JP7697501B2 - Seismic isolation stopper and seismic isolation structure - Google Patents
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Description
本発明は、建築物の免震層に設けられた免震装置の過大変形を防止する免震ストッパー及び該免震ストッパーを備えた免震構造に関する。 The present invention relates to a seismic isolation stopper that prevents excessive deformation of a seismic isolation device installed in the seismic isolation layer of a building, and a seismic isolation structure equipped with the seismic isolation stopper.
近年甚大化する地震被害への懸念から、超高層ビルを中心に免震構造の普及が進んでいる。免震構造は、建築物の所定の階に免震層を設けることで、地震時に建築物の揺れを大幅に低減する構造である。 In recent years, concerns over the worsening damage caused by earthquakes have led to the widespread use of seismic isolation structures, particularly in skyscrapers. A seismic isolation structure is a structure that significantly reduces the shaking of a building during an earthquake by providing a seismic isolation layer on certain floors of the building.
免震層に設けられる免震装置は、鉛直剛性に対して水平剛性の小さいアイソレータ(支承)と、建築物に入力される地震エネルギーを吸収するダンパーとを主な構成要素としている。 The main components of the seismic isolation device installed in the seismic isolation layer are isolators (supports) that have low horizontal stiffness relative to their vertical stiffness, and dampers that absorb the earthquake energy input to the building.
一方、近年の地震の巨大化にともない、地震時に想定を上回る免震層の変位が生じることで、建築物とその周囲の擁壁とが衝突する可能性が指摘されており、これを防止するための研究が進められている。 On the other hand, with the increasing magnitude of earthquakes in recent years, it has been pointed out that there is a possibility that the seismic isolation layer may displace more than expected during an earthquake, causing the building to collide with the surrounding retaining walls, and research is being conducted to prevent this.
このための技術として、想定を上回る地震が発生した場合に、免震層の過大な変形を防止するための装置として免震ストッパーが考案されている。免震ストッパーは、免震層に所定の変形が生じるとストッパーが作動して反力が生じ、免震層の変位を抑える機構である。 As a technology for this purpose, a seismic isolation stopper has been devised as a device to prevent excessive deformation of the seismic isolation layer in the event of an earthquake that exceeds expected magnitude. A seismic isolation stopper is a mechanism that activates the stopper when a certain deformation occurs in the seismic isolation layer, generating a reaction force and suppressing the displacement of the seismic isolation layer.
特許文献1は、周辺架構と免震構造物との間に引張荷重伝達部材および干渉部を設けることで、所定の変形が生じた際に反力を発生させる機構である。 Patent Document 1 describes a mechanism that generates a reaction force when a certain deformation occurs by providing a tensile load transmission member and an interference part between the surrounding structure and the seismic isolation structure.
特許文献2は、鋼材を用いた免震ストッパーであり、棒鋼とそれを覆う円形の鋼管を組合せた機構であり、所定の免震層の変位が生じると、棒鋼と鋼管が接触して反力が生じる。 Patent Document 2 describes a seismic isolation stopper that uses steel material, and is a mechanism that combines a steel bar with a circular steel pipe that covers it. When a certain displacement occurs in the seismic isolation layer, the steel bar and the steel pipe come into contact and a reaction force is generated.
また、特許文献3には、免震ストッパーではないが、精密機器その他の構造物すなわち被支持体を地震に対して揺れないようにし、また人間に対しても安全を守るための免震装置が開示されている。
特許文献3の免震装置は、「床面に設置されたベースと、そのベースの第1の支持部に回動自在に設けられ第1のアームを有する第1のリンク部と、その第1のアームの先端に設けた第2の支持部に回動自在に設けられ第2のアームを有する第2のリンク部と、その第2のアームの先端に設けた第3の支持部に回動自在に設けられ被支持体を支持する支持プレートとよりな」(段落0005参照)るものである。
Furthermore, Patent Document 3 discloses a seismic isolation device, which is not a seismic isolation stopper, for preventing precision equipment and other structures, i.e., supported objects, from shaking due to an earthquake and for ensuring the safety of humans.
The seismic isolation device in Patent Document 3 "comprises a base installed on the floor surface, a first link portion rotatably attached to a first support portion of the base and having a first arm, a second link portion rotatably attached to a second support portion provided at the tip of the first arm and having a second arm, and a support plate rotatably attached to a third support portion provided at the tip of the second arm and supporting the supported object" (see paragraph 0005).
特許文献1の機構は単純な機構である反面、圧縮と引張に抵抗する機構を別にしているため、引張荷重伝達部材および干渉部をそれぞれ作る必要があり施工が面倒となる。
また、特許文献2のものは、単純な機構である反面、鋼管の取付けが面倒であり、また、棒鋼と鋼管の間の全方向にクリアランスを設ける必要があるため、大きな設置スペースが必要となるという課題がある。
While the mechanism of Patent Document 1 is a simple mechanism, since the mechanisms for resisting compression and tension are separate, it is necessary to create a tensile load transmission member and an interference part separately, making construction troublesome.
In addition, while the mechanism of Patent Document 2 is simple, it has the drawback that installation of the steel pipe is tedious and that clearance must be provided in all directions between the steel bar and the steel pipe, requiring a large installation space.
特許文献1、2の他にも免震ストッパーとして数々の形状・機構が提案されているが、免震ストッパーおよび周辺架構の製作に手間を要したり、設置のために大きな空間が必要であったり、地震時後に損傷した免震ストッパーを取替えるのが難しかったり等の課題がある。 In addition to those proposed in Patent Documents 1 and 2, numerous shapes and mechanisms have been proposed for seismic isolation stoppers. However, they have issues such as the time and effort required to manufacture the seismic isolation stoppers and the surrounding structure, the need for a large space for installation, and the difficulty of replacing seismic isolation stoppers that are damaged after an earthquake.
なお、特許文献3のものは、そもそも免震層に設けられる免震ストッパーではなく、精密機械等の被支持体を支持プレートで支持して、地震の揺れを被支持体に伝えないようようにするものであり、本発明とはその使用場所や使用目的が全く異なるものである。 The device in Patent Document 3 is not a seismic isolation stopper that is installed in a seismic isolation layer, but rather supports supported objects such as precision machinery with a support plate to prevent earthquake vibrations from being transmitted to the supported object, and is completely different from the present invention in terms of the place of use and purpose.
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、省スペースで設置や取替えが容易な免震ストッパー及び該免震ストッパーを備え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 these problems, and aims to provide a space-saving seismic isolation stopper that is easy to install and replace, and a seismic isolation structure equipped with the seismic isolation stopper.
(1)本発明に係る免震ストッパーは、建築物の免震層に設けられた免震装置の過大変形を防止するものであって、
前記免震層の上方の構造物から下方に向かって延び出すように設置された第1棒鋼と、前記免震層の下方の構造物から上方に向かって延び出すように設置された第2棒鋼と、一端部が前記第1棒鋼の下端部に回転可能に取り付けられた第1鋼板と、一端部が前記第2棒鋼の上端部に回転可能に取り付けられた第2鋼板と、前記第1鋼板の他端部と前記第2鋼板の他端部を回転可能に連結する連結機構とを備えたことを特徴とするものである。
(1) The seismic isolation stopper according to the present invention is for preventing excessive deformation of a seismic isolation device provided in a seismic isolation layer of a building,
The seismic isolation layer is characterized in that it comprises a first steel bar installed so as to extend downward from a structure above the seismic isolation layer, a second steel bar installed so as to extend upward from a structure below the seismic isolation layer, a first steel plate having one end rotatably attached to the lower end of the first steel bar, a second steel plate having one end rotatably attached to the upper end of the second steel bar, and a connecting mechanism that rotatably connects the other end of the first steel plate to the other end of the second steel plate.
(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記連結機構が、前記第1鋼板の他端部と前記第2鋼板の他端部との間に回転可能に配設された棒鋼によって構成されていることを特徴とするものである。 (2) Also, in the above (1), the connecting mechanism is characterized in that it is composed of a steel bar rotatably arranged between the other end of the first steel plate and the other end of the second steel plate.
(3)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記連結機構が、一端が第1鋼板の他端部に回転可能に取り付けられた第1連結棒鋼と、一端が第2鋼板の他端部に回転可能に取り付けられた第2連結棒鋼と、第1連結棒鋼の他端と第2連結棒鋼の他端とを回転可能に連結する連結鋼板とを備えて構成されていることを特徴とするものである。 (3) Also, in the above (1), the connecting mechanism is characterized in that it is configured with a first connecting steel bar having one end rotatably attached to the other end of the first steel plate, a second connecting steel bar having one end rotatably attached to the other end of the second steel plate, and a connecting steel plate that rotatably connects the other end of the first connecting steel bar and the other end of the second connecting steel bar.
(4)また、建築物の免震層に設けられた免震装置の過大変形を防止する免震ストッパーであって、
前記免震層の上方の構造物から下方に向かって延び出すように設置された第1棒鋼と、前記免震層の下方の構造物から上方に向かって延び出すように設置された第2棒鋼と、前記第1棒鋼の下端部と前記第2棒鋼の上端部との間に配設された鋼板とを有し、
該鋼板は、前記第1棒鋼の下端部と前記第2棒鋼の上端部が、挿入されると共に離接する相対移動が可能な長孔を有することを特徴とするものである。
(4) A seismic isolation stopper for preventing excessive deformation of a seismic isolation device provided in a seismic isolation layer of a building, comprising:
A first steel bar is installed so as to extend downward from a structure above the seismic isolation layer, a second steel bar is installed so as to extend upward from a structure below the seismic isolation layer, and a steel plate is disposed between a lower end of the first steel bar and an upper end of the second steel bar,
The steel plate is characterized in that it has a long hole into which the lower end of the first steel bar and the upper end of the second steel bar can be inserted and move relatively toward and away from each other.
(5)本発明に係る免震構造は、上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の免震ストッパーと、前記免震層に設けられた免震装置と、を含むことを特徴とするものである。 (5) The seismic isolation structure according to the present invention is characterized in that it includes a seismic isolation stopper as described in any one of (1) to (4) above, and a seismic isolation device provided in the seismic isolation layer.
本発明の免震ストッパーは、前記免震層の上方の構造物から下方に向かって延び出すように設置された第1棒鋼と、前記免震層の下方の構造物から上方に向かって延び出すように設置された第2棒鋼と、一端部が前記第1棒鋼の下端部に回転可能に取り付けられた第1鋼板と、一端部が前記第2鋼板の上端部に回転可能に取り付けられた第2鋼板と、前記第1鋼板の他端部と前記第2鋼板の他端部を回転可能に連結する連結機構とを備えて構成されているので、省スペースでかつ、設置や取替えが容易である。 The seismic isolation stopper of the present invention is configured with a first steel bar installed so as to extend downward from a structure above the seismic isolation layer, a second steel bar installed so as to extend upward from a structure below the seismic isolation layer, a first steel plate having one end rotatably attached to the lower end of the first steel bar, a second steel plate having one end rotatably attached to the upper end of the second steel plate, and a connecting mechanism that rotatably connects the other end of the first steel plate to the other end of the second steel plate, so that it is space-saving and easy to install and replace.
[実施の形態1]
本実施の形態に係る免震ストッパー1の構成を、図1、図2に基づいて説明する。図1は免震層2の上方の構造物3a(以下、「上部構造物3a」)と免震層2の下方の構造物3b(以下、「下部構造物3b」)が水平変位していない状態を示し、図2は上部構造物3aと下部構造物3bが、免震ストッパー1がストッパーとして機能する直前まで水平変位した状態を示している。
[First embodiment]
The configuration of the seismic isolation stopper 1 according to this embodiment will be described with reference to Figures 1 and 2. Figure 1 shows a state in which a structure 3a (hereinafter, "upper structure 3a") above the seismic isolation layer 2 and a structure 3b (hereinafter, "lower structure 3b") below the seismic isolation layer 2 are not horizontally displaced, and Figure 2 shows a state in which the upper structure 3a and the lower structure 3b have been horizontally displaced just before the seismic isolation stopper 1 begins to function as a stopper.
本実施の形態に係る免震ストッパー1は、建築物の免震層2に設けられた免震装置(図示なし)の過大変形を防止するためのものである。
そして、図1、図2に示すように、上部構造物3aから下方に向かって延び出すように設置された第1棒鋼5と、下部構造物3bから上方に向かって延び出すように設置された第2棒鋼7とを備えている。また、一端部が第1棒鋼5の下端部に回転可能に取り付けられた第1鋼板9と、一端部が第2鋼板11の上端部に回転可能に取り付けられた第2鋼板11と、第1鋼板9の他端部と第2鋼板11の他端部を回転可能に連結する連結機構13とを備えている。
以下、各構成を詳細に説明する。
The seismic isolation stopper 1 according to this embodiment is intended to prevent excessive deformation of a seismic isolation device (not shown) provided in a seismic isolation layer 2 of a building.
1 and 2, the structure includes a first steel bar 5 installed so as to extend downward from the upper structure 3a, and a second steel bar 7 installed so as to extend upward from the lower structure 3b. The structure also includes a first steel plate 9 having one end rotatably attached to the lower end of the first steel bar 5, a second steel plate 11 having one end rotatably attached to the upper end of the second steel plate 11, and a connecting mechanism 13 that rotatably connects the other end of the first steel plate 9 and the other end of the second steel plate 11.
Each component will be described in detail below.
<免震層>
免震層2には、図示しない免震装置が設けられている。免震装置の例としては、アイソレータ(支承)とダンバーによって構成され、支承としては、積層ゴム支承や、すべり支承、転がり支承等が挙げられる。
免震層2とは、建築物において地盤と構造体とを切り離す(絶縁する)役割をするものであり、ここにエネルギー吸収するための免震装置が設けられる。
免震装置は、構造体の荷重を支持することなるが、免震ストッパー1は構造体の荷重を支持するものではない。
<Seismic isolation layer>
A seismic isolation device (not shown) is provided in the seismic isolation layer 2. An example of the seismic isolation device is composed of an isolator (bearing) and a damper, and examples of the bearing include laminated rubber bearings, sliding bearings, and rolling bearings.
The seismic isolation layer 2 serves to separate (isolate) the ground and the structural body of a building, and a seismic isolation device for absorbing energy is provided here.
A seismic isolation device supports the load of a structure, but the seismic isolation stopper 1 does not support the load of the structure.
<第1棒鋼>
第1棒鋼5は、上部構造物3aから下方に向かって延び出すように設置されている。
第1棒鋼5の基端側は、図1、図2に示すように、上部構造物3aに埋め込まれて固定されている。もっとも、第1棒鋼5の固定方法はこれに限られず、基端側にねじ部を設け、上部構造物3aに固定した鋼製プレート15(図3参照)に設けたねじ孔にねじ込んで固定するようにしてもよい。固定部にはゆるみ止めのためのナットを設けるのが好ましい。
このように、第1棒鋼5の基端側をねじ固定すれば、容易に取替ができて好ましい。
<First steel bar>
The first steel bar 5 is installed so as to extend downward from the upper structure 3a.
The base end of the first steel bar 5 is embedded and fixed in the superstructure 3a as shown in Figures 1 and 2. However, the method of fixing the first steel bar 5 is not limited to this, and a threaded portion may be provided on the base end and screwed into a threaded hole in a steel plate 15 (see Figure 3) fixed to the superstructure 3a for fixing. It is preferable to provide a nut on the fixing portion to prevent loosening.
In this manner, if the base end side of the first steel bar 5 is fixed with a screw, it can be easily replaced, which is preferable.
第1棒鋼5の下端の位置は、免震層2の高さ方向中間よりも少し高い位置になっている。
そして、第1棒鋼5の下端部には、第1鋼板9が回転可能に取り付けられている。第1鋼板9の取付方法は、第1鋼板9に第1棒鋼5が挿通可能な孔を設け、第1棒鋼5の下端部が孔に挿通された状態で、第1鋼板9の上下をナット17で移動規制する。これによって、第1鋼板9は、回転可能で、かつ第1棒鋼5の軸方向への移動が規制された状態で、第1棒鋼5の下端部に取り付けられている。
The lower end of the first steel bar 5 is positioned slightly higher than the middle of the height of the seismic isolation layer 2.
A first steel plate 9 is rotatably attached to the lower end of the first steel bar 5. The first steel plate 9 is attached by providing a hole in the first steel plate 9 through which the first steel bar 5 can be inserted, and with the lower end of the first steel bar 5 inserted into the hole, the movement of the first steel plate 9 up and down is restricted by a nut 17. In this way, the first steel plate 9 is attached to the lower end of the first steel bar 5 in a rotatable state while the movement of the first steel bar 5 in the axial direction is restricted.
<第2棒鋼>
第2棒鋼7は、下部構造物3bから上方に向かって延び出すように設置されている。第2棒鋼7の構造物への取付方法は、上述した第1棒鋼5の取付方法と同様である。
第2棒鋼7の上端の位置は、免震層2の高さ方向中間よりも少し低い位置になっている。
そして、第2棒鋼7の上端部には、第2鋼板11が回転可能に取り付けられている。第2鋼板11の取付方法は、上述した第1鋼板9の第1棒鋼5への取付方法と同様である。
<Second steel bar>
The second steel bar 7 is disposed so as to extend upward from the lower structure 3b. The method of attaching the second steel bar 7 to the structure is similar to the method of attaching the first steel bar 5 described above.
The upper end of the second steel bar 7 is positioned slightly lower than the height center of the seismic isolation layer 2.
A second steel plate 11 is rotatably attached to the upper end of the second steel bar 7. The method of attaching the second steel plate 11 is similar to the method of attaching the first steel plate 9 to the first steel bar 5 described above.
<第1鋼板>
第1鋼板9は、一端部が第1棒鋼5の下端部に回転可能に取り付けられている。第1鋼板9の第1棒鋼5への取付方法は、前述した通りである。
第1鋼板9の形状、厚み等は免震ストッパーとしての機能を発揮する強度となるように、免震層2に設置される免震装置の仕様等に基づいて適宜設定すればよい。
<First steel plate>
One end of the first steel plate 9 is rotatably attached to the lower end of the first steel bar 5. The method of attaching the first steel plate 9 to the first steel bar 5 is as described above.
The shape, thickness, etc. of the first steel plate 9 may be appropriately set based on the specifications of the seismic isolation device to be installed in the seismic isolation layer 2 so that it has the strength to function as a seismic isolation stopper.
<第2鋼板>
第2鋼板11は、一端部が第2鋼板11の上端部に回転可能に取り付けられている。第2鋼板11の第2棒鋼7への取付方法は、前述した第1鋼板9の第1棒鋼5への取付方法と同様である。
第2鋼板11の形状、厚み等は、第1鋼板9と同様にするのが好ましい。
<Second steel plate>
One end of the second steel plate 11 is rotatably attached to the upper end of the second steel plate 11. The method of attaching the second steel plate 11 to the second steel bar 7 is similar to the method of attaching the first steel plate 9 to the first steel bar 5 described above.
The shape, thickness, etc. of the second steel plate 11 are preferably the same as those of the first steel plate 9 .
<連結機構>
連結機構13は、第1鋼板9の他端部と第2鋼板11の他端部を回転可能に連結するものである。
本実施の形態の連結機構13は、図1、図2に示すように、第1鋼板9の他端部と第2鋼板11の他端部との間に回転可能に配設された連結棒鋼19によって構成されている。
より具体的には、連結棒鋼19の上端側及び下端側に抜け止め用のナット17及び座金(図示なし)を設けている。
<Connection mechanism>
The connecting mechanism 13 rotatably connects the other end of the first steel plate 9 and the other end of the second steel plate 11 .
The connecting mechanism 13 in this embodiment is composed of a connecting bar 19 rotatably arranged between the other end of the first steel plate 9 and the other end of the second steel plate 11, as shown in Figures 1 and 2.
More specifically, the connecting steel bars 19 are provided at their upper and lower ends with nuts 17 and washers (not shown) for preventing them from coming loose.
上記のように構成された、本実施の形態の免震ストッパー1の動作を、図3~図5に基づいて説明する。
地震発生前の図3に示す状態から、地震発生によって免震層2の上下の構造物3a、3bが水平変位すると、図4に示すように、第1鋼板9及び第2鋼板11が回転して、第1棒鋼5と第2棒鋼7は拘束を受けることなく水平移動し、ストッパーとして機能しない。この間には、図示しない免震装置によって、免震作用が発揮される。
そして、第1鋼板9と第2鋼板11が一直線となる状態(図2参照)を超えて上部構造物3aと下部構造物3bの水平変位が生ずると、図5に示すように、第1棒鋼5、第2棒鋼7、第1鋼板9、第2鋼板11に荷重が作用し、水平変位を抑制するように機能する。
The operation of the seismic isolation stopper 1 of this embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS.
When the structures 3a, 3b above and below the seismic isolation layer 2 are horizontally displaced due to an earthquake from the state shown in Fig. 3 before the earthquake occurs, the first steel plate 9 and the second steel plate 11 rotate as shown in Fig. 4, and the first steel bar 5 and the second steel bar 7 move horizontally without being restrained and do not function as stoppers. During this time, the seismic isolation device (not shown) provides a seismic isolation effect.
When horizontal displacement of the upper structure 3a and the lower structure 3b occurs beyond the state in which the first steel plate 9 and the second steel plate 11 are aligned (see Figure 2), a load acts on the first steel bar 5, the second steel bar 7, the first steel plate 9, and the second steel plate 11, as shown in Figure 5, which functions to suppress the horizontal displacement.
ここで、第1棒鋼5、第2棒鋼7及び連結棒鋼19とこれらが挿入されている孔の間のクリアランスの総和をΔb、第1鋼板9及び第2鋼板11に設けたボルト孔の間隔を合計した長さから第1棒鋼5と第2棒鋼7の水平方向の距離を引いた長さをΔhとする。
地震時には、免震層2の変位量がΔb+Δh以下の場合には鋼板が回転もしくは鋼板の孔とのクリアランス内を第1棒鋼5、第2棒鋼7、連結棒鋼19が動く。しかし、免震層2の変位量がΔb+Δhを上回る場合には第1棒鋼5、第2棒鋼7、第1鋼板9及び第2鋼板11の変形のみが進み、免震層2の過大な変位を防止する。
第1鋼板9、第2鋼板11に設ける孔は、通常のボルト孔よりも大きくすることで、免震ストッパー1が作用するまでの水平移動量を調整することが出来る。
Here, the sum of the clearances between the first steel bar 5, the second steel bar 7, and the connecting steel bar 19 and the holes into which they are inserted is Δb, and the length obtained by subtracting the horizontal distance between the first steel bar 5 and the second steel bar 7 from the total distance between the bolt holes provided in the first steel plate 9 and the second steel plate 11 is Δh.
During an earthquake, if the displacement of the seismic isolation layer 2 is Δb+Δh or less, the steel plates rotate, or the first steel bar 5, the second steel bar 7, and the connecting steel bar 19 move within the clearance with the holes in the steel plates. However, if the displacement of the seismic isolation layer 2 exceeds Δb+Δh, only the deformation of the first steel bar 5, the second steel bar 7, the first steel plate 9, and the second steel plate 11 progresses, preventing excessive displacement of the seismic isolation layer 2.
The holes provided in the first steel plate 9 and the second steel plate 11 are made larger than normal bolt holes, making it possible to adjust the amount of horizontal movement before the seismic isolation stopper 1 acts.
なお、上部構造物3aが、図5に示す状態から図中左側に移動して図4の状態となり、さらに図中左側に移動して図3に示す状態になり、図3に示す状態を超えて図中左側に移動するときには、図6に示す状態まで移動可能になっている。 The upper structure 3a moves from the state shown in Figure 5 to the left in the figure to the state shown in Figure 4, and then moves further to the left in the figure to the state shown in Figure 3. When it moves leftward beyond the state shown in Figure 3, it can move to the state shown in Figure 6.
免震層に大きな変位が生ずる場合には、第1棒鋼5、第2棒鋼7のたわみが増加することで、免震層を元の位置に戻す復元力が発揮される。 When a large displacement occurs in the seismic isolation layer, the deflection of the first steel bar 5 and the second steel bar 7 increases, exerting a restoring force that returns the seismic isolation layer to its original position.
以上のように構成された本実施の形態に係る免震ストッパー1は、主な構成が棒鋼と鋼板のみであるため、製作が容易であり、また、免震ストッパー1を各パーツに分解できるため、地震後に免震ストッパー1が損傷した場合にも容易に取り換えることが出来る。 The seismic isolation stopper 1 according to the present embodiment, configured as described above, is easy to manufacture because it is mainly composed of steel bars and steel plates. In addition, the seismic isolation stopper 1 can be disassembled into its individual parts, so that it can be easily replaced if it is damaged after an earthquake.
第1棒鋼5、第2棒鋼7、第1鋼板9及び第2鋼板11は、設計時に求められる使用範囲に合わせて鋼材の強度を設定すればよい。強度を大きくすることで、免震ストッパー1の弾性範囲を大きくし、地震時の免震ストッパー1の損傷を小さくすることができる。ナット17および座金の強度は、ナット17および座金が取付く棒鋼の強度以上とすることが望ましい。
なお、免震ストッパー1の設置時のナット17の締付けトルクは、大きくするほど変形時に摩擦によりエネルギーを吸収し、第1棒鋼5、第2棒鋼7、第1鋼板9及び第2鋼板11と共に、ストッパーとして機能する。ナット17には、必要に応じてゆるみ止めを設ける。
The strength of the steel material of the first steel bar 5, the second steel bar 7, the first steel plate 9, and the second steel plate 11 may be set according to the range of use required at the time of design. By increasing the strength, the elastic range of the seismic isolation stopper 1 can be increased, and damage to the seismic isolation stopper 1 during an earthquake can be reduced. The strength of the nut 17 and the washer is desirably equal to or greater than the strength of the steel bar to which the nut 17 and the washer are attached.
The larger the tightening torque of the nut 17 when the seismic isolation stopper 1 is installed, the more energy is absorbed by friction during deformation, and the nut 17 functions as a stopper together with the first steel bar 5, the second steel bar 7, the first steel plate 9, and the second steel plate 11. The nut 17 is provided with a locking device as necessary.
上記の連結機構13は、第1鋼板9の他端部と第2鋼板11の他端部との間に回転可能に配設された連結棒鋼19によって構成したものであった。
しかし、本発明の連結機構13はこれに限られるものではなく、図7、図8に示すように、主な構成として、第1連結棒鋼19a、第2連結棒鋼19bの2本の棒鋼と、1枚の連結鋼板21の組み合わせからなるリンクによって構成してもよい。
すなわち、一端が第1鋼板9の他端部に回転可能に取り付けられた第1連結棒鋼19aと、一端が第2鋼板11の他端部に回転可能に取り付けられた第2連結棒鋼19bとを備えている。そして、第1連結棒鋼19aの他端と第2連結棒鋼19bの他端とを回転可能に連結する連結鋼板21とを備えて構成されている。
The above-mentioned connecting mechanism 13 is constituted by the connecting steel bar 19 rotatably disposed between the other end of the first steel plate 9 and the other end of the second steel plate 11 .
However, the connecting mechanism 13 of the present invention is not limited to this, and may be mainly composed of a link consisting of a combination of two connecting steel bars, a first connecting steel bar 19a and a second connecting steel bar 19b, and one connecting steel plate 21, as shown in Figures 7 and 8.
That is, the connecting steel bar 19 includes a first connecting steel bar 19a having one end rotatably attached to the other end of the first steel plate 9, and a second connecting steel bar 19b having one end rotatably attached to the other end of the second steel plate 11. The connecting steel bar 19a is also configured to rotatably connect the other end of the first connecting steel bar 19a and the other end of the second connecting steel bar 19b to each other.
連結機構13を、上記のように構成することで、図1、図2に示した連結棒鋼19のみで構成したものよりも、小さく折りたたむことができ、設置に要する空間を小さくすることができる(図7参照)。
なお、連結機構13を構成する連結鋼板21の数が多くなるほど設置時の免震ストッパー1のサイズを小さくすることが出来る。その意味で、連結鋼板21の数は1枚に限定するものではないが、連結鋼板21の数が多くなると免震ストッパー1の部品点数が増え、組立ての手間が大きくなるので、1枚が好ましい。
By configuring the connecting mechanism 13 as described above, it can be folded up smaller than the one configured only with the connecting steel bars 19 shown in Figures 1 and 2, and the space required for installation can be reduced (see Figure 7).
In addition, the more connecting steel plates 21 that make up the connecting mechanism 13, the smaller the size of the seismic isolation stopper 1 when installed. In that sense, the number of connecting steel plates 21 is not limited to one, but as the number of connecting steel plates 21 increases, the number of parts of the seismic isolation stopper 1 increases and the labor required for assembly increases, so one plate is preferable.
また、第1鋼板9、第2鋼板11及び連結鋼板21は、図1、図7、図8に示すような矩形状のものに限られず、円弧形状、例えば図9に示すようなU字形状のU字鋼板23であってもよい。連結鋼板21を円弧状にすることで、免震ストッパー1の弾性範囲を大きくして、地震時における免震ストッパー1の損傷を小さくすることが出来る。 The first steel plate 9, the second steel plate 11 and the connecting steel plate 21 are not limited to being rectangular as shown in Figs. 1, 7 and 8, but may be arc-shaped, for example, a U-shaped steel plate 23 as shown in Fig. 9. By making the connecting steel plate 21 arc-shaped, the elastic range of the seismic isolation stopper 1 can be increased, and damage to the seismic isolation stopper 1 during an earthquake can be reduced.
なお、一部のナット17、例えば図10に示すように、第1鋼板9と連結棒鋼19との間に設けるナット17はトルクを導入せずに、ナット17と第1鋼板9の間に所定の空間Sを設けることで、地震時の上下動の影響を受けず、安定した力学挙動を示すことができるので好ましい。 In addition, some nuts 17, for example, nuts 17 provided between the first steel plate 9 and the connecting steel bar 19 as shown in FIG. 10, are not subjected to torque, and a certain space S is provided between the nuts 17 and the first steel plate 9, which is preferable because it is not affected by vertical movement during an earthquake and can exhibit stable mechanical behavior.
上記の説明では、免震ストッパー1を免震層2内でアイソレータやダンパー等の免震装置と異なる場所に設置する例であったが、図11に示すように、免震装置25と同一の場所に設置することも可能である。 In the above explanation, the seismic isolation stopper 1 is installed in a different location within the seismic isolation layer 2 from seismic isolation devices such as isolators and dampers, but it is also possible to install it in the same location as the seismic isolation device 25, as shown in Figure 11.
[実施の形態2]
本実施の形態の免震ストッパー26は、図12、図13に示すように、上部構造物3aから下方に向かって延び出すように設置された第1棒鋼5と、下部構造物3bから上方に向かって延び出すように設置された第2棒鋼7とを有している。
また、第1棒鋼5の下端部と第2棒鋼7の上端部との間に配設され、長孔27が設けられた長孔鋼板29を有している。
[Embodiment 2]
As shown in Figures 12 and 13, the seismic isolation stopper 26 of this embodiment has a first steel bar 5 installed so as to extend downward from the upper structure 3a, and a second steel bar 7 installed so as to extend upward from the lower structure 3b.
It also has a long-hole steel plate 29 arranged between the lower end of the first steel bar 5 and the upper end of the second steel bar 7 and having a long hole 27 formed therein.
免震層2、上部構造物3a、下部構造物3b、第1棒鋼5、第2棒鋼7については、実施の形態1と同様なので、説明を省略して長孔鋼板29について説明する。
長孔鋼板29は、第1棒鋼5の下端部と第2棒鋼7の上端部が、挿入されると共に離接する相対移動が可能な長孔27を有している。
第1棒鋼5の下端は、図12、図13に示すように、長孔27に挿入されている。そして、抜け止めのために、長孔鋼板29を挟むように一対のナット17が設けられている。
第2鋼板11の上端は、長孔鋼板29に設けた長孔27とは別の孔に回転可能な状態で連結されている。
The seismic isolation layer 2, upper structure 3a, lower structure 3b, first steel bar 5, and second steel bar 7 are similar to those in embodiment 1, so their explanation will be omitted and only the long-hole steel plate 29 will be described.
The long-hole steel plate 29 has a long hole 27 into which the lower end of the first steel bar 5 and the upper end of the second steel bar 7 can be inserted and move relative to each other, coming into contact with and separating from each other.
12 and 13, the lower end of the first steel bar 5 is inserted into the long hole 27. A pair of nuts 17 are provided to sandwich the long hole steel plate 29 to prevent it from coming off.
The upper end of the second steel plate 11 is rotatably connected to a hole other than the long hole 27 provided in the long-hole steel plate 29 .
上記のように構成された本実施の形態の免震ストッパー26においては、地震発生前の取付状態では、図12に示すように、第1棒鋼5と第2棒鋼7の水平距離が近い状態になっている。
この状態で、地震が発生して上部構造物3aと下部構造物3bが水平変位すると、図13に示すように、第1棒鋼5の下端が長孔27内を移動し、第1棒鋼5と第2棒鋼7は拘束を受けることなく、ストッパーとして機能しない。この間には、図示しない免震装置によって、免震作用が発揮される。
そして、第1棒鋼5の下端が長孔27の端まで移動した状態(図13参照)を超えて上部構造物3aと下部構造物3bの水平変位が生ずると、第1棒鋼5、第2棒鋼7、長孔鋼板29に荷重が作用し、水平変位を抑制するように機能する。
In the seismic isolation stopper 26 of this embodiment configured as described above, in the installation state before the occurrence of an earthquake, the horizontal distance between the first steel bar 5 and the second steel bar 7 is close, as shown in Figure 12.
In this state, if an earthquake occurs and the upper structure 3a and the lower structure 3b are displaced horizontally, the lower end of the first steel bar 5 moves within the long hole 27, and the first steel bar 5 and the second steel bar 7 are not restrained and do not function as stoppers, as shown in Figure 13. During this time, the seismic isolation device (not shown) provides a seismic isolation effect.
When horizontal displacement of the upper structure 3a and the lower structure 3b occurs beyond the state in which the lower end of the first steel bar 5 moves to the end of the long hole 27 (see Figure 13), a load acts on the first steel bar 5, the second steel bar 7, and the long hole steel plate 29, which functions to suppress the horizontal displacement.
なお、上部構造物3aが、図2に示す状態から図中左側に移動して図12に示す状態になり、さらに図中左側に移動するときには、長孔鋼板29が第2棒鋼7回りを回転して図14に示す状態にまで移動可能になっている。 When the upper structure 3a moves from the state shown in FIG. 2 to the left side in the figure to the state shown in FIG. 12, and when it moves further to the left in the figure, the long-hole steel plate 29 rotates around the second steel bar 7 and can move to the state shown in FIG. 14.
実施の形態1、2の免震ストッパー1、26と、免震層2に設けられた免震装置と、によって免震構造が構成される。 The seismic isolation structure is formed by the seismic isolation stoppers 1 and 26 of the first and second embodiments and the seismic isolation device provided in the seismic isolation layer 2.
実施例として、具体的な設計例1、2を示す。
<設計例1>
設計例1として、免震ストッパー1を設置する免震層2の高さが500mmの場合を想定し、免震層2の変位が400mmに到達してから免震ストッパー1が作用し始める場合を考える。
免震ストッパー1の形態は、図1に示した、第1棒鋼5、第2棒鋼7、第1鋼板9、第2鋼板11及び連結棒鋼19を主な構成要素とするものである。
As examples, specific design examples 1 and 2 will be shown.
<Design Example 1>
As design example 1, it is assumed that the height of the seismic isolation layer 2 on which the seismic isolation stopper 1 is installed is 500 mm, and that the seismic isolation stopper 1 begins to act after the displacement of the seismic isolation layer 2 reaches 400 mm.
The seismic isolation stopper 1 has a configuration in which the main components are a first steel bar 5, a second steel bar 7, a first steel plate 9, a second steel plate 11, and a connecting steel bar 19 as shown in FIG.
第1棒鋼5、第2棒鋼7及び連結棒鋼19としてJIS B 1220のABR400アンカーボルトM48とする。第1棒鋼5、第2棒鋼7、連結棒鋼19、第1鋼板9及び第2鋼板11には、引張強さ400N/mm2級の鋼材を使用する。
ナット17と座金は第1棒鋼5、第2棒鋼7及び連結棒鋼19以上の強度の鋼材を用いる。第1鋼板9及び第2鋼板11は、剛性および耐力を確保するために、板厚32mm、幅100mmとする。
第1鋼板9及び第2鋼板11には直径50mmの孔を設け、第1鋼板9及び第2鋼板11に設ける孔の間隔はともに198mmとする。
地震時の上下動の影響やストッパー変形時のクリアランスを確保するために、図10に示したのと同様に、第1鋼板9と連結棒鋼19の間に設けるナット17の間には50mm程度の空間Sを設け、ゆるみ止めを取付ける。
The first steel bar 5, the second steel bar 7 and the connecting steel bar 19 are ABR400 anchor bolts M48 of JIS B 1220. The first steel bar 5, the second steel bar 7, the connecting steel bar 19, the first steel plate 9 and the second steel plate 11 are made of steel material with a tensile strength of 400 N/ mm2 .
The nuts 17 and washers are made of a steel material having a strength equal to or greater than that of the first steel bar 5, the second steel bar 7, and the connecting steel bar 19. The first steel plate 9 and the second steel plate 11 have a thickness of 32 mm and a width of 100 mm to ensure rigidity and strength.
The first steel plate 9 and the second steel plate 11 are provided with holes having a diameter of 50 mm, and the intervals between the holes in the first steel plate 9 and the second steel plate 11 are both 198 mm.
To ensure clearance against the effects of up and down movement during an earthquake and when the stopper deforms, a space S of about 50 mm is provided between the first steel plate 9 and the connecting steel bar 19, as shown in Figure 10, and a locking device is attached.
上記の設計例1によれば、第1棒鋼5、第2棒鋼7及び連結棒鋼19とこれらが挿入されている孔の間のクリアランスの総和Δb=(50-48)/2×4=4mmである。また、第1鋼板9及び第2鋼板11に設けたボルト孔の間隔を合計した長さから第1棒鋼5と第2棒鋼7の水平方向の距離を引いた長さをΔh=198×2mmである。したがって、免震層2の変位量がΔb+Δh=400mmに到達してから免震ストッパー1が作用し始める。 According to the above design example 1, the sum of the clearances between the first steel bar 5, the second steel bar 7, and the connecting steel bar 19 and the holes into which they are inserted is Δb = (50-48)/2 × 4 = 4 mm. Additionally, the length obtained by subtracting the horizontal distance between the first steel bar 5 and the second steel bar 7 from the total distance between the bolt holes in the first steel plate 9 and the second steel plate 11 is Δh = 198 × 2 mm. Therefore, the seismic isolation stopper 1 begins to act when the displacement of the seismic isolation layer 2 reaches Δb + Δh = 400 mm.
<設計例2>
設計例2として、免震ストッパー1を設置する免震層2の高さが400mmの場合を想定し、免震層2の変位が300mmに到達してから免震ストッパー1が作用し始める場合を考える。棒鋼としてJIS B 1220のABR400アンカーボルトM48とする。
免震ストッパー1の形態は、設計例1と同様に図1に示した、第1棒鋼5、第2棒鋼7、連結棒鋼19、第1鋼板9及び第2鋼板11を主な構成要素とするものである。
<Design Example 2>
In design example 2, we assume that the height of the seismic isolation layer 2 where the seismic isolation stopper 1 is installed is 400 mm, and consider the case where the seismic isolation stopper 1 begins to act after the displacement of the seismic isolation layer 2 reaches 300 mm. The steel bar used is JIS B 1220 ABR400 anchor bolt M48.
The configuration of the seismic isolation stopper 1 is the same as that of design example 1, and its main components are the first steel bar 5, the second steel bar 7, the connecting steel bar 19, the first steel plate 9 and the second steel plate 11 as shown in Figure 1.
本設計例では、設計例1と比べて免震層2の高さが小さい場合である。この場合、第1棒鋼5及び第2棒鋼7が短くなる、免震ストッパー1の弾性変形量を確保するために、設計例1よりも強度の高い引張強さ490N/mm2級の鋼材を第1棒鋼5、第2棒鋼7、連結棒鋼19、第1鋼板9及び第2鋼板11に使用する。第1鋼板9及び第2鋼板11は、剛性および耐力を確保するために、板厚32mm、幅100mmとする。
ナット17と座金は棒鋼以上の強度の鋼材を用いる。第1鋼板9及び第2鋼板11には直径60mmの過大孔を設け、加工する孔の間隔は2枚とも138mmとする。
設計例1と同様、地震時の上下動の影響やストッパー変形時のクリアランスを確保するために、第1鋼板9と連結棒鋼19の間に設けるナット17の間には50mm程度の空間Sを設け、ゆるみ止めを取付ける。
In this design example, the height of the seismic isolation layer 2 is smaller than in design example 1. In this case, the first steel bar 5 and the second steel bar 7 are shortened, and in order to ensure the elastic deformation amount of the seismic isolation stopper 1, steel material with a tensile strength of 490 N/ mm2 , which is stronger than that in design example 1, is used for the first steel bar 5, the second steel bar 7, the connecting steel bar 19, the first steel plate 9, and the second steel plate 11. The first steel plate 9 and the second steel plate 11 have a plate thickness of 32 mm and a width of 100 mm in order to ensure rigidity and strength.
The nuts 17 and washers are made of steel with a strength equal to or greater than that of bar steel. The first steel plate 9 and the second steel plate 11 are provided with oversized holes with a diameter of 60 mm, and the interval between the holes is 138 mm in both plates.
As with design example 1, in order to ensure clearance against the effects of up and down movement during an earthquake and when the stopper deforms, a space S of approximately 50 mm is provided between the nuts 17 provided between the first steel plate 9 and the connecting steel bar 19, and an anti-loosening device is installed.
上記の設計例2によれば、Δb=(60-48)/2×4=24、Δh=138×2、Δb+Δh=300mmとなり、免震層2の変位が300mmに到達してから免震ストッパー1が作用し始める。 According to design example 2 above, Δb = (60-48)/2 × 4 = 24, Δh = 138 × 2, and Δb + Δh = 300 mm. The seismic isolation stopper 1 begins to act when the displacement of the seismic isolation layer 2 reaches 300 mm.
1 免震ストッパー(実施の形態1)
2 免震層
3a 上部構造物
3b 下部構造物
5 第1棒鋼
7 第2棒鋼
9 第1鋼板
11 第2鋼板
13 連結機構
15 鋼製プレート
17 ナット
19 連結棒鋼
19a 第1連結棒鋼
19b 第2連結棒鋼
21 連結鋼板
23 U字鋼板
25 免震装置
26 免震ストッパー(実施の形態2)
27 長孔
29 長孔鋼板
1 Seismic isolation stopper (embodiment 1)
2 Seismic isolation layer 3a Upper structure 3b Lower structure 5 First steel bar 7 Second steel bar 9 First steel plate 11 Second steel plate 13 Connecting mechanism 15 Steel plate 17 Nut 19 Connecting steel bar 19a First connecting steel bar 19b Second connecting steel bar 21 Connecting steel plate 23 U-shaped steel plate 25 Seismic isolation device 26 Seismic isolation stopper (Embodiment 2)
27 long hole 29 long hole steel plate
Claims (3)
前記免震層の上方の構造物から下方に向かって延び出すように設置された第1棒鋼と、前記免震層の下方の構造物から上方に向かって延び出すように設置された第2棒鋼と、一端部が前記第1棒鋼の下端部に前記第1棒鋼を回転軸として該第1棒鋼回りに回転可能に取り付けられた第1鋼板と、一端部が前記第2棒鋼の上端部に前記第2棒鋼を回転軸として該第2棒鋼回りに回転可能に取り付けられた第2鋼板と、前記第1鋼板の他端部と前記第2鋼板の他端部を回転可能に連結する連結機構とを備え、
前記第1鋼板及び前記第2鋼板がU字形状のU字鋼板であり、板面が上下に向くように取り付けられており、
前記連結機構が、前記第1鋼板の他端部と前記第2鋼板の他端部との間に配設された連結棒鋼によって構成され、前記第1鋼板と前記第2鋼板が前記連結棒鋼を回転軸として軸回りに回転可能になっており、
前記免震層の変位量が所定量を上回ると前記第1棒鋼、前記第2棒鋼、前記第1鋼板及び前記第2鋼板の変形が進むことで、前記免震層の過大な変位を防止することを特徴とする免震ストッパー。 A seismic isolation stopper that prevents excessive deformation of a seismic isolation device installed in a seismic isolation layer of a building,
the first steel bar installed so as to extend downward from a structure above the seismic isolation layer; a second steel bar installed so as to extend upward from a structure below the seismic isolation layer; a first steel plate having one end attached to a lower end of the first steel bar so as to be rotatable around the first steel bar with the first steel bar as a rotation axis ; a second steel plate having one end attached to an upper end of the second steel bar so as to be rotatable around the second steel bar with the second steel bar as a rotation axis ; and a connecting mechanism that rotatably connects the other end of the first steel plate to the other end of the second steel plate;
The first steel plate and the second steel plate are U-shaped steel plates having a U-shape and are attached so that the plate surfaces face up and down,
The connecting mechanism is configured by a connecting steel bar disposed between the other end of the first steel plate and the other end of the second steel plate, and the first steel plate and the second steel plate are rotatable around an axis of the connecting steel bar as a rotation axis,
A seismic isolation stopper characterized by preventing excessive displacement of the seismic isolation layer by causing deformation of the first steel bar, the second steel bar, the first steel plate, and the second steel plate when the displacement of the seismic isolation layer exceeds a predetermined amount .
前記免震層の上方の構造物から下方に向かって延び出すように設置された第1棒鋼と、前記免震層の下方の構造物から上方に向かって延び出すように設置された第2棒鋼と、一端部が前記第1棒鋼の下端部に前記第1棒鋼を回転軸として該第1棒鋼回りに回転可能に取り付けられた第1鋼板と、一端部が前記第2棒鋼の上端部に前記第2棒鋼を回転軸として該第2棒鋼回りに回転可能に取り付けられた第2鋼板と、前記第1鋼板の他端部と前記第2鋼板の他端部を回転可能に連結する連結機構とを備え、
前記第1鋼板及び前記第2鋼板がU字形状のU字鋼板であり、板面が上下に向くように取り付けられており、
前記連結機構が、一端が第1鋼板の他端部に回転可能に取り付けられた第1連結棒鋼と、一端が第2鋼板の他端部に回転可能に取り付けられた第2連結棒鋼と、第1連結棒鋼の他端と第2連結棒鋼の他端とを連結する連結鋼板とを備えて構成され、前記第1鋼板は前記第1連結棒鋼を回転軸として軸回りに回転可能になっており、前記第2鋼板は前記第2連結棒鋼を回転軸として軸回りに回転可能になっており、前記連結鋼板は前記第1連結棒鋼及び前記第2連結棒鋼を回転軸として回転可能になっており、
前記連結鋼板がU字形状のU字鋼板であり、板面が上下に向くように取り付けられており、
前記免震層の変位量が所定量を上回ると前記第1棒鋼、前記第2棒鋼、前記第1鋼板及び前記第2鋼板の変形が進むことで、前記免震層の過大な変位を防止することを特徴とする免震ストッパー。 A seismic isolation stopper that prevents excessive deformation of a seismic isolation device installed in a seismic isolation layer of a building,
the first steel bar installed so as to extend downward from a structure above the seismic isolation layer; a second steel bar installed so as to extend upward from a structure below the seismic isolation layer; a first steel plate having one end attached to a lower end of the first steel bar so as to be rotatable around the first steel bar with the first steel bar as a rotation axis; a second steel plate having one end attached to an upper end of the second steel bar so as to be rotatable around the second steel bar with the second steel bar as a rotation axis; and a connecting mechanism that rotatably connects the other end of the first steel plate to the other end of the second steel plate;
The first steel plate and the second steel plate are U-shaped steel plates having a U-shape and are attached so that the plate surfaces face up and down,
the connecting mechanism is configured to include a first connecting steel bar having one end rotatably attached to the other end of the first steel plate, a second connecting steel bar having one end rotatably attached to the other end of the second steel plate, and a connecting steel plate connecting the other end of the first connecting steel bar and the other end of the second connecting steel bar, the first steel plate is rotatable around an axis using the first connecting steel bar as a rotation axis, the second steel plate is rotatable around an axis using the second connecting steel bar as a rotation axis, and the connecting steel plate is rotatable around the first connecting steel bar and the second connecting steel bar as a rotation axis,
The connecting steel plate is a U-shaped steel plate having a U-shape and is attached so that the plate surface faces up and down,
A seismic isolation stopper characterized by preventing excessive displacement of the seismic isolation layer by causing deformation of the first steel bar, the second steel bar, the first steel plate, and the second steel plate when the displacement of the seismic isolation layer exceeds a predetermined amount .
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