JP6532712B2 - Seismic isolation structure - Google Patents
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Description
本発明は、免震構造体に関する。 The present invention relates to a seismic isolation structure.
ゴムと鋼板とが交互に積層された免震構造体が開示されている(特許文献1参照)。免震構造体の上下端には、該免震構造体を建物や基礎へ設置するための取付けフランジが設けられている。 A seismic isolation structure in which rubber and steel plates are alternately stacked is disclosed (see Patent Document 1). At the upper and lower ends of the seismic isolation structure, mounting flanges are provided for installing the seismic isolation structure on a building or a foundation.
免震構造体には、建物等の重量に基づく鉛直荷重に対する耐性を有しつつ、地震発生時等において水平方向に入力されるせん断力に対応するべく、せん断変形して加速度を減少させることが求められている。このせん断変形時には、免震構造体に曲げモーメントが作用するが、この曲げモーメントは、取付けフランジ近傍において最大となることが通常である。 In the seismic isolation structure, while having resistance to vertical load based on the weight of a building etc., to reduce the acceleration by shear deformation to correspond to the shear force input in the horizontal direction at the time of earthquake occurrence etc. It has been demanded. During this shear deformation, a bending moment acts on the seismic isolation structure, but the bending moment is usually maximum near the mounting flange.
本発明は、積層体の取付けフランジ近傍に作用する曲げモーメントを抑制して、耐久性を向上させることを目的とする。 An object of this invention is to suppress the bending moment which acts on the attachment flange vicinity of a laminated body, and to improve durability.
請求項1に係る免震構造体は、弾性体からなる軟質板と、剛性板とが交互に積層されて構成され、少なくとも1層の前記軟質板と少なくとも1層の前記剛性板とを夫々有し一対の取付けフランジに夫々固定される両端部と、前記両端部同士を連結する中央部とを有する積層体を備え、前記両端部の前記軟質板を構成する前記弾性体のせん断弾性率が一定、かつ前記中央部の前記軟質板を構成する前記弾性体のせん断弾性率も一定であり、前記両端部の前記軟質板のせん断弾性率が、前記中央部の前記軟質板のせん断弾性率よりも高く、前記両端部における前記軟質板の厚さが一定、かつ前記中央部における前記軟質板の厚さも一定であり、前記両端部における前記軟質板の厚さが、前記中央部における前記軟質板の厚さよりも小さく、前記両端部における前記剛性板の平均厚さが、前記中央部における前記剛性板の平均厚さよりも大きい。 The seismic isolation structure according to claim 1 is configured by alternately laminating a soft plate made of an elastic body and a rigid plate, and has at least one layer of the soft plate and at least one layer of the rigid plate. The laminated body which has the both ends which are respectively fixed to the pair of installation flanges, and the central part which connects the both ends together, the shear elastic modulus of the elastic body which constitutes the soft board of the both ends is constant And the shear modulus of elasticity of the elastic body constituting the soft plate at the central portion is also constant, and the shear modulus of the soft plates at the both end portions is higher than the shear modulus of the soft plate at the central portion high, the thickness of the soft plate is constant at both ends, and also a constant thickness of the soft plate in the central portion, the thickness of the soft plate in the end portions, of the soft plate in the central portion smaller than the thickness, the two The average thickness of the rigid plate in the section is greater than the average thickness of the rigid plate in the central portion.
この免震構造体では、積層体の両端部の軟質板を構成する弾性体のせん断弾性率が一定、かつ積層体の中央部の軟質板を構成する弾性体のせん断弾性率も一定であり、両端部の軟質板のせん断弾性率が、中央部の軟質板のせん断弾性率よりも高い。また、両端部における軟質板の厚さが一定、かつ中央部における軟質板の厚さも一定であり、両端部における軟質板の厚さが、中央部における軟質板の厚さよりも小さい。つまり、積層体のうち、一対の取付けフランジ近傍のせん断剛性が高い。したがって、地震発生時等における水平方向のせん断変形時に、取付けフランジ近傍に作用する曲げモーメントが抑制される。 In this seismic isolation structure, the shear modulus of elasticity of the elastic body constituting the soft plate at both ends of the laminate is constant, and the shear modulus of elasticity of the elastic body constituting the soft plate at the central portion of the laminate is also constant, The shear modulus of the soft plate at both ends is higher than the shear modulus of the soft plate at the central portion. In addition, the thickness of the soft plate at both ends is constant, and the thickness of the soft plate at the center is also constant, and the thickness of the soft plate at both ends is smaller than the thickness of the soft plate at the center. That is, the shear rigidity in the vicinity of the pair of mounting flanges in the laminate is high. Therefore, the bending moment acting in the vicinity of the mounting flange is suppressed at the time of horizontal shear deformation at the time of earthquake occurrence or the like.
請求項2の発明は、請求項1に記載の免震構造体において、前記両端部における前記軟質板及び前記剛性板の層数は、全体の層数の夫々10〜30%である。 The invention of claim 2 is the seismic isolation structure according to claim 1, wherein the number of layers of the soft plate and the rigid plate at the both end portions is 10 to 30% of the total number of layers.
この免震構造体では、両端部における軟質板及び剛性板の層数が、全体の層数の10〜30%であるので、地震発生時等における水平方向のせん断変形時に、積層体とその周辺部位との干渉を抑制しつつ、中央部のせん断ひずみを抑制することができる。 In this seismic isolation structure, since the number of layers of the soft plate and the rigid plate at both ends is 10 to 30% of the total number of layers, the laminate and its periphery at the time of horizontal shear deformation at the time of earthquake occurrence etc. The shear strain at the central portion can be suppressed while suppressing the interference with the portion.
請求項3の発明は、請求項1に記載の免震構造体において、前記両端部における前記軟質板及び前記剛性板の層数は、夫々2〜10層である。 The invention of claim 3 is the seismic isolation structure according to claim 1, wherein the number of layers of the soft plate and the rigid plate at the both end portions is 2 to 10, respectively.
この免震構造体では、両端部における軟質板及び剛性板の層数が、夫々2〜10層であるので、地震発生時等における水平方向のせん断変形時に、積層体とその周辺部位との干渉を抑制しつつ、中央部のせん断ひずみを抑制することができる。 In this seismic isolation structure, since the number of layers of the soft plate and the rigid plate at both ends is 2 to 10 respectively, interference between the laminate and its surrounding area at the time of horizontal shear deformation at the time of earthquake occurrence etc. Can be suppressed while suppressing shear strain in the central portion.
請求項4の発明は、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の免震構造体において、前記両端部の前記軟質板を構成する前記弾性体のせん断弾性率が、前記中央部の前記軟質板を構成する前記弾性体のせん断弾性率の1.1〜2倍である。 The invention according to claim 4 is the seismic isolation structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a shear elastic modulus of the elastic body constituting the soft plate at the both end portions is the central portion. The elastic modulus of the elastic body constituting the soft plate is 1.1 to 2 times the shear modulus .
この免震構造体では、両端部の軟質板を構成する弾性体のせん断弾性率が、中央部の軟質板を構成する弾性体のせん断弾性率の1.1〜2倍であるので、地震発生時等における水平方向のせん断変形時に、積層体とその周辺部位との干渉を抑制しつつ、中央部のせん断ひずみを抑制することができる。 In this seismic isolation structure, since the shear elastic modulus of the elastic body constituting the soft plate at both ends is 1.1 to 2 times the shear elastic modulus of the elastic body constituting the soft plate at the central portion, At the time of horizontal shear deformation in time or the like, it is possible to suppress the shear strain in the central portion while suppressing the interference between the laminate and the peripheral portion thereof.
本発明に係る免震構造体によれば、積層体の取付けフランジ近傍に作用する曲げモーメントを抑制して、耐久性を向上させることができる、という優れた効果が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the seismic isolation structure which concerns on this invention, the outstanding effect that durability can be improved by suppressing the bending moment which acts on the attachment flange vicinity of a laminated body is acquired.
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。図1において、本実施形態に係る免震構造体10は、積層体20を有している。積層体20は、弾性体からなる軟質板12,22と、剛性板14,24とが交互に積層されて構成されている。また積層体20は、少なくとも1層の軟質板12と少なくとも1層の剛性板14とを夫々有し、一対の取付けフランジ16,18に夫々固定される両端部20Aと、両端部20A同士を連結する中央部20Bとを有する。積層体20は、一対の取付けフランジ16,18間に、例えば加硫接着により固定される。軟質板12,22と、剛性板14,24は、何れも円形に形成され、互いに同等の外径を有している。軟質板12,22を構成する弾性体には、例えばゴムやエラストマーが用いられる。剛性板14,24は、鉄鋼、ステンレス鋼等の金属を用いて構成されている。
Hereinafter, a mode for carrying out the present invention will be described based on the drawings. In FIG. 1, the
積層体20の積層方向(矢印V方向)の両端部20Aと、その間に位置する中央部20Bとでは、軟質板12,22を構成する弾性体の平均せん断弾性率、軟質板12,22の厚さ、及び剛性板14,24の厚さが、互いに異なっている。具体的には、両端部20Aの軟質板12を構成する弾性体の平均せん断弾性率は、中央部20Bの軟質板22を構成する弾性体の平均せん断弾性率よりも高く、例えば軟質板22を構成する弾性体の平均せん断弾性率の1.1〜2倍である。また、両端部20Aにおける軟質板12の平均厚さは、中央部20Bにおける軟質板22の平均厚さよりも小さい。
The average shear modulus of elasticity of the elastic members constituting the
なお、せん断弾性率とは、JIS K 6386における静的せん断弾性係数、又はJIS K6254における静的せん断弾性率である。また、両端部20Aにおける各軟質板22の板厚が均一である場合、平均厚さとは、両端部20Aに含まれる全軟質板22の板厚の単純平均である。ある軟質板22の板厚が不均一である場合には、その軟質板22の板厚の平均値を求めてから、両端部20Aに含まれる全軟質板22の板厚を平均する。
The shear modulus is a static shear modulus according to JIS K 6386, or a static shear modulus according to JIS K 6254. Moreover, when the plate thickness of each
図示の例では、両端部20Aの軟質板12の厚さが一定であり、中央部20Bの軟質板22の厚さも一定である。つまり、軟質板12の厚さをT12とし、軟質板22の厚さをT22とすると、T12<T22である。また、両端部20Aの軟質板12のせん断弾性率が一定であり、中央部20Bの軟質板22のせん断弾性率も一定である。なお、参考例として、軟質板12,22の厚さやせん断弾性率は、各々一定でなくてもよい。
In the illustrated example, the thickness of the
また、両端部20Aにおける剛性板14は、中央部20Bにおける剛性板24よりも厚い。つまり、剛性板14の厚さをT14とし、剛性板24の厚さをT24とすると、T14>T24である。
In addition, the
更に、両端部20Aにおける軟質板12及び剛性板14の層数は、全体の層数の夫々10〜30%である。具体的な数値でいえば、両端部20Aにおける軟質板12及び剛性板14の層数は、例えば夫々2〜10層である。なお、両端部20Aにおける軟質板12及び剛性板14の層数とは、両端部20Aの一方と他方における軟質板12及び剛性板14の各々の層数の合計を意味する。また、全体の層数とは、積層体20における軟質板12,22の層数の合計、又は積層体20における剛性板14,24の層数の合計を意味する。
Furthermore, the number of layers of the
図示は省略するが、積層体20の一例として、両端部20Aにおける軟質板12の層数を7層ずつとし、中央部20Bにおける軟質板22の層数を18層とすることができる。また、両端部20Aにおける剛性板14の層数を7層ずつとし、中央部20Bにおける剛性板24の層数を17層とすることができる。この場合、中央部20Bにおいて、軟質板22の層数が、剛性板24の層数よりも1層多いので、中央部20Bの積層方向の両端に軟質板22が配置される。
Although illustration is abbreviate | omitted, as an example of the laminated
厚さについては、軟質板12の厚さを4.9mm(一定)とし、軟質板22の厚さを6.5mm(一定)とすることができる。また、剛性板14の厚さを4.4mmとし、剛性板24の厚さを3.1mmとすることができる。
Regarding the thickness, the thickness of the
図3に示されるように、免震構造体10は、取付けフランジ16により、建物等の上部構造体26に固定されると共に、取付けフランジ18により、基礎等の下部構造体28に固定される。固定には、例えばボルト30が用いられる。
As shown in FIG. 3, the
(作用)
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図3において、地震発生時等に、上部構造体26が下部構造体28に対して水平方向(矢印H方向)に相対移動すると、積層体20に水平方向のせん断力が入力され、該積層体20が水平方向にせん断変形する。図1,図2に示されるように、本実施形態に係る免震構造体10では、上記構成により、積層体20のうち、一対の取付けフランジ16,18近傍に位置する両端部20Aのせん断剛性が高くなっており、該両端部20Aが水平方向に倒れ込み難い。したがって、積層体20の水平方向のせん断変形時に、取付けフランジ16,18近傍に作用する曲げモーメントが抑制される。
(Action)
The present embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below. In FIG. 3, when the upper
また、両端部20Aにおける軟質板12及び剛性板14の層数が、全体の層数の10〜30%であるので、積層体20の水平方向のせん断変形時に、積層体20とその周辺部位、例えばボルト30との干渉を抑制しつつ(図3)、中央部20Bのせん断ひずみを抑制できる。積層体20とその周辺部位との干渉が抑制されるので、積層体20がボルト30に接触しないようにするために、取付けフランジ16,18を薄肉化する等の対策を行う必要がない。
In addition, since the number of layers of the
なお、この効果は、両端部20Aにおける軟質板12及び剛性板14の層数を、夫々2〜10層とすること、又は両端部20Aの軟質板12を構成する弾性体の平均せん断弾性率を、中央部20Bの軟質板22を構成する弾性体の平均せん断弾性率の1.1〜2倍とすることによっても得ることができる。
In addition, this effect sets the number of layers of the
このように、本実施形態に係る免震構造体10によれば、積層体20の取付けフランジ16,18近傍に作用する曲げモーメントを抑制して、耐久性を向上させることができる。しかも、コストは、従来品と同等である。一方、耐久性を従来品と同等に設定する場合には、コストの低減が可能である。なお、従来品とは、積層体において、軟質板を構成する弾性体の平均せん断弾性率及び平均厚さを一定にすると共に、剛性板の平均厚さを一定にしたものである(図示せず)。
Thus, according to the
[他の実施形態]
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
[Other embodiments]
As mentioned above, although an example of the embodiment of the present invention was described, the embodiment of the present invention is not limited to the above, and besides the above, it can be variously modified and carried out in the range which does not deviate from the main point Of course there is one.
取付けフランジ16,18は、ボルト等を用いて、積層体20に後付けされる構成であってもよい。つまり、免震構造体10は、取付けフランジ16,18の有無を問わない。
The mounting
両端部20Aにおける軟質板12及び剛性板14の層数は、全体の層数の夫々10〜30%であるものとしたが、数値範囲はこれに限られない。両端部20Aにおける軟質板12及び剛性板14の層数が、夫々2〜10層である点、両端部20Aの軟質板12を構成する弾性体の平均せん断弾性率が、中央部20Bの軟質板22を構成する弾性体の平均せん断弾性率の1.1〜2倍である点についても同様である。
Although the number of layers of the
10…免震構造体、12…軟質板、14…剛性板、16…取付けフランジ、18…取付けフランジ、20…積層体、20A…両端部、20B…中央部、22…軟質板、24…剛性板、T12…軟質板の平均厚さ、T14…剛性板の平均厚さ、T22…軟質板の平均厚さ、T24…剛性板の平均厚さ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記両端部の前記軟質板を構成する前記弾性体のせん断弾性率が一定、かつ前記中央部の前記軟質板を構成する前記弾性体のせん断弾性率も一定であり、
前記両端部の前記軟質板のせん断弾性率が、前記中央部の前記軟質板のせん断弾性率よりも高く、
前記両端部における前記軟質板の厚さが一定、かつ前記中央部における前記軟質板の厚さも一定であり、
前記両端部における前記軟質板の厚さが、前記中央部における前記軟質板の厚さよりも小さく、
前記両端部における前記剛性板の平均厚さが、前記中央部における前記剛性板の平均厚さよりも大きい免震構造体。 Soft plates made of an elastic body and rigid plates are alternately stacked, and both ends have at least one layer of the soft plates and at least one layer of the rigid plates and are respectively fixed to a pair of mounting flanges A laminate having a portion and a central portion connecting the two end portions,
The shear modulus of elasticity of the elastic body constituting the soft plate at both ends is constant, and the shear modulus of elasticity of the elastic body constituting the soft plate at the central portion is also constant.
The shear modulus of the soft plates at the two end portions is higher than the shear modulus of the soft plates at the central portion,
The thickness of the soft plate at both ends is constant, and the thickness of the soft plate at the central portion is also constant,
The thickness of the soft plate at said end portion is smaller than the thickness of the soft plate in the central portion,
The seismic isolation structure in which the average thickness of the said rigid board in the said both ends is larger than the average thickness of the said rigid board in the said center part.
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