JP2010189999A - 免震構造、及び免震構造を有する建物 - Google Patents

Abstract

【課題】上部構造体と下部構造体との相対移動を抑制できる免震構造を提供することを目的とする。
【解決手段】滑り面２４の周縁には、滑り板３４よりも摩擦係数が大きい摩擦材２６が設けられている。従って、支承部２２が上勾配部２４Ｂを乗り越えたとしても、摩擦材２６よって下部構造体１４と上部構造体１６との相対移動が抑制される。従って、上部構造体１６とその周囲に設けられた部材との衝突を防止することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、建物の免震構造に関する。

従来から、免震装置としてＦＰＳ（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｐｅｎｄｕｌｕｍ Ｓｙｓｔｅｍ）が知られている（例えば、特許文献１）。このＦＰＳ１００は、図１１に示すように、上部構造１０２に設けられた上沓１０４と、下部構造１０６に設けられた下沓１０８と、上沓１０４と下沓１０８との間に配置され、上部構造１０２を支持する摺動子１１０を備えている。上沓１０４及び下沓１０８には球面状の上部球面座１１２、下部球面座１１４がそれぞれ形成されている。地震時には、これらの上部球面座１１２及び下部球面座１１４の間で摺動子１１０が滑ることにより、上沓１０４と下沓１０８とを相対移動させ、下部構造１０６から上部構造１０２への振動伝達を抑制している。

しかしながら、再現期間が数百年の大地震（例えば、震度６強〜震度７）により、上部構造１０２と下部構造１０６との相対移動量が過大になると、摺動子１１０が上部球面座１１２又は下部球面座１１４を乗り越え、上沓１０４と下沓１０８との間から抜け出す恐れがある。この場合、上部構造１０２と下部構造１０６との相対移動に制限がなくなり、上部構造１０２がその周囲にある部材（例えば、擁壁など）に衝突するなどして問題となる。

実開平５−３２５０５号公報

本発明は、上記の事実を考慮し、上部構造体と下部構造体との相対移動を抑制できる免震構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の免震構造は、下部構造体の上に構築される上部構造体に設けられた支承部と、前記下部構造体に設けられると共に、前記支承部が載置される底部と該底部から上り勾配の上勾配部からなり、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面と、前記滑り面の周縁に設けられ、前記底部よりも摩擦係数が大きく、前記支承部が前記上勾配部を乗り越えたときに該支承部が移動するストッパ部と、を備えている。

上記の構成によれば、下部構造体の上に構築される上部構造体には、支承部が設けられている。下部構造体には、滑り面が設けられている。滑り面は、支承部が載置される底部と、当該底部から上り勾配の上勾配部からなり、支承部がこの滑り面を滑ることにより、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、滑り面の周縁には、底部よりも摩擦係数が大きいストッパ部が設けられている。ストッパ部には、上勾配部を乗り越えた支承部が移動される。

ここで、滑り面の周縁に、底部よりも摩擦係数が大きいストッパ部を設けたことにより、支承部が上勾配部を乗り越えたとしても、ストッパ部によって下部構造体と上部構造体との相対移動が抑制される。従って、上部構造体とその周囲に設けられた部材との衝突を防止することができる。

また、支承部が上勾配部を乗り越えたときに、底部とストッパ部との間の高低差によって支承部の振動エネルギーが位置エネルギーに変換されるため、下部構造体と上部構造体との相対移動が更に抑制される。

請求項２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設けられると共に、前記支承部に載置される底部と該底部から下り勾配の下勾配部からなり、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面と、前記滑り面の周縁に設けられ、前記底部よりも摩擦係数が大きく、前記支承部が前記下勾配部を乗り越えたときに該支承部が移動するストッパ部と、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、滑り面が設けられている。滑り面は、支承部に載置される底部と、当該底部から下り勾配の下勾配部からなり、支承部がこの滑り面を滑ることにより、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、滑り面の周縁には、底部よりも摩擦係数が大きいストッパ部が設けられている。ストッパ部には、下勾配部を乗り越えた支承部が移動される。

ここで、滑り面の周縁に、底部よりも摩擦係数が大きいストッパ部を設けたことにより、支承部が下勾配部を乗り越えたとしても、ストッパ部によって下部構造体と上部構造体との相対移動が抑制される。従って、上部構造体とその周囲に設けられた部材との衝突を防止することができる。

また、支承部が下勾配部を乗り越えたときに、底部とストッパ部との間の高低差によって支承部の振動エネルギーが位置エネルギーに変換されるため、下部構造体と上部構造体との相対移動が更に抑制される。

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、前記底部が、平坦面とされている。

上記の構成によれば、底部を平坦面としたことにより、上部構造体の上下動が抑制され、上部構造体の安定化を図ることができる。

請求項４に記載の免震構造は、請求項１〜３の何れか１項に記載の免震構造において、前記支承部が、免震装置とされている。

上記の構成によれば、支承部が免震装置とされている。免震装置には、転がり支承や積層ゴム支承が含まれる。これらの転がり支承や積層ゴム支承を適宜組み合わせることにより、求められる性能に応じた免震構造を構築することができる。

請求項５に記載の免震構造は、下部構造体に設けられ、凹状の曲面からなる第１滑り面と、前記下部構造体の上に構築される上部構造体に設けられ、凹状の曲面からなる第２滑り面と、対面される前記第１滑り面と前記第２滑り面との間に配置され、前記第１滑り面を支持すると共に前記第１滑り面及び第２滑り面に沿って移動することにより、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支承体と、前記第１滑り面及び前記第２滑り面の少なくとも一方の周縁に設けられ、前記第１滑り面及び前記第２滑り面よりも摩擦係数が大きく、前記支承体が前記第１滑り面又は前記第２滑り面を乗り越えたときに該支承体が移動するストッパ部と、を備えている。

上記の構成によれば、下部構造体には、凹状の曲面からなる第１滑り面が設けられている。下部構造体の上に構築される上部構造体には、凹状の曲面からなる第２滑り面が設けられている。対面する第１滑り面と第２滑り面との間には、支承体が配置されている。この支承体が第１滑り面及び第２滑り面に沿って移動することにより、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、第１滑り面及び第２滑り面の少なくとも一方の周縁には、第１滑り面又は第２滑り面よりも摩擦係数が大きいストッパ部が設けられている。このストッパ部には、第１滑り面又は第２滑り面を乗り越えた支承体が移動される。

ここで、第１滑り面及び第２滑り面の少なくとも一方の周縁に、第１滑り面又は第２滑り面よりも摩擦係数が大きいストッパ部を設けたことにより、支承体が第１滑り面又は第２滑り面を乗り越えたとしても、ストッパ部によって下部構造体と上部構造体との相対移動が抑制される。従って、上部構造体とその周囲に設けられた部材との衝突を防止することができる。

また、支承部が第１滑り面又は第２滑り面を乗り越えたときに、ストッパ部と第１滑り面又は第２滑り面の底部との間の高低差によって支承体の振動エネルギーが位置エネルギーに変換されるため、下部構造体と上部構造体との相対移動が更に抑制される。

請求項６に記載の建物は、請求項１〜５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１〜５の何れか１項に記載の免震構造を有することで、上部構造体と下部構造体との相対移動量が過大になっても、上部構造体と下部構造体との相対移動量を抑制することができる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、上部構造体と下部構造体との相対移動を抑制できる。

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。 （Ａ）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示す拡大立面図であり、（Ｂ）は平面図である。 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拡大立面図であり、（Ａ）は常時における上部構造体と下部構造体を示しており、（Ｂ）及び（Ｃ）は地震等によって相対移動した上部構造体と下部構造体を示している。 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拡大立面図である。 本発明の第２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拡大立面図であり、（Ａ）は常時における上部構造体と下部構造体を示しており、（Ｂ）及び（Ｃ）は地震等によって相対移動した上部構造体と下部構造体を示している。 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。 従来の免震装置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（Ａ）は要部の拡大立面図、図２（Ｂ）は要部の拡大平面図である。

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と、基礎部１８から立ち上げられた擁壁２０と、基礎部１８の上に載置された土台３０と、を備えている。擁壁２０は上部構造体１６の周囲を囲んでおり、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。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、免震構造は、上部構造体１６に設けられた支承部２２と、下部構造体１４に設けられた滑り面２４と、滑り面２４の周縁に設けられた摩擦材２６（ストッパ部）と、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、上部構造体１６の底面に所定の間隔で設けられている。また、支承部２２は、その下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。

また、支承部２２の軸方向中央部には弾性体３６が設けられている。弾性体３６は天然ゴム、減衰ゴム、合成ゴム、又はポリウレタン等で形成され、伸縮可能とされている。この弾性体３６が伸縮することによって支承部２２の下端部が変形（回転）され、滑り材２８が後述する上勾配部２４Ｂ等に面接触するように構成されている。なお、弾性体３６は適宜省略可能である。

基礎部１８の上には鋼製又はコンクリート製の土台３０が載置されている。土台３０の上面には、各支承部２２に対応する滑り面２４が形成されている。滑り面２４は、凹状に形成されており、中央部に設けられた底部２４Ａと、底部２４Ａの外周に設けられた上勾配部２４Ｂを備えている。

底部２４Ａには円盤状の滑り板３４が設けられており、平坦面とされている。滑り板３４の上には、支承部２２の滑り材２８が載置されており、この滑り板３４の上を支承部２２が滑ることにより、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。

滑り板３４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、滑り板３４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。なお、滑り材２８、滑り板３４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。

底部２４Ａの外周に設けられた上勾配部２４Ｂは、底部２４Ａから土台３０の上面（上方）に向かって緩やかに湾曲する曲面又は球面とされており、相対移動した支承部２２が昇降可能とされている。

上勾配部２４Ｂの周縁には、摩擦材２６が設けられている。この摩擦材２６はリング状に形成され、滑り面２４を囲むように土台３０の上面に埋設されており、上勾配部２４Ｂを乗り越えた支承部２２が移動可能とされている。摩擦材２６には、鋼板又は鋼板に粗面化処理（例えば、赤錆の自然発生、樹脂の吹き付けなど）を施したものが用いられており、当該摩擦材２６の摩擦係数（動摩擦係数）が、滑り板３４の摩擦係数（動摩擦係数）よりも大きくされている。これにより、滑り材２８と摩擦材２６との間に発生する摩擦力が、滑り材２８と滑り板３４との間に発生する摩擦力よりも大きくされている。

なお、滑り材２８、滑り板３４、摩擦材２６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。

次に、本発明の第１の実施形態に係る免震構造の作用について説明する。

図３（Ａ）に示すように、常時（初期状態）、上部構造体１６は、支承部２２の滑り材２８を滑り面２４の底部２４Ａ（滑り板３４）の上に載置した状態、即ち、上部構造体１６と下部構造体１４とが横方向（又は水平方向）に相対移動し易い状態で支持されている。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、支承部２２が滑り板３４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。

一方、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示すように、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、支承部２２が上勾配部２４Ｂを滑り上がり、更に、上勾配部２４Ｂを乗り越えると、支承部２２が摩擦材２６へ移動する。

ここで、摩擦材２６の摩擦係数が、底部２４Ａに設けられた滑り板３４の摩擦係数よりも大きくされている。これにより、滑り材２８と摩擦材２６との間に発生する摩擦力が、滑り材２８と滑り板３４との間に発生する摩擦力よりも大きくなり、摩擦材２６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、支承部２２が上勾配部２４Ｂを乗り越えたとしても、ストッパ部としての摩擦材２６によって上部構造体１６が制動され、上部構造体１６とその周囲に設けられた部材、例えば、擁壁２０との衝突を防止することができる。

このように、想定内の地震等に対しては、支承部２２が滑り面２４内に収まるため免震性能を確保することができ、想定以上の地震等に対しては、摩擦材２６によって上部構造体１６を制動することができる。なお、上勾配部２４Ｂの曲率、傾斜角度、滑り板３４の摩擦係数等を増減することにより、支承部２２が上勾配部２４Ｂを乗り越えるタイミングを適宜調整可能である。

また、支承部２２が上勾配部２４Ｂを乗り越えたときに、底部２４Ａと摩擦材２６との高低差によって支承部２２の振動エネルギーが位置エネルギーに変換されるため、下部構造体１４と上部構造体１６との相対移動が更に抑制される。

更に、滑り面２４の底部２４Ａを平坦面としたことにより、上部構造体１６の上下動が抑制され、上部構造体１６の安定化を図ることができる。また、上勾配部２４Ｂへ移動した支承部２２は、上部構造体１６の自重によって底部２４Ａへ移動する。従って、次の地震時に、支承部２２が底部２４Ａ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。

更にまた、支承部２２に設けられた弾性体３６が伸縮することにより、支承部２２の下端部が滑り面２４の起伏に応じて変形（回転）する。従って、支承部２２が上勾配部２４Ｂへ移動したときに、支承部２２の下端部が変形（回転）し、滑り材２８が上勾配部２４Ｂに面接触される。そのため、支承部２２の下端部や上勾配部２４Ｂの破損、損傷が防止される。これと同様に、滑り材２８が摩擦材２６に面接触されるため、上部構造体１６の制動効果を高めることができる。

なお、図示を省略するが、上勾配部２４Ｂに摩擦材を設けて、当該上勾配部２４Ｂの摩擦係数を滑り板３４の摩擦係数よりも大きくしても良い。これにより、滑り材２８と上勾配部２４Ｂとの間に発生する摩擦力が、滑り材２８と滑り板３４との間に発生する摩擦力よりも大きくなり、上勾配部２４Ｂ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、上勾配部２４Ｂにおいて上部構造体１６を制動することができる。

また、本実施形態では、底部２４Ａを平坦面としたがこれに限らず、上勾配部２４Ｂと連続する曲面又は球面とすることも可能である。

次に、本発明の第１の実施形態の変形例について説明する。

第１の本実施形態では、支承部２２を上部構造体１６に設けたが、図４に示すように、支承部４２を下部構造体１４の土台３０に設けても良い。具体的には、土台３０の上面には、上部構造体１６を支持する支承部４２が設けられている。この支承部４２は、その上端部に取り付けられた滑り材２８を備えている。また、支承部４２の軸方向中央部には、弾性体３６が設けられている。なお、弾性体３６は適宜省略可能である。

一方、上部構造体１６の底面には、各支承部４２に対応する滑り面４４が設けられている。滑り面４４は、凹状に形成されており、中央部に設けられた底部４６Ａと、底部４６Ａの外周に設けられた下勾配部４６Ｂを備えている。

底部４６Ａには円盤状の滑り板３４が設けられており、平坦面とされている。滑り板３４は滑り材２８の上に載置され、この滑り板３４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。

底部４６Ａの外周に設けられた下勾配部４６Ｂは、底部４６Ａから上部構造体１６の底面（下方）に向かって緩やかに湾曲する曲面又は球面とされており、相対移動した支承部２２が昇降可能とされている。なお、支承部４２の上端部は、下勾配部４６Ｂを昇降し易いように、面取り等を施しておくことが望ましい。

下勾配部４６Ｂの周縁には、摩擦材２６が設けられている。この摩擦材２６はリング状に形成され、滑り面４６を囲むように上部構造体１６の底面に埋設されており、下勾配部４６Ｂを乗り越えた支承部２２が移動可能とされている。摩擦材２６の摩擦係数は、滑り板３４の摩擦係数よりも大きくされている。これにより、滑り材２８と摩擦材２６との間に発生する摩擦力が、滑り材２８と滑り板３４の間に発生する摩擦力よりも大きくなり、摩擦材２６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。よって、想定以上の地震時に、支承部２２が下勾配部４６Ｂを乗り越えたとしても、摩擦材２６によって上部構造体１６が制動され、上部構造体１６とその周囲に設けられた部材、例えば、擁壁２０との衝突を防止することができる。

なお、図示を省略するが、下勾配部４６Ｂに摩擦材を設けて、当該下勾配部４６Ｂの摩擦係数を滑り板３４の摩擦係数よりも大きくしても良い。これにより、滑り材２８と下勾配部４６Ｂとの間に発生する摩擦力が、滑り材２８と滑り板３４との間に発生する摩擦力よりも大きくなり、下勾配部４６Ｂ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、下勾配部４６Ｂにおいて上部構造体１６を制動することができる。

また、本実施形態では、底部４６Ａを平坦面としたがこれに限らず、下勾配部４６Ｂと連続する曲面又は球面とすることも可能である。

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５（Ａ）に示すように、第２の実施形態に係る免震構造は、下受け台５２に設けられた滑り面５２Ａ（第１滑り面）と、上受け台５４に設けられた滑り面５４Ａ（第２滑り面）と、これらの滑り面５２Ａ、５４Ａの間に配置された支承体５６と、を備えている。

下受け台５２は、鋼製でブロック状に形成されており、図示せぬアンカー又はボルト等で基礎部１８に固定されている。下受け台５２の上面には、凹状の曲面（球面も含む）からなる滑り面５２Ａが形成されている。この滑り面５２Ａには、支承体５６を滑り易くするために鏡面仕上げが施されており、摩擦係数が小さくされている。

滑り面５２Ａの周縁には、摩擦材５８（ストッパ部）が設けられている。この摩擦材５８はリング状に形成され、滑り面５２Ａを囲むように下受け台５２の上面に埋設されており、滑り面５２Ａを乗り越えた支承体５６が移動可能とされている。摩擦材５８には、鋼板又は鋼板に粗面化処理（例えば、赤錆の自然発生、樹脂の吹き付けなど）を施したものが用いられており、当該摩擦材５８の摩擦係数が、滑り面５２Ａの摩擦係数よりも大きくされている。これにより、支承体５６と摩擦材５８との間に発生する摩擦力が、支承体５６と滑り面５２Ａとの間に発生する摩擦力よりも大きくされている。

下受け台５２の上方に配置される上受け台５４は、鋼製でブロック状に形成されており、図示せぬアンカー又はボルト等で上部構造体１６に固定されている。上受け台５４の下面には、下受け台５２の滑り面５２Ａと対面するように、凹状の曲面（球面も含む）からなる滑り面５４Ａが形成されている。滑り面５４Ａには、支承体５６を滑り易くするために鏡面仕上げが施されており、摩擦係数が小さくされている。

滑り面５４Ａの周縁には、摩擦材６０（ストッパ部）が設けられている。この摩擦材６０はリング状に形成され、滑り面５４Ａを囲むように上受け台５４の下面に埋設されており、滑り面５４Ａを乗り越えた支承体５６が移動可能とされている。摩擦材６０には、鋼板又は鋼板に粗面化処理（例えば、赤錆の自然発生、樹脂の吹き付けなど）を施したものが用いられており、当該摩擦材６０の摩擦係数が、滑り面５４Ａの摩擦係数よりも大きくされている。これにより、支承体５６と摩擦材６０との間に発生する摩擦力が、支承体５６と滑り面５４Ａとの間に発生する摩擦力よりも大きくされている。

これらの滑り面５２Ａ、５４Ａの間には支承体５６が配置されており、この支承体５６を介して上部構造体１６が基礎部１８に支持されている。支承体５６は鋼製でブロック状に形成されており、支承体５６は下受け台５２と上受け台５４とが接触しないように所定の高さを有している。支承体５６の下面５６Ａは、下方に凸の曲面（球面も含む）とされており、面接触される滑り面５２Ａと略同一曲率の曲面とされている。更に、支承体５６の上面５６Ｂは、上方に凸の曲面（球面も含む）とされており、面接触される滑り面５４Ａと略同一曲率の曲面とされている。これにより、当該支承体５６が滑り面５２Ａ、５４Ａに沿って滑り移動可能とされている。なお、下面５６Ａ及び上面５６Ｂには、鏡面仕上げが施されており、摩擦係数が小さくされている。

また、支承体５６の中央部には弾性体３６が設けられている。この弾性体３６が伸縮することによって支承体５６の下部又は上部が変形（回転）可能とされている。即ち、支承体５６が摩擦材５８又は摩擦材６０へ移動したときに、支承体５６の下部又は上部が変形（回転）され、上部構造体１６の鉛直荷重を受け易くされている。

なお、図示を省略するが、滑り面５２Ａ、５４Ａに沿って四フッ化エチレン（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）等の低摩擦材料からなる滑り材を取り付けても良い。また、支承体５６の下面５６Ａ、上面５６Ｂに沿って低摩擦材料からなる滑り材を取り付けることも可能である。

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。

図５（Ａ）に示すように、上部構造体１６は、滑り面５２Ａと滑り面５４Ａとの間に配置された支承体５６によって支持されている。支承体５６は、その下面５６Ａ、上面５６Ｂをそれぞれ滑り面５２Ａ、５４Ａに面接触させた状態で配置されている。即ち、支承体５６と下受け台５２、及び支承体５６と上受け台５４が相互に横方向（又は水平方向）に相対移動し易い状態で配置されている。

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、図５（Ｂ）に示すように、支承体５６が滑り面５２Ａ、５４Ａ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。

一方、図５（Ｃ）に示すように、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、支承体５６が滑り面５２Ａを乗り越え、支承体５６が摩擦材５８へ移動する。

ここで、摩擦材５８の摩擦係数が、滑り面５２Ａの摩擦係数よりも大きくされている。これにより、支承体５６と摩擦材５８との間に発生する摩擦力が、支承体５６と滑り面５２Ａとの間に発生する摩擦力よりも大きくなり、ストッパ部としての摩擦材５８が支承体５６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、支承体５６が滑り面５２Ａを乗り越えたとしても、摩擦材５８によって上部構造体１６が制動され、上部構造体１６とその周囲に設けられた部材、例えば、擁壁２０（図１参照）との衝突を防止することができる。

また、図示を省略するが、支承体５６が上受け台５４の滑り面５４Ａを乗り越えると、当該支承体５６が滑り面５４Ａよりも摩擦係数が大きい摩擦材６０へ移動する。従って、支承体５６が滑り面５４Ａを乗り越えたとしても、ストッパ部としての摩擦材６０によって上部構造体１６が制動され、上部構造体１６とその周囲に設けられた部材との衝突を防止することができる。

このように、想定内の地震等に対しては、支承体５６が滑り面５２Ａ、５４Ａ内に収まるため免震性能を確保することができ、想定以上の地震等に対しては、ストッパ部としての摩擦材５８、６０によって上部構造体１６を制動することができる。なお、滑り面５２Ａ、５４Ａの曲率、滑り面５２Ａ、５４Ａの摩擦係数等を増減することにより、支承体５６が滑り面５２Ａ、５４Ａを乗り越えるタイミングを適宜調整可能である。

また、支承体５６が滑り面５２Ａ、５４Ａを乗り越えたときに、滑り面５２Ａの底部と摩擦材５８との高低差、又は滑り面５４Ａの底部と摩擦材６０との高低差によって支承体５６の振動エネルギーが位置エネルギーに変換されるため、下部構造体１４と上部構造体１６との相対移動が更に抑制される。

更に、下勾配部４６Ｂへ移動した支承部２２は、上部構造体１６の自重によって底部２４Ａへ移動する。従って、次の地震時に、支承部２２が底部２４Ａ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。

更にまた、支承体５６に設けられた弾性体３６が伸縮することにより、支承体５６が摩擦材５８又は摩擦材６０へ移動したときに、支承体５６の下部又は上部が変形（回転）する。そのため、支承体５６で上部構造体５６の鉛直荷重を受け易くなり、上部構造体５６の安定化を図ることができる。

なお、本実施形態では、滑り面５２Ａ及び滑り面５４Ａの周縁に、それぞれストッパ部としての摩擦材５８、６０を設けたが、滑り面５２Ａ及び滑り面５４Ａの周縁の少なくとも一方に、摩擦材５８、６０が設けられていれば良い。

また、上記第１の実施形態では、土台３０の上面に複数の滑り面２４を設けたがこれに限らない。例えば、図６に示すように、滑り面２４毎に土台３０を設けても良い。また、図示を省略するが、土台３０を省略し、基礎部１８の上面に滑り面２４を直接設けても良い。

更に、上記第１、第２の実施形態では、免震装置を設置するための免震層に、滑り面２４、４６、５２Ａ、５４Ａを設けたがこれに限らず、いわゆる地下基礎免震にも適用可能できる。第１の実施形態を例に説明すると、図７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いる。掘り下げられた地盤Ｇ上に構築された基礎部１８の上には、土台３０が載置されており、この土台３０の上面に滑り面２４が設けてられている。このように、地下基礎免震に第１、第２の実施形態に係る免震構造を適用することで、地上構造物のみならず、地下構造物に発生する地震力も低減できる。

また、上記第１、第２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。第１の実施形態を例に説明すると、図８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の上面（例えば、梁やスラブ）には滑り面２４が設けられており、この滑り面２４の上に支承部２２が載置されている。

更に、上記第１、第２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。第１の実施形態を例に説明すると、図９に示すように、地表Ｓ上に構築された下部構造体１４に滑り面２４を設け、中間層免震としても良い。

また、上記第１の実施形態では、支承部２２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１０に示すように、支承部を積層ゴム支承７２（免震装置）で構成しても良い。なお、積層ゴム支承７２の下端部には、滑り材２８が取り付けられている。

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、積層ゴム支承７２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、積層ゴム支承７２が滑り面２４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。従って、免震性能が向上する。なお、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、高層建物等のように風荷重による建物１２の揺れが問題となる場合は、所定の風荷重までは上部構造体１６と下部構造体１４とが相対移動しないように、滑り板３４の一部の摩擦係数（静止摩擦係数）を大きくしても良い。この場合、所定の風荷重を超えると、支承部２２が滑り板３４の上を滑ることにより、上部構造体１６と下部構造体１４とが相対移動する。

また、上記第１の実施形態において、支承部２２の下端部に滑り材２８を取り付けたが、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、滑り面２４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、コンクリート面を滑り板３４の上に直接載置することも可能である。

更に、支承部２２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の数や配置は適宜変更可能である。また、雨水等によって滑り板２６が腐食、劣化する恐れがある場合には、雨水等を防ぐカバー部材を設けても良い。

更にまた、上記第１、第２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、上記第１、第２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２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２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
２２ 支承部
２４ 滑り面
２４Ａ 底部
２４Ｂ 上勾配部
２６ 摩擦材（ストッパ部）
４２ 支承部
４６ 滑り面
４６Ａ 底部
４６Ｂ 下勾配部
５２Ａ 滑り面
５４Ａ 滑り面
５６ 支承体
５８ 摩擦材（ストッパ部）
６０ 摩擦材（ストッパ部）
７２ 積層ゴム支承（免震装置）
Ｓ 地表
Ｇ 地盤

Claims (6)

1. 下部構造体の上に構築される上部構造体に設けられた支承部と、
   前記下部構造体に設けられると共に、前記支承部が載置される底部と該底部から上り勾配の上勾配部からなり、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面と、
   前記滑り面の周縁に設けられ、前記底部よりも摩擦係数が大きく、前記支承部が前記上勾配部を乗り越えたときに該支承部が移動するストッパ部と、
   を備える免震構造。
2. 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設けられると共に、前記支承部に載置される底部と該底部から下り勾配の下勾配部からなり、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面と、
   前記滑り面の周縁に設けられ、前記底部よりも摩擦係数が大きく、前記支承部が前記下勾配部を乗り越えたときに該支承部が移動するストッパ部と、
   を備える免震構造。
3. 前記底部が、平坦面とされている請求項１又は請求項２に記載の免震構造。
4. 前記支承部が、免震装置とされている請求項１〜３の何れか１項に記載の免震構造。
5. 下部構造体に設けられ、凹状の曲面からなる第１滑り面と、
   前記下部構造体の上に構築される上部構造体に設けられ、凹状の曲面からなる第２滑り面と、
   対面される前記第１滑り面と前記第２滑り面との間に配置され、前記第１滑り面を支持すると共に前記第１滑り面及び第２滑り面に沿って移動することにより、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支承体と、
   前記第１滑り面及び前記第２滑り面の少なくとも一方の周縁に設けられ、前記第１滑り面及び前記第２滑り面よりも摩擦係数が大きく、前記支承体が前記第１滑り面又は前記第２滑り面を乗り越えたときに該支承体が移動するストッパ部と、
   を備える免震構造。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の免震構造を有する建物。

Images