JP6848932B2 - Seismic isolation damper and seismic isolation structure using the seismic isolation damper - Google Patents
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Description
本発明は、建築物の下部構造体と上部構造体が所定間隔を有してなる免震層に設けられて地震エネルギーを吸収する免震ダンパー及び該免震ダンパーを用いた免震構造に関する。 The present invention relates to a seismic isolation damper provided in a seismic isolation layer in which a lower structure and an upper structure of a building have a predetermined interval to absorb seismic energy, and a seismic isolation structure using the seismic isolation damper.
超高層ビルを中心に免震構造の普及が進み、それに応じて免震層に設けられる免震ダンパーの開発も進んでいる。
この免震ダンパーの一種として鋼材ダンパーが挙げられる。鋼材ダンパーは鋼材の塑性化を利用したダンパーであり、地震時の荷重を鋼材に作用させて曲げやねじれを生じさせることで鋼材を降伏させ、地震エネルギーを鋼材のひずみエネルギーとして吸収することを特徴としている。
Seismic isolation structures are becoming more widespread, especially in skyscrapers, and seismic isolation dampers installed in the seismic isolation layer are being developed accordingly.
A steel damper is an example of this seismic isolation damper. The steel damper is a damper that utilizes the plasticization of steel, and is characterized by yielding the steel by applying a load during an earthquake to the steel to cause bending and twisting, and absorbing seismic energy as strain energy of the steel. It is supposed to be.
このような鋼材ダンパーの例として、例えば特許文献1には、「下部構造上に取り付ける取付け板と、この取付け板上に立設した複数の棒体と、各棒体上に取付け、上記取付け板と対向位置関係にある支持板と、この支持板上に立設したガイド部と、上部建物下部に取付け、上記ガイド部を移動可能に保持する保持部とからなるダンパー。」(特許請求の範囲参照)が開示されている。 As an example of such a steel damper, for example, in Patent Document 1, "a mounting plate mounted on a lower structure, a plurality of rods erected on the mounting plate, and mounted on each rod, the mounting plate is described. A damper consisting of a support plate that is in a positional relationship with the support plate, a guide portion that stands on the support plate, and a holding portion that is attached to the lower part of the upper building and holds the guide portion movably. " See) is disclosed.
また、特許文献2には、「互いに対向する二つの部材間に設けられて、これら二つの部材の対向面に沿う方向の相対的な振動を抑制する免震ダンパーであって、前記二つの部材の一方に、先端部が他方の部材に向って延びる棒状の鋼材の基端部を固定し、前記二つの部材の他方には、前記鋼材の先端部に対向する位置に、前記鋼材の先端部周囲と所定間隔の隙間を有する状態でその鋼材の先端部を内包する環状のギャップ機構を固定してなり、前記二つの部材の相対変位が所定量に達した時に、鋼材の先端部とギャップ機構の内周部が当接するようにしたことを特徴とする免震ダンパー。」が開示されている。 Further, Patent Document 2 states, "A seismic isolation damper provided between two members facing each other and suppressing relative vibration in a direction along the facing surfaces of these two members. A base end portion of a rod-shaped steel material whose tip end extends toward the other member is fixed to one of the two members, and the tip end portion of the steel material is located at a position facing the tip end portion of the steel material on the other of the two members. An annular gap mechanism that includes the tip of the steel material is fixed with a gap between the periphery and the tip of the steel material, and when the relative displacement of the two members reaches a predetermined amount, the tip of the steel material and the gap mechanism A seismic isolation damper characterized in that the inner peripheral portion of the steel is brought into contact with the steel. ”Is disclosed.
免震層は大地震時に大きな層間変位が生じるため、ダンパーの変形性能も通常の建築物の架構に挿入するダンパーと比べて大きくする必要がある。また、建物の振動の方向は一方向に限らないため、任意方向に対して同等の減衰性能を発揮する無方向性のダンパーが望まれる。 さらに、地震波は水平方向だけの振動だけでなく上下方向の振動成分も有するため、免震層に上下方向の変位が生じた際に、ダンパーへの導入軸力がダンパーの性能低下に繋がらないことも必要である。またさらに、免震層によっては、ダンパー設置高さを大きく取ることができない場合もあるため、狭い空間でも大きな変形性能を発揮できるダンパーが望ましい。 Since the seismic isolation layer undergoes a large interlayer displacement during a large earthquake, it is necessary to increase the deformation performance of the damper as compared with the damper inserted into the frame of a normal building. Further, since the direction of vibration of the building is not limited to one direction, a non-directional damper that exhibits the same damping performance in any direction is desired. Furthermore, since seismic waves have not only vibration in the horizontal direction but also vibration components in the vertical direction, the axial force introduced into the damper does not lead to deterioration of the damper performance when the seismic isolation layer is displaced in the vertical direction. Is also needed. Furthermore, depending on the seismic isolation layer, it may not be possible to increase the height of the damper installation, so a damper that can exhibit large deformation performance even in a narrow space is desirable.
このように、大きな層間変位に追従できる変形性能、減衰性能に方向性を持たない無方向性、軸力の影響を解消できる機構、狭い空間に設置できる省スペースな機構という性能が要求される。
この点、特許文献1に開示のものは、無方向性と軸力の影響解消の性能は有していると思われる。しかし、特許文献1のものは各棒体上に取り付けた支持板と上部建物との間に、軸力の影響を解消するための機構として、ガイド部と保持部を設ける必要があり、省スペースという要件を満たさない。また、鋼材は連続する棒体からなるため、大きな変形性能は期待できない。
As described above, performances such as deformation performance capable of following a large interlayer displacement, non-directionality having no directional damping performance, a mechanism capable of eliminating the influence of axial force, and a space-saving mechanism that can be installed in a narrow space are required.
In this respect, the one disclosed in Patent Document 1 is considered to have the performance of non-directionality and elimination of the influence of axial force. However, in Patent Document 1, it is necessary to provide a guide portion and a holding portion as a mechanism for eliminating the influence of the axial force between the support plate mounted on each rod body and the upper building, which saves space. Does not meet the requirement. Moreover, since the steel material is composed of continuous rods, large deformation performance cannot be expected.
また、特許文献2に開示のものは、無方向性の性能は有していると思われるが、相対変位が所定量に達した時に、鋼材の先端部とギャップ機構の内周部が当接する機能であるため、ギャップが小さければ大きな相対変位までは機能しないし、逆にギャップを大きくすると小さい相対変位には機能しないため、小さい地震から大きな地震まで機能するという性能には欠ける。また、互いに対向する部材間に設けられる棒鋼が同軸上にあるため、上側の棒鋼と下側の棒鋼の足し算した長さ分の層間スペースを必要とし、省スペースとは言えない。 Further, the one disclosed in Patent Document 2 is considered to have non-directional performance, but when the relative displacement reaches a predetermined amount, the tip portion of the steel material and the inner peripheral portion of the gap mechanism come into contact with each other. Since it is a function, if the gap is small, it will not function up to a large relative displacement, and conversely, if the gap is large, it will not function for a small relative displacement, so it lacks the ability to function from a small earthquake to a large earthquake. Further, since the steel bars provided between the members facing each other are coaxially located, an interlayer space corresponding to the total length of the upper steel bar and the lower steel bar is required, which cannot be said to be space saving.
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、大きな層間変位に追従できる変形性能、減衰性能に方向性を持たない無方向性、軸力の影響を解消できる機構、狭い空間に設置できる省スペースな機構という全ての性能を有する免震ダンパーを提供することを目的としている。また、該免震ダンパーを用いた免震構造を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and has deformation performance capable of following a large interlayer displacement, non-directionality having no directionality in damping performance, a mechanism capable of eliminating the influence of axial force, and installation in a narrow space. The purpose is to provide a seismic isolation damper that has all the performance of a space-saving mechanism that can be achieved. Another object of the present invention is to provide a seismic isolation structure using the seismic isolation damper.
(1)本発明に係る免震ダンパーは、下部構造体と上部構造体が所定間隔を有してなる免震層に設けられるものであって、
下端が前記下部構造体に固定され、前記上部構造体に向けて延在する下部側棒鋼と、上端が前記上部構造体に固定され、前記下部構造体に向けて、かつ前記下部側棒鋼の先端よりも下方に延在する上部側棒鋼と、前記下部側棒鋼及び/又は前記上部側棒鋼の少なくとも一方が挿通可能な挿通孔を有する孔開き板を有し、
該孔開き板の挿通孔に前記下部側棒鋼及び/又は前記上部側棒鋼の先端部を挿入した状態で、該孔開き板を前記下部側棒鋼と前記上部側棒鋼に亘るように配置し、
地震時において前記下部構造体と前記上部構造体とが層間変位をした際に、前記下部側棒鋼と前記上部側棒鋼に対して軸線直交方向の力を与えることで前記下部側棒鋼及び前記上部側棒鋼に曲げ変形を与えてエネルギー吸収するようにしたことを特徴とするものである。
(1) The seismic isolation damper according to the present invention is provided in a seismic isolation layer in which the lower structure and the upper structure have a predetermined interval.
A lower steel bar whose lower end is fixed to the lower structure and extends toward the superstructure, and a lower steel bar whose upper end is fixed to the superstructure and which is fixed to the superstructure and extends toward the superstructure and the tip of the lower steel bar. It has a perforated plate having an insertion hole through which at least one of the lower steel bar and / or the upper steel bar can be inserted into the upper steel bar extending below.
With the tip of the lower steel bar and / or the upper steel bar inserted into the insertion hole of the perforated plate, the perforated plate is arranged so as to extend over the lower steel bar and the upper steel bar.
When the lower structure and the upper structure are displaced between layers during an earthquake, the lower steel bar and the upper steel bar are subjected to a force in the direction orthogonal to the axis to the lower steel bar and the upper steel bar. It is characterized in that the steel bar is bent and deformed so as to absorb energy.
(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記孔開き板は、下部側棒鋼又は上部側棒鋼のいずれか一方の先端部に固定されていることを特徴とするものである。 (2) Further, in the one described in (1) above, the perforated plate is characterized in that it is fixed to the tip of either the lower steel bar or the upper steel bar.
(3)また、上記(2)に記載のものにおいて、下部側棒鋼又は上部側棒鋼の先端部のうち、前記孔開き板が固定されていない方に前記孔開き板の孔径よりも大径の抜け止め部材を設けたことを特徴とするものである。 (3) Further, in the above-mentioned item (2), the tip portion of the lower steel bar or the upper steel bar, which has a larger diameter than the hole diameter of the perforated plate, is larger than the hole diameter of the perforated plate on the side to which the perforated plate is not fixed. It is characterized by providing a retaining member.
(4)また、上記(1)に記載のものにおいて、少なくとも前記上部側棒鋼は複数本からなり、
前記孔開き板は、前記下部側棒鋼及び前記上部側棒鋼の先端部が挿通可能な孔を有し、前記上部側棒鋼の先端に前記孔開き板が抜け落ちるのを防止する抜け止め部材を設けたことを特徴とするものである。
(4) Further, in the one described in (1) above, at least the upper steel bar is composed of a plurality of steel bars.
The perforated plate has a hole through which the tip of the lower steel bar and the tip of the upper steel can be inserted, and a retaining member is provided at the tip of the upper steel to prevent the perforated plate from falling off. It is characterized by that.
(5)上記(4)に記載のものにおいて、前記下部側棒鋼の先端部に前記孔開き板の孔径よりも大径の抜け止め部材を設けたことを特徴とするものである。 (5) The above-described item (4) is characterized in that a retaining member having a diameter larger than the hole diameter of the perforated plate is provided at the tip of the lower steel bar.
(6)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記孔開き板は、前記下部側棒鋼の先端に固定されると共に前記上部側棒鋼の先端部が挿通可能な孔を有する下部側孔開き板と、前記上部側棒鋼の先端に固定されると共に前記下部側棒鋼の先端部が挿通可能な孔を有する上部側孔開き板とを備えてなることを特徴とするものである。 (6) Further, in the one described in (1) above, the perforated plate is fixed to the tip of the lower steel bar and has a hole through which the tip of the upper steel bar can be inserted. It is characterized by comprising a plate and an upper perforated plate which is fixed to the tip of the upper bar and has a hole through which the tip of the lower bar can be inserted.
(7)また、上記(1)乃至(6)のいずれかに記載のものにおいて、前記下部側棒鋼及び/又は前記上部側棒鋼は、それぞれ前記下部構造体及び/又は前記上部構造体の内部に配筋された鉄筋の端部を延出させたものであることを特徴とするものである。 (7) Further, in any of the above (1) to (6), the lower steel bar and / or the upper steel bar is inside the lower structure and / or the superstructure, respectively. It is characterized in that the end of the reinforced reinforcing bar is extended.
(8)本発明に係る免震構造は、下部構造体と上部構造体が所定間隔を有してなる免震層に設けられる免震構造であって、
上記(1)乃至(7)のいずれかに記載の免震ダンパーとアイソレータとを有し、前記下部構造体と前記上部構造体の間に設置された前記アイソレータを囲むように前記免震ダンパーが設置されていることを特徴とするものである。
(8) The seismic isolation structure according to the present invention is a seismic isolation structure provided in a seismic isolation layer in which a lower structure and an upper structure have a predetermined interval.
The seismic isolation damper has the seismic isolation damper and the isolator according to any one of (1) to (7) above, and the seismic isolation damper surrounds the isolator installed between the lower structure and the upper structure. It is characterized by being installed.
(9)また、本発明に係る免震構造は、下部構造体と上部構造体が所定間隔を有してなる免震層に設けられる免震構造であって、
上記(1)乃至(7)のいずれかに記載の免震ダンパーとアイソレータとを有し、前記免震層に設けられた下部構造体と上部構造体の複数の組のうち一部の組には前記免震ダンパーのみが設けられ他の組にはアイソレータのみが設けられていることを特徴とするものである。
(9) Further, the seismic isolation structure according to the present invention is a seismic isolation structure provided in a seismic isolation layer in which the lower structure and the upper structure have a predetermined interval.
It has the seismic isolation damper and the isolator according to any one of (1) to (7) above, and is a part of a plurality of sets of the lower structure and the upper structure provided in the seismic isolation layer. Is characterized in that only the seismic isolation damper is provided and only the isolator is provided in the other set.
本発明に係る免震ダンパーは、下部構造体と上部構造体が所定間隔を有してなる免震層に設けられるものであって、下端が前記下部構造体に固定され、前記上部構造体に向けて延在する下部側棒鋼と、上端が前記上部構造体に固定され、前記下部構造体に向けて、かつ前記下部側棒鋼の先端よりも下方に延在する上部側棒鋼と、前記下部側棒鋼及び/又は前記上部側棒鋼の少なくとも一方が挿通可能な挿通孔を有する孔開き板を有し、
該孔開き板の挿通孔に前記下部側棒鋼及び/又は前記上部側棒鋼の先端部を挿入した状態で、該孔開き板を前記下部側棒鋼と前記上部側棒鋼に亘るように配置し、
地震時において前記下部構造体と前記上部構造体とが層間変位をした際に、前記下部側棒鋼と前記上部側棒鋼に対して軸線直交方向の力を与えることで前記下部側棒鋼及び前記上部側棒鋼に曲げ変形を与えてエネルギー吸収するようにしたことにより、大きな層間変位に追従できる変形性能、減衰性能に方向性を持たない無方向性、軸力の影響を解消できる機構、狭い空間に設置できる省スペースな機構という全ての性能を有する免震ダンパーが実現できる。
The seismic isolation damper according to the present invention is provided in a seismic isolation layer in which a lower structure and an upper structure have a predetermined interval, and a lower end thereof is fixed to the lower structure to the upper structure. A lower steel bar extending toward the lower side, an upper steel bar having an upper end fixed to the superstructure and extending toward the lower structure and below the tip of the lower steel bar, and the lower side. The steel bar and / or at least one of the upper steel bars has a perforated plate having an insertion hole through which the steel bar and / or the upper steel bar can be inserted.
With the tip of the lower steel bar and / or the upper steel bar inserted into the insertion hole of the perforated plate, the perforated plate is arranged so as to extend over the lower steel bar and the upper steel bar.
When the lower structure and the upper structure are interleaved during an earthquake, the lower steel bar and the upper steel bar are subjected to a force in the direction perpendicular to the axis to the lower steel bar and the upper steel bar. By giving bending deformation to the steel bar to absorb energy, deformation performance that can follow large interlayer displacement, non-directionality with no directionality in damping performance, mechanism that can eliminate the influence of axial force, installation in a narrow space A seismic isolation damper with all the performance of a space-saving mechanism that can be realized can be realized.
[実施の形態1]
本実施の形態に係る免震ダンパー1は、下部構造体3と上部構造体5が所定間隔を有してなる免震層7に設けられるものであって、下端が下部構造体3に固定され、上部構造体5に向けて延在する下部側棒鋼9と、上端が上部構造体5に固定され、下部構造体3に向けて、かつ下部側棒鋼9の先端よりも下方に延在する上部側棒鋼11と、下部側棒鋼9が挿通可能な挿通孔13を有し、挿通孔に下部側棒鋼9の上端部を挿通した状態で上部側棒鋼11の下端に固定された孔開き板15とを有している。
以下、各構成を詳細に説明する。
[Embodiment 1]
The seismic isolation damper 1 according to the present embodiment is provided on the
Hereinafter, each configuration will be described in detail.
<下部構造体、上部構造体>
下部構造体3は、例えば建築物の下部スラブ2と上部スラブ4の間に設けられた柱の下部側であり、上部構造体5は同じく建築物の下部スラブ2と上部スラブ4の間に設けられた柱の上部側である。
下部構造体3と上部構造体5が存在する下部スラブ2と上部スラブ4の間の空間が免震層7となる。
<Substructure, superstructure>
The
The space between the lower slab 2 and the
<下部側棒鋼>
下部側棒鋼9は、鋼材からなり、下端が下部構造体3に固定され、上部構造体5に向けて延在するものである。
下部側棒鋼9の固定方法は、アンカーボルトでコンクリートへ固定したエンドプレートに溶接やボルト接合する方法や、コンクリートに直接埋込む方法が考えられる。前者は剛端に近く、端部のひずみが大きくなる一方で、後者はコンクリートが変形することで剛性は落ちるが、塑性化領域が広がり変形性能は向上すると考えられる。もっとも、荷重−変形関係における両者の差は小さいと考えられる。
<Lower steel bar>
The
As a method of fixing the
下部側棒鋼9の先端側は、図1に示すように、孔開き板15の挿通孔13に挿通され、孔開き板15よりも上方に所定長さ延出している。延出長さは、免震層の最大変位時に下部側棒鋼9が孔開き板15の挿通孔13から抜け出さないように設定する。具体的には、免震層7の最大変位時の下部側棒鋼9に生じるたわみを計算することで必要延出長さを求めるようにする。
また、本実施の形態では、後述のように下部側棒鋼9の先端に抜け止めためのナット17を取り付けているが、この場合には、層間変位が生じたときにナット17が孔開き板15に当接して軸力が発生した際に下部側棒鋼9、上部側棒鋼11が破断しないように延出長さを設定する。
As shown in FIG. 1, the tip end side of the
Further, in the present embodiment, as described later, a
下部側棒鋼9の断面は、円形をしており、孔開き板15(図2参照)の挿通孔13内を軸線に沿って移動可能になっている。
下部側棒鋼9の先端には、ねじ部が設けられており、下部側棒鋼9が挿通孔13から抜け出すのを防止するための抜け止め部材としてのナット17が取り付けられている。ナット17を取り付ける位置は、下部側棒鋼9の先端とは限らず、層間変位量がどの程度で軸力を発揮させたいかによって適宜設定すればよい。
下部側棒鋼9に使用する鋼材としては、普通鋼から低降伏点鋼までの鋼種を使用することができ、想定する免震層7のクリアランスに応じて必要な変形性能を発揮できる鋼種を選択すればよい。
The cross section of the
A screw portion is provided at the tip of the
As the steel material used for the
<上部側棒鋼>
上部側棒鋼11は、鋼材からなり、上端が上部構造体5に固定され、下部構造体3に向けて、かつ下部側棒鋼9の先端よりも下方に延出するものである。上部側棒鋼11の先端が下部側棒鋼9の先端よりも下方に延出することで、上部側棒鋼11と下部側棒鋼9の先端部が水平方向から見たときに重なる部分が生ずる。
上部側棒鋼11の先端にはねじ部が設けられており、このねじ部を利用して孔開き板15が固定されている。
上部側棒鋼11の材質は、下部側棒鋼9と同様に、普通鋼から低降伏点鋼までの鋼種を使用することができ、想定する免震層7のクリアランスに応じて必要な変形性能を発揮できる鋼種を選択すればよい。
<Upper steel bar>
The
A screw portion is provided at the tip of the
As the material of the
<孔開き板>
孔開き板15は、図2に示すように、矩形状の板材からなり、上部側棒鋼11及び下部側棒鋼9が挿通可能な挿通孔13が2個設けられている。挿通孔13の一方には、上部側棒鋼11の先端が挿通され、孔開き板15の上下からナット17によって挟持することで、孔開き板15が固定されている。
孔開き板15の他方の挿通孔13には下部側棒鋼9が挿通され、下部側棒鋼9の上部が孔開き板15よりも上方に延出している。
<Perforated plate>
As shown in FIG. 2, the
A
上記のように構成された免震ダンパー1の作用について、図3〜図6に基づいて説明する。
地震により免震層7に層間変位が生ずると、上部側棒鋼11と下部側棒鋼9が水平方向に相対移動し、上部側棒鋼11に固定された孔開き板15の挿通孔13と下部側棒鋼9とが接触し、荷重伝達が行われる。このとき、孔開き板15は下部側棒鋼9に対して軸方向に移動するので、上部側棒鋼11と下部側棒鋼9には、孔開き板15の位置をピン接合として、荷重伝達が行われ、上部側棒鋼11及び下部側棒鋼9は、図3に示すように、曲げ変形してエネルギー吸収する。孔開き板15の位置を、免震層7の層間中央に配置することで、免震ダンパー1(上部側棒鋼11及び下部側棒鋼9)には、図4に示すように、上下逆対称の曲げモーメント分布を免震ダンパー1に作用させることができる。その結果、上部側棒鋼11及び下部側棒鋼9はほぼ均等に塑性化する。このとき、孔開き板15と下部側棒鋼9周面との間には隙間があり、かつ先端のナット17とは離れているため、上部側棒鋼11及び下部側棒鋼9には軸力が入らない。一方、免震ダンパーとして機能する棒鋼の長さは上部側棒鋼11と下部側棒鋼9の長さを足した長さに相当するため、側面視で上部側棒鋼11と下部側棒鋼9の重なり分だけ免震ダンパー設置高さより長く、大きな変形性能を得ることができる。しかも、特許文献2とは違い、小規模の地震時、すなわち層間変位の小さい状態から免震ダンパーとして機能することができる。
The operation of the seismic isolation damper 1 configured as described above will be described with reference to FIGS. 3 to 6.
When the
層間変位がさらに大きくなると、図5に示すように、孔開き板15がナット17に当接して、上部側棒鋼11及び下部側棒鋼9には引張軸力が作用し、免震ダンパーの剛性が上昇することで高い減衰力を発揮できる。
地震時における免震ダンパー1に作用する荷重と層間変位量との関係は、図6に示す通りとなる。
When the inter-story displacement becomes larger, as shown in FIG. 5, the
The relationship between the load acting on the seismic isolation damper 1 and the amount of inter-story displacement during an earthquake is as shown in FIG.
以上のように、本実施の免震ダンパー1においては、上部側棒鋼11と下部側棒鋼9の両方の全長を利用できるので大きな層間変位に追従できる変形性能を有すると共に、上部側棒鋼11と下部側棒鋼9の先端部に重なる部分があるので、狭い空間に設置できる省スペースな機構でもある。そして、層間変位が生じたときに上部側棒鋼11及び下部側棒鋼9はいずれの方向にも移動できるので、減衰方向に方向性を持たない無方向性という性質を有している。さらに、層間変位が生じたときに、孔開き板15が下部側棒鋼9の軸線方向に移動するので、層間変位がある程度の大きさになるまでは軸力の影響を解消できる機構でもある。またさらに、下部側棒鋼9の先端にナット17を設けたことで、層間変位が所定の大きさ以上になると、前述したように、孔開き板15がナット17に当接して、上部側棒鋼11及び下部側棒鋼9には引張軸力が作用し、免震ダンパーの剛性が上昇することで高い減衰力を発揮できる。
As described above, in the seismic isolation damper 1 of the present implementation, since the entire lengths of both the
なお、上記の説明では、上部側棒鋼11及び下部側棒鋼9をそれぞれ上部構造体5及び下部構造体3に別途設置する例であったが、図7に示すように、上部側棒鋼11及び下部側棒鋼9をそれぞれ、上部構造体5及び下部構造体3の内部に配筋された鉄筋19の端部を延出させたものであってもよい。このような構造であれば、鉄筋コンクリートを打設した後に、延出させた鉄筋19同士を孔開き板15で繋ぐだけで施工が完了するため、部材数が少なくなり、施工の短期化が実現できる。
In the above description, the
また、上記の説明では、孔開き板15を上部側棒鋼11の先端に固定したものであったが、孔開き板15を下部側棒鋼9の先端に固定してもよい。
Further, in the above description, the
[実施の形態2]
実施の形態1においては、孔開き板15を上部側棒鋼11の先端に固定した例であったが、本発明の孔開き板15は上部側棒鋼11又は下部側棒鋼9に固定することは必須ではなく、孔開き板15は上部側棒鋼11と下部側棒鋼9の両方の先端部間に亘るように配置されればよい。このような態様の免震ダンパーを図8〜図10に基づいて説明する。なお、図8〜図10において、図1と同一又は対応する部分には同一の符号を付してある。
本実施の形態に係る免震ダンパー21は、図8、図9に示すように、複数本の下部側棒鋼9と複数本の上部側棒鋼11が円形状に配設され、下部側棒鋼9と上部側棒鋼11の先端には抜け止め用のナット17が設けられている。そして、孔開き板15は円環状をしており、かつ下部側棒鋼9及び上部側棒鋼11の両方が挿通できる数の挿通孔13が設けられている。そのため、孔開き板15は下部側棒鋼9の先端のナット17と上部側棒鋼11の先端のナット17との間で、下部側棒鋼9及び上部側棒鋼11のいずれに対しても相対移動可能になっている。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the
In the
免震層7に層間変位が生じたときには、図10に示すように、孔開き板15を介して下部側棒鋼9及び上部側棒鋼11に荷重が作用し、下部側棒鋼9及び上部側棒鋼11が降伏することでエネルギー吸収する。このとき、孔開き板15は下部側棒鋼9及び上部側棒鋼11のいずれに対しても相対移動するので、孔開き板15が上下のナット17に当接していない状態では、下部側棒鋼9及び上部側棒鋼11に軸力が作用することはない。
When the
なお、上記の説明では、複数本の下部側棒鋼9及び上部側棒鋼11を円形状に配設した例を示したが、複数本の下部側棒鋼9及び上部側棒鋼11の配置は、円形状に限らず、例えば8角形状等の多角形状に配置してもよく、この場合には孔開き板15の形状を多角形の環状板にすればよい。もっとも、本実施の形態の孔開き板15は固定されておらず、上部側棒鋼11の先端のナット17に載置されることで保持されるので、上部側棒鋼11の配置は、載置される孔開き板15が安定的に載置されるような配置にするのが好ましい。
In the above description, an example in which a plurality of
孔開き板15を上部側棒鋼11又は下部側棒鋼9に固定しない態様としては、層間変位が生じたときに孔開き板15が上部構造体5及び下部構造体3のいずれに対しても相対移動して上部側棒鋼11及び下部側棒鋼9のいずれに対しても荷重伝達できるような態様であればよく、例えば上部構造体5からワイヤ等で吊り下げるような態様であってもよい。
In a mode in which the
なお、上記の実施の形態1、2で説明した免震ダンパー1、21に関し、孔開き板15がナット17によって拘束されるまでは、棒鋼(上部側棒鋼11、下部側棒鋼9)に軸力が作用しないので、ダンパー降伏時の免震層せん断力(減衰力)Qdは、免震ダンパー1、21のモーメント分布が上下逆対称であると仮定すれば、下記に示す極めて簡単な式で表される。
Qd=σy・Zp・n/(h/2)
但し、Zp:棒鋼(上部側棒鋼、下部側棒鋼)の塑性断面係数
σy:棒鋼(上部側棒鋼、下部側棒鋼)の降伏強度
h:免震ダンパー設置高さ(上部構造体と下部構造体の隙間高さ)
n:免震ダンパー本数(孔開き板で繋がった上部側棒鋼と下部側棒鋼で1本とする)
実施の形態1、2の免震ダンパー1、21は方向性を持たないため、上式を用いることで、必要性能を有する免震ダンパー形状を簡単に設計することができる。
Regarding the
Q d = σ y・ Z p・ n / (h / 2)
However, Z p : Plastic cross-sectional coefficient of bar steel (upper bar steel, lower bar steel) σ y : Yield strength of bar steel (upper bar steel, lower bar steel) h: Seismic isolation damper installation height (superstructure and lower structure) Body gap height)
n: Number of seismic isolation dampers (one for the upper steel bar and the lower steel bar connected by a perforated plate)
Since the
[実施の形態3]
実施の形態3の免震ダンパー23を図11〜図13に基づいて説明する。図11〜図13において、実施の形態1、2を示した図1〜図10と同一部分及び対応する部分には同一の符号を付してある。
本実施の形態の上部側棒鋼11及び下部側棒鋼9の配置は実施の形態2と同様である。しかし、実施の形態2では孔開き板15が1枚で、上部側棒鋼11及び下部側棒鋼9のいずれにも固定されていなかったのに対して、本実施の形態では、上部側棒鋼11の先端に固定された上部側孔開き板25と、下部側棒鋼9の先端に固定された下部側孔開き板27の2枚の円環板によって構成されている。
[Embodiment 3]
The
The arrangement of the
本実施の形態において、層間変位が生じた際には、図12に示すように、上部側孔開き板25は下部側棒鋼9に対して相対移動し、下部側孔開き板27は上部側棒鋼11に対して相対移動する。このとき、上部側孔開き板25が上部側棒鋼11の先端に固定され、下部側孔開き板27が下部側棒鋼9の先端に固定されていることにより、図12に示す状態では、上部側棒鋼11及び下部側棒鋼9の基端側のみならず先端側にも荷重が伝達され、図13に示すような曲げモーメント分布となり、上部側棒鋼11及び下部側棒鋼9の基端側及び先端側で塑性化してエネルギー吸収がされる。
In the present embodiment, when an interlayer displacement occurs, as shown in FIG. 12, the upper
本実施の形態の免震ダンパー23によれば、上部側棒鋼11及び下部側棒鋼9の基端側及び先端側で塑性化するため、吸収がされるエネルギー量が多く、エネルギー能力が高いと言える。
According to the
実施の形態1〜3で説明した免震ダンパー1、21、23は単独で用いることもできるが、アイソレータと組み合わせて用いて免震構造を構成することができる。特に、本発明の免震ダンパーは、大きな層間変位に追従できる変形性能、減衰性能に方向性を持たない無方向性、軸力の影響を解消できる機構、狭い空間に設置できる省スペースな機構という全ての性能を有していることから、アイソレータと組み合わせて免震構造を構成するのに好適である。
The
このような免震構造29としては、例えば、図14〜図17に示すように、免震ダンパー21、1とアイソレータ31とを有し、下部構造体3と上部構造体5の間に設置されたアイソレータ31を囲むように免震ダンパー21、1を設置したものが挙げられる。より具体的には、図14、図15に示したものは、実施の形態2で説明した円環状の孔開き板15を用いた免震ダンパー21における孔開き板15の円環の中にアイソレータ31を設置したものである。
また、図16、図17に示したものは、実施の形態1で説明した矩形状の板材からなる孔開き板15を用いた4個の免震ダンパー1を、アイソレータ31の周囲に等間隔で設置したものである。
As such a
Further, in FIGS. 16 and 17, four seismic isolation dampers 1 using the
また、免震ダンパー1とアイソレータ31を組み合わせた免震構造29の他の例としては、図18に示すように、免震層7に設けられた下部構造体3と上部構造体5の複数の組のうち一部の組には免震ダンパー1のみが設けられ他の組にはアイソレータ31のみが設けられるようにしたものが挙げられる。
Further, as another example of the
1 免震ダンパー(実施の形態1)
2 下部スラブ
3 下部構造体
4 上部スラブ
5 上部構造体
7 免震層
9 下部側棒鋼
11 上部側棒鋼
13 挿通孔
15 孔開き板
17 ナット
19 鉄筋
21 免震ダンパー(実施の形態2)
23 免震ダンパー(実施の形態3)
25 上部側孔開き板
27 下部側孔開き板
29 免震構造
31 アイソレータ
1 Seismic isolation damper (Embodiment 1)
2
23 Seismic isolation damper (Embodiment 3)
25 Upper perforated
Claims (9)
下端が前記下部構造体に固定され、前記上部構造体に向けて延在する下部側棒鋼と、上端が前記上部構造体に固定され、前記下部構造体に向けて、かつ前記下部側棒鋼の先端よりも下方に延在する上部側棒鋼と、前記下部側棒鋼が挿通可能な挿通孔を有する孔開き板を有し、
該孔開き板を前記上部側棒鋼の先端に固定し、前記下部側棒鋼の先端部を前記孔開き板の挿通孔に挿入して、該孔開き板を前記下部側棒鋼と前記上部側棒鋼に亘るように配置し、
地震時において前記下部構造体と前記上部構造体とが層間変位をした際に、前記下部側棒鋼と前記上部側棒鋼に対して前記孔開き板から前記下部側棒鋼及び前記上部側棒鋼の軸線直交方向の力を与えることで前記下部側棒鋼及び前記上部側棒鋼に曲げ変形を与えて地震エネルギー吸収するようにしたことを特徴とする免震ダンパー。 A seismic isolation damper provided in a seismic isolation layer in which the lower structure and the upper structure have a predetermined interval.
A lower steel bar whose lower end is fixed to the lower structure and extends toward the superstructure, and a lower steel bar whose upper end is fixed to the superstructure and which is fixed to the superstructure and extends toward the superstructure and the tip of the lower steel bar. an upper side bars extending downwardly than, have a perforated plate in which the lower side bar steel having an insertion possible insertion hole,
The perforated plate is fixed to the tip of the upper steel bar, the tip of the lower steel bar is inserted into the insertion hole of the perforated plate, and the perforated plate is attached to the lower steel bar and the upper steel bar. Arrange so that it spans
When the lower structure and the upper structure are interleaved during an earthquake, the axis orthogonal to the lower steel bar and the upper steel bar from the perforated plate to the lower steel bar and the upper steel bar. A seismic isolation damper characterized in that the lower steel bar and the upper steel bar are bent and deformed by applying a directional force to absorb seismic energy.
下端が前記下部構造体に固定され、前記上部構造体に向けて延在する下部側棒鋼と、上端が前記上部構造体に固定され、前記下部構造体に向けて、かつ前記下部側棒鋼の先端よりも下方に延在する上部側棒鋼と、前記上部側棒鋼が挿通可能な挿通孔を有する孔開き板を有し、
該孔開き板を前記下部側棒鋼の先端に固定し、前記上部側棒鋼の先端部を前記孔開き板の挿通孔に挿入して、該孔開き板を前記下部側棒鋼と前記上部側棒鋼に亘るように配置し、
地震時において前記下部構造体と前記上部構造体とが層間変位をした際に、前記下部側棒鋼と前記上部側棒鋼に対して前記孔開き板から前記下部側棒鋼及び前記上部側棒鋼の軸線直交方向の力を与えることで前記下部側棒鋼及び前記上部側棒鋼に曲げ変形を与えて地震エネルギー吸収するようにしたことを特徴とする免震ダンパー。 A seismic isolation damper provided in a seismic isolation layer in which the lower structure and the upper structure have a predetermined interval.
A lower steel bar whose lower end is fixed to the lower structure and extends toward the superstructure, and a lower steel bar whose upper end is fixed to the superstructure and which is fixed to the superstructure and extends toward the superstructure and the tip of the lower steel bar. an upper side bars extending downwardly than, have a perforated plate, wherein the upper side bar steel having an insertion possible insertion hole,
The perforated plate is fixed to the tip of the lower steel bar, the tip of the upper steel bar is inserted into the insertion hole of the perforated plate, and the perforated plate is attached to the lower steel bar and the upper steel bar. Arrange so that it spans
When the lower structure and the upper structure are interleaved during an earthquake, the axis orthogonal to the lower steel bar and the upper steel bar from the perforated plate to the lower steel bar and the upper steel bar. A seismic isolation damper characterized in that the lower steel bar and the upper steel bar are bent and deformed by applying a directional force to absorb seismic energy.
下端が前記下部構造体に固定され、前記上部構造体に向けて延在する下部側棒鋼と、上端が前記上部構造体に固定され、前記下部構造体に向けて、かつ前記下部側棒鋼の先端よりも下方に延在する複数本の上部側棒鋼と、前記下部側棒鋼及び前記上部側棒鋼が挿通可能な挿通孔を有する孔開き板を有し、
前記上部側棒鋼及び前記下部側棒鋼のそれぞれの先端部を前記孔開き板の挿通孔に挿通して該孔開き板を前記下部側棒鋼と前記上部側棒鋼に亘るように配置すると共に前記上部側棒鋼の先端に前記孔開き板が抜け落ちるのを防止する抜け止め部材を設け、
地震時において前記下部構造体と前記上部構造体とが層間変位をした際に、前記下部側棒鋼と前記上部側棒鋼に対して前記孔開き板から前記下部側棒鋼及び前記上部側棒鋼の軸線直交方向の力を与えることで前記下部側棒鋼及び前記上部側棒鋼に曲げ変形を与えて地震エネルギー吸収するようにしたことを特徴とする免震ダンパー。 A seismic isolation damper provided in a seismic isolation layer in which the lower structure and the upper structure have a predetermined interval.
A lower steel bar whose lower end is fixed to the lower structure and extends toward the superstructure, and a lower steel bar whose upper end is fixed to the superstructure and which is fixed to the superstructure and extends toward the superstructure and the tip of the lower steel bar. It has a plurality of upper steel bars extending below, and a perforated plate having insertion holes through which the lower steel bars and the upper steel bars can be inserted.
The tip portions of the upper steel bar and the lower steel bar are inserted into the insertion holes of the perforated plate, and the perforated plate is arranged so as to extend over the lower steel bar and the upper steel bar, and the upper side. A retaining member is provided at the tip of the steel bar to prevent the perforated plate from falling off.
When the lower structure and the upper structure are interleaved during an earthquake, the axis orthogonal to the lower steel bar and the upper steel bar from the perforated plate to the lower steel bar and the upper steel bar. A seismic isolation damper characterized in that the lower steel bar and the upper steel bar are bent and deformed by applying a directional force to absorb seismic energy.
下端が前記下部構造体に固定され、前記上部構造体に向けて延在する下部側棒鋼と、上端が前記上部構造体に固定され、前記下部構造体に向けて、かつ前記下部側棒鋼の先端よりも下方に延在する上部側棒鋼と、前記下部側棒鋼の先端に固定されると共に前記上部側棒鋼の先端部が挿通可能な挿通孔を有する下部側孔開き板と、前記上部側棒鋼の先端に固定されると共に前記下部側棒鋼の先端部が挿通可能な挿通孔を有する上部側孔開き板とを有し、
前記下部側孔開き板の挿通孔に前記上部側棒鋼の先端部を挿通し、前記上部側孔開き板の挿通孔に前記下部側棒鋼の先端部を挿通して、前記下部側孔開き板及び前記上部側孔開き板を前記下部側棒鋼と前記上部側棒鋼に亘るように配置し、
地震時において前記下部構造体と前記上部構造体とが層間変位をした際に、前記下部側棒鋼と前記上部側棒鋼に対して前記下部側孔開き板及び前記上部側孔開き板から前記下部側棒鋼及び前記上部側棒鋼の軸線直交方向の力を与えることで前記下部側棒鋼及び前記上部側棒鋼に曲げ変形を与えて地震エネルギー吸収するようにしたことを特徴とする免震ダンパー。 A seismic isolation damper provided in a seismic isolation layer in which the lower structure and the upper structure have a predetermined interval.
A lower steel bar whose lower end is fixed to the lower structure and extends toward the superstructure, and a lower steel bar whose upper end is fixed to the superstructure and which is fixed to the superstructure and extends toward the superstructure and the tip of the lower steel bar. An upper bar that extends below the lower bar, a lower perforated plate that is fixed to the tip of the lower bar and has an insertion hole through which the tip of the upper bar can be inserted, and the upper bar. It has an upper perforated plate that is fixed to the tip and has an insertion hole through which the tip of the lower steel bar can be inserted.
The tip of the upper steel bar is inserted into the insertion hole of the lower perforated plate, the tip of the lower steel is inserted into the insertion hole of the upper perforated plate, and the lower perforated plate and The upper perforated plate is arranged so as to extend over the lower steel bar and the upper steel bar.
When the lower structure and the upper structure are displaced between layers at the time of an earthquake, the lower side perforated plate and the upper side perforated plate to the lower side with respect to the lower side steel bar and the upper side steel bar. A seismic isolation damper characterized in that by applying a force in a direction orthogonal to the axis of the steel bar and the upper steel bar, the lower steel bar and the upper steel bar are bent and deformed to absorb seismic energy.
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の免震ダンパーとアイソレータとを有し、前記下部構造体と前記上部構造体の間に設置された前記アイソレータを囲むように前記免震ダンパーが設置されていることを特徴とする免震構造。 It is a seismic isolation structure provided in a seismic isolation layer in which the lower structure and the upper structure have a predetermined interval.
It has the seismic isolation damper and the isolator according to any one of claims 1 to 7, and the seismic isolation damper is installed so as to surround the isolator installed between the lower structure and the upper structure. Seismic isolation structure characterized by being.
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の免震ダンパーとアイソレータとを有し、前記免震層に設けられた下部構造体と上部構造体の複数の組のうち一部の組には前記免震ダンパーのみが設けられ他の組にはアイソレータのみが設けられていることを特徴とする免震構造。 It is a seismic isolation structure provided in a seismic isolation layer in which the lower structure and the upper structure have a predetermined interval.
The seismic isolation damper and the isolator according to any one of claims 1 to 7 are provided, and some of the plurality of sets of the lower structure and the upper structure provided in the seismic isolation layer may be used. A seismic isolation structure characterized in that only the seismic isolation damper is provided and only an isolator is provided in the other set.
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