特許 7465702 免震装置および設計方法

(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】2024-04-03

(45)【発行日】2024-04-11

(54)【発明の名称】免震装置および設計方法

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20240404BHJP

   F16F 15/023 20060101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

E04H9/02 331B

F16F15/023 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020059974

(22)【出願日】2020-03-30

(65)【公開番号】P2021156124

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2023-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】302060926

【氏名又は名称】株式会社フジタ

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】大熊 潔

【審査官】須永 聡

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－３１０２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０１００１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－００３８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０１９３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１５９３７０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｈ ９／００－９／１６

Ｆ１６Ｆ ９／００－９／５８

Ｆ１６Ｆ １５／００－１５／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

建築物に接続される、応答速度に対する減衰力の増加率が極小値となる所定速度および不連続に減少するリリーフ速度を有する免震装置であって、
応答速度の増加に対して減衰力が増加し、第１速度における減衰力の第１増加率が当該第１速度より大きい第２速度における減衰力の第２増加率よりも大きい第１ダンパと、
前記第１ダンパに対して並列に配置された第２ダンパであって、応答速度の増加に対して減衰力が増加し、前記第１速度における減衰力の第３増加率が前記第２速度における減衰力の第４増加率よりも小さく、当該第２速度よりも大きい第３速度における減衰力の第５増加率が、前記第４増加率よりも小さい第２ダンパと、
を備え、
前記第１速度は、応答速度が０から前記所定速度までの領域に属する速度であり、
前記第２速度は、応答速度が前記所定速度から前記リリーフ速度までの領域に属する速度であり、
前記第３速度は、応答速度が前記リリーフ速度から設計最大速度までの領域に属する速度である免震装置。

【請求項2】

前記第１速度と前記第２速度との間における前記第２ダンパの減衰力が、応答速度の二乗に比例する、請求項１に記載の免震装置。

【請求項3】

前記第１速度と前記第２速度との間における前記第１ダンパの減衰力が、応答速度のα乗（αは０．１以上０．９以下）に比例する、請求項１または請求項２に記載の免震装置。

【請求項4】

前記第２速度における前記第２ダンパの減衰力は、前記第２速度における前記第１ダンパの減衰力より小さい、請求項１から請求項３のいずれかに記載の免震装置。

【請求項5】

前記第２速度は、前記第１ダンパまたは前記第２ダンパの設計最大速度の半分である、請求項４に記載の免震装置。

【請求項6】

前記第２速度は、０．５ｍ／ｓである、請求項４または請求項５に記載の免震装置。

【請求項7】

前記第２速度は、０．７５ｍ／ｓである、請求項４または請求項５に記載の免震装置。

【請求項8】

前記第２速度における前記第２ダンパの減衰力は、前記第２速度における前記第１ダンパの減衰力に対する０．２以上０．８以下である、請求項５から請求項７のいずれかに記載の免震装置。

【請求項9】

前記第２ダンパは、前記第１ダンパに対して平行に配置されている、請求項１から請求項８のいずれかに記載の免震装置。

【請求項10】

請求項１から請求項９のいずれかに記載の免震装置において前記第１増加率から前記第５増加率を実現するように、前記第１ダンパおよび前記第２ダンパの粘性減衰係数を決定することを含む、設計方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、免震装置に関する。

【背景技術】

【0002】

建築物の基礎上に積層ゴムなどを用いた免震層を形成した免震建築物によれば、基礎から建築物へ地震動が伝播することを抑制している。粘性ダンパまたはオイルダンパなどの免震装置を免震層に配置することで、地震動による振動を減衰させる。この構成においては、免震層の可動域の中で建築物の揺れを抑えることで擁壁衝突を回避し、かつ建築物上層の加速度が極端に上昇してしまうことを抑制していた。

【0003】

これまで大地震を想定したレベル２地震動（以下、Ｌ２地震動という）を想定することで免震層の構成を設計していたが、レベル２地震動を大幅に超える極大地震レベル３地震動（以下、Ｌ３地震動という）に対応する免震建築物が求められている。擁壁衝突を回避するのであれば、ダンパの粘性減衰係数を高めるように設計することが考えられる。しかしながら、この方法によると、中小規模の地震であっても建築物上層の応答加速度が増大することで家具等の転倒が生じやすくなったり、ダンパから発生する力が建築物本体に伝わることで建築物自体を損傷させてしまったりすることが想定され、免震建築物の効果を損なうことも考えられる。

【0004】

例えば、特許文献１には、大地震が発生したときにダンパの粘性減衰係数を増加させる構成が開示されている。これによれば、中小規模の地震であるときには粘性減衰係数が小さいことから、建築物上層の応答加速度の増加を抑えることができ、大地震のときに粘性減衰係数を高めることで擁壁衝突を避けることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－９１０３４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に開示されたダンパは構造が複雑であり、また、粘性減衰係数が急激に変化することで減衰力が不連続に変化するため、それを考慮した耐震設計が必要であった。

【0007】

本発明の目的の一つは、容易な構造で様々な地震動に対応可能な免震装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一実施形態によれば、建築物に接続される免震装置であって、応答速度の増加に対して減衰力が増加する第１ダンパであって、第１速度における減衰力の第１増加率が、当該第１速度より大きい第２速度における減衰力の第２増加率よりも大きい第１ダンパと、前記第１ダンパに対して並列に配置され、応答速度の増加に対して減衰力が増加する第２ダンパであって、前記第１速度における減衰力の第３増加率が前記第２速度における減衰力の第４増加率よりも小さく、当該第２速度よりも大きい第３速度における減衰力の第５増加率が、前記第４増加率よりも小さい第２ダンパと、を備える免震装置が提供される。

【0009】

前記第１速度と前記第２速度との間における前記第２ダンパの減衰力が、応答速度の二乗に比例してもよい。

【0010】

前記第１速度と前記第２速度との間における前記第１ダンパの減衰力が、応答速度のα乗（αは０．１以上０．９以下）に比例してもよい。

【0011】

前記第１ダンパと前記第２ダンパとの合計減衰力の増加率の変化は、応答速度の増加に伴い徐々に減少した後に徐々に増加し、さらに応答速度が増加した所定速度において不連続に減少してもよい。

【0012】

前記第１ダンパは、前記第１速度と前記第２速度との間の所定の速度における減衰力の増加率が、前記第１増加率であってもよい。

【0013】

前記第２速度における前記第２ダンパの減衰力は、前記第２速度における前記第１ダンパの減衰力より小さくてもよい。

【0014】

前記第２速度は、前記第１ダンパまたは前記第２ダンパの設計最大速度の半分であってもよい。

【0015】

前記第２速度は、０．５ｍ／ｓであってもよい。

【0016】

前記第２速度は、０．７５ｍ／ｓであってもよい。

【0017】

前記第２速度における前記第２ダンパの減衰力は、前記第２速度における前記第１ダンパの減衰力に対する０．２以上０．８以下であってもよい。

【0018】

前記第２ダンパは、前記第１ダンパに対して平行に配置されてもよい。

【0019】

また、本発明の一実施形態によれば、上記の免震装置において前記第１から第５増加率を実現するように、前記第１ダンパおよび前記第２ダンパの粘性減衰係数を決定することを含む、設計方法が提供される。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、容易な構造で様々な地震動に対応可能な免震装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１実施形態における免震装置の配置例を示す図である。

【図2】本発明の第１実施形態における免震装置の減衰力の応答速度依存性を示す図である。

【図3】本発明の第１実施形態における免震装置の減衰力の増加率を示す図である。

【図4】本発明の第１実施形態における頂部加速度と免震層変位との関係性を示すシミュレーション結果を示す図である。

【図5】本発明の第１実施形態におけるダンパ速度と免震層変位との関係性を示すシミュレーション結果を示す図である。

【図6】本発明の第２実施形態における免震装置の減衰力の応答速度依存性を示す図である。

【図7】本発明の第２実施形態における免震装置の減衰力の増加率を示す図である。

【図8】本発明の第３実施形態における免震装置の減衰力の応答速度依存性を示す図である。

【図9】本発明の第３実施形態における免震装置の減衰力の増加率を示す図である。

【図10】本発明の第４実施形態における免震装置の減衰力の応答速度依存性を示す図である。

【図11】本発明の第４実施形態における免震装置の減衰力の増加率を示す図である。

【図12】本発明の第５実施形態における免震装置の配置例を示す図である。

【図13】本発明の第６実施形態における免震装置の配置例を示す図である。

【図14】シミュレーションに用いたモデルを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後にＡ、Ｂ等を付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

【0023】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態における免震装置の配置例を示す図である。第１実施形態における免震装置１および免震ゴム５０は、建築物８０と基礎６０との間に設けられ、免震層を構成する。建築物８０は、擁壁９０との間でクリアランスｄを有するように設計されている。地震動による建築物８０の変位が免震層によって抑制されるが、この変位がクリアランスｄより小さくなるようにして、建築物８０が擁壁９０に衝突しないように免震層を構成する各構造が設計される。

【0024】

免震装置１は、並列に配置された２種類のダンパを含む。２種類のダンパは、この例では、粘性ダンパ１０（第１ダンパ）と速度二乗型ダンパ２０（第２ダンパ）とを含み、上下に並んで互いに平行に配置されている。粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０とのそれぞれの両端は、基礎６０に固定された基礎側支持部６４と建築物８０に固定された建築物側支持部８４に支持されている。この例では、１つの粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０との組が、１つの基礎側支持部６４と建築物側支持部８４との間に配置されている。粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０との位置関係は図１に示す関係に限られず、例えば、いずれが上に設置されてもよいし、設置される場所によって互いの位置関係が異なっていてもよい。

【0025】

免震装置１によれば、この２種類のダンパのそれぞれが後述する特性を有していることにより、大地震が発生しても建築物８０が擁壁９０に衝突することを避けつつ、中小規模の地震において建築物８０の上層における応答加速度が増大することを抑制することができる。

【0026】

粘性ダンパ１０は、粘性体を封入するシリンダ内をピストンヘッドが移動することによってピストンロッドに減衰力を発生させる。粘性ダンパ１０が発生する減衰力Ｆ（ｋＮ）は、粘性減衰係数Ｃとピストンの移動速度Ｖ（ｍ／ｓ）とを用いて、Ｆ＝ＣＶα（αは０．１以上０．９以下）として表される。粘性ダンパ１０の全体（図１に示す２つの粘性ダンパ１０の合計）としては、この例では、粘性減衰係数Ｃ＝１８００（ｋＮ／（ｍ／ｓ）α）、α＝０．３となる特性を有するように設計され、設計上の最大速度（以下、設計最大速度という）は１．０（ｍ／ｓ）として決められたものである。図１においては、２つの粘性ダンパ１０が用いられているが、１つの粘性ダンパ１０であってもよいし、さらに多くの粘性ダンパ１０が用いられてもよい。また、粘性ダンパ１０は、図１に示す方向以外、例えば、水平面内のうち、この方向と垂直方向（図１における奥行き方向）にも配置されてもよい。

【0027】

速度二乗型ダンパ２０は、オリフィスダンパであって、オイルを封入するシリンダ内をオリフィスが形成されたピストンヘッドが移動することによってピストンロッドに減衰力を発生させる。速度二乗型ダンパ２０が発生する減衰力Ｆ（ｋＮ）は、粘性減衰係数Ｃとピストンの移動速度Ｖ（ｍ／ｓ）とを用いて、Ｆ＝ＣＶ²として表される。この粘性減衰係数Ｃは、（ρ・Ａ³）／（Ｃｆ・ａ²）で表される。ここで、ρはオイルの密度、Ａはピストンヘッドの面積（シリンダ内部の断面積）、Ｃｆは流量係数、ａはオリフィス面積である。

【0028】

速度二乗型ダンパ２０の全体（図１に示す２つの速度二乗型ダンパ２０の合計）としては、この例では、粘性減衰係数Ｃ＝４０００（ｋＮ／（ｍ／ｓ）²）となる特性を有するように設計され、設計上の最大速度（設計最大速度）は１．０（ｍ／ｓ）として決められたものである。速度二乗型ダンパ２０は、この設計最大速度において減衰力Ｆが２０００（ｋＮ）になるように、リリーフ速度ＶＳｒ（ｍ／ｓ）以上（この例ではＶＳｒ＝０．６５（ｍ／ｓ）において減衰力Ｆを低下させるリリーフ機構を有している。図１においては、２つの速度二乗型ダンパ２０が用いられているが、１つの速度二乗型ダンパ２０であってもよいし、さらに多くの速度二乗型ダンパ２０が用いられてもよい。また、速度二乗型ダンパ２０は、図１に示す方向以外、例えば、水平面内のうち、この方向と垂直方向（図１における奥行き方向）にも配置されてもよい。

【0029】

続いて、粘性ダンパ１０、速度二乗型ダンパ２０、およびこれらを組み合わせた免震装置１について、減衰力Ｆの応答速度Ｖに対する依存性を説明する。ここでは、応答速度Ｖの増加に伴う減衰力Ｆの増加率Ｒ、すなわち、応答速度Ｖによる減衰力Ｆの微分値についても併せて説明する。

【0030】

図２は、本発明の第１実施形態における免震装置の減衰力の応答速度依存性を示す図である。図３は、本発明の第１実施形態における免震装置の減衰力の増加率を示す図である。図２は、横軸に応答速度Ｖ、縦軸に減衰力Ｆを示したものであり、粘性ダンパ１０の減衰力ＦＶ（破線）、速度二乗型ダンパ２０の減衰力ＦＳ（二点鎖線）、および免震装置１の減衰力ＦＦ（実線）についての関係を示す。上述したように、免震装置１は粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０とが並列かつ平行に配置されている。したがって、免震装置１の減衰力ＦＦは、粘性ダンパ１０の減衰力ＦＶと速度二乗型ダンパの減衰力ＦＳを加算した値である。図３は、減衰力ＦＶの増加率ＲＶ（破線）、減衰力ＦＳの増加率ＲＳ（二点鎖線）、および減衰力ＦＦの増加率ＲＦ（実線）が示されている。

【0031】

免震装置１としての減衰力ＦＦの増加率ＲＦは、応答速度Ｖが０から速度ＶＦｍに増加する間（領域ＲＡ）において徐々に減少し、速度ＶＦｍにおいて極小値となった後リリーフ速度ＶＳｒまで増加する間（領域ＲＢ）において徐々に増加し、リリーフ速度ＶＳｒにおいて不連続に減少し、その後の設計最大速度まで増加する間（領域ＲＣ）において最も低い値を維持する。

【0032】

粘性ダンパ１０の減衰力ＦＶは、上述したように応答速度Ｖの０．３乗に比例して変化する。したがって、応答速度Ｖが大きくなるほど、増加率ＲＶが小さくなる。言い換えると、ある第１速度（例えば領域ＲＡにおける速度）における増加率（第１増加率）が、第１速度より大きい第２速度（例えば領域ＲＢにおける速度）における増加率（第２増加率）よりも大きくなる。

【0033】

速度二乗型ダンパ２０の減衰力ＦＳは、上述したように応答速度Ｖの二乗に比例して変化し、リリーフ機構も有する。したがって、応答速度Ｖが大きくなるほど増加率ＲＳが増加し、リリーフ速度ＶＳｒにおいて不連続に減少し、その後の設計最大速度までは最も低い値を維持する。言い換えると、上記の第１速度における増加率（第３増加率）が、上記の第２速度における増加率（第４増加率）よりも小さくなる。また、第２速度よりも大きい第３速度（領域ＲＣにおける速度）における増加率（第５増加率）が第４増加率よりも小さい。

【0034】

この例では、設計最大速度の半分である０．５（ｍ／ｓ）において、速度二乗型ダンパ２０の減衰力ＦＳが粘性ダンパ１０の減衰力ＦＶの概ね２／３倍になるように、粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０との粘性減衰係数Ｃが決められている。その結果、上述したように、粘性ダンパ１０は粘性減衰係数Ｃ＝１８００（ｋＮ／（ｍ／ｓ）^0.3）になるように設計され、速度二乗型ダンパ２０は粘性減衰係数Ｃ＝４０００（ｋＮ／（ｍ／ｓ）²）になるように設計されている。

【0035】

なお、この応答速度において速度二乗型ダンパ２０の減衰力ＦＳが粘性ダンパ１０の減衰力ＦＶの２／３倍になる場合に限らず、使用状況、目標仕様などに応じて、０．２倍以上０．８倍以下になるように、より好ましくは０．５倍以上０．７倍以下になるように、粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０との粘性減衰係数Ｃが決められればよい。少なくとも、粘性ダンパ１０の減衰力ＦＶより速度二乗型ダンパ２０の減衰力ＦＳが小さいことが好ましい。また、このような関係を決定するときの応答速度は、設計最大速度の半分として決められるものでなくてもよく、例えば、設計最大速度がより大きい場合でも、Ｌ２地震動に対応する０．５（ｍ／ｓ）であってもよく、少なくともリリーフ速度ＶＳｒより小さい速度であればよい。また、設計最大速度の半分と上述した第２速度とが対応してもよい。

【0036】

このように、粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０とにおける各パラメータ（例えば、粘性減衰係数Ｃおよびリリーフ速度ＶＳｒ等）を設定することで、上述した第１増幅率から第５増幅率のような免震装置１の特性を設計することができる。このように本発明は、中小規模の地震動から大規模の地震動まで対応するための免震装置１の特性を設計する方法として捉えることもできる。

【0037】

続いて、免震装置１による地震応答解析結果を、従来のように粘性ダンパ１０のみを用いた例（従来例）、粘性ダンパ１０の粘性減衰係数Ｃを２倍にした例（比較例）と対比することによって説明する。ここでは、以下の条件設定により地震応答のシミュレーションを行った。

【0038】

図１４は、シミュレーションに用いたモデルを説明するための図である。モデル１０００は、免震層１Ｍと建築物８０Ｍとを含む。免震層１Ｍは、免震装置１のほか、対比のために上述した従来例および比較例に入れ替えられる部分である。建築物８０Ｍは、７階建を想定した。１層あたりの高さは４．０（ｍ）であり、１層あたりの重さは７５０トンである。建築物８０Ｍの上部の振動周期は０．８（ｓ）（上部構造の一次固有周期に対して２％の減衰）とし、免震層１Ｍの振動周期４（ｓ）とした。使用した地震動は、日本建築センタの模擬地震動のＢＣＪ－Ｌ２を基準とし、０．５倍をレベル１地震動（Ｌ１地震動）、１．０倍をＬ２地震動、１．５倍をＬ３地震動とみなした。

【0039】

図４は、本発明の第１実施形態における頂部加速度と免震層変位との関係性を示すシミュレーション結果を示す図である。図５は、本発明の第１実施形態におけるダンパ速度と免震層変位との関係性を示すシミュレーション結果を示す図である。図４および図５は、免震装置１の解析結果ＦＰ（実線）、従来例の解析結果ＶＰ１（二点鎖線）および比較例の解析結果ＶＰ２（破線）を示す。ダンパ速度は、上述した応答速度に対応し、ピストンの移動速度に相当する。

【0040】

解析結果ＶＰ１によれば、粘性ダンパ１０のみを用いた場合には、ダンパ速度が速くなっても減衰力が大きくならないため、Ｌ３地震動の場合に免震層の変位が０．６（ｍ）を越え、他の結果と比べて変位が大きくなっていることがわかる。

【0041】

一方、解析結果ＶＰ２によれば、粘性ダンパ１０の粘性減衰係数Ｃが従来例の２倍にした結果、ダンパ速度が低くても減衰力が大きくなり、Ｌ３地震動の場合に免震層の変位が０．４（ｍ）から０．５（ｍ）程度に抑えられている一方、頂部加速度が０．３（ｍ／ｓ²）を越え、さらに、Ｌ２地震動の場合であっても頂部加速度が０．３（ｍ／ｓ²）に近く、他の結果と比べて加速度が大きくなっていることがわかる。このように大きな加速度が生じると、家具等の転倒が生じたり、建築物自体が損傷したりすることも考えられる。

【0042】

解析結果ＦＰによれば、Ｌ２地震動の場合に頂部加速度が１．５（ｍ／ｓ²）程度に抑えられ、ほぼ粘性ダンパ１０のみの従来例と同じであるのにかかわらず、Ｌ３地震動の場合に免震層の変位が０．５（ｍ）程度に抑えられ、頂部加速度も２．３（ｍ／ｓ²）程度に抑えられている。

【0043】

このように、免震装置１は、Ｌ２地震動の応答速度０．５（ｍ／ｓ）程度までは、粘性ダンパ１０による減衰力の影響を主として増加率を低く抑え、より大きな地震動になるほど速度二乗型ダンパ２０による減衰力の影響を主として増加率を大きくし、全体として減衰力を急激に大きくすることができる。このように、２種類のダンパを組み合わせた免震装置１を免震層に用いることで、免震層の変位を小さくして図１に示すクリアランスｄを小さくすることができ、頂部加速度を低く抑えることもできる。

【0044】

＜第２実施形態＞
第１実施形態における免震装置１では設計最大速度が１．０（ｍ／ｓ）であったが、第２実施形態では１．５０（ｍ／ｓ）とする例について説明する。

【0045】

図６は、本発明の第２実施形態における免震装置の減衰力の応答速度依存性を示す図である。図７は、本発明の第２実施形態における免震装置の減衰力の増加率を示す図である。設計最大速度の半分である０．７５（ｍ／ｓ）において、速度二乗型ダンパ２０の減衰力ＦＳが粘性ダンパ１０の減衰力ＦＶの概ね０．６倍になるように、粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０との粘性減衰係数Ｃが決められている。この例では、粘性ダンパ１０は第１実施形態と同じ粘性減衰係数Ｃ＝１８００（ｋＮ／（ｍ／ｓ）^0.3）に設定されている。速度二乗型ダンパ２０は、第１実施形態よりも小さい粘性減衰係数Ｃ＝１８００（ｋＮ／（ｍ／ｓ）²）に設定されている。そのため、速度二乗型ダンパ２０のリリーフ速度ＶＳｒは第１実施形態に比べて大きくなるように設定されている。

【0046】

このように設計最大速度を第１実施形態とは異なる値としても、粘性減衰係数Ｃおよびリリーフ速度ＶＳｒを適宜設定することによって、中小規模の地震動では粘性ダンパ１０による減衰力の影響を主として増加率を低く抑え、より大きな地震動になるほど速度二乗型ダンパ２０による減衰力の影響を主として増加率を大きくし、全体として減衰力を急激に大きくするように免震装置１の特性を制御することができる。

【0047】

＜第３実施形態＞
粘性ダンパ１０のみが設置されている建築物において、耐震補強工事などによって、速度二乗型ダンパ２０を追加して設置することによって、大きな地震動にも対応できるようにしてもよい。速度二乗型ダンパ２０を追加することによって、免震装置全体として減衰力が大きくなるが、基礎側支持部６４および建築物側支持部８４の強度によっては、第１実施形態の特性を有する速度二乗型ダンパ２０では、その減衰力に耐えるのに余裕がない場合がある。その場合には、設計最大速度における減衰力を第１実施形態の場合に比べて低下させる必要がある。

【0048】

図８は、本発明の第３実施形態における免震装置の減衰力の応答速度依存性を示す図である。図９は、本発明の第３実施形態における免震装置の減衰力の増加率を示す図である。設計最大速度の半分である０．５（ｍ／ｓ）において、速度二乗型ダンパ２０の減衰力ＦＳが粘性ダンパ１０の減衰力ＦＶの概ね１／３倍になるように、粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０との粘性減衰係数Ｃが決められている。この例では、粘性ダンパ１０は、第１実施形態と同じ粘性減衰係数Ｃ＝１８００（ｋＮ／（ｍ／ｓ）^0.3）に設定されている。速度二乗型ダンパ２０は、第１実施形態よりも小さい粘性減衰係数Ｃ＝１０００（ｋＮ／（ｍ／ｓ）²）に設定されている。速度二乗型ダンパ２０のリリーフ速度ＶＳｒは第１実施形態と同じである。粘性減衰係数Ｃをこれよりも大きくして、リリーフ速度ＶＳｒを第１実施形態に比べて小さくなるように設定することによって、設計最大速度における減衰力を小さくしてもよい。

【0049】

このように設計最大速度における減衰力を第１実施形態よりも小さくする必要があっても、粘性減衰係数Ｃおよびリリーフ速度ＶＳｒを適宜設定することによって、中小規模の地震動では粘性ダンパ１０による減衰力の影響を主として増加率を低く抑え、より大きな地震動になるほど速度二乗型ダンパ２０による減衰力の影響を主として増加率を大きくし、全体として減衰力を急激に大きくするように免震装置１の特性を制御することができる。

【0050】

＜第４実施形態＞
第１実施形態においては、免震装置１は粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０とを組み合わせた構成を有していたが、粘性ダンパ１０に代えてオイルダンパ（第１ダンパ）を用いてもよい。オイルダンパは、オイルを封入するシリンダ内を調整弁が配置されたピストンヘッドが移動することによってピストンロッドに減衰力を発生させる。オイルダンパが発生する減衰力Ｆ（ｋＮ）は、粘性減衰係数Ｃとピストンの移動速度Ｖ（ｍ／ｓ）とを用いて、Ｆ＝ＣＶとして表される。

【0051】

図１０は、本発明の第４実施形態における免震装置の減衰力の応答速度依存性を示す図である。図１１は、本発明の第４実施形態における免震装置の減衰力の増加率を示す図である。図１０において、オイルダンパの減衰力はＦＬ（破線）で示されている。図１１においてオイルダンパの増加率はＲＬ（破線）で示されている。オイルダンパは、粘性減衰係数Ｃ＝２０００（ｋＮ／（ｍ／ｓ））となる特性を有するように設計され、設計最大速度において減衰力Ｆが２０００（ｋＮ）になるように、リリーフ速度ＶＬｒ（ｍ／ｓ）以上（この例ではＶＬｒ＝０．３）において減衰力Ｆを低下させるリリーフ機構を有している。速度二乗型ダンパ２０の特性は、第１実施形態と同じである。免震装置全体の減衰力ＦＦは、オイルダンパの減衰力ＦＬと速度二乗型ダンパの減衰力ＦＳを加算した値である。

【0052】

オイルダンパの減衰力ＦＬは、上述したように応答速度Ｖに比例して変化し、リリーフ機構も有する。したがって、応答速度Ｖが大きくなっても増加率ＲＬが一定であり、リリーフ速度ＶＳｒにおいて不連続に減少し、その後の設計最大速度までは低い値を維持する。言い換えると、ある第１速度（例えば領域ＲＡにおける速度）における増加率（第１増加率）が、第１速度より大きい第２速度（例えば領域ＲＢにおける速度）における増加率（第２増加率）よりも大きくなる。また、第１速度と第２速度との間における所定速度（領域ＲＡのいずれかの速度）における増加率は、第１速度と同じ増加率（第１増加率）である。

【0053】

増加率ＲＦは、応答速度Ｖが０から速度ＶＬｒに増加する間（領域ＲＡ）において徐々に増加し、速度ＶＬｒにおいて不連続に減少し、その後リリーフ速度ＶＳｒまで増加する間（領域ＲＢ）において徐々に増加し、リリーフ速度ＶＳｒにおいて不連続に減少し、その後の設計最大速度まで増加する間（領域ＲＣ）において低い値を維持する。

【0054】

このように粘性ダンパ１０に代えてオイルダンパを用いても、粘性減衰係数Ｃおよびリリーフ速度ＶＬｒ、ＶＳｒを適宜設定することによって、中小規模の地震動ではオイルダンパによる減衰力の影響を主として増加率を低く抑え、より大きな地震動になるほど速度二乗型ダンパ２０による減衰力の影響を主として増加率を大きくし、全体として減衰力を急激に大きくするように免震装置１の特性を制御することができる。

【0055】

＜第５実施形態＞
第１実施形態において、粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０とは鉛直方向に並んで配置されていたが、第５実施形態では水平方向に並んで配置された免震装置１Ａを説明する。

【0056】

図１２は、本発明の第５実施形態における免震装置の配置例を示す図である。図１２は、建築物８０側から基礎６０の方向に免震層を見た場合の粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０との位置関係を示した図である。第１実施形態よりも水平方向に拡がった形状を有する基礎側支持部６４Ａおよび建築物側支持部８４Ａを用いることで、粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０とを水平方向に並んで配置した免震装置１Ａが実現される。粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０との位置関係は図１２に示す関係に限られず、例えば、いずれが外側に設置されてもよいし、設置される場所によって互いの位置関係が異なっていてもよい。

【0057】

＜第６実施形態＞
第１実施形態において、１つの粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０とが、１つの基礎側支持部６４と建築物側支持部８４とによって支持されていたが、それぞれ別々の構成で支持されていてもよい。

【0058】

図１３は、本発明の第６実施形態における免震装置の配置例を示す図である。第６実施形態における免震装置１Ｂでは、粘性ダンパ１０が基礎側支持部６４Ｂ－１と建築物側支持部８４Ｂ－１とに支持され、速度二乗型ダンパ２０が基礎側支持部６４Ｂ－２と建築物側支持部８４Ｂ－２とに支持されている。基礎側支持部６４Ｂ－１と基礎側支持部６４Ｂ－２とは、いずれも基礎６０に固定されているが、それ以外の部分では別々の構造体である。建築物側支持部８４Ｂ－１と建築物側支持部８４Ｂ－２とは、いずれも建築物８０に固定されているが、それ以外の部分では別々の構造体である。このように、粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０とは、同じ構造体によってまとめて支持されている場合に限らず、それぞれ別々の構造体によって支持されてもよい。

【0059】

なお、別々の構造体によって支持されることにより、粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０とは、互いに離れた位置に設置されてもよいし、平行に配置されなくてもよい。粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０とが平行に配置されない場合には、粘性ダンパ１０と速度二乗型ダンパ２０とが形成する角度等に応じて、粘性減衰係数Ｃの値を調整すればよい。

【符号の説明】

【0060】

１，１Ａ，１Ｂ…免震装置、１０…粘性ダンパ、２０…速度二乗型ダンパ、５０…免震ゴム、６０…基礎、６４，６４Ａ，６４Ｂ－１，６４Ｂ－２…基礎側支持部、８０…建築物、８４，８４Ａ，８４Ｂ－１，８４Ｂ－２…建築物側支持部、９０…擁壁

【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】