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免震装置を有する戸建住宅の免震効果に関する研究 : 免震装置としてすべり支承とダンパー支承を使った場合

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Academic year: 2021

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(1)

愛 知 工 業 大 学 研 究 報 告 第35号 B 平 成12年 187 タ も 震 婁 差 是 音 量 を と 弓 守 寸 「 と 弘 芳 言 葉 量

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佐 主 宰 芭 俣 〉 多 色 窟 婁 秀 カ 主 畏 占 こ 隠 司 マ 「 と う 有 穿

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一 免 震 装 置 と し て す べ り 支 承 と ダ ン パ ー 支 承 を 使 っ た 場 合 一 A study about seismic isolation effect for the detached house having seismic isolator 一 色ecase which uses sliding isolator and damper isolator for seismic isolator一 中 村 満 喜 男 Makio NAKAMl瓜A

ABSTRACT Inthis paper

the combination of new origjnated sliding isolator and damper isolator is used by the way of seismic isolator, the effects of base isolation of the detached hous巴紅巳analyzedfor some strong e紅 白quakemotions. The effect of base isolation is very cle紅 白ld血eseismic shear coefficients of upper wooden s凶 C加reare under 0.2 by s甘ongear也quake motions of input e紅 白quakelevel 25 k泊巴, 50 kine and 75 kine. The maximum relative displacements of seismic isolator紅E under 20 cm by s加ngearthquake motions of input e紅 白quakelevel 25 kine and 50 k泊e. 1 .序 建 築 物 が 地 震 動 に よ る 災 害 か ら 逃 れ る 方 法 と し て 、 免 震 装 置 に よ っ て 建 物 に 入 力 す る 地 震 動 を 小 さ く す る こ と が 考 え ら れ 、 そ の た め に 必 要 な 数 多 く の 工 夫 に も と ず く 免 震 装 置 が 開 発 さ れ 、 実 際 の 建 物 に 適 用 さ れ て い る 。 し か し 、 建 物 と い っ て も 、 比 較 的 重 量 の 大 き い 建 物 に 対 し て は 、 各 種 の 積 層 ゴ ム 免 震 装 置 が 多 用 さ れ 、 普 及 し た 技 術 的 方 法 と し て 定 着 し つ つ あ る 。 こ れ に 対 し 戸 建 住 宅 の よ う に 比 較 的 小 規 模 で 軽 量 な 建 物 の 免 震 装 置 と し て 、 普 及 し た 技 術 的 手 法 は 定 ま っ て お ら ず 、 さ ま ざ ま な 新 し い 工 夫 に よ る 免 震 装 置 が 開 発 さ れ 、 そ の 実 用 性 が 検 討 さ れ て い る の が 現 状 で あ る 。 本 論 文 に お い て 、 こ の よ う な 現 状 の 中 で 、 免 震 装 置 と し て 新 し く 考 案 さ れ 、 装 置 単 独 の 室 内 実 験 に よ っ て そ の 復 元 カ 特 性 が 把 握 さ れ て い る す べ り 支 承 と ダ ン パ ー 支 承 の 組 み 合 わ せ に よ る 免 震 装 置 が 考 え ら れ 、 大 地 震 に 対 す る 免 震 効 果 が 分 析されている。強地震動に対する[建物+免震装置] と [ 基 礎 固 定 の 建 物 ] の 地 震 応 答 が 免 震 効 果 を 明 確 に す る た め に 比 較 さ れ て い る 。 免 震 装 置 が 有 効 に 作 動 す る と 、 建 物 の 各 階 に 作 用 す る 加 速 度 は 小 さ く な り 層 間 変 位 も 小 さ く な る 。 し か し 免 震 装 置 が 設 置 さ れる 1階 床 と 基 礎 の 閑 ( 免 震 層 ) の 相 対 変 位 は 非 常 に 大 き く な る 。 こ の よ う な 免 震 装 置 に お け る 応 答 の 愛 知 工 業 大 学 建築工学科(豊田市) 最 大 相 対 変 位 は 当 然 装 置 が 持 つ 許 容 最 大 相 対 変 位 よ り 小 さ く な け れ ば な ら な い 。 免 震 層 の 最 大 応 答 変 位 は 想 定 さ れ る 入 力 地 震 動 の 強 さ と 密 接 に 関 係 す る が 、 採 用 さ れ た 免 震 装 置 の 有 効 性 と 適 用 限 界 が 3つ のレベルの強地震動に対して検討されている。 2. 免 震 装 置 ( す ベ り 支 承 と ダ ン パ ー 支 承 ) の 力 学 特 性 建物に設置される免震装置は、 2つ の 大 き な 機 能 す な わ ち 建 物 の 重 量 を 支 え る 機 能 と 地 震 に よ っ て 発 生 す る 水 平 カ に よ っ て 水 平 方 向 に 容 易 に 変 形 す る 機 能 を 持 た な け れ ば な ら な い 。 免 震 装 置 が こ の よ う な 機 能 を 持 っ と 、 免 震 装 置 を 有 す る 建 物 全 体 の 固 有 周 期 は 、 基 礎 固 定 の 建 物 の み の 国 有 周 期 よ り 充 分 に 長 く な る 。 後 者 の 周 期 に 対 し て 前 者 す な わ ち 免 震 装 置 有 り 建 物 の 固 有 周 期 が 長 い ほ ど 免 震 効 果 が 増 大 す る と 考 え ら れ る 。 こ の よ う な 目 的 で 新 し く 考 案 さ れ た 免震装置1)がすべり支承とグ、ンパー支承である。こ れ ら の 支 承 の 概 要 は 以 下 に 示 さ れ る 通 り で あ る 。 す べ り 支 承 は 高 さ 35cm、 直 径 35cmの 円 筒 状 の 形 を し て お り 、 そ の 内 部 は 積 層 さ れ た 12枚 の テ フ ロ ン シ ー ト を 鮎 り 付 け ら れ た ナ イ ロ ン 樹 脂 製 の 円 版 に よ っ て形成されており、その外側!Jは 5mmの 合 成 ゴ ム で 被 覆 さ れ て い る 。 こ の す べ り 支 承 は 前 記 の2つ の 機 能 を 持 つ 免 震 装 置 で あ る 。 ダ ン パ ー 支 承 は 高 さ

(2)

図 1 建 物 と 免 震 装 置 の 取 り 付 け 状 態 20cm、 直 径 20cmの 円 筒 状 の 形 を し て お り 、 内 部 に 4層 の ベ ッ ト チ ッ プ 内 蔵 の 内 容 器 を 有 し 、 そ の 外 側 は10mmの合成ゴムで被援され、 3rnm径 の ワ イ ヤ ー で 十 数 段 巻 き 付 け ら れ て い る 。 こ の ダ ン パ ー 支 承 は 鉛 直 荷 重 の 変 動 に よ っ て 力 学 特 性 を 異 に す る 性 質 を 有 し 、 地 震 時 に 荷 量 変 動 が 大 き い 位 置 へ の 配 置 は 避 け ら れ な け れ ば な ら な い 。 こ れ ら 2つ の 支 承 の 高 さ が異なるため、 2つ の 装 置 が 建 物 に 取 り 付 け ら れ る 概 要 が 図 1に 示 さ れ て い る 。 す べ り 支 承 1個 が 分 担 す る 鉛 直 荷 重 は お よ そ 49k N で あ る 。 ダ ン パ ー 支 承 の 力 学 特 性 は 鉛 直 荷 重 の 大 き さ に 敏 感 で あ る か ら 、 設 置 に 際 し 工 夫 が 必 要 で あ る が 、 ダ ン パ ー 支 承 1個 が 分 担 す る 鉛 直 荷 重 は 4.9凶 で あ る 。 免 震 装 置 の 開 発 に 当 た り 、 幾 つ か の 荷 重 下 に お け る す べ り 支 承 と ダ ン パ ー 支 承 の 繰 り 返 し 載 荷 実 験 が 行 わ れ て お り 、 実験結果より 2つ の 支 承 の 復 元 力 特 性 が 求 め ら れ て い る 。 復 元 力 特 性 の 概 要 が 図2に 示 さ れ て い る 。 す べ り 支 承 の 復 元 力 特 性l士 、 装 置 内 部 に あ る テ ア ロ ン シ ー ト を 貼 り 付 け ら れ た ナ イ ロ ン 樹 脂 円 板 の 動 摩 擦 係 数μ dに よ っ て 決 ま り 、 第 1勾 配 か ら 、 第 2勾 配 に 移 る 点 の 復 元 力 f"は 鉛 直 載 荷 49蛤4に対し2.45kN である。この{直は動摩擦係数μ dに換算すると 0.05 に 相 当 し て い る 。 第 l勾 配 は 非 常 に 大 き な 値 と な っ ておりほぼ岡JI・ 滑 り に 近 い 復 元 力 特 性 が 得 ら れ て い る。第2勾 配 日 " は 装 置 外 側jを 被 覆 す る 合 成 ゴ ム 厚 によって決まり O.l23kN/cmである。 ダ ン パ ー 支 承 の 復 元 カ 特 性 と し て 、 第 l勾配から 第2勾配に移る点、 (uω ム)の皮標は(1.2cm,1.67kN)で あ る 。 第 2勾自己の第 l勾 配 に 対 す る 比 は 0.117であ り第 1勾配白凶は1.39ぼ-I/cmで あ る 。 図 2の 履 歴 ル ー プ よ り 明 ら か な よ う に 、 第 3勾 配 は 第 I勾 配 と 等 しいが、第3勾配の復元力が零となる点から履歴ノレ ー プ が 向 か う 点 は 、 点(uω ,fo,)または点(-Uo,ヲーfω)と な り 、 第4番目の分岐直線が必要である。 図2 免 震 装 置 の 復 元 力 特 性 3白 免 震 装 置 を 持 つ 戸 建 住 宅 の 地 震 応 答 解 析 モ デ ル 戸 建 住 宅 と し て 、 規 模 ・ 材 料 と も に 一 般 的 と 思 わ れ る 、 延 床 面 積 が 150 m' の 総 2階 建 、 従 っ て 1・2 階 床 面 積 が75m'の 木 造 住 宅 が 考 え ら れ た 。 短 期 の 積 載 荷 重 と し て 60kg/m' が 考 慮 さ れ 、 木 造 住 宅 に お け る 平 均 的 な 固 定 荷 重 と し て190kg/がが考えられ、 2階 床 部 分 の 重 量

W

,は 18tと な る 。 屋 根 部 分 重 量 WRは W 2の お よ そ 8害!として 14.4tである。 l階床 部 分 の 重 量 は 、 上 部 建 物 全 体 の 重 量 が 各 免 震 装 置 に 均 等 に 支 持 さ れ る 必 要 が あ る た め 、 l階 床 部 分 に お け る 床 の 面 内 剛 性 は も ち ろ ん 聞 外 側 性 も 充 分 に 大 き い 土 台 に 変 わ る 架 台 が 必 要 と な り 、 こ の 架 台 は 大 断 面 集 成 材 ま た は 軽 量 鉄 骨 で 作 ら れ る 必 要 が あ り 、 基 礎 固 定 の 場 合 に お け る 重 量 よ り 大 き く な るG このよ うなことを考え1階 床 部 分 の 重 量 W 1は W 2の l割 増 の 19.8tと な る 。 従 っ て 建 物 総 重 工 W;は 52.2t と なり、これが免震装置で支持されなければならない。 次 に 各 階 の 水 平 剛 性 が 決 定 さ れ る 必 要 が あ る 。 各 階 の 水 平 剛 性 は 各 階 に 存 在 す る 単 位 面 積 当 た り の 耐 力 壁 長 さ す な わ ち 壁 量 (cmlm')に 比 例 す る と 考 え ら れ る 。 建 築 基 準 法 施 行 令 で は 、 軽 い 屋 根 葺 き 材 使 用 の 建 物 に 対 し て 、 壁 量 は2階で 15cmlm'以上、 l階 で25cmlm' 以 上 と 定 め ら れ て い る 。 す な わ ち 各 階 の 水 平 剛 性 が k,とIc,であるとすると、その比(k,/k,) は 0.6と な る 。 こ の 値 は 建 築 基 準 法 施 行 令 で 定 め ら れ た 最 低 の 値 で あ り 、 耐 カ 壁 は 各 階 に 余 裕 を 持 っ て 配 置 さ れ て い る こ と が 配 慮 さ れ る と 、 1階 の 剛 性 に 対する 2階 の 剛 性 の 比 (klk,)として 0.8の{直が適切 と考えられ採用されている。 さらに I階 の 剛 性 k, は 次 の よ う に し て 求 め ら れ た。過去に建てられた木造住宅の振動実験2)より、 建 物 の I次 固 有 周 期 と し て 0.1~ 0.3秒 が 示 さ れ て い る 。 強 地 震 動 に 対 し て 建 物 が 健 全 な 状 態 で 残 る こ と が 考 え ら れ る と 、 木 造2階 建 住 宅 の l次 固 有 周 期

(3)

免 震 装 置 を 有 す る 戸 建 住 宅 の 免 震 効 果 に 関 す る 研 究 189 として 0.2秒 が 適 切 と 考 え ら れ る 。 最 終 的 に l階の 水 平 剛 性 k,は、木造 2階 建 て 建 物 全 体 の 1次 固 有 周期が 0.2秒となるように、逆算して求められた。 す べ り 支 承 と ダ ン パ ー 支 承 の 配 置 に つ い て 次 の よ う な 配 慮 が 必 要 で あ る 。 す ベ り 支 承 の 復 元 カ 特 性 は 動 摩 擦 係 数 に よ っ て 決 定 さ れ る が 、 テ ア ロ ン シ ー ト の 動 摩 擦 係 数μ dは 0.05で あ り 、 こ の 値 は 一 定 の 鉛 直 応 力 度 を 越 え て い れ ば 少 々 の 鉛 直 荷 重 変 動 に 対 し て 変 わ ら な い 性 質 を 持 っ て い る 。 地 震 動 に よ っ て 生 ず る 鉛 直 方 向 の 荷 重 変 動 巾 が 、 静 的 荷 重 の 一 定 領 域 以 内 に あ れ ば 、 す ベ り 支 承 は 安 定 的 に 作 動 す る 。 従 っ て す べ り 支 承 は 建 物 平 面 の 外 側 に 配 置 さ れ る こ と が可能である。またすべり支承は、 1個の負担する 鉛 置 荷 重 が 49ほqと 大 き い た め 、 大 き な 鉛 直 荷 重 が 生ずる中央部分にも配置される必要がある。 こ れ に 対 し 、 ダ ン パ ー 支 承 の 復 元 力 特 性 は 鉛 直 方 向 の 荷 重 変 動 に 敏 感 で あ る た め 、 装 置 が 安 定 的 に 作 動 す る 条 件 と し て 、 鉛 直 方 向 荷 重 変 動 の 小 さ い 建 物 平 面 の 中 央 寄 り に 配 置 さ れ る こ と が 必 要 で あ る 。 ダ ン パ ー 支 承 は 地 震 動 に よ る 荷 重 変 動 の 小 さ い 領 域 に 配 置 さ れ 、 免 震 装 置 全 体 の 復 元 力 特 性 の 調 整 を す る と共に、基礎平面の中央部外寄りに配置されること に よ り 、 強 地 震 時 に 発 生 す る 避 け ら れ な い ね じ れ 振 動 の エ ネ ル ギ ー 吸 収 に 寄 与 す る こ と が で き る 。 以 上 の よ う な 考 え に 基 づ い て 決 め ら れ た 免 震 装 置 の 配 置 mb

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・圃 思品世自由直却損到蝿担出回伍担出品 図4 免震装置付き建物の解析モデノレ 表1 解 析 モ デ ル の 力 学 特 性 屋根:",O<N.開巴'/聞の

144 (0.8・聞,) 質 量 2階床‘畑,(kN・向。'/明1乃

18 よ都建物 1構康:m.(kN..ec'/C1!の 0.198(1.1・m), 水平岡11怯 2階:k,(kN/cm) 338.7 (0.8・k), 1稽:k,(kN/cm) 423.4: すベり支承 折れ点 (Uo.,f.)(聞.kN)(0.14,1.72) 免 震 装 置 第2勾 配.α,,(kN/cm) 0.123 ザンパー支承 折れ点:(u" f.)(聞'.kN)(1.2目1.67) 第2勾12:,,"(kN/聞) 0.162 図が図 3 に 示 さ れ て い る 。 す べ り 支 承 が 14個 、 ダ ン パ ー 支 承 が 6個 配 置 さ れ て い る 。 建 物 総 重 量 の 94%は す べ り 支 承 に よ っ て 支 持 さ れ 、 す ベ り 支 承 と ダンパー支承は並列に配置されていることになる。 以 上 の 考 え 方 よ り 得 ら れ る 、 免 震 装 置 を 有 す る 戸 建 住宅の地震応答解析モデノレが図4に示されている。 函4に示される地震応答解析モデノレの各力学特性が 表 1に ま と め て 示 さ れ て い る 。 こ こ に 示 さ れ る す べ り 支 承 に 関 す る 折 点 の 値 が 先 の 折 点 の 値 と 異 な っ て い る が 、 そ の 理 由 は 免 震 装 置 が 図3のように配置さ れ る と す べ り 支 承1個 が 負 担 す る 鉛 直 荷 重 は 34.4聞 となるためである。 4. 地 震 応 答 解 析 に つ い て 上 部 建 物 に 関 す る 減 衰 定 数hとして過去の振動実 験 に よ っ て 示 さ れ て い る 0.05が採用されている。 解 析 モ デ ル に お け る 上 部 建 物 の 減 衰 マ ト リ ッ ク ス

[C]

は、剛性比例項のみが考えられ、

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[K]

で 表 さ れ る 。 こ こ に [K]は 上 部 建 物 の 剛 性 マ ト リ ッ ク ス で あ る 。 地 震 応 答 解 析 モ デ ル の 振 動 方 程 式 は 次式となる。 [鼠]{玉}

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(Xb) I (10かk,) Yo= Yo/10.0 式 (1)の 左 辺 第 4 項 が 免 震 装 置 に よ る 復 元 カ ベ ク ト ノレである。式中で現れるーは原則として無次元化さ れた物理量であることを示している。 ω 1は上部建

(4)

車根 麗根 屋根 75 Ikine 2階床 Z階床 2階E草 1階床 0.0 D. 最大応答加速度比 最大応答加速度比 最大応答加速度比 (c) 75 kine入力 (a) 25kine入カ (b) 50 kine入力

図 5 最大応答加速度比(免震付/基礎固定) 物の 1次回有円振動数であり、

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。が地震動の加速度 である。 10.Ocmは変位ベクトノレを無次元化するため に導入された適当な変位である。 な お 免 震 装 置 の 有 効 性 が 検 註 さ れ る た め 、 基 礎 固 定 の 解 析 モ デ ル に つ い て 地 震 応 答 解 析 が 行 わ れ て い る 。 基 礎 固 定 の 解 析 モ デ ル の 振 動 方 程 式 は 、 式 (1) と 同 じ 形 で あ る が 、 式 (1)の 左 辺 第 4項 は な く 、 質 量 マ ト リ ッ ク ス と 剛 性 マ ト リ ッ ク ス は 破 線 で 区 切 ら れた左上の部分マトリックスとなり、変位ベクトノレ は破線で区切られた上部分ベクトルである。 地 震 応 答 解 析 の た め に 使 用 さ れ た 地 震 波 は 、

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1940

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1952

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八 戸

1963

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神 戸 海 洋 気 象 台 1995

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8

成 分 で あ る 。 各 成 分 の 地 震 波 は 最 大 速 度 が 25kine、 50 kine、 75 kineとなるように正規化され、用いら れている。応答解析は線形加速度法によってなされ、 計算の時間増分ムtは0.001秒で行われているロ 5. 解 析 結 果 と 免 震 効 果 の 考 察 図 5は免震効果が明確に示されるように、屋根と 2階床と I階 床 に お け る 最 大 絶 対 応 答 加 速 度 の 値 が 、 基 礎 固 定 に 対 す る 免 震 装 置 有 り の 比 と し て 、 各 地震波について示されている。

(a)(b)(c)

の 各 図 は 各 入 力 地 震 動 の 最 大 速 度 が25 kine. 50 kine・75 kineに対応している。印-@トーは 8成 分 の 入 力 に 対 する応答値の平均値を示している。 基礎固定の場合における I階 床 の 最 大 絶 対 応 答 加 速 度 は 入 カ 地 震 波 の 最 大 加 速 度 そ の も の で あ る 。 中 規 模 の 地 震 と 考 え ら れ る 25 kine入 カ に 対 す る 図 (a)よ り 、 地 震 に よ っ て ば ら つ き は あ る も の の 、 上 部建物における屋根・ 2階 床 の 最 大 応 答 加 速 度 比 は ほぽ 0.4以下となっている。 1階 床 の 最 大 応 答 加 速 度 比 は 地 震 波 に よ っ て 大 き く 異 な っ て い る 。 こ れ ら の 結 果 よ り 免 震 装 置 有 り の 建 物 は 、 免 震 層 を 通 過 し て1階 床 に 到 達 し た 震 動 に よ っ て 増 摘 さ れ る こ と は な く 、 免 震 効 果 が 大 き く 表 れ て い る 。 大 規 模 の 地 震 と考えられる 50組ne入 力 に 対 す る 図 (b)より、プ ロ ッ ト 値 の ば ら つ き は 各 地 震 動 に 対 し て 小 さ く な り、屋根と 2階 床 の 最 大 応 答 加 速 度 比 は ほ ぼ 0.2と な り 、 非 常 に 大 き な 免 震 効 果 を 示 し て い る 。 極 め て 大きな地震と考えられる 75kine 入 力 に 対 す る 図 (C) より、屋根と 2階 床 の 最 大 応 答 加 速 度 比 は 0.2以 下 となるが、 50 kine入 力 に 対 す る 値 と そ れ ほ ど 変 わ ら な い 。 以 上 の 考 察 よ り 、 大 規 模 以 上 の 地 震 に 対 し て大きな免震効果が現れることが明らかである。 次 に 免 震 装 置 を 有 す る 建 物 が 最 大 速 度25 kine.50 kine.75 kineの 地 震 動 入 力 を 受 け 、 そ の 結 果 生 ず る 層 せ ん 断 力 係 数 が 図 6に示されている。 25 kine入 力に対する結果は一点鎖線、 50 kine入 力 に 対 す る 結果は太い実線、 75 kine入 力 に 対 す る 結 果 は 点 線 で結ぼれている。 2階 の 層 せ ん 断 力 係 数 は 1階の層 2 事訴 阻 。 口 市 1~.- .~ 0'-2

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3 層せん断力係数 図6 建 物 各 部 の 層 せ ん 断 力 係 数

(5)

新 し い タ イ プ の 免 震 装 置 と し て 、 す ベ り 支 承 と ダ ン パ ー 支 承 の 組 合 せ が 採 用 さ れ 、 戸 建 住 宅 に 対 す る 免 震 効 果 が 基 礎 固 定 と 免 震 装 置 有 り の 条 件 下 で 比 較 され、免震効果が顕著に現れることが確かめられた。 し か し 極 め て 大 き な 地 震 に 対 し て 、 免 震 装 置 が 許 容 限界変イ立を越えて変形することが分かった。このこ と は 極 め て 大 き な 地 震 を ど の よ う に 定 義 す る か に よ って見方が変わり、安全装置(ストッパー)によって 免 震 効 果 は 低 下 す る が 、 解 決 さ れ う る 問 題 と 考 え ら れ る 。 こ こ で 扱 わ れ る 免 震 装 置 は 強 風 時 に は 作 動 し な い よ う 固 定 化 さ れ る こ と が 考 え ら れ て い る 。 す べ り 支 承 の 動 摩 擦 係 数 は 0.05で あ る か ら 、 免 震 層 は そ の 層 せ ん 断 力 係 数 が 0.05を 越 え た と き に 、 免 震 装 置 は 作 動 し 始 め る 。 強 風 時 に 生 ず る 層 せ ん 断 力 係 数 は 戸 建 住 宅 の よ う に 軽 い 建 物 に お い て 0.05を 大 き く 上 回 っ て い る 。 風 荷 重 の よ う に 直 接 上 部 建 物 に 作 用 す る 水 平 荷 重 に 対 し て 、 免 震 効 果 は 期 待 で き な い 。 強 風 時 に 免 震 装 置 は 固 定 化 さ れ て い る 必 要 が あ る。 191 入 力 に 対 し て 、 免 震 装 置 の 変 形 は 最 大 20cmに 抑 制 されるが、免震効果は低下することが予測される。 6目 免 震 装 置 を 有 す る 戸 建 住 宅 の 免 震 効 果 に 関 す る 研 究 まとめ 明 ! 日 什 什 ハ H H H U 羽 ハ 什 U N H H N 什 ! 相 ﹁ I l l 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I l l l 5 E ﹄ 斗 ? l i l i a -人 YIlli--1φn2r

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根 味 叫 耐 震 酔 帽 基 2階床 謝 辞 本 論 文 で 使 わ れ た す べ り 支 承 と ダ ン パ ー 支 承 の 力 学 特 性 は 受 託 研 究 「 住 宅 用 免 震 装 置 の 性 能 に 関 す る 研 究J(岡田研究室・中村研究室)(平成 10年 平 成 11年)によった。委託者に対し感謝の意を表します。 また実験の遂行と報告書の取りまとめに尽力され、 幾 つ か の 機 会 に 有 益 な 示 唆 を い た だ い た 岡 田 久 志 教 授に謝意を表す次第である。 参 考 文 献 1)岡田研究室・中村研究室:受託研究「住宅用免震装 置の性能に関する研究」報告書, 1999年 3月 2)木質構造研究会編:木質構造建築読本, 38田39, 上書院, 1995年 井 せ ん 断 力 係 数 よ り わ ず か で は あ る が 大 き く な っ て い る 。 し か し 上 部 建 物 の 層 せ ん 断 力 係 数 は い ず れ の 入 力 レ ベ ル に 対 し で も ほ ぼ 0.2以 下 と な っ て い る 。 現 行 ま た は 既 往 の 設 計 基 準 で 造 ら れ た 建 物 で あ っ て も 、 こ の 免 震 装 置 が 取 り 付 け ら れ れ ば 、 大 地 震 に 対 し て 損 傷 を 受 け な い こ と が 、 こ の 0.2以 下 の 層 せ ん 断力係数の値より明らかである。 免 震 装 置 を 有 す る 建 物 の 欠 点 と し て 、 強 い 地 震 動 によって非常に大きな層間変イ立が免震層において生 ず る こ と が 知 ら れ て い る 。 図 7の 折 線 は 免 震 装 置 を 有 す る 建 物 各 部 の 最 大 応 答 変 位 を 各 入 力 レ ベ ル に 対 し プ ロ ッ ト し て 得 ら れ た 。 上 部 建 物 の 層 間 変 位 は 非 常 に 小 さ く 、 層 間 変 形 角 は 1/200以 下 で 、 大 地 震 に よ る 入 力 地 震 動 を 考 え た に も か か わ ら ず 建 物 自 身 は ほ ぼ 健 全 の ま ま 残 る こ と が 明 ら か で あ る 。 し か し 免 震層の層間変位は非常に大きい値となっている。 25 kine入 力 に 対 し て 、 免 震 層 の 最 大 層 間 変 位 は 5cm以 下、 50 kine入 力 に 対 し て 最 大 層 間 変 伎 は 15cm以 下 に な っ て い る 。 本 論 文 で 扱 わ れ る 免 震 装 置 は 、 性 能 と し て 最 大 変 位 20cmに 対 応 で き る よ う に 作 ら れ て い る 。 従 っ て お kineと 50 kineレ ベ ル の 地 震 に に 対 し て 何 ら の 問 題 も 生 じ な い 。 し か し 極 め て 大 き な 地 震 に 相 当 す る 、 最 大 速 度 75 kineの 地 震 動 が 入 力 す る と 、 最 大 応 答 変 位 は 地 震 に よ っ て 許 容 最 大 変 位 20cmを 越 え て お り 、 上 部 建 物 に お け る 最 下 部 の 架 台 は あ ら か じ め 設 置 さ れ て い る 安 全 装 置 に 衝 突 す る ことになる。このことから、 75kineレ ベ ル の 地 震 図7 平 成 12年

3

月18

日)

(受理

図 1 建 物 と 免 震 装 置 の 取 り 付 け 状 態 20cm 、 直 径 20cmの 円 筒 状 の 形 を し て お り 、 内 部 に 4 層 の ベ ッ ト チ ッ プ 内 蔵 の 内 容 器 を 有 し 、 そ の 外 側 は 10mmの合成ゴムで被援され、 3rnm 径 の ワ イ ヤ ー で 十 数 段 巻 き 付 け ら れ て い る 。 こ の ダ ン パ ー 支 承 は 鉛 直 荷 重 の 変 動 に よ っ て 力 学 特 性 を 異 に す る 性 質 を 有 し 、

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