(57)【要約】      （修正有）【課題】構築物と工事用設備を固定している壁つなぎ装置に加わることが予測される、地震動に伴うずれの影響を抑制することができる免震壁つなぎ装置を提供する。【解決手段】複数個の支持部材から構成され、免震装置の設置されている構築物と、工事用エレベーターやタワークレーンなどの工事用設備とを結合し、地震動に基づいて構築物と工事用設備との間に生じる、ずれの差による影響を吸収する免震壁つなぎ装置として、、影響を吸収するために、複数個の支持部材を夫々複数部分に分割するとともに、各分割部分を、結合ボルト２２を用いて結合することにより、相互の変位作動を保証する構造とし、地震動に起因して、予め設定された値を超える地震荷重が、支持部材に加えられたときに、結合ボルト２２の移動を可能として変位作動を生じさせるために、結合ボルト２２のボルト孔を長孔とし、さらに、せん断の可能なシアピン２０を各分割部分間に取り付ける。【選択図】図１
2008013347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の支持部材から構成され、免震装置の設置されている構築物と、工事用エレベーターやタワークレーンなどの工事用設備とを結合し、地震動に基づいて構築物と工事用設備との間に生じる、ずれの差による影響を吸収する免震壁つなぎ装置であって、
構築物と工事用設備との間に生じる、ずれの差による影響を吸収するために、複数個の支持部材を夫々複数部分に分割するとともに、各分割部分を、結合ボルトを用いて結合することにより、相互の変位作動を保証する構造とし、
地震動によって、予め設定された値を超える地震荷重が支持部材に加えられたときに、結合ボルトの移動を可能として変位作動を生じさせるために結合ボルトのボルト孔を長孔とし、さらに、せん断の可能なシアピンを各分割部分間に取り付けた
ことを特徴とする工事用設備における免震壁つなぎ装置。
【請求項２】
支持部材は、分割した各部分を直接、結合ボルトを用いて結合し、かつシアピンを取り付けるか、又は分割した各部分の間に中間部材を介して、結合ボルトを用いて結合し、かつシアピンを取り付ける構成を取る請求項１記載の工事用設備における免震壁つなぎ装置。
【請求項３】
支持部材の各分割部分同士の結合部とシアピン取り付け部、又は支持部材と中間部材の結合部とシアピン取り付け部に、摩擦調整手段として金属ないし樹脂より成る板状の調整版を配置した請求項１又は２記載の工事用設備における免震壁つなぎ装置。
【請求項４】
支持部材の各分割部分は、Ｌ字型ないしＨ字型の金属製型材によって形成され、そのＬ字型ないしＨ字型の構成辺の夫々における或る位置にてボルト結合するように構成された、変位作動の管理手段を有している請求項１記載の工事用設備における免震壁つなぎ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震装置の設置されている構築物と、工事用エレベーターやタワークレーンなどの工事用設備とを結合し、地震動に基づいて構築物と工事用設備との間に生じる、ずれの差による影響を吸収する免震壁つなぎ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
構築物に組み付ける工事用設備であるタワークレーンのマストや、工事用エレベーターのガイドレールなどは、壁つなぎと呼ばれる装置により、構築物と結合されている。構築物に免震装置が設置されている場合、地震動により免震装置が作動する構築物の上部、下部と、免震装置上にない工事用設備との間には、水平方向のずれが発生することになるので、単なる壁つなぎ装置ではこのずれを吸収することができない。そのために、工事用エレベーターやタワークレーンが破損することもあり、事実、１９９５年の阪神淡路大震災時には、倒壊した事例がある。
【０００３】
このため、地震荷重を吸収する壁つなぎ装置が開発されている。例えば特開２００５−２２５６６５号の発明は、ガイドレールを支持しているサポートフレームに対して水平面内で１方向へ移動可能にスプリングフレームを設けて、１方向への移動を吸収する第１免震部とし、また上記１方向と直交する方向へ移動可能なスプリングフレームと、その移動を吸収可能な第２免震部を設けるという構成を有している。しかし、この免震壁つなぎ装置は、構造が複雑であり、かつ高価である。また、変位量が少なく、大荷重用としては適用しても効果を得ることは難しい。
【０００４】
特開２００１−１９９６８０号はタワークレーンのマストの水平支持装置に関するものであり、マストに取り付けられるステーと、ビルの柱に取り付けられるステーとに制震装置を取り付けるという構成を有している。制震装置として記載されているものは、公知のオイルダンパーであり、両ロッドタイプのものが用いられているが、しかし、変位量が十分とは言えず、また、廉価というほどでもない。オイルダンパーを用いて耐震ダンパー装置を構成している例には特開２００２−１４５５８０号もあるが、これも上記発明と同様の特性ないし問題点を有しているものと考えられる。
【０００５】
これらに対して、ブレーキダンパーと称する耐震、制震システムが一部では実施されており、それは、柱と梁の仕口部や、ブレース、耐震壁などの耐震要素と架構との接合部分に、薄いステンレス板とブレーキ材を一対にして挟み込んだ構成を備え、強風や地震により、建物にある程度の外力が作用すると、接合部分に滑りを生じるとともに、摩擦によりエネルギーを吸収する。上記システムによる摩擦力と復元力特性は安定しているとされているが、構造は複雑であり、コストも安いとはいえず、工事用設備としては用いられていない。また、得られる変位量は、凡そ５０ミリメートル前後である。なお、オイルダンパーを用いる特開２００１−１９９６８０号等の場合の変位量もそれを超えない範囲、特開２００５−２２５６６５号の発明のものの変位量は凡そ３０ミリメートル前後である。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１９９６８０号
【特許文献２】特開２００２−１４５５８０号
【特許文献３】特開２００５−２２５６６５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は以上の点に着目して成されたもので、その課題は、構築物と工事用設備を固定している壁つなぎ装置に加わることが予測される、地震動に伴うずれの影響を確実な作用で吸収ないしは抑制することができる、低コストの、工事用設備における免震壁つなぎ装置を提供することである。また、本発明の他の課題は、従来のものに比較して、２倍ないしはそれ以上の大きな変位量を得ることができる工事用設備における免震壁つなぎ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するため、本発明は、複数個の支持部材から構成され、免震装置の設置されている構築物と、工事用エレベーターやタワークレーンなどの工事用設備とを結合し、地震動に基づいて構築物と工事用設備との間に生じる、ずれの差による影響を吸収する免震壁つなぎ装置について、構築物と工事用設備との間に生じる、ずれの差による影響を吸収するために、複数個の支持部材を夫々複数部分に分割するとともに、各分割部分を、結合ボルトを用いて結合することにより、相互の変位作動を保証する構造とし、地震動によって、予め設定された値を超える地震荷重が支持部材に加えられたときに、結合ボルトの移動を可能として変位作動を生じさせるために結合ボルトのボルト孔を長孔とし、さらに、せん断の可能なシアピンを各分割部分間に取り付ける、という手段を講じたものである。
【０００９】
本発明に係る免震壁つなぎ装置は、複数個の支持部材によって構成され、免震装置の設置されている構築物と、工事用エレベーターやタワークレーンなどの工事用設備との間に介在し、上記の構築物と工事用設備とを結合しているものである。即ち、１箇所の免震壁つなぎ装置は複数個の支持部材から成り立っている。そして、それぞれの支持部材に、地震動に基づく影響を吸収する機構を具備し、構築物と工事用設備との間に生じる、ずれの差による影響を吸収するものとする。よって、支持部材に設ける点では、オイルダンパーを用いるものと類似するといえる。
【００１０】
しかし、構築物と工事用設備との間に生じる、地震動に基づく影響を吸収する機構として、本発明では、複数個の支持部材を夫々複数部分に分割し、分割された支持部材の各部分の間にて、相対的に移動可能とし、分割された各部分を、結合ボルトを用いて結合するとともに、シアピンを取り付けることにより、予め設定された値を超える地震荷重が作用したときに、これを吸収し、構築物と工事用設備相互の変位作動を保証する構造とする。結合ボルトによる結合部分及びシアピン部分は、摩擦継ぎ手を形成しており、この摩擦継ぎ手における摩擦と滑りとせん断力を管理することによって、地震力を有効に吸収するものとする。
【００１１】
支持部材の結合方法としては、複数個に分割した各部分を直接結合する方法と、分割した各部分の間に、別の部材を使用して結合する方法を取ることが可能である。従って、支持部材は、分割した各部分を直接、結合ボルトを用いて結合するとともに、シアピンを取り付けるか、又は中間部材を介して、結合ボルトを用いて結合するとともに、シアピンを取り付ける構成を取ることができる（請求項２記載の発明）。
【００１２】
そして、地震動によって、予め設定された値を超える地震荷重が支持部材に加えられたときに、構築物と工事用設備相互の変位作動を保証し、結合ボルトの相対的な移動を可能とするために、結合ボルトのボルト孔を長孔とし、さらに、せん断の可能なシアピンを各分割部分に取り付ける。この結合ボルトを使用する長孔とシアピンとは、本発明に係る免震壁つなぎ装置において、摩擦と滑りとせん断力を管理するための具体的な手段、方法である。長孔は、予め設定された値を超える地震荷重が摩擦接合部に加えられたときに、結合部分の移動を生じることを可能とし、シアピンは予め設定された値を超える地震荷重がシアピンに加えられたときに破断を生じ、破断と同時に、長孔という一定の範囲で結合ボルトの滑りを許容する。
【００１３】
即ち、予め設定された値を越える地震荷重が加えられると、摩擦接合部に僅かな滑り（或る設計例ではシアピンと取り付け孔径の差は０．５ミリメートル程度）を生じ、シアピンにせん断力が働き、シアピンは破断し、摩擦接合部に大きな滑りが生じて、地震力を吸収する。設定された値を制御するのはシアピンであり、摩擦接合部は、シアピンの破断荷重よりも僅少な荷重を保持することが望ましい。しかし、摩擦力の管理が困難な場合は保持する荷重を小さく設定し（締め付けトルクを小さくする。）、常時滑り得る状態として、通常作業時の軸力を全てシアピンで負担させることも可能である。せん断力のみを負担するというシアピンの機能から、その取り付けにナットによる締め付けは不要であり、抜け止め程度の構造でも良い。
【００１４】
より具体的に説明すると、例えば、クレーン構造規格並びにエレベーター構造規格で定められている地震荷重よりも大きい地震力が本発明の装置に加えられたとき→結合部分即ち摩擦継ぎ手に初期滑り発生→シアピン破断→摩擦継ぎ手滑り＝地震力吸収、となる。よって、結合部分に初期滑りを生じさせるための条件と、シアピンに破断を生じさせるための条件について、摩擦係数値等の条件によって、締結力を設定することにより、本発明の装置における摩擦と滑りを管理することができる。なお、構築物の上部、下部にずれが発生しない小入力の状態では、本発明の装置は変位せず固定状態のままに置かれる。
【００１５】
本発明の装置による効果確認のために行なった計算では、壁つなぎ装置を構成する支持部材の長さが６４０ミリメートル、結合ボルトによる締め付け軸力が、ボルト１本当たり２４００キログラム、支持部材結合面における摩擦係数がμ＝０．３５、そして作用荷重が２５００キログラムの条件のときに、１００ミリメートルという変位量を得ることができた。これは、従来の方法、装置における変位量の２〜３倍に当たる値であり、本発明に係る免震壁つなぎ装置の有効性を立証するために十分なものである。
【００１６】
さらに本発明の装置においては、支持部材の各分割部分同士の結合ボルトによる結合部と、シアピンの取り付け部、又は支持部材と中間部材の結合ボルトによる結合部と、シアピンの取り付け部に、摩擦調整手段として金属ないし樹脂より成る板状の調整版を配置することができる（請求３記載の発明）。例えば、支持部材と、使用する場合には中間部材を黒皮のままの型鋼によって形成したときに、結合面における摩擦係数は、μ＝０．２〜０．３５の範囲にあるとされているが、実験によるとステンレス板製の中間部材と超高分子量ポリエチレンとの間の摩擦係数は、μ≒０．１４であるので、摩擦力をより管理し易くなる。
【００１７】
このようにして、本発明の装置は所期の目的を達成することができるが、使用するものの具体的な形態、材料などの例として以下のものを挙げることができる。例えば、支持部材には、Ｌ字型ないしＨ字型の金属製型材を使用し、そのＬ字型ないしＨ字型の構成辺の夫々においてボルト結合することにより、長手方向の或る位置に複数個のボルト結合部を有するものとし、これに変位作動の管理手段を設ける（請求項４記載の発明）。技術分野或いは施工対象物を考慮すると、Ｌ字型ないしＨ字型の金属製型材としては、黒皮を有する型鋼を塗装して使用するのが普通であると考えられるが、本発明の装置では摩擦接合のために少なくとも接合部分のみ黒皮の状態で使用するか、或いはブラスト処理して使用することが望ましい。なお、その他、非鉄金属、或いはプラスチック材等との複合材料なども使用可能である。中間部材についても同様に扱うことができ、分割された支持部材の各部分と同じ材料、もしくは異なる材料を使用し、目的の摩擦係数を得るように構成する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上記のように構成されかつ作用するものであるから、支持部材を分割した分割部分を、長孔部分にて結合ボルトを用いて結合し、かつ、シアピンを取り付けることにより、結合部分及びシアピン取り付け部分から成る摩擦継ぎ手部分において、構築物と工事用設備相互の変位作動を制御ないしは管理することができ、予め設定された値を超える地震荷重が作用したときに、構築物と工事用設備を固定している壁つなぎ装置に加わることが予測される、地震動に伴うずれの影響を吸収ないしは抑制することが可能になるという効果を発揮する。本発明の装置は、型鋼、結合ボルト、シアピンを主体とするものであるので、低コストかつ確実な作用をもって実施可能である。さらに、本発明によれば、従来のものに比較して、２倍ないしはそれ以上の大きな変位量を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下図示の実施形態を参照して、本発明に係る免震壁つなぎ装置について、より詳細に説明する。図１、図２は本発明に係る免震壁つなぎ装置１０の例を示す。これらは、図６以下に図示した様々な実例に、一部分として適用されるものである。図６に図示されている角形、円形は、どちらもガイドレール或いはポストを示しており、いずれも工事用設備の一部を示している。また、１１、１２、１３、１４は支持部材であり、これらの４個の支持部材１１、１２、１３、１４を含んで、本発明の免震壁つなぎ装置１０が構成されている。図６に示したａないしｇの７種は、そのような支持部材の配置方法の例である。
【００２０】
さらに、図７は、工事用設備であるタワークレーンの一例を示しており、図示しない免震装置の設置されている構築物１８にマスト１６を結合するために、本発明に係る免震壁つなぎ装置１０を適用した例である。図７の免震壁つなぎ装置１０は、図６ではｄのタイプに当たる。図８は、工事用設備である工事用エレベーターの一例を示しており、符号１７で示した免震装置を有する構築物１８に、工事用エレベーターのガイドレール１９を結合するために、本発明に係る免震壁つなぎ装置１０を適用した例である。
【００２１】
本発明に係る免震壁つなぎ装置１０において、図１に示すものは図６のｆのタイプ、図２に示すものは円形断面のマスト１７′を使用した図６のｂのタイプに当たる。これらの免震壁つなぎ装置１０は、支持部材１１、１２、１３、１４の内３個又は４個を使用しているもので、各支持部材１１、１２、１３、１４はそれらの両端部において、構築物１８と工事用設備１７′、１９に、ボルト１５により取り付けられている。
【００２２】
各支持部材１１、１２、１３、１４は２分されており、夫々の分割部分の内の一方が構築物１８に取り付けられ、他方はガイドレール１９又はマスト１７′で示された工事用設備に取り付けられていて、各分割部分を、中間部材２１を介して固定している。図１、図２の例では各支持部材１１、１２、１３、１４を２分割し、分割された夫々の両分割部分を、中間部材２１を用いて相対的に移動可能とし、固定部分における摩擦力を管理ないし制御するために、各分割部分を長孔にて結合ボルト２２を用いて結合し、かつ、シアピン２０を取り付けることにより、これらを管理手段として、結合ボルト２２の変位作動を制御ないし管理するものである。
【００２３】
本発明に係る免震壁つなぎ装置１０を図３、図４によりさらに具体的に説明する。図３Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、支持部材をＬ型鋼によって形成し、これを２分した各分割部分２３、２４の夫々について、Ｌ字型の構成辺の適切な位置に、長孔から成るボルト孔２５、２６を各分割部分２３、２４の長手方向に形成し、それと中間部材２１のボルト孔２７に夫々結合ボルト２２を挿入し、かつナットを用いて結合し、また、設定値でせん断を可能にしたシアピン２０を、上記分割部分２３、２４及び中間部材２１の取り付け孔２８、２９に夫々挿入し、ナットを用いてボルト結合している。このシアピン２０の径とその取り付け孔２８、２９の径には、地震荷重により僅かな滑りを生じるように、所定の径差を設けている。
【００２４】
図４Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、支持部材をＨ型鋼によって形成したもので、後は前記の例とほぼ同様にこれを２分した各分割部分３３、３４の夫々について、Ｈ字型の構成辺の適切な位置に、長孔から成るボルト孔３５、３６を各分割部分３３、３４の長手方向に形成し、それと中間部材３１のボルト孔３７に夫々結合ボルト２２を挿入し、かつナットを用いて結合し、また、設定値でせん断を可能にしたシアピン２０を、上記分割部分３３、３４及び中間部材３１の取り付け孔３８、３９に、夫々挿入し、ナットを用いてボルト結合した構成を有している。Ｈ型鋼を使用する図４の例では、Ｌ型鋼よりも２倍以上の結合部分を有するので、摩擦継ぎ手の管理手段としての力学的性能も、前者に比較して、格段に大きなものとなる。上記の２例では中間部材２１、３１共に平板材を使用する例として図示されている。しかしこれに限ることなく、Ｌ型、みぞ型の断面形状を有する材料などを支持部材に当てることも可能である。なお図３、図４において、結合ボルト２２の設置箇所を中心線により示している。
【００２５】
さらに本発明の装置においては、各分割部分同士の結合部とシアピン取り付け部、又は支持部材と中間部材の結合部とシアピン取り付け部に、摩擦調整手段として、金属ないし樹脂より成る板状の調整版を配置することができる。図５によりその例を説明すると、支持部材の分割部分４０と、中間部材４１の間に、例えば、樹脂製の調整版４２と、ステンレス製の調整版４３を一組として介在させている。
【００２６】
支持部材及中間部材が、共に黒皮のままの型鋼によって形成されている場合、各部材同士の接触面における摩擦係数は、μ＝０．２〜０．３５の範囲にあるものとされており、ステンレス鋼製の中間部材と超高分子量ポリエチレンとの間の摩擦係数は、μ≒０．１４である。なお、一々説明していないが、結合ボルトには、必要なワッシャーを使用し、ナットを用いて、所定のトルクで締め付けられているものとする。所定のトルクは摩擦力を管理し得る範囲内とし、シアピン２０については抜け止め程度のナット締結とする。
【００２７】
シアピン２０は、分割部分と中間部材の間に介在して、地震荷重が加わってからせん断するまでの間に僅かな滑りを生じ、その後予め定められたせん断力が伝達されたときに破断する、という条件を満たすべきものである。その条件として、本発明において設けるべきシアピン２０の径とその取り付け孔２８、２９の径の差は、シアピン２０の径が約３５ミリメートルまでは、０．５ミリメートル以下で良い。この範囲の径差であれば、継ぎ手部に加えられるせん断力をシアピン２０に精度良く伝達し、精度良く破断させることができる。シアピン２０の径が約２０ミリメートルを超える場合には、それに応じて径差を拡大して良いが、径差の上記以上の範囲への拡大は精度の低下をもたらすので避けるべきである。なおそれとは別に、シアピン２０の材質、断面形状及びその変化、或いは、シアピン２０にせん断を誘発するために施し得る加工など、材料力学において公知の技術的事項を採用することも可能である。
【００２８】
このように構成された本発明に係る工事用設備における免震壁つなぎ装置１０では、予め設定された値を超える地震荷重が支持部材１１、１２、１３、１４に加えられると、結合ボルト２２は、長孔からなるボルト孔２５、２６、３５、３６に沿って、まず、僅かに変位作動を生じ、地震荷重を吸収して摩擦、発熱に転換することとなる。その時点で変位作動は減少し或いは停止する。しかし、さらに地震荷重が大きく、予め設定されたせん断荷重を超えるようになると、シアピン２０の破断が始まる。この場合にも、変位作動中に地震荷重が設定値を下回ることになれば、シアピン２０は完全な破断には至らない範囲で地震荷重を吸収する。シアピン２０が完全に破断すると、結合ピン２２はボルト孔２５、２６、３５、３６を形成している長孔に沿ってさらに移動することになり、この段階は本発明の装置１０による地震荷重吸収の最終段階に近い。
【００２９】
このようして、地震動によって生じた免震構築物の上部、下部のずれを吸収することができ、マストやガイドレールなどの工事用設備の破損を防止することができる。また、免震構築物の上部、下部にずれを生じない状態では、支持部材１１、１２、１３、１４に衝撃が加わっても固定されたままの状態を維持するので、タワークレーンやエレベーターの作動による衝撃によって、本発明の装置が誤動作を起こすことはない。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、免震装置の設置されている構築物と、免震装置上にない設備一般に使用することができる。例えば、ガイドレール方式の常設エレベーター、或いはマスト方式の常設揚重機類にも、本発明を利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る工事用設備における免震壁つなぎ装置の例１を示す平面図である。
【図２】同じく本発明に係る装置の例２を示す平面図である。
【図３】本発明に係る装置の具体的構成例の１を示すもので、Ａは部分正面図、Ｂは図３Ａに対する側面図、Ｃは図３Ａに対する下面図、Ｄは図３Ｃに対する側面図である。
【図４】本発明に係る装置の具体的構成例の２を示すもので、Ａは部分正面図、Ｂは図３Ａに対する側面図、Ｃは図３Ａに対する下面図、Ｄは図３Ｃに対する側面図である。
【図５】本発明に係る装置の具体的構成例の２を示す部分拡大説明図である。
【図６】同じく本発明に係る装置における支持部材の７種の配置方法ａないしｇを示す説明図である。
【図７】本発明に係る装置を工事用設備であるタワークレーンに適用した例を示すもので、Ａは全体正面図、Ｂは要部を拡大して示す平面説明図である。
【図８】本発明に係る装置を工事用設備である工事用エレベーターに適用した例を示す側面説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  工事用設備における免震壁つなぎ装置
１１、１２、１３、１４  支持部材
１５  ボルト
１６  マスト
１７  免震装置
１８  構築物
１９  ガイドレール
２０  シアピン
２１、３１、４１  中間部材
２２  結合ボルト
２３、２４、３３、３４、４０  分割部分
２５、２６、３５、３６  ボルト孔
２７、３７  中間部材のボルト孔
２８、２９、３８、３９  シアピン取り付け孔
【図１】
2008013347.tif 000003
【図２】
2008013347.tif 000004
【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】
2008013347.tif 000009
【図８】
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