JP2017082433A

JP2017082433A - 免震構造物の設計方法

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Publication number: JP2017082433A
Application number: JP2015209576A
Authority: JP
Inventors: 雅明安井; Masaaki Yasui; 大住　和正; Kazumasa Osumi; 和正大住; 光一中塚; Koichi Nakatsuka; 橋本　康弘; Yasuhiro Hashimoto; 康弘橋本
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2035-10-26
Also published as: JP6569465B2

Abstract

【課題】大地震のみならず巨大地震を想定して、免震装置の減衰力及び緩衝材の水平方向の長さを決定する新たな設計方法を提案する。
【解決手段】免震構造物に所定の地震力が入力された場合における下部構造物に対する上部構造物の相対水平変位ｘｍを計算することを、免震装置の減衰力を増加させることによって計算結果が所定距離Ｌと定数ｔの差である判定値未満になるまで行うことによって、免震装置の減衰力を決定する。また、所定の地震力を超過する第二地震力が免震構造物に入力された場合における下部構造物に対する上部構造物の相対水平変位ｘｇ2を計算して、相対水平変位ｘｇ2が前記判定値を超えれば、緩衝材の設置を決定する。
【選択図】図７

Description

本発明は、免震構造物を設計する方法に関する。

特許文献１〜３に記載された免震構造物は、基礎の周縁部に擁壁が立設されており、擁壁の内側において基礎と建物の間に免震装置が設けられ、免震装置によって建物が水平方向に移動可能に支持されたものである。数百年に一度の程度で極めて稀に発生するような大地震を超える規模の巨大地震の地震力が免震構造物に働いた場合、建物の横揺れが想定以上に大きくなるので、建物が擁壁に衝突する虞がある。そこで、特許文献１〜３に記載された技術では、緩衝材が擁壁に設置されており、巨大地震の発生によって建物が想定した以上に横揺れした際に、建物が緩衝材に衝突することによって、建物及び擁壁の破損が防止されている。

特開２０１４−７７２２９号公報特開２０１２−２３３３６２号公報特開２００６−２８３２８８号公報

ところで、巨大地震を想定して、建物の横揺れが過大にならないようにするべく、免震装置の減衰力を高め過ぎると、数十年に一度の程度で稀に発生するような大地震（巨大地震よりも地震力が小さいが、発生頻度が巨大地震よりも大きい大地震）の地震力が免震構造物に働いても、免震効果は期待したほど得られない。また、免震装置の減衰力を高めると、巨大地震が発生しても、建物が緩衝材に衝突しない可能性がある。
従って、巨大地震を想定して免震構造物を設計する上で、緩衝材の有無と免震装置の減衰力とは極めて重要な事項である。ところが、従来、免震装置の減衰力と緩衝材の有無を考慮して、巨大地震を想定して免震構造物を設計することは行われていない。
そこで、本発明の目的は、大地震のみならず巨大地震を想定して、免震装置の減衰力及び緩衝材の有無を決定する新たな設計方法を提案することである。

上記課題を解決するために、本発明の免震構造物の設計方法は、下部構造物と、その下部構造物の上に設置された上部構造物と、前記上部構造物と前記下部構造物との間に設けられ、前記上部構造物を水平方向に移動可能に支持する免震装置と、前記上部構造物の所定部位から水平方向に所定距離を置いて配置された離間物と、を備える免震構造物を設計する方法において、前記免震装置の減衰力の値を仮設定する減衰力仮設定工程と、その仮設定した減衰力の条件の下、前記免震構造物に所定の地震力が入力された場合における前記下部構造物に対する前記上部構造物の相対水平変位を計算して第一計算結果を得る第一計算工程とを、前記免震装置の減衰力の仮設定値を増加させることによって前記第一計算結果が前記所定距離未満になるまで行う第一減衰工程と、前記所定の地震力を超過した第二地震力を考慮するか否か判定する第一判定工程と、前記第一判定工程において前記第二地震力を考慮しないと判定した場合に、前記免震装置の減衰力を、前記第一計算結果が前記所定距離未満になったときにおける仮設定値に決定する第一決定工程と、前記第一判定工程において前記第二地震力を考慮すると判定した場合に、前記上部構造物の前記所定部位又は前記離間物に緩衝材の設置を設計する設計工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、所定の地震力の大地震及びそれを超過する第二地震力の巨大地震を想定して、免震装置の減衰力及び緩衝材の水平方向の長さを適切に設計することができる。

免震構造物の概略断面図である。図１に示すα部の拡大図である。図２の仕様とは別仕様におけるα部の拡大図である。図２及び図３の仕様とは別仕様におけるα部の拡大図である。図２〜図４の仕様とは別仕様におけるα部の拡大図である。設計方法の工程を示したフローチャートである。図６の工程に続く工程を示したフローチャートである。大地震の地震力が免震構造物に入力された場合の上部構造物の変位を示した図面である。巨大地震の地震力が免震構造物に入力された場合の上部構造物の変位を示した図面である。巨大地震の地震力が免震構造物に入力された場合の上部構造物の変位を示した図面である。中間層免震型の免震構造物の概略断面図である。中間層免震型の免震構造物の概略断面図である。中間層免震型の免震構造物の概略断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているので、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。なお、以下の説明において、大地震とは、数十年に一度の程度で稀に発生するような地震と、数百年に一度程度で極めて稀に発生する地震である。巨大地震とは、そのような大地震を超える規模の地震である。また、巨大地震は大地震よりも地震力が大きい。

図１は、設計しようとする免震構造物１の概略図である。図１に示すように、下部構造物である基礎２が地盤に設けられ、基礎２の周縁部に擁壁（離間物）４が立設されている。基礎２上には複数の免震基礎（下部免震基礎）５が凸状に設けられ、免震装置６が免震基礎５上にそれぞれ設置されている。図１に示す建物７は、複数階の上部構造物である。建物７の各柱の下端部には柱脚部（上部免震基礎）８が設けられ、各柱脚部８が免震装置６上に搭載された状態で免震装置６に連結され、免震装置６によって建物７が水平方向に移動可能に支持されている。これら柱脚部８は擁壁４の内側に配置され、柱脚部８の高さ方向の大部分が擁壁４の上端よりも下に位置している。そして、建物７の周縁部に配置された柱脚部８と擁壁４との間に隙間９が設けられている。その隙間９の幅、つまり柱脚部８から擁壁４までの水平距離をＬ［mm］とすると、Ｌ［mm］の具体的な値は例えば500〜700 ［mm］である。

基礎２、擁壁４、免震基礎５、免震装置６、建物７及び柱脚部８は既設・新設の何れであってもよい。既設の場合、後述の設計方法による設計事項に従って擁壁４及び免震装置６等を改良工事することによって、後述の設計方法によって設計された免震構造物１を構築する。一方、新設の場合、基礎２、擁壁４、免震基礎５、免震装置６、建物７及び柱脚部８等を新規に施工することによって、後述の設計方法によって設計された免震構造物１を構築する。

図２〜図５は、図１に示すα部を拡大して示すものである。図２〜図５に示すように、免震構造物１には４つの仕様がある。
図２に示すように、第１仕様の免震構造物１では、擁壁４と柱脚部８との間が単なる空間とされており、擁壁４と柱脚部８との間には障害物等が設けられていない。
図３及び図４に示すように、第２及び第３仕様では、周辺部に配置された柱脚部８の近傍において、緩衝材１０が擁壁４に設けられている。
第２仕様と第３仕様の相違について説明する。図３に示すように、第２仕様の免震構造物１では、その擁壁４の内側の一部分が緩衝材１０となっており、緩衝材１０から柱脚部８までの水平距離が柱脚部８から擁壁４までの水平距離Ｌに等しい。つまり、緩衝材１０が擁壁４の内面４ａにおいて露出するようにして擁壁４に埋設され、その緩衝材１０の表面１０ａと擁壁４の内面４ａが面一となっている。一方、図４に示すように、第３仕様の免震構造物１では、緩衝材１０が擁壁４の内面４ａに張り付けられるようにして設置され、緩衝材１０の表面１０ａと擁壁４の内面４ａとの間に段差が形成されており、緩衝材１０から柱脚部８までの距離が柱脚部８から擁壁４までの水平距離Ｌよりも小さい。
図５に示すように、第４仕様の免震構造物１では、周辺部に配置された柱脚部８の側面に緩衝材１０が取り付けられており、緩衝材１０から擁壁４までの距離が柱脚部８から擁壁４までの水平距離Ｌよりも小さい。

緩衝材１０は、例えば樹脂製（例えばポリプロピレン製）のハニカム構造板やゴム製の防舷材である。このような緩衝材１０が設けられることで、大地震或いは巨大地震の発生時に柱脚部８が緩衝材１０に衝突したときに、緩衝材１０が塑性的に圧縮されることによって建物７の振動エネルギーが吸収され、柱脚部８や擁壁４の破損を防止できる。また、柱脚部８と緩衝材１０の衝突によって建物７の振幅を小さく抑えることができ、免震装置６の過大な変形を防止できる。なお、緩衝材１０は、柱脚部８との衝突によって建物７の振動エネルギーを吸収するものであれば、ハニカム構造板に限るものではない。

以下に説明する設計方法によって、免震構造物１の仕様を決定するとともに、緩衝材１０の水平長さ（厚さ）Ｔ［mm］と免震装置６の減衰力Ａ（具体的には、等価減衰定数）を決定する。

図６及び図７を参照して、免震構造物１の設計方法について説明する。図６及び図７は、免震構造物１の設計方法の工程を示したフローチャートである。
まず、免震装置６の減衰力Ａを表す変数ａに所定の初期値ａ0を当てはめる（ステップＳ１）。変数ａは、免震装置６の減衰力Ａの仮設定値として用いられるものである。ここで、既設である場合、初期値ａ0は、設置されている免震装置６の減衰力の実測値又は設計値（ここでいう設計値とは、建物７の建設時における設計値をいう。）である。新設である場合、基礎２、擁壁４、免震基礎５、免震装置６、建物７及び柱脚部８の基本設計において設定された免震装置６の減衰力の基本設計値を初期値ａ0として設定する。

次に、基本設計による建物７の重量と免震装置６の減衰力Ａ（ここでの減衰力Ａは、仮設定した変数ａの値である。）の条件の下、所定の地震力（地動加速度）が免震構造物１に入力された場合における基礎２に対する建物７の相対水平変位ｘｍ［mm］を所定の解析法（例えば、時刻歴応答解析法）によって計算する（ステップＳ２）。その解析に入力する所定の地震力は平成１２年の建設省（現国土交通省）告示第１４６１号第４号に規定された加速度応答スペクトル（以下、告示スペクトルという。）を有する極めて稀に発生する地震力（建築基準法施行令第８８条第３項に定める地震力）である。

次に、ステップＳ２で計算した相対水平変位ｘｍと水平距離Ｌとを比較する（ステップＳ３）。なお、新設の場合、柱脚部８から擁壁４までの距離の基本設計値を水平距離Ｌの数値として用い、既設の場合、柱脚部８から擁壁４までの距離の実測値又は建設時設計値を水平距離Ｌの数値として用いる。

ステップＳ３での比較の結果、図８の破線３１で示すように、ステップＳ２で計算した相対水平変位ｘｍが水平距離Ｌ以上である場合（ステップＳ３：ＮＯ）、変数ａに所定の増分Δａを加算することによって変数ａを更新し（ステップＳ４）、建物７の相対水平変位ｘｍを再計算し（ステップＳ２）、再計算した相対水平変位ｘｍと水平距離Ｌとを比較する（ステップＳ３）。なお、ステップＳ４において変数ａを増加させることは、免震装置６の減衰力Ａの増強に相当するので、再計算後の相対水平変位ｘｍの値は先に計算した相対水平変位ｘｍの値よりも小さい。
そして、計算した相対水平変位ｘｍが水平距離Ｌ未満（ステップＳ３：ＹＥＳ）になるまで（図８に示す一点鎖線３２参照）、ステップＳ２の再計算、ステップＳ３の比較及びステップＳ４の変数ａの増加を繰り返して行う。これにより、告示スペクトルに相当する地震力の大地震を考慮して、免震装置６の減衰力Ａの数値を設計することができる。

１回目又は複数回目のステップＳ３の比較において、計算した相対水平変位ｘｍが水平距離Ｌ未満である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、告示スペクトルに相当する地震力を超過する第二地震力（この第二地震力は、極めて稀に発生する大地震を超過する巨大地震の地震力であり、より具体的には、建築基準法施行令第８８条第３項に定める地震力を超える地震力である。）を考慮するか否か検討する（ステップＳ５）。検討の結果、第二地震力を考慮しない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、免震装置６の減衰力Ａをその時点での変数ａの値に決定する（ステップＳ６）。更に、緩衝材１０を設置しないことに決定して、免震構造物１の仕様として第１仕様（図２参照）を採用する（ステップＳ６）。その後、このような決定事項（設計事項）に従って免震構造物１を現場に構築（新設工事又は改良工事）する。免震構造物１の改良工事の場合、免震装置６の支承材若しくは減衰材又はこれらの両方を交換したり、免震装置６に支承材若しくは減衰材又はこれらの両方を追加したりして、免震装置６の減衰力ＡをステップＳ６で決定した値（変数ａの値）に調整する。一方、免震構造物１の新設工事の場合、ステップＳ６で決定した値（変数ａの値）の減衰力Ａを有した免震装置６を選定して、その免震装置６を設置する。
このように設計・構築された免震構造物１では、建築基準法施行令第８８条第３項に定める地震力の大地震が発生しても、建物７の柱脚部８が擁壁４に衝突しないことが想定されるので、免震装置６の免震効果を十分に発揮することができる。

ステップＳ５の検討結果、第二地震力を考慮する場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、基本設計による建物７の重量と免震装置６の減衰力Ａ（ここでの減衰力Ａはその時点での変数ａの値である。）の条件の下、巨大地震の第二地震力（第二地動加速度）が免震構造物１に入力された場合における基礎２に対する建物７の相対水平変位ｘｇ1 ［mm］を所定の解析法（例えば、時刻歴応答解析法）によって計算する（ステップＳ７）。なお、この計算に入力する第二地震力は、ステップＳ３の解析に入力する地震力よりも大きい。

次に、ステップＳ７で計算した相対水平変位ｘｇ1と水平距離Ｌとを比較する（ステップＳ８）。その比較の結果、図９の一点鎖線３４で示すように、ステップＳ７で計算した相対水平変位ｘｇ1が水平距離Ｌ以下である場合（ステップＳ８：ＮＯ）、免震装置６の減衰力Ａをその時点での変数ａの値に決定する（ステップＳ９）。更に、緩衝材１０を設置しないことに決定して、免震構造物１の仕様として第１仕様（図２参照）を採用する（ステップＳ９）。その後、このような決定事項（設計事項）に従って免震構造物１を現場に構築（新設工事又は改良工事）する。免震構造物１の改良工事の場合、免震装置６の支承材若しくは減衰材又はこれらの両方を交換したり、免震装置６に支承材若しくは減衰材又はこれらの両方を追加したりして、免震装置６の減衰力ＡをステップＳ９で決定した値（変数ａの値）に調整する。一方、免震構造物１の新設工事の場合、ステップＳ９で決定した値（変数ａの値）の減衰力Ａを有した免震装置６を選定して、その免震装置６を設置する。なお、巨大地震の際に柱脚部８が擁壁４に衝突しないことが想定されるので（ステップＳ８参照）、ステップＳ９の設計事項のように緩衝材１０の無い第１仕様を採用して、コスト削減を図る。

ステップＳ８の比較の結果、ステップＳ７で計算した相対水平変位ｘｇ1が水平距離Ｌを超える場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、免震構造物１の仕様として第２仕様（図３に示すように、緩衝材１０が擁壁４の一部である仕様）を採用可能かどうか検討する（ステップＳ１０）。例えば、既設の場合、擁壁４の改良工事が可能であれば、免震構造物１の仕様として第２仕様を採用可能であると判断し、擁壁４の改良工事が不可能であれば、免震構造物１の仕様として第２仕様を採用不可能と判断する。また、例えば、既設又は新設の場合、免震構造物１の建設現場の敷地面積や建物７の建築面積等の都合上、擁壁４の設計変更が可能であれば、免震構造物１の仕様として第２仕様を採用可能であると判断し、擁壁４の設計変更が不可能であれば、免震構造物１の仕様として第２仕様を採用不可能と判断する。

ステップＳ１０の検討の結果、第２仕様の採用が可能である場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、免震装置６の減衰力Ａをその時点での変数ａの値に決定する（ステップＳ１１）。また、緩衝材１０を設置することに決定し、免震構造物１の仕様として第２仕様（図３参照）を採用するので（ステップＳ１１）、柱脚部８と緩衝材１０との間の水平距離を水平距離Ｌに等しく設計する。また、相対水平変位ｘｇ1と水平距離Ｌの差を計算し、緩衝材１０の水平長さＴをその差以上の値に決定する（ステップＳ１１）。相対水平変位ｘｇ1と水平距離Ｌの差は、極めて稀に発生する大地震の地震力（建築基準法施行令第８８条第３項に定める地震力）を超える第二地震力考慮したものであるので、緩衝材１０の水平長さＴもその第二地震力を考慮したものとなる。

その後、ステップＳ１１の決定事項（設計事項）に従って免震構造物１を現場に構築（新設工事又は改良工事）する。免震構造物１の改良工事の場合、免震装置６の支承材若しくは減衰材又はこれらの両方を交換したり、免震装置６に支承材若しくは減衰材又はこれらの両方を追加したりして、免震装置６の減衰力ＡをステップＳ１１で決定した値（変数ａの値）に調整する。一方、免震構造物１の新設工事の場合、ステップＳ１１で決定した値（変数ａの値）の減衰力Ａを有した免震装置６を選定して、その免震装置６を設置する。新設、既設のどちらの場合でも、免震構造物１を構築するに際して、水平長さＴの緩衝材１０を選定して、緩衝材１０が擁壁４の一部となるように緩衝材１０及び擁壁４を施工することによって、柱脚部８から緩衝材１０までの距離を水平距離Ｌに等しくする。

巨大地震の際に柱脚部８が緩衝材１０に衝突することが想定されるところ、巨大地震の第二地震力を考慮して緩衝材１０の水平長さＴを設計しつつ（ステップＳ１１参照）、水平長さＴの緩衝材１０を擁壁４の一部として設置する第２仕様（図３）を採用する（ステップＳ１１）ことによって、巨大地震の際に柱脚部８が緩衝材１０を突き抜けて振動することを防止できる。また、巨大地震の際に柱脚部８と緩衝材１０の衝突により建物７の振動エネルギーを吸収して、建物７の過大な横揺れを抑えることができるとともに、免震装置６の破損も防止することができる。

ステップＳ１０の検討の結果、第２仕様の採用が不可能である場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、水平距離Ｌから所定の定数ｔ［mm］を減じて、それらの差（以下、判定値という。）を求める（図７のステップＳ１２）。ここで、定数ｔは、緩衝材１０の水平長さＴの仮値である。また、定数ｔは水平距離Ｌよりも小さく、定数ｔの具体的な値は50〜200 ［mm］である。なお、上述のように、新設の場合、水平距離Ｌは柱脚部８から擁壁４までの距離の基本設計値であり、既設の場合、水平距離Ｌは柱脚部８から擁壁４までの距離の実測値又は建設時設計値である。

次に、ステップＳ２で計算した相対水平変位ｘｍ（ステップ２を二回以上行った場合、最後のステップＳ２で計算した相対水平変位ｘｍ）と判定値とを比較する（ステップＳ１３）。比較の結果、相対水平変位ｘｍが判定値以上である場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、変数ａに所定の増分Δａを加算することによって変数ａを更新し（ステップＳ１４）、ステップＳ２の場合と同様に建物７の相対水平変位ｘｍを再計算し（ステップＳ１５）、再計算した相対水平変位ｘｍと判定値とを比較する（ステップＳ１３）。
そして、計算した相対水平変位ｘｍが判定値未満（ステップＳ１３：ＹＥＳ）になるまで、ステップＳ１４の変数ａの増加、ステップＳ１３の再計算及びステップＳ１１の比較を繰り返して行う。これにより、告示スペクトルに相当する極めて稀に生じる地震力の大地震を考慮して、更に緩衝材１０の水平長さＴの仮値（定数ｔ）も考慮して、免震装置６の減衰力Ａの値を設計することができる。

１回目又は複数回目のステップＳ１３の比較において、計算した相対水平変位ｘｍが判定値未満である場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、基本設計による建物７の重量と免震装置６の減衰力Ａ（ここでの減衰力Ａはその時点での変数ａの値である。）の条件の下、巨大地震の第二地震力（第二地動加速度）が免震構造物１に入力された場合における基礎２に対する建物７の相対水平変位ｘｇ2 ［mm］を所定の解析法（例えば、時刻歴応答解析法）によって計算する（ステップＳ１４）。そして、計算した相対水平変位ｘｇ2と判定値とを比較する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１７での比較の結果、図１０の一点鎖線３６で示すように、計算した相対水平変位ｘｇ2が判定値以下である場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、免震装置６の減衰力Ａをその時点での変数ａの値に決定する（ステップＳ１８）。更に、緩衝材１０を設置しないことに決定して、免震構造物１の仕様として第１仕様（図２参照）を採用する（ステップＳ１８）。その後、このような決定事項（設計事項）に従って免震構造物１を現場に構築（新設工事又は改良工事）する。免震構造物１の改良工事の場合、免震装置６の支承材若しくは減衰材又はこれらの両方を交換したり、免震装置６に支承材若しくは減衰材又はこれらの両方を追加したりして、免震装置６の減衰力ＡをステップＳ１８で決定した値（変数ａの値）に調整する。一方、免震構造物１の新設工事の場合、ステップＳ１８で決定した値（変数ａの値）の減衰力Ａを有した免震装置６を選定して、その免震装置６を設置する。なお、定数ｔに等しい水平長さの緩衝材１０を擁壁４（図２参照）の内面４ａに設置したものとしても、巨大地震の際に柱脚部８が緩衝材１０に衝突しないことが想定されるので（ステップＳ１７，Ｓ１８参照）、ステップＳ１８の設計事項のように緩衝材１０の無い第１仕様を採用して、コスト削減を図る。

ステップＳ１７の比較の結果、図１０の破線３７で示すように、計算した相対水平変位ｘｇ2が判定値を超える場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、計算した相対水平変位ｘｇ2と水平距離Ｌとを比較する（ステップＳ１９）。その比較の結果、計算した相対水平変位ｘｇ2が水平距離Ｌ未満である場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、免震装置６の減衰力Ａをその時点の変数ａの値に決定する（ステップＳ２０）。また、緩衝材１０の設置を決定し、免震構造物１の仕様として第３仕様（図４参照）又は第４仕様（図５参照）を採用する（ステップＳ２０）。また、水平距離Ｌと相対水平変位ｘｇ2との差や水平距離Ｌと相対水平変位ｘｍとの差を計算し、緩衝材１０の水平長さＴを水平距離Ｌと相対水平変位ｘｇ2との差以上且つ水平距離Ｌと相対水平変位ｘｍとの差以下の値に決定する（ステップＳ２０）。

その後、このような決定事項（設計事項）に従って免震構造物１を現場に構築（新設工事又は改良工事）する。免震構造物１の改良工事の場合、免震装置６の支承材若しくは減衰材又はこれらの両方を交換したり、免震装置６に支承材若しくは減衰材又はこれらの両方を追加したりして、免震装置６の減衰力ＡをステップＳ２０で決定した値（変数ａの値）に調整する。一方、免震構造物１の新設工事の場合、ステップＳ２０で決定した値（変数ａの値）の減衰力Ａを有した免震装置６を選定して、その免震装置６を設置する。新設、既設のどちらの場合でも、免震構造物１を構築するに際して、水平長さＴの緩衝材１０を選定して、図４に示すようにその緩衝材１０を擁壁４の内面４ａに取り付けるか、図５に示すようにその緩衝材１０を柱脚部８の側面に取り付ける。

水平長さＴの緩衝材１０を設置すると（図４又は図５参照）、巨大地震の際に柱脚部８又は擁壁４が緩衝材１０に衝突することが想定される（ステップＳ１７，Ｓ２０参照）。その場合にも、巨大地震の際に柱脚部８（又は擁壁４）と緩衝材１０の衝突により建物７の振動エネルギーを吸収して、建物７の過大な横揺れを防止できるとともに、免震装置６の破損も防止することができる。
また、建築基準法施行令第８８条第３項に定める地震力に基づいて緩衝材１０の水平長さＴの値を決定したので（ステップＳ１１〜Ｓ１３及びステップＳ２０参照）、その地震力以下の地震が発生しても、柱脚部８又は擁壁４が緩衝材１０に衝突しないことが想定されるので、免震装置６の免震効果を十分に発揮することができる。

ステップＳ１９の比較の結果、計算した相対水平変位ｘｇ2が水平距離Ｌ以上である場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、免震装置６の減衰力Ａをその時点の変数ａの値に決定する（ステップＳ２１）。また、緩衝材１０の設置を決定し、免震構造物１の仕様として第３仕様（図４参照）又は第４仕様（図５参照）を採用する（ステップＳ２１）。また、水平距離Ｌと相対水平変位ｘｍとの差を計算し、緩衝材１０の水平長さＴをその差以下の値に決定する（ステップＳ２１）。

その後、このような決定事項（設計事項）に従って免震構造物１を現場に構築（新設工事又は改良工事）する。免震構造物１の改良工事の場合、免震装置６の支承材若しくは減衰材又はこれらの両方を交換したり、免震装置６に支承材若しくは減衰材又はこれらの両方を追加したりして、免震装置６の減衰力ＡをステップＳ２１で決定した値（変数ａの値）に調整する。一方、免震構造物１の新設工事の場合、ステップＳ２１で決定した値（変数ａの値）の減衰力Ａを有した免震装置６を選定して、その免震装置６を設置する。新設、既設のどちらの場合でも、免震構造物１を構築するに際して、水平長さＴの緩衝材１０を選定して、図４に示すようにその緩衝材１０を擁壁４の内面４ａに取り付けるか、図５に示すようにその緩衝材１０を柱脚部８の側面に取り付ける。

緩衝材１０を設置すると（図４又は図５参照）、巨大地震の際に柱脚部８又は擁壁４が緩衝材１０に衝突することが想定される（ステップＳ１７，Ｓ２１参照）。その場合にも、巨大地震の際に柱脚部８（又は擁壁４）と緩衝材１０の衝突により建物７の振動エネルギーを吸収して、建物７の過大な横揺れを防止できるとともに、免震装置６の破損も防止することができる。また、建築基準法施行令第８８条第３項に定める地震力以下の地震が発生しても、柱脚部８又は擁壁４が緩衝材１０に衝突しないことが想定されるので、免震装置６の免震効果を十分に発揮することができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

上記した設計方法によって基礎免震型の免震構造物１に設計したのに対して、図１１〜図１３に示すような中間層免震型の免震構造物１０１，２０１，３０１を設計してもよい。
ここで、図１１に示すように、下部構造物である複数階の下階構造物１０２が地盤上に設けられ、この下階構造物１０２の上端に複数の免震基礎１０５が凸状に設けられ、免震装置１０６が免震基礎１０５上にそれぞれ設置されている。上部構造物である複数階の上階構造物１０７の下端には複数のピット部１０８が凸状に設けられ、これらピット部１０８が免震装置１０６上に搭載された状態で免震装置１０６に連結され、これら免震装置１０６によって上階構造物１０７が水平方向に移動可能に支持されている。また、下階構造物１０２の上端に枠状の擁壁（離間物）１０４が立設され、上階構造物１０７の下端にストッパ１１１が凸状に設けられることによってストッパ１１１が上階構造物１０７の一部となっており、ストッパ１１１が擁壁１０４の内側に配置されている。ストッパ１１１と擁壁１０４との間には隙間１０９が設けられており、ストッパ１１１から擁壁１０４までの水平距離（隙間１０９の幅）をＬ［mm］とする。

図１２に示すように、下部構造物である複数階の下階構造物２０２が地盤上に設けられ、この下階構造物２０２の上端に複数の免震基礎２０５が凸状に設けられ、免震装置２０６が免震基礎２０５上にそれぞれ設置されている。上部構造物である複数階の上階構造物２０７の下端には複数のピット部２０８が凸状に設けられ、これらピット部２０８が免震装置２０６上に搭載された状態で免震装置２０６に連結され、これら免震装置２０６によって上階構造物２０７が水平方向に移動可能に支持されている。また、下階構造物２０２の上端の周縁部には枠状の擁壁（離間物）２０４が立設され、上階構造物２０７の下部が擁壁２０４の内側に配置されている。上部構造物２０７の下部の側壁２１１と擁壁２０４との間には隙間２０９が設けられており、側壁２１１から擁壁２０４までの水平距離（隙間２０９の幅）をＬ［mm］とする。

図１３に示すように、下部構造物である複数階の下階構造物３０２が地盤上に設けられ、この下階構造物３０２の上端に複数の免震基礎３０５が凸状に設けられ、免震装置３０６が免震基礎３０５上にそれぞれ設置されている。上部構造物である複数階の上階構造物３０７の下端には複数のピット部３０８が凸状に設けられ、これらピット部３０８が免震装置３０６上に搭載された状態で免震装置３０６に連結され、これら免震装置３０６によって上階構造物３０７が水平方向に移動可能に支持されている。また、下階構造物３０２の側壁の上端にはストッパ（離間物）３０４が取り付けられている。また、上階構造物３０７の下端の周縁部には、枠状のストッパ３１１が凸状に設けられることによってストッパ３１１が上階構造物３０７の一部となっており、ストッパ３１１がストッパ３０４の外側に配置されている。ストッパ３０４とストッパ３１１との間には隙間３０９が設けられており、ストッパ３０４からストッパ３１１までの水平距離（隙間３０９の幅）をＬ［mm］とする。

図６及び図７で説明した設計方法を利用して、免震構造物１０１，２０１，３０１を設計することによって、緩衝材を設置するか否かを決定する。更に、緩衝材を設置する場合には、緩衝材を擁壁１０４，２０４、ストッパ３０４の一部とするか、それとも緩衝材を擁壁１０４の内壁（又はストッパ１１１の外周面）、ストッパ３０４の内壁（又は上階構造物２０７の下部の側壁２１１）、ストッパ３０４の外周面（又はストッパ３１１の内周面）に取り付けるかを決定する。更に、緩衝材の水平長さも決定する。

１…免震構造物，２…基礎（下部構造物），４…擁壁（離間物），６…免震装置，７…建物（上部構造物）１０…緩衝材，Ｓ１…ステップ（減衰力仮設定工程），Ｓ２…ステップ（第一計算工程），Ｓ２〜Ｓ４…ステップ（第一減衰工程），Ｓ５…ステップ（第一判定工程），Ｓ６…ステップ（第一決定工程），Ｓ７〜Ｓ２１…ステップ（設計工程），Ｓ７…ステップ（第二計算工程），Ｓ８…ステップ（第二判定工程），Ｓ９…ステップ（第二決定工程），Ｓ１１…ステップ（第三決定工程），Ｓ１５…ステップ（第三計算工程），ステップＳ１３〜Ｓ１５…ステップ（第二減衰工程），Ｓ１６…ステップ（第四計算工程），Ｓ１８…ステップ（第六決定工程），Ｓ２０，Ｓ２１…ステップ（決定工程），ステップＳ２０…ステップ（第四計算工程），ステップＳ２１…ステップ（第五計算工程）

Claims

下部構造物と、その下部構造物の上に設置された上部構造物と、前記上部構造物と前記下部構造物との間に設けられ、前記上部構造物を水平方向に移動可能に支持する免震装置と、前記上部構造物の所定部位から水平方向に所定距離を置いて配置された離間物と、を備える免震構造物を設計する方法において、
前記免震装置の減衰力の値を仮設定する減衰力仮設定工程と、その仮設定した減衰力の条件の下、前記免震構造物に所定の地震力が入力された場合における前記下部構造物に対する前記上部構造物の相対水平変位を計算して第一計算結果を得る第一計算工程とを、前記免震装置の減衰力の仮設定値を増加させることによって前記第一計算結果が前記所定距離未満になるまで行う第一減衰工程と、
前記所定の地震力を超過した第二地震力を考慮するか否か判定する第一判定工程と、
前記第一判定工程において前記第二地震力を考慮しないと判定した場合に、前記免震装置の減衰力を、前記第一計算結果が前記所定距離未満になったときにおける仮設定値に決定する第一決定工程と、
前記第一判定工程において前記第二地震力を考慮すると判定した場合に、前記上部構造物の前記所定部位又は前記離間物に緩衝材の設置を設計する設計工程と、
を備えることを特徴とする免震構造物の設計方法。
前記設定工程は、
前記免震装置の減衰力が前記第一計算結果が前記所定距離未満になったときにおける仮設定値であるとした条件の下、前記第二地震力が前記免震構造物に入力された場合における前記下部構造物に対する前記上部構造物の相対水平変位を計算して第二計算結果を得る第二計算工程と、
前記第二計算結果が前記所定距離を超えるか否か判定する第二判定工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の免震構造物の設計方法。
前記設定工程は、
前記第二判定工程において前記第二計算結果が前記所定距離以下であると判定した場合に、前記免震装置の減衰力を、前記第一計算結果が前記所定距離未満になったときにおける仮設定値に決定し、前記緩衝材を非設置とする第二決定工程と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の免震構造物の設計方法。
前記設定工程は、
前記第二判定工程において前記第二計算結果が前記所定距離を超えると判定した場合に、前記免震装置の減衰力を、前記第一計算結果が前記所定距離未満になったときにおける仮設定値に決定し、前記第二計算結果と前記所定距離の差分以上の長さの前記緩衝材を前記離間物の一部として取り付けるように設計する第三決定工程と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の免震構造物の設計方法。
前記設定工程は、
前記第二判定工程において前記第二計算結果が前記所定距離を超えると判定し、前記第一計算結果が前記所定距離と前記緩衝材の長さの仮値との差以上と判定した場合に、仮設定した前記免震装置の減衰力の条件の下、前記免震構造物に前記所定の地震力が入力された場合における前記下部構造物に対する前記上部構造物の相対水平変位を計算して第三計算結果を得る第三計算工程を、前記免震装置の減衰力の仮設定値を増加させることによって前記第三計算結果が前記所定距離と前記緩衝材の長さとの差未満になるまで行う第二減衰工程と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の免震構造物の設計方法。
前記設定工程は、
前記免震装置の減衰力を、前記第三計算結果が前記所定距離と前記緩衝材の長さの仮値との差未満になったときにおける仮設定値に決定し、前記上部構造物の前記所定部位又は前記離間物に前記所定距離と前記第三計算結果の差分以下の長さの前記緩衝材を取り付けるように設計する決定工程と、
を有することを特徴とする請求項５に記載の免震構造物の設計方法。
前記設定工程は、
前記免震装置の減衰力が前記第三計算結果が前記所定距離と前記緩衝材の長さの仮値との差未満になったときにおける仮設定値であるとした条件の下、前記第二地震力が前記免震構造物に入力された場合における前記下部構造物に対する前記上部構造物の相対水平変位を計算して第四計算結果を得る第四計算工程
を有し、
前記決定工程は、
前記第四計算結果が前記所定距離と前記緩衝材の長さの仮値との差を超えると判定し、前記所定距離が前記第四計算結果を超えると判定した場合に、前記緩衝材の長さを前記所定距離と前記第四計算結果の差分以上として設計する第四決定工程
を有することを特徴とする請求項６に記載の免震構造物の設計方法。
前記設定工程は、
前記免震装置の減衰力が前記第三計算結果が前記所定距離と前記緩衝材の長さの仮値との差未満になったときにおける仮設定値であるとした条件の下、前記第二地震力が前記免震構造物に入力された場合における前記下部構造物に対する前記上部構造物の相対水平変位を計算して第四計算結果を得る第四計算工程
を有し、
前記決定工程は、
前記第四計算結果が前記所定距離と前記緩衝材の長さの仮値との差を超えると判定し、前記所定距離が前記第四計算結果以下と判定した場合に、前記緩衝材の長さを前記所定距離と前記第三計算結果の差分以下として設計する第五決定工程
を有することを特徴とする請求項６に記載の免震構造物の設計方法。
前記設計工程は、
前記免震装置の減衰力が前記第三計算結果が前記所定距離と前記緩衝材の長さとの差未満になったときにおける仮設定値であるとした条件の下、前記第二地震力が前記免震構造物に入力された場合における前記下部構造物に対する前記上部構造物の相対水平変位を計算して第四計算結果を得る第四計算工程と、
前記第四計算結果が前記所定距離と前記緩衝材の長さとの差以下と判定した場合に、前記緩衝材を非設置とする第六決定工程と、
を有することを特徴とする請求項６に記載の免震構造物の設計方法。