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(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】P2023130206
(43)【公開日】2023-09-20
(54)【発明の名称】変位依存型ダンパー
(51)【国際特許分類】
F16F 15/04 20060101AFI20230912BHJP
F16F 15/02 20060101ALI20230912BHJP
F16F 7/08 20060101ALI20230912BHJP
E04H 9/02 20060101ALI20230912BHJP
【ＦＩ】
F16F15/04 E
F16F15/02 E
F16F7/08
E04H9/02 351
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022034742
(22)【出願日】2022-03-07
(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】劉 銘崇
(72)【発明者】
【氏名】磯田 和彦
【テーマコード（参考）】
2E139
3J048
3J066
【Ｆターム（参考）】
2E139AA01
2E139AC19
2E139BA19
2E139BD35
3J048AA03
3J048AC01
3J048BC02
3J048BG04
3J048DA01
3J048EA38
3J066AA26
3J066CA07
3J066CB07
(57)【要約】
【課題】免震支承の形態にかかわらず免震層に設置可能な変位依存型ダンパーを提供する。
【解決手段】上面にＶ字形の凹状の下摺接面２３をＸ方向（第１方向）に有し、構造物の下部構造体１４の上方に固定される下沓２と、下面に逆Ｖ字形の凹状の上摺接面３３を、Ｘ方向と水平面上において直交するＹ方向（第２方向）に有し、構造物の上部構造体１５の下方に固定される上沓３と、下摺接面２３に対してＸ方向に摺動可能な下摺動面と、上摺接面に対して第２方向に摺動可能な上摺動面４６を備える摺動子４と、上沓３と上部構造体１５との間に設けられ鉛直方向に弾性変形可能な圧縮ばね５１（弾性部材）と、を有する。
【選択図】図３
【解決手段】上面にＶ字形の凹状の下摺接面２３をＸ方向（第１方向）に有し、構造物の下部構造体１４の上方に固定される下沓２と、下面に逆Ｖ字形の凹状の上摺接面３３を、Ｘ方向と水平面上において直交するＹ方向（第２方向）に有し、構造物の上部構造体１５の下方に固定される上沓３と、下摺接面２３に対してＸ方向に摺動可能な下摺動面と、上摺接面に対して第２方向に摺動可能な上摺動面４６を備える摺動子４と、上沓３と上部構造体１５との間に設けられ鉛直方向に弾性変形可能な圧縮ばね５１（弾性部材）と、を有する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上面にＶ字形の凹状の下摺接面を第１方向に有し、構造物の下部構造体の上方に固定される下沓と、
下面に逆Ｖ字形の凹状の上摺接面を、前記第１方向と水平面上において直交する第２方向に有し、構造物の上部構造体の下方に固定される上沓と、
前記下摺接面に対して前記第１方向に摺動可能な下摺動面と、前記上摺接面に対して前記第２方向に摺動可能な上摺動面を備える摺動子と、
前記上沓と前記上部構造体との間に設けられ鉛直方向に弾性変形可能な弾性部材と、を有する変位依存型ダンパー。
下面に逆Ｖ字形の凹状の上摺接面を、前記第１方向と水平面上において直交する第２方向に有し、構造物の上部構造体の下方に固定される上沓と、
前記下摺接面に対して前記第１方向に摺動可能な下摺動面と、前記上摺接面に対して前記第２方向に摺動可能な上摺動面を備える摺動子と、
前記上沓と前記上部構造体との間に設けられ鉛直方向に弾性変形可能な弾性部材と、を有する変位依存型ダンパー。
【請求項2】
上面にＶ字形の凹状の下摺接面を第１方向に有し、構造物の下部構造体の上方に固定される下沓と、
下面に逆Ｖ字形の凹状の上摺接面を、前記第１方向と水平面上において直交する第２方向に有し、構造物の上部構造体の下方に固定される上沓と、
前記下摺接面に対して前記第１方向に摺動可能な下摺動面と、前記上摺接面に対して前記第２方向に摺動可能な上摺動面を備える摺動子と、を有し、
前記摺動子は、
前記下摺動面を有する下側部材と、
前記上摺動面を有する上側部材と、
前記下側部材と前記上側部材との間に設けられ鉛直方向に弾性変形可能な弾性部材と、を有する変位依存型ダンパー。
下面に逆Ｖ字形の凹状の上摺接面を、前記第１方向と水平面上において直交する第２方向に有し、構造物の上部構造体の下方に固定される上沓と、
前記下摺接面に対して前記第１方向に摺動可能な下摺動面と、前記上摺接面に対して前記第２方向に摺動可能な上摺動面を備える摺動子と、を有し、
前記摺動子は、
前記下摺動面を有する下側部材と、
前記上摺動面を有する上側部材と、
前記下側部材と前記上側部材との間に設けられ鉛直方向に弾性変形可能な弾性部材と、を有する変位依存型ダンパー。
【請求項3】
上面に下方に凹んだ球面状の下摺接面を有し、構造物の下部構造体の上方に固定される下沓と、
下面に上方に凹んだ球面状の上摺接面を有し、構造物の上部構造体の下方に固定される上沓と、
前記下摺接面に対して摺動可能な下摺動面と、前記上摺接面に対して摺動可能な上摺動面を備える摺動子と、を有し、
前記摺動子は、
前記下摺動面を有する下側部材と、
前記上摺動面を有する上側部材と、
前記下側部材と前記上側部材との間に設けられ鉛直方向に弾性変形可能な弾性部材と、を有する変位依存型ダンパー。
下面に上方に凹んだ球面状の上摺接面を有し、構造物の上部構造体の下方に固定される上沓と、
前記下摺接面に対して摺動可能な下摺動面と、前記上摺接面に対して摺動可能な上摺動面を備える摺動子と、を有し、
前記摺動子は、
前記下摺動面を有する下側部材と、
前記上摺動面を有する上側部材と、
前記下側部材と前記上側部材との間に設けられ鉛直方向に弾性変形可能な弾性部材と、を有する変位依存型ダンパー。
【請求項4】
前記弾性部材の水平方向の変形を規制する水平変位規制部材を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の変位依存型ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、変位依存型ダンパーに関する。
【背景技術】
【0002】
一般的な摩擦ダンパーは、外筒から内筒に締付力を加え、外筒と内筒の間の相対変位と接触面の摩擦力による履歴吸収エネルギーで地震エネルギーを吸収する。このような摩擦ダンパーの復元力特性は、締付力が一定で、内筒と外筒との間の摩擦係数も一定であれば、変位の増減に依存せず摩擦力が一定となる。
【0003】
一方、摩擦力が変位の増減に依存する変位依存型摩擦ダンパーも知られている（例えば、特許文献１参照）。変位依存型摩擦ダンパーの復元力特性は、変位が増加すると共に摩擦力が増大する特徴がある。このため、変位依存型摩擦ダンパーは、変位が小さい中小地震時には小さな摩擦力、変位が大きくなる大地震時には大きな摩擦力を生じることになる。すなわち、大地震時における最大摩擦力と同じ摩擦力をもつ従来の変位依存しない摩擦ダンパーを免震層に設置した場合と比べ、変位依存型摩擦ダンパーを免震層に設置した場合は、中小地震時における摩擦力が小さくなるため構造物の応答加速度が低減する。
【0004】
特許文献１に開示された変位依存型摩擦ダンパーは、免震支承である傾斜すべり支承と、鉛直ばねと摩擦ダンパーを直列した鉛直方向変位依存型摩擦ダンパーとを組み合わせることで、上記のような変位依存型の摩擦ダンパーの復元力特性を実現している。その原理は、傾斜すべり支承の水平方向変位の増加に伴い免震の上部構造の鉛直方向変位が増加する特性を利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２１－０２５３００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に開示された変位依存型摩擦ダンパーは、免震支承として傾斜すべり支承が設けられた免震構造に鉛直方向変位依存型摩擦ダンパーを併用する構成であるため、免震支承として傾斜すべり支承以外の一般のゴム支承などが設けられた免震構造には採用できない。
また、特許文献１に開示された変位依存型摩擦ダンパーは、傾斜すべり支承の水平方向変位の増加に伴い免震の上部構造の鉛直方向変位が増加する特性を利用しているため、上部構造の鉛直方向変位を伝達可能な位置に設置され、傾斜すべり支承の設置される免震層とは別の場所に設置される。このような場合、変位依存型摩擦ダンパーを設置するスペースを免震層以外の場所に確保しなければならないとともに、設置やメンテナンスの際には、免震層に設置される傾斜すべり支承の鉛直変位と変位依存摩擦ダンパーの水平変位との調整に労力がかかるという問題がある。
また、特許文献１に開示された変位依存型摩擦ダンパーは、傾斜すべり支承の水平方向変位の増加に伴い免震の上部構造の鉛直方向変位が増加する特性を利用しているため、上部構造の鉛直方向変位を伝達可能な位置に設置され、傾斜すべり支承の設置される免震層とは別の場所に設置される。このような場合、変位依存型摩擦ダンパーを設置するスペースを免震層以外の場所に確保しなければならないとともに、設置やメンテナンスの際には、免震層に設置される傾斜すべり支承の鉛直変位と変位依存摩擦ダンパーの水平変位との調整に労力がかかるという問題がある。
【0007】
そこで、本発明は、免震支承の形態にかかわらず免震層に設置可能な変位依存型ダンパー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】
【0008】
上記目的を達成するため、本発明に係る変位依存型ダンパーは、上面にＶ字形の凹状の下摺接面を第１方向に有し、構造物の下部構造体の上方に固定される下沓と、下面に逆Ｖ字形の凹状の上摺接面を、前記第１方向と水平面上において直交する第２方向に有し、構造物の上部構造体の下方に固定される上沓と、前記下摺接面に対して前記第１方向に摺動可能な下摺動面と、前記上摺接面に対して前記第２方向に摺動可能な上摺動面を備える摺動子と、前記上沓と前記上部構造体との間に設けられ鉛直方向に弾性変形可能な弾性部材と、を有する。
【0009】
上記目的を達成するため、本発明に係る変位依存型ダンパーは、上面にＶ字形の凹状の下摺接面を第１方向に有し、構造物の下部構造体の上方に固定される下沓と、下面に逆Ｖ字形の凹状の上摺接面を、前記第１方向と水平面上において直交する第２方向に有し、構造物の上部構造体の下方に固定される上沓と、前記下摺接面に対して前記第１方向に摺動可能な下摺動面と、前記上摺接面に対して前記第２方向に摺動可能な上摺動面を備える摺動子と、を有し、前記摺動子は、前記下摺動面を有する下側部材と、前記上摺動面を有する上側部材と、前記下側部材と前記上側部材との間に設けられ鉛直方向に弾性変形可能な弾性部材と、を有する。
【0010】
上記目的を達成するため、本発明に係る変位依存型ダンパーは、上面に下方に凹んだ球面状の下摺接面を有し、構造物の下部構造体の上方に固定される下沓と、下面に上方に凹んだ球面状の上摺接面を有し、構造物の上部構造体の下方に固定される上沓と、前記下摺接面に対して摺動可能な下摺動面と、前記上摺接面に対して摺動可能な上摺動面を備える摺動子と、を有し、前記摺動子は、前記下摺動面を有する下側部材と、前記上摺動面を有する上側部材と、前記下側部材と前記上側部材との間に設けられ鉛直方向に弾性変形可能な弾性部材と、を有する。
【0011】
本発明では、変位依存型ダンパーは、水平方向変位の増加に伴い摺動子が下沓に対して上方に移動し、上沓が摺動子に対して上方に移動し、鉛直方向の寸法が大きくなろうとする。変位依存型ダンパーは、下部構造体と上部構造体との間に設置されているため、弾性部材が収縮することで鉛直方向の寸法を一定に維持することができる。
収縮した弾性部材の復元力により、摺動子の下摺動面が下沓の下摺接面に押し付けられ、摺動子の上摺動面が上沓上摺接面に押し付けられて、摺動子と下沓との摩擦抵抗力および摺動子と上沓との摩擦抵抗力とを増大させることができる。変位依存型ダンパーは、水平方向変位の増加に依存して摩擦力が増大する。
本発明の変位依存型ダンパーは、弾性部材の弾性変形により、鉛直方向の寸法を一定に維持しつつ、水平方向変位の増加に依存して摩擦力を増大させることができるため、免震支承として傾斜すべり支承以外の一般のゴム支承や弾性すべり支承などが設けられた免震構造にも採用できる。
また、変位依存型ダンパーは、設置される層の鉛直変位を利用する構成ではないため、免震支承が設けられる免震層に設置することができる。
収縮した弾性部材の復元力により、摺動子の下摺動面が下沓の下摺接面に押し付けられ、摺動子の上摺動面が上沓上摺接面に押し付けられて、摺動子と下沓との摩擦抵抗力および摺動子と上沓との摩擦抵抗力とを増大させることができる。変位依存型ダンパーは、水平方向変位の増加に依存して摩擦力が増大する。
本発明の変位依存型ダンパーは、弾性部材の弾性変形により、鉛直方向の寸法を一定に維持しつつ、水平方向変位の増加に依存して摩擦力を増大させることができるため、免震支承として傾斜すべり支承以外の一般のゴム支承や弾性すべり支承などが設けられた免震構造にも採用できる。
また、変位依存型ダンパーは、設置される層の鉛直変位を利用する構成ではないため、免震支承が設けられる免震層に設置することができる。
【0012】
本発明に係る変位依存型ダンパーでは、前記弾性部材の水平方向の変形を規制する水平変位規制部材を有していてもよい。
【0013】
このような構成とすることにより、弾性部材が水平方向に変位することを防止できる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、免震支承の形態にかかわらず免震層に設置可能である。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第１実施形態による変位依存型ダンパーが設けられた構造物を示す図である。
【図2】第１実施形態による変位依存型ダンパーの平面図である。
【図3】初期状態の変位依存型ダンパーをＹ方向から見た図である。
【図4】初期状態の変位依存型ダンパーをＸ方向から見た図である。
【図5】ガイドプレートの他の形態を示す図である。
【図6】摺動子を上方からみた斜視図である。
【図7】摺動子を下方からみた斜視図である。
【図8】Ｘ方向に変位した変位依存型ダンパーをＹ方向から見た図である。
【図9】Ｙ方向に変位した変位依存型ダンパーをＸ方向から見た図である。
【図10】圧縮ばねの変形を説明する図である。
【図11】圧縮ばねの軸変形と圧縮力との関係を示すグラフである。
【図12】合成復元力を説明する図である。
【図13】第２実施形態による変位依存型ダンパーの平面図である。
【図14】変位依存型ダンパーをＹ方向から見た図である。
【図16】変位依存型ダンパーをＸ方向から見た図である。
【図19】第３実施形態による変位依存型ダンパーの平面図である。
【図20】変位依存型ダンパーの正面図である。
【図21】計算用の地震波を示す表である。
【図22】地震波形を示すグラフである。
【図23】変位依存型ダンパーの復元力を説明する図である。
【図24】レベル２の地震時の最大応答加速度を示すグラフである。
【図25】レベル１の地震時の最大応答加速度を示すグラフである。
【図26】レベル２の地震時の免震変位の結果を示すグラフである。
【図27】レベル１の地震時の免震変位の結果を示すグラフである。
【図28】レベル２の地震時の残留変位の結果を示すグラフである。
【図29】レベル１の地震時の残留変位の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態による変位依存型ダンパーについて、図１－図１２に基づいて説明する。
図１に示すように、第１実施形態による変位依存型ダンパー１は、高層ビルなどの構造物１１の免震層１２に免震支承の積層ゴム支承１３やダンパーとともに設置される。免震層１２は、基礎などの下部構造体１４と、その上方の上部構造体１５との間に設けられる。下部構造体１４と上部構造体１５とは、水平方向に相対変位可能である。
以下、本発明の第１実施形態による変位依存型ダンパーについて、図１－図１２に基づいて説明する。
図１に示すように、第１実施形態による変位依存型ダンパー１は、高層ビルなどの構造物１１の免震層１２に免震支承の積層ゴム支承１３やダンパーとともに設置される。免震層１２は、基礎などの下部構造体１４と、その上方の上部構造体１５との間に設けられる。下部構造体１４と上部構造体１５とは、水平方向に相対変位可能である。
【0017】
変位依存型ダンパー１は、下部構造体１４の上方に固定される下沓２と、上部構造体１５の下方に固定される上沓３と、下沓２と上沓３との間に設けられる摺動子４と、上沓３と上部構造体１５との間に設けられるばね部５と、を有する。下沓２は、上沓３の下方に間隔をあけて配置される。
【0018】
図２から図４に示すように、下沓２および上沓３は、それぞれ長尺の部材で、水平方向に延びる向きに配置される。下沓２が延びる方向と上沓３が延びる方向とは直交している。下沓２が延びる水平方向をＸ方向（第１方向）と表記し、上沓３が延びる水平方向をＹ方向（第２方向）と表記する。図面では、上下方向を矢印Ｚの方向（Ｚ方向）で示す。部材などの形状で、上下方向から見た形状を平面視形状と表記する。
【0019】
下沓２は、下部構造体１４に固定される下部プレート２１と、下部プレート２１の上に固定される下沓本体２２と、を有する。
下部プレート２１は、平板状であり、板面が水平となる向きで下部構造体１４の上方を向く面に固定される。
図３に示すように、下沓本体２２は、上面全体にＶ字形の凹状の下摺接面２３が形成される。下摺接面２３は、Ｘ方向の両端部それぞれからＸ方向の中央に向かって漸次下側に向かう面である。下摺接面２３のＸ方向の一方側の傾斜角度と他方側の傾斜角度とは、同じ値に設定される。
下部プレート２１の平面視形状は、下沓本体２２の平面視形状よりも大きい。
下部プレート２１は、平板状であり、板面が水平となる向きで下部構造体１４の上方を向く面に固定される。
図３に示すように、下沓本体２２は、上面全体にＶ字形の凹状の下摺接面２３が形成される。下摺接面２３は、Ｘ方向の両端部それぞれからＸ方向の中央に向かって漸次下側に向かう面である。下摺接面２３のＸ方向の一方側の傾斜角度と他方側の傾斜角度とは、同じ値に設定される。
下部プレート２１の平面視形状は、下沓本体２２の平面視形状よりも大きい。
【0020】
図２から図４に示すように、上沓３は、ばね部５に支持される上部プレート３１と、上部プレート３１の下に固定される上沓本体３２と、を有する。
上部プレート３１は、平板状であり、板面が水平となる向きでばね部５に支持される。
図３に示すように、上沓本体３２は、下面全体に逆Ｖ字形の凹状の上摺接面３３が形成される。上摺接面３３は、Ｙ方向の両端部それぞれからＹ方向の中央に向かって漸次上側に向かう面である。上摺接面３３のＹ方向の一方側の傾斜角度と他方側の傾斜角度とは、同じ値に設定される。上摺接面３３の傾斜角度は、下摺接面２３の傾斜角度と同じ値である。
上部プレート３１の平面視形状は、上沓本体３２の平面視形状よりも大きい。
上部プレート３１は、平板状であり、板面が水平となる向きでばね部５に支持される。
図３に示すように、上沓本体３２は、下面全体に逆Ｖ字形の凹状の上摺接面３３が形成される。上摺接面３３は、Ｙ方向の両端部それぞれからＹ方向の中央に向かって漸次上側に向かう面である。上摺接面３３のＹ方向の一方側の傾斜角度と他方側の傾斜角度とは、同じ値に設定される。上摺接面３３の傾斜角度は、下摺接面２３の傾斜角度と同じ値である。
上部プレート３１の平面視形状は、上沓本体３２の平面視形状よりも大きい。
【0021】
図２から図４に示すように、ばね部５は、複数の圧縮ばね５１（弾性部材）と、複数の圧縮ばね５１が固定されるとともに上部構造体１５に固定されるばね固定プレート５２と、複数の圧縮ばね５１の周囲に設けられるガイドプレート５３（水平変位規制部材）と、を有する。
固定プレート５２は、平板状であり、板面が水平となる向きで上部構造体１５の下方を向き変位依存型ダンパー１と上下方向に対向する面に固定される。固定プレート５２の平面視形状は、上部プレート３１の平面視形状よりも大きく設定される。
固定プレート５２は、平板状であり、板面が水平となる向きで上部構造体１５の下方を向き変位依存型ダンパー１と上下方向に対向する面に固定される。固定プレート５２の平面視形状は、上部プレート３１の平面視形状よりも大きく設定される。
【0022】
ガイドプレート５３は、板状で、固定プレート５２の外周部全体から下方に突出している。ガイドプレート５３は、固定プレート５２を介して上部構造体１５に固定される。ガイドプレート５３の内周の平面視形状は、上部プレート３１の平面視形状との略同じである。ガイドプレート５３の内側には、下方から上部プレート３１が挿入される。固定プレート５２およびガイドプレート５３と上部プレート３１とは、ガイドプレート５３の高さ範囲において上下方向に相対変位可能である。
【0023】
図５に示すように、上部プレート３１の外縁部には、上沓３とガイドプレート５３との横ずれを防止するため横ずれ防止板３１１が設けられていてもよい。横ずれ防止板３１１は、ガイドプレート５３の鉛直面となる内側面と面接触している。
【0024】
複数の圧縮ばね５１は、固定プレート５２と上部プレート３１との間に配置される。複数の圧縮ばね５１は、それぞれ同じばねであり、上下方向に伸縮する向きでＸ方向およびＹ方向に配列される。圧縮ばね５１は、上下方向に弾性変形可能な弾性部材である。複数の圧縮ばね５１は、上部構造体１５に固定される固定プレート５２と上沓３の上部プレート３１が上下方向に相対変位すると、伸縮する。
上述しているように、複数の圧縮ばね５１および上部プレート３１は、ガイドプレート５３の内側に配置される。このため、固定プレート５２と上部プレート３１とが上下方向に相対変位して圧縮ばね５１が伸縮しても、固定プレート５２と上部プレート３１とが水平方向に相対変位しないとともに、圧縮ばね５１が上下方向に対して斜めとなる方向に伸縮することがない。すなわち、上部構造体１５と上沓３とは、水平方向に相対変位しない。
上述しているように、複数の圧縮ばね５１および上部プレート３１は、ガイドプレート５３の内側に配置される。このため、固定プレート５２と上部プレート３１とが上下方向に相対変位して圧縮ばね５１が伸縮しても、固定プレート５２と上部プレート３１とが水平方向に相対変位しないとともに、圧縮ばね５１が上下方向に対して斜めとなる方向に伸縮することがない。すなわち、上部構造体１５と上沓３とは、水平方向に相対変位しない。
【0025】
摺動子４は、上下方向において下沓２と上沓３との間に配置される。すなわち、摺動子４は、下沓２の上方かつ上沓３の下方に配置される。
図３、図４、図６および図７に示すように、摺動子４は、摺動子本体４１と、下ガイド部４２と、上ガイド部４３と、摩擦材４４１－４４４と、を有する。
摺動子本体４１は、平面視形状が略正方形のブロック体である。
図３、図４、図６および図７に示すように、摺動子４は、摺動子本体４１と、下ガイド部４２と、上ガイド部４３と、摩擦材４４１－４４４と、を有する。
摺動子本体４１は、平面視形状が略正方形のブロック体である。
【0026】
摺動子本体４１の下面４１１は、Ｘ方向の両端から中央部に向かうに従って突出する緩やかなＶ字形の凸状に成形される。摺動子本体４１の上面４１２は、Ｙ方向の両端から中央部に向かうに従って突出する緩やかな逆Ｖ字形の凸状に成形される。
摺動子本体４１の下面４１１は、下沓２の下摺接面２３と上下方向に対向する。摺動子本体４１の上面４１２は、上沓３の上摺接面３３と上下方向に対向する。
摺動子本体４１の下面４１１は、下沓２の下摺接面２３と上下方向に対向する。摺動子本体４１の上面４１２は、上沓３の上摺接面３３と上下方向に対向する。
【0027】
下ガイド部４２は、摺動子本体４１の下面４１１のＹ方向の両縁部それぞれから下方に突出している。下ガイド部４２は、壁状である。下ガイド部４２は、Ｘ方向に延び、摺動子本体４１の下面４１１のＹ方向の縁部全体にわたって設けられている。摺動子本体４１の下面４１１のＹ方向の一方側に設けられた下ガイド部４２と、他方側に設けられた下ガイド部４２とは、Ｙ方向に対向している。一対の下ガイド部４２の間には、下沓２が配置される。一対の下ガイド部４２の互いに対向する側の側面は、下沓２の側面と対向する。
上ガイド部４３は、摺動子本体４１の上面４１２のＸ方向の両縁部それぞれから上方に突出している。上ガイド部４３は、壁状である。上ガイド部４３は、Ｙ方向に延び、摺動子本体４１の上面４１２のＸ方向の縁部全体にわたって設けられている。摺動子本体４１の上面４１２のＸ方向の一方側に設けられた上ガイド部４３と、他方側に設けられた上ガイド部４３とは、Ｘ方向に対向している。一対の上ガイド部４３の間には、上沓３が配置される。一対の上ガイド部４３の互いに対向する側の側面は、上沓３の側面と対向する。
上ガイド部４３は、摺動子本体４１の上面４１２のＸ方向の両縁部それぞれから上方に突出している。上ガイド部４３は、壁状である。上ガイド部４３は、Ｙ方向に延び、摺動子本体４１の上面４１２のＸ方向の縁部全体にわたって設けられている。摺動子本体４１の上面４１２のＸ方向の一方側に設けられた上ガイド部４３と、他方側に設けられた上ガイド部４３とは、Ｘ方向に対向している。一対の上ガイド部４３の間には、上沓３が配置される。一対の上ガイド部４３の互いに対向する側の側面は、上沓３の側面と対向する。
【0028】
摩擦材４４１－４４４は、摩擦減衰作用を持つ板状の部材である。摩擦材４４は、例えば、良好な摺動性を持つＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）系やＰＡ（ポリアミド）系の樹脂により形成される。なお、摩擦材４４１－４４４の材料は、樹脂材料に限定されず、例えば、焼結金属等であってもよい。さらに、摩擦材４４１－４４４の材料は、熱硬化性樹脂を結合材とした、繊維材料、摩擦調整材、及び充填剤等の複合素材からなる摩擦材、または積層構造の摩擦材であってもよい。この場合は、例えば、アラミド繊維、ガラス繊維、ビニロン繊維、カーボンファイバーなどが挙げられる。
【0029】
摩擦材４４１－４４４は、摺動子本体４１の下面４１１、上面４１２、一対の下ガイド部４２の互いに対向する側面、一対の上ガイド部４３の互いに対向する側面に貼り付けられている。
摺動子本体４１の下面４１１に貼り付けられた摩擦材を下面摩擦材４４１と表記し、摺動子本体４１の上面４１２に貼り付けられた摩擦材を上面摩擦材４４２と表記し、下ガイド部４２の側面に貼り付けられた摩擦材を下ガイド摩擦材４４３と表記し、上ガイド部４３の側面に貼り付けられた摩擦材を上ガイド摩擦材４４４と表記する。
摺動子本体４１の下面４１１に貼り付けられた摩擦材を下面摩擦材４４１と表記し、摺動子本体４１の上面４１２に貼り付けられた摩擦材を上面摩擦材４４２と表記し、下ガイド部４２の側面に貼り付けられた摩擦材を下ガイド摩擦材４４３と表記し、上ガイド部４３の側面に貼り付けられた摩擦材を上ガイド摩擦材４４４と表記する。
【0030】
下面摩擦材４４１は、摺動子本体４１の下面４１１に沿って貼り付けられる。本実施形態では、下面摩擦材４４１は、摺動子本体４１の下面４１１におけるＶ字形の先端（下端）を挟んだＸ方向の両側それぞれに貼り付けられる。下面摩擦材４４１の下面は、下沓２の下摺接面２３と接触し、下摺接面２３に沿って摺動する。摺動子４における下面摩擦材４４１の下面を下摺動面４５と表記する。
上面摩擦材４４２は、摺動子本体４１の上面４１２に沿って貼り付けられる。本実施形態では、上面摩擦材４４２は、摺動子本体４１の上面４１２における逆Ｖ字形の先端（上端）を挟んだＹ方向の両側それぞれに貼り付けられる。上面摩擦材４４２の上面は、上沓３の上摺接面３３と接触し、上摺接面３３に沿って摺動する。上面摩擦材４４２の上面を摺動子４における上摺動面４６と表記する。
上面摩擦材４４２は、摺動子本体４１の上面４１２に沿って貼り付けられる。本実施形態では、上面摩擦材４４２は、摺動子本体４１の上面４１２における逆Ｖ字形の先端（上端）を挟んだＹ方向の両側それぞれに貼り付けられる。上面摩擦材４４２の上面は、上沓３の上摺接面３３と接触し、上摺接面３３に沿って摺動する。上面摩擦材４４２の上面を摺動子４における上摺動面４６と表記する。
【0031】
下ガイド摩擦材４４３は、一対の下ガイド部４２それぞれの互いにＹ方向に対向する側面に沿って取り付けられる。下ガイド摩擦材４４３は、下沓２の側面と接触し、下沓２の側面に沿って摺動する。
上ガイド摩擦材４４４は、一対の上ガイド部４３それぞれの互いにＸ方向に対向する側面に沿って取り付けられる。上ガイド摩擦材４４４は、下沓２の側面と接触し、上沓３の側面に沿って摺動する。
本実施形態では、下ガイド摩擦材４４３は、一対の下ガイド部４２の下面に連続して取り付けられる。上ガイド摩擦材４４４は、一対の上ガイド部４３の上面に連続して取り付けられる。
下面摩擦材４４１、上面摩擦材４４２、下ガイド摩擦材４４３および上ガイド摩擦材４４４の取り付けられる個数は適宜設定されてよい。
上ガイド摩擦材４４４は、一対の上ガイド部４３それぞれの互いにＸ方向に対向する側面に沿って取り付けられる。上ガイド摩擦材４４４は、下沓２の側面と接触し、上沓３の側面に沿って摺動する。
本実施形態では、下ガイド摩擦材４４３は、一対の下ガイド部４２の下面に連続して取り付けられる。上ガイド摩擦材４４４は、一対の上ガイド部４３の上面に連続して取り付けられる。
下面摩擦材４４１、上面摩擦材４４２、下ガイド摩擦材４４３および上ガイド摩擦材４４４の取り付けられる個数は適宜設定されてよい。
【0032】
変位依存型ダンパー１は、初期状態では、下沓２のＸ方向の中央部と、上沓３のＹ方向の中央部とが上下方向に対向し、下沓２の中央部と、上沓３の中央部との間に摺動子４が配置される。摺動子４の下摺動面４５と、下沓２の下摺接面２３とが上下方向に重なり、摺動子４の上摺動面４６と、上沓３の上摺接面３３とが上下方向に重なる。
【0033】
図８および図９に示すように、変位依存型ダンパー１は、下部構造体１４と上部構造体１５との間で任意の水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に相対変位が生じると、摺動子４が下沓２の下摺接面２３に沿ってＸ方向に相対変位しながら、上沓３の上摺接面３３に沿ってＹ方向に相対変位する。
【0034】
図８に示すように、下部構造体１４と上部構造体１５とのＸ方向の相対変位量が大きくなると、摺動子４は、下沓２の下摺接面２３のＸ方向の中央２３ａから端部２３ｂ側に移動する。このとき、摺動子４は、傾斜面である下沓２の下摺接面２３の上部側に位置するため、重力により、下部側（初期状態の位置）に戻ろうとする復元力（傾斜復元力）が生じる。
【0035】
また、摺動子４が下沓２の下摺接面２３のＸ方向の中央から端部側に移動すると、上沓３および摺動子４が初期状態よりも上部構造体１５に近づこうとする。このとき、上沓３と上部構造体１５との間の圧縮ばね５１が圧縮されることにより、上沓３および摺動子４が上部構造体１５に近づいても上部構造体１５を上方に押し上げることが無く、上部構造体１５の下部構造体１４に対する高さは変わらない。摺動子４は、圧縮されたことによる圧縮ばね５１の反力によって、下沓２の下摺接面２３に押し付けられる。これにより、摺動子４の下摺動面４５と下摺接面２３との摩擦力が大きくなり、構造物１１の応答加速度を減衰させる減衰力（摩擦復元力）が生じる。
【0036】
図９に示すように、下部構造体１４と上部構造体１５とのＹ方向の相対変位量が大きくなると、摺動子４は、上沓３の上摺接面３３のＹ方向の中央から端部側に移動する。このとき、上沓３は、上摺接面３３の下部側（Ｙ方向の端部側）が摺動子４の上摺動面４６の上に位置するため、重力により、上部側（Ｙ方向の中央）が摺動子４の上摺動面４６の上に位置する初期状態に戻ろうとする復元力（傾斜復元力）が生じる。
【0037】
また、上沓３の上摺接面３３の下部側（Ｙ方向の端部側）が摺動子４の上摺動面４６の上に位置すると、上沓３が初期状態よりも上部構造体１５に近づこうとする。このとき、上沓３と上部構造体１５との間の圧縮ばね５１が圧縮されることにより、上沓３が上部構造体１５に近づいても上部構造体１５を上方に押し上げることが無く、上部構造体１５の下部構造体１４に対する高さは変わらない。摺動子４は、圧縮されたことによる圧縮ばね５１の反力によって、上沓３の下摺接面２３が押し付けられる。これにより、摺動子４の上摺動面４６と上摺接面３３との摩擦力が大きくなり、構造物１１の応答加速度を減衰させる減衰力（摩擦復元力）が生じる。
【0038】
変位依存型ダンパー１は、下部構造体１４と上部構造体１５とのＸ方向の相対変位量が大きくなるほど、上沓３および摺動子４が上部構造体１５に近づく。上沓３および摺動子４が上部構造体１５に近づくほど、摩擦復元力が大きくなる。すなわち、Ｘ方向の摩擦復元力は、下部構造体１４と上部構造体１５とのＸ方向の相対変位量に依存している。
変位依存型ダンパー１は、下部構造体１４と上部構造体１５とのＹ方向の相対変位量が大きくなるほど、上沓３が上部構造体１５に近づくほど、摩擦復元力が大きくなる。すなわち、Ｙ方向の摩擦復元力は、下部構造体１４と上部構造体１５とのＹ方向の相対変位量に依存している。
変位依存型ダンパー１は、下部構造体１４と上部構造体１５とのＹ方向の相対変位量が大きくなるほど、上沓３が上部構造体１５に近づくほど、摩擦復元力が大きくなる。すなわち、Ｙ方向の摩擦復元力は、下部構造体１４と上部構造体１５とのＹ方向の相対変位量に依存している。
【0039】
免震層１２の水平変位に伴う圧縮コイルばね（圧縮ばね５１）の軸変形（増分）νは、水平変位Ｘ×ｔａｎθになる（図１０および図１１参照）。変位０のとき変位依存型ダンパー１に作用する軸力をＷ（プレロード）とすると、変位依存型ダンパー１の摩擦復元力Ｆｕ（減衰力）と、傾斜復元力Ｆθと、これらを合成した合成復元力Ｆは以下の式になる。なお、Ｗは、変位依存型ダンパー１により上部構造体１５に浮き上がりが生じない範囲で設定する。
【0040】
【数1】
【0041】
μは、傾斜すべり面の摩擦係数（下摺接面２３と下摺動面４５との摩擦係数、上摺接面３３と上摺動面４６との摩擦係数）である。
ｋは、圧縮コイルばねのバネ定数である。
Ｗは、圧縮コイルばねのプレロード。圧縮コイルばねの予圧縮量ｖ０とするとＷ＝ｋｖ０である。
Ｘは、水平変位である。
θは、傾斜すべり面の傾斜角度（下摺接面２３および上摺接面３３の傾斜角度）である。
ｋは、圧縮コイルばねのバネ定数である。
Ｗは、圧縮コイルばねのプレロード。圧縮コイルばねの予圧縮量ｖ０とするとＷ＝ｋｖ０である。
Ｘは、水平変位である。
θは、傾斜すべり面の傾斜角度（下摺接面２３および上摺接面３３の傾斜角度）である。
【0042】
すなわち、変位依存型ダンパー１は、変位が大きくなるほど、摩擦力も大きくなる変位依存型の摩擦ダンパーである。変位依存型ダンパー１の摩擦復元力Ｆｕと、傾斜復元力Ｆθと、合成復元力Ｆの関係を図１２に示す。
ここでは、摩擦係数μは、ｔａｎθの１０倍以上とする。
また、本実施形態の変位依存型ダンパー１の設計プレロードは、支承載荷重の０．１倍とする。免震変位の増大によるプレロードの増大は、５倍以下とする。摩擦復元力と傾斜復元力と合成復元力の摩擦係数μは、ｔａｎθの１０倍以下とする。初期合成復元力（変位ゼロ点）は、設計免震変位（例えば、３０ｃｍ）おける最大合成復元力の０．６倍以下、かつＷ／Ｗｔ＞０．１であれば、残留変位が著しい小さい（ほぼ５ｍｍ以下）ことを実現するものである。Ｗｔは構造物の総重量である。
ここでは、摩擦係数μは、ｔａｎθの１０倍以上とする。
また、本実施形態の変位依存型ダンパー１の設計プレロードは、支承載荷重の０．１倍とする。免震変位の増大によるプレロードの増大は、５倍以下とする。摩擦復元力と傾斜復元力と合成復元力の摩擦係数μは、ｔａｎθの１０倍以下とする。初期合成復元力（変位ゼロ点）は、設計免震変位（例えば、３０ｃｍ）おける最大合成復元力の０．６倍以下、かつＷ／Ｗｔ＞０．１であれば、残留変位が著しい小さい（ほぼ５ｍｍ以下）ことを実現するものである。Ｗｔは構造物の総重量である。
【0043】
また、変位依存型ダンパー１は、Ｘ、Ｙの２方向に傾斜があるので、両方向に変位した場合の摩擦復元力Ｆｕと、傾斜復元力Ｆθと、合成復元力Ｆは下式となる。
【0044】
【数2】
【0045】
次に、上記の本実施形態による変位依存型ダンパー１の作用・効果について説明する。
上記の本実施形態による変位依存型ダンパー１では、水平方向変位の増加に伴い摺動子４が下沓２に対して上方に移動し、上沓３が摺動子４に対して上方に移動し、鉛直方向の寸法が大きくなろうとする。変位依存型ダンパー１は、下部構造体１４と上部構造体１５との間に設置されているため、圧縮ばね５１が収縮することで鉛直方向の寸法を一定に維持することができる。
収縮した圧縮ばね５１の復元力により、摺動子４の下摺動面４５が下沓２の下摺接面２３に押し付けられ、摺動子４の上摺動面４６が上沓３の上摺接面３３に押し付けられて、摺動子４と下沓２との摩擦抵抗力および摺動子４と上沓３との摩擦抵抗力とを増大させることができる。変位依存型ダンパー１は、水平方向変位の増加に依存して摩擦力が増大する。
変位依存型ダンパー１は、圧縮ばね５１の弾性変形により、鉛直方向の寸法を一定に維持しつつ、水平方向変位の増加に依存して摩擦力を増大させることができるため、免震支承として傾斜すべり支承以外の一般のゴム支承や弾性すべり支承などが設けられた免震構造にも採用できる。
また、変位依存型ダンパー１は、設置される層の鉛直変位を利用する構成ではないため、免震支承が設けられる免震層１２に設置することができる。変位依存型ダンパー１や、上部構造体１５の変位を変位依存型ダンパー１に伝達する構造などを、構造物１１の外部に設置する必要がないため、敷地面積を有効に活用できる。
上記の本実施形態による変位依存型ダンパー１では、水平方向変位の増加に伴い摺動子４が下沓２に対して上方に移動し、上沓３が摺動子４に対して上方に移動し、鉛直方向の寸法が大きくなろうとする。変位依存型ダンパー１は、下部構造体１４と上部構造体１５との間に設置されているため、圧縮ばね５１が収縮することで鉛直方向の寸法を一定に維持することができる。
収縮した圧縮ばね５１の復元力により、摺動子４の下摺動面４５が下沓２の下摺接面２３に押し付けられ、摺動子４の上摺動面４６が上沓３の上摺接面３３に押し付けられて、摺動子４と下沓２との摩擦抵抗力および摺動子４と上沓３との摩擦抵抗力とを増大させることができる。変位依存型ダンパー１は、水平方向変位の増加に依存して摩擦力が増大する。
変位依存型ダンパー１は、圧縮ばね５１の弾性変形により、鉛直方向の寸法を一定に維持しつつ、水平方向変位の増加に依存して摩擦力を増大させることができるため、免震支承として傾斜すべり支承以外の一般のゴム支承や弾性すべり支承などが設けられた免震構造にも採用できる。
また、変位依存型ダンパー１は、設置される層の鉛直変位を利用する構成ではないため、免震支承が設けられる免震層１２に設置することができる。変位依存型ダンパー１や、上部構造体１５の変位を変位依存型ダンパー１に伝達する構造などを、構造物１１の外部に設置する必要がないため、敷地面積を有効に活用できる。
【0046】
変位依存型ダンパー１は、Ｘ方向およびＹ方向の傾斜面を利用した構成であるため、設計目標性能を満足するよう、Ｘ方向とＹ方向とで必要に応じて、摩擦係数および傾斜角度を別々に設定することも可能である。変位依存型ダンパー１は、１台でＸ方向およびＹ方向の２方向の摩擦係数および傾斜角度を設定できる。
変位依存型ダンパー１は、傾斜すべり支承の特性と同様に、減衰機能だけでなく復元機能も有している。圧縮ばね５１の鉛直荷重は、免震変位の増大に伴って増大するため、摩擦力とともに復元力も大きくなり、免震層１２の残留変位を小さくすることができる。
免震の変位が市販のオイルダンパーの対応サイズ（例えば０．６ｍ）を超える場合でも、下沓２および上沓３の長さを伸ばすことで、変位が例えば１ｍ以上の巨大地震にも対応できる。
変位依存型ダンパー１は、傾斜すべり支承の特性と同様に、減衰機能だけでなく復元機能も有している。圧縮ばね５１の鉛直荷重は、免震変位の増大に伴って増大するため、摩擦力とともに復元力も大きくなり、免震層１２の残留変位を小さくすることができる。
免震の変位が市販のオイルダンパーの対応サイズ（例えば０．６ｍ）を超える場合でも、下沓２および上沓３の長さを伸ばすことで、変位が例えば１ｍ以上の巨大地震にも対応できる。
【0047】
本実施形態による変位依存型ダンパーでは、圧縮ばね５１の水平方向の変形を規制するガイドプレート５３が設けられている。
このような構成とすることにより、圧縮ばね５１が水平方向に変位することを防止できる。
このような構成とすることにより、圧縮ばね５１が水平方向に変位することを防止できる。
【0048】
（他の実施形態）
次に、他の実施形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１実施形態と異なる構成について説明する。
次に、他の実施形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１実施形態と異なる構成について説明する。
【0049】
（第２実施形態）
図１３に示すように、第２実施形態による変位依存型ダンパー１Ｂは、第１実施形態による変位依存型ダンパー１とばね部５が設けられる位置が異なる。第２実施形態による変位依存型ダンパー１Ｂに設けられるばね部をばね部５Ｂと表記する。ばね部５Ｂは、摺動子４Ｂに設けられる。図１４から図１７に示すように、上沓３の上部プレート３１は、上部構造体１５に固定される。
図１３に示すように、第２実施形態による変位依存型ダンパー１Ｂは、第１実施形態による変位依存型ダンパー１とばね部５が設けられる位置が異なる。第２実施形態による変位依存型ダンパー１Ｂに設けられるばね部をばね部５Ｂと表記する。ばね部５Ｂは、摺動子４Ｂに設けられる。図１４から図１７に示すように、上沓３の上部プレート３１は、上部構造体１５に固定される。
【0050】
摺動子４Ｂの摺動子本体４１Ｂは、上下方向の略中央で上下２つに分割され、その間にばね部５Ｂが設けられる。摺動子本体４１Ｂの分割された下側の部分を本体下側４７と表記し、上側の部分を本体上側４８と表記する。本体下側４７の下面には、第１実施形態の摺動子本体４１と同様の下摺動面４５が形成され、下ガイド部４２が設けられている。本体上側４８の上面には、第１実施形態の摺動子本体４１と同様の上摺動面４６が形成され、上ガイド部４３が設けられている。本体下側４７の上面４７１は、上方を向く水平面である。本体上側４８の下面４８１は、下方を向く水平面である。本体下側４７と本体上側４８とは、上下方向に重なって配置される。
【0051】
ばね部５Ｂは、複数の圧縮ばね５１（弾性部材）と、ガイドプレート５３Ｂ（水平変位規制部材）と、を有する。
ガイドプレート５３Ｂは、本体下側４７の外周面に取り付けられる。ガイドプレート５３は、下部側が本体下側４７に固定され、上部側が本体下側４７の上面４７１よりも上方に突出している。図１８に示すように、本実施形態のガイドプレート５３Ｂは、平面視形状がＣ字形であり、本体下側４７に対して２つ固定されている。２つのガイドプレート５３Ｂは、互いに開口する側を対向させるようにして本体下側４７をＸ方向の両側から挟むように本体下側４７に固定されている。２つのガイドプレート５３Ｂに挟まれた空間おける本体下側４７よりも上方の部分には、本体上側４８の下部側が配置される。本体上側４８は、ガイドプレート５３Ｂと固定されておらず、上下方向に相対変位可能である。本体下側４７と本体上側４８との水平方向の相対変位は、ガイドプレート５３によって規制されている。
ガイドプレート５３Ｂは、本体下側４７の外周面に取り付けられる。ガイドプレート５３は、下部側が本体下側４７に固定され、上部側が本体下側４７の上面４７１よりも上方に突出している。図１８に示すように、本実施形態のガイドプレート５３Ｂは、平面視形状がＣ字形であり、本体下側４７に対して２つ固定されている。２つのガイドプレート５３Ｂは、互いに開口する側を対向させるようにして本体下側４７をＸ方向の両側から挟むように本体下側４７に固定されている。２つのガイドプレート５３Ｂに挟まれた空間おける本体下側４７よりも上方の部分には、本体上側４８の下部側が配置される。本体上側４８は、ガイドプレート５３Ｂと固定されておらず、上下方向に相対変位可能である。本体下側４７と本体上側４８との水平方向の相対変位は、ガイドプレート５３によって規制されている。
【0052】
ガイドプレート５３Ｂと本体下側４７とは、わずかな寸法分だけ上下方向に相対変位できるように固定されていてもよい。例えば、ガイドプレート５３Ｂと本体下側４７とがそれぞれに設けられた孔部に挿入されたピンで固定され、ガイドプレート５３Ｂおよび本体下側４７のいずれかの孔部が上下方向に延びる長孔に形成されていてもよい。
【0053】
本体下側４７の上面４７１と本体上側４８の下面４８１との間には、複数の圧縮ばね５１が配置される。複数の圧縮ばね５１は、それぞれ同じばねであり、上下方向に伸縮する向きでＸ方向およびＹ方向に配列される。複数の圧縮ばね５１は、ガイドプレート５３の内側に配置される。複数の圧縮ばね５１は、外周にガイドプレート５３が設けられることにより、水平方向の変形が規制される。
複数の圧縮ばね５１は、本体下側４７と本体上側４８との上下方向の相対変位に応じて伸縮する。
複数の圧縮ばね５１は、本体下側４７と本体上側４８との上下方向の相対変位に応じて伸縮する。
【0054】
変位依存型ダンパー１Ｂは、下部構造体１４と上部構造体１５との間で任意の水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に相対変位が生じると、摺動子４が下沓２の下摺接面２３に沿ってＸ方向に相対変位しながら、上沓３の上摺接面３３に沿ってＹ方向に相対変位する。
【0055】
下部構造体１４と上部構造体１５とのＸ方向の相対変位量が大きくなると、摺動子４は、下沓２の下摺接面２３のＸ方向の中央から端部側に移動する。このとき、摺動子４は、傾斜面である下沓２の下摺接面２３の上部側に位置するため、重力により、下部側（初期状態の位置）に戻ろうとする復元力（傾斜復元力）が生じる。
【0056】
また、摺動子４Ｂが下沓２の下摺接面２３のＸ方向の中央から端部側に移動すると、上沓３および摺動子４Ｂが初期状態よりも上部構造体１５に近づこうとする。このとき、本体下側４７と本体上側４８との間の圧縮ばね５１が圧縮されることにより、上沓３および摺動子４Ｂが上部構造体１５に近づいても上部構造体１５を上方に押し上げることが無く、上部構造体１５の下部構造体１４に対する高さは変わらない。摺動子４Ｂは、圧縮されたことによる圧縮ばね５１の反力によって、下沓２の下摺接面２３に押し付けられる。これにより、摺動子４Ｂの下摺動面４５と下摺接面２３との摩擦力が大きくなり、構造物１１の応答加速度を減衰させる減衰力（摩擦復元力）が生じる。
【0057】
下部構造体１４と上部構造体１５とのＹ方向の相対変位量が大きくなると、摺動子４は、上沓３の上摺接面３３のＹ方向の中央から端部側に移動する。このとき、上沓３は、上摺接面３３の下部側（Ｙ方向の端部側）が摺動子４の上摺動面４６の上に位置するため、重力により、上部側（Ｙ方向の中央）が摺動子４の上摺動面４６の上に位置する初期状態に戻ろうとする復元力（傾斜復元力）が生じる。
【0058】
また、上沓３の上摺接面３３の下部側（Ｙ方向の端部側）が摺動子４Ｂの上摺動面４６の上に位置すると、上沓３が初期状態よりも上部構造体１５に近づこうとする。このとき、本体下側４７と本体上側４８との間の圧縮ばね５１が圧縮されることにより、上沓３が上部構造体１５に近づいても上部構造体１５を上方に押し上げることが無く、上部構造体１５の下部構造体１４に対する高さは変わらない。摺動子４Ｂは、圧縮されたことによる圧縮ばね５１の反力によって、上沓３の下摺接面２３が押し付けられる。これにより、摺動子４Ｂの上摺動面４６と上摺接面３３との摩擦力が大きくなり、構造物１１の応答加速度を減衰させる減衰力（摩擦復元力）が生じる。
【0059】
変位依存型ダンパー１Ｂは、下部構造体１４と上部構造体１５とのＸ方向の相対変位量が大きくなるほど、上沓３および摺動子４Ｂが上部構造体１５に近づく。上沓３および摺動子４が上部構造体１５に近づくほど、摩擦復元力が大きくなる。すなわち、Ｘ方向の摩擦復元力は、下部構造体１４と上部構造体１５とのＸ方向の相対変位量に依存している。
変位依存型ダンパー１Ｂは、下部構造体１４と上部構造体１５とのＹ方向の相対変位量が大きくなるほど、上沓３が上部構造体１５に近づく、上沓３が上部構造体１５に近づくほど、摩擦復元力が大きくなる。すなわち、Ｙ方向の摩擦復元力は、下部構造体１４と上部構造体１５とのＹ方向の相対変位量に依存している。
変位依存型ダンパー１Ｂは、下部構造体１４と上部構造体１５とのＹ方向の相対変位量が大きくなるほど、上沓３が上部構造体１５に近づく、上沓３が上部構造体１５に近づくほど、摩擦復元力が大きくなる。すなわち、Ｙ方向の摩擦復元力は、下部構造体１４と上部構造体１５とのＹ方向の相対変位量に依存している。
【0060】
上記の第２実施形態による変位依存型ダンパー１Ｂでは、第１実施形態による変位依存型ダンパー１と同様の効果を奏する。
複数の圧縮ばね５１を摺動子４の本体下側４７と本体上側４８との間に設けるため、複数の圧縮ばね５１を上沓３と上部構造体１５との間に設ける第１実施形態と比べて、圧縮ばね（弾性部材）５１の数を少なくできる。
複数の圧縮ばね５１を摺動子４の本体下側４７と本体上側４８との間に設けるため、複数の圧縮ばね５１を上沓３と上部構造体１５との間に設ける第１実施形態と比べて、圧縮ばね（弾性部材）５１の数を少なくできる。
【0061】
（第３実施形態）
図１９および図２０に示すように、第３実施形態による変位依存型ダンパー１Ｃは、上記の実施形態による変位依存型ダンパー１，１Ｂと、下沓、上沓、摺動子およびばね部の形態が異なっている。
変位依存型ダンパー１Ｃの下沓、上沓、摺動子およびばね部を下沓２Ｃ、上沓３Ｃ、摺動子４Ｃおよびばね部５Ｃと表記する。
図１９および図２０に示すように、第３実施形態による変位依存型ダンパー１Ｃは、上記の実施形態による変位依存型ダンパー１，１Ｂと、下沓、上沓、摺動子およびばね部の形態が異なっている。
変位依存型ダンパー１Ｃの下沓、上沓、摺動子およびばね部を下沓２Ｃ、上沓３Ｃ、摺動子４Ｃおよびばね部５Ｃと表記する。
【0062】
本実施形態では、下沓２Ｃの下摺接面２３が下方に凹んだ球面であり、上沓３Ｃの上摺接面３３が上方に凹んだ球面状である。摺動子４Ｃは、第２実施形態の４Ｂと同様に、本体下側４７と本体上側４８とに分割されている。本体下側４７と本体上側４８との間にばね部５Ｃが設けられている。摺動子４Ｃは、平面視形状が円形である。本体下側４７の下面の下摺動面４５Ｃは、下方に張り出した球面である。本体上側４８の上面の上摺動面４６Ｃは、上方に張り出した球面である。第３実施形態では、摺動子４Ｃの下摺動面４５Ｃが下沓２Ｃの下摺接面２３に沿って水平方向の全方向に摺動し、上摺動面４６Ｃが上沓３Ｃの上摺動面４６Ｃに沿って水平方向の全方向に摺動する。
【0063】
ばね部５Ｃは、本体下側４７と本体上側４８との間に複数の配列された圧縮ばね５１（弾性部材）と、複数の圧縮ばね（弾性部材）５１の周囲に設けられたガイドプレート５３Ｃ（水平変位規制部材）と、を有している。ガイドプレート５３Ｃの平面視形状は、本体下側４７および本体上側４８の平面視における外形に沿ったＣ字形状である。
【0064】
変位依存型ダンパー１Ｃは、初期状態では、下沓２Ｃの中央部と、上沓３Ｃの中央部とが上下方向に対向し、下沓２Ｃの中央部と、上沓３Ｃの中央部との間に摺動子４Ｃが配置される。摺動子４Ｃの下摺動面４５Ｃと、下沓２の下摺接面２３Ｃとが上下方向に重なり、摺動子４Ｃの上摺動面４６Ｃと、上沓３Ｃの上摺接面３３Ｃとが上下方向に重なる。
【0065】
変位依存型ダンパー１Ｃは、下部構造体１４と上部構造体１５との間で任意の水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に相対変位が生じると、摺動子４が下沓２の下摺接面２３Ｃに沿って水平方向に相対変位しながら、上沓３の上摺接面３３に沿って水平方向に相対変位する。
【0066】
下部構造体１４と上部構造体１５との水平方向の相対変位量（初期状態からの相対変位量）が大きくなると、摺動子４Ｃは、下沓２の下摺接面２３の中央から端部側に移動する。このとき、摺動子４Ｃは、球面である下沓２Ｃの下摺接面２３の上部側に位置するため、重力により、下部側（初期状態の位置）に戻ろうとする復元力（傾斜復元力）が生じる。
【0067】
また、摺動子４Ｃが下沓２Ｃの下摺接面２３の中央から端部側に移動すると、上沓３Ｃおよび摺動子４Ｃが初期状態よりも上部構造体１５に近づこうとする。このとき、本体下側４７と本体上側４８との間の圧縮ばね５１が圧縮されることにより、上沓３および摺動子４Ｂが上部構造体１５に近づいても上部構造体１５を上方に押し上げることが無く、上部構造体１５の下部構造体１４に対する高さは変わらない。摺動子４Ｃは、圧縮されたことによる圧縮ばね５１の反力によって、下沓２の下摺接面２３に押し付けられる。これにより、摺動子４Ｂの下摺動面４５と下摺接面２３との摩擦力が大きくなり、構造物１１の応答加速度を減衰させる減衰力（摩擦復元力）が生じる。
【0068】
下部構造体１４と上部構造体１５との水平方向の相対変位量が大きくなると、摺動子４は、上沓３の上摺接面３３の中央から端部側に移動する。このとき、上沓３は、上摺接面３３の下部側（端部側）が摺動子４の上摺動面４６の上に位置するため、重力により、上部側（中央部）が摺動子４の上摺動面４６の上に位置する初期状態に戻ろうとする復元力（傾斜復元力）が生じる。
【0069】
また、上沓３Ｃの上摺接面３３の下部側（端部側）が摺動子４Ｃの上摺動面４６の上に位置すると、上沓３Ｃが初期状態よりも上部構造体１５に近づこうとする。このとき、本体下側４７と本体上側４８との間の圧縮ばね５１が圧縮されることにより、上沓３Ｃが上部構造体１５に近づいても上部構造体１５を上方に押し上げることが無く、上部構造体１５の下部構造体１４に対する高さは変わらない。摺動子４Ｃは、圧縮されたことによる圧縮ばね５１の反力によって、上沓３Ｃの下摺接面２３が押し付けられる。これにより、摺動子４Ｃの上摺動面４６と上摺接面３３との摩擦力が大きくなり、構造物１１の応答加速度を減衰させる減衰力（摩擦復元力）が生じる。
【0070】
変位依存型ダンパー１Ｃは、下部構造体１４と上部構造体１５との水平方向の相対変位量が大きくなるほど、上沓３および摺動子４Ｂが上部構造体１５に近づく。上沓３および摺動子４が上部構造体１５に近づくほど、摩擦復元力が大きくなる。すなわち、Ｘ方向の摩擦復元力は、下部構造体１４と上部構造体１５との水平方向の相対変位量に依存している。
【0071】
上記の第２実施形態による変位依存型ダンパー１Ｂでは、球面を利用したダンパーにおいても第２実施形態による変位依存型ダンパー１Ｂと同様の効果を奏する。
【0072】
本実施形態による変位依存型ダンパー１と、従来のダンパーとを比較する解析について説明する。
解析は、図１に示す構造と同様の構造を１質点系モデルで解析を行う。
免震構造物の総重量Ｗｔは、４７１００ｋＮとした。
天然ゴム支承の長期載荷重量Ｗｂは、総重量Ｗｔの９割として断面設定し、水平剛性ｋ＝６．５２×１０３ｋＮ／ｍ、減衰定数ｈ＝２％とした。
・変位依存型摩擦ダンパーに作用する鉛直荷重Ｗは、（２）においてＷ／Ｗｔ＝０．０５～０．２として設定する。
解析は、図１に示す構造と同様の構造を１質点系モデルで解析を行う。
免震構造物の総重量Ｗｔは、４７１００ｋＮとした。
天然ゴム支承の長期載荷重量Ｗｂは、総重量Ｗｔの９割として断面設定し、水平剛性ｋ＝６．５２×１０３ｋＮ／ｍ、減衰定数ｈ＝２％とした。
・変位依存型摩擦ダンパーに作用する鉛直荷重Ｗは、（２）においてＷ／Ｗｔ＝０．０５～０．２として設定する。
【0073】
（パラメータ）
図２１に示すように、地震波は、エルセントロ波、タフト波、八戸波である。Ｌ２（レベル２地震）は、極めて稀に発生する地震動を指し、Ｌ１（レベル１地震）は、中規模の地震で、その構造物の耐用年数中に一度以上は受ける可能性が高い地震動を指す。図２２に各地震波形を示す。
図２１に示すように、地震波は、エルセントロ波、タフト波、八戸波である。Ｌ２（レベル２地震）は、極めて稀に発生する地震動を指し、Ｌ１（レベル１地震）は、中規模の地震で、その構造物の耐用年数中に一度以上は受ける可能性が高い地震動を指す。図２２に各地震波形を示す。
【0074】
変位依存型ダンパーの特性は、図１２に示す変位依存型ダンパーと同様である。
傾斜角度θ＝１．５°とし、傾斜すべり面の摩擦係数μは、ｔａｎ１．５度（＝０．０２６）の１０倍であるμ＝０．２６とし、免震設計変位３０ｃｍとして、プレロードＷとすれば、以下のように設定される。
ゼロ変位点におけるＦθ＝Ｗｔａｎθ＝Ｗｔａｎ１．５＝０．０２６Ｗ
Ｆｕ＝μＷ＝１０（倍）×Ｗｔａｎ１．５＝０．２６Ｗ
合成復元力Ｆ＝０．０２６Ｗ＋０．２６Ｗ＝０．２８６Ｗになる。
ここではゼロ変位点における合成復元力をＦ０と定義すると、
Ｆ０＝０．０２６Ｗ＋０．２６Ｗ＝０．２８６Ｗになる。
また、免震設計変位（本資料は３０ｃｍ）における合成復元力をＦ３０と定義する。
傾斜角度θ＝１．５°とし、傾斜すべり面の摩擦係数μは、ｔａｎ１．５度（＝０．０２６）の１０倍であるμ＝０．２６とし、免震設計変位３０ｃｍとして、プレロードＷとすれば、以下のように設定される。
ゼロ変位点におけるＦθ＝Ｗｔａｎθ＝Ｗｔａｎ１．５＝０．０２６Ｗ
Ｆｕ＝μＷ＝１０（倍）×Ｗｔａｎ１．５＝０．２６Ｗ
合成復元力Ｆ＝０．０２６Ｗ＋０．２６Ｗ＝０．２８６Ｗになる。
ここではゼロ変位点における合成復元力をＦ０と定義すると、
Ｆ０＝０．０２６Ｗ＋０．２６Ｗ＝０．２８６Ｗになる。
また、免震設計変位（本資料は３０ｃｍ）における合成復元力をＦ３０と定義する。
【0075】
本解析の２つのパラメータは、以下に示す。
Ａ：本発明のダンパーのプレロードＷと免震構造物の重量Ｗｔの載荷重率α倍とし、
Ｗ＝αＷｔ
α＝０．０５０、０．０７５、０．１０、０．１２５、０．１５、 ０．１７５、０．２とする。
Ｂ：初期合成復元力Ｆ０は、最大値Ｆ３０の復元力率β倍とし、
Ｆ０＝βＦ３０
β＝０．２、０．４、０．６、０．８とする。
Ｆ３０＝Ｆ０の５倍，２．５倍、１．７倍、１．２５倍とすることに相当する。
また、従来の摩擦ダンパーの場合は図２３に示すように、変位に関係なく全てＦ３０になる。
（解析結果）
各地震波における最大応答加速度、最大応答変位と載荷重率α（＝Ｗ／Ｗｔ）との関係を図２４から図２９に示す。
図２４から図２９の凡例では、復元力率β（＝Ｆ０／Ｆ３０）０．２、０，４、０．６、０．８：位依存型摩擦ダンパーで、Ｆ０＝Ｆ３０の２０％、４０％、６０％、８０％とする。
従来：従来型摩擦ダンパー（β＝Ｆ０／Ｆ３０＝１．０、Ｆ３０の１００％）とした結果を示す。
Ａ：本発明のダンパーのプレロードＷと免震構造物の重量Ｗｔの載荷重率α倍とし、
Ｗ＝αＷｔ
α＝０．０５０、０．０７５、０．１０、０．１２５、０．１５、 ０．１７５、０．２とする。
Ｂ：初期合成復元力Ｆ０は、最大値Ｆ３０の復元力率β倍とし、
Ｆ０＝βＦ３０
β＝０．２、０．４、０．６、０．８とする。
Ｆ３０＝Ｆ０の５倍，２．５倍、１．７倍、１．２５倍とすることに相当する。
また、従来の摩擦ダンパーの場合は図２３に示すように、変位に関係なく全てＦ３０になる。
（解析結果）
各地震波における最大応答加速度、最大応答変位と載荷重率α（＝Ｗ／Ｗｔ）との関係を図２４から図２９に示す。
図２４から図２９の凡例では、復元力率β（＝Ｆ０／Ｆ３０）０．２、０，４、０．６、０．８：位依存型摩擦ダンパーで、Ｆ０＝Ｆ３０の２０％、４０％、６０％、８０％とする。
従来：従来型摩擦ダンパー（β＝Ｆ０／Ｆ３０＝１．０、Ｆ３０の１００％）とした結果を示す。
【0076】
図２４から図２９から以下のことがわかる。
従来型摩擦ダンパーと変位依存型摩擦ダンパーにおける最大応答加速度は、載荷重率αが大きくなるほど大きくなるが、変位依存型摩擦ダンパーの方が、変動が小さい傾向にある。また、復元力率βが小さいほど低減率が多くなるが、その差は著しくない。
これらのことにより、従来型摩擦ダンパーの方が変位依存型摩擦ダンパーより加速度が大きくなり、変位依存性ダンパーを適用する効果があることを確認した。
従来型摩擦ダンパーと変位依存型摩擦ダンパーにおける最大応答加速度は、載荷重率αが大きくなるほど大きくなるが、変位依存型摩擦ダンパーの方が、変動が小さい傾向にある。また、復元力率βが小さいほど低減率が多くなるが、その差は著しくない。
これらのことにより、従来型摩擦ダンパーの方が変位依存型摩擦ダンパーより加速度が大きくなり、変位依存性ダンパーを適用する効果があることを確認した。
【0077】
従来型摩擦ダンパーと変位依存型摩擦ダンパーにおける最大応答変位は、載荷重率αや復元力率βが大きくなるほど小さくなる。従来型摩擦ダンパーの方が変位依存型摩擦ダンパーより応答変位が小さいが、いずれも一般的な免震支承の変形対応範囲内にあり、問題ない。
最大応答加速度は、Ｌ２よりＬ１の方が、従来型摩擦ダンパーと変位依存型摩擦ダンパーの差が大きく、また、変位が小さい時の摩擦力が小さい後者の方が低減される。
これらのことにより、Ｌ１レベルの中小地震では、変位依存型摩擦ダンパーの方が従来型摩擦ダンパーより大幅に小さく、初期摩擦力が小さいほど低減効果が大きい。
最大応答加速度は、Ｌ２よりＬ１の方が、従来型摩擦ダンパーと変位依存型摩擦ダンパーの差が大きく、また、変位が小さい時の摩擦力が小さい後者の方が低減される。
これらのことにより、Ｌ１レベルの中小地震では、変位依存型摩擦ダンパーの方が従来型摩擦ダンパーより大幅に小さく、初期摩擦力が小さいほど低減効果が大きい。
【0078】
最大応答変位は、Ｌ２よりＬ１の方が従来型摩擦ダンパーと変位依存型摩擦ダンパーの差がやや小さい。
【0079】
残留変位については、地震動によりばらつきがあるものの概ね従来型摩擦ダンパーの方が変位依存型摩擦ダンパーより大きい。復元力率βの違いによる差は小さい。
載荷重率αは、０．１～０．２、復元力率βは０．４～０．６程度とすることが好適である。
このようにすることで、残留変位をＬ２地震で２０ｍｍ、Ｌ１地震で１０ｍｍ以下と十分小さくすることができる。
載荷重率αは、０．１～０．２、復元力率βは０．４～０．６程度とすることが好適である。
このようにすることで、残留変位をＬ２地震で２０ｍｍ、Ｌ１地震で１０ｍｍ以下と十分小さくすることができる。
【0080】
以上のことにより、変位依存型摩擦ダンパーは、従来型摩擦ダンパーより、最大応答加速度を低減できるし、また初期合成復元力の方が小さいほど低減率が多い、入力地震動が小さいＬ１地震の方がＬ２地震より免震効果が大きくなり、従来型摩擦ダンパーよりも十分小さい加速度に収めることができることがわかった。
載荷重率αは、０．１～０．２、復元力率βは、０．４～０．６程度とすることが好適である。
載荷重率αは、０．１～０．２、復元力率βは、０．４～０．６程度とすることが好適である。
【0081】
以上、本発明による変位依存型ダンパーの実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
上記の実施形態では、複数の圧縮ばね５１の周囲に、圧縮ばね５１の水平方向の変位を規制するガイドプレート５３が設けられているが、このようなガイドプレート５３が設けられていなくてもよい。
上記の実施形態では、複数の圧縮ばね５１の周囲に、圧縮ばね５１の水平方向の変位を規制するガイドプレート５３が設けられているが、このようなガイドプレート５３が設けられていなくてもよい。
【0082】
上記の実施形態では、弾性部材として圧縮ばね５１を採用しているが、鉛直方向に弾性変形可能なゴムや皿ばねなどを採用してもよい。
【0083】
上記の実施形態では、免震層１２に免震支承として積層ゴム支承１３が設けられているが、積層ゴム支承１３以外に弾性すべり支承などが免震支承として設けられていてもよい。
【符号の説明】
【0084】
１，１Ｂ，１Ｃ 変位依存型ダンパー
２，２Ｃ 下沓
３，３Ｃ 上沓
４，４Ｂ，４Ｃ 摺動子
５，５Ｂ，５Ｃ ばね部
１１ 構造物
１４ 下部構造体
１５ 上部構造体
２３，２３Ｃ 下摺接面
３３，３３Ｃ 上摺接面
４５，４５Ｃ 下摺動面
４６，４６Ｃ 上摺動面
５１ 圧縮ばね（弾性部材）
５３，５３Ｂ，５３Ｃ ガイドプレート（水平変位規制部材）
２，２Ｃ 下沓
３，３Ｃ 上沓
４，４Ｂ，４Ｃ 摺動子
５，５Ｂ，５Ｃ ばね部
１１ 構造物
１４ 下部構造体
１５ 上部構造体
２３，２３Ｃ 下摺接面
３３，３３Ｃ 上摺接面
４５，４５Ｃ 下摺動面
４６，４６Ｃ 上摺動面
５１ 圧縮ばね（弾性部材）
５３，５３Ｂ，５３Ｃ ガイドプレート（水平変位規制部材）
【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】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】