodiment, a ring-shaped elastic material 26 is interposed between the outer peripheral surface of the concrete-filled steel pipe 20 and the inner peripheral surface of the concave portion 25 of the upper housing 3, whereby the concrete-filled steel pipe 20 and the concave portion 25 are interposed. However, for example, when the upper casing 3 is constructed, the concrete of the upper casing adheres to the outer periphery of the ring-shaped elastic material 26. However, as shown in FIG. 5, when the ring-shaped elastic member 26 is appropriately deformed, the upper casing 3 can be allowed to float without applying a tensile force to the laminated rubber 11.
[0036]
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and other configurations can be adopted without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the example in which the seismic isolation device mounting structure of the present invention is applied to a super-high-rise seismic isolation structure has been described. However, the seismic isolation device mounting structure of the present invention is applied. What is to be done is not limited to this type of structure, but it has a high-rise building, a building with a flat shape such as an L-shape or a trapezoidal shape in plan view, and a large roof that has buoyancy due to strong winds. It can also be applied to buildings that may result.
Moreover, in the said embodiment, although the seismic isolation apparatus 10 is interposed between the foundation and the upper housing 3 of the upper side, it is not restricted to this, The seismic isolation apparatus 10 is interposed between intermediate floors. You may make it make it.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has the following effects.
For horizontal input, the concrete-filled steel pipe and the recess of the upper housing are fitted, so horizontal vibration acting on the upper housing is absorbed by the laminated rubber, and for vertical input, Only the concrete-filled steel pipe and the recess are fitted, and the upper casing is allowed to lift, so that no tensile force acts on the laminated rubber. In addition, since the bending moment is transmitted between the upper frame and the seismic isolation device through the concrete-filled steel pipe, other forces excluding the tensile force, that is, compressive force, shearing force, and bending moment are transmitted between them. As a result, the upper housing can be ideally attenuated.
Therefore, by adopting the seismic isolation device mounting structure of the present invention, it is possible to proceed with design and construction without considering the presence of tensile force even for high-rise buildings with high aspect ratios, etc. Quality and economy can be satisfied at the same time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a seismic isolation structure having a base isolation device mounting structure according to an embodiment of the present invention, wherein (a) is a schematic side view and (b) is a schematic cross-sectional view.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part of a seismic isolation structure including a base isolation device mounting structure showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side view of the seismic isolation device mounting structure showing an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view taken along the IV-IV battle of FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the seismic isolation device mounting structure;
FIG. 6 is a side sectional view of the mounting structure of the seismic isolation device.
FIG. 7 is a cross-sectional plan view of the seismic isolation device mounting structure .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Corner column 1b Outer column 2 Lower frame 3 Upper frame 5 Connecting beam 6 Joint 10 Seismic isolation device 11 Laminated rubber 12 Lower flange 14 Upper flange 18 Upper connecting plate 20 Concrete filled steel pipe 21 Cylindrical steel tube 22 High strength concrete 23 Reinforcement Plate 25 Recess 26 Ring-shaped elastic material 30 Reinforcing bar in a U-shape in plan view

Claims (3)

上部躯体とそれを支える下側の下部躯体との間に介装されて、前記上部躯体の浮き上がりを許容しつつ上部躯体に水平方向に作用する振動を減衰する、積層ゴムを用いた免震装置の取付構造であって、
前記下部躯体上に固定された積層ゴムの上部連結板に、剪断力および曲げモーメント伝達用のコンクリート充填鋼管を上方へ突出するように取り付け、
該コンクリート充填鋼管を前記上部躯体の下面に形成された凹部に嵌合させ、
前記コンクリート充填鋼管の外周面と前記上部躯体の凹部の内周面との間に、両者の軸線方向の相対移動を許容する、リング状の弾性材からなる縁切り部材を介在させたことを特徴とする免震装置の取付構造。
A seismic isolation device using laminated rubber that is interposed between the upper housing and the lower lower housing that supports the upper housing, and that damps the vibration acting on the upper housing in a horizontal direction while allowing the upper housing to float. The mounting structure of
A concrete filled steel pipe for transmitting shearing force and bending moment is attached to the upper connecting plate of laminated rubber fixed on the lower housing so as to protrude upward,
The concrete-filled steel tube fitted in a recess formed in the lower surface of the upper skeleton,
Between the outer peripheral surface of the concrete-filled steel pipe and the inner peripheral surface of the concave portion of the upper housing, an edge cutting member made of a ring-shaped elastic material that allows relative movement in the axial direction of both is interposed. Seismic isolation device mounting structure.
請求項1記載の免震装置の取付構造において、In the seismic isolation device mounting structure according to claim 1,
前記コンクリート充填鋼管の下部に補強板を埋設したことを特徴とする免震装置の取付構造。A structure for mounting a seismic isolation device, wherein a reinforcing plate is embedded in a lower portion of the concrete-filled steel pipe.
請求項1または2に記載の免震装置の取付構造において、
前記上部躯体の凹部を囲むように、前記上部躯体に平面視コ字状の鉄筋を埋設したことを特徴とする免震装置の取付構造。
In the seismic isolation device mounting structure according to claim 1 or 2,
A structure for mounting a seismic isolation device , wherein a U-shaped reinforcing bar is embedded in the upper casing so as to surround a recess of the upper casing .
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