特許 7160587 免震構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-17

(45)【発行日】2022-10-25

(54)【発明の名称】免震構造

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/04 20060101AFI20221018BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20221018BHJP

【ＦＩ】

F16F15/04 B

E04H9/02 331A

E04H9/02 351

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018132320

(22)【出願日】2018-07-12

(65)【公開番号】P2020008153

(43)【公開日】2020-01-16

【審査請求日】2021-02-24

(73)【特許権者】

【識別番号】306022513

【氏名又は名称】日鉄エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 厚

(72)【発明者】

【氏名】小西 克尚

(72)【発明者】

【氏名】西澤 崇雄

【審査官】後藤 健志

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０６９８８２０７（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１１４８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１７５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０５４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９６５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５５２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５１７８４６３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｆ １５／０４－１５／０８

Ｅ０４Ｈ ９／０２

Ｅ０４Ｂ １／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上部構造体と下部構造体の間に配設された、免震支承と、減衰ダンパーとを備え、該免震支承は前記上部構造体を直接支持している、免震構造であって、
前記減衰ダンパーは、
前記下部構造体に固定される下部プレートと、
上部プレートと、
前記下部プレートと前記上部プレートを繋ぐ、金属減衰部材と、を有し、
前記上部プレートと前記上部構造体の下面のうち、いずれか一方は側面に少なくとも４つの角部と辺部とを含む凸部を有し、いずれか他方は該凸部を包囲するように前記角部以外に間欠的に配設された複数のストッパーを有しており、
前記凸部の側面と前記ストッパーの側面との間には、少なくとも２方向の水平隙間を有し、
前記凸部における鉛直方向に対向する頂面と、該頂面が対向する前記上部構造体もしくは前記上部プレートとの間には、鉛直隙間を有しており、
前記上部構造体と前記下部構造体が所定の相対変位量で相対変位する際に、前記凸部の前記辺部と前記ストッパーの側面とが当接することを特徴とする、免震構造。

【請求項2】

前記ストッパーは、上方もしくは下方に延出して前記凸部を包囲する無端状の第１鉛直部、もしくは、前記凸部を包囲するように間欠的に配設された複数の第１鉛直部と、該第１鉛直部から屈曲して水平方向に延出する鍵部とを有しており、
前記凸部は、上方もしくは下方に延出する第２鉛直部と、該第２鉛直部の先端において側方に張り出して、前記鍵部に対して鉛直隙間をもち、かつ、前記第１鉛直部に対して水平隙間をもって遊嵌するフランジとを有していることを特徴とする、請求項１に記載の免震構造。

【請求項3】

少なくとも前記水平隙間は、微振動による前記上部構造体と前記下部構造体の相対変位量以上であり、地震時の振動による前記上部構造体と前記下部構造体の相対変位量未満であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の免震構造。

【請求項4】

少なくとも前記水平隙間に臨む前記凸部の側面もしくは前記ストッパーの側面において、緩衝部材が配設されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の免震構造。

【請求項5】

前記金属減衰部材はＵ型のダンパーロッドであり、
ｎ個の前記Ｕ型のダンパーロッドが、相互に３６０／ｎ度ずれた方向に延出していることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の免震構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、免震構造に関する。

【背景技術】

【0002】

建物の上部構造体（例えば上部架構）と下部構造体（例えば基礎）の間に免震構造を設け、地震時の振動を免震構造にて減衰もしくは吸収し、上部構造体に可及的に伝達させない免震構造建物が建設されている。免震構造は、上部構造体の例えば柱の直下に配設される免震支承で構成されるのが一般的である。この免震支承には、積層ゴム一体型の免震支承や滑り免震支承、転がり免震支承などがある。

【0003】

上記する免震支承は、地震による建物振動の振動態様を水平方向に長周期化させ、建物に作用する地震力を低減することを目的としている。さらに、免震支承を有する免震層では、免震支承の他に減衰ダンパーが併用されることも多く、減衰ダンパーによっても地震エネルギーを吸収することができる。

【0004】

ところで、建物には、地震時の振動の他にも、鉄道や自動車などの交通振動をはじめとする様々な微振動が伝播され、快適な生活が阻害されることが往々にしてある。建物の上部構造体と下部構造体を、上記する免震支承と減衰ダンパーで繋いだ場合に、免震支承は一般に積層ゴムにて形成されていることから、上部構造体と下部構造体との間で積層ゴムを介して微振動を減衰する効果を有する。一方、減衰ダンパーは、上部構造体と下部構造体とを鋼材が接合することから、鋼材などの個体振動によって振動が伝わり易くなり、減衰効果が少ないといった傾向がある。

【0005】

常時作用し得る微振動が減衰ダンパーに入力されると、減衰ダンパーが上部構造体と下部構造体に直接接していることに起因して、減衰ダンパーが個体振動として微振動を上部構造体に伝達され、このようにして伝達された微振動が無視できないものになり得る。

【0006】

そこで、振動レベルに応じて、ある水平変位を超えたところから減衰力が発揮される免震構造が提案されている。具体的には、鉛直方向に並んだ一方の構造体（例えば下部構造体）と他方の構造体（例えば上部構造体）の間に、免震支承装置と減衰装置とが水平方向に並んで設けられた免震構造である。減衰装置は、一方の構造体に設けられた減衰部と、他方の構造体に設けられたストッパー部とを備えている。減衰部は摩擦ダンパーからなり、この摩擦ダンパーは、一方の構造体と他方の構造体が水平方向に所定距離相対変位した際に、ストッパー部の鉛直面に当接して減衰を開始するものである（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１６－２０５４１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載の免震構造は、Ｘ方向とＹ方向のそれぞれの方向（共に一方向）の地震による揺れを減衰させるべく、各方向に対応する摩擦ダンパーを配置した免震構造である。例えば、Ｘ方向の揺れを減衰させる摩擦ダンパーには、摩擦ダンパーをＸ方向に挟む位置に２つのストッパーが配設されている。また、Ｙ方向の揺れを減衰させる摩擦ダンパーには、摩擦ダンパーをＹ方向に挟む位置に２つのストッパーが配設されている。このように、特許文献１に記載の免震構造では、各摩擦ダンパーが一方向の揺れのみを減衰するように構成されていることから、２以上の方向の揺れを減衰させようとした際に摩擦ダンパーの数が多くなるといった課題を有する。

【0009】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、可及的に少ない数の減衰ダンパーにて２以上の方向の揺れを減衰することができ、さらに、交通振動をはじめとする微振動に対する上部構造体の振動を可及的に抑制することのできる免震構造を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記目的を達成すべく、本発明による免震構造の一態様は、
上部構造体と下部構造体の間に配設された、免震支承と、減衰ダンパーとを備え、該免震支承は前記上部構造体を直接支持している、免震構造であって、
前記減衰ダンパーは、
前記下部構造体に固定される下部プレートと、
上部プレートと、
前記下部プレートと前記上部プレートを繋ぐ、金属減衰部材と、を有し、
前記上部プレートと前記上部構造体の下面のうち、いずれか一方は凸部を有し、いずれか他方は該凸部を包囲するストッパーを有しており、
前記凸部の側面と前記ストッパーの側面との間には、少なくとも２方向の水平隙間を有し、
前記凸部における鉛直方向に対向する頂面と、該頂面が対向する前記上部構造体もしくは前記上部プレートとの間には、鉛直隙間を有しており、
前記上部構造体と前記下部構造体が所定の相対変位量で相対変位した際に、前記凸部と前記ストッパーの側面同士が当接して前記減衰ダンパーが機能することを特徴とする。

【0011】

本態様によれば、凸部の側面とストッパーの側面との間に少なくとも２方向の水平隙間が存在することにより、１つの減衰ダンパーが２以上の方向（水平方向）の地震時の揺れを減衰させることができ、可及的に少ない数の減衰ダンパーにて２以上の方向の地震時の揺れを減衰することが可能になる。また、上部構造体と下部構造体が設定されている水平隙間以上の相対変位量で相対変位した際に、凸部の側面がストッパーの側面に当接して水平力を伝達することにより、減衰ダンパーによる減衰機能が発揮される。

【0012】

ここで、「少なくとも２方向」とは、直線状にある２方向（例えば、Ｘ軸線上には＋Ｘ方向と－Ｘ方向の２方向がある）を１方向として、交差する２本以上の直線に沿う方向を意味する。従って、相互に交わる３本の直線に沿う方向や４本の直線に沿う方向などがあり、最大は３６０度方向（無限大本数の直線が交差する）となる。

【0013】

より具体的な例として、Ｘ軸方向とＹ軸方向の２方向（±Ｘ方向と±Ｙ方向を含む）、Ｘ軸方向とＹ軸方向と４５度方向と１３５度の４方向（±Ｘ方向と±Ｙ方向、４５度と２２５度、１３５度と３１５度を含む）などが挙げられる。また、円筒状のストッパーの内側に円柱状の凸部が配設される形態の場合に、３６０度方向に水平隙間が存在することになる。

【0014】

また、「前記上部プレートと前記上部構造体の下面のうち、いずれか一方は凸部を有し、いずれか他方は該凸部を包囲するストッパーを有しており、」とは、上部プレートが凸部を有し、上部構造体の下面が凸部を包囲するストッパーを有する形態と、その逆の形態を含んでいる。例えば、上部構造体の下面が下方に突出する凸部を予め備えている場合は、減衰ダンパーの有する上部プレートの上面に、凸部を包囲するストッパーが設けられる。

【0015】

凸部を包囲するストッパーは、無端状のストッパーであってもよいし、間欠的なストッパー（隙間を備えたストッパー）であってもよい。例えば、凸部が直方体形状の場合、ストッパーは、この直方体形状の凸部の四側面から所定距離離れた平面視長方形（例えば、凸部の平面形状と相似形状）で枠状の形態が、例えば無端状のストッパーとなる。また、この平面視長方形の枠状の隅角部が削除され、従って、相互に直交する４つの柱状体（ブロック体）からなる形態が、例えば間欠的なストッパーとなる。

【0016】

ここで、金属減衰部材としては、湾曲した鉛ロッドや鋼製のせん断パネル、鋼製のＵ型ダンパーロッドなど、多様な部材が適用でき、この金属減衰部材と上部プレート及び下部プレートから形成される減衰ダンパーは、所謂鋼製ダンパーであり、特許文献１に記載の摩擦ダンパーとは異なる形態のダンパーである。

【0017】

また、凸部とストッパーとの間の水平隙間は、通常の交通振動等の微振動が建物に入力され、上部構造体と下部構造体が相対変位した際の相対変位量以上の大きさに設定されている。すなわち、減衰ダンパーと上部構造体の間に水平隙間があることにより、微振動が減衰ダンパーを介して上部構造体に入力されることはない。

【0018】

微振動は場所によって異なることから（自動車交通量の多い道路沿線、鉄道沿線等）、対象建物に交通振動が入力した際の相対変位量が仮に１ｍｍ程度である場合は、隙間の大きさは、この１ｍｍよりも大きく、１ｍｍに施工誤差等を加味して５ｍｍ乃至１０ｍｍ程度に設定することができる。尚、隙間の測定に関しては、維持管理者による目視管理も容易に行うことが可能になる。

【0019】

本発明の免震構造は、上部構造体を直接支持する免震支承と、上部構造体と完全に縁切りされている減衰ダンパーとが組み合わされた構造であるため、地震時の振動のみならず、交通振動等の微振動も下部構造体から例えば免震支承を介して上部構造体に伝達される。従って、通常の交通振動が入力された際にも、上部構造体と下部構造体の間で僅かな相対変位が生じ得るが、一般には、免震支承には例えば積層ゴムが使用され、積層ゴムに使用されるゴムにより微振動は効果的に吸収される結果、この相対変位量は問題になり難い。いずれにせよ、本発明の免震構造は、この免震支承から入力される微振動は許容しながら、減衰ダンパーを介して上部構造体へ微振動が伝播されることを抑止するものである。尚、本明細書における「微振動」とは、自動車をはじめとする車両全般による振動や、新幹線を含む鉄道による振動の他、各種の機械設備の駆動時の振動や建設工事による振動なども含んでおり、地震時の振動以外の、建物が常時受け得る振動の全般を包含している。

【0020】

また、減衰ダンパーと上部構造体の間の水平隙間は、通常の微振動による上記相対変位量以上の大きさであることに加えて、地震時における上部構造体と下部構造体の間の相対変位量未満の大きさに設定されている。地震時における相対変位量に関しては、微振動の変位振幅量、施工時の隙間の精度、竣工後のクリープ変形や温度変化等を加味して設定され、その設定は一般に設計者に委ねられるが、隙間が大きくなるほど地震時のエネルギー吸収効果が少なくなるので、一般的には５ｍｍ乃至５０ｍｍ程度が望ましい。地震時の相対変位は、減衰ダンパーと上部構造体の間の水平隙間を超えるまで（衝突が生じるまで）は減衰ダンパーは変形しないため、抵抗力はゼロである。一方、一般的な免震建物において、レベル１地震時の上部構造体と下部構造体の相対変位量は±２５０ｍｍ程度であり、レベル２地震時の上部構造体と下部構造体の相対変位量は±４００ｍｍ程度であるため、５ｍｍ乃至５０ｍｍ程度の隙間によるダンパー効果の低下は極めて僅かである。

【0021】

このように、少なくとも水平隙間の大きさを決定する、上記「所定の相対変位量」とは、微振動が建物に入力され、上部構造体と下部構造体が相対変位した際の相対変位量以上の大きさのことである。より詳細には、微振動の変位振幅量、施工時の隙間の精度、竣工後のクリープ変形や温度変化等を加味した隙間に相当し、一般には５ｍｍ乃至５０ｍｍ程度を意味する。また、鉛直隙間にも、水平隙間と同程度の隙間が設定できる。

【0022】

また、本発明による免震構造の他の態様において、前記ストッパーは、上方もしくは下方に延出して前記凸部を包囲する無端状の第１鉛直部、もしくは、前記凸部を包囲するように間欠的に配設された複数の第１鉛直部と、該第１鉛直部から屈曲して水平方向に延出する鍵部とを有しており、
前記凸部は、上方もしくは下方に延出する第２鉛直部と、該第２鉛直部の先端において側方に張り出して前記鍵部に対して鉛直隙間及び水平隙間をもって遊嵌するフランジとを有していることを特徴とする。

【0023】

微振動は、水平方向の振動に加えて縦方向の振動をも有することから、本態様のようにストッパーの第１鉛直部及び鍵部に対して凸部のフランジを遊嵌させる形態では、相互に鉛直隙間及び水平隙間をもって遊嵌させることが望ましい。一般に、免震支承の縦方向の剛性は非常に高いため、地震時の縦方向振動の際には、上部構造体と下部構造体の上下方向の相対変位は±５ｍｍ乃至±２０ｍｍ程度以下となる。そのため、鉛直隙間と水平隙間を共に上記するように５ｍｍ乃至５０ｍｍ程度に設定しておくことにより、本実施形態においても、鍵部とフランジが微振動の際にも地震の際にも上下方向に衝突することは回避される。

【0024】

また、本発明による免震構造の他の態様は、少なくとも前記水平隙間に臨む前記凸部の側面もしくは前記ストッパーの側面において、緩衝部材が配設されていることを特徴とする。

【0025】

本態様によれば、少なくとも水平隙間に臨む凸部の側面もしくはストッパーの側面に緩衝部材が配設されていることにより、微振動によって上部構造体と下部構造体が相対変位した際の双方の干渉を解消しながら、地震時に双方が接触する際の過度の接触音を緩衝部材にて抑制することができる。

【0026】

また、本発明による免震構造の他の態様において、前記金属減衰部材はＵ型のダンパーロッドであり、
ｎ個の前記Ｕ型のダンパーロッドが、相互に３６０／ｎ度ずれた方向に延出していることを特徴とする。

【0027】

このＵ型ダンパーロッドは鋼製であり、Ｕ型ダンパーロッドの塑性化によって地震エネルギーを吸収する。Ｕ型ダンパーロッドは、地震時の正負交番の変位振幅をロッドの高さで除すことにより算定されるせん断変形角にて基準化でき、多様な繰り返し性能で多様なサイズの減衰ダンパーを提供することができる。Ｕ型ダンパーは、Ｕ型に湾曲した湾曲部がロッドの延出方向に変位するようにして変形する。この変形の際には、塑性変形時に歪みが最大となる点を水平変位量の変化に応じてロッド内で移動させることにより、ロッドの歪みを局部的に集中させることなく、ロッド全体を有効に利用して地震エネルギーを吸収もしくは減衰する優れた鋼製ダンパーである。

【0028】

本実施形態において、例えばｎ＝４の場合、４つのダンパーロッドが相互に９０度ずれた方向に延出し、例えばｎ＝６の場合、６つのダンパーロッドが相互に６０度ずれた方向に延出する。

【発明の効果】

【0029】

以上の説明から理解できるように、本発明の免震構造によれば、１つの減衰ダンパーが２以上の方向（水平方向）の地震時の揺れを減衰させることができ、可及的に少ない数の減衰ダンパーにて２以上の方向の地震時の揺れを減衰することが可能になる。さらに、交通振動をはじめとする微振動に対する上部構造体の振動を可及的に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】実施形態に係る免震構造を備えた免震構造建物の一例の架構の側面図である。

【図2】図１のII－II矢視図であって、免震構造建物の床梁の伏図である。

【図3】実施形態に係る免震構造を形成する免震支承の一例の斜視図である。

【図4】実施形態に係る免震構造を形成する減衰ダンパーの第１の実施形態の斜視図である。

【図5】第１の実施形態に係る減衰ダンパーが台座と床梁の間に配設されている状態を示す斜視図である。

【図6】図５のVI－VI矢視図である。

【図7】図５のVII－VII矢視図である。

【図8】第１の実施形態に係る減衰ダンパーの第１の変形例の斜視図である。

【図9】第１の実施形態に係る減衰ダンパーの第２の変形例の斜視図である。

【図10】実施形態に係る免震構造を形成する減衰ダンパーの第３の実施形態の斜視図である。

【図11】第３の実施形態に係る減衰ダンパーが台座と床梁の間に配設されている状態を示す斜視図である。

【図12】図１１のXII－XII矢視図である。

【図13】図１１のXIII矢視図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、実施形態に係る免震構造について添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

【0032】

＜実施形態に係る免震構造を備える免震構造建物の全体構成＞
はじめに、図１及び図２を用いて、実施形態に係る免震構造を備える免震構造建物の一例の全体構成を説明する。図１は、実施形態に係る免震構造を備えた免震構造建物の一例の架構の側面図であり、図２は、図１のII－II矢視図であって、免震構造建物の床梁の伏図である。図１に示すように、免震構造建物１００を構成する架構は、下部構造体２０である基礎と、上部構造体１０と、から形成され、上部構造体１０は、床梁１１と、複数の柱１３と、途中階の梁１４と、屋根の梁１５とから形成されている。架構の構成要素としては、図示例の部材以外に、縦方向および水平方向の斜材等がある。図示例の免震構造建物１００は、図２に示すように柱１３を建物の周縁にのみ備え、空間内に柱を具備しない、体育館や工場、物流倉庫などの大空間建物である。図示する架構に対して、耐震壁を含む壁、窓や開閉扉等の開口などが取り付けられることにより、免震構造建物１００が構成される。

【0033】

尚、図示例の免震構造５０を形成する各減衰ダンパーは、上部プレートがストッパーを有し、上部構造体の下面がストッパーにて包囲される凸部を有する形態を示すが、その逆の形態、すなわち、上部プレートが凸部を有し、上部構造体の下面が凸部を包囲するストッパーを有する形態であってもよいがその図示は省略する。

【0034】

上部構造体１０と下部構造体２０の間には、免震支承３０と、減衰ダンパー４０とから形成される免震構造５０が介在している。柱１３に対応する位置にある台座２１上に免震支承３０が固定され、柱１３に対応しない途中位置にある台座２２上に減衰ダンパー４０が固定されている。

【0035】

図２に示すように、床梁１１は、矩形状の外枠梁と、その内部において長手方向および短手方向に延出する中梁とを有する。外枠梁における柱１３に対応する位置に免震支承３０が配設され、外枠梁において免震支承３０の間に減衰ダンパー４０が配設されている。尚、図示例では、床梁１１の交点においても、免震支承３０を配置することとする。

【0036】

図示する免震構造５０を備える免震構造建物１００は、物流倉庫等の大空間建物であるが、免震構造５０を備える免震構造建物は図示例以外にも、橋脚や橋台を下部構造体とし、主桁及び床板を上部構造体とする道路橋など、免震構造５０を上部構造体と下部構造体の間に介在させることのできる多様な構造物が対象となる。また、例えば、建物の立ち上がり架構を下部構造体とし、屋根架構を上部構造体とし、これらの間に免震構造５０が介在する、所謂屋根免震建物も免震構造建物の対象となる。

【0037】

＜免震支承＞
次に、図３を用いて、免震構造を形成する免震支承の一例を説明する。図示する免震支承３０は、鋼製の上部プレート３１及び下部プレート３２と、ゴムと鋼板を交互に積層し、加硫接着した積層ゴム体３３とから形成される。積層ゴム体３３は、上部プレート３１及び下部プレート３２と溶接接合されている。

【0038】

下部プレート３２の下面には、複数の頭付きスタッドボルト（図示略）が取り付けられており、これら複数の頭付きスタッドボルトが台座２１内に埋設されて免震支承３０が下部構造体２０に固定される。また、上部プレート３１の上面にも同様に複数の頭付きスタッドボルト（図示略）が取り付けられており、これら複数の頭付きスタッドボルトが床梁１１に埋設されて上部構造体１０に固定される。

【0039】

免震支承３０により、建物１００の免震性能が保障される。尚、免震支承３０は、図示例以外にも、ゴムと鋼板を交互に積層し、加硫接着した積層ゴム体に鉛プラグを埋め込んで一体化した、鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承であってもよい。また、ゴムと鋼板を交互に積層し、加硫接着した積層ゴム体の下端の鋼板にフッ素系樹脂滑り板が設けられた滑り材と、この滑り材がスライドするフッ素系樹脂コートを有する滑り相手材とからなる、弾性滑り支承であってもよい。また、下部構造体に設けられた十字型や井型のレール内に多数のボールベアリングが収容され、これら多数のボールベアリングで上部構造体を支持する転がり支承であってもよい。さらに、曲率を有する摺動面を備えた上沓及び下沓（上下のコンケイブ）と、上沓と下沓の間で摺動するスライダーとからなる球面滑り支承であってもよい。尚、地震時における上部構造体１０と下部構造体２０の水平方向の相対変位により、免震支承３０が鉛直方向に上下する場合は、鉛直方向の上下の相対変位を考慮して、以下で説明する鉛直隙間の寸法が設定できる。

【0040】

＜第１の実施形態の減衰ダンパー＞
次に、図４乃至図７を参照して、第１の実施形態に係る減衰ダンパーについて説明する。図４は、実施形態に係る免震構造を形成する減衰ダンパーの第１の実施形態の斜視図である。図５は、第１の実施形態に係る減衰ダンパーが台座と床梁の間に配設されている状態を示す斜視図である。図６は、図５のVI－VI矢視図であり、図７は、図５のVII－VII矢視図である。

【0041】

図示する減衰ダンパー４０は、平面視正方形で鋼製の上部プレート４１と、同様に平面視正方形で鋼製の下部プレート４２と、４本の金属減衰部材である鋼製のＵ型ダンパーロッド４４と、を有している。Ｕ型ダンパーロッド４４は、上部プレート４１及び下部プレート４２と高力ボルト４５を介して接続されており、４本のＵ型ダンパーロッド４４は相互に９０度ずれた状態で配設されている。尚、上部プレート４１とダンパーロッド４４は、スキンプレート４８を介して接続されている。下部プレート４２の下面には、複数の頭付きスタッドボルト４３を備えている。

【0042】

減衰ダンパー４０において、Ｕ型ダンパーロッド４４はその延出方向に変位するようにして塑性変位し、この塑性変位時に歪みが最大になる点を、水平変位量の変化によってロッド内で移動させることにより、ロッド内の歪みを局部的に集中させることなく、Ｕ型ダンパーロッド４４の全体を有効利用して振動エネルギーを吸収する。

【0043】

減衰ダンパー４０は、上部プレート４１の上面における４つの端辺に沿う中央位置に、それぞれブロック状のストッパー４６を備えている。各ストッパー４６は、高力ボルト４７を介して上部プレート４１に固定されている。上部プレート４１に開設されている、各ストッパー４６をボルト固定するための不図示のボルト挿通孔をルーズホールとしておくことにより、凸部１２と各ストッパー４６との間に、後述する長さｔ１の水平隙間Ｇ１を形成した状態でのボルト固定を容易にできる。さらに、ボルト挿通孔をルーズホールとしておくことにより、地震時の振動を受けて凸部１２とストッパー４６が接触し、水平隙間Ｇ１の長さｔ１が変化した場合には、水平隙間Ｇ１の長さを元の長さｔ１に容易にメンテナンスすることができる。

【0044】

図５に示すように、減衰ダンパー４０は、鉄筋コンクリート製の台座２２内に頭付きスタッドボルト４３を埋設するようにして固定される。さらに、減衰ダンパー４０が台座２２上に固定された状態において、床梁１１から下方に突出する突出部材１２は、４つの凸部４６内に配設される。

【0045】

図６に示すように、４つのストッパー４６と凸部１２の平面的な位置関係は、いずれも長さｔ１の水平隙間Ｇ１を有して離間している。より具体的には、図中、左右の２つのストッパー４６と凸部１２の左右端との間に、－Ｘ方向の水平隙間Ｇ１と＋Ｘ方向の水平隙間Ｇ１を有し、これらによりＸ軸方向の１方向の水平隙間を形成している。さらに、図中、上下の２つのストッパー４６と凸部１２の上下端との間に、＋Ｙ方向の水平隙間Ｇ１と－Ｙ方向の水平隙間Ｇ１を有し、これらによりＹ軸方向の１方向の水平隙間を形成している。このように、４つのストッパー４６と凸部１２により、Ｘ軸方向とＹ軸方向の２方向の水平隙間を形成している。

【0046】

また、図７に示すように、上部プレート４１と凸部１２の鉛直方向の位置関係は、長さｔ２の鉛直隙間Ｇ２を有して離間している。すなわち、上部構造体１０に取り付けられている凸部１２と減衰ダンパー４０は、水平隙間Ｇ１及び鉛直隙間Ｇ２を介して完全に縁切りされている。尚、凸部１２は、上部構造体１０の構成部材として床梁１１から下方に突設するように予め設けられている部材であってもよいし、床梁１１に対して新規に設置される部材であってもよい。

【0047】

水平隙間Ｇ１の長さｔ１（及び鉛直隙間Ｇ２の長さｔ２）は、鉄道や自動車、機械設備等による通常の微振動が免震構造建物１００の下部構造体２０に入力され、上部構造体１０と下部構造体２０が相対変位した際の相対変位量以上の大きさに設定されている。微振動の振動態様（振動の大きさや固有振動数等）は、免震構造建物１００の設置場所によって異なる。対象となる免震構造建物１００の下部構造体２０に微振動が入力された際の上部構造体１０と下部構造体２０の間の相対変位量が仮に１ｍｍ程度である場合、水平隙間Ｇ１の長さ（大きさ）ｔ１は、この１ｍｍよりも大きく、１ｍｍに施工誤差等が加味された５ｍｍ乃至５０ｍｍ程度に設定されるのが好ましい。水平隙間Ｇ１の長さｔ１が５ｍｍ乃至５０ｍｍ程度である場合は、管理者による目視管理も容易になる。

【0048】

さらに、この水平隙間Ｇ１の長さｔ１は、通常の微振動による上記相対変位量以上の大きさであることに加えて、地震時における上部構造体１０と下部構造体２０の間の相対変位量未満の大きさに設定されている。レベル２地震時に凸部１２とストッパー４６を当接させて減衰ダンパー４０の減衰性能を発揮させる設計思想の下では、このレベル２地震時の相対変位量が２００乃至４００ｍｍ程度であると特定されている場合は、水平隙間Ｇ１の長さｔ１を上記する５ｍｍ乃至５０ｍｍ程度に設定していることにより、減衰ダンパー４０の減衰性能を発揮させることができる。

【0049】

このように、水平隙間Ｇ１の長さｔ１は、建物１００に固有の通常の微振動を受けた際の相対変位量以上であって、かつ、設計対象の地震動を受けた際の相対変位量未満に設定される。

【0050】

一方、上部プレート４１と凸部１２の間の鉛直隙間Ｇ２の長さｔ２は、長さｔ１と同じ大きさに設定されてもよいし、異なる大きさに設定されてもよいが、少なくとも上部プレート４１と凸部１２が水平隙間Ｇ１及び鉛直隙間Ｇ２を介して縁切りされていることにより、双方のスムーズな相対移動が保障できる。

【0051】

図示する減衰ダンパー４０を有する免震構造５０によれば、通常の微振動は、減衰ダンパー４０を介さず、免震支承３０のみを介して下部構造体２０から上部構造体１０に入力されることから、微振動は免震支承３０によって効果的に解消もしくは減衰される。すなわち、微振動の入力時に複数の減衰ダンパー４０が作用して固定度を増し、免震支承３０による免震性能を減殺することはない。一方、レベル２地震動をはじめとする地震動の入力時には、上部構造体１０と下部構造体２０の相対変位により、免震支承３０に加えて減衰ダンパー４０にも振動が入力される。そのため、免震支承３０による免震性能に加えて、減衰ダンパー４０による減衰性能により、上部構造体１０を緩やかに水平振動させながら（長周期化）、下部構造体２０に対する上部構造体１０の過度の水平変位を効果的に抑制することができる。

【0052】

ここで、図示を省略するが、水平隙間Ｇ１に臨むストッパー４６の表面もしくは凸部１２の表面において、ゴム等からなる緩衝部材が配設されていてもよい。この形態では、緩衝部材が一方の部材に配設された状態において、長さｔ１の水平隙間Ｇ１が形成されるようにする。水平隙間Ｇ１に臨むストッパー４６の表面もしくは凸部１２の表面に緩衝部材が配設されていることにより、交通振動等の微振動によって上部構造体１０と下部構造体２０が相対変位した際の双方の干渉を解消しながら、地震時に双方が接触する際の過度の接触音を緩衝部材にて抑制することができる。

【0053】

また、減衰ダンパー４０は、上部プレート４１と下部プレート４２に、金属減衰部材として４本のＵ型ダンパーロッド４４を９０度間隔で配設した構成を有するものであるが、免震構造５０を構成する免震ダンパーは、図示例以外の免震ダンパーであってもよい。例えば、金属減衰部材として湾曲した鉛ダンパーロッドを有する鉛ダンパーであってもよいし、金属減衰部材として螺旋状に湾曲した複数の鋼製ロッドを有する鋼棒ダンパーであってもよいし、金属減衰部材として複数の鋼製のせん断パネルを有するせん断パネルダンパーであってもよい。また、６本のＵ型ダンパーロッド４４を６０度間隔で配設した構成を有する等、ｎ個のＵ型のダンパーロッド４４が相互に３６０／ｎ度ずれた方向に延出している多様な形態の減衰ダンパーを適用できる。

【0054】

＜第１の実施形態の減衰ダンパーの第１の変形例＞
次に、図８を用いて、第１の実施形態の減衰ダンパーの第１の変形例について説明する。図８は、第１の実施形態に係る減衰ダンパーの第１の変形例の斜視図である。

【0055】

図示する減衰ダンパー４０Ａは、８角形の下部プレート４２Ａの各辺に対応する位置に、それぞれストッパー４６を高力ボルト４７にて固定している。そして、８つのストッパー４６に対して、それぞれ長さｔ１の水平隙間Ｇ１を有するようにして、平面視８角形の凸部１２Ａが遊嵌される形態である。ここで、図中、左右の２つのストッパー４６と凸部１２Ａの左右端との間に、－Ｘ方向の水平隙間Ｇ１と＋Ｘ方向の水平隙間Ｇ１を有し、これらによりＸ軸方向の１方向の水平隙間を形成している。さらに、図中、上下の２つのストッパー４６と凸部１２Ａの上下端との間に、＋Ｙ方向の水平隙間Ｇ１と－Ｙ方向の水平隙間Ｇ１を有し、これらによりＹ軸方向の１方向の水平隙間を形成している。また、図中、４５度方向に位置するストッパー４６と凸部１２Ａの間、及び、２２５度方向に位置するストッパー４６と凸部１２Ａの間にもそれぞれ水平隙間Ｇ１が形成され、これらにより４５度－２２５度軸方向の１方向の水平隙間を形成している。さらに、１３５度方向に位置するストッパー４６と凸部１２Ａの間、及び、３１５度方向に位置するストッパー４６と凸部１２Ａの間にもそれぞれ水平隙間Ｇ１が形成され、これらにより１３５度－３１５度軸方向の１方向の水平隙間を形成している。このように、８つのストッパー４６と凸部１２Ａにより、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、４５度－２２５度軸方向、及び１３５度－３１５度軸方向の４方向の水平隙間を形成している。

【0056】

さらに、減衰ダンパー４０Ａでは、８つのストッパー４６に対応する８つのＵ型のダンパーロッド４４が相互に４５度ずれた方向に延出している。

【0057】

減衰ダンパー４０Ａによれば、減衰ダンパー４０よりもより多方向の水平変位に対して、各ストッパー４６と凸部１２Ａが同じ長さｔ１の水平隙間Ｇ１を介して配設されていることにより、より多方向の地震時の揺れを効果的に減衰することが可能になる。

【0058】

＜第１の実施形態の減衰ダンパーの第２の変形例＞
次に、図９を用いて、第１の実施形態の減衰ダンパーの第２の変形例について説明する。図９は、第１の実施形態に係る減衰ダンパーの第２の変形例の斜視図である。

【0059】

図示する減衰ダンパー４０Ｂは、上部プレート４１の４つの端辺に沿う正方形で枠状のストッパー４６Ａを有している。

【0060】

枠状のストッパー４６Ａ内に、上部構造体１０の凸部１２の４面が長さｔ１の水平隙間Ｇ１を有した状態で配設される。ストッパー４６Ａが枠状を呈していることから、地震時に上部構造体１０と下部構造体２０が相対変位した際に、ストッパー４６Ａと凸部１２とを確実に接触させることができ、地震時の振動エネルギーを吸収及び減衰することができる。

【0061】

尚、図示を省略するが、ストッパー４６Ａが、６角形や８角形等、他の多角形の枠体や、円形の枠体であってもよく、それらの場合は、各枠体の形状に応じて水平隙間Ｇ１を有する形状の凸部１２が適用される。

【0062】

＜第２の実施形態の減衰ダンパー＞
次に、図１０乃至図１３を用いて、第２の実施形態に係る減衰ダンパーについて説明する。図１０は、実施形態に係る免震構造を形成する減衰ダンパーの第２の実施形態の斜視図である。図１１は、第２の実施形態に係る減衰ダンパーが台座と床梁の間に配設されている状態を示す斜視図である。図１２は、図１０のXII－XII矢視図であり、図１３は、図１０のXIII矢視図である。

【0063】

図示する減衰ダンパー６０は、上部プレート４１上において、減衰ダンパー４０と同様の配設態様で４つのストッパー４６Ｂを備えている。ストッパー４６Ｂは、ブロック状の第１鉛直部４６ａと、第１鉛直部４６ａの上方において水平方向に延出する鍵部４６ｂとを有している。その他のダンパー構成は、減衰ダンパー４０，４０Ａと同様であることより、詳細な説明は省略する。

【0064】

図１１に示すように、上部構造体１０の有する凸部１２Ａは、第２鉛直部１２ａと、第２鉛直部１２ａの下方において側方に広がるフランジ１２ｂとを有している。減衰ダンパー６０が台座２２上に固定された状態において、フランジ１２ｂが第１鉛直部４６ａ及び鍵部４６ｂに遊嵌した状態で配設される。

【0065】

図１２に示すように、４つのストッパー４６Ｂの鍵部４６ｂの先端と凸部１２Ａの表面の間には、水平方向に長さｔ１の水平隙間Ｇ１がある。また、図１３に示すように、ストッパー４６Ｂの鍵部４６ｂの下面と、凸部１２Ａのフランジ１２ｂの上面との間には、鉛直方向に長さｔ２の鉛直隙間Ｇ２がある。また、ストッパー４６Ｂの第１鉛直部４６ａの内側面とフランジ１２ｂの端面の間には、水平方向に長さｔ１の水平隙間Ｇ１がある。さらに、上部プレート４１と、凸部１２Ａの下面及びフランジ１２ｂの下面との間には、鉛直方向に長さｔ２の鉛直隙間Ｇ２がある。このように、減衰ダンパー６０においても、凸部１２Ａがフランジ１２ｂを有し、ストッパー４６Ｂが鍵部４６ｂを有している形態において、上部構造体１０に取付けられている凸部１２Ａと減衰ダンパー６０は、水平隙間Ｇ１及び鉛直隙間Ｇ２を介して完全に縁切りされている。

【0066】

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

【符号の説明】

【0067】

１０ ：上部構造体
１１ ：床梁
１２、１２Ａ ：凸部
１２ａ ：第２鉛直部
１２ｂ ：フランジ
２０ ：下部構造体（基礎）
２１、２２ ：台座
３０ ：免震支承
４０、４０Ａ，４０Ｂ ：減衰ダンパー
４１ ：上部プレート
４２，４２Ａ ：下部プレート
４４ ：金属減衰部材（Ｕ型ダンパーロッド）
４６，４６Ａ，４６Ｂ ：ストッパー
４６ａ ：第１鉛直部
４６ｂ ：鍵部
５０ ：免震構造
６０ ：減衰ダンパー
１００ ：免震構造建物
Ｇ１ ：水平隙間
Ｇ２ ：鉛直隙間

【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】