JP2010189997A - 免震構造、及び免震構造を有する建物 - Google Patents

Abstract

【課題】上部構造体の転倒を防止することを目的とする。
【解決手段】基礎部１８には、相対移動した上部構造体１６を支持可能な予備支承部２４が設けられている。即ち、常時、上部構造体１６は支承部２２の上に載置されており、予備支承部２４には上部構造体が載置されていない。ここで、予備支承部２４で上部構造体１６を支持可能としたことにより、上部構造体１６と下部構造体１４とが相対移動したときに、上部構造体１６を支持する支持点数の不足を防止することができる。従って、上部構造体１６の転倒が防止され、上部構造体１６の破損、損傷を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物の免震構造に関する。

免震装置としては、例えば、図１５（Ａ）に示すように、滑り支承１００が知られている。滑り支承１００の上端部には滑り材１０４が取り付けられている。この滑り支承１００は、地表Ｓから掘り下げられた地盤Ｇ上に構築された基礎部１０８に固定されている。基礎部１０８の外周には、建物１０２の水平移動スペースを確保する擁壁１１０が立設されている。建物１０２の底面には滑り板１１２が取り付けられており、この滑り板１１２が滑り材１０４の上に載置される。地震時には、滑り板１１２が滑り材１０４上を滑ることにより、建物１０２が水平移動する。これにより、基礎部１０８から建物１０２に伝達される水平力が低減されると共に建物１０２の周期が長周期化され、建物１０２に発生する地震力が抑制される。

ここで、再現期間が数百年の大地震（例えば、震度６強〜震度７）によって建物１０２の水平移動量が過大になると、図中の二点鎖線で示すように、建物１０２が擁壁１１０に衝突する懸念がある。この対策として、図１５（Ｂ）に示すように、基礎部１０８を拡張し、建物１０２と擁壁１１０とのクリアランスを大きくすることが考えられる。しかしながら、建物１０２と擁壁１１０とのクリアランスを大きくすると、建物１０２と擁壁１１０との衝突が回避される一方で、建物１０２の水平移動量が大きくなる。そのため、建物１０２の支持点数が不足し、建物１０２が転倒する恐れがある。

一方、特許文献１では、地表に構築された基礎部の上面に滑り板を配置し、この滑り板の上に建物を支持するスライダーが載置されている。特許文献１では、擁壁が存在しないため、建物と擁壁との衝突が問題とならない。また、地表に構築された基礎部に建物が載置されるため、大地震により建物の水平移動量が過大となっても、建物が転倒することがない。しかしながら、基礎部の上面に滑り板を配置するため、滑り板が雨水等に浸り易く、滑り板が腐食、劣化する懸念がある。また、プレート状の滑り板に替えて、積層ゴム支承や転がり支承を用いた場合、建物の水平移動量が過大になると、水平移動した先に当該建物を支持するものがないため、建物の支持点数が不足し、建物が転倒する恐れがある。

特開２００７−１９７９１６号公報

本発明は、上記の事実を考慮し、上部構造体の転倒を防止することを目的とする。

請求項１に記載の免震構造は、下部構造体に設けられた支承部と、前記下部構造体の上に構築される上部構造体に取り付けられると共に、前記支承部に載置され、前記下部構造体と前記上部構造体とを相対移動可能とする滑り板と、前記下部構造体に前記上部構造体から離して設けられ、相対移動した前記上部構造体を支持可能な予備支承部と、を備えている。

上記の構成によれば、下部構造体には支承部が設けられている。下部構造体の上に構築される上部構造体には、支承部に載置される滑り板が取り付けられている。この滑り板が、支承部の上を滑ることにより、下部構造体と上部構造体とが相対移動可能とされている。

また、下部構造体には、相対移動した上部構造体を支持可能な予備支承部が、上部構造体１６から離して設けられている。即ち、常時、上部構造体は支承部の上に載置されており、予備支承部には上部構造体が載置されていない。

ここで、地震時、強風時などにおいて、上部構造体と下部構造体とが相対移動したときに、相対移動した上部構造体を予備支承部で支持可能としたことにより、上部構造体を支持する支持点数の不足を防止することができる。従って、上部構造体の転倒が防止され、上部構造体の破損、損傷を抑制することができる。

請求項２の記載の免震構造は、請求項１に記載の免震構造において、前記滑り板と接触する前記予備支承部の接触面の摩擦係数が、前記滑り板と接触する前記支承部の接触面の摩擦係数よりも大きくされている。

上記の構成によれば、滑り板と接触する予備支承部の接触面の摩擦係数が、滑り板と接触する支承部の接触面の摩擦係数よりも大きくされている。これにより、滑り板と予備支承部の接触面の間に発生する摩擦力が、滑り板と支承部の接触面との間に発生する摩擦力よりも大きくなり、予備支承部が上部構造体の相対移動を減速させるブレーキとして機能する。また、予備支承部の摩擦係数を増減することで、下部構造体と上部構造体との相対移動量を調整することができ、上部構造体とその周囲にある部材との衝突を防止することができる。

請求項３に記載の免震構造は、請求項１又は請求項２に記載の免震構造において、前記下部構造体が、地表から掘り下げられた地盤上に構築されている。

上記の構成によれば、下部構造体が、地表から掘り下げられた地盤上に構築されている。下部構造体には、例えば、基礎、擁壁、柱、梁、スラブ等が含まれる。

ここで、地表から掘り下げられた地盤上に構築された第１構造部に支承部を設けたことにより、地上構造物だけでなく、地下構造物も支承部に載置することができる。従って、地下構造物に発生する地震力も低減できる。

請求項４に記載の免震構造は、請求項１又は請求項２に記載の免震構造において、前記下部構造体が、地表から掘り下げられた地盤上に構築された第１構造部と、前記第１構造部の周りの前記地表に構築された第２構造部と、を備え、前記支承部が、前記第１構造部に設けられ、前記予備支承部が、前記第２構造部に設けられている。

上記の構成によれば、下部構造体が第１構造部と、第２構造部を備えている。第１構造部は、地表から掘り下げられた地盤上に構築されており、支承部が設けられている。第２構造部は、第１構造部の周りの地表に構築されており、予備支承部が設けられている。

ここで、第１構造部の周りの地表に第２構造部を構築し、この第２構造部に予備支承部を設けたことにより、予備支承部の配置位置の自由度が向上する。例えば、予備支承部を擁壁の上端部や、擁壁より外側にある基礎部などに設けることができる。

請求項５に記載の免震構造は、請求項４に記載の免震構造において、前記第２構造部が、前記第１構造部の周りから立ち上げられた擁壁であり、前記予備支承部が、前記擁壁の上端部に設けられている。

上記の構成によれば、第２構造部が、第１構造部の周りから立ち上げられた擁壁とされており、この擁壁の上端部に予備支承部が設けられている。

ここで、擁壁の上端部に予備支承部を設けたことにより、相対移動した上部構造体が擁壁に衝突することがない。そのため、上部構造体と擁壁との間に衝突防止用のクリアランスを確保する必要がない。従って、地盤の掘削コストを削減できる。

請求項６に記載の免震構造は、請求項４に記載の免震構造において、前記第２構造部が、前記第１構造部の周りから立ち上げられた擁壁であり、前記予備支承部が、前記擁壁に設けられ前記上部構造体から突出した突出部が挿入可能とされた凹部の下面である。

上記の構成によれば、第２構造部が、第１構造部の周りから立ち上げられた擁壁とされている。擁壁に設けられた凹部には、上部構造体から突出した突出部が挿入可能とされており、当該凹部の下面に予備支承部が設けられている。

ここで、第１構造部に予備支承部を設ける場合は、第１構造部を拡張する必要があるが、擁壁に設けられた凹部の下面に予備支承部を設けたことにより、第１構造部を拡張する必要がない。従って、第１構造部を拡張するための掘削コストを削減できる。

請求項７に記載の免震構造は、請求項１〜６の何れか１項に記載の免震構造において、前記予備支承部の高さが前記支承部の高さよりも高く、該予備支承部には前記上部構造体が乗り上げるスロープが設けられている。

上記の構成によれば、予備支承部の高さが、支承部の高さよりも高くされている。また、予備支承部にはスロープが設けられており、当該予備支承部に上部構造体が乗り上げ易くなっている。

ここで、予備支承部の高さを支承部の高さよりも高くしたことにより、上部構造体の鉛直荷重を確実に予備支承部に伝達することができ、予備支承部の高さと支承部の高さとが同じ場合と比較して、予備支承部が支持する鉛直荷重が大きくなる。従って、上部構造体を確実に支持することができる。また、予備支承部と上部構造体との間に発生する摩擦力が大きくなり、上部構造体の相対移動を減速させるブレーキ効果が向上する。

請求項８に記載の免震構造は、請求項７に記載の免震構造において、上下方向に伸縮する弾性体を介して前記予備支承部に取り付けられた可動部材によって、前記スロープが形成されている。

上記の構成によれば、予備支承部には、上下方向に伸縮する弾性体を介して可動部材が取り付けられており、この可動部材によってスロープが形成されている。このように、弾性体を介して可動部材を取り付けたことにより、予備支承部に上部構造体が移動したときに、弾性体が圧縮されて可動部材が上方に移動する。従って、上部構造体が予備支承部に乗り上げ易くなると共に、弾性体によって上部構造体に発生する衝撃が吸収される。

請求項９に記載の免震構造は、請求項１〜６の何れか１項に記載の免震構造において、前記予備支承部の高さが前記支承部の高さよりも高く、前記上部構造体には、前記予備支承部に乗り上げるスロープが設けられている。

上記の構成によれば、予備支承部の高さが、支承部の高さよりも高くされている。また、上部構造体にはスロープが設けられており、予備支承部に上部構造体が乗り上げ易くなっている。

ここで、予備支承部の高さを支承部の高さよりも高くしたことにより、上部構造体の鉛直荷重を確実に予備支承部に伝達することができ、予備支承部の高さと支承部の高さとが同じ場合と比較して、予備支承部が支持する鉛直荷重が大きくなる。従って、上部構造体を確実に支持することができる。また、予備支承部と上部構造体との間に発生する摩擦力が大きくなり、上部構造体の相対移動を減速させるブレーキ効果が向上する。

請求項１０に記載の免震構造は、請求項９に記載の免震構造において、上下方向に伸縮する弾性体を介して前記上部構造体に取り付けられた可動部材によって、前記スロープが形成されている。

上記の構成によれば、上部構造体には、上下方向に伸縮する弾性体を介して可動部材が取り付けられており、この可動部材によってスロープが形成されている。このように、弾性体を介して可動部材を取り付けたことにより、予備支承部に上部構造体が移動したときに、弾性体が圧縮されて可動部材が上方に移動する。従って、上部構造体が予備支承部に更に乗り上げ易くなると共に、弾性体によって上部構造体に発生する衝撃が吸収される。

請求項１１に記載の免震構造は、請求項１〜１０の何れか１項に記載の免震構造において、予備支承部には、前記下部構造体と前記上部構造体との相対移動量が所定値を超えたときに、前記上部構造体が支持される。

上記の構成によれば、下部構造体と上部構造体との相対移動量が所定値を超えたときに上部構造体が予備支承部に支持される。例えば、大地震等によって下部構造体と上部構造体との相対移動量が所定値を超えたときに、上部構造体が予備支承部に移動し、当該予備支承部によって上部構造体が支持される。従って、上部構造体を支持する支持点数が不足することがなく、上部構造体の転倒が防止される。よって、上部構造体の破損、損傷を抑制することができる。

請求項１２に記載の建物は、請求項１〜１１の何れか１項に記載の免震構造を有している。

上記の構成によれば、請求項１〜１１の何れか１項に記載の免震構造を有することで、上部構造体の転倒が防止された建物を構築することができる。

本発明は、上記の構成としたので、上部構造体の転倒を防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る免震構造が適用された建物を示す立面図である。 本発明の第１の実施形態に係る免震構造が適用された建物を示す平面図である。 （Ａ）〜（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る免震構造が適用された建物を模式的に示す立面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る予備支承部を示す、拡大立面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る予備支承部を示す、拡大立面図である。 本発明の第３の実施形態に係る免震構造が適用された建物を示す立面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第３の実施形態に係る下部構造体の変形例を示す立面図である。 本発明の第４の実施形態に係る免震構造が適用された建物を示す立面図である。 本発明の第４の実施形態に係る免震構造の変形例が適用された建物を示す立面図である。 本発明の第１の実施形態に係る免震構造の変形例が適用された建物を示す立面図である。 本発明の第１の実施形態に係る免震構造の変形例が適用された建物を示す立面図である。 本発明の第３の実施形態に係る免震構造の変形例が適用された建物を示す立面図である。 本発明の第１の実施形態に係る免震構造が適用された建物を示す立面図である。 本発明の第１の実施形態に係る免震構造が適用された建物を示す立面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、従来技術が適用された建物を示す立面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る免震構造について説明する。図１は、免震構造が適用された建物１２を示す立面図であり、図２は、建物１２の平面図である。

建物１２は、下部構造体１４と、下部構造体１４の上に構築される上部構造体１６と、を備えている。下部構造体１４は、地表Ｓから掘り下げられた地盤Ｇ上に構築された基礎部１８（第１構造部）と、基礎部１８の周りから立ち上げられ、その上端部が地表Ｓに構築された擁壁２０（第２構造部）を備えている。擁壁２０は上部構造体１６を囲んでおり、この擁壁２０によって上部構造体１６の水平２方向の移動スペースが確保されている。これらの基礎部１８及び擁壁２０によって、免震装置を設置するための免震層が構築されている。

免震構造は、支承部２２と、予備支承部２４と、上部構造体１６に取り付けられる滑り板２６を備えている。支承部２２は、鋼製やコンクリート製で四角柱に形成され、基礎部１８の上に所定の間隔で配置されており、上部構造体１６の常時荷重を支持している。また、支承部２２は、その上端部に取り付けられる板状の滑り材２８を備えている。滑り材２８と支承部２２との間には、適宜施工誤差や回転などを吸収するための弾性体を介在させても良い。滑り材２８には、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミド、ポリエチレン、ステンレス、テフロン（登録商標）等の低摩擦材料が用いられる。なお、滑り材２８は、その表面に鏡面仕上げ等を施して、摩擦係数を下げることも可能である。

上部構造体１６の底面には、板状の滑り板２６が取り付けられている。滑り板２６は滑り材２８の上に載置され、この滑り板２６が滑り材２８の上を滑ることにより、下部構造体１４と上部構造体１６とが横方向（又は水平方向）に相対移動可能とされている。

なお、滑り板２６には、滑り材２８と同様に、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミド、ポリエチレン、ステンレス、テフロン（登録商標）等の低摩擦材料が用いられる。なお、これらの滑り板２６及び滑り材２８の材料は、建物１２に求められる免震性能に応じて適宜選択される。

上部構造体１６と擁壁２０との間の基礎部１８には、予備支承部２４が設けられている。この予備支承部２４は鋼製やコンクリート製で四角柱に形成され、上部構造体１６から離れた位置に、当該上部構造体１６を囲むように所定の間隔で配置されており、相対移動した上部構造体１６を支持可能とされている。

また、予備支承部２４は、その上端部に取り付けられる板状の摩擦材３０を備えており、この摩擦材３０の上に上部構造体１６の滑り板２６が載置可能とされている。摩擦材３０には、鋼板や、鋼板に粗面化処理（例えば、赤錆の自然発生、樹脂の吹き付けなど）を施したものが使用されている。これにより、摩擦材３０の滑り板２６との接触面の摩擦係数（動摩擦係数）が、滑り材２８の滑り板２６との接触面の摩擦係数（動摩擦係数）よりも大きくされ、即ち、滑り板２６と摩擦材３０の接触面との間に発生する摩擦力が、滑り板２６と滑り材２８の接触面との間に発生する摩擦力よりも大きくされている。

次に、第１の実施形態に係る免震構造の作用について説明する。

常時、上部構造体１６は、滑り板２６を滑り材２８に載置した状態、即ち、横方向（又は水平方向）に相対移動し易い状態で支承部２２に支持されている。一方、地震時、強風時などに、上部構造体１６及び下部構造体１４に水平力が作用すると、滑り板２６が滑り材２８の上を滑ることにより、下部構造体１４と上部構造体１６とが相対移動する。これにより、下部構造体１４から上部構造体１６へ伝達される水平力が低減されると共に、上部構造体１６の周期が長周期化され、上部構造体１６に発生する地震力が低減される。

ここで、従来の免震構造によれば、想定以上の地震、例えば、再現期間が数百年の大地震（例えば、震度６強〜震度７）によって、下部構造体１４と上部構造体１６との相対移動量が過大になると、上部構造体１６が擁壁２０に衝突する恐れがあった。この対策として、例えば、図１５（Ｂ）に示すように、基礎部１０８を拡張し、建物１０２と擁壁１１０とのクリアランスを大きくすることが考えられる。しかしながら、建物１０２と擁壁１１０とのクリアランスを大きくすると、上述したように、建物１０２と擁壁１１０との衝突が回避される一方で、建物１０２の相対移動量が大きくなる。そのため建物１０２の支持点数が不足し、建物１０２の下部に転倒モーメント（矢印Ｆ）が発生して建物１０２が転倒する恐れがあった。

これに対して本実施形態では、上部構造体１６と擁壁２０との間の移動スペースに、予備支承部２４を設けている。この予備支承部２４には、下部構造体１４と上部構造体１６との相対移動量が所定値を超えたときに、図１の２点鎖線で示すように上部構造体１６が移動される。従って、上部構造体１６の相対移動量が過大となっても、予備支承部２４に上部構造体１６が移動し、当該予備支承部２４によって上部構造体１６が支持されるため、上部構造体１６の転倒が防止される。よって、上部構造体１６の破損、損傷が抑制される。

また、摩擦材３０の滑り板２６との接触面の摩擦係数が、滑り材２８の滑り板２６との接触面の摩擦係数よりも大きくされている。これにより、滑り板２６と摩擦材３０の接触面との間に発生する摩擦力が、滑り板２６と滑り材２８の接触面との間に発生する摩擦力よりも大きくなり、摩擦材３０が上部構造体１６の相対移動を減速させるブレーキとして機能する。従って、上部構造体１６と擁壁２０との衝突を防止することができる。また、摩擦材３０の摩擦係数を増減することで、下部構造体１４と上部構造体１６との相対移動量を調整することができる。

更に、地表Ｓから掘り下げられた地盤Ｇ上に構築された基礎部１８に支承部２２を設けたことにより、地上構造物だけでなく、地下構造物も支承部２２で支持することができる。従って、地下構造物に発生する地震力も低減できる。

なお、予備支承部２４は、下部構造体１４と上部構造体１６との相対移動量が所定値を超えたときに、上部構造体１６を支持可能な位置に適宜配置される。この所定値としては、下部構造体１４と上部構造体１６の相対移動量が想定される相対移動量を超えたときに、上部構造体１６が予備支承部２４に支持されるように設定される。例えば、上部構造体１６の支持点数が減少するときの上部構造体１６の変位量（相対移動量）が設定される。

具体的には、図３（Ａ）に示すように、常時（初期位置）において、上部構造体１６が４つの支承部２２で支持されている場合に、上部構造体１６の相対移動により、図面上右端の支承部２２から上部構造体１６が外れて上部構造体１６の支持点数が３つになるときの上部構造体１６の変位量（相対移動量）等が設定される。また、上部構造体１６が支承部２２から外れないまでも、図３（Ｂ）に示すように、上部構造体１６の相対移動により、図面上左端の支承部２２を支点とした転倒モーメントが上部構造体１６に作用し、上部構造体１６が回転し始めるときや、図３（Ｃ）に示すように、上部構造体１６の左端に作用する地震時軸力Ｆを片持ち状に支持すべき部材（梁、スラブなど）に集中力が発生し、当該部材に破損、損傷し始めるときの上部構造体１６の変位量（相対移動量）が設定される。なお、所定値は、必要に応じて適宜設定すれば良く、上記の例に限定されないことは勿論である。

次に、第２の実施形態に係る免震構造について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成のものは同符号を付すると共に適宜省略して説明する。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、第２の実施形態では、予備支承部２４の高さＨ_２が、支承部２２の高さＨ_１よりも高くされている。また、上部構造体１６の下部に形成された切欠き溝１６Ａには、弾性体３４を介して可動部材４２が取り付けられている。弾性体３４は、天然ゴムや合成ゴム等で板状に形成されており、上下方向に伸縮可能とされている。なお、弾性体３４に替えて、ポリウレタン、コイルバネ等を用いても良い。

可動部材４２の予備支承部２４側の底面は、船底のように上方に向って緩やかに湾曲したスロープ４２Ａが形成されており、可動部材４２が予備支承部２４に乗り上げ易くなっている。また、可動部材４２の底面には、スロープ４２Ａに沿って滑り板２６が取り付けられている。

次に、第２の実施形態に係る免震構造の作用について説明する。

想定以上の地震等によって、下部構造体１４と上部構造体１６との相対移動量が所定値を超えると、上部構造体１６が予備支承部２４へ移動し、上部構造体１６が予備支承部２４によって支持される。従って、上部構造体１６を支持する支持点数が不足することがなく、上部構造体１６の転倒が防止される。

ここで、予備支承部２４の高さＨ_２を支承部２２の高さＨ_１よりも高くしたことで、上部構造体１６の鉛直荷重を確実に予備支承部２４に伝達することができ、予備支承部２４の高さと支承部２２の高さとが同じ場合と比較して、予備支承部２４が支持する鉛直荷重が大きくなる。従って、上部構造体１６を確実に支持することができる。また、摩擦材３０と滑り板２６との間に発生する摩擦力が大きくなり、上部構造体１６の相対移動を減速させるブレーキ効果が向上する。

更に、可動部材４２の底面にスロープ４２Ａを形成したことにより、上部構造体１６が予備支承部２４に乗り上げ易くなる。また、予備支承部２４に可動部材４２が乗り上げる際に、上部構造体１６と可動部材４２との間に介在する弾性体３４が圧縮され、可動部材４２が上方へ移動するため、上部構造体１６が予備支承部２４に更に乗り上げ易くなる。よって、上部構造体１６に発生する衝撃を抑制することができる。

なお、本実施形態では、上部構造体１６に可動部材４２を取り付けたが、予備支承部２４に可動部材を取り付けても良い。具体的には、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、予備支承部２４の上端部には、弾性体５０を介して可動部材４８が取り付けられている。弾性体５０は、天然ゴム、合成ゴム等で板状に形成されており、上下方向に伸縮可能とされている。

可動部材４８の上部構造体１６側の上面は、下方に向って緩やかに湾曲したスロープ４８Ａが形成されており、上部構造体１６が予備支承部２４に乗り上げ易くなっている。また、可動部材４８の上面には、スロープ４８Ａに沿って摩擦材３０が取り付けられている。

ここで、可動部材４８の上面にスロープ４８Ａを形成したことにより、上部構造体１６が予備支承部２４に乗り上げ易くなる。また、予備支承部２４に可動部材４２が乗り上げる際に、弾性体５０が圧縮され、可動部材４８が下方へ移動するため、上部構造体１６が予備支承部２４に更に乗り上げ易くなる。よって、上部構造体１６に発生する衝撃を抑制することができる。

なお、上部構造体１６の底面及び予備支承部２４の上端部にそれぞれ可動部材４２、４８を設け、上部構造体１６の底面及び予備支承部２４の上端部にスロープ４２Ａ、４８Ａを設けても良い。また、可動部材４２、４８及び弾性体３４、５０を省略し、上部構造体１６の底面及び予備支承部２４の上端部の少なくとも一方にスロープを形成し、上部構造体１６を乗り上げ易くすることも可能である。また、予備支承部２４の高さと支承部２２の高さが略同一の場合にも、スロープ４２Ａ、４８Ａ等を設けることが望ましい。支承部２２は、上部構造体１６の常時荷重を支持するため、その軸力によって圧縮変形されることが多く、予備支承部２４よりも高さが低くなるためである。

次に、第３の実施形態に係る免震構造について説明する。なお、第１、第２の実施形態と同じ構成のものは同符号を付すると共に適宜省略して説明する。

第３の実施形態では、予備支承部として擁壁２０を用いる。図６に示すように、下部構造体１４は、基礎部１８と、基礎部１８の周りから立ち上げられた擁壁２０と、を備えている。擁壁２０は上部構造体１６を囲むように基礎部１８の周りから立ち上げられており、その上端部が地表Ｓに構築されている。

地表Ｓから露出された擁壁２０の上端部は予備支承部とされており、相対移動した上部構造体１６を支持可能とされている。また、擁壁２０の上端部には、摩擦材３０が取り付けられている。摩擦材３０の滑り板２６との接触面の摩擦係数は、滑り材２８の滑り板２６との接触面の摩擦係数よりも大きくされている。これにより、滑り板２６と摩擦材３０の接触面との間に発生する摩擦力が、滑り板２６と滑り材２８の接触面との間に発生する摩擦力よりも大きくなり、擁壁２０が上部構造体１６の相対移動を減速させるブレーキとして機能する。

次に、第３の実施形態に係る免震構造の作用について説明する。

想定以上の地震等によって、下部構造体１４と上部構造体１６との相対移動量が所定値を超えると、上部構造体１６が擁壁２０の上端部へ移動し、上部構造体１６が擁壁２０によって支持される。従って、上部構造体１６を支持する支持点数が不足することがなく、上部構造体１６の転倒が防止される。

ここで、擁壁２０の上端部を予備支承部としたことにより、相対移動した上部構造体１６が擁壁２０の上端部に移動するため、上部構造体１６が擁壁２０に衝突することがない。従って、上部構造体１６と擁壁２０との間の衝突防止用の移動スペースを大きくする必要がない。よって、基礎部１８を拡張する必要がなく、地表Ｓの掘削コストを削減できる。

なお、本実施形態では、地表Ｓと擁壁２０の上端部とが同一面上に位置しているが、擁壁２０を高くし、地表Ｓから上方へ突出させることも可能である。

また、図７（Ａ）に示すように、擁壁２０の壁厚を厚くし、上部構造体１６が移動されるスペースを広くしても良い。この場合、摩擦材３０と滑り板２６との接触面積が増えるため、上部構造体１６の相対移動に対するブレーキ効果が向上する。

また、図７（Ｂ）に示すように、擁壁２０とは別に、地表Ｓに基礎部５２（第２構造部）を構築し、この基礎部５２に予備支承部を設けても良い。具体的には、下部構造体１４は、地表Ｓから掘り下げられた地盤Ｇ上に構築された基礎部１８と、擁壁２０の外側の地表Ｓに構築された基礎部５２（第２構造部）と、を備えている。基礎部５２の上端部は地表Ｓから露出しており、擁壁２０を通過して相対移動した上部構造体１６が移動される予備支承部とされている。また、基礎部５２の上端部には、摩擦材３０が取り付けられている。これにより、滑り板２６と摩擦材３０との間に発生する摩擦力が、滑り板２６と滑り材２８との間に発生する摩擦力よりも大きくなり、上部構造体１６の相対移動を減速させるブレーキとして機能する。

このように、基礎部１８の周りの地表Ｓに、予備支承部としての基礎部５２を設けたことにより、予備支承部の配置位置の自由度が向上する。なお、図７（Ｂ）に示す構成では、擁壁２０を予備支承部として用いているが、擁壁２０の上端部に滑り材２８を取り付け、支承部として用いることも可能である。

更に、図７（Ｃ）に示すように、基礎部５２の上に予備支承部５４を設けても良い。具体的には、予備支承部５４は、コンクリート製で四角柱に形成されており、相対移動された上部構造体１６が移動可能とされている。一方、上部構造体１６を支持する支承部２２は擁壁２０よりも高さが高くされており、相対移動した上部構造体１６は、擁壁２０の上方を通過して予備支承部５４に移動し、予備支承部５４によって支持される。このように、予備支承部は、必要に応じて様々な場所に設けることができる。

なお、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示す構成では、基礎部１８と基礎部５２とを別体としたが、基礎部１８と基礎部５２とを一体として形成しても良い。

次に、第４の実施形態に係る免震構造について説明する。なお、第１〜第３の実施形態と同じ構成のものは同符号を付すると共に適宜省略して説明する。

第４の実施形態では、擁壁２０に設けられた凹部６２の下面６２Ａに予備支承部を設ける。図８に示すように、下部構造体１４は、地表Ｓから掘り下げられた地盤Ｇ上に構築された基礎部１８と、基礎部１８の周りから立ち上げられた擁壁２０と、を備えている。擁壁２０の壁面には、立面視にてＣ型に凹んだ凹部６２が形成されている。この凹部６２には、上部構造体１６の側面１６Ｂに突出して設けられた突出部６４が挿入可能とされている。これらの凹部６２の下面６２Ａ及び突出部６４の下面６４Ａには摩擦材３０がそれぞれ取り付けられており、上部構造体１６が相対移動したときに、突出部６４の摩擦材３０が凹部６２の摩擦材３０に接触される。これにより、凹部６２の下面６２Ａが、上部構造体１６の相対移動を減速させるブレーキとして機能する。

次に、第４の実施形態に係る免震構造の作用について説明する。

想定以上の地震等によって、下部構造体１４と上部構造体１６との相対移動量が所定値を超えると、擁壁２０の凹部６２に上部構造体１６の突出部６４が挿入されると共に、凹部６２の下面６２Ａに突出部６４の下面６４Ａが移動され、上部構造体１６が擁壁２０によって支持される。従って、上部構造体１６を支持する支持点数が不足することがなく、上部構造体１６の転倒が防止される。

ここで、地表Ｓから掘り下げられた地盤Ｇ上に構築された基礎部１８に支承部２２を設けたことにより、地上構造物だけでなく、地下構造物も支承部２２で支持することができる。従って、地下構造物に発生する地震力も低減できる。

また、図１に示す構成のように、基礎部１８に予備支承部２４を設ける場合、基礎部１８を拡張する必要があるのに対し、擁壁２０に設けられた凹部６２の下面６２Ａを予備支承部としたことにより、基礎部１８を拡張する必要がない。従って、地表Ｓの掘削コストを削減できる。

なお、図９に示すように、擁壁２０に凹部６２を設けるのではなく、擁壁２０に段部６６を設け、この段部６６の上面６６Ａを予備支承部として用いることも可能である。

また、上記第１〜第４の実施形態では、基礎部１８の上面を平坦面としたがこれに限らない。例えば、図１０に示すように、第１の実施形態に係る免震構造において、基礎部１８の上面を、その中央部が最も低くなるような曲面形状又は球面形状とし、支承部２２及び予備支承部２４を配置する。他方、上部構造体１６の底面は、下方に凸であって基礎部１８の上面と略同一の曲率とされた曲面形状又は球面形状とされている。

ここで、地震等によって下部構造体１４及び上部構造体１６に水平力が作用すると、滑り板２６が滑り材２８の上を滑ることにより、上部構造体１６が振り子のように揺れ動く（矢印Ａ方向）。地震後には、低くされた基礎部１８の中央部、即ち、初期位置に上部構造体１６が移動する。また、想定以上の地震等により下部構造体１４と上部構造体１６との相対移動量が所定値を超えた場合も同様に、予備支承部２４に移動した上部構造体１６が初期位置に移動する。従って、次の地震時に、上部構造体１６が初期位置から滑り出すことが可能となり、免震効果の安定化を図ることができる。

更に、上記第１〜第４の実施形態では、免震装置を設置するための免震層に支承部２２を設けたが、いわゆる地下基礎免震にも適用可能できる。即ち、図１１に示す地下基礎免震では、上部構造体１６の下部が地下構造物とされており、掘り下げられた地盤Ｇ上に構築された基礎部１８に支承部２２が設けてられている。

また、上記第１〜第４の実施形態では、基礎部１８及び擁壁２０によって下部構造体１４を構成したこれに限らない。下部構造体１４は、その上に上部構造体１６が構築される構造体（構造部材も含む）であれば良く、例えば、地表Ｓから掘り下げられた地盤Ｇ上に構築された地下構造物もこれに含まれる。具体的には、図１２に示すように、下部構造体１４（地下構造物）の上に上部構造体１６が構築されている。下部構造体１４を構成する柱５６の上端部５６Ａ（柱頭）は支承部とされており、当該上端部５６Ａによって上部構造体１６が支持されている。一方、下部構造体１４を構成する擁壁２０の上端部は、予備支承部とされており、相対移動した上部構造体１６を支持可能とされている。なお、符号５８は、地下構造物を構成する梁又はスラブである。

更に、上記第１〜第４の実施形態では、地表Ｓから掘り下げられた地盤Ｇ上に下部構造体１４を設けたがこれに限らない。例えば、図１３に示すように、地表Ｓ上に構築された下部構造体１４に支承部２２を設け、中間層免震としても良い。

また、支承部２２及び予備支承部２４を鋼製やコンクリート製の支柱としたがこれに限らない。例えば、図１４に示すように、支承部及び予備支承部を積層ゴム支承７２、７４で構成しても良い。積層ゴム支承７２、７４の上端部には、滑り材２８、摩擦材３０がそれぞれ設けられている。

このように、支承部に積層ゴム支承７２を用いることにより、地震等により下部構造体１４と上部構造体１６とが相対移動したときに、積層ゴムがせん断変形して振動エネルギーを吸収する。また、地震等による水平力が所定値以上になると、上部構造体１６の滑り板２６が積層ゴム支承７２の滑り材２８の上を滑ることにより、下部構造体１４から上部構造体１６へ伝達される水平力が低減され、上部構造体１６に発生する地震力が低減される。

更に、下部構造体１４と上部構造体１６との相対移動量が所定値を超えた場合、予備支承部としての積層ゴム支承７４に上部構造体１６が移動する。この際、積層ゴム支承７４は、上部構造体１６の相対移動を減速するブレーキとして機能するだけでなく、積層ゴム支承７４がせん断変形することにより、上部構造体１６の振動エネルギーを吸収する。従って、免震性能が向上する。なお、支承部及び予備支承部には、転がり支承等の免震装置を用いても良い。

また、上記第１〜第４の実施形態において、支承部２２の上端部に滑り材２８を設けたが、この滑り材２８は適宜省略可能である。支承部２２は、上部構造体１６と下部構造体１４とを相対移動可能に支持出来れば良く、滑り材２８は、滑り板２６の摩擦係数との関係で必要に応じて設ければ良い。例えば、コンクリート製の支承部２２を用いた場合は、コンクリート面の上に滑り板２６を直接載置することも可能である。

また、予備支承部２４の上端部に摩擦材３０を設け、上部構造体１６の相対移動を減速させるブレーキ機能を付加したが、予備支承部２４は少なくとも相対移動した上部構造体１６を支持可能であれば良く、摩擦材３０は適宜省略可能である。また、摩擦材３０に替えて滑り材を設け、滑り支承としても良い。

更に、支承部２２及び予備支承部２４の形状は、四角柱に限らず多角柱や円柱、円錐台であっても良い。また、支承部２２及び予備支承部２４の数、配置は必要に応じて適宜変更可能であり、少なくとも１つの支承部２２と予備支承部２４を備えていれば良い。

更にまた、上記第１〜第４の実施形態は、中層建物や高層建物等の種々の建物に適用可能である。また、一般的な滑り支承が適用された既存建物に対し、予備支承部を追加することも可能である。

また、上記第１〜第４の実施形態では、従来の免震建物に設けられているオイルダンパなどの粘性・粘弾性ダンパや、鋼製ダンパなどの減衰材、積層ゴムなどの復元材を省略して説明したが、建物の設計条件に応じて適宜設けても良い。更に、これらの従来ダンパに必要に応じて大変形対応機構を設け、想定以上の地震力を受けた後でも所定の免震性能が保持されるようにしても良い。大変形対応機構としては、例えば、従来ダンパと建物等との連結部に摩擦材を設け、想定以上の地震力を受けたときに滑り出して連結を解除する滑り機構や、想定以上の地震力を受けたときに連結部から抜け落ちたり、破断したりして連結を解除する連結ピン機構などが挙げられる。

以上、本発明の第１〜第４の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、第１〜第４の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１２ 建物
１４ 下部構造体
１６ 上部構造体
１８ 基礎部（下部構造体、第１構造部）
２０ 擁壁（下部構造体、第２構造部）
２２ 支承部
２４ 予備支承部
２６ 滑り板
３４ 弾性体
４２ 可動部材
４２Ａ スロープ
４８ 可動部材
４８Ａ スロープ
５０ 弾性体
５２ 基礎部（下部構造体、第２構造部）
５４ 予備支承部
５６ 柱（下部構造体）
６２ 凹部
６２Ａ 下面
６４ 突出部
Ｇ 地盤
Ｓ 地表

Claims (12)

1. 下部構造体に設けられた支承部と、
   前記下部構造体の上に構築される上部構造体に取り付けられると共に、前記支承部に載置され、前記下部構造体と前記上部構造体とを相対移動可能とする滑り板と、
   前記下部構造体に前記上部構造体から離して設けられ、相対移動した前記上部構造体を支持可能な予備支承部と、
   を備える免震構造。
2. 前記滑り板と接触する前記予備支承部の接触面の摩擦係数が、前記滑り板と接触する前記支承部の接触面の摩擦係数よりも大きい請求項１に記載の免震構造。
3. 前記下部構造体が、地表から掘り下げられた地盤上に構築されている請求項１又は請求項２に記載の免震構造。
4. 前記下部構造体が、地表から掘り下げられた地盤上に構築された第１構造部と、前記第１構造部の周りの前記地表に構築された第２構造部と、を備え、
   前記支承部が、前記第１構造部に設けられ、
   前記予備支承部が、前記第２構造部に設けられている請求項１又は請求項２に記載の免震構造。
5. 前記第２構造部が、前記第１構造部の周りから立ち上げられた擁壁であり、
   前記予備支承部が、前記擁壁の上端部に設けられている請求項４に記載の免震構造。
6. 前記第２構造部が、前記第１構造部の周りから立ち上げられた擁壁であり、
   前記予備支承部が、前記擁壁に設けられ前記上部構造体から突出した突出部が挿入可能とされた凹部の下面である請求項４に記載の免震構造。
7. 前記予備支承部の高さが前記支承部の高さよりも高く、該予備支承部には前記上部構造体が乗り上げるスロープが設けられている請求項１〜６の何れか１項に記載の免震構造。
8. 上下方向に伸縮する弾性体を介して前記予備支承部に取り付けられた可動部材によって、前記スロープが形成されている請求項７に記載の免震構造。
9. 前記予備支承部の高さが前記支承部の高さよりも高く、
   前記上部構造体には、前記予備支承部に乗り上げるスロープが設けられている請求項１〜６の何れか１項に記載の免震構造。
10. 上下方向に伸縮する弾性体を介して前記上部構造体に取り付けられた可動部材によって、前記スロープが形成されている請求項９に記載の免震構造。
11. 予備支承部には、前記下部構造体と前記上部構造体との相対移動量が所定値を超えたときに、前記上部構造体が支持される請求項１〜１０の何れか１項に記載の免震構造。
12. 請求項１〜１１の何れか１項に記載の免震構造を有する建物。

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