JP2010007793A - 免震構造 - Google Patents

Abstract

【課題】巨大地震に対して上部構造体を免震可能としながらも、台風等の風荷重による上部構造体の揺れを抑制し、更には、中小地震に対しても免震作用を奏し得る免震構造を提供する。
【解決手段】複数の免震支承部材５１が並列に並べられてなる免震層５ａ，５ａを、免震層区画部材５２を介して上下方向に積層して構成され、最上層の免震層５ａの上に配置された上部構造体１の重量を支持しつつ、最下層の免震層５ａの下に配置された下部構造体２に対する前記上部構造体１の水平方向の相対変位を許容する免震構造５である。水平方向の振動を減衰するダンパ３，４が、前記免震層５ａを、又は、上下に隣接する複数の免震層５ａ，５ａを一つの振動減衰対象区域として設けられる。
【選択図】図５

Description

本発明は、上部構造体とその下方の下部構造体との間の上下方向隙間に介装される免震構造に関する。

地震時に地面ＧＮＤから建物１に伝播する揺れを低減し、建物１の安全性を高める構造として免震構造５が普及している。この免震構造５は、図１Ａに示すように、下部構造体としての基礎２と上部構造体としての建物１との間に、積層ゴム等の免震支承部材５１を介装して建物１を水平方向に相対変位可能に支持する構造であり、これにより、地震時の地動入力に対する建物１の振動応答の低減化を図っている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００５−２４８５２０号

そして、今までは、地震動の卓越周期が１秒前後であることや、その水平方向の揺れ量の想定値が４００〜５００ｍｍ程度であることから、前記免震構造５によって建物１の免震周期が３〜４秒になるように長周期化するとともに、免震構造５の水平方向の相対変位の許容値を５００ｍｍ程度に設計していた。

しかし、近年の地震観測網の整備や地震動予測技術の進歩により、上述の免震周期の数倍の周期の巨大地震、又は、上記許容値の数倍の揺れ量の巨大地震の発生が懸念されている。例えば、東海地震等の海溝型地震では、従来想定の数倍の卓越周期の地震動が危惧される一方、都市直下で起こり得る活断層型の巨大地震にあっては、従来想定の数倍の揺れ量の地震動が危惧されている。

そこで、このような巨大地震にも対応すべく、免震構造５の免震周期をより長周期化し、且つ、水平方向の相対変位の許容値をより大きくする必要がある。

図１Ｂは、それを達成可能な免震構造５の例である。すなわち、この免震構造５は、積層ゴム５１を鉛直方向に直列にＮ個（図１Ｂでは三個）積み重ねて、これを一つの積層ゴムとして用いている。そして、このようにすれば、その免震周期は、図１Ａの積層ゴム一段の場合の√Ｎ倍にまで長周期化される一方、その相対変位の許容値も、積層ゴム一段の場合のＮ倍にまで拡大する。よって、この構造を適用すれば、巨大地震に対処可能と考えられる。

しかし、この構造では、台風等の風荷重により生じ得る水平方向の相対変位量も、積層ゴム一段の場合のＮ倍に拡大してしまい、建物１の居住性や使用性などが大幅に悪化してしまう虞がある。

この問題については、例えば、図１Ｃに示すように、建物１と基礎２との上下方向隙間Ｇに、積層ゴム５１と並列させて摩擦ダンパ９０を配置すれば、解消できる。詳しくは、摩擦ダンパ９０の摩擦力を適宜設定することにより、巨大地震の地震荷重よりも小さい外力に対しては、前記摩擦力により建物１を水平方向の相対変位不能に拘束し、これにより台風等の風荷重作用下における建物１の揺れを抑制する。一方、巨大地震時には、摩擦力よりも大きな地震荷重によって摩擦ダンパ９０は水平方向に摺動するので、これにより、建物１を巨大地震から免震させることができる。

但し、この構造では、中小地震等の前記摩擦力よりも小さい地震荷重に対しては、摩擦ダンパ９０の前記摩擦力により建物１は基礎２に固定されてしまうので、中小地震に対して免震作用を奏し得ないという問題がある。

本発明は、かかる従来の課題に鑑みて成されたもので、巨大地震に対して上部構造体を免震可能としながらも、台風等の風荷重による上部構造体の揺れを抑制し、更には、中小地震に対しても免震作用を奏し得る免震構造を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために請求項１に示す免震構造は、
複数の免震支承部材が並列に並べられてなる免震層を、免震層区画部材を介して上下方向に積層して構成され、最上層の免震層の上に配置された上部構造体の重量を支持しつつ、最下層の免震層の下に配置された下部構造体に対する前記上部構造体の水平方向の相対変位を許容する免震構造であって、
水平方向の振動を減衰するダンパが、前記免震層を、又は、上下に隣接する複数の免震層を一つの振動減衰対象区域として設けられ、
第１の振動減衰対象区域に第１のダンパが設けられるとともに、第２の振動減衰対象区域に第２のダンパが設けられることにより、水平方向に所定荷重以下の外力が加わった時の前記第２の振動減衰対象区域の水平方向の相対速度は、前記外力が加わった時の前記第１の振動減衰対象区域の水平方向の相対速度よりも小さく設定され、
前記第２の振動減衰対象区域に前記所定荷重の外力が加わった時の前記第２の振動減衰対象区域の水平方向の相対速度は、第２所定値であり、
前記第２の振動減衰対象区域に加わる水平方向の外力が前記所定荷重を超える荷重範囲では、前記第２のダンパから前記第２の振動減衰対象区域へと付与される減衰力は、前記所定荷重を前記第２所定値で除算して得られる比率よりも小さい変化率に基づき前記相対速度に応じて変化することを特徴とする。

上記請求項１に示す発明によれば、前記所定荷重よりも大きな地震荷重の巨大地震時には、第２のダンパの減衰力の相対速度に対する前記変化率が前記比率よりも小さいので、第２のダンパは、第２の振動減衰対象区域の免震動作を阻害するような前記地震荷重以上の大きな減衰力を概ね発生しない。また、第１のダンパの方も、前記所定荷重までは前記第２のダンパよりも大きな相対速度を生じ得る。よって、これら両区域の免震層は、巨大地震に対して速やかに免震作用を発揮する。

そのため、これら両区域において免震時に許容される相対変位量の加算値を、巨大地震時の水平方向の想定揺れ量よりも大きく設定すれば、これら両区域の免震層が巨大地震に対してスペックオーバーとなることも無く、巨大地震時にも確実に対応可能となる。つまり、免震層を破損等すること無く巨大地震に対して上部構造体は確実に免震される。

また、前記所定荷重よりも小さい台風等の風荷重の作用下では、第２の振動減衰対象区域が生じる水平方向の相対速度は、第１の振動減衰対象区域よりも小さい。よって、専ら第１の振動減衰対象区域のみが水平方向に相対変位して、第２の振動減衰対象区域は概ね水平方向に相対変位せず、その結果、上部構造体の風荷重による揺れは、概ね第１の振動減衰対象区域の免震層のみに基づいて生じ、第２の振動減衰対象区域は殆ど寄与せず、もって、風荷重作用下における上部構造体の揺れは抑制される。

更には、前記所定荷重よりも小さな地震荷重の中小地震時には、第２の振動減衰対象区域よりも大きな相対速度を生じる第１の振動減衰対象区域の免震層が、前記所定荷重よりも小さな前記地震荷重に応じて速やかに相対変位する。よって、中小地震時における上部構造体の免震性は阻害されず、中小地震に対して上部構造体は有効に免震される。

以上から、上記の免震構造によれば、巨大地震に対して何等問題無く上部構造体を免震可能としながらも、台風等の風荷重による上部構造体の揺れを抑制し、更には、中小地震に対しても免震作用を奏することが可能となる。

請求項２に示す発明は、請求項１に記載の免震構造であって、
前記第１の振動減衰対象区域に前記所定荷重の外力が加わった時の前記第１の振動減衰対象区域の前記相対速度が第１所定値であり、
前記第１の振動減衰対象区域に加わる水平方向の外力が前記所定荷重を超える荷重範囲では、前記第１のダンパから前記第１の振動減衰対象区域へと付与される減衰力は、前記所定荷重を前記第１所定値で除算して得られる比率以下の変化率に基づき前記相対速度に応じて変化することを特徴とする。
上記請求項２に示す発明によれば、前記所定荷重よりも大きな地震荷重の巨大地震時には、第１のダンパの減衰力の相対速度に対する前記変化率が前記比率以下であるので、第１のダンパは、第１の振動減衰対象区域の免震動作を阻害するような前記地震荷重以上の大きな減衰力を概ね発生しない。よって、第１の振動減衰対象区域の免震層は巨大地震に対して確実に対応可能となる。

請求項３に示す発明は、請求項２に記載の免震構造であって、
前記第１の振動減衰対象区域に加わる水平方向の外力が前記所定荷重を超える荷重範囲では、前記第１のダンパから前記第１の振動減衰対象区域へと付与される減衰力は、前記所定荷重を前記第１所定値で除算して得られる比率よりも小さい変化率に基づき前記相対速度に応じて変化することを特徴とする。
上記請求項３に示す発明によれば、前記所定荷重よりも大きな地震荷重の巨大地震時には、第１のダンパの減衰力の変化率が前記比率よりも小さいので（つまり、前記変化率が前記比率未満なので）、第１のダンパは、第１の振動減衰対象区域の免震動作を阻害するような前記地震荷重以上の大きな減衰力を概ね発生しない。よって、第１の振動減衰対象区域の免震層が巨大地震に対してより確実に対応可能となる。

請求項４に示す発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の免震構造であって、
前記変化率は、前記比率の０〜０．２倍であることを特徴とする。
上記請求項４に示す発明によれば、前記変化率が、前記比率の０〜０．２倍の大きさであるので、前記所定荷重よりも大きな地震荷重の巨大地震時には、上部構造体の免震を阻害するような前記地震荷重以上の減衰力は概ね発生せず、その結果、前記振動減衰対象区域の免震層は確実に免震作用を発揮可能となる。

請求項５に示す発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の免震構造であって、
前記所定荷重は、前記上部構造体に作用する風荷重の想定値及び中小地震の地震荷重の想定値よりも大きく、巨大地震の地震荷重の想定値よりも小さいことを特徴とする。
上記請求項５に示す発明によれば、巨大地震に対して上部構造体を免震可能としながらも、台風等の風荷重による上部構造体の揺れを抑制し、更には、中小地震に対しても免震作用を奏することが可能となる。

請求項６に示す発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の免震構造であって、
前記第１の振動減衰対象区域は、前記第２の振動減衰対象区域よりも下方に設定されることを特徴とする。
上記請求項６に示す発明によれば、前記所定荷重以下の外力が加わった時に前記第２の振動減衰対象区域よりも大きな相対速度を生じる前記第１の振動減衰対象区域の方が、下方に設けられている。つまり、第２の振動減衰対象区域よりも大きな免震作用を奏する第１の振動減衰対象区域の方が、下方に設けられている。

よって、この構成の方が、これを上下反転した構成よりも、少なくとも第２振動減衰対象区域の重量及び免震層区画部材一つ分の慣性質量だけは、第１の振動減衰対象区域の免震対象の慣性質量を大きくすることができて、結果、中小地震時の免震周期の長周期化を図ることができる。
また、第１の振動減衰対象区域の免震対象の慣性質量が大きくなることに伴って、風荷重の作用時の第１の振動減衰対象区域の相対変位も小さくなるので、風荷重による上部構造体の揺れが、より抑制されることにもなる。

本発明に係る免震装置によれば、巨大地震に対して上部構造体を免震可能としながらも、台風等の風荷重による上部構造体の揺れを抑制し、更には、中小地震に対しても免震作用を奏することができる。

＝＝＝本実施形態の免震構造５＝＝＝
図２は、建物１に適用された本実施形態の免震構造５の概念図である。
免震構造５は、上部構造体としての建物１と、下部構造体として地面ＧＮＤに設けられた基礎２との間の上下方向隙間Ｇに介装されており、これにより、建物１と基礎２との水平方向の相対変位を許容しつつ建物１の重量を支持するようになっている。

この免震構造５は、免震支承部材としての複数の積層ゴム５１が並列に並べられてなる免震層５ａを、免震層区画部材５２を介して上下方向に複数段積層して構成されている。そして、各免震層５ａが、その免震層５ａに作用する水平方向荷重に応じてそれぞれ水平方向に相対変位することにより、建物１は基礎２の地震動から水平免震される。

ここで、このような免震構造５によれば、免震層５ａの層数をＮとした場合、その免震周期は、積層ゴム５１一段たる一層分の免震層５ａの場合の√Ｎ倍にまで長周期化され、また、その相対変位の許容値も、一層分の免震層５ａのＮ倍にまで拡大する。よって、巨大地震の想定卓越周期や想定揺れ量の大きさに応じて層数Ｎを適宜設定すれば、巨大地震に対しても対処可能である。ちなみに、ここでは説明の都合上、最も簡略な構成としてＮが２の場合の二層構成を例示している。

免震層区画部材５２は、各免震層５ａが具備する複数の積層ゴム５１を連結一体化するとともに、上下に隣り合う積層ゴム５１，５１同士の間で鉛直荷重を安定して伝達するための略平板部材や平面格子状部材などである。そのため、その材料としては、例えば、ＲＣ等の各種コンクリート部材や、形鋼と厚鋼板とを組み合わせた複合材等の変形し難い高剛性部材が用いられるとともに、その厚みも容易に変形しないような断面係数の厚みに設定され、これにより、曲げ変形等を抑えて免震層５ａの水平方向の円滑な相対変位動作を達成している。

積層ゴム５１は、鋼板とゴム板とを上下に交互に積み重ねて接合一体化したものである。その上端のフランジ部は、その上方に隣接する免震層区画部材５２又は建物１の下部にボルト止め等で移動不能に固定される一方、下端のフランジ部は、その下方に隣接する免震層区画部材５２又は基礎２の上部にボルト止め等で移動不能に固定される。そして、建物１と基礎２との水平方向の相対変位に伴って、積層ゴム５１が水平方向に剪断弾性変形することにより、各免震層５ａが水平方向に相対変位して建物１は水平免震される。なお、この免震時においては、剪断弾性変形に伴って積層ゴム５１には変形方向と逆向きの弾発力が生じるが、当該弾発力は、基礎２上の所定の基準位置から変位した建物１を前記基準位置へと復帰させるための復元力として機能し、これにより建物１は水平振動する。

ところで、この免震構造５が有する二層の免震層５ａ，５ａには、それぞれ、各免震層５ａ，５ａの水平振動を減衰するダンパ３，４が、積層ゴム５１と並列に配置されている。そして、上側の免震層５ａ（以下、第１免震層５ａという）と下側の免震層５ａ（以下、第２免震層５ａという）とでは、互いに異なる減衰特性のダンパ３，４が設けられている。

図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、第１免震層５ａのダンパ３及び第２免震層５ａのダンパ４の減衰特性の説明図であり、縦軸には減衰力Ｆを、また横軸には相対速度Ｖをとっている（以下、これをＦ−Ｖ関係図とも言う）。

図３Ａに示すように、第１免震層５ａのダンパ３（以下、第１ダンパ３という）には、地震時の建物１の振動抑制に通常使用されるダンパが使用されている。つまり、相対速度Ｖが零から第１所定値Ｖ１までの低速域Ａ１では、ダンパ１個あたりの減衰係数Ｃ１１は概ね０．３〜３．０（ＴＯＮ／（ｃｍ／ｓｅｃ））であるが、第１所定値Ｖ１を超える高速域Ｂ１では、その減衰係数Ｃ１２が、上記減衰係数Ｃ１１よりも小さくなる特性を有しており、この例では、減衰係数Ｃ１２の値を零としている。なお、免震層５ａ全体の減衰係数は建物１の規模により異なり、建物１の規模が大きくなると、ダンパの個数を増やして減衰係数が大きくなるように設定する。

ここで、減衰係数Ｃ１１，Ｃ１２とは、相対速度Ｖの変化量ΔＶに対する減衰力Ｆの変化量ΔＦの比率（＝ΔＦ／ΔＶ）のことであり、例えば、上記の低速域Ａ１において相対速度Ｖと減衰力Ｆとが正比例関係の場合には、その減衰係数Ｃ１１の値は、前記低速域Ａ１における減衰力Ｆの上限値Ｆlimを前記第１所定値Ｖ１で除算した値と一致する。
よって、前記低速域Ａ１では、減衰力Ｆは減衰係数Ｃ１１に基づいて相対速度Ｖの増減に応じて増減するが、相対速度Ｖが前記第１所定値Ｖ１に達して高速域Ｂ１に入ったら、その減衰力Ｆは、減衰係数Ｃ１２（＝０）に基づいて相対速度Ｖによらず一定値Ｆlimとなる。
ちなみに、上記の「上限値Ｆlim」及び「第１所定値Ｖ１」が、それぞれ、特許請求の範囲に係る「所定荷重」及び「第１所定値」に相当し、また、「上限値Ｆlimを前記第１所定値Ｖ１で除算した値Ｃ１１」及び「減衰係数Ｃ１２」が、それぞれ、請求項２や３に係る「比率」及び「変化率」に相当する。

これに対して、第２免震層５ａのダンパ４（以下、第２ダンパ４という）では、図３Ｂに示すように、相対速度Ｖが零から第２所定値Ｖ２までの低速域Ａ２における減衰係数Ｃ２１が、第１ダンパ３の減衰係数Ｃ１１よりも格段に大きい値に設定されている。
よって、第２免震層５ａに作用する外力が、低速域Ａ２における減衰力Ｆの上限値Ｆlim以下の場合には、その大きな減衰係数Ｃ２１に基づいて極く小さな相対速度Ｖしか生じ得ず、つまり、第２ダンパ４によって第２免震層５ａは概ね相対変位不能に拘束された状態になる。

一方、前記第２所定値Ｖ２を超える高速域Ｂ２では、その減衰係数Ｃ２２は、前記低速域Ａ２の減衰係数Ｃ２１よりも小値であり、この例では、零としている。よって、前記上限値Ｆlimを超える外力の作用下においては、前記減衰係数Ｃ２２（＝０）に基づいて減衰力Ｆは一定値Ｆlimになり、つまり、高速域Ｂ２においては、第２ダンパ４は相対速度Ｖによらず一定の減衰力Ｆlimを第２免震層５ａに付与する。
ちなみに、上記低速域Ａ２において相対速度Ｖと減衰力Ｆとが正比例関係の場合には、その減衰係数Ｃ２１は、前記低速域Ａ２における減衰力Ｆの上限値Ｆlimを前記第２所定値Ｖ２で除算した値と一致する。

また、上記の「上限値Ｆlim」及び「第２所定値Ｖ２」が、それぞれ、特許請求の範囲に係る「所定荷重」及び「第２所定値」に相当し、また、「上限値Ｆlimを前記第２所定値Ｖ２で除算した値Ｃ２１」及び「減衰係数Ｃ２２」が、それぞれ、請求項１に係る「比率」及び「変化率」に相当する。
そして、このような減衰特性のダンパ３，４を用いれば、以下に説明するように、巨大地震に対して何等問題無く建物１を免震可能としながらも、台風等の風荷重による建物１の揺れを抑制し、更には、中小地震に対しても免震作用を奏することが可能となる。

図４Ａは、巨大地震時の各ダンパ３，４の挙動を示すグラフであり、図４Ｂは、台風等の風荷重作用下又は中小地震時の各ダンパ３，４の挙動を示すグラフである。ここで、両図とも、上段に第１ダンパ３に係るグラフを示し、下段には第２ダンパ４に係るグラフを示している。また、両図とも、前述したＦ−Ｖ関係図の右横に、振動エネルギー吸収履歴特性のグラフを示している。なお、この振動エネルギー吸収履歴特性のグラフは、免震構造５の上下端を強制的に所定振幅で水平加振して得られるグラフであり、縦軸に減衰力Ｆをとり、横軸には相対変位量Ｄをとっている。ここで、図４Ａ及び図４Ｂにおいて印可される所定振幅は、それぞれに、巨大地震時に想定される振幅量Ｄｌ、及び、台風等の風荷重作用下や中小地震時に想定される振幅量Ｄｓであり、Ｄｌ＞Ｄｓの関係にある。以下では、これをＦ−Ｄ関係図とも言う。

先ず、図４ＡのＦ−Ｖ関係図に示すように、第１及び第２ダンパ３，４は、何れも、前記上限値Ｆlimよりも大きな減衰力Ｆを発生しない。よって、当該上限値Ｆlimを、巨大地震の地震荷重の想定値よりも小さく設定しておけば、巨大地震の地震荷重が基礎２に入力された場合には、第１免震層５ａ及び第２免震層５ａのどちらもが、図４ＡのＦ−Ｄ関係図に示すように前記上限値Ｆlimの減衰力Ｆで速やかに大きく相対変位し、これにより、建物１は巨大地震から確実に水平免震される（図５Ａを参照）。

一方、図４ＢのＦ−Ｖ関係図に示すように、前記上限値Ｆlim未満の外力Ｆoが作用した場合には、第１ダンパ３と第２タンパ４の両者に同じ大きさの外力Ｆoが作用しても、それにより生じる第２ダンパ４の相対速度Ｖ２oは、第１ダンパ３の相対速度Ｖ１oよりも格段に小さくなり、その結果、第２ダンパ４の相対変位量Ｄも、図４ＢのＦ−Ｄ関係図に示すように、第１ダンパ３の相対変位量Ｄと比べて格段に小さくなる。

よって、減衰力Ｆの前記上限値Ｆlimを風荷重の想定値よりも大きく設定しておけば、風荷重が作用した際に第１ダンパ３は、ある程度の大きさでもって相対変位をするが、第２ダンパ４については、殆ど相対変位しない状態にすることができる。つまり、図５Ｂに示すように、建物１の風荷重による揺れは、専ら第１免震層５ａのみに基づいて生じて第２免震層５ａは殆ど寄与しないので、風荷重の作用下における建物１の揺れの大きさを、免震層一層分のレベルに維持できる。よって、免震構造５を二層構成にしたことに伴って風荷重による建物１の揺れが増大することは、有効に防止される。

更には、地震荷重の想定値が前記上限値Ｆlim未満の中小地震時においては、少なくとも第１免震層５ａが、第１ダンパ３の小さな減衰係数Ｃ１１に基づき相対速度Ｖで速やかに相対変位する（図４ＢのＦ−Ｖ関係図及びＦ−Ｄ関係図を参照）。よって、図５Ｂに示すように、少なくとも第１免震層５ａによって、建物１は中小地震から免震される。ちなみに、当該第１ダンパ３は、前述したように、従来の一層構成の免震構造において地震用に使用されているダンパでもある。よって、このことからも、その免震性は、少なくとも従来の一層の免震構造の免震レベルに維持されると言うこともできる。

図３Ａの減衰特性を有する第１ダンパ３としては、例えば、図６Ａ及び図６Ｂの模式図に示すオイルダンパ３を例示できる。このオイルダンパ３は、ケース６と、ケース６内を摺動自在に構成されたピストン７とを備えている。ピストン７には、ケース６の一端（図６Ａ中の左端）から突出するロッド８が連結されている。ロッド８の先端に設けられた取付部８Ａが建物１の下部に固定され、ケース６の他端部に設けられた取付部６Ａが下方の免震層区画部材５２に固定される。

ケース６は、図６Ａに示すように、オイルが封入されたシリンダとしての内筒１０と、内筒１０の外周に配置された外筒２０とを備えている。内筒１０の内部は、ピストン７により、ロッド８が通される側（図中左側）の第１室１１と、その反対側の第２室１２とに区画されている。

ピストン７には、第１室１１および第２室１２を連通する室内流路７Ａが形成されている。室内流路７Ａには、逆止弁３０が設けられている。逆止弁３０は、図６Ｂに示すようにピストン７が収縮方向（第２室１２を収縮する方向；図中右方向）に摺動する際に、室内流路７Ａを開放して第２室１２から第１室１１へのオイルの流通を許容し、また、図６Ａに示すようにピストン７が伸長方向（第２室１２を拡大する方向；図中左方向）に摺動する際に、室内流路７Ａを塞いで第１室１１および第２室１２間のオイルの流通を阻止する。

内筒１０と外筒２０との間には、外筒室１３Ａが形成されている。外筒室１３Ａには予備室１３Ｂが連通している。外筒室１３Ａにはオイルが充満し、また、予備室１３Ｂには所定空間を残しつつオイルが溜まっている。また、内筒１０には、第１室１１および外筒室１３Ａを連通する第１流路１０Ａと、第２室１２および外筒室１３Ａを連通する第２流路１０Ｂと、第１流路１０Ａと並列に、第１室１１および外筒室１３Ａを連通する第３流路１０Ｃとが形成されている。

第１流路１０Ａには、通常時は第１流路１０Ａを閉じ、第１室１１内のオイル圧が貯蔵室１３内のオイル圧よりも前記上限値Ｆlimに基づく所定圧以上高くなった場合に第１流路１０Ａを開放して、第１室１１内のオイルを外筒室１３Ａへ流すリリーフ弁３１が取りつけられている。
第２流路１０Ｂには、図６Ａに示すようにピストン７が伸長方向に摺動する際に、第２流路１０Ｂを開放して外筒室１３Ａから第２室１２へのオイルの流通を許容し、また、図６Ｂに示すようにピストン７が収縮方向に摺動する際に、第２流路１０Ｂを塞いで外筒室１３Ａと第２室１２との間のオイルの流通を阻止する逆止弁３２が取りつけられている。
第３流路１０Ｃには、ピストン７の摺動速度に応じて第３流路１０Ｃの開閉具合を調節して減衰力を発生させる調圧弁３３が取りつけられている。

そして、このような構成のオイルダンパ３において、ピストン７が伸長方向に前記第１所定値Ｖ１以下のゆっくりした速度で摺動すると、第１室１１が収縮されるとともに、第２室１２から第１室１１へのオイルの流れが逆止弁３０により阻止される。この際、第１室１１のオイル圧がリリーフ弁３１の開弁圧以下であるため、調圧弁３３によりピストン７の摺動速度に応じた減衰力が発生する（図３Ａの低速域Ａ１を参照）。そして、ピストン７の摺動速度がＶ１を超えると、第１室１１のオイル圧がリリーフ弁３１の開弁圧以上となってリリーフ弁３１が開弁され、リリーフ弁３１の開弁圧に応じた略一定たる前記Ｆlimの減衰力が発生する（図３Ｂの高速域Ｂ１を参照）。

また、ピストン７が収縮方向に前記第１所定値Ｖ１以下のゆっくりした速度で摺動すると、ロッド８が内筒１０内に進入して内筒１０の容積が減少し、これにより第１室１１および第２室１２が全体として収縮される。この際、第１室１１および第２室１２のオイル圧がリリーフ弁３１の開弁圧以下であるため、調圧弁３３によりピストン７の摺動速度に応じた減衰力が発生する（図３Ａの低速域Ａ１を参照）。そして、ピストン７の摺動速度がＶ１を超えると、第１室１１および第２室１２のオイル圧がリリーフ弁３１の開弁圧以上となってリリーフ弁３１が開弁され、リリーフ弁３１の開弁圧に応じた略一定たる前記Ｆlimの減衰力が発生する（図３Ｂの高速域Ｂ１を参照）。

他方、図３Ｂの減衰特性を有する第２ダンパ４としては、図７Ａ及び図７Ｂの模式図に示すオイルダンパ４を例示できる。このオイルダンパ４は、上述の第１ダンパ３において、調圧弁３３および前記第３流路１０Ｃの代わりにオリフィス１０Ｄを設けた構成を有している。オリフィス１０Ｄは、第１流路１０Ａと並列に、第１室１１および外筒室１３Ａを連通するように設けられている。オリフィス１０Ｄの内径は、例えば０．５ｍｍ以下である。

そして、このような構成のオイルダンパ４において、ピストン７が伸長方向に第２所定値Ｖ２以下のゆっくりした速度で摺動すると、第１室１１が収縮されて第１室１１のオイル圧が上昇して、上述の大きな減衰係数Ｃ２１で荷重が急激に立ち上がる（図３Ｂの低速域Ａ２を参照）。そして、ピストン７の摺動速度が前記第２所定値Ｖ２を超えて第１室１１のオイル圧がリリーフ弁３１の開弁圧に達すると、リリーフ弁３１が開弁されて第１流路１０Ａにオイルが流れることにより、リリーフ弁３１の開圧弁に応じた略一定値たる前記Ｆlimの減衰力が生じる（図３Ｂの高速域Ｂ２を参照）。

また、ピストン７が収縮方向にＶ２以下のゆっくりした速度で摺動すると、第１室１１および第２室１２が全体として収縮されて第１室１１および第２室１２のオイル圧が上昇して、上述の大きな減衰係数Ｃ２１で荷重が急激に立ち上がる（図３Ｂの低速域Ａ２を参照）。そして、ピストン７の摺動速度がＶ２を超えて第１室１１および第２室１２のオイル圧がリリーフ弁３１の開弁圧に達すると、リリーフ弁３１が開弁されて第１流路１０Ａにオイルが流れることにより、リリーフ弁３１の開圧弁に応じた略一定値たる前記Ｆlimの減衰力が生じる（図３Ｂの高速域Ｂ２を参照）。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。

上述の実施形態では、免震層５ａの層数を二層にするとともに、免震層毎にダンパを設けることにより各層５ａをそれぞれ別々の振動減衰対象区域としたが、何等これに限るものではなく、免震層５ａの層数を三層以上にするとともに、二層以上の複数の免震層５ａ，５ａ，…５ａに跨って一つのダンパを設けて、当該複数の免震層５ａ，５ａ，…５ａを一つの振動減衰対象区域としても良い。

例えば、図８Ａ乃至図９Ｂに示すような四層の免震層５ａからなる免震構造５の場合には、以下に示すバリエーションを例示できる。すなわち、図８Ａに示すように、上の二層の免震層５ａ，５ａに跨って第１ダンパ３を設けて第１の振動減衰対象区域とし、下の二層の免震層５ａ，５ａに跨って第２ダンパ４を設けて第２の振動減衰対象区域としても良い。また、図８Ｂに示すように、上の一層の免震層５ａにのみ第１ダンパ３を設けて第１の振動減衰対象区域とし、下の三層の免震層５ａ，５ａ，５ａに跨って第２ダンパ４を設けて第２の振動減衰対象区域としても良い。更には、図９Ａに示すように、上の三層の免震層５ａ，５ａ，５ａに跨って第１ダンパ３を設けて第１の振動減衰対象区域とし、下の一層の免震層５ａにのみ第２ダンパ４を設けて第２の振動減衰対象区域としても良い。また、上の一層にはダンパを設けずに、その下の二層の免震層５ａ，５ａに跨って第１ダンパ３を設けて第１の振動減衰対象区域とし、その下の一層の免震層５ａにのみ第２ダンパ４を設けて第２の振動減衰対象区域としても良い。

上述の実施形態では、上側の第１免震層５ａに第１ダンパ３を設け、下側の第２免震層５ａに第２ダンパ４を設けたが、上下の配置関係は何等これに限るものではなく、ダンパ３，４同士の上下の配置関係を逆にしても良い。すなわち、上側の第１免震層５ａに第２ダンパ４を設け、下側の第２免震層５ａに第１ダンパ３を設けても良い。

但し、下側の第２免震層５ａに第１ダンパ３を設けた方が、上側の第１免震層５ａやその下の免震層区画部材５１の重量が、第１ダンパ３の設けられた前記第２免震層５ａに作用し、その結果、当該第２免震層５ａの免震対象の慣性質量が大きくなって、これにより、建物１の免震周期の拡大や、風荷重による建物１の揺れの抑制を図れるので、好ましい。

上述の実施形態では、免震支承部材として積層ゴム５１を例示したが、何等これに限るものではなく、上下一対の滑り板からなる滑り支承や、上下一対の滑り板の間に鋼球を挟んでなる転がり支承を用いても良い。

上述の実施形態では、免震構造５を建物１と基礎２との間の上下方向隙間Ｇに介装したが、何等これに限るものではない。例えば、建物１が多層階からなる場合には、上部構造体としての上層階の床スラブと、下部構造体としての下層階の天井スラブとの間の上下方向隙間に免震構造５を介装しても良い。

上述の実施形態では、第２ダンパ４としてオイルダンパを例示したが、「所定荷重」としての前記上限値Ｆlim以下の外力が加わった時の第２ダンパ４の相対速度Ｖが、前記外力が加わった時の第１ダンパ３の相対速度Ｖよりも小さいダンパであれば、何等これに限るものではなく、例えば、振動の減衰力Ｆに摩擦力を用いる摩擦ダンパを用いても良い。つまり、静止摩擦力未満の大きさの外力に対しては、免震層５ａを相対変位不能に拘束する一方、静止摩擦力を超える大きさの外力が作用したら相対変位を許容するダンパを用いても良い。

上述の実施形態では、図３Ａに示すように、第１ダンパ３の高速域Ｂ１での減衰係数Ｃ１２（前記上限値Ｆlimよりも大きい外力が作用した場合に第１ダンパ３が生じる減衰力Ｆの相対速度Ｖに対する変化率に相当）を零としたが、何等これに限るものではない。例えば、前記減衰係数Ｃ１２が、低速域Ｂ２での減衰係数Ｃ１１（前記上限値Ｆlimを前記第１所定値Ｖ１で除算してなる比率に相当）以下であれば良い。但し、望ましくは、前記減衰係数Ｃ１２を前記減衰係数Ｃ１１よりも小さくすると良く、より望ましくは、前記減衰係数Ｃ１２を、前記減衰係数Ｃ１１の０〜０．２倍の範囲にすると良い。

上述の実施形態では、図３Ｂに示すように、第２ダンパ４の高速域Ｂ２での減衰係数Ｃ２２（前記上限値Ｆlimよりも大きい外力が作用した場合に第２ダンパ４が生じる減衰力Ｆの相対速度Ｖに対する変化率に相当）を零にしたが、何等これに限るものではない。例えば、前記減衰係数Ｃ２２が、低速域Ａ２での減衰係数Ｃ２１（前記上限値Ｆlimを前記第２所定値Ｖ２で除算してなる比率に相当）よりも小さければ良いが、好ましくは、前記減衰係数Ｃ２２を、前記減衰係数Ｃ２１の０〜０．２倍の範囲にすると良い。

図１Ａは従来の免震構造５の説明図であり、図１Ｂは、巨大地震に対応し得る免震構造５の説明図であり、図１Ｃは、巨大地震に対応可能で、風荷重による揺れも抑制可能な免震構造５の説明図である。 建物１に適用された本実施形態の免震構造５の概念図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、第１免震層５ａの第１ダンパ３及び第２免震層５ａの第２ダンパ４の減衰特性の説明図である。 第１免震層５ａの第１ダンパ３及び第２免震層５ａの第２ダンパ４の減衰特性の説明図である。 第１免震層５ａの第１ダンパ３及び第２免震層５ａの第２ダンパ４の減衰特性の説明図である。 図５Ａは、巨大地震時の免震構造５の状態を示す図であり、図５Ｂは、風荷重作用下及び中小地震時における免震構造５の状態を示す図である。 図６Ａ及び図６Ｂは、図３Ａの減衰特性を有する第１ダンパ３の模式図である。 図７Ａ及び図７Ｂは、図３Ｂの減衰特性を有する第２ダンパ４の模式図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、免震構造５のその他のバリエーションの説明図である。 図９Ａ及び図９Ｂは、免震構造５のその他のバリエーションの説明図である。

符号の説明

１ 建物（上部構造体）、２ 基礎（下部構造体）、
３ 第１ダンパ（第１のダンパ）、
４ 第２ダンパ（第２のダンパ）、
５ 免震構造、５ａ 免震層、
６ ケース、６Ａ 取付部、
７ ピストン、７Ａ 室内流路、
８ ロッド、８Ａ 取付部、
１０ 内筒、
１０Ａ 第１流路、１０Ｂ 第２流路、１０Ｄ オリフィス、
１１ 第１室、１２ 第２室、１３ 貯蔵室、
１３Ａ 外筒室、１３Ｂ 予備室、２０ 外筒、
３０ 逆止弁、３１ リリーフ弁、３２ 逆止弁、３３ 調圧弁、
５１ 積層ゴム（免震支承部材）、
５２ 免震層区画部材、
ＧＮＤ 地面、Ｇ 上下方向隙間

Claims (6)

1. 複数の免震支承部材が並列に並べられてなる免震層を、免震層区画部材を介して上下方向に積層して構成され、最上層の免震層の上に配置された上部構造体の重量を支持しつつ、最下層の免震層の下に配置された下部構造体に対する前記上部構造体の水平方向の相対変位を許容する免震構造であって、
   水平方向の振動を減衰するダンパが、前記免震層を、又は、上下に隣接する複数の免震層を一つの振動減衰対象区域として設けられ、
   第１の振動減衰対象区域に第１のダンパが設けられるとともに、第２の振動減衰対象区域に第２のダンパが設けられることにより、水平方向に所定荷重以下の外力が加わった時の前記第２の振動減衰対象区域の水平方向の相対速度は、前記外力が加わった時の前記第１の振動減衰対象区域の水平方向の相対速度よりも小さく設定され、
   前記第２の振動減衰対象区域に前記所定荷重の外力が加わった時の前記第２の振動減衰対象区域の水平方向の相対速度は、第２所定値であり、
   前記第２の振動減衰対象区域に加わる水平方向の外力が前記所定荷重を超える荷重範囲では、前記第２のダンパから前記第２の振動減衰対象区域へと付与される減衰力は、前記所定荷重を前記第２所定値で除算して得られる比率よりも小さい変化率に基づき前記相対速度に応じて変化することを特徴とする免震構造。
2. 請求項１に記載の免震構造であって、
   前記第１の振動減衰対象区域に前記所定荷重の外力が加わった時の前記第１の振動減衰対象区域の前記相対速度が第１所定値であり、
   前記第１の振動減衰対象区域に加わる水平方向の外力が前記所定荷重を超える荷重範囲では、前記第１のダンパから前記第１の振動減衰対象区域へと付与される減衰力は、前記所定荷重を前記第１所定値で除算して得られる比率以下の変化率に基づき前記相対速度に応じて変化することを特徴とする免震構造。
3. 請求項２に記載の免震構造であって、
   前記第１の振動減衰対象区域に加わる水平方向の外力が前記所定荷重を超える荷重範囲では、前記第１のダンパから前記第１の振動減衰対象区域へと付与される減衰力は、前記所定荷重を前記第１所定値で除算して得られる比率よりも小さい変化率に基づき前記相対速度に応じて変化することを特徴とする免震構造。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の免震構造であって、
   前記変化率は、前記比率の０〜０．２倍であることを特徴とする免震構造。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の免震構造であって、
   前記所定荷重は、前記上部構造体に作用する風荷重の想定値及び中小地震の地震荷重の想定値よりも大きく、巨大地震の地震荷重の想定値よりも小さいことを特徴とする免震構造。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の免震構造であって、
   前記第１の振動減衰対象区域は、前記第２の振動減衰対象区域よりも下方に設定されることを特徴とする免震構造。

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