JP2016138592A

JP2016138592A - 免震構造

Info

Publication number: JP2016138592A
Application number: JP2015013635A
Authority: JP
Inventors: 和臣荻野; Kazuomi Ogino; 孝行曽根; Takayuki Sone; 弘樹濱口; Hiroki Hamaguchi; 山本　雅史; Masafumi Yamamoto; 雅史山本
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2016-08-04

Abstract

【課題】免震設計上の自由度が高い免震構造を提供する。【解決手段】下部構造物１２と上部構造物１４との間に積層ゴム１６と球面滑り支承１８を配置した免震構造であって、積層ゴム１６と球面滑り支承１８は、下部構造物１２と上部構造物４４が横荷重を受けて相対移動するとき、いずれも水平変位するよう並列に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、免震構造に関する。

免震装置は、理想的には、中小地震から大地震の全範囲で免震効果を発揮し、かつ、大地震の最大応答変位は、極力小さいのが望ましい。しかし、現実の免震装置は、中小地震時に免震効果を発揮する構成とした場合、大地震時の最大応答変位が大きくなり、大地震時の最大応答変位を小さくする構成とした場合には、中小地震時に免震効果を発揮しづらくなる、という特性を有している。
例えば、球面滑り支承は、摩擦係数の選択により、大地震時の最大応答変位を小さくできるものの、滑り出しトリガーよりも小さい中小地震時には、免震効果を発揮することができない。
免震ゴムと球面滑り支承を組合せ、球面滑り支承の滑り出しトリガーよりも小さい中小地震時にも免震効果を発揮させる技術が提案されている（例えば特許文献１）。

特許文献１は、積層ゴムの上に球面滑り支承を乗せて直列に接続し、積層ゴムの下部を下部構造物に取付け、球面滑り支承の上部を上部構造物に取付ける構成としている。即ち、上部構造物の荷重を、直列に接続された球面滑り支承と積層ゴムに負担させている。
この構成とすることにより、球面滑り支承の滑り出しトリガーよりも小さな中小地震時には、積層ゴムが弾性変形して免震効果を発揮する。一方、大地震時には、積層ゴムに加え、球面滑り支承が変位して免震効果を発揮する。

特開平１１−３２４３９７号公報

しかし、特許文献１は、大地震時に、積層ゴムと球面滑り支承のそれぞれが、同じ方向へそれぞれ変位するため、上部構造物の最大応答変位が大きくなる。このため、球面滑り支承単独の場合より、最大応答変位を大きくしたくない、更には最大応答変位を小さくしたい、という要求に応えることができない。

本発明は、上記事実に鑑み、免震設計上の自由度が高い免震構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、下部構造物と上部構造物との間に積層ゴムと球面滑り支承を配置した免震構造であって、前記積層ゴムと前記球面滑り支承は、前記下部構造物と前記上部構造物が横荷重を受けて相対移動するとき、いずれも水平変位するよう並列に配置されている。

請求項１に記載の発明によれば、下部構造物と上部構造物が横荷重を受けて相対移動したとき、積層ゴムと球面滑り支承がいずれも水平方向に変位する。
これにより、積層ゴムと球面滑り支承の荷重分担の割合を任意に設定することで、積層ゴムと球面滑り支承のそれぞれの特性を生かした免震構造を提供することができる。

即ち、本発明の、積層ゴムに負担させる荷重割合やゴムの硬さを調整することで、免震構造の最大水平変位量を、球面滑り支承だけで免震構造を構成した場合の最大水平変位量と同一とすることができる。この場合には、球面滑り支承が単独のときの滑り出しトリガーとなる地震力よりも小さな地震力で、免震効果を発揮させることができる。

一方、本発明の、積層ゴムに負担させる荷重割合やゴムの硬さを調整することで、免震構造の滑り出しトリガーとなる地震力を、球面滑り支承だけで免震構造を構成した場合の滑り出しトリガーとなる地震力と同一とすることができる。この場合には、球面滑り支承が単独のときの最大水平変位量より、本発明の免震構造の最大水平変位量を小さくすることができる。
更に、積層ゴムに負担させる荷重割合やゴムの硬さを調整することで、これらの中間の特性を持たせることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の免震構造において、前記積層ゴムと前記球面滑り支承は、前記上部構造物を分担して支持し、前記下部構造物と前記上部構造物が横荷重を受けて相対移動するとき、前記積層ゴムが支持する前記上部構造物の支持荷重が、前記球面滑り支承へ移行される。

請求項２に記載の発明によれば、上部構造物が、並列に配置された積層ゴムと球面滑り支承に分担されて支持されている。このとき、下部構造物と上部構造物が横荷重を受けて相対移動したとき、相対移動量に応じて、積層ゴムは沈み込む方向へ変形し、球面滑り支承は、上部構造物を持ち上げる方向へ変位する。この結果、積層ゴムが支持していた上部構造物の荷重が、球面滑り支承へ移行される。
これにより、球面滑り支承が分担する上部構造物の荷重が増し、摩擦力の増大によって球面滑り支承の横方向への移動が抑制される。この結果、上部構造物の変形量（最大応答変位）を確保するための、クリアランスを小さくすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の免震構造において、前記上部構造物には、前記上部構造物から横方向に延出された張出部材が設けられ、前記下部構造物には、前記下部構造物の外周部から立ち上げられ、前記張出部材の外周面と距離をあけて外側を囲む立上がり部と、前記立上がり部の上端部から延出され、前記張出部材の上面と距離をあけて対向する上側支持部と、が設けられ、前記張出部材と前記上側支持部との間には、前記積層ゴムが設けられている。

請求項３に記載の発明によれば、上部構造物に設けられた張出部材と、下部構造物に設けられた上側支持部の間に、上部構造物の浮き上がりを抑制する積層ゴムが設けられている。この結果、積層ゴムにより、外力を受けて発生する上部構造物の浮上りが抑制され、上部構造物が、ロッキング振動による転倒モーメントや引抜き力を受けても、それらに抵抗することができる。
更に、下部構造物と上部構造物が横荷重を受けて相対移動したとき、相対移動量に応じて、球面滑り支承が上部構造物を持ち上げ、積層ゴムを圧縮するよう作用する。これにより、球面滑り支承が支持する上部構造物の支持荷重が増大し、球面滑り支承の横方向への移動が抑制される。この結果、上部構造物の変形量を確保するための、クリアランスを小さくすることができる。

本発明は、上記構成としてあるので、免震設計上の自由度が高い免震構造を提供することができる。

（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る免震構造の基本構成を示す断面図であり、（Ｂ）は球面滑り支承の浮き上がり量を示す特性図である。（Ａ）、（Ｂ）はいずれも本発明の第１実施形態に係る免震装置の変形を模式的に示す断面図である。（Ａ）、（Ｂ）はいずれも本発明の第１実施形態に係る免震装置の変形を模式的に示す断面図である。（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る免震構造の大地震時の履歴形状を示す特性図であり、（Ｂ）は中小地震時の履歴形状を示す特性図である。本発明の第１実施形態に係る免震構造の大地震時の履歴形状を示す他の特性図である。（Ａ）、（Ｂ）はいずれも本発明の第１実施形態に係る球面滑り支承の他の構成を示す断面図である。（Ａ）〜（Ｄ）はいずれも本発明の第１実施形態に係る球面滑り支承の他の構成を示す断面図である。（Ａ）、（Ｂ）はいずれも本発明の第２実施形態に係る免震装置の構成を模式的に示す断面図である。本発明の第２実施形態に係る免震構造の履歴形状を示す特性図である。本発明の第３実施形態に係る免震構造の基本構成を模式的に示す断面図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る免震構造について、図１（Ａ）〜図７（Ｄ）を用いて説明する。
ここで、図１（Ａ）は免震構造を模式的に示す断面図、（Ｂ）は球面滑り支承の浮上り量の一例を示す特性図であり、図２（Ａ）〜図３（Ｂ）は、いずれも免震装置の変形を模式的に示す断面図であり、図４（Ａ）〜図５は免震装置の履歴形状を示す特性図である。また、図６（Ａ）〜図７（Ｄ）は、球面滑り支承の他の構成例を示す断面図である。

図１（Ａ）に示すように、第１実施形態に係る免震構造は、免震装置１０を、下部構造物１２の上面と、上部構造物１４の下面との間の免震層３８に配置した構成である。免震装置１０は、複数の積層ゴム１６と複数の球面滑り支承１８で構成され、いずれも、同一の免震層３８に並列に配置されている。積層ゴム１６と球面滑り支承１８は、後述する荷重の移行を考慮して、交互にバランス良く配置するのが望ましい。

積層ゴム１６は、下フランジ２０Ｌが下部構造物１２の上面に固定され、上フランジ２０Ｕが上部構造物１４の下面に固定されている。また、球面滑り支承１８は、下側滑り板２４Ｌが下部構造物１２に固定され、上側滑り板２４Ｕが上部構造物１４に固定されている。ここに、免震層３８を形成する下部構造物１２の上部と、上部構造物１４の下部は、免震装置１０が地震時等の横荷重（以下、横荷重と記す。）を受けて変形しても、それぞれの取付け面を変形前と同じ平面に維持する剛性を備えている。

なお、本実施形態では、基礎部１３と、免震対象となる建物の間に免震層３８を設け、免震対象となる建物を上部構造物１４とし、免震層３８の下にある基礎部１３を下部構造物１２とした例を用いて説明を行う。しかし、これに限定されることはなく、建物の途中に免震層３８を設け、免震層３８の下を下部構造物１２とし、免震層３８の下を上部構造物１４としてもよい。

積層ゴム１６は、下フランジ２０Ｌと上フランジ２０Ｕの間にゴム部２２が設けられた、市場に広く流通している商品であり詳細な説明は省略する。なお、積層ゴム１６は、下部構造物１２と上部構造物１４が相対変位したとき、水平方向へ変形すると共に、僅かな量であるが、鉛直下向きに沈み込む特性を有している。

球面滑り支承１８は、上に凹の曲面を有する下側滑り板２４Ｌと、下に凹の曲面を有する上側滑り板２４Ｕを対向配置させ、下側滑り板２４Ｌと上側滑り板２４Ｕの間に、両端部に凸の曲面を有する柱状のスライダー２６を備えた構成である。スライダー２６は、下端面を下側滑り板２４Ｌの曲面と当接させ、上端面を上側滑り板２４Ｕの曲面と当接させている。
スライダー２６は、下側滑り板２４Ｌと上側滑り板２４Ｕの曲面に沿って、摺動可能に取り付けられ、上部構造物１４の荷重を支持し、下側滑り板２４Ｌと上側滑り板２４Ｕの相対移動を許容する。

球面滑り支承１８も、市場に広く流通している商品であり、詳細な説明は省略する。なお、球面滑り支承１８は、下部構造物１２と上部構造物１４が相対変位したとき、水平方向へ変位すると共に、僅かな量であるが鉛直上向きに上昇し、上部構造物１４を浮き上がらせる特性を有している。

また、球面滑り支承１８は、水平方向へ変位する際の摩擦力により、地震時等のエネルギーを吸収する。このため、球面滑り支承１８が負担する支持荷重が大きいほど、地震時等のエネルギーの減衰が大きくなる。

球面滑り支承１８に働く摩擦力Ｆ_ＦＰＳ（δ_ｘ）は、式（１）で与えられ、鉛直浮き上がり量δ_ｖは、式（２）で与えられ、曲率半径Ｒは、式（３）で与えられる。また、接線周期Ｔ（δ_ｘ）は、式（４）で与えられる。
式（１）〜式（４）は、後述する免震装置１０の具体的な設計に用いられる。

ここに、各記号は下記を表している。
Ｎ_ＦＰＳ（δ_ｘ）：球面滑り支承が負担する建物荷重
Ｋ_ｒ：積層ゴムの水平剛性の総和
Ｍ：建物総重量
ｍ_ＦＰＳ（δ_ｘ）：球面滑り支承が支持している建物重量

図１（Ｂ）に、球面滑り支承１８の水平変位δ_ｘと、鉛直浮き上がり量δ_ｖの関係の一例を示す。図１（Ｂ）は、横軸がＸ軸方向の水平変位であり、縦軸がＺ軸方向の鉛直浮き上がり量である。曲線で示す特性Ｒが、水平変位δ_ｘと鉛直浮き上がり量δ_ｖの関係を示している。
球面滑り支承１８は、Ｘ軸の＋側、又は−側への水平変位に伴い、球面に沿って鉛直方向へ浮き上がり、上部構造物１４を浮き上がり量δ_ｖだけ持ち上げる。なお、球面滑り支承１８の特性Ｒで示す曲線は、球面の一部であり、Ｙ軸方向を含む、あらゆる水平方向への変位に対し、上部構造物１４を浮き上がらせる。

免震装置１０は、積層ゴム１６と球面滑り支承１８を同一免震層３８に並列配置した構成である。積層ゴム１６と球面滑り支承１８は、横荷重を受けて鉛直方向に相反する挙動を示す。この結果、後述するように、積層ゴム１６が負担している長期荷重を、徐々に球面滑り支承１８へ移行させることができる。

ここで、積層ゴム１６と球面滑り支承１８の並列配置とは、下部構造物１２と上部構造物１４が、横荷重を受けて相対移動したとき、積層ゴム１６と球面滑り支承１８が、いずれも、水平変位するように配置されていることをいう。
具体的には、図１（Ａ）に示すように、下部構造物１２と上部構造物１４との間の同一免震層３８に、積層ゴム１６と球面滑り支承１８を、上下に重ねずに配置する構成をいう。

また、並列配置には、後述する図８（Ａ）に示すように、上部構造物４４の下部に張出部材５０を設け、下部構造物４２に、張出部材５０を囲むように立ち上がり部５２と上側支持部５４を設けた構成において、下部構造物４２と上部構造物４４との間に、積層ゴム１６と球面滑り支承１８を配置し、上側支持部５４と張出部材５０との間に、積層ゴム４６を配置する構成も含まれる。
更に、並列配置には、図１０に示すように、下部構造物４２と上部構造物４４との間に、球面滑り支承６２のみを配置し、上側支持部５４と張出部材５０との間に、積層ゴム４６を配置する構成も含まれる。

次に、免震装置１０の地震時の挙動について、図２（Ａ）〜図３（Ｂ）を用いて説明する。本実施形態では、積層ゴム１６と球面滑り支承１８が、均等（５０％ずつ）に上部構造物１４を分担して支持する場合の挙動を、４つのステップに分けて説明する。なお、均等に分担しない場合には、分担割合が多い方の特性が強く表れる挙動となる。

図２（Ａ）に示すステップ１は、地震が生じていない、又は球面滑り支承１８のすべり出しトリガーよりも小さい地震の状態を表している。水平変位は発生せず、球面滑り支承１８への荷重移行も生じていない。
積層ゴム１６が支持する支持荷重Ｐ１と、球面滑り支承１８が支持する支持荷重Ｐ２は、大きさが等しい（Ｐ１＝Ｐ２）。合計した支持荷重は、長期荷重と同じである（Ｐ１＋Ｐ２＝長期荷重）。

図２（Ｂ）に示すステップ２は、下部構造物１２と上部構造物１４が、横荷重を受けて、水平方向に相対移動を開始した状態を示している。
このとき、免震装置１０は、相対移動量に応じて、積層ゴム１６が沈み込む方向へ変形し、球面滑り支承１８が、上部構造物１４を持ち上げる方向へ変位する。この結果、上部構造物１４の上下方向の変位はほとんど生じないが、積層ゴム１６から球面滑り支承１８への支持荷重の移行が開始される。即ち、積層ゴム１６の支持荷重がＰ３（Ｐ３＜Ｐ１）に減少し、球面滑り支承１８の支持荷重がＰ２＋Ｐ４に増大する。ここに、Ｐ３＋Ｐ４＝Ｐ１である。

具体的には、Ｘ軸方向への水平変位量δｘ１が発生した場合、球面滑り支承１８は、図１（Ｂ）に示す特性Ｒの曲率に従って、上部構造物１４を、鉛直方向（Ｚ軸方向）へδｖ１だけ持ち上げる。一方、積層ゴム１６は、長期荷重により、既に高さδｖ２だけ沈み込みが発生しているため、その差分から求まる荷重が、球面滑り支承１８へ移行する。鉛直変位δｖ１は小さな量であるが、支持荷重の移し替えが開始している状態である。

図３（Ａ）に示すステップ３は、下部構造物１２と上部構造物１４の相対移動が更に進行し、支持荷重の乗り換えが終了した状態を示している（δｘ２＞δｘ１）。
球面滑り支承１８が支持する上部構造物１４の支持荷重は、Ｐ１＋Ｐ２に増大し、上部構造物１４の全荷重を負担する。一方、積層ゴム１６の支持する荷重は０となる。この結果、球面滑り支承１８の摩擦力が増大し、Ｘ軸方向への移動が抑制される。

具体的には、水平変形がδｘ１からδｘ２へ増大し、上部構造物１４が、鉛直方向に、δｖ１からδｖ２へ、持ち上げられた状態となる。積層ゴム１６の長期荷重による沈み込み量が元に戻るレベルまで建物が持ち上げられ、積層ゴム１６が支持していた長期荷重は全て球面滑り支承に移行される。球面滑り支承１８の摩擦力は増大し、入力エネルギーを大きく吸収する。

図３（Ｂ）に示すステップ４は、横荷重を受けて変位する方向が、＋Ｘ方向から−Ｘ方向へ切り替わる状態を示している。荷重の移し替えは終えており、下部構造物１２と上部構造物１４の相対変位が最大となる状態を示している。
具体的には、水平変形δｘ３が最大となり、上部構造物１４を鉛直方向に持ち上げる量δｖ３も最大となる。既に積層ゴム１６の支持荷重は、全て球面滑り支承１８に移行しており、変形抑制効果の高い状態を維持して最大応答変位（ピーク）を迎える。ピークを過ぎてもステップ３の水平変形に戻るまでの間、変形抑制効果の高い状態は維持される。

次に、免震装置１０の設計例について、図４（Ａ）〜図５に示す水平変位−層せん断力係数の履歴を用いて説明する。
本実施形態では、積層ゴム１６と球面滑り支承１８に支持させる支持荷重を調整することにより、免震機能の異なる免震装置１０を提供することができる。なお、具体的には、式（１）〜式（４）を用いた数値計算で最適値を求めればよい。

先ず、大地震時（極大地震を含む）の水平方向の最大応答変位量を、球面滑り支承１８のみで上部構造物１４を支持した場合と同等の最大応答変位量とし、かつ、球面滑り支承１８のみで上部構造物１４を支持した場合の、滑り出しトリガーとなる地震よりも小さな地震時にから、免震効果を発揮させる構成について説明する。

図４（Ａ）に示すように、水平変位−層せん断力係数特性の履歴を、中央部に凹部が設けられた鼓形状とすることで、実現することができる。
図４（Ａ）の横軸は水平変位量であり、中央部をゼロとし、中央部から離れる方向に水平変位量は増大する。縦軸は層せん断力係数であり、同様に中央部をゼロとし、中央部から離れる方向に層せん断力係数は増大する。
図４（Ａ）の破線で示す特性Ｐ１は、比較のために記載した、免震装置１０を全て球面滑り支承１８で構成した場合の特性であり、バイリニアの履歴形状となる。このとき、水平変位の最大値は±ａ１、滑り始めの層せん断力係数は±ｂ１となる。

実線で示す特性Ｐ２は、球面滑り支承１８と積層ゴム１６に、支持荷重を５０％ずつに分担させた場合の特性である。特性Ｐ２の履歴形状は、中央部が狭められた鼓形状となる。このとき、水平変位の最大値は±ａ１で両者は同等となり、滑り始めの層せん断力係数は、係数値±ｂ１より小さい、係数値±ｂ２となる。

即ち、球面滑り支承１８と積層ゴム１６に荷重負担を５０％ずつに分担させ、かつ、積層ゴム１６が変形を開始する際の剛性を、球面滑り支承１８の滑り出しトリガーよりも小さくすることで、特性Ｐ２を実現できる。この結果、免震装置１０の水平変形の最大値は±ａ１と変化させずに、滑り始めの層せん断力係数を±ｂ１より小さい、±ｂ２とすることができる。

なお、図４（Ｂ）は、中小地震時における球面滑り支承１８が単独の特性Ｐ１と、免震装置１０の特性Ｐ２を示している。
免震装置１０の特性Ｐ２は、層せん断力係数が±ｂ１より小さい±ｂ２となり、小さい振動から免震効果を発揮することができる。一方、水平変形の最大値は±ａ２から±ａ３へ、若干増大する。しかし、±ａ３の範囲は、水平変形の絶対値が小さい範囲であり、実質的な問題は生じないと言える。また、本実施形態に係る免震装置１０は、振幅の小さい領域におけるエネルギー吸収能力が高いため、収束性を改善できる。

次に、球面滑り支承１８のみで上部構造物１４を支持した場合と、球面滑り支承１８の滑り出しトリガーとなる地震力を同等に維持し、かつ、球面滑り支承１８のみで上部構造物１４を支持する場合より、最大応答変位量を小さくする構成について説明する。
図５は、上部構造物１４を球面滑り支承１８のみで支持した場合の、大地震時の履歴形状を示す特性Ｐ１と、球面滑り支承１８と積層ゴム１６に荷重負担を５０％ずつに分担させたときの特性Ｐ２を示している。

このとき、特性Ｐ２は、滑り始めの層せん断力係数の値±ｂ１は、特性Ｐ１と同等のままである。一方、水平変位量の最大値は、特性Ｐ１の±ａ１より小さい、±ａ２としている。
かかる履歴形状を有する免震装置１０を設計することにより、球面滑り支承１８の滑り出しトリガーを、球面滑り支承１８のみで上部構造物１４を支持した場合と同等に維持して、かつ、球面滑り支承１８のみで上部構造物１４を支持した場合の最大応答変位量±ａ１より小さい、±ａ２に最大応答変位量を抑制することができる。

本実施形態とすることにより、以下の効果を得ることができる。
免震層３８に、球面滑り支承１８と積層ゴム１６を適切に並列配置し、それぞれの荷重分担割合やゴムの硬さ等を調整することで、中小地震の小さい応答変位の領域では、球面滑り支承１８単独よりすべり出しトリガーを小さくし、かつ、大地震の大きな応答変位の領域では、球面滑り支承１８が単独の場合と同等の免震クリアランスを確保する免震装置１０を提供できる。

また、中小地震の小さい応答変位の領域では球面滑り支承１８が単独の場合と同等のすべり出しトリガーを確保し、かつ、大地震の大きな応答変位の領域では、球面滑り支承１８が単独の場合より小さな免震クリアランスを確保する免震装置１０を提供できる。
これにより、大変形時のエネルギー吸収能力を高くできるため、想定を超える地震が発生した場合でも、免震建物が擁壁に衝突する危険性を低減できる。
更に、本実施形態では、これらの中間の特性を持たせることもできる。

なお、本実施形態では、球面滑り支承１８は、両側球面構造を用いて説明した。しかし、これに限定されることはなく、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、片側球面構造の球面滑り支承２８を採用してもよい。
球面滑り支承２８を構成する、上に凹の曲面を有する下側滑り板３０Ｌを下部構造物１２に固定し、上側滑り板３０Ｕを上部構造物１４に固定する。これにより、上側滑り板３０Ｕと一体化されたスライダー２９が、下側滑り板３０Ｌの曲面上をスライドし、球面滑り支承１８と同様の作用、効果を得ることができる。

また、図７（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、二段球面構造の球面滑り支承３２を採用してもよい。球面滑り支承３２は、上に凹の曲面を有する外側の下側滑り板３４Ｌと、下に凹の曲面を有する外側の上側滑り板３４Ｕを有している。また、下側滑り板３４Ｌの曲面の上には、上に凹の曲面を有する内側の下側滑り板３５Ｌが設けられ、上側滑り板３４Ｌの曲面の上には、下に凹の曲面を有する内側の下側滑り板３５Ｕが設けられ、下側滑り板３５Ｌと上側滑り板３５Ｕの間に、スライダー３３を設けた構成である（図７（Ａ））。
下側滑り板３４Ｌを下部構造物１２に固定し、上側滑り板３４Ｕを上部構造物１４に固定することにより、中小地震時には、下側滑り板３５Ｌと上側滑り板３５Ｕが相対変位して地震エネルギーを吸収し（図７（Ｂ））、大地震時には、下側滑り板３４Ｌと上側滑り板３４Ｕが相対変位して地震エネルギーを吸収する（図７（Ｃ）、（Ｄ））。
これにより、球面滑り支承１８と同様の作用、効果を得ることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る免震構造について、図８（Ａ）、（Ｂ）、図９を用いて説明する。第２実施形態に係る免震構造は、上部構造物４４の浮上りを防止する浮上り防止機能を有する点において、第１実施形態に係る免震構造と相違する。相違点を中心に説明する。
ここで、図８（Ａ）は、第２実施形態に係る免震構造の基本構成を模式的に示す断面図であり、（Ｂ）は、地震力が作用した状態を示す断面図である。図９は免震装置の履歴形状を示す特性図である。

図８（Ａ）に示すように、上部構造物４４には、上部構造物４４の下端部から横方向に延出された張出部材５０が設けられている。張出部材５０の下面は、上部構造物４４の下面と同一平面とされ、上部構造物４４に浮上りや傾斜が発生したとき、上部構造物４４の浮上りや傾斜を、張出部材５０を介して抑制できる剛性を備えて一体化されている。

下部構造物４２には、下部構造物４２の外周部から立ち上げられ、張出部材５０の外周面と距離ｄ１をあけて外側を囲む、立上がり部５２が設けられている。更に、立上がり部５２の上端部からは、上部構造物４４へ向けて延出され、張出部材５０の上面と距離をあけて対向する上側支持部５４が設けられている。ここに、距離ｄ１は、上部構造物４４の最大応答変位（最大水平移動量）ｄ２より大きくされている。

張出部材５０は、底面、側面及び上面が、下部構造物４２、立上がり部５２及び上側支持部５４で、距離をあけて囲まれている。
本実施形態の免震装置４０は、積層ゴム１６、球面滑り支承１８及び積層ゴム４６で構成されている。下部構造物４２の上面と、上部構造物４４の下面で形成された免震層３８には、複数の積層ゴム１６、複数の球面滑り支承１８が並列配置され、張出部材５０の上面と、上側支持部５４の下面で形成された免震層３９には、積層ゴム４６が設けられている。

積層ゴム４６は、建物荷重を負担しない。しかし、水平荷重に対しては、積層ゴム１６及び球面滑り支承１８と、力学的に並列に作用する。
また、球面滑り支承１８によって発生する、鉛直方向の浮き上がりにより、積層ゴム４６に鉛直縮みが発生し、球面滑り支承１８を押下げる方向へ力を作用させる。下部構造物４２と上部構造物４４の相対変位が、より大きくなると、球面滑り支承１８を押下げる力は増大し、球面滑り支承１８の摩擦力を増大させ、球面滑り支承１８の水平変位を抑制する。

更に、本構成とすることにより、張出部材５０と上側支持部５４の間に設けられた積層ゴム４６により、外力を受けて発生する上部構造物４４の浮き上がりが抑制される。この結果、上部構造物４４がロッキング振動による転倒モーメントや引抜き力を受けても、それらに抵抗することができる。

本実施形態においても、図９に示す履歴形状とすることにより、球面滑り支承１８が単独の場合と比較して、球面滑り支承１８と滑り出しトリガーを同等に維持し、最大応答変位を小さくする構成を提供できる。

図９には、大地震時における、球面滑り支承１８のみを免震装置として用いた場合の特性Ｐ１と、免震装置４０における、球面滑り支承１８と積層ゴム１６に荷重負担を５０％ずつに分担させ、積層ゴム４６で浮上り防止を図った特性Ｐ２を示している。
特性Ｐ２は、滑り始めの層せん断力係数の値±ｂ１が、特性Ｐ１と同等のままである。一方、最大応答変位は、特性Ｐ１の±ａ１より小さい、±ａ２となる。
この結果、上部構造物４４の最大応答変位を確保するための、クリアランスを小さくすることができる。他の構成は、第１実施形態と同様であり、説明は省略する。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る免震構造について、図１０を用いて説明する。
第３実施形態に係る免震構造は、球面滑り支承６２のみで上部構造物４４を支持する点において、第２実施形態に係る免震構造と相違する。第２実施形態との相違点を中心に説明する。
ここで、図１０は、第３実施形態に係る免震構造に地震力が作用した状態を示す断面図である。

図１０に示すように、上部構造物４４には、上部構造物４４から横方向に延出された張出部材５０が設けられている。また、下部構造物４２には、下部構造物４２の外周部から、立上がり部５２が立ち上げられている。立上がり部５２は、張出部材５０の外周面と距離ｄ１をあけて外側を囲んでいる。

免震構造６０は、球面滑り支承６２と積層ゴム４６で構成されている。
積層ゴム４６は、張出部材５０の上面と、上側支持部５４の下面との間に設けられている。また、下部構造物４２の上面と、張出部材５０の下面との間であり、かつ、積層ゴム４６の直下の位置には、球面滑り支承６２が設けられている。即ち、積層ゴム４６と球面滑り支承６２は、張出部材５０を挟んで配置されている。球面滑り支承６２は、上部構造物４４の荷重を全て負担している。

本実施形態によれば、上部構造物４４に設けられた張出部材５０と、下部構造物６２に設けられた上側支持部５４の間には、積層ゴム４６が設けられ、上部構造物４４の浮き上がりを抑制している。また、張出部材５０と下部構造物６２の間の積層ゴム４６の直下には、球面滑り支承６２が設けられている。

積層ゴム４６は、建物荷重を負担しない。しかし、水平荷重に対しては、球面滑り支承６２と、力学的に並列に作用する。
また、球面滑り支承６２によって発生する、鉛直方向の浮き上がりにより、積層ゴム４６に鉛直縮みが発生し、球面滑り支承６２を押下げる方向へ力を作用させる。下部構造物４２と上部構造物４４の相対変位がより大きくなると、球面滑り支承６２を押下げる力は増大し、球面滑り支承６２の摩擦力を増大させ、球面滑り支承６２の水平変位を抑制する。この結果、上部構造物４４の最大応答変位を確保するための、クリアランスである、立ち上がり部５２と張出部材５０の外周面との距離ｄ１を小さくすることができる。

更に、本構成とすることにより、張出部材５０と上側支持部５４の間に設けられた積層ゴム４６により、外力を受けて発生する上部構造物４４の浮き上がりが抑制される。この結果、上部構造物４４がロッキング振動による転倒モーメントや引抜き力を受けても、それらに抵抗することができる。
本実施形態における履歴形状は、図９と同じ形状で表すことができるので、詳細は省略する。

なお、球面滑り支承６２は、張出部材５０を挟んで、積層ゴム４６の直下に設けられた場合について説明した。しかし、これに限定されることはなく、上部構造物４４と下部構造物４２の間の免震層３８に、他の球面滑り支承６２を追加し、球面滑り支承６２の数を増してもよい。他の構成は、第１実施形態と同様であり、説明は省略する。

１０、４０、６０免震装置
１２、４２下部構造物
１４、４４上部構造物
１６、４６積層ゴム
１８、６２球面滑り支承
３８、３９免震層
５０張出部材
５２立ち上がり部
５４上側支持部

Claims

下部構造物と上部構造物との間に積層ゴムと球面滑り支承を配置した免震構造であって、
前記積層ゴムと前記球面滑り支承は、前記下部構造物と前記上部構造物が横荷重を受けて相対移動するとき、いずれも水平変位するよう並列に配置されている
免震構造。
前記積層ゴムと前記球面滑り支承は、前記上部構造物を分担して支持し、
前記下部構造物と前記上部構造物が横荷重を受けて相対移動するとき、前記積層ゴムが支持する前記上部構造物の支持荷重が、前記球面滑り支承へ移行される
請求項１に記載の免震構造。
前記上部構造物には、前記上部構造物から横方向に延出された張出部材が設けられ、
前記下部構造物には、前記下部構造物の外周部から立ち上げられ、前記張出部材の外周面と距離をあけて外側を囲む立上がり部と、前記立上がり部の上端部から延出され、前記張出部材の上面と距離をあけて対向する上側支持部と、が設けられ、
前記張出部材と前記上側支持部との間には、前記積層ゴムが設けられている
請求項１又は２に記載の免震構造。