特開 2024-165372 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】P2024165372

(43)【公開日】2024-11-28

(54)【発明の名称】免震装置

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20241121BHJP

   F16F 15/02 20060101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

E04H9/02 331E

F16F15/02 L

F16F15/02 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023081520

(22)【出願日】2023-05-17

(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】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小槻 祥江

(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

2E139AB00

2E139AC19

2E139AC26

2E139CA24

2E139CB04

2E139CC02

3J048AA07

3J048AC01

3J048AD05

3J048BC10

3J048BE12

3J048BF06

3J048DA01

3J048EA38

(57)【要約】

【課題】現場での施工を容易かつ安価に行うことができる免震装置を提供する。
【解決手段】上部構造物１２と下部構造物１４との間の免震層１６に設けられ、前記上部構造物１２を支持するすべり支承１８を備える免震装置１０であって、前記すべり支承１８は、前記下部構造物１４の上面に設けられた金属製のすべり板２２と、前記上部構造物１２の下面に設けられて前記すべり板２２の上面を摺動可能なすべり材２８とを有し、前記すべり板２２は、第一すべり板３０と、前記免震層１６の大変形領域の想定変位に対応するために第一すべり板３０の外周部に継ぎ合わせた第二すべり板３２とを有するようにする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上部構造物と下部構造物との間の免震層に設けられ、前記上部構造物を支持するすべり支承を備える免震装置であって、
前記すべり支承は、前記下部構造物の上面に設けられた金属製のすべり板と、前記上部構造物の下面に設けられて前記すべり板の上面を摺動可能なすべり材とを有し、前記すべり板は、第一すべり板と、前記免震層の大変形領域の想定変位に対応するために第一すべり板の外周部に継ぎ合わせた第二すべり板とを有することを特徴とする免震装置。

【請求項2】

第一すべり板と第二すべり板を継ぎ合わせた継ぎ目の角部において、Ｒ加工または面取り加工が施さ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】

第二すべり板の上面と、第一すべり板の上面の高さの差は、所定値未満に設定さ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】

第二すべり板は、前記すべり材の移動方向に間隔をあけて配置した複数の板片からな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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、大変形に対応可能なすべり支承による免震装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、免震構造が知られている。免震構造は、主に建物基礎部に免震層を設け、地震時に免震層が大きく水平変形することで上部構造の加速度応答を低減し、免震層で効率的に入力エネルギーを吸収する構造である。免震構造は、大地震時においても上部構造の応答加速度を大きく低減できることから、建物の構造被害を防ぐだけでなく、地震後の建物機能維持も可能とする高い耐震性能を実現する構造である。

【0003】

近年、建物設計時に考慮すべき地震動レベルは増大しており、南海トラフや相模トラフにおける巨大地震による長周期・長時間地震動や、上町断層などの内陸の活断層型地震による長周期パルス地震動などが懸念されている。特に、２０１６年の熊本地震において観測されたような長周期パルス地震動は、免震層に１ｍを超える過大な変形を生じさせ、ダンパー量（減衰量）の増加のみでは変形を十分に抑えきれない。このような地震動によって、免震層変位がクリアランスを超えて上部構造が擁壁に衝突すると上部構造に過大な加速度が生じ、損傷が生じる可能性がある。

【0004】

これを防ぐ対策としては、免震層の過大な変形を抑制する方法、および免震層を大変形に追従可能とする方法がある。免震層を大変形に追従可能とするためには、免震クリアランスを大きく確保することと、免震装置が従来以上に大きく変形できる必要がある。免震装置を大変形に対応可能とする方法の一つとして、すべり支承の大変形化がある。すべり支承は、すべり材がすべり板上を摺動する免震支承である（例えば、特許文献１を参照）。このすべり板をより大面積とすることで、すべり材が摺動可能な範囲が拡大し、より大変形に対応可能なすべり支承とすることができる。ただし、効率的な道路輸送を考慮するとすべり板のサイズは３ｍ×３ｍ程度が限界であり、それ以上の大面積になると、輸送のコストと手間が増大する。

【0005】

このような問題を解決するための方法として、合理的に輸送可能なサイズにすべり板を分割して現場に運び入れ、現場にてすべり板を繋げることですべり支承の摺動範囲を広げる方法が知られている。例えば、特許文献２、３には、下部構造物に固定されるすべり板と、すべり板に摺動可能に当接するすべり材を有するすべり支承本体とを備える構成が示されている。すべり板として樹脂材料とステンレス鋼板などの金属板を接続したものを使用し、摺動範囲を拡大する、あるいは摩擦係数を変化させるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００２－２５０３９４号公報

【特許文献2】特開２０１９－８２２１９号公報

【特許文献3】特開２０２１－１５６３９０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、上記の特許文献２、３に記載のすべり板は、樹脂材料と金属材料という異種材料を接続するものであるため、現場での施工が難しくなるおそれがある。また、樹脂材料は一般に高価なため、コストアップを招いてしまう。このため、すべり支承の摺動範囲を広げた免震装置を実現する場合において、現場での施工を容易かつ安価に行うことができる技術が求められていた。

【0008】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、現場での施工を容易かつ安価に行うことができる免震装置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、上部構造物と下部構造物との間の免震層に設けられ、前記上部構造物を支持するすべり支承を備える免震装置であって、前記すべり支承は、前記下部構造物の上面に設けられた金属製のすべり板と、前記上部構造物の下面に設けられて前記すべり板の上面を摺動可能なすべり材とを有し、前記すべり板は、第一すべり板と、前記免震層の大変形領域の想定変位に対応するために第一すべり板の外周部に継ぎ合わせた第二すべり板とを有す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、第一すべり板と第二すべり板を継ぎ合わせた継ぎ目の角部において、Ｒ加工または面取り加工が施さ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、第二すべり板の上面と、第一すべり板の上面の高さの差は、所定値未満に設定さ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、第二すべり板は、前記すべり材の移動方向に間隔をあけて配置した複数の板片からなることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る免震装置によれば、上部構造物と下部構造物との間の免震層に設けられ、前記上部構造物を支持するすべり支承を備える免震装置であって、前記すべり支承は、前記下部構造物の上面に設けられた金属製のすべり板と、前記上部構造物の下面に設けられて前記すべり板の上面を摺動可能なすべり材とを有し、前記すべり板は、第一すべり板と、前記免震層の大変形領域の想定変位に対応するために第一すべり板の外周部に継ぎ合わせた第二すべり板とを有するので、現場での施工を容易かつ安価に行うことができる。したがって、すべり支承の摺動範囲を広げた免震装置を容易かつ安価に実現することができるという効果を奏する。

【0014】

また、本発明に係る他の免震装置によれば、第一すべり板と第二すべり板を継ぎ合わせた継ぎ目の角部において、Ｒ加工または面取り加工が施されているので、すべり材が継ぎ目を健全に摺動できて、継ぎ目のないすべり板を摺動する場合と同等の性能を発揮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、第二すべり板の上面と、第一すべり板の上面の高さの差は、所定値未満に設定されているので、すべり材が継ぎ目を健全に摺動できて、継ぎ目のないすべり板を摺動する場合と同等の性能を発揮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、第二すべり板は、前記すべり材の移動方向に間隔をあけて配置した複数の板片からなるので、すべり材の変位に対するブレーキ効果を得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【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（１）は、図１のＡ－Ａ線に沿った平面図、（２）は、図１のＢ－Ｂ線に沿った平面図である。

【図3】図３は、すべり板の継ぎ目の形状を示す側断面図である。

【図4】図４は、継ぎ目のあるすべり板を通過した場合のすべり支承の摩擦係数と変位の関係を示す図である。

【図5】図５は、継ぎ目のあるすべり板を通過した場合のすべり支承の摩擦係数の変化を示す図である。

【図6】図６は、段差幅を連続で設けることで得られるブレーキ効果の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、本発明に係る免震装置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。

【0019】

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、建物躯体をなす上部構造物１２と、コンクリート基礎をなす下部構造物１４との間の免震層１６に設けられ、上部構造物１２を支持するすべり支承１８を備える。

【0020】

すべり支承１８は、下部構造物１４の上面に固定されたベースプレート２０と、ベースプレート２０の上面に固定された金属製のすべり板２２と、上部構造物１２の下面に固定されたプレート２４と、プレート２４の下面に固定されたホルダー２６と、ホルダー２６の下面に固定されたすべり材２８とを有する。すべり材２８は、すべり板２２の上面を摺動可能に設けられる。すべり材２８の平面形状は円形であるが、本発明はこれに限るものではなく、他の形状でもよい。すべり材２８の円の直径はＬ３程度を想定しているが、本発明はこれに限るものではない。すべり材２８の構成材料は、従来のすべり支承と同じものをそのまま使用することができる。

【0021】

すべり板２２は、第一すべり板３０と、第二すべり板３２とを有する。第一すべり板３０は、変形前の初期位置のすべり材２８の直下に配置される。第二すべり板３２は、免震層１６の大変形領域の想定変位に対応するために第一すべり板３０の外周部に継ぎ目を介して継ぎ合わせたものである。従来のすべり支承の許容変形領域を超えた部分に第二すべり板３２を追加することで、従来の変位よりも大きな摺動範囲を確保する。これにより、すべり支承１８の摺動範囲を広げ、大変形に対応可能な免震建物が可能となる。

【0022】

第一すべり板３０の平面形状は、一辺がＬ１の正方形であるが、本発明はこれに限るものではなく、他の形状でもよい。第一すべり板３０の正方形の中心と、変形前の初期位置のすべり材２８の中心は同一鉛直線上に配置される。Ｌ１は、従来のすべり支承の摺動範囲Ｌ３（例えば、最大±０．９ｍ)を考慮して、最大２．７ｍ程度の長さを想定しているが、本発明はこれに限るものではない。第一すべり板３０の構成材料は、従来のすべり支承のすべり板と同じものをそのまま使用することができる。例えば、すべり板として広く用いられる正方形状のステンレス鋼板などの金属板をそのままの形態で使用してもよい。すべり面に樹脂材料が設けられた金属板を用いてもよい。

【0023】

第二すべり板３２の平面形状は、長辺がＬ１＋ΔＬ、短辺がΔＬの長方形である。この第二すべり板３２を第一すべり板３０の四辺に沿って連続的に配置することで、一辺がＬ２（＝Ｌ１＋２×ΔＬ）の正方形のすべり板２２を形成することができる。Ｌ２は、３ｍを超えた長さとなる。第二すべり板３２の平面形状および並べ方は、図１（２）の例に限るものではなく、円形や曲線形状など他の形状、並べ方でもよい。第二すべり板３２の構成材料は、従来のすべり支承のすべり板と同じものをそのまま使用することができる。例えば、すべり板として広く用いられるステンレス鋼板などの金属板を切断加工して使用してもよい。すべり面に樹脂材料が設けられた金属板を用いてもよい。

【0024】

ベースプレート２０は、長方形状のプレート３４の長辺同士を短辺方向に継ぎ合わせた正方形のものである。ベースプレート２０の上面に敷設されるすべり板２２が大面積であるため、ベースプレート２０も大面積のものとなる。本実施の形態では、ベースプレート２０の一辺の長さＬ４は４ｍ程度を想定している。各プレート３４は、ステンレス鋼板などの金属板で構成することができる。各プレート３４は、トラック等で輸送可能な大きさのものを用いることが望ましい。また、各プレート３４を現場で継ぎ合わせてベースプレート２０を施工することが好ましい。図の例では、プレート４枚を継ぎ合わせて構成しているが、本発明はこれに限るものではなく、他の枚数を継ぎ合わせて構成してもよい。また、各プレート３４の形状および並べ方は、図１（３）の例に限るものではなく、すべり板２２を設置可能な形状および並べ方であれば、円形や曲線形状など他の形状、並べ方でもよい。

【0025】

本実施の形態によれば、従来のすべり支承に使用されている材料のみですべり板２２の面積を拡大することにより、従来のすべり支承と同等の安定した摺動特性で、大変形に対応可能である。大面積のすべり板２２、ベースプレート２０はそれぞれ分割して運搬可能であることから、一般的な道路輸送が可能であり、輸送コストと効率の面で合理的である。

【0026】

また、従来のすべり支承に使用されている材料のみで構成されるため、比較的安価である。すべり板２２を構成する第一すべり板３０、第二すべり板３２は、同じ金属板で構成されるため、現場での継ぎ合わせ施工が容易である。したがって、本実施の形態によれば、現場での施工を容易かつ安価に行うことができる。これにより、すべり支承１８の摺動範囲を広げた免震装置１０を容易かつ安価に実現することができる。

【0027】

巨大地震による大きな免震層変位にも変位追従で対応できるので、擁壁衝突やストッパーによる変位抑制で生じる衝撃力が上部構造物１２に作用することがない。このため、中小地震～巨大地震まで安定した免震性能を発揮できる。

【0028】

上記の実施の形態において、図３（１）に示すように、第一すべり板３０と第二すべり板３２を継ぎ合わせた継ぎ目３６の角部３８に、Ｒ加工を施してもよい。Ｒ加工は、第一すべり板３０、第二すべり板３２の各厚さの１／２を半径とするＲ加工とすることが好ましい。また、図３（２）に示すように、面取り加工を施してもよい。面取り加工は、第一すべり板３０、第二すべり板３２の各厚さの１／２の高さで３０～６０度の面取り加工とすることが好ましい。このようにすることで、すべり材２８が継ぎ目３６を健全に摺動でき、継ぎ目のないすべり板を摺動する場合と同等の安定した摺動性能を発揮することができる。

【0029】

また、継ぎ目３６において、第二すべり板３２の上面と、第一すべり板３０の上面の段差高さＨは所定値以下に設定することが好ましい。なお、図３の例では、第二すべり板３２の上面が第一すべり板３０の上面よりも低い場合を図示しているが、高くしてもよい。第一すべり板３０と第二すべり板３２は、すべり材２８の水平移動方向に段差幅Ｗの間隔をあけて配置してもよい。段差幅Ｗは２ｍｍ程度以下、段差高さＨは０．５ｍｍ未満に設定することが望ましい。このようにすることで、すべり材２８が継ぎ目３６を健全に摺動でき、継ぎ目のないすべり板を摺動する場合と同等の安定した摺動性能を発揮することができる。

【0030】

段差高さＨを０．５ｍｍ未満に設定するための手段として、例えば、ベースプレート２０とすべり板２２の間に薄い鋼板を挟み込んでもよい。薄い鋼板を挟み込むことにより、ベースプレート２０上の継ぎ目３６の凹凸等を吸収し、継ぎ目３６に過剰な段差が生じることを防ぐことができる。これに代えて、またはこれに加えて、ベースプレート２０の下の下部構造物１４の上面を磨き仕上げとし、凹凸のない平滑な面と水平精度を確保するようにしてもよい。

【0031】

図４に、継ぎ目のあるすべり板をすべり材が通過する摺動実験により得られたすべり支承の摩擦係数と変位の関係を示す。図４（１）はＲ加工を施した場合、図４（２）は面取り加工を施した場合である。変位０の位置が継ぎ目である。いずれも段差高さ０．１ｍｍ以下、段差幅２ｍｍ、支承面圧２０ＭＰａ、通過速度２０ｃｍ／ｓ、水平変位±２３０ｍｍ、５サイクルの条件下で得られている。これらの図に示すように、継ぎ目形状の加工と段差幅・段差高さを許容値（段差幅は２ｍｍ程度、段差高さは０．５ｍｍ未満）以下とすることで、すべり材が継ぎ目を健全に摺動することがわかる。また、本実験において、継ぎ目のないすべり板を摺動した時と同等の性能を発揮することを本発明者は確認している。

【0032】

図５に、摺動実験により得られたすべり支承の摩擦係数の変化を示す。ここでは、速度条件を図のように変えながら継ぎ目上をすべり材が通過する摺動実験（段差試験）を実施し、１つの速度条件ケースあたり継ぎ目上を１０回通過させた。各速度条件ケースの間に実施した継ぎ目を通らない基準試験（段差試験前）の摩擦係数を１として、段差試験後の摩擦係数の変化率を求めた。なお、図の凡例において、「Ｒ加工－幅０高０」は、Ｒ加工を施した段差幅０、段差高さ０の場合、「Ｒ加工－幅２高０」は、Ｒ加工を施した段差幅２ｍｍ、段差高さ０の場合、「面取り－幅０高０」は、面取り加工を施した段差幅０、段差高さ０の場合、「面取－幅２高０」は、面取り加工を施した段差幅２ｍｍ、段差高さ０の場合である。この図に示すように、継ぎ目形状の段差幅・高さを上記の許容値以下とした場合、継ぎ目通過による摩擦係数の変動は、元の摩擦係数に対して＋２０％以下を維持することがわかる。

【0033】

継ぎ目形状の段差幅・高さを上記の許容値以下とすれば、すべり支承１８が健全に摺動可能であることから、継ぎ目３６を超えた大変形領域で摩擦係数を高めて変形量を抑制することが可能である。

【0034】

また、継ぎ目形状の段差幅・高さが上記の許容値以下であれば、すべり材２８は健全に摺動するが、継ぎ目３６による段差を通過する際には、摩擦係数がわずかに大きくなる。第二すべり板３２の摩擦係数が、従来のすべり板の摩擦係数よりも大きくなるように、第二すべり板３２の形状と並べ方を設定することで、大変形時にすべり材２８の変位を抑制するブレーキ効果を得ることができる。

【0035】

例えば、図６に示すように、第二すべり板３２を、すべり材２８の移動方向に間隔をあけて配置した複数の板片４０によって構成してもよい。必要に応じて第二すべり板３２の分割数を多くして、板片４０と板片４０の間に適切な幅を連続的に並設することにより、すべり材２８の変位に対するブレーキ効果を得ることができる。

【0036】

以上説明したように、本発明に係る免震装置によれば、上部構造物と下部構造物との間の免震層に設けられ、前記上部構造物を支持するすべり支承を備える免震装置であって、前記すべり支承は、前記下部構造物の上面に設けられた金属製のすべり板と、前記上部構造物の下面に設けられて前記すべり板の上面を摺動可能なすべり材とを有し、前記すべり板は、第一すべり板と、前記免震層の大変形領域の想定変位に対応するために第一すべり板の外周部に継ぎ合わせた第二すべり板とを有するので、現場での施工を容易かつ安価に行うことができる。したがって、すべり支承の摺動範囲を広げた免震装置を容易かつ安価に実現することができる。

【0037】

また、本発明に係る他の免震装置によれば、第一すべり板と第二すべり板を継ぎ合わせた継ぎ目の角部において、Ｒ加工または面取り加工が施されているので、すべり材が継ぎ目を健全に摺動できて、継ぎ目のないすべり板を摺動する場合と同等の性能を発揮することができる。

【0038】

また、本発明に係る他の免震装置によれば、第二すべり板の上面と、第一すべり板の上面の高さの差は、所定値未満に設定されているので、すべり材が継ぎ目を健全に摺動できて、継ぎ目のないすべり板を摺動する場合と同等の性能を発揮することができる。

【0039】

また、本発明に係る他の免震装置によれば、第二すべり板は、前記すべり材の移動方向に間隔をあけて配置した複数の板片からなるので、すべり材の変位に対するブレーキ効果を得ることができる。

【0040】

なお、２０１５年９月の国連サミットにおいて採択された１７の国際目標として「持続可能な開発目標（Sustainable Development Goals：ＳＤＧｓ）」がある。本実施の形態に係る免震装置は、このＳＤＧｓの１７の目標のうち、例えば「９．産業と技術革新の基盤を作ろう」の目標などの達成に貢献し得る。

【産業上の利用可能性】

【0041】

以上のように、本発明に係る免震装置は、大変形に対応可能な免震装置に有用であり、特に、すべり支承の摺動範囲を広げるのに適している。

【符号の説明】

【0042】

１０ 免震装置
１２ 上部構造物
１４ 下部構造物
１６ 免震層
１８ すべり支承
２０ ベースプレート
２２ すべり板
２４，３４ プレート
２６ ホルダー
２８ すべり材
３０ 第一すべり板
３２ 第二すべり板
３６ 継ぎ目
３８ 角部
４０ 板片

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】