(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱の上下方向の一部を置換して設置され常時鉛直荷重を負担するとともに、地震時に所定水平変位を生じる、中央円孔を有する環状断面をなす積層ゴムと、該積層ゴム内を上下貫通して形成された中空筒状部内に、前記積層ゴム高さに対して常時荷重作用時に予想される前記積層ゴムの鉛直圧縮変形及びクリープ変形以上のクリアランスを上部に有し、水平荷重作用時に、鉛直荷重を受けずに前記積層ゴムの水平変形に追随して、各鋼板が相互に滑って変形する耐火鋼板を積層してなる鋼板積層部を備え、該鋼板積層部は火災による前記積層ゴムの損傷時に、前記積層ゴムが負担していた鉛直荷重を負担するようにしたことを特徴とする免震装置。
【請求項２】
前記鋼板積層部は、中央円孔を有する中空筒状部を有し、前記中央筒状部を上下方向に貫通して鉛プラグが埋設されたことを特徴とする請求項１記載の免震装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の免震装置の積層ゴムの上下端に取り付けられたフランジプレートの周縁を、前記柱の周方向に沿って全周にわたり係止する係止フランジと、該係止フランジから前記柱の端部に連続する胴巻部とからなる押さえ金具を有し、該押さえ金具を固定手段で前記柱の外周面に固定して前記免震装置を柱所定位置に取り付けるようにしたことを特徴とする免震装置の取付構造。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の免震装置の積層ゴムの上下端に取り付けられたフランジプレートの周縁を前記柱の周方向に沿って全周にわたり係止する係止フランジと該係止フランジから前記柱の端部に連続する胴巻部とからなり前記柱の周方向に数分割されたくさび状をなす固定治具と、該固定治具を外周から半径方向に拘束するリング状鋼管とを有し、該リング状鋼管を固定手段で前記柱の外周面に固定して前記免震装置を柱所定位置に取り付けるようにしたことを特徴とする免震装置の取付構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は免震装置及びその取付構造に係り、柱断面が小さい柱にも取付が容易で、火災等に遭遇した場合にも鉛直支持力を負担可能な免震装置及びその取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に積層ゴムを主体構造とした免震装置では積層ゴム部分で常時の柱鉛直荷重を負担している。したがって免震装置が設置された免震層が火災等に被災した場合、可燃性のゴム部分が焼失して支持機能を失ってしまうおそれがある。このため、防火上の観点等から免震装置を設ける地下空間等の免震層は、メンテナンス等を行う以外は建物施設としては供用されていなかった。しかし、近年、建物有効利用の点から、地下駐車場、機械室等の地下空間に配置された柱の柱頭部や、１階または中間階の柱頭部に免震装置を設置する設計が行われることがある。このような場合には免震装置の周囲に耐火被覆等を施し、積層ゴムを防護する構造を施すことが義務付けられている。
【０００３】
ところで、耐火被覆を有する免震装置でも火災等によって長時間にわたり高温下に曝されると、積層ゴムの耐力が低下し、想定している柱鉛直荷重を支持できなくなるおそれがある。また、免震装置の想定変形性能を越えるような地震の、被災後も免震装置の機能が保持できるようにフェールセーフ構造を付ける必要がある。従来のこの免震装置を備えた建物では、免震装置が組み込まれた柱の側面に鉄筋コンクリート造の袖壁等をフェールセーフ構造として設けることが多い。袖壁は地震時の免震装置のせん断変形に対して積層ゴム部分と干渉しないように免震装置から所定の距離をおいて設けられ、被災時に一時的に柱の鉛直荷重を負担するようになっている。
【０００４】
図９は従来のフェールセーフ機能を備えた免震装置５０の一例を示した部分断面である。この免震装置５０には公知の鉛プラグ入り積層ゴム５１が使用されている。この免震装置５０は円柱状に積層された低減衰積層ゴム５５の中心部に形成された貫通孔に細円柱状の鉛プラグ５２が埋め込まれた構造からなる。この種の免震装置は積層ゴム５１の上下面に、より大きな直径のフランジプレート５３が一体的に取り付けられており、このフランジプレート５３を介してアンカーボルト等（図示せず）で基礎コンクリート６０とコンクリート柱下面６１との間に固定されるようになっている。
【０００５】
鉛プラグ入り積層ゴム５５は常時に鉛直荷重を負担する一方、地震時にはまず積層ゴム５１が水平せん断変形を示し、この変形に追従して鉛プラグ５２が塑性変形するようになっている。また万一、火災等によって積層ゴム５２が耐力を失った場合に備えてフェールセーフ支承５６が設けられている。このフェールセーフ支承５６は上下の柱５７、５８の側面に一体的に付設された小断面の柱部材で、常時には上下に所定の隙間５９だけ分離した状態にある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フェールセーフ支承５６は免震装置５０を備えた柱芯から大きく偏心するため、被災後に鉛直軸力が作用すると、もとの柱に大きな偏心曲げモーメントが作用することになり、特に下階の柱の場合は作用軸力も大きいため、補強構造が大規模になってしまうと言う問題がある。また、図１０に示したように、柱断面からフェールセーフ支承５６が外側に張り出すことになり、外観上、室内空間上、また施工上も問題となる。
【０００７】
一方、従来の積層ゴムの柱への取付け方法ではフランジプレートによって取り付けるようになっているが、近年開発が進んでいる高強度コンクリート柱や充填形鋼管コンクリート柱（以下、ＣＦＴ柱と記す。）等のように、高軸力を負担可能な柱では、柱断面の縮小化が進んでいる。この場合、従来のようなフランジプレートを有する免震装置及びその取付構造では、柱断面の寸法が制限されて、所望の規格の免震装置が取り付けられないおそれもある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、被災時に積層ゴムに代わって鉛直軸力を負担するコンパクトなフェールセーフ機能を備え、また小断面柱に容易に取り付けられるようにした免震装置及びその取付構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は柱の上下方向の一部を置換して設置され常時鉛直荷重を負担するとともに、地震時に所定水平変位を生じる、中央円孔を有する環状断面をなす積層ゴムと、該積層ゴム内を上下貫通して形成された中空筒状部内に、前記積層ゴム高さに対して常時荷重作用時に予想される前記積層ゴムの鉛直圧縮変形及びクリープ変形以上のクリアランスを上部に有し、水平荷重作用時に、鉛直荷重を受けずに前記積層ゴムの水平変形に追随して、各鋼板が相互に滑って変形する耐火鋼板を積層してなる鋼板積層部を備え、該鋼板積層部は火災による前記積層ゴムの損傷時に、前記積層ゴムが負担していた鉛直荷重を負担するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
前記鋼板積層部は、中央円孔を有する中空筒状部を有し、前記中央筒状部を上下方向に貫通して鉛プラグを埋設することが好ましい。
【００１１】
その取付構造として、免震装置の積層ゴムの上下端に取り付けられたフランジプレートの周縁を、前記柱の周方向に沿って全周にわたり係止する係止フランジと、該係止フランジから前記柱の端部に連続する胴巻部とからなる押さえ金具を有し、該押さえ金具を固定手段で前記柱の外周面に固定して前記免震装置を柱所定位置に取り付けるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、免震装置の積層ゴムの上下端に取り付けられたフランジプレートの周縁を前記柱の周方向に沿って全周にわたり係止する係止フランジと該係止フランジから前記柱の端部に連続する胴巻部とからなり前記柱の周方向に数分割されたくさび状をなす固定治具と、該固定治具を外周から半径方向に拘束するリング状鋼管とを有し、該リング状鋼管を固定手段で前記柱の外周面に固定して前記免震装置を柱所定位置に取り付けるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の免震装置及びその取付構造の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の免震装置の柱への取付状態がわかるように一部断面を示した部分断面図である。同図では柱外周１ａ及び端面１ｂが鋼管で覆われた充填形鋼管コンクリート柱１に免震装置１０を取り付けた例が示されている。免震装置１０の積層ゴム１１は中央部にその直径の約１／３程度のくり抜き中空部１２が設けられた中空円筒形状をなす。さらにこのくり抜き中空部１２には中央部に円孔が形成された環状円板１３が所定高さまで積層され鋼板積層部５が形成されている。さらに環状円板１３の中央部の円孔には円筒形状の鉛プラグ１４が挿入されている。積層ゴム１１の上下面にはフランジプレート１５が一体的に取り付けられている。
【００１４】
これらの構成のうち、積層ゴム１１は従来と同様の薄鋼板とゴムシートとを交互に積層した免震部材である。環状円板１３には板厚１２〜２５ｍｍ程度の耐火鋼（ＦＲ鋼）が使用されている。耐火鋼は材料の耐熱性を向上させる合金元素の添加した公知の特殊鋼板で、火災等により高温下に曝された場合にも機械的性質の低下がほとんどない。なお、板厚は免震部材のサイズ等により適宜の厚さを設定できる。
【００１５】
さらに鋼板積層部５の上方の積層ゴム１１上面との間にはクリアランス１６が設けられている。このクリアランス１６は常時荷重作用時に予想される積層ゴム１１の鉛直圧縮変形及びクリープ変形以上の高さに設定され、積層ゴム１１が変形しても鉛直軸力が環状円板１３に作用しないようになっている。
【００１６】
この積層された複数枚の環状円板１３は、地震時に生じる水平変形に対しては相互に滑って変形に追随できる。また、火災時に積層ゴム１１のゴムシートが燃えたり鉛プラグ１４が溶けた場合には環状円板１３が柱鉛直荷重を負担するフェールセーフ支承としての機能を有する。このフェールセーフ支承では柱鉛直荷重が常時と同様に柱芯に作用するため柱の設計上も有利になる。
【００１７】
ここで、上述した免震装置１０の柱への取付構造について説明する。この免震装置１０は図１及び図２に示したように、積層ゴム１１の上下に取り付けられているフランジプレート１５の周縁を、全周が２ピースに分割された押さえ金具２０で固定保持するようにして柱端面１ｂに固定されている。この押さえ金具２０はフランジプレート１５の周縁を係止可能な係止フランジ２１とこの係止フランジと直角に連なり、前記柱側面に倣って接する胴巻き部２２とからなる断面略Ｌ字形で、図示したＣＦＴ柱１の直径と等しい曲率に湾曲加工されている。本実施の形態では、円周方向に等しく２等分された押さえ金具２０はそれぞれ６本の後施工のアンカーボルト２３によってＣＦＴ柱１の外周面に固着されている。すなわち、押さえ金具２０の係止フランジ２１で積層ゴム１１のフランジプレート１５の周縁を覆った状態で押さえ金具２０の胴巻部２２を、アンカーボルト２３によってＣＦＴ柱１端部に固定することで免震装置１０を柱１に堅固に取り付けることができる。
【００１８】
図３は、図１に示した免震装置１０の地震時における水平せん断変位状態を示した概略断面図である。同図に示したように、積層ゴム１１に所定のせん断変形が生じると、内部の環状円板１３は積層ゴム１１の変位に追従して各接触面でズレを生じて全体として側面視して平行四辺形となるように変位する。
【００１９】
図４は火災によって積層ゴム１１のうちのゴムシートが消失あるいは溶融し、鉛直荷重を負担できなくなった直後の状態を模式的に示した断面図である。常時に柱１の鉛直荷重を負担していた積層ゴム１１が消失すると、鉛プラグ１４の先端１４ａが圧潰してクリアランス１６分がなくなり柱１からの荷重は積層された環状円板１３で支持される。
【００２０】
本発明の変形例として前述した鉛プラグを用いない免震装置１０について、その構成と取付構造について図５、図６を参照して説明する。
図示した免震装置１０は図１に示したのと同等のくり抜き部１２を有する積層ゴム１１からなり、くり抜き部には積層された円板１８が収容され、鋼板積層部５が形成されている。鋼板積層部５の上方には上述と同様のクリアランス１６が設けられている。なお、この低減衰積層ゴム１１からなる免震装置１０の場合には図示しないダンパが備えられている。
【００２１】
この免震装置１０の取付構造について説明する。
この免震装置１０を取り付けの際、免震装置１０の拘束度を高めるために積層ゴム１１のフランジプレート１５の周縁を、内周面に所定のテーパが形成されたリング状鋼管２５で取り囲み、このリング状鋼管２５とＣＦＴ柱１との間には、円周方向に所定の曲率を有し、フランジプレート１５と係止可能な係止フランジ２６とこの係止フランジ２６と連なり柱側面に倣って接触する胴巻部２７を有してその断面が略Ｌ字形をなすくさび状の固定治具２８が介装されている。この固定治具２８を隙間に差し込むことで免震装置１０のフランジプレート１５はＣＦＴ柱１端面に堅固に固定される。なお、リング状鋼管２５は所定本数のアンカーボルト２３によって柱１の側面に固定されている。固定治具２８は本実施の形態ではフランジプレート１５の全周を６分割した寸法形状からなる。
【００２２】
図７、図８は鉄筋コンクリート柱２の端部に本発明の免震装置１０を取り付ける際の取付構造について一部を断面で示した正面図である。図７は図１の取付構造に対応し、図８は図５に対応した取付構造からなる。一般に現場打ちの鉄筋コンクリート柱５等の場合には、外形寸法の調整が比較的容易であるが、免震装置のフランジプレート１５と柱断面の大きさが異なる場合には柱断面がフランジプレート１５より大きい分の隙間をグラウト７で充填することにより前述の押さえ金具２０、固定治具２８の係止フランジ２１、２６によってフランジプレート１５の固定が確実に行えるようにすることが好ましい。
【００２３】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、柱断面が小さい柱にも容易に取り付け、取り外しが可能で、万一、建物が火災等に遭遇し、常時に受け持っていた積層ゴムの鉛直支持力を、代替して負担することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による免震装置の一実施の形態を示した部分断面図。
【図２】図１に示した免震装置のII-II断面に沿って示した平断面図。
【図３】図１に示した免震装置の地震時変位状態を示した状態説明図。
【図４】図１に示した免震装置の火災被災後の状態を示した状態説明図。
【図５】本発明による免震装置の一実施の形態を示した部分断面図。
【図６】図５に示した免震装置のVI-VI断面に沿って示した平断面図。
【図７】図１に示した免震装置を鉄筋コンクリート柱に取り付けた状態を示した部分断面図。
【図８】図５に示した免震装置を鉄筋コンクリート柱に取り付けた状態を示した部分断面図。
【図９】従来の免震装置及びその取付構造の一例を示した部分断面図。
【図１０】図９に示した免震装置のX-X断面に沿って示した平断面図。
【符号の説明】
１  ＣＦＴ柱
２  鉄筋コンクリート柱
５  鋼板積層部
１０  免震装置
１１  積層ゴム
１２  くり抜き中空部
１３  環状円板
１４  鉛プラグ
１５  フランジプレート
１６  クリアランス
１８  円板
２０  押さえ金具
２１，２６  係止フランジ
２２，２７  胴巻部
２３  アンカーボルト
２５  リング状鋼管
２８  固定治具
【図１】
0004078576.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004078576.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004078576.tif 000006
【図６】
0004078576.tif 000007
【図７】
0004078576.tif 000008
【図８】
0004078576.tif 000009
【図９】
0004078576.tif 000010
【図１０】
0004078576.tif 000011