JP2000027481A

JP2000027481A - 免震装置の設計を支援する装置および方法並びに支援プログラム記録媒体

Info

Publication number: JP2000027481A
Application number: JP10194551A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Arima; 文昭有馬; Norikatsu Takase; 憲克高瀬; Hiroyuki Harada; 浩之原田
Original assignee: Sumitomo Construction Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Construction Co Ltd
Priority date: 1998-07-09
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 2000-01-25

Abstract

(57)【要約】【課題】交差直動型絶縁支持装置を使用する免震装置
の設計を効率化する。【解決手段】復元・減衰装置仕様設定部１１２は復元
・減衰特性を所定値以上の加速度が作用した場合には構
造物を免震化するように設定し、免震時固有周期設定部
１１４は地震時における構造物の固有周期を所定範囲に
設定し、地震応答特性設定部１１６は構造物、免震装
置、基礎を構成する部材の特性値を予め定めた基準値以
下となるように設定し、耐地震動対処処置設定部１１８
は巨大地震動または長周期成分を含む地震動を受けた場
合、構造物の応答相対変形が所定の範囲内に納まるよう
にバックアップ装置の特性を設定し、耐風ロック特性設
定部１２０は地震動を受けたときに、耐風ロック装置を
破壊して構造物を免震構造化するか、耐風ロック装置の
機能を解除して構造物を免震構造化するかを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は免震装置の設計を
支援する装置および方法並びに支援プログラム記録媒体
に関する。

【０００２】

【従来の技術】建物などの構造物を地震動から保護する
免震装置は、絶縁支持装置、復元装置、および減衰装置
から成る。絶縁支持装置は構造物の全荷重を支持すると
ともに、地震動から構造物を絶縁する。復元装置は地震
動によって変形した絶縁支持装置を元の位置に戻す。減
衰装置は地震エネルギーを吸収する。免震装置には種々
のものがあり、免震装置を構成する３つの装置も種々の
形態をとる。例えば、鉛プラグ入り積層ゴムは、薄いゴ
ム層と鋼板とを交互に積層した円柱の中心に鉛を入れた
構造を有する免震装置である。この型の免震装置では、
積層ゴムが絶縁装置と復元装置とを兼ね、鉛が減衰装置
として機能する。

【０００３】この発明の発明者らは先に絶縁支持装置と
して交差型直動装置を使用する技術を提案した（特開平
８−２４００３３号公報参照）。これは、絶縁支持装置
としてボールベアリングなどを利用して滑動する直動装
置を互いに交差させた交差型直動装置を使用し、復元・
減衰装置として復元装置と減衰装置とを一体化したもの
を使用する、機能分離型の免震装置を提供するものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】交差型直動装置を用い
た免震装置は、構造物の固有周期を長周期化できるの
で、大きな免震効果が得られる。しかしながら、機能分
離型を採用しているので、絶縁支持装置と復元・減衰装
置とを個別に設計し、しかも両者の統合を図る必要があ
るから、設計事項が多岐にわたり、設計に手間がかかっ
ていた。この発明は、上記の点を解決するためになされ
たものであり、効率的な設計を可能にする、免震装置の
設計を支援する装置および方法並びに支援プログラム記
録媒体を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために次のように構成する。本発明に係る免震
装置の設計支援装置は次のように構成する。（１）絶縁支持装置、復元・減衰装置、バックアップ装
置、および、耐風ロック装置を備えた免震装置を設計す
る際に必要とする数値を設定するのを支援する免震装置
設計支援装置において、データ入力部、復元・減衰装置
仕様設定部、免震時固有周期設定部、地震応答特性設定
部、対地震対処処置設定部、および、耐風ロック特性設
定部を備え、データ入力部は、外部からデータを入力
し、復元・減衰装置仕様設定部は、復元・減衰特性を、
所定値以下の風荷重に対しては構造物を揺動させず、所
定値以上の加速度が作用した場合には構造物を免震化す
るように設定し、免震時固有周期設定部は、地震時にお
ける構造物の固有周期を所定範囲に設定し、地震応答特
性設定部は、構造物、免震装置、および、基礎の各部を
構成する部材の特性値を、当該特性値が地震のレベルに
応じて予め定めた基準値以下となるように設定し、対地
震対処処置設定部は、巨大地震動または長周期成分を含
む地震動を受けた場合、構造物の応答相対変形が所定の
範囲内に納まるようにバックアップ装置の特性を設定
し、耐風ロック特性設定部は、耐風ロック装置の耐力を
構造物に作用する設計風荷重以上の値に設定するととも
に、地震動を受けたときに、耐風ロック装置を破壊して
構造物を免震構造化するか、耐風ロック装置の機能を解
除して構造物を免震構造化するかを設定する、ように構
成する。

【０００６】（２）基礎と構造物との間に設け、構造物
の全荷重を支持し地盤の揺れから構造物を絶縁する、滑
動する直動装置を互いに交差させた交差型直動装置を使
用する交差直動型の絶縁支持装置を設計する際に必要と
する数値を設定するのを支援する交差直動型絶縁支持装
置設計支援装置において、データ入力部、データ保持
部、稼働安全荷重値設定部、限界荷重値設定部、摩擦係
数設定部、初期剛性値設定部、第二剛性値設定部、引張
定格荷重値設定部、および、横定格荷重値設定部を備
え、データ入力部は、外部からデータを入力し、データ
保持部は、絶縁支持型免震装置の静定格荷重値、各絶縁
支持型免震装置の摩擦係数算出式、総合摩擦係数算出
式、初期剛性値算出式、第二剛性算出式を保持し、稼働
安全荷重値設定部は、データ保持部が保持する静定格荷
重値の所定数倍値として設定し、限界荷重値設定部は、
データ保持部が保持する静定格荷重値の所定数倍値とし
て設定し、摩擦係数設定部は、入力された長期軸力とデ
ータ保持部が保持する静定格荷重値との比からデータ保
持部が保持する算出式を用いて摩擦係数を算出して設定
し、初期剛性値設定部は、摩擦係数設定部が算出した摩
擦係数をデータ保持部が保持する算出式に適用して初期
剛性値を算出して設定し、第二剛性値設定部は、初期剛
性値設定部が算出した初期剛性値設定部をデータ保持部
が保持する算出式に適用して第二剛性値を算出して設定
し、引張定格荷重値設定部は、引張定格荷重値をデータ
保持部が保持する静定格荷重値の所定数倍の値に設定
し、横定格荷重値設定部は、横定格荷重値をデータ保持
部が保持する静定格荷重値の所定数倍の値に設定する、
ように構成する。

【０００７】（３）地震動により変形した絶縁支持型免
震装置を元の位置に戻すとともに、地震エネルギーを吸
収する復元・減衰装置を設計する際に必要とする数値を
設定するのを支援する復元・減衰装置設計支援装置にお
いて、データ入力部、データ保持部、設置個数設定部、
復元・減衰特性設定部、複合復元・減衰特性設定部、お
よび、配置設定部を備え、データ入力部は、外部からデ
ータを入力し、データ保持部は、復元・減衰特性値算出
式を保持し、設置個数設定部は、所定の風荷重を復元・
減衰装置１台当りの降伏耐力で除した値より大きな整数
値を復元・減衰装置の仕様・個数と設定するか、あるい
は、地震時の建物の振動周期を所要の周期範囲に納める
ために仕様・個数を設定し、復元・減衰特性値設定部
は、入力データをデータ保持部が保持する復元・減衰特
性値算出式に適用して復元・減衰特性値を算出して設定
し、複合復元・減衰特性設定部は、復元・減衰特性値設
定部が算出した復元・減衰装置の復元・減衰特性と絶縁
支持型装置の復元・減衰特性との総和を算出し複合復元
・減衰特性として設定し、配置設定部は、免震階におけ
る偏心率が所定値以下となるように復元・減衰装置の配
置を設定する、ように構成する。

【０００８】（４）所定値以上の大きな振幅の成分ある
いは所定値以上の長い周期の成分を含む地震動から構造
物を防護する変位比例型バックアップ装置を設計する際
に必要とする数値を設定するのを支援する変位比例型バ
ックアップ装置設計支援装置において、データ入力部、
データ保持部、減衰定数設定部、所要変形量設定部、お
よび、長さ設定部を備え、データ入力部は、外部からデ
ータを入力し、データ保持部は、エネルギー釣り合い式
を保持し、減衰定数設定部は、入力データをデータ保持
部が保持するエネルギー釣り合い式に適用して減衰定数
を算出して設定し、所要変形量設定部は、入力データを
データ保持部が保持するエネルギー釣り合い式に適用し
て所要変形量を算出して設定し、長さ設定部は、入力デ
ータをデータ保持部が保持するエネルギー釣り合い式に
適用して必要な長さを算出して設定する、ように構成す
る。

【０００９】（５）所定値以上の大きな振幅の成分ある
いは所定値以上の長い周期の成分を含む地震動から構造
物を防護する速度比例型バックアップ装置を設計する際
に必要とする数値を設定するのを支援する速度比例型バ
ックアップ装置設計支援装置において、データ入力部、
データ保持部、コンプライアンス設定部、ストローク設
定部、および、長さ設定部を備え、データ入力部は、外
部からデータを入力し、データ保持部は、エネルギー釣
り合い式を保持し、コンプライアンス設定部は、入力デ
ータをデータ保持部が保持するエネルギー釣り合い式に
適用してコンプライアンスを算出して設定し、ストロー
ク設定部は、入力データをデータ保持部が保持するエネ
ルギー釣り合い式に適用してストロークを算出して設定
し、長さ設定部は、入力データをデータ保持部が保持す
るエネルギー釣り合い式に適用して長さを算出して設定
する、ように構成する。

【００１０】（６）所定値以上の風荷重に対して構造物
の上部構造系と基礎とを緊結して構造物内の居住性を確
保する耐風ロック装置を設計する際に必要とする数値を
設定するのを支援する耐風ロック装置設計支援装置にお
いて、データ入力部、総耐力設定部、対地震対処処置設
定部を備え、データ入力部は、外部からデータを入力
し、総耐力設定部は、入力した耐風ロック装置の耐力値
のうち各方向の値が設計用風荷重値以上になる値を耐風
ロック装置の総耐力として設定し、対地震対処処置設定
部は、地震動を受けたときに、耐風ロック装置を破壊し
て構造物を免震構造化するか、耐風ロック装置の機能を
解除して構造物を免震構造化するかを設定する、ように
構成する。

【００１１】本発明に係る免震装置の設計支援方法は次
のように構成する。（７）絶縁支持装置、復元・減衰装置、バックアップ装
置、および、耐風ロック装置を備えた免震装置を設計す
る際に必要とする数値を設定するのを支援する免震装置
設計支援方法において、復元・減衰特性を、所定値以下
の風荷重に対しては構造物を揺動させず、所定値以上の
加速度が作用した場合には構造物を免震化するように設
定するステップと、地震時における構造物の固有周期を
所定範囲に設定するステップと、構造物、免震装置、お
よび基礎の各部を構成する部材の特性値を、当該特性値
が地震のレベルに応じて予め定めた基準値以下となるよ
うに設定するステップと、巨大地震動または長周期成分
を含む地震動を受けた場合、構造物の応答相対変形が所
定の範囲内に納まるようにバックアップ装置の特性を設
定するステップと、耐風ロック装置の耐力を構造物に作
用する設計風荷重以上の値に設定するとともに、地震動
を受けたときに、耐風ロック装置を破壊して構造物を免
震構造化するか、耐風ロック装置の機能を解除して構造
物を免震構造化するかを設定するステップと、を備える
ように構成する。

【００１２】（８）基礎と構造物との間に設け、構造物
の全荷重を支持し地盤の揺れから構造物を絶縁する、滑
動する直動装置を互いに交差させた交差型直動装置を使
用する交差直動型の絶縁支持装置を設計する際に必要と
する数値を設定するのを支援する交差直動型絶縁支持装
置設計支援方法において、データ保持部が保持する静定
格荷重値の所定数倍値として、その値を稼働安全荷重値
として設定するステップと、データ保持部が保持する静
定格荷重値の所定数倍値を限界荷重値として設定するス
テップと、入力された長期軸力と静定格荷重値との比か
ら所定の算出式を用いて摩擦係数を算出して設定するス
テップと、算出した摩擦係数を所定の算出式に適用して
初期剛性値を算出して設定するステップと、初期剛性値
をデータ保持部が保持する算出式に適用して第二剛性値
を算出して設定するステップと、引張定格荷重値を静定
格荷重値の所定数倍の値に設定するステップと、横定格
荷重値を静定格荷重値の所定数倍の値に設定するステッ
プと、を備えるように構成する。

【００１３】（９）地震動により変形した絶縁支持型免
震装置を元の位置に戻すとともに、地震エネルギーを吸
収する復元・減衰装置を設計する際に必要とする数値を
設定するのを支援する復元・減衰装置設計支援方法にお
いて、所定の風荷重を復元・減衰装置設置１台当りの降
伏耐力で除した値より大きな整数値を復元・減衰装置を
設置する個数として設定するステップと、入力データを
復元・減衰特性値算出式に適用して復元・減衰特性値を
算出して設定するステップと、復元・減衰装置の復元・
減衰特性と絶縁支持型装置の復元・減衰特性との総和を
算出し複合復元・減衰特性として設定するステップと、
免震階における偏心率が所定値以下となるように復元・
減衰装置の配置を設定するステップと、を備えるように
構成する。

【００１４】（１０）所定値以上の大きな振幅の成分あ
るいは所定値以上の長い周期の成分を含む地震動から構
造物を防護する変位比例型バックアップ装置を設計する
際に必要とする数値を設定するのを支援する変位比例型
バックアップ装置設計支援方法において、入力データを
エネルギー釣り合い式に適用して減衰定数を算出して設
定するステップと、入力データをエネルギー釣り合い式
に適用して所要変形量を算出して設定するステップと、
入力データをエネルギー釣り合い式に適用して長さを算
出して設定するステップと、を備えるように構成する。

【００１５】（１１）所定値以上の大きな振幅の成分あ
るいは所定値以上の長い周期の成分を含む地震動から構
造物を防護する速度比例型バックアップ装置を設計する
際に必要とする数値を設定するのを支援する速度比例型
バックアップ装置設計支援方法において、入力データを
エネルギー釣り合い式に適用してコンプライアンスを算
出して設定するステップと、入力データをエネルギー釣
り合い式に適用してストロークを算出して設定するステ
ップと、入力データをエネルギー釣り合い式に適用して
長さを算出して設定するステップと、を備えるように構
成する。

【００１６】（１２）所定値以上の風荷重に対して構造
物の上部構造系と基礎とを緊結して構造物内の居住性を
確保する耐風ロック装置を設計する際に必要とする数値
を設定するのを支援する耐風ロック装置設計支援方法に
おいて、入力した耐風ロック装置の耐力値のうち各方向
の値が設計用風荷重値以上になる値を耐風ロック装置の
総耐力として設定するステップと、地震動を受けたとき
に、耐風ロック装置を破壊して構造物を免震構造化する
か、耐風ロック装置の機能を解除して構造物を免震構造
化するかを設定するステップと、を備えるように構成す
る。

【００１７】本発明に係る免震装置の設計支援プログラ
ムを記録したプログラム記録媒体は次のように構成す
る。（１３）絶縁支持装置、復元・減衰装置、バックアップ
装置、および、耐風ロック装置を備えた免震装置を設計
する際に必要とする数値を設定するのを支援する免震装
置設計支援プログラムを記録したプログラム記録媒体に
おいて、復元・減衰特性を、所定値以下の風荷重に対し
ては構造物を揺動させず、所定値以上の加速度が作用し
た場合には構造物を免震化するように設定する手順と、
地震時における構造物の固有周期を所定範囲に設定する
手順と、構造物、免震装置、および、基礎の各部を構成
する部材の特性値を、当該特性値が地震のレベルに応じ
て予め定めた基準値以下となるように設定する手順と、
巨大地震動または長周期成分を含む地震動を受けた場
合、構造物の応答相対変形が所定の範囲内に納まるよう
にバックアップ装置の特性を設定する手順と、耐風ロッ
ク装置の耐力を構造物に作用する設計風荷重以上の値に
設定するとともに、地震動を受けたときに、耐風ロック
装置を破壊して構造物を免震構造化するか、耐風ロック
装置の機能を解除して構造物を免震構造化するかを設定
する手順と、を備えるように構成する。

【００１８】（１４）基礎と構造物との間に設け、構造
物の全荷重を支持し地盤の揺れから構造物を絶縁する、
滑動する直動装置を互いに交差させた交差型直動装置を
使用する交差直動型の絶縁支持装置を設計する際に必要
とする数値を設定するのを支援する交差直動型絶縁支持
装置設計支援プログラムを記録したプログラム記録媒体
において、データ保持部が保持する静定格荷重値の所定
数倍値として設定し、その値を稼働安全荷重値として設
定する手順と、データ保持部が保持する静定格荷重値の
所定数倍値を限界荷重値として設定する手順と、入力さ
れた長期軸力と静定格荷重値との比から所定の算出式を
用いて摩擦係数を算出して設定する手順と、算出した摩
擦係数を所定の算出式に適用して初期剛性値を算出して
設定する手順と、初期剛性値をデータ保持部が保持する
算出式に適用して第二剛性値を算出して設定する手順
と、引張定格荷重値を静定格荷重値の所定数倍の値に設
定する手順と、横定格荷重値を静定格荷重値の所定数倍
の値に設定する手順と、を備えるように構成する。

【００１９】（１５）地震動により変形した絶縁支持型
免震装置を元の位置に戻すとともに、地震エネルギーを
吸収する復元・減衰装置を設計する際に必要とする数値
を設定するのを支援する復元・減衰装置設計支援プログ
ラムを記録したプログラム記録媒体において、所定の風
荷重を復元・減衰装置設置１台当りの降伏耐力で除した
値より大きな整数値を復元・減衰装置を設置する個数と
して設定する手順と、入力データを復元・減衰特性値算
出式に適用して復元・減衰特性値を算出して設定する手
順と、復元・減衰装置の復元・減衰特性と絶縁支持型装
置の復元・減衰特性との総和を算出し複合復元・減衰特
性として設定する手順と、免震階における偏心率が所定
値以下となるように復元・減衰装置の配置を設定する手
順と、を備えるように構成する。

【００２０】（１６）所定値以上の大きな振幅の成分あ
るいは所定値以上の長い周期の成分を含む地震動から構
造物を防護する変位比例型バックアップ装置を設計する
際に必要とする数値を設定するのを支援する変位比例型
バックアップ装置設計支援プログラムを記録したプログ
ラム記録媒体において、入力データをエネルギー釣り合
い式に適用して減衰定数を算出して設定する手順と、入
力データをエネルギー釣り合い式に適用して所要変形量
を算出して設定する手順と、入力データをエネルギー釣
り合い式に適用して長さを算出して設定する手順と、を
備えるように構成する。

【００２１】（１７）所定値以上の大きな振幅の成分あ
るいは所定値以上の長い周期の成分を含む地震動から構
造物を防護する速度比例型バックアップ装置を設計する
際に必要とする数値を設定するのを支援する速度比例型
バックアップ装置設計支援プログラムを記録したプログ
ラム記録媒体において、入力データをエネルギー釣り合
い式に適用してコンプライアンスを算出して設定する手
順と、入力データをエネルギー釣り合い式に適用してス
トロークを算出して設定する手順と、入力データをエネ
ルギー釣り合い式に適用して長さを算出して設定する手
順と、を備えるように構成する。

【００２２】（１８）所定値以上の風荷重に対して構造
物の上部構造系と基礎とを緊結して構造物内の居住性を
確保する耐風ロック装置を設計する際に必要とする数値
を設定するのを支援する耐風ロック装置設計支援プログ
ラムを記録したプログラム記録媒体において、入力した
耐風ロック装置の耐力値のうち各方向の値が設計用風荷
重値以上になる値を耐風ロック装置の総耐力として設定
する手順と、地震動を受けたときに、耐風ロック装置を
破壊して構造物を免震構造化するか、耐風ロック装置の
機能を解除して構造物を免震構造化するかを設定する手
順と、を備えるように構成する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の一形態を説明する。図１はこの発明の実施の一形
態による免震装置の施工例を示す図である。建物や土木
構築物などの構造物は基礎１０および、この基礎１０の
上に免震フレーム１２を介して構築した上部構造体１４
から成る。この構造物を免震化する免震装置１６は基礎
１０と免震フレーム１２との間に設ける。免震装置１６
は絶縁支持装置１８、復元・減衰装置２０、バックアッ
プ装置２２、および耐風ロック装置２４から構成されて
いる。絶縁支持装置１８は基礎１０と免震フレーム１２
との間に設け、構造物の全荷重を支持し地盤の揺れから
構造物を絶縁する。復元・減衰装置２０は地震動により
変形した絶縁支持装置１８を元の位置に戻すとともに、
地震エネルギーを吸収する。バックアップ装置２２は所
定値以上の大きな振幅の成分あるいは所定値以上の長い
周期の成分を含む地震動から構造物を防護する。耐風ロ
ック装置２４は所定値以上の風荷重に対して構造物の上
部構造体１４と基礎１０とを緊結して構造物内の居住性
を確保する。

【００２４】図２は上述した免震装置１６の設計を支援
する免震装置設計支援装置を示す図である。図２に示す
ように免震装置設計支援装置１００はデータ入力部１１
０、復元・減衰装置仕様設定部１１２、免震時固有周期
設定部１１４、地震応答特性設定部１１６、対地震動対
処処置設定部１１８、耐風ロック特性設定部１２０、判
断部１１５、１１７、１１９、１２１およびデータ出力
部１２２を備えている。

【００２５】データ入力部１１０は、建物情報（固定時
の固有値）、絶縁支持装置情報、復元・減衰装置情報、
バックアップ装置情報、耐風ロック装置情報等のデータ
を外部から入力する。復元・減衰装置仕様設定部１１２
は、復元・減衰装置２０の復元・減衰特性を、所定値以
下の風荷重に対しては構造物を揺動させず、所定値以上
の加速度が作用した場合には構造物を免震化するように
設定する。免震時固有周期設定部１１４は、地震時にお
ける構造物の固有周期を所定範囲に設定する。地震応答
特性設定部１１６は、上部構造体１４、免震装置１６、
および基礎１０の各部を構成する部材の特性値を、当該
特性値が地震のレベルに応じて予め定めた基準値以下と
なるように設定する。

【００２６】対地震動対処処置設定部１１８は、巨大地
震動または長周期成分を含む地震動を受けた場合、構造
物の応答相対変形が所定の範囲内に納まるようにバック
アップ装置２２の特性を設定する。耐風ロック特性設定
部１２０は、耐風ロック装置２４の耐力を構造物に作用
する設計風荷重以上の値に設定するとともに、地震動を
受けたときに、耐風ロック装置２４を破壊して構造物を
免震構造化するか、耐風ロック装置２４の機能を解除し
て構造物を免震構造化するかを設定する。データ出力部
１２２は、上記各部が設定した値を設計データとして外
部に出力する。

【００２７】以下、各部の動作を詳細に説明する。復元
・減衰装置２０として例えば鉛プラグ入り積層ゴム支承
を用いた場合、復元・減衰装置仕様設定部１１２は積層
ゴムの径、鉛プラグの径、および使用する鉛プラグ入り
積層ゴムの個数を設定する。この設定は、例えば次の２
つの基準を満たすように行う。

【００２８】（１）風速１５〜２０［ｍ／ｓｅｃ］まで
の風荷重に対して構造物が揺動しないように、鉛プラグ
入り積層ゴム支承内の鉛プラグの初期剛性値を設定す
る。このとき絶縁支持装置の静摩擦力による抵抗を考慮
する。（２）風速１５〜２０［ｍ／ｓｅｃ］は地震動に換算す
ると２５〜３０［ｃｍ／ｓｅｃ²］に相当するから、構
造物に３０［ｃｍ／ｓｅｃ² ］以上の加速度が作用した
場合、構造物が免震効果を発揮するように鉛プラグ入り
積層ゴム支承内の鉛プラグの初期剛性値を設定する。

【００２９】免震時固有周期設定部１１４は、構造物の
免震時固有周期を次の基準に基づいて設定する。（１）上部構造体１４を基礎１０に固定したときの１次
振動周期Ｔ_fix は次の範囲のものに適用する。０．０１≦Ｔ_fix ≦１．５［ｓｅｃ］（２）上部構造体１４を免震化したときの大地震に対す
る固有周期Ｔ_m を次の範囲に設定する。３．０≦Ｔ_m≦６［ｓｅｃ］（３）前記範囲内か否かを判断部１１５により判断し、
Noの場合は前のステップ復元・減衰装置仕様設定部１１
２に戻り、Yesの場合は次の地震応答特性設定部１１６
に進む。

【００３０】地震応答特性設定部１１６は、図３に示す
地震時応答性状基準テーブルを格納しており、これに基
づいて上部構造体１４、免震装置１６、および基礎１０
の各部を構成する部材の特性値を設定する。すなわち、
各部を構成する部材の特性値が地震のレベルに応じて地
震時応答性状基準テーブルに定められた基準値以下とな
るように設定する。ここで、判断部１１７により耐震安
全性を判断し、Noの場合は復元・減衰装置仕様設定部１
１２に戻り、Yesの場合は次の対地震対処処置設定部１
１８に進む。

【００３１】対地震対処処置設定部１１８は、巨大地震
動または長周期成分を含む地震動を受けた場合のバック
アップ装置２２の特性を次のように設定する。（１）所定の地震動に対して上部構造体１４の応答相対
変形量（サイズミックギャップ）が所要の範囲内に納ま
り、かつ上部構造体１４内の収容物が転倒するのを防止
できるように、バックアップ装置２２の特性を設定す
る。このとき、同時に上部構造体１４の応答応力が保有
耐力の範囲内にあることも確認する。（２）構造物を構築する敷地に十分な余裕がある場合に
は、予備解析の段階において所要の応答相対変形量（サ
イズミックギャップ）を確保するとともに、上記（１）
と同じ地震動に対して構造物を免震化できるようにバッ
クアップ装置２２の特性を設定する。そして、判断部１
１９により安全性の判断を行い、Noの場合は復元・減衰
装置仕様設定部１１２に戻り、Yesの場合は次の耐風ロ
ック特性設定部１２０に進む。

【００３２】耐風ロック特性設定部１２０は、耐風ロッ
ク装置の特性を次の基準を満たすように設定する。（１）耐風ロック装置の耐力が、上部構造体１４に作用
する設計風荷重以上の値を有する。（２）耐風ロック時に地震動を受けた場合、次のいずれ
かの措置をとるように特性を設定する。（２−１）地震動に対する応答に伴う層せん断応力が上
部構造体１４の保有耐力以下の場合には、特別の措置を
とらない。すなわち、構造物が風荷重および地震荷重に
対して、保有耐力以下の応答で済む場合には、耐風ロッ
ク装置はロック状態のままとする。（２−２）耐風ロック装置を固定する固定ボルト（例え
ば鉛ボルト）に設計風荷重以上の荷重がかかった場合、
固定ボルトを降伏させロック解除の状態として構造物を
免震化する。この場合は、耐風ロック装置のリリース化
ということができる。（２−３）地震動を感知したら耐風ロック装置を即座に
解除して構造物を免震化する。地震動の感知は、地震感
知器によって行い、この地震感知器が出力する電気信号
を耐風ロック装置に伝達して装置を解除する。このあ
と、判断部１２１により居住性、対地震安全性の判断を
行い、Noの場合は耐風ロック特性設定部１２０に戻り、
Yesの場合はデータ出力部１２２から出力データを出力
する。

【００３３】以上、免震装置の基本設計項目を設定する
免震装置設計支援装置を説明した。以下では、免震装置
を構成する絶縁支持装置、復元・減衰装置、バックアッ
プ装置、および耐風ロック装置の詳細設計項目を設定す
る設計支援装置を説明する。この実施の形態では絶縁支
持装置として交差直動型絶縁支持装置を使用している。
交差直動型絶縁支持装置の一例を図４に示す。図４にお
いて、交差直動型絶縁支持装置３０は、基礎１０に固定
する第１転動レール３２と免震フレーム１２に固定する
第２転動レール３４とからなる。第１転動レール３２と
第２転動レール３４とはブロック体３６を介して交差す
るように上下に配置されている。このブロック体３６の
下部および上部には、第１転動レール３２および第２転
動レール３４との間にボールベアリングなどの転動体が
設けてある。これにより、ブロック体３６が第１転動レ
ール３２の上を直動し、第２転動レール３４がブロック
体３６の上を直動することが可能になる。

【００３４】図５は交差直動型絶縁支持装置設計支援装
置を示す図である。交差直動型絶縁支持装置設計支援装
置２００は、データ入力部２１０、データ保持部２１
２、稼働安全荷重値設定部２１４、限界荷重値設定部２
１６、摩擦係数設定部２１８、初期剛性値設定部２２
０、第二剛性値設定部２２２、引張定格荷重値設定部２
２４、横定格荷重値設定部２２６、解析モデル作成部２
２７およびデータ出力部２２８を備える。

【００３５】データ入力部２１０は、外部からデータを
入力する。データ保持部２１２は、絶縁支持型免震装置
の静定格荷重値、各絶縁支持型免震装置の摩擦係数算出
式、総合摩擦係数算出式、初期剛性値算出式、第二剛性
算出式を保持する。稼働安全荷重値設定部２１４は、デ
ータ保持部２１２が保持する静定格荷重値の所定数倍値
として、その値を稼働安全荷重値として設定する。限界
荷重値設定部２１６は、データ保持部２１２が保持する
静定格荷重値の所定数倍値を限界荷重値として設定す
る。摩擦係数設定部２１８は、入力された長期軸力とデ
ータ保持部２１２が保持する静定格荷重値との比からデ
ータ保持部２１２が保持する算出式を用いて摩擦係数を
算出して設定する。

【００３６】初期剛性値設定部２２０は、摩擦係数設定
部２１８が算出した摩擦係数をデータ保持部２１２が保
持する算出式に適用して初期剛性値を算出して設定す
る。第二剛性値設定部２２２は、初期剛性値設定部２２
０が算出した初期剛性値設定部をデータ保持部２１２が
保持する算出式に適用して第二剛性値を算出して設定す
る。引張定格荷重値設定部２２４は、引張定格荷重値を
データ保持部２１２が保持する静定格荷重値の所定数倍
の値に設定する。横定格荷重値設定部２２４は、横定格
荷重値をデータ保持部２１２が保持する静定格荷重値の
所定数倍の値に設定する。解析モデル作成部２２７は前
記した各設定部からの全特性値により解析モデルを作成
する。データ出力部２２８は、上記各部が設定した値を
設計データとして外部に出力する。

【００３７】以下、各部の動作を詳細に説明する。稼働
安全荷重値設定部２１４は、稼働安全荷重値Ｐ_sを設定
する。稼働安全荷重値Ｐ_sとは、大地震を数１０回経験
しても装置が機能を喪失しない最大圧縮力のことであ
る。この実施の形態では、絶縁支持装置の静定格荷重Ｐ
₀に対して、次の式を満足するように稼働安全荷重値Ｐ_s
が自動的に設定される。Ｐ_s≦（１．３〜１．６）Ｐ₀

【００３８】限界荷重値設定部２１６は、限界荷重値Ｐ
_crを設定する。限界荷重値Ｐ_crとは、大地震を数回経験
しても装置は機能を喪失しないが、作動性が悪くなる最
大圧縮力のことである。この値は免震装置が正常に機能
する最大値に設定しないと意味がないので、入力された
限界荷重値Ｐ_crをそのまま限界荷重値Ｐ_crとして設定す
る。Ｐ_crは例えば２．０×Ｐ₀程度に設定される。

【００３９】摩擦係数設定部２１８は、総合摩擦係数μ
を算出して設定する。絶縁支持装置１台当りの摩擦係数
μ_iは長期軸力Ｐと静定格荷重Ｐ₀との比（Ｐ／Ｐ₀：軸
力比）を用いて次の式から算出する。 μ_i＝（５．５×（Ｐ／Ｐ₀）＋２．５）／１０００総合摩擦係数μは次の式から算出する。 μ＝（Σμ_i Ｎ_i ）／Ｗ

【００４０】初期剛性値設定部２２０は、初期剛性値Ｋ
i を算出する。初期剛性値Ｋ_i とは、静摩擦系から動摩
擦系へ転移するまでの剛性のことである。初期剛性値Ｋ
_iは摩擦係数設定部２１８が算出した摩擦係数μi を用
いて次の式から算出する。Ｋ_i ＝５０×（Σμ_iＮ_i ）第二剛性値設定部２２２は、第二剛性値Ｋ_e を算出す
る。第二剛性値Ｋ_e とは動摩擦系の剛性のことである。
第二剛性値Ｋ_e は初期剛性値Ｋ_i を用いて次の式から算
出する。

【００４１】Ｋ_e ＝Ｋ_i／１０００００引張定格荷重値設定部２２４は、引張定格荷重値Ｐ_OTを
静定格荷重値Ｐ₀を用いて次の式から算出する。Ｐ_OT＝０．７１×Ｐ₀ 横定格荷重値設定部２２６は、横定格荷重値Ｐ_OLを静定
格荷重値Ｐ₀を用いて次の式から算出する。Ｐ_OL＝０．４５×Ｐ₀

【００４２】この実施の形態による免震装置１６では上
部構造体１４の全荷重は交差直動型絶縁支持装置１８が
支えるので、復元・減衰装置２０自体には面圧がかから
ない。復元・減衰装置２０は免震装置１６の周期の調整
機能と減衰機能とを有するだけでよいので、スレンダー
な構造のものを使用することができる。従来使用してい
たマッシブな復元・減衰装置は、直径が８００〜１３０
０［ｍｍ］、総高さが４００〜５００［ｍｍ］であり、
挿入する鉛プラグの径も１８０〜３００［ｍｍ］であっ
た。この復元・減衰装置には、上部構造体の鉛直荷重
（数１００［トン／１基］）を支持しながら、大変形に
追従することが課せられていた。この場合、装置には平
均して５０〜１２０［ｋｇ／ｃｍ² ］の面圧が作用する
ことになるから、大変形時に座屈が生じる懸念がある。
また、このようなマッシブな復元・減衰装置に挿入した
鉛プラグの降伏強度は８０〜８５［ｋｇ／ｃｍ² ］であ
る。

【００４３】この実施の形態による免震装置１６が用い
るスレンダーな復元・減衰装置２０は、従来のマッシブ
な復元・減衰装置と比較して次のような利点を有する。（１）軸力負担が無い、またはあったとしても少量であ
る。（２）変形しても高さ方向の変動はない。（３）１次形状係数Ｓ_１（Ａ_r／（πＤ_tr））の値が小
さい。従来の復元・減衰装置：Ｓ₁＝２０〜３５この実施の形態による復元・減衰装置：Ｓ₁＝３〜６（４）上記（１）〜（３）の点から拘束効果が小さいの
で、鉛プラグの降伏強度σ_pが次のように低減する。従来の復元・減衰装置：σ_p＝８０〜８５［ｋｇ／ｃｍ
²］この実施の形態による復元・減衰装置：σ_p＝２５〜３
０［ｋｇ／ｃｍ² ］このあと、各設定部２１４〜２２６からの全特性値もと
に解析モデル作成部２２７で解析モデルの作成を行い、
その結果、データ出力部２２８から出力データを得る。

【００４４】図６は復元・減衰装置設計支援装置を示す
図である。復元・減衰装置設計支援装置３００は、デー
タ入力部３１０、データ保持部３１２、設置個数設定部
３１４、復元・減衰特性設定部３１６、複合復元・減衰
特性設定部３１８、配置設定部３２０、判断部３１５、
３１７、３１９およびデータ出力部３２２を備える。

【００４５】データ入力部３１０は、外部からデータを
入力する。データ保持部３１２は、復元・減衰特性値算
出式を保持する。設置個数設定部３１４は、所定の風荷
重を復元・減衰装置１台当りの降伏耐力で除した値より
大きな整数値を復元・減衰装置を設置する個数として設
定する。復元・減衰特性値設定部３１６は、入力データ
をデータ保持部３１２が保持する復元・減衰特性値算出
式に適用して復元・減衰特性値を算出して設定する。複
合復元・減衰特性設定部３１８は、復元・減衰特性値設
定部３１６が算出した復元・減衰装置の復元・減衰特性
と絶縁支持型装置の復元・減衰特性との総和を算出し複
合復元・減衰特性として設定する。配置設定部３２０
は、免震階における偏心率が所定値以下となるように復
元・減衰装置の配置を設定する。データ出力部３２２
は、上記各部が設定した値を設計データとして外部に出
力する。

【００４６】以下、復元・減衰装置設計支援装置３００
の各部の動作を詳細に説明する。設置個数設定部３１４
は、設置する復元・減衰装置の個数を次の式から算出さ
れるＮより大きな整数を選択して設定する。Ｎ＝Ｑ_w20 ／Ｑ_p ここに、Ｑ_w20［ｋｇ］は構造物に風速２０ｍ／ｓｅｃ
の風が当たったときの風荷重、Ｑ_p［ｋｇ］は装置１台
当たりの鉛の降伏耐力であり、Ｑ_p ＝（Ｄ_P ^２×π／４）×σ_p （σ_p ：鉛の降伏
応力度）で与えられる。ここで、個数Ｎに対する降伏特性、周期
特性を判断部３１５により判断し、Noの場合は設置個数
設定部３１４に戻り、再度個数設定を行い、Yesの場合
は後述する次の判断部３１７に進む。

【００４７】復元・減衰特性値設定部３１６は、以下の
諸式に従って復元・減衰特性値を算出して設定する。水平塑性剛性Ｋ_p＝α・Ｋ_r、または、Ｋ_p＝（１＋βＡ_p／Ａ_r）・Ｋ_r ここに、４≦β≦１２Ｋ_ｒ：鉛プラグ無し積層ゴム支承の剛性Ａ_ｐ：鉛プラグ入り積層ゴム支承の鉛の断面積Ａ_ｒ：鉛プラグ入り積層ゴム支承のゴムの断面積水平弾性剛性Ｋ_e＝α₁・Ｋ_p α₁：鉛プラグ無し積層ゴム支承の剛
性に対する鉛プラグ入り積層ゴム支承の初期剛性の比第２分岐剛性Ｋ₂＝α₂・Ｋ_p α₂：鉛プラグ無し積層ゴム支承の剛
性に対する鉛プラグ入り積層ゴム支承の第２剛性の比降伏特性値Ｑ_ｄ＝Ａ_p・σ_p Ｃ₁＝Ｑ₁／Ｑ_y＝０．７０降伏点耐力Ｑ_y＝Ｑ_d／（１−（１／α₁ ））変形時等価水平剛性Ｋ_eq＝Ｋ_p＋（Ｑ_d／Ｘ）（Ｘ：水平変形）変形時等価周期Ｔ_eq＝２π√（ｍ／Ｋ_eq）＝２π√（Ｗ／ｇ・Ｋ_eq）により復元・減衰特性値を設定し、判断部３１７により
数学的モデルを作成して判断を行う。なお、前記した水
平弾性剛性Ｋ_e、第２分岐剛性Ｋ₂、水平塑性剛性Ｋ_p、
降伏特性値Ｑ_ｄ、降伏点耐力Ｑ_y、各値Ｑ₁、Ｑ₂は、積
層ゴム支承の荷重とせん断歪みとの関係を示す特性図で
ある図１０に示される。

【００４８】複合復元・減衰特性設定部３１８は、復元
・減衰特性値設定部３１６が算出した復元・減衰装置２
０の復元・減衰特性と絶縁支持型装置１８の復元・減衰
特性との総和を算出し複合復元・減衰特性として設定す
る。そして、判断部３１７により数学的モデルを作成し
て判断を行う。

【００４９】配置設定部３２０は、免震階における偏心
率 _BＲ_eが所定値以下となるように復元・減衰装置２０
の配置を設定する。こき実施の形態による免震装置１８
で用いる復元・減衰装置２０には、上部構造体１４の構
造形態に伴う偏心を、復元・減衰装置２０の配置を工夫
することによって是正することができる特徴がある。こ
の点を考慮して、免震階における偏心率 _BＲ_eが次の式
を満たすように復元・減衰装置２０の配置を設定する。
_BＲ_e≦０．０２偏心率 _BＲ_eが判断部３１９により判断
され、上記の基準値を満たすことができない場合には、
配置の変更を行い所定値以下の偏心率とするか、あるい
は別途ねじれ解析を行って構造物の耐震安全性を検討
し、基準値を満たす場合はデータ出力部３２２から出力
データを得ることができる。

【００５０】コイルばねは、大変形時においても力学的
特性が線形である点に特徴がある。ばね定数の設定は、
次の式から算出した変形時等価周期Ｔ_eqに合うように行
う。Ｔ_eq＝２π√（ｍ／ｋ）＝２π√（Ｗ／ｇ・ｋ）予期しない巨大地震あるいは長周期成分を含む地震動に
対して、構造物の応答を所要のサイズミックギャップ
（応答相対変形量）内に納めることが不可能な場合が考
えられる。このような場合に、構造物の応答を人為的に
制御して所要のサイズミックギャップ内に納めるのがバ
ックアップ装置である。すなわち、構造物にサイズミッ
クギャップ内の予め定めた変形量の応答が生じるとバッ
クアップ装置が作用して、結果的に構造物の応答をサイ
ズミックギャップ内に納める。この実施の形態では、バ
ックアップ装置として、Ｖ型防舷材を用いる変位比例型
バックアップ装置またはショックアブソーバーを用いる
速度比例型バックアップ装置を用いる。なお速度比例型
バックアップ装置は後述する耐風ロック装置を兼ねる場
合もある。

【００５１】図７は変位比例型バックアップ装置設計支
援装置を示す図である。変位比例型バックアップ装置設
計支援装置４００は、データ入力部４１０、データ保持
部４１２、減衰定数設定部４１４、所要変形量設定部４
１６、長さ設定部４１８、応答解析部４１９、判断部４
２０およびデータ出力部４２２を備える。

【００５２】データ入力部４１０は、外部からデータを
入力する。データ保持部４１２は、エネルギー釣り合い
式を保持する。減衰定数設定部４１４は、入力データを
データ保持部が保持するエネルギー釣り合い式に適用し
て減衰定数を算出して設定する。所要変形量設定部４１
６は、入力データをデータ保持部が保持するエネルギー
釣り合い式に適用して所要変形量を算出して設定する。
長さ設定部４１８は、入力データをデータ保持部が保持
するエネルギー釣り合い式に適用して長さを算出して設
定する。応答解析部４１９は、減衰定数設定部４１４、
所要変形量設定部４１６、長さ設定部４１８からのデー
タをもとに応答解析を行う。データ出力部４２２は、上
記各部が設定した値を設計データとして外部に出力す
る。

【００５３】以下、各部の動作を詳細に説明する。図１
に示す構造物が変位比例型バックアップ装置を備えた場
合には、次のエネルギー釣り合い式が成立する。ｍＶｏ² ／２＋∫Ｆ（ｔ）ｄｘ＝Ｋ₁ Ｌ² ／２＋∫Ｃ₁ｖｄｘ＋（Ｋ_BUＬ² ／２＋∫Ｃ
_BUｖｄｘ）ここに、ｍ：上部構造体の質量Ｖ_o：変位比例型バックアップ装置接触時の相対速度Ｌ：変位比例型バックアップ装置の所要変形量ｍＶ_o ² ／２：接触時に構造物の基礎に対する保有運動
エネルギー ∫Ｆ（ｔ）ｄｘ：接触時から付加される地震力エネルギ
ーＫ₁Ｌ² ／２：交差直動型絶縁支持装置、復元・減衰装
置による歪み消費エネルギー ∫Ｃ₁ｖｄｘ：交差直動型絶縁支持装置、復元・減衰装
置による減衰消費エネルギーＫ_BUＬ² ／２：変位比例型バックアップ装置による歪み
消費エネルギー ∫Ｃ_BUｖｄｘ：変位比例型バックアップ装置による減衰
消費エネルギー安全則の配慮、すなわち履歴型減衰であるために減衰消
費エネルギーを無視すると、上式は次のように変形でき
る。ｍＶ_o ² ／２＝（Ｋ₁ ＋Ｋ_BU）Ｌ² ／２この式から、変位比例型バックアップ装置の減衰定数Ｋ
_BU、所要変形量Ｌ（＝Ｖ _o√（ｍ／Ｋ₁ ）＋Ｋ_BU）、お
よび使用する変位比例型バックアップ装置の長さを決定
する。このあと、応答解析部４１９にて応答解析を行
い、判断部４２０にて判断し、Yesの場合はデータ出力
部４２２より出力データを得る。Noの場合は減衰定数設
定部４１４、所要変形量設定部４１６、長さ設定部４１
８に戻る。変位比例型バックアップ装置の配置には、復
元・減衰装置と同様に上部構造体にねじれ振動が生じな
いように配慮する。

【００５４】また、反力が作用する平面フレーム部材や
装置取り付け部材（ＲＣ造またはＳ造立ち上げ架台）
は、反力に対し十分な強度と靱性を有するものとする。
一方、上記の速度によって変位比例型バックアップ装置
に接触した場合、上部構造体に発生する最大加速度は、Ａ（ｍａｘ）＝（Ｋ₁＋Ｋ_BU）Ｌ／ｍから求めることができる。この最大加速度Ａ（ｍaｘ）
を家具などの内部収容物に対する転倒限界加速度（約２
５０ｃｍ／s e c ² ）以下に納めることが最適設計につ
ながる。

【００５５】図８は速度比例型バックアップ装置設計支
援装置を示す図である。速度比例型バックアップ装置設
計支援装置５００は、データ入力部５１０、データ保持
部５１２、コンプライアンス設定部５１４、ストローク
設定部５１６、長さ設定部５１８、応答解析部５２０、
判断部５２２およびデータ出力部５２４を備える。

【００５６】データ入力部５１０は、外部からデータを
入力する。データ保持部５１２は、エネルギー釣り合い
式を保持する。コンプライアンス設定部５１４は、入力
データをデータ保持部５１２が保持するエネルギー釣り
合い式に適用してコンプライアンスを算出して設定す
る。ストローク設定部５１６は、入力データをデータ保
持部５１２が保持するエネルギー釣り合い式に適用して
ストロークを算出して設定する。長さ設定部５１８は、
入力データをデータ保持部５１２が保持するエネルギー
釣り合い式に適用して長さを算出して設定する。応答解
析部５２０は、コンプライアンス設定部５１４、ストロ
ーク設定部５１６、長さ設定部５１８からのデータをも
とに応答解析を行う。

【００５７】以下、各部の動作を詳細に説明する。図１
に示す構造物が速度比例型バックアップ装置を備えた場
合には、次のエネルギー釣り合い式が成立する。ｍＶ_o ² ／２＋∫Ｆ（ｔ）ｄｘ＝Ｋ₁Ｌ²／２＋∫Ｃ₁
ｖｄｘ＋∫Ｃ_BUｖｄｘここに、ｍ：上部構造体の質量Ｖ_o：速度比例型バックアップ装置接触時の相対速度Ｌ：速度比例型バックアップ装置の所要変形量ｍＶ_o ² ／２：接触時に構造物の基礎に対する保有運動
エネルギー ∫Ｆ（ｔ）ｄｘ：接触時から付加される地震力エネルギ
ー ∫Ｃ₁ｖｄｘ：交差直動型絶縁支持装置、復元・減衰装
置による減衰消費エネルギー ∫Ｃ_BUｖｄｘ：速度比例型バックアップ装置による減衰
消費エネルギー上式は次のように簡略化することができる。ｍＶ_o ² ／２＝Ｋ₁ Ｌ²／２＋∫_L1 ^LＣ₁ ｖｄｘ＋∫₀
^L（Ｃ₁ ＋Ｃ_BU）ｖｄｘこの式から、速度比例型バックアップ装置のコンプライ
アンスＣ_BU、必要ストロークＬ、および速度比例型バッ
クアップ装置の長さを決定する。そして、応答解析部５
２０により応答解析を行い、判断部５２２にて判断を行
う。Yesの場合はデータ出力部５２４から出力データを
得ることができ、Noの場合はコンプライアンス設定部５
１４、ストローク設定部５１６、長さ設定部５１８に戻
る。速度比例型バックアップ装置の配置には、復元・減
衰装置と同様に上部構造体にねじれ振動が生じないよう
に配慮する。

【００５８】また、反力が作用する平面フレーム部材や
装置取り付け部材（ＲＣ造またはＳ造立ち上げ架台）
は、反力に対し十分な強度と靱性を有するものとする。
変位比例型または速度比例型のバックアップ装置が作動
して上部構造体に衝撃的な加速度応答が生じても、上部
構造体は応答に伴う層せん断力以上の耐力を保有してい
る。したがって、いかなる地震動が作用しても、その応
答に伴う力が構造物の保有耐力以下となるようにバック
アップ装置を設定する。

【００５９】軽量構造物では構造物の設計荷重が風荷重
によって決まりがちである。いかに強い風が吹いても風
によって構造物が破壊されることはないが、風に応答し
て構造物が揺動すると居住性が低下する。特に、免震構
造物では、地震動に対する応答の低減効果は大きいが、
風に起因する上部構造体側からの荷重がある限度以上に
達すると（トリガー荷重）、上部構造体が揺動する。こ
の結果、構造物の居住性が低下する。したがって、トリ
ガー荷重以上の風荷重に対して、上部構造体と基礎とを
緊結状態にして、風に起因する上部構造体の揺動をなく
して居住性を確保するものが耐風ロック装置である。

【００６０】図９は耐風ロック装置設計支援装置を示す
図である。耐風ロック装置設計支援装置６００は、デー
タ入力部６１０、総耐力設定部６１２、対地震対処処置
設定部６１４、および、データ出力部６１６を備える。
データ入力部６１０は、外部からデータを入力する。総
耐力設定部６１２は、入力した耐風ロック装置の耐力値
のうち各方向の値が設計用風荷重値以上になる値を耐風
ロック装置の総耐力として設定する。対地震対処処置設
定部６１４は、地震動を受けたときに、耐風ロック装置
を破壊して構造物を免震構造化するか、耐風ロック装置
の機能を解除して構造物を免震構造化するかを設定す
る。

【００６１】以下、各部の動作を詳細に説明する。総耐
力設定部６１２は、次の式を満たすように耐風ロック装
置の総耐力を設定する。耐風ロック装置の総耐力≧設計用風荷重対地震対処処置設定部６１４は、地震動を受けたときの
耐風ロック装置がとる処置を設定する。耐風ロック装置
が作動して構造物を耐風ロックしているときに地震動が
発生した場合、免震装置が作用せず、構造物が免震化し
ないことが考えられる。これを防止するために、地震動
が発生した場合、耐風ロック装置に対して以下の処置を
とるように予め設定しておく。

【００６２】（１）耐風ロック装置の破壊耐風ロック装置の総耐力＜（設計用風荷重＋地震荷重）を満たすように耐風ロック装置を設定する。これによ
り、地震動が発生した場合には、耐風ロック装置が破壊
するので、構造物を免震構造化することができる。（２）耐風ロック装置の解除耐風ロック装置の稼働中に地震動を受けた場合、地震動
を感知して耐風ロック装置の機能を解除して構造物を免
震構造化する。これには次の２つの方策がある。（２−１）耐風ロック装置を解除して減衰装置とする地震動を受けた場合、耐風ロック装置の一部を解放する
ことにより減衰装置として作用するようにして、地震動
のエネルギーを吸収させる。（２−２）耐風ロック装置を解除して無益な装置とする耐風ロック装置を固定する治具に設計用風荷重以上の荷
重がかかると破断または降伏するボルト（鉛ボルト）な
どを使用する。これにより地震動を受け、耐風ロック装
置に設計用風荷重以上の荷重が作用すると、装置の固定
が解除されるので、耐風ロック装置は構造物に対して何
の利益ももたらさない無用の長物と化す。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、建物
や土木構築物などの構造物を免震化する免震装置の設計
を効率化することができる。さらに、免震装置を構成す
る絶縁支持装置、復元・減衰装置、バックアップ装置、
および耐風ロック装置の設計を効率化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態による免震装置の施工
例を示す図である。

【図２】この発明の実施の形態による免震装置設計支援
装置を示す図である。

【図３】地震時の応答基準テーブルを示す図である。

【図４】交差直動型絶縁支持装置の例を示す図である。

【図５】交差直動型絶縁支持装置設計支援装置を示す図
である。

【図６】復元・減衰装置設計支援装置を示す図である。

【図７】変位比例型バックアップ装置設計支援装置を示
す図である。

【図８】速度比例型バックアップ装置設計支援装置を示
す図である。

【図９】耐風ロック装置設計支援装置を示す図である。

【図１０】積層ゴム支承の荷重とせん断歪みとの関係を
示す特性図である。

【符号の説明】

１００免震装置設計支援装置１１０データ入力部１１２復元・減衰装置仕様設定部１１４免震時固有周期設定部１１６地震応答特性設定部１１８対地震対処処置設定部１２０耐風ロック特性設定部２００交差直動型絶縁支持装置設計支援装置２１０データ入力部２１２データ保持部２１４稼働安全荷重値設定部２１６限界荷重値設定部２１８摩擦係数設定部２２０初期剛性値設定部２２２第二剛性値設定部２２４引張定格荷重値設定部２２６横定格荷重値設定部２２７解析モデル作成部３００復元・減衰装置設計支援装置３１０データ入力部３１２データ保持部３１４設置個数設定部３１６復元・減衰特性値設定部３１８複合復元・減衰特性設定部３２０配置設定部４００変位比例型バックアップ装置設計支援装置４１０データ入力部４１２データ保持部４１４減衰定数設定部４１６所要変形量設定部４１８長さ設定部４１９応答解析部５００速度比例型バックアップ装置設計支援装置５１０データ入力部５１２データ保持部５１４コンプライアンス設定部５１６ストローク設定部５１８長さ設定部５２０応答解析部６００耐風ロック装置設計支援装置６１０データ入力部６１２総耐力設定部６１４対地震対処処置設定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原田浩之栃木県河内郡南河内町仁良川1726 住友建設株式会社技術研究所内Ｆターム(参考） 3J048 AB01 AB07 AC01 BA08 EA38 5B046 AA03 BA00 CA00 JA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁支持装置、復元・減衰装置、バック
アップ装置、および、耐風ロック装置を備えた免震装置
を設計する際に必要とする数値を設定するのを支援する
免震装置設計支援装置において、データ入力部、復元・減衰装置仕様設定部、免震時固有
周期設定部、地震応答特性設定部、対地震対処処置設定
部、および、耐風ロック特性設定部を備え、データ入力部は、外部からデータを入力し、復元・減衰装置仕様設定部は、復元・減衰特性を、所定
値以下の風荷重に対しては構造物を揺動させず、所定値
以上の加速度が作用した場合には構造物を免震化するよ
うに設定し、免震時固有周期設定部は、地震時における構造物の固有
周期を所定範囲に設定し、地震応答特性設定部は、構造物、免震装置、および、基
礎の各部を構成する部材の特性値を、当該特性値が地震
のレベルに応じて予め定めた基準値以下となるように設
定し、対地震対処処置設定部は、巨大地震動または長周期成分
を含む地震動を受けた場合、構造物の応答相対変形が所
定の範囲内に納まるようにバックアップ装置の特性を設
定し、耐風ロック特性設定部は、耐風ロック装置の耐力を構造
物に作用する設計風荷重以上の値に設定するとともに、
地震動を受けたときに、耐風ロック装置を破壊して構造
物を免震構造化するか、耐風ロック装置の機能を解除し
て構造物を免震構造化するかを設定する免震装置設計支
援装置。
【請求項２】基礎と構造物との間に設け、構造物の全
荷重を支持し地盤の揺れから構造物を絶縁する、滑動す
る直動装置を互いに交差させた交差型直動装置を使用す
る交差直動型の絶縁支持装置を設計する際に必要とする
数値を設定するのを支援する交差直動型絶縁支持装置設
計支援装置において、データ入力部、データ保持部、稼働安全荷重値設定部、
限界荷重値設定部、摩擦係数設定部、初期剛性値設定
部、第二剛性値設定部、引張定格荷重値設定部、およ
び、横定格荷重値設定部を備え、データ入力部は、外部からデータを入力し、データ保持部は、絶縁支持型免震装置の静定格荷重値、
各絶縁支持型免震装置の摩擦係数算出式、総合摩擦係数
算出式、初期剛性値算出式、第二剛性算出式を保持し、稼働安全荷重値設定部は、データ保持部が保持する静定
格荷重値の所定数倍値として設定し、限界荷重値設定部は、データ保持部が保持する静定格荷
重値の所定数倍値として設定し、摩擦係数設定部は、入力された長期軸力とデータ保持部
が保持する静定格荷重値との比からデータ保持部が保持
する算出式を用いて摩擦係数を算出して設定し、初期剛性値設定部は、摩擦係数設定部が算出した摩擦係
数をデータ保持部が保持する算出式に適用して初期剛性
値を算出して設定し、第二剛性値設定部は、初期剛性値設定部が算出した初期
剛性値設定部をデータ保持部が保持する算出式に適用し
て第二剛性値を算出して設定し、引張定格荷重値設定部は、引張定格荷重値をデータ保持
部が保持する静定格荷重値の所定数倍の値に設定し、横定格荷重値設定部は、横定格荷重値をデータ保持部が
保持する静定格荷重値の所定数倍の値に設定する免震装
置設計支援装置。
【請求項３】地震動により変形した絶縁支持型免震装
置を元の位置に戻すとともに、地震エネルギーを吸収す
る復元・減衰装置を設計する際に必要とする数値を設定
するのを支援する復元・減衰装置設計支援装置におい
て、データ入力部、データ保持部、設置個数設定部、復元・
減衰特性設定部、複合復元・減衰特性設定部、および、
配置設定部を備え、データ入力部は、外部からデータを入力し、データ保持部は、復元・減衰特性値算出式を保持し、設置個数設定部は、所定の風荷重を復元・減衰装置１台
当りの降伏耐力で除した値より大きな整数値を復元・減
衰装置の仕様・個数と設定するか、あるいは、地震時の
建物の振動周期を所要の周期範囲に納めるために仕様・
個数を設定し、復元・減衰特性値設定部は、入力データをデータ保持部
が保持する復元・減衰特性値算出式に適用して復元・減
衰特性値を算出して設定し、複合復元・減衰特性設定部は、復元・減衰特性値設定部
が算出した復元・減衰装置の復元・減衰特性と絶縁支持
型装置の復元・減衰特性との総和を算出し複合復元・減
衰特性として設定し、配置設定部は、免震階における偏心率が所定値以下とな
るように復元・減衰装置の配置を設定する免震装置設計
支援装置。
【請求項４】所定値以上の大きな振幅の成分あるいは
所定値以上の長い周期の成分を含む地震動から構造物を
防護する変位比例型バックアップ装置を設計する際に必
要とする数値を設定するのを支援する変位比例型バック
アップ装置設計支援装置において、データ入力部、データ保持部、減衰定数設定部、所要変
形量設定部、および、長さ設定部を備え、データ入力部は、外部からデータを入力し、データ保持部は、エネルギー釣り合い式を保持し、減衰定数設定部は、入力データをデータ保持部が保持す
るエネルギー釣り合い式に適用して減衰定数を算出して
設定し、所要変形量設定部は、入力データをデータ保持部が保持
するエネルギー釣り合い式に適用して所要変形量を算出
して設定し、長さ設定部は、入力データをデータ保持部が保持するエ
ネルギー釣り合い式に適用して必要な長さを算出して設
定する免震装置設計支援装置。
【請求項５】所定値以上の大きな振幅の成分あるいは
所定値以上の長い周期の成分を含む地震動から構造物を
防護する速度比例型バックアップ装置を設計する際に必
要とする数値を設定するのを支援する速度比例型バック
アップ装置設計支援装置において、データ入力部、データ保持部、コンプライアンス設定
部、ストローク設定部、および、長さ設定部を備え、データ入力部は、外部からデータを入力し、データ保持部は、エネルギー釣り合い式を保持し、コンプライアンス設定部は、入力データをデータ保持部
が保持するエネルギー釣り合い式に適用してコンプライ
アンスを算出して設定し、ストローク設定部は、入力データをデータ保持部が保持
するエネルギー釣り合い式に適用してストロークを算出
して設定し、長さ設定部は、入力データをデータ保持部が保持するエ
ネルギー釣り合い式に適用して長さを算出して設定する
免震装置設計支援装置。
【請求項６】所定値以上の風荷重に対して構造物の上
部構造系と基礎とを緊結して構造物内の居住性を確保す
る耐風ロック装置を設計する際に必要とする数値を設定
するのを支援する耐風ロック装置設計支援装置におい
て、データ入力部、総耐力設定部、対地震対処処置設定部を
備え、データ入力部は、外部からデータを入力し、総耐力設定部は、入力した耐風ロック装置の耐力値のう
ち各方向の値が設計用風荷重値以上になる値を耐風ロッ
ク装置の総耐力として設定し、対地震対処処置設定部は、地震動を受けたときに、耐風
ロック装置を破壊して構造物を免震構造化するか、耐風
ロック装置の機能を解除して構造物を免震構造化するか
を設定する免震装置設計支援装置。
【請求項７】絶縁支持装置、復元・減衰装置、バック
アップ装置、および耐風ロック装置を備えた免震装置を
設計する際に必要とする数値を設定するのを支援する免
震装置設計支援方法において、復元・減衰特性を、所定値以下の風荷重に対しては構造
物を揺動させず、所定値以上の加速度が作用した場合に
は構造物を免震化するように設定するステップと、地震時における構造物の固有周期を所定範囲に設定する
ステップと、構造物、免震装置、および基礎の各部を構成する部材の
特性値を、当該特性値が地震のレベルに応じて予め定め
た基準値以下となるように設定するステップと、巨大地震動または長周期成分を含む地震動を受けた場
合、構造物の応答相対変形が所定の範囲内に納まるよう
にバックアップ装置の特性を設定するステップと、耐風ロック装置の耐力を構造物に作用する設計風荷重以
上の値に設定するとともに、地震動を受けたときに、耐
風ロック装置を破壊して構造物を免震構造化するか、耐
風ロック装置の機能を解除して構造物を免震構造化する
かを設定するステップとを備えた免震構造物設計支援方
法。
【請求項８】基礎と構造物との間に設け、構造物の全
荷重を支持し地盤の揺れから構造物を絶縁する、滑動す
る直動装置を互いに交差させた交差型直動装置を使用す
る交差直動型の絶縁支持装置を設計する際に必要とする
数値を設定するのを支援する交差直動型絶縁支持装置設
計支援方法において、データ保持部が保持する静定格荷重値の所定数倍値とし
て、その値を稼働安全荷重値として設定するステップ
と、入力された限界荷重値をそのまま限界荷重値として設定
するステップと、入力された長期軸力と静定格荷重値との比から所定の算
出式を用いて摩擦係数を算出して設定するステップと、算出した摩擦係数を所定の算出式に適用して初期剛性値
を算出して設定するステップと、初期剛性値をデータ保持部が保持する算出式に適用して
第二剛性値を算出して設定するステップと、引張定格荷重値を静定格荷重値の所定数倍の値に設定す
るステップと、横定格荷重値を静定格荷重値の所定数倍の値に設定する
ステップとを備えた免震装置設計支援方法。
【請求項９】地震動により変形した絶縁支持型免震装
置を元の位置に戻すとともに、地震エネルギーを吸収す
る復元・減衰装置を設計する際に必要とする数値を設定
するのを支援する復元・減衰装置設計支援方法におい
て、所定の風荷重を復元・減衰装置設置１台当りの降伏耐力
で除した値より大きな整数値を復元・減衰装置を設置す
る個数として設定するステップと、入力データを復元・減衰特性値算出式に適用して復元・
減衰特性値を算出して設定するステップと、復元・減衰装置の復元・減衰特性と絶縁支持型装置の復
元・減衰特性との総和を算出し複合復元・減衰特性とし
て設定するステップと、免震階における偏心率が所定値以下となるように復元・
減衰装置の配置を設定するステップとを備えた免震装置
設計支援方法。
【請求項１０】所定値以上の大きな振幅の成分あるい
は所定値以上の長い周期の成分を含む地震動から構造物
を防護する変位比例型バックアップ装置を設計する際に
必要とする数値を設定するのを支援する変位比例型バッ
クアップ装置設計支援方法において、入力データをエネルギー釣り合い式に適用して減衰定数
を算出して設定するステップと、入力データをエネルギー釣り合い式に適用して所要変形
量を算出して設定するステップと、入力データをエネルギー釣り合い式に適用して長さを算
出して設定するステップとを備えた免震装置設計支援方
法。
【請求項１１】所定値以上の大きな振幅の成分あるい
は所定値以上の長い周期の成分を含む地震動から構造物
を防護する速度比例型バックアップ装置を設計する際に
必要とする数値を設定するのを支援する速度比例型バッ
クアップ装置設計支援方法において、入力データをエネルギー釣り合い式に適用してコンプラ
イアンスを算出して設定するステップと、入力データをエネルギー釣り合い式に適用してストロー
クを算出して設定するステップと、入力データをエネルギー釣り合い式に適用して長さを算
出して設定するステップとを備えた免震装置設計支援方
法。
【請求項１２】所定値以上の風荷重に対して構造物の
上部構造系と基礎とを緊結して構造物内の居住性を確保
する耐風ロック装置を設計する際に必要とする数値を設
定するのを支援する耐風ロック装置設計支援方法におい
て、入力した耐風ロック装置の耐力値のうち各方向の値が設
計用風荷重値以上になる値を耐風ロック装置の総耐力と
して設定するステップと、地震動を受けたときに、耐風ロック装置を破壊して構造
物を免震構造化するか、耐風ロック装置の機能を解除し
て構造物を免震構造化するかを設定するステップとを備
えた免震装置設計支援方法。
【請求項１３】絶縁支持装置、復元・減衰装置、バッ
クアップ装置、および耐風ロック装置を備えた免震装置
を設計する際に必要とする数値を設定するのを支援する
免震装置設計支援プログラムを記録したプログラム記録
媒体において、復元・減衰特性を、所定値以下の風荷重に対しては構造
物を揺動させず、所定値以上の加速度が作用した場合に
は構造物を免震化するように設定する手順と、構造物を基礎に固定したときの１次振動周期を所定範囲
に設定するとともに、地震時における構造物の固有周期
を所定範囲に設定する手順と、構造物、免震装置、および基礎の各部を構成する部材の
特性値を、当該特性値が地震のレベルに応じて予め定め
た基準値以下となるように設定する手順と、巨大地震動または長周期成分を含む地震動を受けた場
合、構造物の応答相対変形が所定の範囲内に納まるよう
にバックアップ装置の特性を設定する手順と、耐風ロック装置の耐力を構造物に作用する設計風荷重以
上の値に設定するとともに、地震動を受けたときに、耐
風ロック装置を破壊して構造物を免震構造化するか、耐
風ロック装置の機能を解除して構造物を免震構造化する
かを設定する手順とを備える免震構造物設計支援プログ
ラムを記録したプログラム記録媒体。
【請求項１４】基礎と構造物との間に設け、構造物の
全荷重を支持し地盤の揺れから構造物を絶縁する、滑動
する直動装置を互いに交差させた交差型直動装置を使用
する交差直動型の絶縁支持装置を設計する際に必要とす
る数値を設定するのを支援する交差直動型絶縁支持装置
設計支援プログラムを記録したプログラム記録媒体にお
いて、データ保持部が保持する静定格荷重値の所定数倍値とし
て設定し、その値を稼働安全荷重値として設定する手順
と、データ保持部が保持する静定格荷重値の所定数倍値を限
界荷重値として設定する手順と、入力された長期軸力と静定格荷重値との比から所定の算
出式を用いて摩擦係数を算出して設定する手順と、算出した摩擦係数を所定の算出式に適用して初期剛性値
を算出して設定する手順と、初期剛性値をデータ保持部が保持する算出式に適用して
第二剛性値を算出して設定する手順と、引張定格荷重値を静定格荷重値の所定数倍の値に設定す
る手順と、横定格荷重値を静定格荷重値の所定数倍の値に設定する
手順とを備える免震装置設計支援プログラムを記録した
プログラム記録媒体。
【請求項１５】地震動により変形した絶縁支持型免震
装置を元の位置に戻すとともに、地震エネルギーを吸収
する復元・減衰装置を設計する際に必要とする数値を設
定するのを支援する復元・減衰装置設計支援プログラム
を記録したプログラム記録媒体において、所定の風荷重を復元・減衰装置設置１台当りの降伏耐力
で除した値より大きな整数値を復元・減衰装置を設置す
る個数として設定する手順と、入力データを復元・減衰特性値算出式に適用して復元・
減衰特性値を算出して設定する手順と、復元・減衰装置の復元・減衰特性と絶縁支持型装置の復
元・減衰特性との総和を算出し複合復元・減衰特性とし
て設定する手順と、免震階における偏心率が所定値以下となるように復元・
減衰装置の配置を設定する手順とを備える免震装置設計
支援プログラムを記録したプログラム記録媒体。
【請求項１６】所定値以上の大きな振幅の成分あるい
は所定値以上の長い周期の成分を含む地震動から構造物
を防護する変位比例型バックアップ装置を設計する際に
必要とする数値を設定するのを支援する変位比例型バッ
クアップ装置設計支援プログラムを記録したプログラム
記録媒体において、入力データをエネルギー釣り合い式に適用して減衰定数
を算出して設定する手順と、入力データをエネルギー釣り合い式に適用して所要変形
量を算出して設定する手順と、入力データをエネルギー釣り合い式に適用して長さを算
出して設定する手順とを備える免震装置設計支援プログ
ラムを記録したプログラム記録媒体。
【請求項１７】所定値以上の大きな振幅の成分あるい
は所定値以上の長い周期の成分を含む地震動から構造物
を防護する速度比例型バックアップ装置を設計する際に
必要とする数値を設定するのを支援する速度比例型バッ
クアップ装置設計支援プログラムを記録したプログラム
記録媒体において、入力データをエネルギー釣り合い式に適用してコンプラ
イアンスを算出して設定する手順と、入力データをエネルギー釣り合い式に適用してストロー
クを算出して設定する手順と、入力データをエネルギー釣り合い式に適用して長さを算
出して設定する手順とを備える免震装置設計支援プログ
ラムを記録したプログラム記録媒体。
【請求項１８】所定値以上の風荷重に対して構造物の
上部構造系と基礎とを緊結して構造物内の居住性を確保
する耐風ロック装置を設計する際に必要とする数値を設
定するのを支援する耐風ロック装置設計支援プログラム
を記録したプログラム記録媒体において、入力した耐風ロック装置の耐力値のうち各方向の値が設
計用風荷重値以上になる値を耐風ロック装置の総耐力と
して設定する手順と、地震動を受けたときに、耐風ロック装置を破壊して構造
物を免震構造化するか、耐風ロック装置の機能を解除し
て構造物を免震構造化するかを設定する手順とを備える
免震装置設計支援プログラムを記録したプログラム記録
媒体。