(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】P2022164203
(43)【公開日】2022-10-27
(54)【発明の名称】免震機構
(51)【国際特許分類】
F16F 15/02 20060101AFI20221020BHJP
E04H 9/02 20060101ALI20221020BHJP
【ＦＩ】
F16F15/02 L
F16F15/02 E
E04H9/02 331E
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021069541
(22)【出願日】2021-04-16
(71)【出願人】
【識別番号】000002299
【氏名又は名称】清水建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100161506
【弁理士】
【氏名又は名称】川渕 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(72)【発明者】
【氏名】磯田 和彦
(72)【発明者】
【氏名】劉 銘崇
【テーマコード（参考）】
2E139
3J048
【Ｆターム（参考）】
2E139AA01
2E139AC19
2E139BA04
2E139CA21
2E139CB05
2E139CC02
3J048AA05
3J048AC01
3J048AC06
3J048BC09
3J048BE10
3J048BG04
3J048EA38
(57)【要約】
【課題】任意の復元力特性を実現することができる免震機構を提供する。
【解決手段】免震機構１は、下部構造体１１と下部構造体１１に対して相対的に移動可能な上部構造体１２との間に設置される免震機構１であって、水平面に沿う任意の方向に変位可能であるとともに、原位置に戻る復元力を有する傾斜滑り支承２０と、金属材料が降伏することによって、上部構造体１２の振動エネルギーを熱エネルギーに変換する鋼材ダンパー３０と、を備え、傾斜滑り支承２０の傾斜復元力が、傾斜滑り支承２０の摩擦抵抗力と鋼材ダンパー３０の降伏荷重との合計の０．５倍以上とする。
【選択図】図１
【解決手段】免震機構１は、下部構造体１１と下部構造体１１に対して相対的に移動可能な上部構造体１２との間に設置される免震機構１であって、水平面に沿う任意の方向に変位可能であるとともに、原位置に戻る復元力を有する傾斜滑り支承２０と、金属材料が降伏することによって、上部構造体１２の振動エネルギーを熱エネルギーに変換する鋼材ダンパー３０と、を備え、傾斜滑り支承２０の傾斜復元力が、傾斜滑り支承２０の摩擦抵抗力と鋼材ダンパー３０の降伏荷重との合計の０．５倍以上とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
下部構造体と該下部構造体に対して相対的に移動可能な上部構造体との間に設置される免震機構であって、
水平面に沿う任意の方向に変位可能であるとともに、原位置に戻る復元力を有する傾斜滑り支承と、
金属材料が降伏することによって、前記上部構造体の振動エネルギーを熱エネルギーに変換する鋼材ダンパーと、を備え、
前記傾斜滑り支承の傾斜復元力が、前記傾斜滑り支承の摩擦抵抗力と前記鋼材ダンパーの降伏荷重との合計の０．５倍以上とする免震機構。
水平面に沿う任意の方向に変位可能であるとともに、原位置に戻る復元力を有する傾斜滑り支承と、
金属材料が降伏することによって、前記上部構造体の振動エネルギーを熱エネルギーに変換する鋼材ダンパーと、を備え、
前記傾斜滑り支承の傾斜復元力が、前記傾斜滑り支承の摩擦抵抗力と前記鋼材ダンパーの降伏荷重との合計の０．５倍以上とする免震機構。
【請求項2】
下記の条件式（１）で表されている請求項１に記載の免震機構。
【数1】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、免震機構に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、免震構造において、自重を支持する支承として積層ゴムや滑り支承が一般的に用いられている。積層ゴムは、高性能であるが、コストが高く過大な変形に対処しにくいという問題がある。滑り支承は、ローコストで過大な変形にも対処しやすいが、地震後に残留変形が生じるという問題がある。両者を併用数することで、免震層の変位や残留変位を抑制する方法もあるが、両者のクリープや軸伸縮量の違いが問題となる。
【0003】
一方、ローコストな滑り支承に復元機能を加えたＦＰＳ（Friction Pendulum System）が実用化されている。これは上下の構造体に固定される滑り面（摺動面）を球面とし、この間に可動子となる部材を挟んだものである。ＦＰＳは、構造体の重量に関係なく、球面半径を振り子長さとした周期が免震層の固有周期となる。また、滑り面が球面であるため、原位置への復元機能を有している。しかし、原位置の近傍では球面の勾配がほとんどないため復元力が小さく、ある程度の残留変位は生じていた。ＦＰＳは、比較的軸力が小さい小規模な建物に採用されているが、滑り面の面積が大きく上下に大きな球面板が必要になる問題があった。
【0004】
これに対し、下記の特許文献１，２に、残留変位をより効果的に抑制できる傾斜滑り支承が提案されている。特許文献１，２に記載された傾斜滑り支承は、Ｖ型の傾斜面を滑り面として天地逆に十字配置し、交差部に摺動子を設けたものである。これは微小変位でも傾斜面の勾配により一定の復元力を持つため、従来のＦＰＳやＬＲＢ（鉛入り積層ゴム）に比べて、残留変位を大幅に低減できる特徴をもつ。また、傾斜面の勾配や滑り面の摩擦係数を調整することで、種々の復元力特性を得ることができる。図１７に傾斜滑り支承の復元力特性を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１３－１３０２１６号公報
【特許文献2】特開２０１５－２３００３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１，２に記載の傾斜滑り支承において、傾斜面の勾配や滑り面の摩擦係数は任意に設定できるわけではない。傾斜面の勾配は小さすぎると復元力が不足して残留変位が増大し、大きすぎると加速度が増大してしまう。このため、傾斜面の勾配θの適切な範囲は０．０１５≦tanθ≦０．０４５程度となる。滑り面の摩擦係数は摩擦材に依存するため、既存の製品から選択するしかなく、選択肢（摩擦係数の値）は限定される。このため、傾斜滑り支承の復元力特性（荷重－変位関係）は限られた範囲内から選定するしかなく、任意に設定することはできないとう問題点があった。
【0007】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、既存製品の限定された摩擦係数を用いながら任意の復元力特性を実現することができる免震機構を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る免震機構は、下部構造体と該下部構造体に対して相対的に移動可能な上部構造体との間に設置される免震機構であって、水平面に沿う任意の方向に変位可能であるとともに、原位置に戻る復元力を有する傾斜滑り支承と、鋼材ダンパーと、を備え、前記傾斜滑り支承の傾斜復元力が、前記傾斜滑り支承の摩擦抵抗力と前記鋼材ダンパーの降伏荷重との合計の０．５倍以上とする。
すなわち、本発明に係る免震機構は、下部構造体と該下部構造体に対して相対的に移動可能な上部構造体との間に設置される免震機構であって、水平面に沿う任意の方向に変位可能であるとともに、原位置に戻る復元力を有する傾斜滑り支承と、鋼材ダンパーと、を備え、前記傾斜滑り支承の傾斜復元力が、前記傾斜滑り支承の摩擦抵抗力と前記鋼材ダンパーの降伏荷重との合計の０．５倍以上とする。
【0009】
また、本発明に係る免震機構は、下記の条件式（１）で表されていてもよい。
【数1】
【0010】
このように構成された免震機構では、復元力特性が摩擦力をμＷ＋Ｆｙとみなした傾斜滑り支承の復元力特性とほぼ同じになる。傾斜滑り支承の傾斜復元力が、傾斜滑り支承の摩擦抵抗力と鋼材ダンパーの降伏荷重との合計の０．５倍以上（換言すると、鋼材ダンパーの降伏荷重を、傾斜滑り支承の傾斜復元力の２倍－傾斜滑り支承の摩擦抵抗力以下）となるように鋼材ダンパーの諸元を調整することによって、残留変位を抑制しつつ、任意の復元力特性を実現することができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明に係る免震機構によれば、既存製品の限定された摩擦係数を用いながら任意の復元力特性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の一実施形態に係る免震機構を示す模式的な図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る免震機構の振動モデルの一例を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る免震機構の傾斜滑り支承の分解斜視図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る免震機構の傾斜滑り支承を示し、（ａ）平面図であり、（ｂ）（ａ）のｂ－ｂ線断面図であり、（ｃ）（ａ）のｃ－ｃ線断面図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る免震機構の鋼材ダンパーを示す斜視図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る免震機構の鋼材ダンパーの復元力特性を示す図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る免震機構の復元力特性を示す図である。
【図8】本発明の一実施形態に係る免震機構の検証において傾斜滑り支承の復元力特性を示し、（ａ）摺動復元力を示し、（ｂ）傾斜復元力を示す。
【図9】本発明の一実施形態に係る免震機構の検証において使用する地震波の波形を示し、（ａ）エルセントロ、（ｂ）タフト、（ｃ）八戸、（ｄ）告示（神戸位相）、（ｅ）告示（関東位相）、（ｆ）告示（八戸位相）を示している。
【図10】本発明の一実施形態に係る免震機構の検証において使用する鋼材ダンパーの復元力特性を示す図である。
【図11】本発明の一実施形態に係る免震機構の検証結果を示し、（ａ）質点における加速度波形を示し、（ｂ）質点における免震層の変位波形（告示神戸）を示し、（ｃ）（ｂ）の免震層の変位波形の局部拡大を示す。
【図12】本発明の一実施形態に係る免震機構の検証結果で復元力特性を示し、（ａ）傾斜滑り支承の傾斜復元力の履歴を示し、（ｂ）傾斜滑り支承の摩擦復元力の履歴を示し、（ｃ）鋼材ダンパーのせん断力の履歴を示し、（ｄ）（ａ），（ｂ）及び（ｃ）の合成後の復元力特性を示す。
【図13】本発明の一実施形態に係る免震機構の検証結果でＣａｓｅ１の免震層の変位波形を示し、（ａ）エルセントロＮＳ（５０）、（ｂ）タフトＥＷ（５０）、（ｃ）八戸ＮＳ（５０）、（ｄ）告示神戸、（ｅ）告示関東、（ｆ）告示八戸を示している。
【図14】本発明の一実施形態に係る免震機構の検証結果でＣａｓｅ２の免震層の変位波形を示し、（ａ）エルセントロＮＳ（５０）、（ｂ）タフトＥＷ（５０）、（ｃ）八戸ＮＳ（５０）、（ｄ）告示神戸、（ｅ）告示関東、（ｆ）告示八戸を示している。
【図15】本発明の一実施形態に係る免震機構の検証結果でＣａｓｅ３の免震層の変位波形を示し、（ａ）エルセントロＮＳ（５０）、（ｂ）タフトＥＷ（５０）、（ｃ）八戸ＮＳ（５０）、（ｄ）告示神戸、（ｅ）告示関東、（ｆ）告示八戸を示している。
【図16】本発明の一実施形態に係る免震機構の検証結果で残留変位とＷｔａｎθ／（μＷ＋Ｆｙ）との関係を示し、（ａ）エルセントロＮＳ（５０）、（ｂ）タフトＥＷ（５０）、（ｃ）八戸ＮＳ（５０）、（ｄ）告示神戸、（ｅ）告示関東、（ｆ）告示八戸を示している。
【図17】従来の傾斜滑り支承の復元力特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の一実施形態に係る免震機構について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る免震機構を示す模式的な図である。図２は、本発明の一実施形態に係る免震機構の振動モデルの一例を示す図である。
図１及び図２に示すように、免震機構１は、下部構造体１１と上部構造体１２との間に設置される。免震機構１は、傾斜滑り支承２０と、鋼材ダンパー３０と、を備えている。下部構造体１１と上部構造体１２との間は、免震層１３とされている。なお、傾斜滑り支承２０及び鋼材ダンパー３０の設置個数は、適宜設定可能である。
図１は、本発明の一実施形態に係る免震機構を示す模式的な図である。図２は、本発明の一実施形態に係る免震機構の振動モデルの一例を示す図である。
図１及び図２に示すように、免震機構１は、下部構造体１１と上部構造体１２との間に設置される。免震機構１は、傾斜滑り支承２０と、鋼材ダンパー３０と、を備えている。下部構造体１１と上部構造体１２との間は、免震層１３とされている。なお、傾斜滑り支承２０及び鋼材ダンパー３０の設置個数は、適宜設定可能である。
【0014】
傾斜滑り支承２０は、上部構造体１２を鉛直方向に支持しつつ水平方向に柔軟に変位させることができる免震装置である。傾斜滑り支承２０は、周知の構成である。
【0015】
図３は、傾斜滑り支承２０の分解斜視図である。図４は、傾斜滑り支承２０を示し、（ａ）平面図であり、（ｂ）（ａ）のｂ－ｂ線断面図であり、（ｃ）（ａ）のｃ－ｃ線断面図である。
例えば、図３及び図４に示すように、傾斜滑り支承２０は、上部構造体１２に固定される上部案内部材２１と、下部構造体１１に固定される下部案内部材２２と、上部案内部材２１と下部案内部材２２との間に介装される摺動子２３と、を有する。摺動子２３は、上部案内部材２１に対して水平一方向（図ではＸ方向として示す）にのみ摺動可能とされている。摺動子２３は、下部案内部材２２に対しては水平一方向と直交する水平他方向（図ではＹ方向として示す）にのみ摺動可能とされている。
例えば、図３及び図４に示すように、傾斜滑り支承２０は、上部構造体１２に固定される上部案内部材２１と、下部構造体１１に固定される下部案内部材２２と、上部案内部材２１と下部案内部材２２との間に介装される摺動子２３と、を有する。摺動子２３は、上部案内部材２１に対して水平一方向（図ではＸ方向として示す）にのみ摺動可能とされている。摺動子２３は、下部案内部材２２に対しては水平一方向と直交する水平他方向（図ではＹ方向として示す）にのみ摺動可能とされている。
【0016】
上部案内部材２１及び下部案内部材２２は、長尺のブロック状の部材である。上部案内部材２１は、長手方向がＸ方向に沿うように配置されている。下部案内部材２２は、長手方向がＹ方向に沿うように配置されている。
【0017】
上部案内部材２１における下部案内部材２２側を向く対向面（上部案内部材２１の下面）には、長手方向に沿う溝２４が形成されている。下部案内部材２２における上部案内部材２１側を向く対向面（上部案内部材２１の上面）には、長手方向に沿う溝２５が形成されている。
【0018】
溝２４，２５の深さは、長手方向の中央から両側に向かって漸次浅くなっている。溝２４，２５の底面は、緩慢なＶ形に傾斜する傾斜面とされている。
【0019】
上部案内部材２１の溝２４の底面は、Ｘ方向に沿って逆Ｖ形に緩慢に傾斜する下向きの上部傾斜面（傾斜面）２６となっている。下部案内部材２２の溝２５の底面は、Ｙ方向に沿ってＶ形に緩慢に傾斜する下向きの下部傾斜面（傾斜面）２７となっている。
【0020】
摺動子２３は、上部案内部材２１の溝２４及び下部案内部材２２の溝２５の内部に配置可能である。図３に示すように、摺動子２３の上面は、上部傾斜面２６に対応して緩慢な逆Ｖ形に傾斜する上向きの傾斜面２３ｕとされている。摺動子２３の下面は、下部傾斜面２７に対応して緩慢なＶ形に傾斜する下向きの傾斜面２３ｄとされている。
【0021】
摺動子２３の傾斜面２３ｕが上部傾斜面２６に密着し、傾斜面２３ｄが下部傾斜面２７に密着している。この状態で、摺動子２３は上部案内部材２１に対してはＸ方向にのみ摺動可能とされ、下部案内部材２２に対してはＹ方向にのみ摺動可能とされ、それ以外の方向への変位や摺動は拘束されるようになっている。
【0022】
上部構造体１２と下部構造体１１との間で任意の水平方向への相対変位が生じた際には、摺動子２３は上部傾斜面２６に対してＸ方向に相対変位しつつ下部傾斜面２７に対してＹ方向に相対変位する。このように、摺動子２３は、上部構造体１２と下部構造体１１との間で生じる水平各方向（ＸＹ平面内の任意の方向）への相対変位に追随して変位する。
【0023】
摺動子２３と下部案内部材２２とがＹ方向に相対変位すると、摺動子２３が下部案内部材２２の下部傾斜面２７を上るように下部案内部材２２と相対変位する。これによって、摺動子２３と下部案内部材２２との相対変位がポテンシャルエネルギー（位置エネルギー）として蓄積され、摺動子２３が原位置に復元するための復元力（傾斜復元力）となる。摺動子２３と上部案内部材２１とがＸ方向に相対変位すると、上部案内部材２１が摺動子２３の傾斜面２３ｕを上るように摺動子２３と相対変位する。これによって、摺動子２３と上部案内部材２１との相対変位がポテンシャルエネルギー（位置エネルギー）として蓄積され、摺動子２３が原位置に復元するための復元力（傾斜復元力）となる。
【0024】
以下において、上部案内部材２１の上部傾斜面２６、下部案内部材２２の下部傾斜面２７及び摺動子２３の傾斜面２３ｕ、傾斜面２３ｄを、単に「傾斜面」と称することがある。傾斜面を摩擦係数μの滑り面で構成し、傾斜角θは、tanθ＝０．０１５～０．０４５になるように設定する。
【0025】
鋼材ダンパー３０は、金属材料が降伏することによって、上部構造体１２の振動エネルギーを熱エネルギーに変換するように構成されている。鋼材ダンパー３０は、水平面内の任意方向に対してほぼ同じ復元力特性を有する。鋼材ダンパー３０は、製品として市販されている周知の構成である。
【0026】
図５は、鋼材ダンパー３０を示す斜視図である。
例えば、図５に示すように、鋼材ダンパー３０は、下部構造体１１に固定される下側ベースプレート３１と、上部構造体１２に固定される上側ベースプレート３２と、４本のＵ型鋼材３３と、有している。Ｕ型鋼材３３は、金属減衰部材である鋼製である。Ｕ型鋼材３３は、下側ベースプレート３１及び上側ベースプレート３２と、ボルト３４を介して接続されている。４本のＵ型鋼材３３は、互いに９０度ずれた状態で配置されている。なお、Ｕ型鋼材３３の本数は適宜設定可能である。ダンパーの復元力特性を図６に示す（実線は実験値であり、破線はモデル化を示す）。
例えば、図５に示すように、鋼材ダンパー３０は、下部構造体１１に固定される下側ベースプレート３１と、上部構造体１２に固定される上側ベースプレート３２と、４本のＵ型鋼材３３と、有している。Ｕ型鋼材３３は、金属減衰部材である鋼製である。Ｕ型鋼材３３は、下側ベースプレート３１及び上側ベースプレート３２と、ボルト３４を介して接続されている。４本のＵ型鋼材３３は、互いに９０度ずれた状態で配置されている。なお、Ｕ型鋼材３３の本数は適宜設定可能である。ダンパーの復元力特性を図６に示す（実線は実験値であり、破線はモデル化を示す）。
【0027】
以下に、上記の免震機構１の作用効果について説明する。
鋼材ダンパー３０の降伏変位（折点変位）は、２０～３０ｍｍ程度である。降伏後の２次剛性は初期剛性の１／６０程度である。鋼材ダンパー３０の負担荷重は、Ｕ型鋼材３３の厚さや本数などを調整することにより自由に設定することができる。
鋼材ダンパー３０の降伏変位（折点変位）は、２０～３０ｍｍ程度である。降伏後の２次剛性は初期剛性の１／６０程度である。鋼材ダンパー３０の負担荷重は、Ｕ型鋼材３３の厚さや本数などを調整することにより自由に設定することができる。
【0028】
傾斜滑り支承２０の傾斜角θのtanθ＝０．０１５～０．０４５は、地震時に応答加速度の増大を抑制しつつ復元力を確保できる範囲として設定するものである。例えばtanθ＝０．０２（勾配が１／５０）ではθ＝１．１°に相当する。この勾配では免震層１３の水平変位５００ｍｍに対する鉛直変位は１０ｍｍであり、従来のＦＰＳと比較してもわずかな高さ変化に留まり、傾斜滑り支承２０の高さを小さくできる。また、傾斜面（滑り面）は、球面でなく傾斜平面のため、安価に製造できる。
【0029】
免震層１３に設置した全ての鋼材ダンパー３０の降伏荷重（降伏変位時の荷重）Ｆｙ、免震層１３に作用する全荷重（自重）Ｗ、傾斜面（滑り面）の摩擦係数μのとき、下記の式（２）を満たすことによって、残留変位をほぼなくすことができる。詳細については、後述する検証で説明する。
【0030】
【数2】
【0031】
近年、摩擦係数μを小さくして免震性能を向上させた滑り支承が実用化されてきた。例えばθ＝１．５°、摩擦係数μ＝０．０１２のとき、全荷重Ｗに対する鋼材ダンパーの降伏荷重Ｆｙの比は、下記の式（３）となる。鋼材ダンパーの降伏荷重Ｆｙを自重Ｗの０．０４倍以下にすればよいことが分かる。
【0032】
【数3】
【0033】
免震層１３に作用する軸力（自重）Ｗとする。
傾斜による復元力Ｆｒは、Ｆｒ＝Ｗｔａｎθと表される。一方、摩擦抵抗力ＦｆはＦｆ＝μＷと表される。降伏荷重Ｆｙより、残留変位をなくすためには、下記の式（４）とする必要がありそうだが、この１／２以下の復元力でもほぼ残留変形をなくせることが時刻歴応答解析で確認されている。なお、鋼材ダンパー３０のない摩擦だけの免震機構については、特願２０１１－２０１８７３（特開２０１３－６４４１８号公報）で同様の結果が示されている。
傾斜による復元力Ｆｒは、Ｆｒ＝Ｗｔａｎθと表される。一方、摩擦抵抗力ＦｆはＦｆ＝μＷと表される。降伏荷重Ｆｙより、残留変位をなくすためには、下記の式（４）とする必要がありそうだが、この１／２以下の復元力でもほぼ残留変形をなくせることが時刻歴応答解析で確認されている。なお、鋼材ダンパー３０のない摩擦だけの免震機構については、特願２０１１－２０１８７３（特開２０１３－６４４１８号公報）で同様の結果が示されている。
【0034】
【数4】
【0035】
免震層１３に並列配置された傾斜滑り支承２０と鋼材ダンパー３０とを備える免震機構１の復元力特性は、図７に示すように、各々の復元力を重ね合わせ図７の右図（復元力特性）の太線となり、鋼材ダンパー３０がない図１７と類似した特性となる。図７の復元力特性は、摩擦力をμＷ＋Ｆｙとみなした傾斜滑り支承の復元力特性とほぼ同じになることから、本実施形態によれば、鋼材ダンパー３０の諸元を調整することで摩擦係数μを調整するのと同様の効果が得られる。鋼材ダンパー３０は、ローコストで諸元の調整も容易なので、摩擦係数μを一定値としたままでも所望の復元力特性に調整しやすい。
【0036】
免震機構１において、滑りを生じ始めるときの水平荷重Ｆ０は、傾斜面の摩擦係数μ＝０．０１２、傾斜角θ＝１．５°として、下記の式（５）で表される。
【0037】
【数5】
【0038】
すなわち、免震層１３に作用する水平荷重Ｆ０が自重Ｗの０．０３８倍まで全く変位せず、これに鋼材ダンパー３０の降伏荷重Ｆｙを加えた値を上回ると滑りを生じることになる。したがって、図１７の鋼材ダンパー３０がない傾斜滑り支承と同様、免震構造物に生じる応答加速度は滑りを生じることで頭打ちされることとなる。一方、積層ゴムやダンパーからなる一般的な免震構造では、積層ゴムの剛性があるため加速度の頭打ちができず、過大な入力時での加速度は免震機構１の方が小さくできる。また、ＦＰＳや積層ゴムを免震支承に使用した場合には、免震層の固有周期が存在しその周期で加振入力された場合には共振により応答が大きくなる特性があるが、免震機構１の場合には固有周期が存在しないので共振することがない。
【0039】
滑り支承は滑り出す際に大きな剛性変化がある（滑る前は剛性∞、滑り後は剛性０と変化する）ため、過大な加速度を生じやすいが、免震機構１によれば鋼材ダンパー３０の剛性があるため剛性変化が小さくなり（滑る前は鋼材ダンパー３０の初期剛性、滑った後は２次剛性へと変化する）、過大な加速度を生じにくくなる。
【0040】
免震機構１の傾斜滑り支承２０及び鋼材ダンパー３０に加え、オイルダンパーを並列配置することもできる。オイルダンパーを並列配置することで、応答加速度をさらに低減することができる。
【0041】
【0042】
解析条件は、以下の通りである。
・全重量Ｗ＝１００００ｋＮ
・傾斜滑り支承：摩擦係数μ＝０．０１２（摺動復元力を図８の（ａ）に示す）（完全剛塑性とせず、実験結果をもとに折れ点変位０．２ｍｍの初期剛性を設定する）
・傾斜滑り支承：傾斜角θ＝１．５°（傾斜復元力を図８の（ｂ）に示す）
・全重量Ｗ＝１００００ｋＮ
・傾斜滑り支承：摩擦係数μ＝０．０１２（摺動復元力を図８の（ａ）に示す）（完全剛塑性とせず、実験結果をもとに折れ点変位０．２ｍｍの初期剛性を設定する）
・傾斜滑り支承：傾斜角θ＝１．５°（傾斜復元力を図８の（ｂ）に示す）
【0043】
パラメータは以下の通りである。
地震波は、下記の表１に示す通りであり、波形を図９に示す。
地震波は、下記の表１に示す通りであり、波形を図９に示す。
【0044】
【表1】
【0045】
鋼材ダンパーの降伏せん断力を図１０に示す。日鉄エンジニアリング株式会社製の免震ＮＳＵダンパー（登録商標）を使用する。
・降伏せん断力：Ｆｙとする
・１次剛性の折曲がり点（降伏変位）：２０ｍｍとする
・１次剛性ｋ１：Ｆｙ／２０ｍｍとする
・２次剛性ｋ２：１次剛性ｋ１の１／６０とする
・降伏せん断力：Ｆｙとする
・１次剛性の折曲がり点（降伏変位）：２０ｍｍとする
・１次剛性ｋ１：Ｆｙ／２０ｍｍとする
・２次剛性ｋ２：１次剛性ｋ１の１／６０とする
【0046】
以下に、鋼材ダンパーの負担比（降伏荷重Ｆｙの自重Ｗに対する比率）を変化させたときの解析を行い、残留変位の低減効果を検討する。傾斜面（滑り面）の傾斜角θ、摩擦係数μのとき、傾斜復元力Ｆ１及び履歴抵抗力Ｆ２は、下記の式（６）に示す通りである。
【0047】
【数6】
【0048】
α＝Ｆ１／Ｆ２を０．１～２．０まで変化させて時刻歴応答解析を行い、残留変位を計算した。下記の式（７）に示す。
【0049】
【数7】
【0050】
ここでは、θ＝１．５°，μ＝０．０１２（低摩擦材）として６種類の地震動に対する応答解析を行い、α＝０．３，０．５，１．０について各応答変位波形と残留変位を示すとともに、各地震動についてα＝０．１～２．０と残留変位との関係からα≧０．５とすれば残留変位をほぼなくせることを示す。
【0051】
下記の表２に、解析に用いた鋼材ダンパー諸元（波形出力した分のみ抜粋）を示す。Ｗは建物自重である。
【0052】
【表2】
【0053】
検証結果を図１１～図１６に示す。
図１１では、（ａ）質点における加速度波形を示し、（ｂ）質点における免震層の変位波形（告示神戸）を示し、（ｃ）（ｂ）の免震層の変位波形の局部拡大を示す。なお、Ｆｙ＝Ｗｔａｎθ／０．３－μＷ＝０．０７５３Ｗである。
図１２では、復元力特性を示し、（ａ）傾斜滑り支承の傾斜復元力の履歴を示し、（ｂ）傾斜滑り支承の摩擦復元力の履歴を示し、（ｃ）鋼材ダンパーのせん断力の履歴を示し、（ｄ）（ａ），（ｂ）及び（ｃ）の合成後の復元力特性を示す。なお、Ｗｔａｎθ＝０．３（μＷ＋Ｆｙ）（Ｃａｓｅ１の時の告示神戸波）である。
図１３では、Ｃａｓｅ１の免震層の変位波形を示し、（ａ）エルセントロＮＳ（５０）、（ｂ）タフトＥＷ（５０）、（ｃ）八戸ＮＳ（５０）、（ｄ）告示神戸、（ｅ）告示関東、（ｆ）告示八戸を示している。なお、Ｗｔａｎθ＝０．３（μＷ＋Ｆｙ）の時である。
図１４では、Ｃａｓｅ２の免震層の変位波形を示し、（ａ）エルセントロＮＳ（５０）、（ｂ）タフトＥＷ（５０）、（ｃ）八戸ＮＳ（５０）、（ｄ）告示神戸、（ｅ）告示関東、（ｆ）告示八戸を示している。なお、Ｗｔａｎθ＝０．５（μＷ＋Ｆｙ）の時である。
図１５では、Ｃａｓｅ３の免震層の変位波形を示し、（ａ）エルセントロＮＳ（５０）、（ｂ）タフトＥＷ（５０）、（ｃ）八戸ＮＳ（５０）、（ｄ）告示神戸、（ｅ）告示関東、（ｆ）告示八戸を示している。なお、Ｗｔａｎθ＝１．０（μＷ＋Ｆｙ）の時である。
図１６では、残留変位とＷｔａｎθ／（μＷ＋Ｆｙ）との関係を示し、（ａ）エルセントロＮＳ（５０）、（ｂ）タフトＥＷ（５０）、（ｃ）八戸ＮＳ（５０）、（ｄ）告示神戸、（ｅ）告示関東、（ｆ）告示八戸を示している。
図１１では、（ａ）質点における加速度波形を示し、（ｂ）質点における免震層の変位波形（告示神戸）を示し、（ｃ）（ｂ）の免震層の変位波形の局部拡大を示す。なお、Ｆｙ＝Ｗｔａｎθ／０．３－μＷ＝０．０７５３Ｗである。
図１２では、復元力特性を示し、（ａ）傾斜滑り支承の傾斜復元力の履歴を示し、（ｂ）傾斜滑り支承の摩擦復元力の履歴を示し、（ｃ）鋼材ダンパーのせん断力の履歴を示し、（ｄ）（ａ），（ｂ）及び（ｃ）の合成後の復元力特性を示す。なお、Ｗｔａｎθ＝０．３（μＷ＋Ｆｙ）（Ｃａｓｅ１の時の告示神戸波）である。
図１３では、Ｃａｓｅ１の免震層の変位波形を示し、（ａ）エルセントロＮＳ（５０）、（ｂ）タフトＥＷ（５０）、（ｃ）八戸ＮＳ（５０）、（ｄ）告示神戸、（ｅ）告示関東、（ｆ）告示八戸を示している。なお、Ｗｔａｎθ＝０．３（μＷ＋Ｆｙ）の時である。
図１４では、Ｃａｓｅ２の免震層の変位波形を示し、（ａ）エルセントロＮＳ（５０）、（ｂ）タフトＥＷ（５０）、（ｃ）八戸ＮＳ（５０）、（ｄ）告示神戸、（ｅ）告示関東、（ｆ）告示八戸を示している。なお、Ｗｔａｎθ＝０．５（μＷ＋Ｆｙ）の時である。
図１５では、Ｃａｓｅ３の免震層の変位波形を示し、（ａ）エルセントロＮＳ（５０）、（ｂ）タフトＥＷ（５０）、（ｃ）八戸ＮＳ（５０）、（ｄ）告示神戸、（ｅ）告示関東、（ｆ）告示八戸を示している。なお、Ｗｔａｎθ＝１．０（μＷ＋Ｆｙ）の時である。
図１６では、残留変位とＷｔａｎθ／（μＷ＋Ｆｙ）との関係を示し、（ａ）エルセントロＮＳ（５０）、（ｂ）タフトＥＷ（５０）、（ｃ）八戸ＮＳ（５０）、（ｄ）告示神戸、（ｅ）告示関東、（ｆ）告示八戸を示している。
【0054】
このように構成された免震機構１では、下記の数（８）を満たしている。これによって、復元力特性が摩擦力をμＷ＋Ｆｙとみなした傾斜滑り支承の復元力特性とほぼ同じになる。傾斜滑り支承２０の傾斜復元力が、傾斜滑り支承２０の摩擦抵抗力と鋼材ダンパー３０の降伏荷重との合計の０．５倍以上（換言すると、鋼材ダンパー３０の降伏荷重を、傾斜滑り支承２０の傾斜復元力の２倍－傾斜滑り支承２０の摩擦抵抗力以下）となるように鋼材ダンパー３０の諸元を調整することによって残留変位を２ｍｍ以下にまで残留変位を抑制しつつ、任意の復元力特性を実現することができる。このように残留変位をほとんどなくせるため、地震後にジャッキ等を用いて建物を原位置に復元する作業は不要となり、地震後もそのまま継続使用することができる。
【0055】
【数8】
【0056】
なお、上述した実施の形態において示した組立手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【0057】
１１…下部構造体
１２…上部構造体
２０…傾斜滑り支承
２３ｄ…傾斜面
２３ｕ…傾斜面
２６…上部傾斜面（傾斜面）
２７…下部傾斜面（傾斜面）
３０…鋼材ダンパー
１００…免震機構
Ｆ１…傾斜復元力
Ｆｆ…摩擦抵抗力
Ｆｙ…降伏荷重
θ…傾斜角
μ…摩擦係数
１２…上部構造体
２０…傾斜滑り支承
２３ｄ…傾斜面
２３ｕ…傾斜面
２６…上部傾斜面（傾斜面）
２７…下部傾斜面（傾斜面）
３０…鋼材ダンパー
１００…免震機構
Ｆ１…傾斜復元力
Ｆｆ…摩擦抵抗力
Ｆｙ…降伏荷重
θ…傾斜角
μ…摩擦係数
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】