(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎部に免振装置を介して免振対象物が支持されるとともに、基礎部と免振対象物との間に、免振装置に作用する引抜き力に抵抗する引抜き防止装置が設けられた免振構造において、
上記引抜き防止装置を、上下方向変位量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域を備えたばね部材を用いて構成し、このばね部材の荷重一定領域内で基礎部と免振対象物との間に引抜き力に抵抗するプレストレスを付加したことを特徴とする免振構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基礎部上に設けられる免振対象物を、これら両者間に配置する免振装置を介して免振するようになった免振構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に中，高層ビルとして構築される免震建築物は、基礎部と建築物との間に免振装置が介在される。この免振装置としては一般的に積層ゴムが用いられるが、これ以外にも建築物の水平移動を滑らかにする滑り支承や転がり支承等がある。ところで、免震建築物はロッキング運動などが発生した場合に、免振装置に引抜き力が発生するが、従来の免振装置ではこのような引抜き力に抵抗する術が無く、本来の免振効果を得ることができなくなってしまう。
【０００３】
そこで、近年では特開平１０−２８０７２９号公報に開示されるように、基礎部と建築物との間に引抜き力に抵抗する引抜き防止装置（引張力対応装置）を設けるようにした免振構造が提案されている。この引抜き防止装置は、基礎部側および建築物側に、互いに直角関係をもって対向配置される下部ガイドレールおよび上部ガイドレールを固定し、これら下部ガイドレールと上部ガイドレールとの間に引抜拘束部が設けられるようになっている。この引抜拘束部は、両ガイドレールに沿って移動自在に接続されて、建築物のあらゆる方向の水平変位を許容するとともに、両ガイドレールが互いに離間するのを防止して、建築物の浮き上がりを阻止するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の免振構造にあっては、引抜拘束部を設けた引抜き防止装置によって建築物に作用する引抜き力に抵抗し、積層ゴムなどの免振装置の本来の免振機能を効果的に発揮できるようになっている。ところが、この引抜き防止装置では、上，下部ガイドレールを設けてこの引抜拘束部を水平変位させるようになっており、その構成が著しく複雑化されてしまい、延いては、建築費の高騰が来されてしまう。
【０００５】
ところで、上記引抜き力に抵抗するには、基礎部と建築物との間にばね部材を介設してこのばね部材にプレストレスを導入すれば良く、該ばね部材としては従来からプレストレストコンクリートに埋設されるＰＣ鋼棒やＰＣ鋼線が用いられることになる。しかし、これらＰＣ鋼棒やＰＣ鋼線を用いてプレストレスを与える場合には、積層ゴムの気温変化による伸縮やクリープによる高さ変化、風や地震による免振装置の水平変形に起因するばね部材の伸びによって、設定したプレストレス荷重が変化してしまい、当該プレストレスを一定に維持することが難しいのみでなく、地震時などにおいて当該ばね部材が相当引張されてその復原力が大きくなりすぎると、建築物の水平移動を拘束、延いては免振装置の挙動を拘束してこれの機能を十分に引き出すことができなくなってしまうという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、基礎部と免振対象物との間にプレストレスを付加するばね部材に、これの伸縮量に対して荷重変動が小さい荷重一定領域を備えたものを用いて引抜き抵抗力を一定とし、もって、引抜き防止装置の構成を簡略化するとともに、この引抜き防止装置が免振装置の挙動に影響するのを防止するようにした免振構造を提供すること目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明の免振構造は、図１に示すように基礎部１に免振装置２を介して免振対象物３が支持されるとともに、基礎部１と免振対象物３との間に、免振装置２に作用する引抜き力に抵抗する引抜き防止装置４が設けられた免振構造において、上記引抜き防止装置４を、上下方向変位量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域を備えたばね部材５を用いて構成し、このばね部材５の荷重一定領域内で基礎部１と免振対象物３との間に引抜き力に抵抗するプレストレスを付加したことを特徴とする。
【０００８】
従って、この構成によれば引抜き防止装置４を構成するばね部材５に対し、当該ばね部材５の上下方向変位量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域の範囲内で引抜き力に抵抗するプレストレスを付加したので、引抜き力の発生により基礎部１と免振対象物３との間の間隔が変化する場合にも、略一定のプレストレスによってこれに抵抗することができる。従って、免振装置２に引抜き力が作用する場合はもちろんのこと、免振装置２に温度伸縮、クリープが発生した場合や、風や地震による免振装置２の水平変形に起因してばね部材５が伸びを生じた場合であっても、基礎部１と免振対象物３との間に導入したプレストレスを一定に維持することができる。また、上述したように、地震時などにおいて当該ばね部材５が相当引張されても、該ばね部材５は上記荷重一定領域の範囲内で伸張するのでその復原力の変動も押さえることができ、免振対象物３の水平移動を拘束、延いては免振装置２の挙動を拘束することがなく、免振装置２の本来の免振機能が低下されるのを抑えることができる。また、免振装置２に作用する引抜き力をばね部材５に加えたプレストレスで抵抗できるため、引抜き防止装置４は基本的にばね部材５を備えておれば良く、その構成を著しく簡略化することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図２〜図７は本発明の免振構造の一実施形態を示し、図２は免振構造の要部拡大断面図、図３はばね部材の拡大斜視図、図４はばね部材のばね特性を示すグラフ、図５は免振構造に用いられるばね部材の支持部分の正面図、図６は同支持部分の平面図、図７は免振装置が上下方向変形、並びに水平方向変形した状態を示す説明図である。
【００１０】
本発明の免振構造の基本的構造は、基礎部１０に免振装置１４を介して免振対象物１２が支持されるとともに、基礎部１０と免振対象物１２との間に、免振装置１４に作用する引抜き力に抵抗する引抜き防止装置２２が設けられるようになっており、引抜き防止装置２２を、上下方向変位量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域を備えたばね部材２４を用いて構成し、このばね部材２４に対し、当該ばね部材２４の荷重一定領域内で基礎部１０と免振対象物１２との間に引抜き力に抵抗するプレストレスを付加する。
【００１１】
即ち、本発明の免振構造は中，高層ビルとして構築される建築物に適用する場合に例をとって示し、図２に示すように基礎部１０と免振対象物としての建築物１２との間に免振装置としての積層ゴム１４が配置され、この積層ゴム１４を介して建築物１２は基礎部１０に免振支持される。
【００１２】
基礎部１０は地盤の掘削部分にコンクリートを打設してＲＣ造として構成され、これの上面には積層ゴム１４の取付け台１６が突設されている。また、建築物１２はこれの下端に設けられる鉄骨梁１８が積層ゴム１４上に支持されるようになっており、この鉄骨梁１８はＨ型鋼で形成され、その下方フランジ１８ａ下面に積層ゴム１４の支持台２０が垂設されている。一方、積層ゴム１４は一般に知られるように、ゴム層と鋼板とが交互に積層される本体部分１４ａの上，下両端に取付板１４ｂ，１４ｃが固着されることにより構成され、上方の取付板１４ｂが支持台２０に固定されるとともに、下方の取付板１４が取付け台１６に固定される。
【００１３】
基礎部１０と鉄骨梁１８との間には、積層ゴム１４の近傍に引抜き防止装置２２が設けられる。この引抜き防止装置２２は図中簡略的に１つのみを示すが、実際には積層ゴム１４を中心として鉄骨梁１８の延設方向に対称に配置することが望ましい。例えば、積層ゴム１４が鉄骨梁１８の直線部分に配置される場合は、この積層ゴム１４を挟んで鉄骨梁１８の延設方向に２つの引抜き防止装置２２が設けられるとともに、鉄骨梁１８が十字状に組み合わされてその交差部分に積層ゴム１４が配置される場合は、十字状の鉄骨梁１８に沿って４つの引抜き防止装置２２が点対称に設けられることになる。
【００１４】
引抜き防止装置２２は、上下方向変位量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域を備えたばね部材を用いたもので、本実施形態ではこのばね部材として図３に示すようにコイルスプリング２４が適用される。荷重一定領域を備えたばね部材とは、ばね部材が所定量伸縮した場合にも、力（荷重）が略一定となる復元力特性を備えるものであり、このようなばね部材は設計可能である。
【００１５】
すなわち、このようなコイルスプリング２４は、初期の弾性勾配は大きくて２次勾配が小さな非線形となる復元力を有するばね特性として設定され、図４に示すように自然長（変位δ＝０）から荷重（Ｐ）が作用する初期段階では急激に立ち上がって一定の変位（δ）量に対して荷重（Ｐ）の変化幅が大きくなるが、相当の変位領域Ｒでは荷重（Ｐ）の傾斜が緩やかとなる。つまり、この傾斜が緩やかな領域Ｒでは、一定の変位（δ）量に対する荷重（Ｐ）の変化幅（ΔＰ）が小さくなり、この領域Ｒが荷重一定領域として用いられることになる。
【００１６】
コイルスプリング２４は上下方向を指向して配置され、これの上，下端部に適宜長さのＰＣ鋼棒２６，２６ａが接続されるとともに、両端部のＰＣ鋼棒２６，２６ａはそれぞれ球座部２８，２８ａを介して基礎部１０および鉄骨梁１８に取り付けられる。下方の球座部２８ａはアンカーボルト３０を介して基礎部１０に埋設固定される固定台３２に下向きに取り付けられるとともに、上方の球座部２８は鉄骨梁１８の下方フランジ１８ａの上面に固定される固定台３２ａに上向きに取り付けられる。このとき、ＰＣ鋼棒２６はその上端部が下方フランジ１８ａに形成される開口部１８ｂから上方に貫通されている。
【００１７】
上，下方の球座部２８，２８ａは、同一構成のものをそれぞれ上下逆として使用するようになっており、この球座部２８，２８ａは図５，図６に示すように回転部３４と球座台３６とを備えて構成される。回転部３４は、球状の凸部３４ａの中央部に挿通穴３４ｂが形成され、この挿通穴３４ｂにＰＣ鋼棒２６，２６ａの端部を挿通してナット３８により固定するようになっている。一方、球座台３６は、回転部３４の球状凸部３４ａを受容する球状凹部３６ａの中央部に大径の開口部３６ｂが形成され、この球状凹部３６ａに球状凸部３４ａを摺動自在に嵌合するとともに、開口部３６ｂにＰＣ鋼棒２６，２６ａが貫通される。球座台３６の周縁部には複数の取付穴３６ｃが形成され、これら取付穴３６ｃに挿通したボルト４０を介して上記固定台３２，３２ａに固定される。
【００１８】
そして、コイルスプリング２４は球座部２８，２８ａのナット３８を締付け調整することにより、荷重一定領域Ｒ内でプレストレスが導入されるように設定され、このプレストレスで基礎部１０と建築物１２との間に作用する引抜き力に抵抗するようになっている。
【００１９】
以上の構成により本実施形態の免振構造にあっては、建築物１２に引抜き力が作用して、基礎部１０と鉄骨梁１８との間の上下間隔が広がろうとした場合に、引抜き防止装置２２のコイルスプリング２４がこれに抵抗して建築物１２の浮き上がりを阻止する。この引抜き防止装置２２は、コイルスプリング２４に導入したプレストレスで引抜き力に抵抗できることから、基本的にはこのコイルスプリング２４を備えておれば良く、その構成を著しく簡略化することができる。
【００２０】
そして特にこの引抜き防止装置２２では、コイルスプリング２４に対して、上下方向変位量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域の範囲で引抜き力に抵抗するプレストレスを付加するようにしたので、図７（ａ）に示すように積層ゴム１４に、温度による伸縮ΔＬＴやクリープΔＬＣが発生した場合にあっても、導入したプレストレスに変動が生じることはなく、引抜き力に対して当初設定したプレストレスで適切に抵抗させることができる。同様に、同図（ｂ）に示すように地震によってコイルスプリング２４に相当の伸びΔＬＨが生じた場合であってもプレストレスの変動を押さえることができ、適切に引抜き力に抵抗させることができる。
【００２１】
また、地震時などにおいて積層ゴム１４が水平方向に変形するとともに当該コイルスプリング２４が相当引張されても、コイルスプリング２４は上記荷重一定領域Ｒの範囲内で伸張するのでその復原力の変動も小さく、建築物１２の水平移動を拘束、延いては積層ゴム１４の挙動を拘束することがなく、積層ゴム１４の本来の免振機能が低下されるのを抑えることができる。
【００２２】
ここで、地震により水平変形する場合に引抜き防止装置２２のコイルスプリング２４は、上述したように水平変形量ΔＬＨを伴って傾斜されるが、この傾斜は図５に示したように球座部２８，２８ａによって容易に許容される。即ち、球座部２８，２８ａは傾斜力がＰＣ鋼棒２６，２６ａを介して入力されると、回転部３４は球状凸部３４ａと球状凹部３６ａとの摺動を伴って、同図中破線に示すように球状台３６に対して滑らかに回転する。このため、水平変形時にコイルスプリング２４は曲げ変形することなく伸縮し、本来のばね特性を発揮して積層ゴム１４の免振性能に影響を与えるのを防止することができる。
【００２３】
ところで、上記実施形態ではばね部材としてコイルスプリング２４を用いた場合を開示したが、これに限ることなく、上下方向変位量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域を備えたばね特性を備えたばねであればよく、例えば、皿ばねは荷重一定領域を備えたばね特性を有し、この皿ばねを本発明のばね部材として用いることができる。
【００２４】
図８は他の実施形態を示し、橋梁５０に本発明を適用したものである。即ち、この実施形態では免振対象物としての橋梁５０を、積層ゴム５２を介して基礎部としての橋脚５４に支持するとともに、これら橋梁５０と橋脚５４との間に引抜き防止装置５６を設けて免振構造を構成してある。勿論、この実施形態にあっても、引抜き防止装置５６に上下方向変位量に対する荷重変動が小さい荷重一定領域を備えたばね部材５８を用いてあり、このばね部材５８の荷重一定領域内で橋梁５０と橋脚５４との間に引抜き力に抵抗するプレストレスを付加してある。ここで、ばね部材５８としては上記実施形態に開示したように、コイルスプリングや皿ばね等が用いられる。
【００２５】
従って、この実施形態では風のバフィティングにより、積層ゴム５２に対して引抜き力が作用した場合にあっても、引抜き防止装置５６がこの引抜き力に抵抗し、これにより積層ゴム５２の免振機能が低下されるのを防止することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の免振構造にあっては、引抜き力の発生により基礎部と免振対象物との間の間隔が変化する場合にも、略一定のプレストレスによって引抜き力に抵抗することができる。殊に、免振装置に温度伸縮、クリープが発生した場合や、風や地震による免振装置の水平変形に起因してばね部材が伸びを生じた場合であっても、基礎部と免振対象物との間に導入したプレストレスを一定に維持することができる。また、地震時などにおいて免振装置の水平変位とともに当該ばね部材が相当引張されても、該ばね部材は荷重一定領域の範囲内で伸張するのでその復原力の変動も押さえることができ、免振対象物の水平移動を拘束、延いては免振装置の挙動を拘束することがなく、免振装置の本来の免振機能が低下されるのを抑えることができる。また、免振装置に作用する引抜き力をばね部材に加えたプレストレスで抵抗できるため、引抜き防止装置は基本的にばね部材を備えておれば良く、その構成を著しく簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の免振構造の基本構造を示す概略構成図である。
【図２】本発明の免振構造の一実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明に用いられるばね部材の一例を示す拡大斜視図である。
【図４】本発明に用いられるばね部材のばね特性の一例を示すグラフである。
【図５】本発明に用いられるばね部材の支持部分の一例を示す正面図である。
【図６】本発明に用いられるばね部材の支持部分の一例を示す平面図である。
【図７】本発明に用いられる免振装置が上下方向もしくは水平方向に変形した状態を示す説明図である。
【図８】本発明の免振構造の他の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０  基礎部
１２  建築物（免振対象物）
１４  積層ゴム（免振装置）
２２  引抜き防止装置
２４  コイルスプリング（ばね部材）
５０  橋梁（免振対象物）
５２  積層ゴム（免振対象物）
５４  橋脚（基礎部）
５６  引抜き防止装置
５８  ばね部材
【図１】
0003633351.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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