特開 2022-107225 免震装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022107225

(43)【公開日】2022-07-21

(54)【発明の名称】免震装置

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/06 20060101AFI20220713BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20220713BHJP

   F16F 7/12 20060101ALI20220713BHJP

   F16F 7/00 20060101ALI20220713BHJP

【ＦＩ】

F16F15/06 D

E04H9/02 331Z

F16F7/12

F16F7/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021002047

(22)【出願日】2021-01-08

(71)【出願人】

【識別番号】399117730

【氏名又は名称】住友金属鉱山シポレックス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000152424

【氏名又は名称】株式会社日建設計

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(72)【発明者】

【氏名】長井 大樹

(72)【発明者】

【氏名】安永 亮

(72)【発明者】

【氏名】小板橋 裕一

(72)【発明者】

【氏名】大山 翔也

(72)【発明者】

【氏名】平井 健一

(72)【発明者】

【氏名】岡田 康平

【テーマコード（参考）】

2E139

3J048

3J066

【Ｆターム（参考）】

2E139AA01

2E139AC19

2E139CA30

3J048AA01

3J048AC06

3J048BC07

3J048BC09

3J048BE10

3J048DA01

3J048EA38

3J066AA26

3J066BA04

3J066BF09

3J066BG08

(57)【要約】

【課題】振動エネルギー吸収部を備える免震装置において、免震性能を維持したまま装置の高さを小さくすること。
【解決手段】振動エネルギー吸収部１１の一方の端部の上部基板１２への接合位置の直下から離れた斜め下方の位置において、振動エネルギー吸収部１１の他方の端部が下部基板１３へ接合されていることによって、振動エネルギー吸収部１１は、免震装置１を側方から視た場合において、湾曲部１１１が斜めに傾いている状態となるように傾斜配置されている、免震装置１０とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

建造物の上部構造体に接続される上部基板と、
前記建造物の下部構造体に接続される下部基板と、
中央部分が略Ｕ字形状に湾曲されている湾曲部を有し、両端部が前記上部基板と前記下部基板にそれぞれ接合されている、振動エネルギー吸収部と、
を備える免震装置であって、
前記振動エネルギー吸収部の一方の端部の前記上部基板への接合位置の直下から離れた斜め下方の位置において、該振動エネルギー吸収部の他方の端部が下部基板へ接合されていることによって、前記振動エネルギー吸収部は、前記免震装置を側方から視た場合において、前記湾曲部が斜めに傾いている状態となるように傾斜配置されている、
免震装置。

【請求項2】

前記振動エネルギー吸収部は、断面の形状が円形である丸棒状の弾塑性部材である、
請求項１に記載の免震装置。

【請求項3】

複数の前記振動エネルギー吸収部を備え、
前記免震装置を鉛直上方から視た場合において、全ての前記振動エネルギー吸収部は、前記湾曲部の突出方向が等角度間隔とされていて、前記免震装置を前記突出方向に沿って側方から視た場合において、全ての前記振動エネルギー吸収部の前記上部基板及び前記下部基板への接合位置及び接合角度が同一である、
請求項１又は２に記載の免震装置。

【請求項4】

複数の前記振動エネルギー吸収部を備え、
全ての前記振動エネルギー吸収部は、一の前記振動エネルギー吸収部の前記上部基板への接合位置の直下において、隣接する他の前記振動エネルギー吸収部が前記下部基板へ接合されていて、隣接する２つの前記振動エネルギー吸収部の接合位置が前記免震装置を鉛直上方から視た場合において重なる位置にある、請求項１から３の何れかに記載の免震装置。

【請求項5】

前記丸棒状の弾塑性部材の両端部に板状接合部が形成されていて、
前記上部基板及び前記下部基板は、前記振動エネルギー吸収部の傾斜角度と同一角度で傾斜する設置面を備える接合補助部を有し、前記板状接合部が、前記設置面に接合されている、請求項２に記載の免震装置。

【請求項6】

請求項１から５の何れかに記載の免震装置が、複数台設置されている建造物であって、
前記湾曲部が同一方向に突出している振動エネルギー吸収部の合計数が、当該建造物全体において、全ての方向において同数となるように前記免震装置が設置されている、
免震建造物。

【請求項7】

建造物の上部構造体に接続される上部基板、及び、前記建造物の下部構造体に接続される下部基板と、
中央部分が略Ｕ字形状に湾曲されていて両端部が前記上部基板と前記下部基板にそれぞれ接合されている、振動エネルギー吸収部と、
を備える免震装置であって、
前記振動エネルギー吸収部は、断面の形状が円形である丸棒状の弾塑性部材からなる、
免震装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、免震装置に関する。詳しくは、弾塑性変形により振動エネルギーを吸収する湾曲部を有する振動エネルギー吸収部を備える、免震装置、及び、この免震装置が配置されてなる免震建造物に関する。

【背景技術】

【0002】

建造物の上部構造体と下部構造体との間に配置されて地震等の振動エネルギーを吸収する免震装置の一例として、Ｕ字形状に折り返された湾曲部を有する振動エネルギー吸収部を備える免震装置が知られている（特許文献１－３参照）。これらの免震装置は、地震時には、この湾曲部を塑性変形させることにより、振動エネルギーを吸収する。

【0003】

上記のような免震装置は、その装置全体としての高さが大きくなるほど、これを設置する建造物において確保する必要がある免震層の高さが大きくなる。そして、その結果として、当該免震装置を設置する建造物の施工コストが増大してしまう。

【0004】

又、上記のような湾曲部に地震等の大きなエネルギーが作用したときには、当該湾曲部が外側に膨らむように変形する。そして、このように変形した湾曲部が、上部構造体又は下部構造体に当接して、地震のエネルギーを効果的に吸収することができなくなるリスクがあった（特許文献２参照）。

【0005】

上記のような湾曲部を有する振動エネルギー吸収部を備える免震装置においては、上述した各リスクを回避するために、装置の高さの小型化が求められていた。しかしながら、上記のようにＵ字形状に折り返された湾曲部は、製造上ある程度緩やかな曲率を必要とするため、（特許文献３参照）必要な免震性能を維持したまま、装置の高さを小さくすることは難しかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４－１５０２６６号公報

【特許文献2】特表２０１１－５０１０５０号公報

【特許文献3】特開２０００－１０４７８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、Ｕ字形状に折り返された湾曲部を有する振動エネルギー吸収部を備える免震装置において、免震性能を維持したまま装置の高さを小さくすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは、Ｕ字形状に折り返された湾曲部を有する振動エネルギー吸収部を備える免震装置において、従来、鉛直方向に沿って直立するように配置されていたＵ字形状の振動エネルギー吸収部用の部材を、斜め方向に傾けて傾斜配置することによって、免震性能を維持したまま、装置の高さを小さくすることができることに想到し、本発明を完成させるに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。

【0009】

（１） 建造物の上部構造体に接続される上部基板と、前記建造物の下部構造体に接続される下部基板と、中央部分が略Ｕ字形状に湾曲されている湾曲部を有し、両端部が前記上部基板と前記下部基板にそれぞれ接合されている、振動エネルギー吸収部と、を備える免震装置であって、前記振動エネルギー吸収部の一方の端部の前記上部基板への接合位置の直下から離れた斜め下方の位置において、該振動エネルギー吸収部の他方の端部が下部基板へ接合されていることによって、前記振動エネルギー吸収部は、前記免震装置を側方から視た場合において、前記湾曲部が斜めに傾いている状態となるように傾斜配置されている、免震装置。

【0010】

（１）の発明によれば、振動エネルギー吸収部を備える免震装置において、免震性能を維持したまま装置の高さを小さくすることができる。

【0011】

（２） 前記振動エネルギー吸収部は、断面の形状が円形である丸棒状の弾塑性部材である、（１）に記載の免震装置。

【0012】

（２）の発明によれば、振動エネルギー吸収部を、従来用いられている板状の部材に代えて、丸棒状の部材で形成することにより、振動エネルギー吸収部の応力とひずみの相関について、振動の方向の違いによる異方性を縮小して、（１）の免震装置の免震性能の安定性や耐久性を更に向上させることができる。

【0013】

（３） 複数の前記振動エネルギー吸収部を備え、前記免震装置を鉛直上方から視た場合において、全ての前記振動エネルギー吸収部は、前記湾曲部の突出方向が等角度間隔とされていて、前記免震装置を前記突出方向に沿って側方から視た場合において、全ての前記振動エネルギー吸収部の前記上部基板及び前記下部基板への接合位置及び接合角度が同一である、（１）又は（２）に記載の免震装置。

【0014】

（３）の発明によれば、（１）又は（２）に記載の免震装置において、複数の振動エネルギー吸収部の水平方向において対称的な位置に同一の傾斜角度で配置することにより、あらゆる水平方向への振動に対して、複数の振動エネルギー吸収部の振動エネルギー吸収性能を、より均等に発現させて、より安定的に高い免震性能を発現させることができる。

【0015】

（４） 複数の前記振動エネルギー吸収部を備え、全ての前記振動エネルギー吸収部は、一の前記振動エネルギー吸収部の前記上部基板への接合位置の直下において、隣接する他の前記振動エネルギー吸収部が前記下部基板へ接合されていて、隣接する２つの前記振動エネルギー吸収部の接合位置が前記免震装置を鉛直上方から視た場合において重なる位置にある、（１）から（３）の何れかに記載の免震装置。

【0016】

（４）の発明によれば、（１）から（３）の何れかに記載の免震装置を更に小型化することができる。

【0017】

（５） 前記丸棒状の弾塑性部材の両端部に板状接合部が形成されていて、前記上部基板及び前記下部基板は、前記振動エネルギー吸収部の傾斜角度と同一角度で傾斜する設置面を備える接合補助部を有し、前記板状接合部が、前記設置面に接合されている、（２）に記載の免震装置。

【0018】

（５）の発明によれば、（２）から（４）の何れかに記載の免震装置において、上部基板及び下部基板に対して傾斜配置される振動エネルギー吸収部の取付け作業の作業容易性を高めながら、尚且つ、取り付け後の接合強度も向上させることができる。又、この接合構造においては、上部基板及び下部基板が有する接合補助部の設置面と上記の板状接合部とをボルト締めによって固定する構造とすることができるため、取り付け作業の作業容易性と、接合強度を高めるのみならず、例えば、劣化した一部の振動エネルギー吸収部のみの取り換え作業も容易に行うことができるようになる。

【0019】

（６） （１）から（５）の何れかに記載の免震装置が、複数台設置されている建造物であって、前記湾曲部が同一方向に突出している振動エネルギー吸収部の合計数が、当該建造物全体において、全ての方向において同数となるように前記免震装置が設置されている、免震建造物。

【0020】

（６）の発明によれば、複数台の免震装置で免震構造が形成されている建造物において、あらゆる水平方向への振動に対して、免震構造全体としての、免震性能の異方性を縮小して、（１）から（５）の何れかに記載の免震装置の優れた免震性能を最大限に発揮させることができる。

【0021】

（７） 建造物の上部構造体に接続される上部基板、及び、前記建造物の下部構造体に接続される下部基板と、中央部分が略Ｕ字形状に湾曲されていて両端部が前記上部基板と前記下部基板にそれぞれ接合されている、振動エネルギー吸収部と、を備える免震装置であって、前記振動エネルギー吸収部は、断面の形状が円形である丸棒状の弾塑性部材からなる、免震装置。

【0022】

（７）の発明によれば、振動エネルギー吸収部を、従来用いられている板状の部材に代えて、丸棒状の部材で形成することにより、免震性能の異方性を縮小することができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、振動エネルギー吸収部を備える免震装置において、免震性能を維持したまま装置の高さを小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の免震装置の斜視図である。

【図2】図１の免震装置の平面図である。

【図3】図１の免震装置の側面図である。

【図4】図１の免震装置の振動エネルギー吸収部の断面の形状の説明に供する模式図である。

【図5】本発明の免震装置の他の実施形態の斜視図である。

【図6】図５の免震装置の平面図である。

【図7】図５の免震装置の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施形態について説明する。尚、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されない。

【0026】

＜免震装置＞
以下、本発明の免震装置の実施形態の一例である免震装置１０の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、免震装置１０の全体形状の概略を示す斜視図であり。図２は、図１の免震装置１０を、使用状態における鉛直上方から視た場合における平面図であり、図３は、図１の免震装置を、使用状態における側方から視た場合における側面図である。これらの各図に示す通り、免震装置１０は、建造物の上部構造体に接続される上部基板１２及び下部構造体に接続される下部基板１３と、中央部分が略Ｕ字形状に湾曲されていて、両端部が、上記の両基板にそれぞれ接合される振動エネルギー吸収部１１Ａ～１１Ｄを備える免震装置である。この免震装置１０においては、振動エネルギー吸収部１１Ａ～１１Ｄの弾塑性変形によって地震等の振動エネルギーが吸収される。

【0027】

従来、このような振動エネルギー吸収部を有する免震装置においては、特許文献２の図１に示されているように、振動エネルギー吸収部は、その湾曲部が、側方から視た場合において鉛直方向に沿って直立している状態で配置されていた。これに対して、本発明の免震装置１０においては、図１及び図３に示す通り、振動エネルギー吸収部は、その湾曲部が、側方から視た場合において、斜めに傾いている状態で配置されている。このように振動エネルギー吸収部が傾斜配置されていることが、本発明の構造上の主たる特徴である。

【0028】

本明細書における振動エネルギー吸収部に係る上述の「傾斜配置」とは、免震装置１０の上部基板１２側からの平面視においては、図２に示されているように、振動エネルギー吸収部１１の一方の端部の上部基板１２への接合位置の直下から離れた斜め下方の位置において、当該振動エネルギー吸収部１１の他方の端部が下部基板へ接合されていて、それにより、免震装置１０を側方から視た場合において、各々の振動エネルギー吸収部１１の湾曲部１１１が斜めに傾いている状態となるように、全ての振動エネルギー吸収部１１が配置されていることを言う。

【0029】

振動エネルギー吸収部１１は、図４に示すように、その断面１１０が円形である丸棒状の弾塑性部材によって形成されているものであることが好ましい。振動エネルギー吸収部の断面１１０の形状を、円形とすることによって、これを上記のように傾斜配置した場合に、あらゆる水平方向の変形に対する力学的性状の差異を小さくして、振動エネルギー吸収性能の異方性を縮小することができる。

【0030】

又、振動エネルギー吸収部１１を形成する部材を、従来の平板状（断面が矩形状）の弾塑性部材に代えて、丸棒状の弾塑性部材とすることによって、振動エネルギー吸収部１１を、「傾斜配置」する場合における、上部基板１２及び下部基板１３への接合作業の容易性が、著しく向上する。例えば、図１に示すように、丸棒状の弾塑性部材からなる振動エネルギー吸収部１１の端部を、上部基板１２及び下部基板１３の接合補助部１２１、１３１の円形の挿入孔に挿入して固定する接合方法とすることによって、振動エネルギー吸収部１１の傾斜角度にかかわらず、容易にこれらの接合を行うことができる。

【0031】

振動エネルギー吸収部１１（１１Ａ～１１Ｄ）の形状は、一例として、直線部分の長さが７００ｍｍ、湾曲部１１１のＲが２００ｍｍ、断面１１０の形状は円形でありその半径は８０ｍｍである。但し、これらの各形状・サイズは、要求される免震性能に応じて、任意の大きさとすることができる。

【0032】

尚、断面１１０の形状が円形である丸棒状の弾塑性部材からなる振動エネルギー吸収部は、振動エネルギー吸収部が傾斜配置される免震装置１０において振動エネルギー吸収部の性能の異方性を縮小するために特に有効であるが、これに限らず振動エネルギー吸収部の湾曲部が鉛直方向に沿って配置されている従来型の免震装置への配置した場合においても、好適に用いることができる。板状の部材の一部を湾曲させた従来型の振動エネルギー吸収部に代えて、断面の形状が円形である丸棒状の弾塑性部材からなる振動エネルギー吸収部を用いることによって、振動エネルギー吸収部が傾斜配置されることなく立設されている従来構造の免震装置においても、振動方向による地震エネルギーの吸収性能の異方性を縮小することができる。

【0033】

振動エネルギー吸収部１１（１１Ａ～１１Ｄ）を形成する金属材料として用いられる弾塑性材料としては、従来の免震ダンパー等において用いられている各種の金属材料を特に限定なく用いることができる。この金属材料としては、従来、広く用いられている鋼を用いることもできるし、或いは、銅、アルミニウム、鉛、又は、それらの各種金属の合金等、各種の非鉄金属を用いることもできる。

【0034】

尚、本明細書においては、図１及び図２に示すように、４つの振動エネルギー吸収部１１Ａ～１１Ｄが水平面に対して等角度間隔で配置されている免震装置１０を、好ましい実施形態の一例として、その詳細を説明するが、振動エネルギー吸収部の配置数は、これに限定されるものではない。各々の免震装置の用途や求められる性能に応じて任意の配置数とすることができる。又、複数の振動エネルギー吸収部１１（１１Ａ～１１Ｄ）は、何れも形状・サイズ、材量、弾塑性性能に関する性能において、同一の部材であることが好ましい。

【0035】

又、複数の振動エネルギー吸収部１１（１１Ａ～１１Ｄ）のうちの全てが、図２に示す通り、免震装置１０を鉛直上方から視た場合、即ち、「免震装置の平面視」において、湾曲部１１１（１１１Ａ～１１１Ｄ）の突出方向が、等角度間隔（４つの振動エネルギー吸収部においては９０°間隔）となるように設置されていることが好ましい。

【0036】

又、全ての振動エネルギー吸収部１１（１１Ａ～１１Ｄ）は、免震装置１０を振動エネルギー吸収部１１の湾曲部１１１の突出方向に沿って側方から視た場合、即ち、「免震装置の側面視」において、上部基板１２に対する接合設置位置及び接合角度（湾曲部１１１の傾斜角度）が、何れも同一位置及び同一角度であることが好ましい。

【0037】

上部基板１２及び下部基板１３は、平面視正方形の板状体の鋼材（例えば、ＳＳ４００）で形成されている。一例として、上部基板１２及び下部基板１３は、平面視で１辺８００ｍｍの正方形、厚さ４５ｍｍである。但し、これらのサイズは、要求される免震性能に応じて、任意の大きさとすることができる。

【0038】

（他の実施形態）
更に、本発明の免震装置は、他の実施形態として、図５～７に示される免震装置２０のような他の実施形態とすることもできる。

【0039】

免震装置２０においては、複数の振動エネルギー吸収部２１（２１Ａ～２１Ｄ）が、図５及び図６に示されるように、免震装置２０を鉛直上方から視た場合、即ち、「免震装置の平面視」において、一の振動エネルギー吸収部２１Ｂの上部基板１２への接合位置の直下において、隣接する他の振動エネルギー吸収部２１Ａが下部基板１３へ接合されていて、隣接する２つの振動エネルギー吸収部２１Ａ、２１Ｂの接合位置が「免震装置の平面視」において重なる位置にとなるように、全ての振動エネルギー吸収部２１が配置されている。

【0040】

又、振動エネルギー吸収部２１（２１Ａ～２１Ｄ）は、上述の通り、断面１１０の形状が円形である丸棒状の弾塑性部材で形成することが好ましいが、その場合において、図５～７に示すように当該丸棒状の弾塑性部材の両端部に板状接合部２１２、２１３が形成されたものとしてもよい。断面１１０の形状が円形である振動エネルギー吸収部２１の端部に板状接合部２１２、２１３を形成する場合において、更に、上部基板２２及び下部基板２３に、振動エネルギー吸収部２１の傾斜角度と同一角度で傾斜する設置面を備える接合補助部２２１、２３１を設置することにより、この接合補助部２２１、２３１の設置面に上記の板状接合部２１２、２１３を、例えばボルト締めによって接合することが可能となる。これによれば、振動エネルギー吸収部２１の取り付け作業、及び、必要に応じた振動エネルギー吸収部２１の交換作業の作業容易性を著しく高めることができる。このような振動エネルギー吸収部２１の取付け態様は、先に説明した実施形態（免震装置１０）においても適用することができる。

【0041】

尚、免震装置２０においても、振動エネルギー吸収部２１（２１Ａ～２１Ｄ）の形状、サイズ、及び、その他の物性は、上述の振動エネルギー吸収部１１（１１Ａ～１１Ｄ）と同様である。そして、そのような振動エネルギー吸収部が免震装置１０と同様に傾斜配置されている。

【0042】

＜免震建造物＞
上記において説明した免震装置１０（２０）は、建造物の免震構造として、当該建造物に複数台設置される。この場合において、各々の免震装置は、建造物の上方からの平面視において、各免震装置の有する振動エネルギー吸収部１１の方向（湾曲部の突出方向）の組合せが、全ての免震装置において同一方向となるように設置されていることが好ましい。例えば、各々の免震装置において振動エネルギー吸収部が４つずつ９０°の角度間隔で設置されている場合に、全ての免震装置１０（２０）において、それぞれ対応する振動エネルギー吸収部１１（２１）の湾曲部１１１（２１１）の突出方向が、それぞれ同様に東西南北に向くように全ての免震装置１０（２０）が配置されている建造物を、本発明の免震装置を設置した建造物の好ましい実施例として挙げることができる。そして、免震建造物においては、湾曲部１１１（２１１）が同一方向に突出している振動エネルギー吸収部１１（２１）の合計数が、当該建造物全体において、全ての方向において同数となるように、免震装置１０（２０）が配置されていることが好ましい。

【符号の説明】

【0043】

１０ 免震装置
１１（１１Ａ～１１Ｄ） 振動エネルギー吸収部
１１０ 断面
１１１ 湾曲部
１２ 上部基板
１２１ 接合補助部
１３ 下部基板
１３１ 接合補助部
２０ 免震装置（他の実施形態）
２１（２１Ａ～２１Ｄ） 振動エネルギー吸収部
２１１ 湾曲部
２１２、２１３ 板状接合部
２２ 上部基板
２２１ 接合補助部
２３ 下部基板
２３１ 接合補助部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】