JP2016180292A - 免震構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】巨大地震に遭遇しても、過剰な地震エネルギー部分を免震装置本体の代わりに吸収し、免震装置の過大変形を抑制して免震装置本体が破損しないようにし、安価でかつ地震後にも簡単に交換できる変形制御装置を備えた免震建物構造を提供する。【解決手段】免震建物構造の立ち上がり壁８と免震建物構造躯体との間にクリアランスＡが形成され、基礎構造１と上部構造２との間にピットが形成され、前記クリアランスＡの所要個所に変形制御装置１３が設けられている。該変形制御装置１３は、エネルギー吸収部材１４と変形ストッパー部材１５とからなる。地震後に、免震装置と共に変形制御装置１３が元の状態に復元する。さらに、巨大地震が生じた場合に、変形ストッパー部材１５がエネルギー吸収部材１４に当接して押圧し、エネルギー吸収部材１４が押し潰され地震エネルギーを吸収し、免震装置が過大変形および破損しないように作用する。【選択図】図１

Description

本発明は、免震建物構造に関するものである。

免震建物構造において、建物の固有周期を長くして地震入力を低減させ、地震時に建物が受ける力を小さくするものとして知られている。このような免震建物構造としては、基礎構造と上部構造とを分離し、その間に免震装置を設置し、これらによって地震エネルギーを吸収するようにしたものである。一般的に免震装置は大きく分けてアイソレータとダンパーという２つの装置で構成されている。アイソレータは建物の固有周期を長くする役割を持つと同時に、建物重量を支えるように、積層ゴム系のものとすべり系の２種類ある。また、アイソレータの中にはダンパー機能を兼ね備えているものもある。ダンパーは地震時の建物の揺れ幅を抑えたり揺れを早く留める役割をする装置であり、建物の重量を支えるものではないのである。すべり系はすべり支承と転がり支承があり、摩擦係数が非常に小さいため、地盤の揺れを上部建物に伝達しにくいという特徴を持っている。しかしながら、依然として免震建物構造の免震装置として積層ゴムがよく用いられているが、この種の免震装置は、薄いゴム板と鋼板とを交互に積層して接着したものであり、水平方向には柔軟で、変形しても元の位置に戻る免震機能を有するものであるが、上下方向には硬くて上部構造の荷重を十分支持できるようになっているため、大きな引張力には対応できないのである。地震時にロッキング現象によって上部構造と下部構造との間に大きな引張力が生じた場合には、免震装置は破損され、上部構造が基礎構造から分離してしまうという問題点があった。

上記の問題点を解決するために、従来技術として複数の発明が開示されている。例えば、第１の従来技術として、基礎構造と縁切りした上部構造との間に免震装置が設置されるとともに、前記基礎構造と上部構造とにわたって所定の方向に傾斜したＰＣ鋼材が設けられ、該ＰＣ鋼材は、１端部が基礎構造のフーチングに固定され、他端部が、柱に接合された一方の梁の端部と他方の梁の端部とにわたって取り付けた火打ち板に固定された免震建物構造である（特許文献１参照）。

この免震構造物によれば、基礎構造と上部構造とをＰＣ鋼材で繋ぎ合わせたので、地震による垂直荷重により上部構造が基礎構造から分離するのを妨げる。また、地震による水平荷重を免震アイソレータで減衰して上部構造の水平方向の揺れを少なくする。さらに、地震による水平荷重または地震による垂直荷重をＰＣ鋼材と免震装置とで減衰することができるとともに、これらの荷重に抵抗することができる、というものである。

また、公知に係る第２の従来技術としては、鋼管杭と縁切りした基礎との間に免震装置が設置され、該免震装置が杭頭部の周囲に形成された根巻コンクリートの上に設置され、該根巻コンクリートは鋼管に充填されたコンクリートが溢れ出て地面から突出した杭頭部を覆うように形成され、前記免震装置を貫通して鋼管杭と基礎とにわたって引張材が設けられた免震構造物である（特許文献２参照）。

この免震構造物によれば、大地震に対して免震装置の薄ゴム板の降伏を避けることができるので、免震装置を交換する必要がない。また長周期地盤振動の可能性がある地盤に建つ建物に対しても巨大地震の発生による共振を避けて制震作用が働くので、免震装置の薄ゴム板が降伏して建物が元の位置に戻らないということがなくなる。また、免震装置の上下端は、直下型地震動による上下方向衝撃波の増幅を防止することができるので、免震装置における薄ゴム板の劣化と降伏とを防ぐことができる、というものである。

特許第３３３３１６３号公報 特許第３９８２５８５号公報

しかしながら、前記第１および第２の従来技術においては、いずれも交換できない構成になっているため、設計上想定以上の極大地震に遭遇してＰＣ鋼材が降伏または破断した場合には、地震後に復元することができないという問題点があり、また、免震装置の高さによって上部構造と基礎構造との間に掛けられたＰＣ鋼材が比較的短い場合は、引張荷重を受ける際にＰＣ鋼材の伸びが小さいので、地震の衝撃力によって急激に破断し免震装置が損傷される虞がある。さらに、第２の従来技術においては、引張材が免震装置を貫通して設けられているため、免震装置として量産品が採用できず特注品となるので、非常に高価なものとなり、免震装置の使用選択肢が大幅に減少するという問題点がある。

また、前記したように、積層ゴム系のものとすべり系の特徴を活用して、最近では、積層ゴム支承とすべり支承を併用して免震建物を構築し、コストを低減することが図られるようになってきている。

しかしながら、耐震設計は、建築基準法に基づいて行うこととしているが、近年の傾向では、建築基準法に定められた地震震度（５強〜６弱）を超える巨大地震が発生することが増えてきている。設計上想定以上の巨大地震が発生した場合には、前記積層ゴム支承とすべり支承を併用して免震建物を構築しても、すべり支承が建物の水平変位を抑制できないため、積層ゴム支承が許容水平変形を超えた過大変形が発生して破損するばかりでなく、建物が滑り過ぎて転倒する危険性も生ずる。そのために、積層ゴム支承や制震ダンパーを多く増やして設置することが必要となり、反ってコスト高になるという問題点を有することになる。

また、既存の免震建物においては，当時の設計上想定した地震が現在の巨大地震より低いため、免震装置の過大変形によって免震装置自体が破損するばかりでなく、建物の揺れが止まらないで過大変位するため、補強しないと使用不能となったとの報告もある。

そこで、本発明は、設計上想定以上の巨大地震に遭遇しても、過剰な地震エネルギー部分を免震装置本体の代わりに吸収し、免震装置の過大変形を抑制して免震装置本体が破損しないようにすると共に、安価でかつ地震後にも簡単に交換できる変形制御装置を備えた免震建物構造とすることを目的とするものである。

本発明は、上記目的を達成するための具体的手段として、本発明に係る第１の発明は、基礎構造と上部構造との間に免震装置を介在させてある免震建物構造であって、前記免震建物構造の外周部立ち上がり壁と免震建物の上部構造躯体との間にクリアランスが形成されると共に、前記基礎構造と上部構造との間にピットが形成され、前記クリアランスの所要個所に変形制御装置を設けることを特徴とする免震建物構造を提供するものである。

また、本発明に係る第２の発明は、基礎構造と上部構造との間に免震装置を介在させてある免震建物構造であって、前記免震建物構造の外周部立ち上がり壁と免震建物の上部構造躯体との間にクリアランスが形成されると共に、前記基礎構造と上部構造との間にピットが形成され、該ピットの所要個所に変形制御装置が設けてあることを特徴とする免震建物構造を提供するものである。

前記第１および第２の発明においては、前記変形制御装置は、所要の遊間距離をもって設置されるエネルギー吸収部材と変形ストッパー部材とからなり、該エネルギー吸収部材は多段構造にし、各段に弾性体または粘弾性体とプレートとで構成されていること；前記各段における弾性体のバネ係数を異なるものとし、表面から取付部までの順に大きくし、その大きさの順は、下記の関係
Ｋ2＝α2・Ｋ1、
Ｋ3＝α3・Ｋ2、・・・
Ｋｎ＝αｎ・Ｋ（ｎ−1）
Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3、・・・・Ｋｎ ：表面からの順に各段の弾性体のバネ係数
α2、α3、・・・αｎ ：各段の割増し係数
1＜α2、α3、・・・・αｎ＜10
ｎ ：段数
とすること；および前記弾性体のバネ係数の特性は、線形バネまたは非線形バネのいずれかとすること、を付加的な要件として含むものである。

本発明に係る免震建物構造によれば、変形制御装置を設けたことにより以下に示す通りの効果を奏する。
１．免震装置と共に変形制御装置を設置したことにより、設計上想定以上の巨大地震に遭遇しても、免震装置本体の代わりに過剰の地震エネルギーを吸収し、免震装置の過大変形を抑制して免震装置本体の破損を防止すると共に、免震建物構造全体の安全性を大幅に高めることができる。
２．変形制御装置を設置したことにより、高価な制震ダンパーを増やさずに、積層ゴム支承とすべり支承とを併用することができ、安価で安全性の高い免震建物構造を構築することができる。
３．設置した変形制御装置は、簡単に交換可能な構成であるため、巨大地震に遭遇して変形制御装置を構成する弾性体がエネルギーを吸収して押し潰された状態になっても、免震装置本体の破損を回避でき、地震後に安価で簡単に取り換えることができる。
４．変形制御装置は、既存の免震建物の補強にも簡単に設置して使用することができる。
５．変位制御効果と共に、制震（振）効果が得られ、制震（振）ダンパーとして利用することができ、従来の高価な制震（振）ダンパーより安価であり、コトスダウンが図れる。

本発明の第１の実施の形態に係る免震建物構造の要部を略示的に示した断面図である。 同実施の形態に係る免震建物構造における巨大地震を受けた時に変形制御装置が作用した状態を略示的に示した断面図である。 同実施の形態に係る免震建物構造における変形制御装置のエネルギー吸収部材の断面を拡大して示すもので、（ａ）は巨大地震エネルギーを受ける前の断面図であり、（ｂ）は巨大地震エネルギーを受けた状態を示す断面図である。 同実施の形態に係る免震建物構造における変形制御装置を構成する弾性体のバネ特性を示すもので、（ａ）は弾性体の線形バネを示すグラフ、（ｂ）は粘弾性体の非線形バネを示すグラフである。 同実施の形態に係る免震建物構造における実施例として、変形制御装置を保護する構成を略示的に示した断面図である。 同実施の形態に係る免震建物構造における実施例において、巨大地震エネルギーを受けた状態を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る免震建物構造の要部を略示的に示した断面図である。 同実施の形態に係る免震建物構造における巨大地震を受けた時に変形制御装置が作用した状態を略示的に示した断面図である。 同実施の形態に係る免震建物構造における実施例として、変形制御装置を保護する構成を略示的に示した断面図である。 同実施の形態に係る免震建物構造における実施例において、巨大地震エネルギーを受けた状態を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る免震建物構造における免震装置と変形制御装置とを取り付けた状態の要部のみを略示的に示した平面図である。 同実施の形態に係る免震建物構造における変形制御装置を取り付けた状態の要部のみを略示的に示した側面図である。 同実施の形態に係る免震建物構造における免震装置を取り付けた状態の要部のみを略示的に示した側面図である。 同実施の形態に係る免震建物構造における免震装置を取り付けた状態で、巨大地震を受けた時に変形制御装置が作用した状態を略示的に示した側面図である。 同実施の形態に係る免震建物構造における変形制御装置を構成する変形ストッパー部材を拡大して示した側面図である。 同実施の形態に係る免震建物構造における変形制御装置を取り付けた状態の要部のみを拡大して略示的に示した側面図である。 同実施の形態に係る免震建物構造における他の実施例を拡大して略示的に示した側面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る免震建物構造における免震装置と変形制御装置とを取り付けた状態の要部のみを略示的に示した側面図である。 同実施の形態に係る免震建物構造における免震装置と変形制御装置とを取り付けた状態で、巨大地震を受けた時に変形制御装置が作用した状態を略示的に示した側面図である。

本発明を図示の複数の実施の形態に基づいて詳しく説明する。まず、図１〜４に示した第１の実施の形態に係る免震建物構造について説明する。図１において、免震建物構造は、基本的に基礎構造１と上部構造２との間に免震装置３が配置され、基礎構造１は地盤４に打ち込んだ杭５の頭部にラップル基礎６を設けると共に、杭５の頭部周辺と地盤４の上面を覆うマットスラブ７が形成され、該マットスラブ７に連結させて基礎部分の外周を囲う立ち上がり壁８が設けられている。上部構造２は、建物の各柱９を支えるフーチング１０がそれぞれ設けられると共に、該各フーチング１０間をつなぐ大梁（地中梁）１１が設けられ、該大梁１１の上面にスラブ１２が形成されている。そして、免震装置３は杭頭部のラップル基礎６とフーチング１０との間に設置されている。また、前記立ち上がり壁８と免震建物の上部構造躯体２（図１ではフーチング１０）との間にクリアランスＡが形成されている。

本発明に係る第１の発明においては、前記クリアランスＡに変形制御装置１３を設けた構成に特徴がある。即ち、変形制御装置１３は、エネルギー吸収部材１４と変形ストッパー部材１５とからなるものであって、立ち上がり壁８に所要の箱抜き凹部１６を設けて一方のエネルギー吸収部材１４を配設し、他方の変形ストッパー部材１５はエネルギー吸収部材１４に対向させてフーチング１０側に取り付けるのである。この場合に重要なことは、エネルギー吸収部材１４と変形ストッパー部材１５との間に所要の遊間距離ａをもって設置することである。

そして、図２に示したように、地震が発生した時に、基礎構造１からの地震エネルギーは免震装置３によって吸収され、揺れを上部構造２に伝わらないようにするが、免震装置３の限界（許容変形能力）を超えるような地震が生じた場合に、その限界を超える前に、変形制御装置１３によって地震エネルギーを吸収し、揺れによる変形を制御するのである。つまり、設計通りの地震範囲内では、免震装置３によって地震エネルギーを充分吸収できるのであるが、それを超える地震が生じた時に、免震装置３の限界を超える前に、変形ストッパー部材１５がエネルギー吸収部材１４に当接し、エネルギー吸収部材１４の弾性変形により地震エネルギーを吸収し、免震装置３の限界を超えないようにしているのである。地震後、免震装置３と共に変形制御装置１３が元の状態に復元する。更に、設計上想定以上の巨大地震が生じた場合に、変形ストッパー部材１５がエネルギー吸収部材１４に押圧し、エネルギー吸収部材１４が押し潰されることにより地震エネルギーを吸収し、免震装置３が過大変形および破損しないようにしているのである。なお、立ち上がり壁８を含めて外周部は蓋部材１９によって全面的にカバーされている。

変形制御装置１３におけるエネルギー吸収部材１４は、図３（ａ）に示したように、プレート１７と弾性体または粘弾性体１８とで２段以上の多段構造としたものであり、プレート１７は金属であり、弾性体は、例えば、天然ゴム、合成ゴムや高減衰ゴム、または低反発弾性ゴム等から適宜選んで使用するものであり、また、粘弾性体としては、例えば、低反発材やシリコーン樹脂等から適宜選択して使用するものであって、特に限定されるものではない。各段の弾性体または粘弾性体は、全て同一材料とすることができる。また、弾性体と粘弾性体を両方使用することもできる。例えば、４段とする場合は、第１段目を粘弾性体とし、第２段目以後に弾性体とすることができる。

さらに、各段の弾性体を異なる材料とし、弾性体のバネ係数を異なるように１段目をＫ１、２段目以降をそれぞれＫ２、Ｋ３、・・・Ｋｎとし、表面側から裏面側、即ち、取付部まで順に大きくし、その大きさの順は、下記の関係とすることが好ましい。
Ｋ2＝α2・Ｋ1、
Ｋ3＝α3・Ｋ2、・・・
Ｋｎ＝αｎ・Ｋ（ｎ−1）
Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3、・・・・Ｋｎ ：表面からの順に各段の弾性体のバネ係数
α2、α3、・・・αｎ ：各段の割増し係数
1＜α2、α3、・・・・αｎ＜10
ｎ ：段数

ようするに、各段の弾性体の硬さを変えて、表面から取付部までの順に弾性体の変形量を調整することによって、地震エネルギーを十分に吸収して地震力の衝撃を和らげることが好ましい。例えば、４段とする場合には、第１段に最も柔らかいもの、例えば、低反発弾性ゴムとし、先に変形してエネルギーを吸収して地震力の衝撃を和らげ、変形能力が殆ど尽してから第２段の柔らかい弾性ゴムが続けて変形して同様にエネルギーを吸収する、以後、第３段と第４段の順に硬くして変形し難くなり、図３（ｂ）に示したように、最大変形時の各段の変形量がδ1＞δ2＞δ3＞δ4となり、免震装置の過大変形を防ぐことができる。
なお、上記の各段の割増し係数α2、α3・・・αｎは、免震装置の使用種類、配置方法や建物の規模、重量、地盤状況によって適切に設定することができる。例えば、4段とする場合は、α2：α3：α4＝1：2：3とする場合もあるし、α2：α3：α4＝2：2：2とする場合もある。さらに、α2：α3：α4＝1：3：8とする可能性もある。なお、矢印Ｐは、地震揺れに基づき変形ストッパー部材１５による押圧力を示すものである。

遊間距離ａは、予め免震装置３の許容変形能力（最大許容変形値）に合せて設定することができるものである。例えば、免震装置３における積層ゴム支承の許容最大変形角が４５度であるとする場合は、遊間距離ａを積層ゴム支承の変形角が３５度〜４０度になった時の変形量に合せて設定することが望ましい。つまり、免震装置３の許容変形能力（最大許容変形値）の７０％〜８０％に合せて所要の遊間距離ａを設定することが好ましい。例えば、許容変形能力の７０％に達した時点から、変形ストッパー部材１５がエネルギー吸収部材１４に接触して変形制御し始め、表面の第１段目の弾性材とする弾性ゴム１８が最も大きく変形してエネルギーを吸収しながら地震力の衝撃を和らげ、次の２段目から弾性ゴム１８の変形量が順次に小さくなる。免震装置３の変形が大きくなってくると、次の各段の弾性体とも順次に変形が大きくなりエネルギーを吸収し免震装置３の変形を制御する。地震後、免震装置３と共に変形制御装置１３が元の状態に復元する。設計上想定した以上の巨大地震が発生した場合には、免震装置３の最大許容変形値である変形角が４５度になると、変形制御装置の変形も最大となり、免震装置３がそれ以上の変形しないように、免震装置３の代わりに弾性ゴム１８を順次押し潰してエネルギー吸収をして変形を抑制する。つまり、免震装置本体は破損することなく、免震装置３が最大許容変形値以上の変形を抑制するように変形制御装置１３で対応して免震建物全体の変位を制御する構造仕組みである。なお、巨大地震によって変形制御装置１３が塑性変形して潰された場合には、地震後、変形制御装置１３は簡単に取替できるため、免震建物構造を速やかに復元することができる。

また、弾性体のバネ特性として、図４（ａ）（ｂ）に示したように、線形バネまたは非線形バネのいずれかとすることができる。ようするに、弾性体を最も一般的な完全弾性ゴムとすることはいうまでもないである。その他には、降伏点荷重Ｑまで第１剛性として荷重が上がり、降伏点に達してから、荷重が上がらず変形のみ進行し、一定の変形を経て再び第２剛性として荷重が上がる。第１剛性に比べ第２剛性が高くなりゴムが硬くなる特性を持つ非線形弾性ゴムとすることによって、降伏までの第１剛性の段階では、主にエネルギー吸収段階として作用し、降伏後の第２剛性の段階では、主に変位制御段階として作用するのである。

変形ストッパー部材１５は、例えば、軽量かつ高強度の鉄骨製とすることが好ましいが、これに限ることなく、表面と裏面に鋼板を打込んだコンクリートブロックとしてもよい。その形状は、円形や正方形または多角形としてもよい。その表面の大きさは、エネルギー吸収部材１４の表面より小さくし、免震建物の揺れによって上下にずれが生じても、確実にエネルギー吸収部材１４の表面内に接することが確保されるのである。

また、前記第１の実施の形態に係る他の実施例として、図５，６に示したように、クリアランスＡに設置された変形制御装置１３内に、例えば、外部から石ころや泥などの落下物、およびネズミなど小動物が入り込まないように、樹脂製の蛇腹状カバー２０を取り付けて変形制御装置１３を保護することが望ましい。このようにカバーを取り付けることにより、変形制御装置１３がどのような場合でも常に正常に機能するようになる。

次に、第２の実施の形態に係る免震建物構造について図７〜図８について説明する。
この免震建物構造は、前記第１実施例の免震建物構造と、異なる点は、変形制御装置１３の一部構造と取り付け位置とが異なるのみで、他の構成部分は実質的に同一であるので、同一符号を付してその詳細についての説明は重複するので省略する。
即ち、図７に示したように、外周を囲う立ち上がり壁８とフーチング１０との間に形成されたクリアランスＡに変形制御装置１３が設置される。即ち、変形制御装置１３は、エネルギー吸収部材１４と変形ストッパー部材１５とからなるものであって、エネルギー吸収部材１４は、フーチング１０側に取り付けられ、変形ストッパー部材１５は、立ち上がり壁８側に取り付けられるのである。そして、エネルギー吸収部材１４と変形ストッパー部材１５との間に遊間距離ａを設けること、およびエネルギー吸収部材１４の構成については前記第１の実施の形態と同一である。そこで、立ち上がり壁８側に取り付けられる変形ストッパー部材１５は平板状を呈するものであり、支圧板として受ける衝撃力を均等にコンクリート製立ち上がり壁８に伝達してコンクリート壁を破損しないようにするものであり、そして、立ち上がり壁８に凹部を形成しないで取り付けることができる点で相違する。この実施の形態により、コンクリート製立ち上がり壁８を厚くする必要はないため、従来通りの壁にも適用でき、特に、既存の免震建物の補強に簡単に対応できるのである。

しかしながら、図８に示したように、変形制御装置１３の作用については、設計通りの地震範囲内では、免震装置３によって地震エネルギーを充分吸収できるのであるが、それを超える地震が生じた時に、免震装置３の限界を超える前に、変形ストッパー部材１５がエネルギー吸収部材１４に当接し、エネルギー吸収部材１４の弾性変形により地震エネルギーを吸収し、免震装置３の限界を超えないようにしているのである。地震後、免震装置３と共に変形制御装置１３が元の状態に復元する。さらに、設計上想定以上の巨大地震が生じた場合に、変形ストッパー部材１５がエネルギー吸収部材１４を押圧し、エネルギー吸収部材１４が押し潰されることにより地震エネルギーを吸収し、免震装置３が過大変形および破損しないようにする点では前記第１の実施の形態と同じであり、それによって、免震装置３の代わりにエネルギー吸収部材１４の弾性ゴム１８を順次押し潰してエネルギー吸収をして変形を抑制し、免震装置３の破損を防止する点でも同じである。

また、この第２の実施の形態でも、図９と図１０に他の実施例を示してある。この実施例においても、前記第１の実施の形態に係る他の実施例と同様に、クリアランスＡに設置された変形制御装置１３内に、例えば、外部から石ころや泥などの落下物、およびネズミなど小動物が入り込まないように、樹脂製の蛇腹状カバー２０を取り付けて変形制御装置１３を保護することが望ましい。このようにカバーを取り付けることにより、変形制御装置１３がどのような場合でも常に正常に機能するようになる点でも同じである。

さらに、第３の実施の形態に係る免震建物構造について図１１〜図１２について説明する。
この免震建物構造は、前記第１と第２の実施の形態に係る免震建物構造と異なる点は、免震装置として積層ゴム系の免震装置３とすべり系の免震装置３ａとを併用した免震建物であって、使用される変形制御装置としても前記第１と第２の実施の形態で説明した免震建物の外周面のクリアランスＡに設置される変形制御装置１３と、免震建物の上部構造２の大梁（地中梁）１１と基礎構造１のマットスラブ７との間に形成されたビットＢに設置される変形制御装置１３ａとを併用した点で異なるのみで、他の構成部分は実質的に同一であるので、同一符号を付してその詳細についての説明は重複するので省略する。

免震建物構造２１は、図１１、図１２に示したように、一例として柱９と大梁１１とで建造物が構成され、基礎部分（基礎構造１）と建造物（上部構造２）とは、杭５の頭部に設けたラップル基礎６と柱９が取り付けられるフーチング１０との間に免震装置３が取り付けられるものである。そして、この実施例では、建造物の外側部に位置する杭頭部のラップル基礎６とフーチング１０との間に配設される免震装置３は積層ゴム系のもの、例えば、鉛プラグ入り積層ゴムアイソレータ（黒丸表示）であり、建造物の外側部から内側に位置する杭頭部のラップル基礎６とフーチング１０との間にすべり系の免震装置３ａ、例えば、剛すべり支承（白丸表示）を設置して、要するに、積層ゴム系の免震装置３とすべり系の免震装置３ａとを所要のパターンで併用して設置した免震建物構造２１である。但し、上記の免震装置３、３ａの配列パターンは、あくまでも一例であって、積層ゴム系の免震装置３とすべり系の免震装置３ａとの配列パターンは、これに限定されるものではなく、必要に応じて所要個所に増減して配置してもよい。

このように、免震装置３とすべり系の免震装置３ａとを併用することにより、すべり系の免震装置３ａによるすべり支承が建物の水平変位を抑制できないため、免震装置３の積層ゴム支承が許容水平変形を超えた過大変形が発生して破損するばかりでなく、建物が滑り過ぎて転倒する危険性も生ずる。そのために、免震建物の外周面におけるクリアランスＡに設置される変形制御装置１３と、免震建物の上部構造２の大梁（地中梁）１１と基礎構造１のマットスラブ７との間に形成されたビットＢに設置される変形制御装置１３ａとを併用するのであり、その変形制御装置１３ａの設置については、外周部より内側で、例えば、建物の長辺方向においては、内側の大梁１１に対して一つ置きに取り付け、短辺方向においては、隣接状態で取り付けるようにする。なお、図示は省略するが、本発明に係る第１の発明は、建造物の外周部におけるクリアランスＡにのみ変形制御装置１３を設置するものであり、第２の発明は、免震建物の内側のビットＢにのみ変形制御装置１３ａを設置するものである。
従って、変形制御装置１３および１３ａの配置は、免震建物の形状や高さ、構造形式および免震装置の種類等に合わせて適切に対応することが望ましい。例えば、一般の免震建物の場合には、主に第１の発明のように外周面にのみ変形制御装置１３を配置して対応することが可能である。既存の免震建物を補強する場合においては、外周面の既存クリアランスＡに制約があって、変形制御装置１３の設置が困難である場合には、第２発明の様に免震建物の内部にのみ変形制御装置１３ａを設置して対応することができる。さらに、大規模な免震建物の場合には、やはり図１１，１２に示すように、第１発明と第２発明とを併用して対応させることが好ましい。

次に、大梁１１に取り付けられる変形制御装置１３ａの具体的な構成について説明する。
図１３に示したように、変形制御装置１３ａは、上部構造２の大梁（地中梁）１１と基礎構造１のマットスラブ７との間に形成されたビットＢに設置されるものであり、該変形制御装置１３ａは、２個のエネルギー吸収部材１４ａと１個の変形ストッパー部材１５ａとからなるものであって、該変形ストッパー部材１５ａは、前記エネルギー吸収部材１４ａと当接する当接部１５ｂとを鋼管に溶接して両側に備えた、概ね金槌形状を呈するものであって、アーム部１５ｃと一体に形成された取付用プレート１５ｄを介して大梁１１の略中央部に取り付けられ、該変形ストッパー部材１５ａの両側、即ち、当接部１５ｂ側にそれぞれ所要の間隔をもってエネルギー吸収部材１４ａが支持部材１４ｂを介してマットスラブ７に複数のボルトナット２２により取り付けて配設されるものである。

そして、図１４に示したように、設計通りの地震範囲内では、免震装置３によって地震エネルギーを充分吸収できるのであるが、それを超える地震が生じた時に、免震装置３の限界を超える前に、エネルギー吸収部材１４ａの一方が変形ストッパー部材１５ａの一方に当接し、免震装置３の限界を超えないようにしているのである。地震後、免震装置３と共に変形制御装置１３ａが元の状態に復元する。さらに、設計上想定以上の巨大地震が生じた場合に、変形ストッパー部材１５ａがエネルギー吸収部材１４ａを押圧し、エネルギー吸収部材１４ａが押し潰されることにより地震エネルギーを吸収し、免震装置３が過大変形および破損しないようにする点では同じであり、それによって、免震装置３の代わりにエネルギー吸収部材１４ａを構成する弾性ゴムを押し潰してエネルギー吸収をして変形を抑制し、免震装置３の破損を防止する点でも同じである。

この場合の変形ストッパー部材１５ａは、図１５に示したように、概ね金槌状を呈するものであって、その両側の当接部１５ｂは、鋼管の両端に円形状のプレートが溶接されて取り付けられているが、四角形状または多角形状のプレートであってもよいのである。また、アーム部１５ｃとしては、剛性のプレートで形成され、該アーム部１５ｃに取付用プレート１５ｄが溶接手段等により一体的に取り付けられ、該取付用プレート１５ｄを介して複数のボルトナット２３等により強固に取り付けられる。

さらに、図１６に示したように、エネルギー吸収部材１４ａは、前記第１の実施の形態と同様に、プレート１７と弾性体１８とで２段以上の多段構造としたものであり、プレート１７は金属であり、弾性体は、例えば、天然ゴム、合成ゴムや高減衰ゴム、または低反発弾性ゴム等から適宜選んで使用するものであり、また、弾性体に代わって粘弾性体も使用でき、該粘弾性体としては、例えば、低反発材やシリコーン樹脂等から適宜選択して使用するものであって、特に限定されるものではないのであり、実質的に前記第１の実施の形態と同一のものが使用できるのである。そして、その弾性体または粘弾性体の性能についても同じであって、その説明は重複するので省略する。なお、変形ストッパー部材１５ａに対して所要の間隔をもってエネルギー吸収部材１４ａ配設されるとする、所要間隔というのは、前記第１の実施の形態で説明した遊間距離ａをもって設置することである。
また、図１７に示したように、エネルギー吸収部材１４ａと変形ストッパー部材１５ａとの間に、前記第１の実施の形態と同様に、樹脂製の蛇腹状カバー２０を取り付けて変形制御装置１３ａを保護することが望ましい。

前記第３の実施の形態に係る変形制御装置１３ａは、２個のエネルギー吸収部材１４ａと１個の変形ストッパー部材１５ａとからなるものであるが、第４の実施の形態として、図１８と図１９に示した、２個のエネルギー吸収部材１４ａと、該エネルギー吸収部材１４ａとそれぞれ対をなす２個の変形ストッパー部材１５ａとからなる２対１組の変形制御装置１３ａについて説明する。

まず、図１８に示したように、２対１組の変形制御装置１３ａは、上部構造２の大梁（地中梁）１１と基礎構造１のマットスラブ７との間に形成されたビットＢに設置されるものであって、各１対を成すエネルギー吸収部材１４ａと変形ストッパー部材１５ａの構成は、前記第３の実施の形態のものと実質的に同じである。そして、取り付けに関しては、大梁１１の両端部寄りにそれぞれ１組つづ取り付けられる。つまり、変形ストッパー部材１５ａは、取付用プレート１５ｄを介して大梁１１の両端部近傍にボルトナット２３により取り付けられ、該ストッパー部材１５ａの当接部１５ｂと所要の遊間距離ａをもってエネルギー吸収部材１４ａが支持部材１４ｂを介してマットスラブ７にボルトナット２２等によりそれぞれ取り付けて配設される。この場合に、取り付けられるエネルギー吸収部材１４ａはいずれもラップル基礎６寄りであって、双方が向かい合う方向で取り付けられるのである。

このように取り付けられた２対１組の変形制御装置１３ａは、図１９に示したように、設計通りの地震範囲内では、免震装置３によって地震エネルギーを充分吸収できるのであるが、それを超える巨大地震が発生した時に、一方のエネルギー吸収部材１４ａが一方の変形ストッパー部材１５ａの当接部１５ｂに当接し、エネルギー吸収部材１４ａが押し潰されることにより地震エネルギーを吸収し、免震装置３の限界を超えないようする点では同じであり、それによって、免震装置３の代わりにエネルギー吸収部材１４ａを構成する弾性ゴムを押し潰してエネルギー吸収させ、免震装置３の過大変形を抑制して破損を防止する点でも同じである。

また、本発明の変形制御装置１３、１３ａは、変位制御効果と共に、制震（振）効果が得られるため、制震（振）ダンパーとしても利用することができる。例えば、エネルギー吸収部材に粘弾性材を用いて、段数ｎを増やすことによって遊間距離ａを小さくすることができるし、遊間距離ａを免震装置の許容変形能力（最大許容変形値）の７０％以内に設定することによって、変形制御装置の制震（振）効果を高めることができる。さらに、弾（粘）性体１８の使用材料と段数ｎとを適切に調整して組み合わせをし、遊間距離ａをゼロとすることによって、変形制御装置を制震（振）ダンパーとして利用することが可能になるので、従来の高価な制震（振）ダンパーより安価であって、コストダウンが図れる。なお、制震（振）ダンパーを兼ねるとして利用する場合には、遊間距離ａを免震装置の許容変形能力（最大許容変形値）の１０〜７０％の範囲内に設定することが最も好ましい。
基礎構造１について、実施例では杭基礎５として示してあるが、これに限定することなく、独立基礎や布基礎等としてもよい。
上部構造２としては、特に限定することなく、ＲＣ造、ＰＣ造、Ｓ造またはＳＲＣ造の何れかとしてもよい。
以上説明した実施の形態は、本発明の構成要件（主旨）を限定するものではなく、本発明の主旨に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明に係る免震構造物は、基礎構造１と上部構造２との間に免震装置３が設置された免震建造物構造２１であって、前記免震建物構造の外周部立ち上がり壁８と免震建物の上部構造躯体２との間にクリアランスＡが形成されると共に、前記基礎構造１と上部構造２との間にピットＢが形成され、前記クリアランスＡの所要個所に変形制御装置１３を設け、または前記ビットＢの所要個所に変形制御装置１３ａを設け、該変形制御装置は、エネルギー吸収部材１４、１４ａと変形ストッパー部材１５、１５ａとからなるものであり、設計通りの地震範囲内では、免震装置３によって地震エネルギーを充分吸収できるのであるが、それを超える地震が生じた時に、免震装置３の限界を超える前に、変形ストッパー１５、１５ａがエネルギー吸収部材１４、１４ａに当接して押圧し、該エネルギー吸収部材１４、１４ａの弾性変形により地震エネルギー吸収し、免震装置３が限界を超えないようにしているのである。地震後に、免震装置３と共に変形制御装置１３，１３ａが元の状態に復元する。さらに、設計上想定以上の巨大地震が生じた場合に、変形ストッパー部材１５、１５ａがエネルギー吸収部材１４、１４ａに当接して押圧し、エネルギー吸収部材１４、１４ａが押し潰されることにより地震エネルギーを吸収し、免震装置３が過大変形および破損しないように作用するのであり、それによって、免震装置３の代わりにエネルギー吸収部材１４、１４ａの弾性ゴム１８を順次押し潰してエネルギー吸収をして変形を抑制し、免震装置３の破損を防止し、地震後に免震装置３が元通りに復元するので、大地震に遭遇しても構造物として免震機能を失わずに維持できるのであり、また、変形制御装置１３、１３ａは、何時でも簡単に取り替えまたは新たに設置することができるので、新築または既存のこの種の免震構造物において広く利用できる。

１ 基礎構造
２ 上部構造
３ 積層ゴム系の免震装置
３ａ すべり系の免震装置
４ 地盤
５ 杭
６ ラップル基礎
７ マットスラブ
８ 立ち上がり壁
９ 柱
１０ フーチング
１１ 大梁
１２ スラブ
１３、１３ａ 変形制御装置
１４、１４ａ エネルギー吸収部材
１４ｂ 支持部材
１５、１５ａ 変形ストッパー部材
１５ｂ 当接部
１５ｃ アーム部
１５ｄ 取付用プレート
１６ 凹部
１７ プレート
１８ 弾性体または粘弾性体
１９ 蓋部材
２０ 樹脂製の蛇腹状カバー
２１ 免震建物構造
２２、２３ ボルトナット
Ａ クリアランス
Ｂ ビット
ａ 遊間距離

本発明は、上記目的を達成するための具体的手段として、本発明に係る第１の発明は、基礎構造と上部構造との間に免震装置を介在させてある免震建物構造であって、前記免震建物構造の外周部立ち上がり壁と免震建物の上部構造躯体との間にクリアランスが形成されると共に、前記基礎構造と上部構造との間にピットが形成され、前記クリアランスの所要個所に、所要の遊間距離をもって設置されるエネルギー吸収部材と変形ストッパー部材とからなる変形制御装置が設けられ、前記所要の遊間距離は、前記免震装置の変形限界を超える前に、前記変形ストッパー部材が前記エネルギー吸収部材に当接して弾性変形制御し始めるように設定し、前記エネルギー吸収部材が弾性変形して地震エネルギーを吸収し、免震装置の変形限界以上の変形を抑制して免震装置を破損させないようにしたこと
を特徴とする免震建物構造を提供するものである。

また、本発明に係る第２の発明は、基礎構造と上部構造との間に免震装置を介在させてある免震建物構造であって、前記免震建物構造の外周部立ち上がり壁と免震建物の上部構造躯体との間にクリアランスが形成されると共に、前記基礎構造と上部構造との間にピットが形成され、該ピットの所要個所に、所要の遊間距離をもって設置されるエネルギー吸収部材と変形ストッパー部材とからなる変形制御装置が設けられ、前記所要の遊間距離は、前記免震装置の変形限界を超える前に、前記変形ストッパー部材が前記エネルギー吸収部材に当接して弾性変形制御し始めるように設定し、前記エネルギー吸収部材が弾性変形して地震エネルギーを吸収し、免震装置の変形限界以上の変形を抑制して免震装置を破損させないようにしたことを特徴とする免震建物構造を提供するものである。

本発明は、上記目的を達成するための具体的手段として、本発明に係る第１の発明は、基礎構造と上部構造との間に免震装置を介在させてある免震建物構造であって、前記免震建物構造の外周部立ち上がり壁と免震建物の上部構造躯体との間にクリアランスが形成されると共に、前記基礎構造と上部構造との間にピットが形成され、前記クリアランスの所要個所に、所要の遊間距離をもって設置されるエネルギー吸収部材と変形ストッパー部材とからなる変形制御装置が設けられ、前記所要の遊間距離を、前記免震装置の変形限界を超える前に、前記変形ストッパー部材が前記エネルギー吸収部材に当接して弾性変形制御し始めるように設定し、前記エネルギー吸収部材が弾性変形して地震エネルギーを吸収し、免震装置の変形限界以上の変形を抑制して免震装置を破損させないようにしたこと
を特徴とする免震建物構造を提供するものである。

また、本発明に係る第２の発明は、基礎構造と上部構造との間に免震装置を介在させてある免震建物構造であって、前記免震建物構造の外周部立ち上がり壁と免震建物の上部構造躯体との間にクリアランスが形成されると共に、前記基礎構造と上部構造との間にピットが形成され、該ピットの所要個所に、所要の遊間距離をもって設置されるエネルギー吸収部材と変形ストッパー部材とからなる変形制御装置が設けられ、前記所要の遊間距離を、前記免震装置の変形限界を超える前に、前記変形ストッパー部材が前記エネルギー吸収部材に当接して弾性変形制御し始めるように設定し、前記エネルギー吸収部材が弾性変形して地震エネルギーを吸収し、免震装置の変形限界以上の変形を抑制して免震装置を破損させないようにしたことを特徴とする免震建物構造を提供するものである。

本発明は、上記目的を達成するための具体的手段として、本発明に係る第１の発明は、基礎構造と上部構造との間に免震装置を介在させてある免震建物構造であって、前記免震建物構造の外周部立ち上がり壁と免震建物の上部構造躯体との間にクリアランスが形成されると共に、前記基礎構造と上部構造との間にピットが形成され、前記クリアランスの所要個所に、所要の遊間距離をもって設置されるエネルギー吸収部材と変形ストッパー部材とからなる変形制御装置が設けられ、前記所要の遊間距離を、前記免震装置の変形限界許容値の７０〜８０％に合わせて前記変形ストッパー部材が前記エネルギー吸収部材に当接して弾性変形制御し始めるように設定し、前記エネルギー吸収部材が弾性変形して地震エネルギーを吸収し、免震装置の変形限界許容値を超えないようにしてあることを特徴とする免震建物構造を提供するものである。

また、本発明に係る第２の発明は、基礎構造と上部構造との間に免震装置を介在させてある免震建物構造であって、前記免震建物構造の外周部立ち上がり壁と免震建物の上部構造躯体との間にクリアランスが形成されると共に、前記基礎構造と上部構造との間にピットが形成され、該ピットの所要個所に、所要の遊間距離をもって設置されるエネルギー吸収部材と変形ストッパー部材とからなる変形制御装置が設けられ、前記所要の遊間距離を、前記免震装置の変形限界許容値の７０〜８０％に合わせて前記変形ストッパー部材が前記エネルギー吸収部材に当接して弾性変形制御し始めるように設定し、前記エネルギー吸収部材が弾性変形して地震エネルギーを吸収し、免震装置の変形限界許容値を超えないようにしてあることを特徴とする免震建物構造を提供するものである。

本発明の前記第１および第２の発明に係る免震建物構造によれば、免震建物構造の外周部立ち上がり壁と免震建物の上部構造躯体との間に形成されたクリアランス、または基礎構造と上部構造との間に形成されたピットの所要個所に、所要の遊間距離をもって設置されるエネルギー吸収部材と変形ストッパー部材とからなる変形制御装置が設けられ、前記所要の遊間距離を、前記免震装置の変形限界許容値の７０〜８０％に合わせて前記変形ストッパー部材が前記エネルギー吸収部材に当接して弾性変形制御し始めるように設定し、前記エネルギー吸収部材が弾性変形して地震エネルギーを吸収し、免震装置の変形限界許容値を超えないようにしてあることにより以下に示す通りの効果を奏する。
１．免震装置と共に変形制御装置を所要の遊間距離をもって設置し、その所要の遊間距離は免震装置の変形限界許容値の７０〜８０％に合わせて変形ストッパー部材がエネルギー吸収部材に当接して弾性変形制御し始めるように設定し、その変形限界許容値を超えないようにしたことにより、設計上想定以上の巨大地震に遭遇しても、免震装置本体の代わりに過剰の地震エネルギーを吸収し、免震装置の過大変形を抑制して免震装置本体の破損を防止すると共に、免震建物構造全体の安全性を大幅に高めることができる。
２．免震装置の変形限界許容値の７０〜８０％に合わせ、その変形限界許容値を超えないように変形制御装置を設置したことにより、高価な制震ダンパーを増やさずに、積層ゴム支承とすべり支承とを併用することができ、安価で安全性の高い免震建物構造を構築することができる。
３．設置した変形制御装置は、簡単に交換可能な構成であるため、巨大地震に遭遇して変形制御装置を構成する弾性体がエネルギーを吸収して押し潰された状態になっても、免震装置本体の破損を回避でき、地震後に安価で簡単に取り換えることができる。
４．変形制御装置は、既存の免震建物の補強にも簡単に設置して使用することができる。
５．変位制御効果と共に、制震（振）効果が得られ、制震（振）ダンパーとして利用することができ、従来の高価な制震（振）ダンパーより安価であり、コトスダウンが図れる。

Claims (5)

1. 基礎構造と上部構造との間に免震装置を介在させてある免震建物構造であって、
   前記免震建物構造の外周部立ち上がり壁と免震建物の上部構造躯体との間にクリアランスが形成されると共に、
   前記基礎構造と上部構造との間にピットが形成され、
   前記クリアランスの所要個所に変形制御装置が設けてあること
   を特徴とする免震建物構造。
2. 基礎構造と上部構造との間に免震装置を介在させてある免震建物構造であって、
   前記免震建物構造の外周部立ち上がり壁と免震建物の上部構造躯体との間にクリアランスが形成されると共に、
   前記基礎構造と上部構造との間にピットが形成され、
   該ピットの所要個所に変形制御装置が設けてあること
   を特徴とする免震建物構造。
3. 前記変形制御装置は、所要の遊間距離をもって設置されるエネルギー吸収部材と変形ストッパー部材とからなり、
   該エネルギー吸収部材は多段構造にし、各段に弾性体または粘弾性体とプレートとで構成されていること
   を特徴とする請求項１または２に記載の免震建物構造。
4. 前記各段における弾性体のバネ係数を異なるものとし、表面から取付部までの順に大きくし、その大きさの順は、下記の関係とすること
   を特徴とする請求項３に記載の免震建物構造。
   Ｋ2＝α2・Ｋ1、
   Ｋ3＝α3・Ｋ2、・・・
   Ｋｎ＝αｎ・Ｋ（ｎ−1）
   Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3、・・・・Ｋｎ ： 表面からの順に各段の弾性体のバネ係数
   α2、α3、・・・αｎ ：各段の割増し係数
   1＜α2、α3、・・・・αｎ＜10
   ｎ ：段数
5. 前記弾性体のバネ係数の特性は、線形バネまたは非線形バネのいずれかとすること
   を特徴とする請求項４に記載の免震建物構造。

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