特開 2022-7003 免震装置およびこれを備えた免震構造物

(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】P2022007003

(43)【公開日】2022-01-13

(54)【発明の名称】免震装置およびこれを備えた免震構造物

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/04 20060101AFI20220105BHJP

   F16F 1/18 20060101ALI20220105BHJP

   F16F 1/40 20060101ALI20220105BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20220105BHJP

【ＦＩ】

F16F15/04 E

F16F15/04 P

F16F1/18 Z

F16F1/40

E04H9/02 331A

E04H9/02 331E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020109633

(22)【出願日】2020-06-25

(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】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 宏一

(72)【発明者】

【氏名】田中 栄次

【テーマコード（参考）】

2E139

3J048

3J059

【Ｆターム（参考）】

2E139AA01

2E139AD03

2E139CA02

2E139CA24

2E139CB04

2E139CB05

2E139CB07

2E139CB20

2E139CC11

3J048AA03

3J048BA08

3J048BC04

3J048BG04

3J048EA38

3J059AA04

3J059AC01

3J059BA11

3J059BA43

3J059BB09

3J059DA16

3J059GA42

(57)【要約】

【課題】地震の規模に応じて段階的に応答変位を抑制することができる免震装置およびこれを備えた免震構造物を提供する。
【解決手段】積層ゴム１４と、積層ゴム１４の下端に固定されたシアキー１６と、シアキー１６を囲むように間隔をあけて設けられた複数の円筒状のリンク１８と、隣り合うリンク１８間に設けられるとともにリンク１８どうしを離す方向に付勢する板ばね２０と、最外側のリンク１８の外方向への移動を規制するためにこのリンク１８の外側に配置された規制体２４を備えるようにする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層ゴムと、前記積層ゴムの下端に配置されたシアキーと、前記シアキーを囲むように間隔をあけて設けられた複数の円筒状のリンクと、隣り合う前記リンク間に設けられるとともに前記リンクどうしを離す方向に付勢する板ばねと、最外側の前記リンクの外方向への移動を規制するために前記リンクの外側に配置された規制体を備えることを特徴とする免震装置。

【請求項2】

前記積層ゴムの過大な変位を制限するための変位制限治具が前記積層ゴムの外側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。

【請求項3】

前記シアキーと、最内側に設けられる前記リンクの間に隙間が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の免震装置。

【請求項4】

前記シアキーは、上部躯体に固定された前記積層ゴムから下側に向けて突出するとともに下部躯体の上面に対して滑動可能に当接していることを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の免震装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一つに記載の免震装置を備えることを特徴とする免震構造物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、免震装置およびこれを備えた免震構造物に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、免震建物は積層ゴム等の免震装置を使って建物の固有周期を伸ばすことにより、地震入力の低減を図る構造として知られている。応答加速度を大きく低減でき、地震時の家具の転倒抑制などにも有効である。

【0003】

しかし、近年、大きな地震波形が観測されることが多く、免震建物の変位が設計想定値よりも大きくなって擁壁に衝突するという懸念が提起されている。さらに、最近は長周期長時間地震動への対策も必要とされてきており、周期を伸ばすだけではなく、さらなる変位抑制を図ることが重要となってきている。

【0004】

変位抑制に着目すれば、ダンパーなどを大量に設定して減衰を増やすことや、擁壁への衝突を回避するためのストッパーを設けることなどが有効である。しかし、これらの対策は建物の短周期化につながり、免震構造が持つ長周期化による応答加速度低減とは相反する。このようなことから、応答加速度低減効果を損なわずに、応答変位を抑制するような構造が求められている。

【0005】

応答加速度低減効果を損なわずに、応答変位を抑制するような従来の装置としては、例えば特許文献１に示すような装置が知られている。また、例えば特許文献２～４に示すような硬化型装置と回転慣性装置を組み合わせた装置が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１８－０９６５０１号公報

【特許文献2】特開２０１７－００３０８９号公報

【特許文献3】特開２０１７－００３０９０号公報

【特許文献4】特開２０１９－１７８５３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、上記の従来の特許文献１等の装置では、応答加速度の低減効果を損なうことなく、地震の規模に応じて段階的に応答変位を抑制することは難しい。このため、このような問題を解決することができる装置が求められていた。

【0008】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、応答加速度の低減効果を損なうことなく、地震の規模に応じて段階的に応答変位を抑制することができる免震装置およびこれを備えた免震構造物を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る免震装置は、積層ゴムと、前記積層ゴムの下端に配置されたシアキーと、前記シアキーを囲むように間隔をあけて設けられた複数の円筒状のリンクと、隣り合う前記リンク間に設けられるとともに前記リンクどうしを離す方向に付勢する板ばねと、最外側の前記リンクの外方向への移動を規制するために前記リンクの外側に配置された規制体を備えることを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係る他の免震装置は、上述した発明において、前記積層ゴムの過大な変位を制限するための変位制限治具が前記積層ゴムの外側に設けられていることを特徴とする。

【0011】

また、本発明に係る他の免震装置は、上述した発明において、前記シアキーと、最内側に設けられる前記リンクの間に隙間が設けられていることを特徴とする。

【0012】

また、本発明に係る他の免震装置は、上述した発明において、前記シアキーは、上部躯体に固定された前記積層ゴムから下側に向けて突出するとともに下部躯体の上面に対して滑動可能に当接していることを特徴とする。

【0013】

また、本発明に係る免震構造物は、上述した免震装置を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る免震装置によれば、積層ゴムと、前記積層ゴムの下端に配置されたシアキーと、前記シアキーを囲むように間隔をあけて設けられた複数の円筒状のリンクと、隣り合う前記リンク間に設けられるとともに前記リンクどうしを離す方向に付勢する板ばねと、最外側の前記リンクの外方向への移動を規制するために前記リンクの外側に配置された規制体を備えるので、小規模地震時には、積層ゴムがせん断変形して免震効果を発揮する。一方、大規模地震時には、積層ゴム下部のシアキーが水平方向に変位し、リンクに接触してリンク間隔が接近し、この間の板ばねがリンクを離す方向に弾性的に付勢する。これによりシアキーに反力が作用するため、任意の水平方向変位に有効に対応することができる。したがって、応答加速度の低減効果を損なうことなく、地震の規模に応じて段階的に応答変位を抑制することができるという効果を奏する。

【0015】

また、本発明に係る他の免震装置によれば、前記積層ゴムの過大な変位を制限するための変位制限治具が前記積層ゴムの外側に設けられているので、積層ゴムの過大な変位を制限することができるという効果を奏する。

【0016】

また、本発明に係る他の免震装置によれば、前記シアキーと、最内側に設けられる前記リンクの間に隙間が設けられているので、シアキーの変位が隙間よりも小さい微小変位であれば最内側のリンクに接触しない。このため、微小変位時に機能を発揮させないようにすることができるという効果を奏する。

【0017】

また、本発明に係る他の免震装置によれば、前記シアキーは、上部躯体に固定された前記積層ゴムから下側に向けて突出するとともに下部躯体の上面に対して滑動可能に当接しているので、上部躯体から下部躯体に軸力を伝達しつつ、水平の任意方向の変位に有効に対応することができるという効果を奏する。

【0018】

また、本発明に係る免震構造物によれば、上述した免震装置を備えるので、応答加速度の低減効果を損なうことなく、地震の規模に応じて段階的に応答変位を抑制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、本発明に係る免震装置の実施の形態を示す側断面図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ線に沿った平断面図である。

【図3】図３は、図１のＢ－Ｂ線に沿った平断面図であり、（１）は実施例１、（２）は実施例２である。

【図4】図４は、本実施の形態に係る免震装置で得られる復元力特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、本発明に係る免震装置およびこれを備えた免震構造物の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0021】

図１および図２に示すように、本発明の実施の形態に係る免震装置１０は、上層の梁１２（上部躯体）に固定された積層ゴム１４と、積層ゴム１４の下側に固定されたシアキー１６と、シアキー１６の外側周囲に間隔をあけて設けられた複数の円筒状のリンク１８と、板ばね２０と、下層の梁２２（下部躯体）に固定された規制体２４とを備える。シアキー１６と、リンク１８と、板ばね２０と、規制体２４からなる機構を硬化型装置と呼ぶものとする。

【0022】

積層ゴム１４は、ゴム層と鋼板とを上下方向に複数積層した円柱状のものである。積層ゴム１４は梁１２の下面にプレート２６を介して固定される。積層ゴム１４の外側には、積層ゴム１４の過大な変位を制限するための変位制限治具２８が積層ゴム１４から間隔をあけて設けられている。変位制限治具２８は、ボルト３０でプレート２６に固定された水平プレート３２と、水平プレート３２の下面から突出する直角三角状の鉛直プレート３４からなる。鉛直プレート３４の斜辺は、側面視で下に行くにしたがって積層ゴム１４から離れるように傾斜し、平面視で積層ゴム１４の中心から放射方向に延びている。変位制限治具２８は、周方向に間隔をあけて４つ以上配置することが望ましい。例えば、図３（１）に示すように、積層ゴム１４を中心とする円の周方向に等間隔に４つ配置してもよいし、図３（２）に示すように、８つ配置してもよい。

【0023】

シアキー１６は、積層ゴム１４の下面に設けたプレート２６から鉛直下方に突出した円柱状の部材である。シアキー１６の上端の外周面からは、鍔状の押え板３６が水平に張り出している。この押え板３６は、リンク１８の上下方向の動きを抑えるためのものである。シアキー１６の下面は、下層の躯体２２Ａの上面に固定された滑り板３８に当接している。したがって、シアキー１６は、上層の梁１２から積層ゴム１４を介して下層の躯体２２Ａに軸力を伝達しつつ、滑り板３８に沿って水平方向に滑動可能である。このように、シアキー１６は、上部の軸力を支持する滑り支承を構成する。なお、シアキー１６の下面はこのような配置に限るものではなく、隙間を設けて下層の躯体２２Ａから浮かせて配置してもよい。

【0024】

リンク１８は、シアキー１６の軸線Ｚと略同軸状に配置される鋼製の円筒体であり、滑り板３８に沿って水平方向に滑動可能に設けられる。リンク１８は、例えば円形鋼管を輪切りにして作製することができる。リンク１８は、上方に位置する押え板３６によって上下方向の動きが規制されている。また、最外側のリンク１８は、規制体２４の内周側に固定される。最内側のリンク１８とシアキー１６との間には、隙間Ｇ（ギャップ）が設けられている。シアキー１６の水平方向の変位が隙間Ｇよりも小さい微小変位であれば最内側のリンク１８に接触しないので、微小変位時に硬化装置の機能を発揮させないようにすることができる。

【0025】

板ばね２０は、隣り合う円筒状のリンク１８間の隙間に設けられるとともにリンク１８どうしを離す方向に弾性的に付勢する矩形板状のものである。各隙間の板ばね２０は、平面視で円の周方向等間隔に４つ設けられている。板ばね２０の板面は水平方向を向いており、板面の中心部はボルト４０で内側（円の半径方向内側）のリンク１８の外周面に固定される。板ばね２０の側縁は外側のリンク１８の内周面に当接している。なお、板ばね２０は、１枚板に限るものではなく、重ね板ばねを用いてもよい。

【0026】

規制体２４は、最外側のリンク１８の外方向への移動を規制するためのものであり、最外側のリンク１８の外側の下層の梁２２上に配置される。この規制体２４は、ボルト４２で梁２２上に固定された水平プレート４４と、水平プレート４４の上面から突出する直角三角状の鉛直プレート４６からなる。鉛直プレート４６は、梁２２の延在方向に延びており、鉛直辺には最外側のリンク１８が固定される。規制体２４は下層の梁２２に固定されるので、規制体２４とシアキー１６は水平方向（軸線Ｚの方向と直交する方向）に相対移動可能である。

【0027】

上記構成の動作および作用について説明する。
図４は、上記の免震装置１０で得られる復元力特性である。図のギャップは、隙間Ｇの寸法に対応している。この図に示すように、小規模地震時には、積層ゴム１４の作動領域となり、通常の免震構造物と同じような挙動を示す。地震動が大きくなると、積層ゴム１４の外側に配置された変位制限治具２８によって、積層ゴム１４の過大な変形が抑制される。これにより、積層ゴム１４が破断するなどの致命的な事象を回避することできる。

【0028】

滑り支承を構成する滑り板３８とシアキー１６の静的摩擦力を超えた時点で、シアキー１６が水平移動して滑り板３８上を滑り始める。復元力特性としては荷重を維持しつつ変形が進むこととなる。この作用によって荷重が増えないことにより、免震構造物全体の長周期化にも寄与することができる。

【0029】

さらに地震動が大きくなると、シアキー１６が最内側のリンク１８に接触して硬化型装置の作動領域となる。この作用により、過大な変位が抑制され、擁壁衝突などの重大な事象を回避することができる。すなわち、シアキー１６が最内側のリンク１８に接触すると、その外側のリンク１８との間隔が狭くなり、さらにその外側のリンク１８との間隔が狭くなる。このようにシアキー１６が変位した側のリンク１８どうしが互いに接近する。すると、これらの間に配置された板ばね２０がリンク１８を離す方向に弾性的に付勢し、シアキー１６に反力が作用する。これにより、シアキー１６の任意方向の水平変位に有効に対応することができる。任意方向の地震に対し、応答加速度の低減効果を損なうことなく、地震の規模に応じて段階的に応答変位を抑制することができる。また、硬化型装置は、リンク１８と板ばね２０による簡単な構成のため、容易に設置することができる。

【0030】

次に、本実施の形態の免震構造物について説明する。
この免震構造物は、免震層に上記の免震装置１０を備えた免震建物である。この免震構造物によれば、上記の免震装置１０を備えるので、任意方向の地震に対し、応答加速度の低減効果を損なうことなく、地震の規模に応じて段階的に応答変位を抑制することができる。

【0031】

以上説明したように、本発明に係る免震装置によれば、積層ゴムと、前記積層ゴムの下端に配置されたシアキーと、前記シアキーを囲むように間隔をあけて設けられた複数の円筒状のリンクと、隣り合う前記リンク間に設けられるとともに前記リンクどうしを離す方向に付勢する板ばねと、最外側の前記リンクの外方向への移動を規制するために前記リンクの外側に配置された規制体を備えるので、小規模地震時には、積層ゴムがせん断変形して免震効果を発揮する。一方、大規模地震時には、積層ゴム下部のシアキーが水平方向に変位し、リンクに接触してリンク間隔が接近し、この間の板ばねがリンクを離す方向に弾性的に付勢する。これによりシアキーに反力が作用するため、任意の水平方向変位に有効に対応することができる。したがって、応答加速度の低減効果を損なうことなく、地震の規模に応じて段階的に応答変位を抑制することができる。

【0032】

また、本発明に係る他の免震装置によれば、前記積層ゴムの過大な変位を制限するための変位制限治具が前記積層ゴムの外側に設けられている。

【0033】

また、本発明に係る他の免震装置によれば、前記シアキーと、最内側に設けられる前記リンクの間に隙間が設けられているので、シアキーの変位が隙間よりも小さい微小変位であれば最内側のリンクに接触しない。このため、微小変位時に機能を発揮させないようにすることができる。

【0034】

また、本発明に係る他の免震装置によれば、前記シアキーは、上部躯体に固定された前記積層ゴムから下側に向けて突出するとともに下部躯体の上面に対して滑動可能に当接しているので、上部躯体から下部躯体に軸力を伝達しつつ、水平の任意方向の変位に有効に対応することができる。

【0035】

また、本発明に係る免震構造物によれば、上述した免震装置を備えるので、応答加速度の低減効果を損なうことなく、地震の規模に応じて段階的に応答変位を抑制することができる。

【産業上の利用可能性】

【0036】

以上のように、本発明に係る免震装置およびこれを備えた免震構造物は、地震に対する応答加速度の低減効果を損なわずに応答変位を抑制する免震構造に有用であり、特に、地震の規模に応じて段階的に応答変位を抑制するのに適している。

【符号の説明】

【0037】

１０ 免震装置
１２ 梁（上部躯体）
１４ 積層ゴム
１６ シアキー
１８ リンク
２０ 板ばね
２２ 梁（下部躯体）
２２Ａ 躯体
２４ 規制体
２６ プレート
２８ 変位制限治具
３０，４０，４２ ボルト
３２，４４ 水平プレート
３４，４６ 鉛直プレート
３６ 押え板
３８ 滑り板
Ｇ 隙間
Ｚ 軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】