JP2015148095A - 免震構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、２次モードの水平方向への振動を抑えると共に、コンパクトにすることが可能な免震構造を提供する。
【解決手段】本発明に係る免震構造は、建物３と基礎２との間に位置する免震層Ｓに配置される免震構造１である。免震構造１は、免震層Ｓで建物３の鉛直荷重を支持する積層ゴム４と、免震層Ｓに配置されて、１次モードの振動よりも固有周期が短い２次モードにおける水平方向への振動と同調可能なバネ要素Ｋ２として機能する吊材５と、吊材５を介して免震層Ｓで建物３と接続された質量体６と、免震層Ｓに配置されて建物３における揺れを減衰させる減衰手段７と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物に伝達される揺れを抑える免震構造に関し、特に、地震発生時に建物に伝達される揺れを低減させる免震構造に関する。

地震発生時における建物の揺れを低減し、安全且つ安心な居住空間を提供する免震技術としては種々の構造が知られている。特開昭６４−４８９７９号公報には、中低層の建築物を対象とした免震構造物が記載されている。この免震構造物では、基礎部と上部構造体との間の免震層に積層ゴムが配置されており、積層ゴムの上方には振動エネルギーを吸収するための水を貯留する複数の水槽が配置されている。これらの水槽には、上部構造体の重量の１／５０〜１／１００程度の重量の水が貯留されている。

上記の免震構造物において、上部構造体の固有振動の周期は積層ゴムによって設定される。上部構造体が振動したときには、上部構造体の振動と同一の周期で水槽内の水が振動し（スロッシング）、この振動に伴って振動エネルギーが吸収され、上部構造体の振動を減衰させる。また、上記の公報に記載されている免震構造物は、上部構造物全体が剛体の如く並進運動を行って、上層階の振幅と下層階の振幅とがほぼ同等となった１次モードの振動を対象としている。

特開昭６４−４８９７９号公報

ところで、地震等の振動では、一般に固有周期が最も長い１次モードの成分が他のモードの成分よりも大きくなる。ところが、長周期化を図った免震構造では、１次モードの振動の加速度が小さくなるので、１次モードの振動に対して２次モードの振動が支配的になる。具体的には、例えば図４（ｂ）に示されるように、周期が１０秒以上である１次モードの振動の中に周期が１秒程度である２次モードの振動が重なっており、この１秒程度の周期である２次モードの振動が支配的となる。また、上記のように長周期化を図ると２次モードの水平方向への振動が支配的になり、この２次モードの振動が加速度の最大値に大きな影響を与える。よって、２次モードの水平方向への振動を抑えると、振動の加速度そのものを抑えることができるので、より高い免震効果を期待できる。

しかしながら、２次モードの振動における振幅は非常に小さいので、例えば建物の各部にダンパ等を挿入する手法では、２次モードの振動の低減が困難である。また、上述した免震構造物では、１次モードの振動のみを対象としているので、長周期化を図った場合に２次モードの水平方向への振動を抑えられないという問題がある。

また、上記のスロッシングを用いた免震構造物では、水槽に貯留する水の量を常に一定としておかなければならず水の管理が面倒である。更に、この水槽には上部構造体の重量の１／５０〜１／１００程度の水が貯留されるので、各水槽は非常に巨大となっており、これらの巨大な複数の水槽を積層ゴムの上方に配置しなければならない。よって、免震層に大きなスペースを確保する必要があり、免震構造をコンパクトにすることができないという問題もある。

本発明は、２次モードの水平方向への振動を抑えると共に、コンパクトにすることができる免震構造を提供することを目的とする。

本発明の免震構造は、上部構造物と下部構造物との間に位置する免震層に配置される免震構造において、免震層で上部構造物の鉛直荷重を支持する鉛直荷重支持手段と、免震層に配置されて、１次モードの振動よりも固有周期が短い２次モードにおける水平方向への振動と同調可能なバネ要素と、バネ要素を介して免震層で上部構造物と接続された質量体と、免震層に配置されて上部構造物における揺れを減衰させる減衰手段と、を備えている。

本発明の免震構造では、免震層で上部構造物の鉛直荷重を支持する鉛直荷重支持手段と、バネ要素を介して上部構造物と接続された質量体と、上部構造物における揺れを減衰させる減衰手段とが設けられている。そして、バネ要素は、２次モードの水平方向への振動と同調可能であるため、当該バネ要素によって２次モードの水平方向への振動を優先的に抑えることができる。このように２次モードの水平方向への振動を優先的に抑えることによって振動の加速度そのものを低減させることができ、高い免震効果を発揮させることができる。更に、２次モードの振動の腹は免震層に位置しているので、鉛直荷重支持手段、質量体及び減衰手段を免震層に配置することによって、２次モードの振動をより効果的に抑えることが可能となっている。また、バネ要素の固有周期はバネ要素の長さの平方根に比例するので、固有周期が短い２次モードの振動と同調するバネ要素の長さは短くなる。よって、免震層に配置するバネ要素の長さを短くすることができ、免震層に大きなスペースを確保する必要がなくなるので、免震構造をコンパクトにすることができる。

また、バネ要素は、上部構造物から吊り下げられた吊材であり、減衰手段は、上部構造物と質量体とに接続されていてもよい。この場合、質量体は吊材を介して上部構造物と接続されているので、地震等で揺れが生じたときに質量体は振り子運動をすることとなる。このように質量体は振り子運動を行って上記の揺れに同調するので、この質量体、吊材及び減衰手段はＴＭＤ（Tuned Mass Damper）として機能することとなる。このようにＴＭＤを免震層に配置することによって、免震層における２次モードの振動を効果的に抑えることができると共に、ＴＭＤを上部構造物の上端に配置する場合と比較して、設置が簡単で実用性を高めることが可能となっている。また、減衰手段が上部構造体と質量体とに接続されているので、ＴＭＤの過剰な変位を抑えることもできる。

また、減衰手段は、ゴムと鋼板とが交互に積層された積層ゴムであり、質量体は、下部構造物に対して水平方向に移動可能となっており、バネ要素は、積層ゴムの一部であってもよい。このように積層ゴムをＴＭＤのバネ要素として有効活用することができる。また、質量体は、上記の積層ゴムを介して上部構造物と接続されており、下部構造物に対しては水平方向に移動可能となっている。よって、質量体の水平方向への移動に対する抵抗が小さくなっており、質量体は、地震等で揺れが生じたときに振り子運動と同様の運動を行う。従って、ＴＭＤと同様の機能を有する質量体及び積層ゴムが免震層に配置されるので、免震層における２次モードの振動を効果的に抑えることができる。

また、積層ゴムと質量体とは、水平面上における免震層の中央部分で一体となるように配置されていてもよい。このように、水平面上において、積層ゴムと質量体とを免震層の中央部分で一体となるように配置することで、免震構造の構成を一層コンパクトにすることができる。また、免震層の中央部分に積層ゴムと質量体とをまとめて配置しているので、特に比較的小型の構造物に免震構造を配置する場合に、簡単に積層ゴムと質量体とを配置させることができるので有利である。

また、質量体は、水平面上において環状となっており、積層ゴムは、水平面上において質量体の内側に配置されていてもよい。このように環状となる質量体の内側に積層ゴムを配置する場合、鋼板で質量体及び積層ゴムが接続されているので免震構造をユニット化することができる。よって、免震構造を免震層に配置しやすくすることが可能となっており、特に比較的大型の構造物に免震構造を配置する場合に、複数のユニット化された免震構造をバランスよく且つ容易に配置することができるので有利である。

本発明によれば、２次モードの水平方向への振動を抑えると共に、コンパクトにすることが可能な免震構造を提供することができる。

（ａ）は、第１実施形態に係る免震構造を示す側面図である。（ｂ）は、図１（ａ）の免震構造の振動モデルである。 階高と、１次及び２次モードの振幅との関係を示すグラフである。 シミュレーションの条件を示す振動モデルである。 （ａ）は、本実施形態における加速度の時系列データを示すグラフである。（ｂ）は、比較例における加速度の時系列データを示すグラフである。 （ａ）は、第２実施形態に係る免震構造を示す側面図である。（ｂ）は、図５（ａ）の免震構造の振動モデルである。 第３実施形態に係る免震構造を示す平面図である。 第４実施形態に係る免震構造を示す平面図である。 図７の免震構造のＡ−Ａ線断面図である。 質量体と積層ゴムとの接続構造を示す側面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る免震構造の実施形態について詳細に説明する。以下の説明において、同一又は相当の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１に示されるように、免震構造１は、地盤上に構築された基礎（下部構造物）２と、基礎２の上方に位置する建物（上部構造物）３との間に位置する免震層Ｓに介在している。免震構造１は、免震層Ｓで建物３の鉛直荷重を支持する複数の積層ゴム（鉛直荷重支持手段）４と、複数本（図１では２本）の吊材５と、吊材５を介して建物３に接続された質量体６と、建物３における揺れを減衰させる減衰手段７と、を備えている。

複数の積層ゴム４は、基礎２上で建物３を支持している。例えば、複数の積層ゴム４は、水平面上においてマトリクス状に配置されており、建物３を構成する各柱の直下に配置されている。また、積層ゴム４は、例えば加硫接着によりゴムと鋼板とが交互に積層された構造となっており、建物３の振動を減衰させる減衰要素Ｃ１及び復元力を発揮するバネ要素Ｋ１として機能する。

吊材５は、免震層Ｓにおいて建物３から吊り下げられており、水平方向に復元力を発揮するバネ要素Ｋ２として機能する。吊材５は、１次モードの振動よりも固有周期が短い２次モードの水平方向への振動と同調可能となっている。よって、吊材５の固有周期は吊材５の長さの平方根に比例するので、吊材５の長さは、１次モードの振動と同調させる場合よりも短くなっている。なお、吊材５の長さは、同調させる振動の固有周期に応じて適宜調整することも可能である。また、例えば、１次モードの振動の固有周期は１５．０（ｓ）であり、２次モードの振動の固有周期は０．９４（ｓ）である。

質量体６は、免震層Ｓで複数の吊材５に吊り下げられており、建物３が揺れたときに振り子運動を行うマスＭ１として機能する。例えば地震によって建物３が揺れると、吊材５及び質量体６が揺動する。質量体６としては、種々のものを採用することができるが、例えば、鋼製の箱にコンクリート塊を入れてコンクリートで固めた箱体を利用することもできる。このような箱体を質量体６として用いた場合、コンクリート塊を有効利用することができるので、産業廃棄物対策として有効である。

また、質量体６の振動エネルギーは減衰手段７によって減衰されるので、これにより質量体６の過剰な振動を減衰させることができる。減衰手段７は、免震層Ｓにおいて質量体６の上端と建物３の下端とに接続されており、質量体６の過剰な振動を減衰させる減衰要素Ｃ２として機能する。このような減衰手段７としては、例えばオイルダンパを用いることができる。

このように、免震構造１は、吊材５と、吊材５に吊り下げられた質量体６と、建物３と質量体６とを接続する減衰手段７と、を備えており、吊材５、質量体６及び減衰手段７が振り子式のＴＭＤとして機能する。すなわち、免震構造１は、免震層Ｓに、水平方向への２次モードの振動を低減するＴＭＤを有している。

図２は、１次モード（１ｓｔ）の振動と２次モード（２ｎｄ）の振動における、振幅と建物３の階高との関係を示すグラフである。図２の縦軸は階高であり、図２の横軸は振幅である。また、図２の横軸の値は、各振動の最大値を１に基準化したときの振幅の値を示している。図２に示されるように、１次モードの振幅の値は階高が高くなっても殆ど変化しないが、２次モードの振幅の値は階高に応じて変化している。２次モードの振幅の値は、最上階である１５階から低くなるにつれて−１から徐々に０に近づき、７階と８階の間で０となり、更に低くなると徐々に０から大きくなる。そして、２次モードの振動の腹は、階高が０、すなわち免震層Ｓの高さ、及び最上階の１５階に位置していることがわかる。

このように、２次モードの振動の腹の一つは免震層Ｓに位置するので、吊材５、質量体６及び減衰手段７を免震層Ｓに配置することによって、特に長周期化を図った場合に、２次モードの振動を効果的に抑えることができる。また、吊材５の固有周期は吊材５の長さの平方根に比例するので、固有周期が短い２次モードの振動と同調する吊材５の長さは短くなっている。このように、免震層Ｓに配置する吊材５の長さを短くすることができるので、免震層Ｓに大きなスペースを確保する必要がなくなると共に免震構造１をコンパクトにすることができる。

ここで、ＴＭＤは、一般的に建物の上端に配置されることが多い。しかし、ＴＭＤを建物の上端に配置すると、建物の柱や梁にかかる負担が大きくなり全体の重量が重くなるので、例えば地震時に建物が大きく揺れる等といった問題が生じる可能性がある。これに対し、免震構造１では、ＴＭＤとして機能する吊材５、質量体６及び減衰手段７を免震層Ｓに配置しているので、このＴＭＤを建物３の上端に配置する場合と比較して、設置が簡単であり実用性が高いという利点がある。

また、免震構造１では、免震層Ｓで建物３の鉛直荷重を支持する積層ゴム４と、吊材５を介して建物３に接続された質量体６と、建物３における揺れを減衰させる減衰手段７と、が設けられる。そして、吊材５は、２次モードの水平方向への振動と同調可能である。従って、吊材５で２次モードの水平方向への振動を優先的に抑えることによって、２次モードの水平方向への振動をより確実に抑えることができる。このように２次モードの水平方向への振動をより確実に抑えることによって振動の加速度そのものを低減させることができ、高い免震効果を発揮することができる。

上述した効果について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、シミュレーションの条件となる免震構造を示している。この免震構造は、図１（ｂ）の免震構造１と同様の減衰要素Ｃ１，Ｃ２、バネ要素Ｋ１，Ｋ２及びマスＭ１と、減衰要素Ｃ１と直列に接続されたバネ要素Ｋ３とを備えている。すなわち、この免震構造は、減衰要素Ｃ１とバネ要素Ｋ３とが直列に接続されたマクスウェル機構を有する。

図３のｍ１〜ｍ１０は、建物３の高さ毎に設けた質点を示しており、例えばｍｎ（ｎは整数）において、ｎが大きい程、建物３の位置が高いことを示す。また、例えば、建物３は地上９階の鉄骨造の建物であり、建物３の高さは３６ｍであり、建物３の各階の床面積は１８００ｍ^２であり、免震層Ｓの周期は１０（ｓ）であり、等価周期は８．３（ｓ）である。また、減衰手段７の剛性比は２．２であり、減衰係数は３０（％）である。図４（ａ）は、図３の条件を備えた本実施形態の免震構造における加速度の時系列データを示しており、図４（ｂ）は図３の条件からバネ要素Ｋ２、減衰要素Ｃ２及びマスＭ１を外した従来の免震構造における加速度の時系列データを示している。

図４（ｂ）に示されるように、従来の免震構造では、免震層Ｓ上の振動の加速度、及び建物３の頂部における振動の加速度において、２次モードの振動を示す１秒程度の周期の波が抑えられていない。すなわち、従来の免震構造は、２次モードの振動を十分に抑えられていないという問題を抱えている。一方、図４（ａ）に示されるように、免震層ＳにＴＭＤが配置された本実施形態の免震構造では、免震層Ｓ上の振動の加速度及び建物３の頂部における振動の加速度において、２次モードの振動を確実に低減させている。

具体的には、従来の免震構造では最大加速度が５６．２Ｇａｌとなっているのに対し、本実施形態の免震構造では最大加速度が３９．９Ｇａｌとなっており、振動の加速度を３０％程度も抑えている。２次モード成分のみでは約半減されている。このように、免震層ＳにＴＭＤを設置するだけで、免震層Ｓ上の振動の加速度及び建物３の頂部における振動の加速度のいずれにおいても、２次モードの振動を著しく低減させることができる。

（第２実施形態）
図５に示されるように、第２実施形態に係る免震構造１１は、バネ要素Ｋ２として積層ゴム１４を用いた点と、質量体１６が転がり装置（鉛直荷重支持手段）１７によって水平方向に移動可能となっている点と、積層ゴム１４が減衰手段の機能を兼ねている点と、が第１実施形態に係る免震構造１と異なっている。

積層ゴム１４は、水平方向に復元力を発揮するゴムであり、いわゆる水平バネとして機能する。よって、積層ゴム１４は柔らかいゴムで構成されている。積層ゴム１４の上端は建物３に固定されており、積層ゴム１４の下端は基礎２に固定されている。積層ゴム１４は、ゴムと鋼板とを交互に有し、減衰手段の機能も兼ねている。すなわち、積層ゴム１４は、バネ要素Ｋ１及び減衰要素Ｃ１，Ｃ２として機能する。

積層ゴム１４は、第１実施形態の積層ゴム４と同様、例えば加硫接着によりゴムと鋼板とが交互に積層された構造となっており、その一部の鋼板が鋼板１５である。また、例えば、積層ゴム１４の高さをＬとすると、基礎２に対する鋼板１５の高さ位置は９Ｌ／１０となっている。鋼板１５は、上記の高さ位置で積層ゴム１４から質量体１６に向かって水平方向に延在し、積層ゴム１４の反対側で質量体１６に固定されている。この鋼板１５は、積層ゴム１４と質量体１６とを接続する接続要素として機能する。

質量体１６は、免震層Ｓに配置されており、建物３が揺れたときに水平方向に移動するマスＭ２として機能する。質量体１６の重量は、例えば１次モードの振動対策で用いられる質量体の重量の１／１０である。また、地震等によって建物３が揺れると、積層ゴム１４が水平方向に揺動すると共に、質量体１６が水平方向に移動する。積層ゴム１４と質量体１６との間にはクリアランスＡ１が設けられているので、積層ゴム１４が水平方向に揺動し質量体１６が水平方向に移動しても、積層ゴム１４と質量体１６との衝突を回避することができる。質量体１６としては、第１実施形態の質量体６と同様、例えば鋼製の箱にコンクリート塊を入れてコンクリートで固めた箱体を利用することができる。

質量体１６は、質量体１６の下部に設けられた転がり装置１７によって、基礎２に対して水平方向に移動可能となっている。質量体１６の下部には、複数の転がり装置１７が配置されている。このように転がり装置１７が配置されているので、質量体１６は、水平方向における基礎２及び建物３の相対移動に対しては殆ど抵抗しない。また、転がり装置１７は、質量体１６の鉛直荷重を支持している。このような転がり装置１７としては、例えばボールベアリングの転がり支承を用いることができる。また、転がり装置１７に代えて、水平方向への振動に対する抵抗が少ない低摩擦滑り支承を採用することも可能である。

ここで、上記のように基礎２に対する鋼板１５の高さ位置が９Ｌ／１０となっており、質量体１６は、鋼板１５と積層ゴム１４の上側１／１０の部分とを介して建物３に接続されている。よって、積層ゴム１４の上側１／１０の部分、及び質量体１６がＴＭＤとして機能する。このＴＭＤの剛性は、積層ゴム１４そのものの剛性の１／１０である。また、積層ゴム１４の上側１／１０の部分がバネ要素Ｋ２として機能し、積層ゴム１４の下側９／１０の部分がバネ要素Ｋ４として機能する。

以上のように、積層ゴム１４の上側１／１０の部分、及び質量体１６をＴＭＤとして用いると共に、上記のように質量体１６の重量を１次モードの１／１０としている。そして、水平方向における２次モードの振動の固有周期が、水平方向における１次モードの固有周期の１／１０程度であるため、上記のＴＭＤを２次モードの水平方向への振動に同調させることができる。

また、第２実施形態では、積層ゴム１４の上部（上側１／１０の部分）をバネ要素Ｋ２としているので、積層ゴム１４の一部をバネ要素Ｋ２として有効活用することができる。このバネ要素Ｋ２は、２次モードの水平方向への振動と同調可能となっている。また、質量体１６は、鋼板１５及び積層ゴム１４を介して建物３に接続されており、基礎２に対しては水平方向に移動可能となっている。よって、質量体１６の水平方向への移動に対する抵抗が小さくなっており、質量体１６は、地震等で揺れが生じたときに振り子運動と同様の運動を行う。従って、ＴＭＤと同様の機能を有する質量体１６及び積層ゴム１４が免震層Ｓに配置されるので、免震層Ｓにおける２次モードの振動を効果的に抑えることができる。

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係る免震構造２１の免震層Ｓにおける平面図である。図６に示されるように、免震構造２１は、積層ゴム２４、鋼板２５、質量体２６及び転がり装置２７を備えている。積層ゴム２４、鋼板２５、質量体２６及び転がり装置２７の機能は、第２実施形態の積層ゴム１４、鋼板１５、質量体１６及び転がり装置１７のそれぞれの機能と同一である。

免震構造２１は、滑り支承（鉛直荷重支持手段）２８と、減衰手段２９とを備えている。滑り支承２８は基礎２上で建物３を支持しており、複数の滑り支承２８は水平面上でマトリクス状に配置されている。滑り支承２８は、建物３を構成する各柱の直下に配置されている。複数の減衰手段２９は、建物３の揺れを減衰するために設けられ、例えば水平面上で互いに対称となるように配置される。水平面上において、複数の滑り支承２８及び複数の減衰手段２９は、四角形となった免震層Ｓの辺に沿うように一定間隔を空けて配置されている。また、水平面上において、減衰手段２９は２つの滑り支承２８の間に配置されているが、滑り支承２８及び減衰手段２９の配置態様は適宜変更可能である。

積層ゴム２４、鋼板２５、質量体２６及び転がり装置２７は、水平面上における構成が第２実施形態と異なっており、その他の構成は第２実施形態の積層ゴム１４、鋼板１５、質量体１６及び転がり装置１７と同一である。よって、以下では、水平面上における積層ゴム２４、鋼板２５、質量体２６及び転がり装置２７について重点的に説明する。

免震構造２１において、複数（図６の場合は４個）の積層ゴム２４と質量体２６とは、水平面上における免震層Ｓの中央部分で一体となるように配置されている。積層ゴム２４は、第２実施形態の積層ゴム１４と同様の水平バネであり、鉛直方向における建物３の荷重を受けないように免震層Ｓに配置される。この積層ゴム２４によって、１次モードの振動又は２次モードの振動に対応した固有周期の設定を自由に行えるようになっている。また、水平面上において、鋼板２５は四角形の角を丸めた形となっている。そして、水平面上で円形となった４個の積層ゴム２４は、鋼板２５の上記丸めた角の内側で、それぞれの角に沿うように配置されている。

質量体２６は、水平面上において、四角形の角を内側に円弧状に切り欠いた形状となっており、この円弧状に切り欠いた部分のそれぞれに積層ゴム２４が配置されている。質量体２６の上記切り欠いた部分の外周と積層ゴム２４の外周との間にはクリアランスＡ２が形成されている。水平面上におけるクリアランスＡ２の幅は一定となっており、クリアランスＡ２の効率的な確保が実現されている。また、このようなクリアランスＡ２を形成することによって、第２実施形態のクリアランスＡ１と同様、積層ゴム２４が水平方向に揺動し質量体２６が水平方向に移動しても、積層ゴム２４と質量体２６との衝突を回避することができる。質量体２６の下部には、複数の転がり装置２７が第２実施形態の転がり装置１７と同様に配置されており、各転がり装置２７は、質量体２６を水平方向に移動可能に支持している。

以上、第３実施形態では、積層ゴム２４と質量体２６とが水平面上における免震層Ｓの中央部分で一体となるように配置されているので、コンパクトな免震構造２１が実現されている。この免震構造２１では、免震層Ｓの中央部分に積層ゴム２４と質量体２６とをまとめて配置することができる。よって、特に建物３が比較的小型である場合に、簡単に積層ゴム２４と質量体２６とを配置することができるので有利である。

（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係る免震構造３１の免震層Ｓにおける平面図であり、図８は、図７の免震構造３１におけるＡ−Ａ線断面図である。図７及び図８に示されるように、免震構造３１は、積層ゴム３４、鋼板３５、質量体３６及び転がり装置３７を備えている。積層ゴム３４、鋼板３５、質量体３６及び転がり装置３７は、水平面上における構成が第２実施形態と異なっており、その他の構成及び機能は、第２実施形態の積層ゴム１４、鋼板１５、質量体１６及び転がり装置１７と同一である。よって、以下では、水平面上における積層ゴム３４、鋼板３５、質量体３６及び転がり装置３７について重点的に説明する。

免震構造３１では、水平面上において、質量体３６が環状となっており、積層ゴム３４は質量体３６の内側に配置されている。積層ゴム３４及び鋼板３５は、水平面上において円形となっており、鋼板３５は、上から質量体３６を覆った状態で質量体３６の上面に固定されている。また、鋼板３５は、質量体３６と積層ゴム３４とを接続している。なお、積層ゴム３４及び鋼板３５の形状は、円形でなくてもよく適宜変更可能である。

水平面上における質量体３６の内周と積層ゴム３４の外周との間にはクリアランスＡ３が形成されており、水平面上における質量体３６の内周の形状と積層ゴム３４の外周の形状とは同一となっている。また、水平面上において、クリアランスＡ３は環状となっており、クリアランスＡ３の幅は一定となっているので効率的なクリアランスＡ３の確保が実現されている。このようなクリアランスＡ３を形成することによって、第３実施形態のクリアランスＡ２と同様、積層ゴム３４が水平方向に揺動し質量体３６が水平方向に移動しても、積層ゴム３４と質量体３６との衝突を回避することができる。また、複数の転がり装置３７は、第３実施形態の転がり装置２７と同様、質量体３６を水平方向に移動可能に支持している。

以上、第４実施形態において、質量体３６は、水平面上で環状となっており、積層ゴム３４は、質量体３６の内側に配置されている。このように環状となる質量体３６の内側に積層ゴム３４を配置して、鋼板３５で質量体３６及び積層ゴム３４を接続しているので、免震構造３１をユニット化することができる。よって、免震構造３１を、運搬しやすく且つ免震層Ｓに配置しやすいサイズ（例えば直径２〜３ｍ程度）にすることが可能となっている。従って、特に比較的大型の建物３に免震構造３１を配置する場合に、複数のユニット化された免震構造３１をバランスよく且つ容易に配置することができるので有利である。

本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、下記のような種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、図５に示されるように、積層ゴム１４を構成する複数の鋼板の一部である鋼板１５を質量体１６の上面に固定させた。しかし、積層ゴムと質量体とを接続する方法は、上記に限られない。例えば図９に示されるように、積層ゴム１４を構成する複数の鋼板の一部である鋼板５５と、質量体１６の上面で固定させた鋼板５８と、を連結手段５９によって連結させてもよい。連結手段５９は、鋼板５５及び鋼板５８を上下から挟み込むプレート５９ｂ，５９ｃと、プレート５９ｂ，５９ｃに挿通される複数のボルト５９ａと、各ボルト５９ａをプレート５９ｂ，５９ｃに固定させるナット（不図示）とを備えている。また、鋼板５５と鋼板５８とを連結する連結手段については、連結手段５９に限られず、種々のものを採用することができる。

また、上記実施形態では、図５に示されるように、基礎２に対する鋼板１５の高さ位置が９Ｌ／１０となっている例について説明したが、鋼板の高さ位置は適宜変更可能である。更に、質量体の重量についても適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、図６に示されるように、４個の積層ゴム２４と１個の質量体２６とが免震層Ｓの中央部分で一体となるように配置されたが、積層ゴムの個数及び質量体の個数は上記に限定されず適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、複数の積層ゴムや滑り支承が水平面上でマトリクス状に配置されたが、本発明に係る免震構造において、積層ゴム又は滑り支承等の各構成要素の配置は適宜変更することが可能である。

また、上記実施形態では、免震構造が基礎２と建物３の間の免震層Ｓに配置されたが、建物３の途中階に免震構造を配置することも可能である。更に、本発明に係る免震構造は、橋梁構造物又は鉄道構造物で用いられる免震構造にも応用させることが可能である。

１，１１，２１，３１…免震構造、２…基礎（下部構造物）、３…建物（上部構造物）、４…積層ゴム（鉛直荷重支持手段）、５…吊材（バネ要素）、６，１６，２６，３６…質量体、７…減衰手段、１４，２４，３４…積層ゴム、１５，２５，３５，５５，５８…鋼板、１７，２７，３７…転がり装置（鉛直荷重支持手段）、２８…滑り支承（鉛直荷重支持手段）、２９…減衰手段、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４…バネ要素、Ｓ…免震層。

Claims (5)

1. 上部構造物と下部構造物との間に位置する免震層に配置される免震構造において、
   前記免震層で前記上部構造物の鉛直荷重を支持する鉛直荷重支持手段と、
   前記免震層に配置されて、１次モードの振動よりも固有周期が短い２次モードにおける水平方向への振動と同調可能なバネ要素と、
   前記バネ要素を介して前記免震層で前記上部構造物と接続された質量体と、
   前記免震層に配置されて前記上部構造物における揺れを減衰させる減衰手段と、
   を備えたことを特徴とする免震構造。
2. 前記バネ要素は、前記上部構造物から吊り下げられた吊材であり、
   前記減衰手段は、前記上部構造物と前記質量体とに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の免震構造。
3. 前記減衰手段は、ゴムと鋼板とが交互に積層された積層ゴムであり、
   前記質量体は、前記下部構造物に対して水平方向に移動可能となっており、
   前記バネ要素は、前記積層ゴムの一部であることを特徴とする請求項１に記載の免震構造。
4. 前記積層ゴムと前記質量体とは、水平面上における前記免震層の中央部分で一体となるように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の免震構造。
5. 前記質量体は、水平面上において環状となっており、前記積層ゴムは、水平面上において前記質量体の内側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の免震構造。

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