JP2018084100A

JP2018084100A - 免震建物

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Publication number: JP2018084100A
Application number: JP2016228626A
Authority: JP
Inventors: 洋治出雲; Yoji Izumo; 征晃渡辺; Masaaki Watanabe
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2018-05-31
Anticipated expiration: 2036-11-25
Also published as: JP6920049B2

Abstract

【課題】半導体製造工場等の嫌振機器が配置された長スパン柱梁架構を備える建物を対象に、建物外からの振動を遮断するとともに、床の上下振動を抑制させた免震建物を提供する。【解決手段】上部構造部３と下部構造部２Ａの間に免震装置が設置された免震建物であって、前記免震装置は、前記上部構造部３の建物外周柱１０の下方に積層ゴム支承体６が設けられ、かつ前記上部構造部３の建物内部柱１２の下方に第１の弾性すべり支承体７が設けられているとともに、前記建物外周柱１０と前記建物内部柱１２との間の床部１５、または梁部１８の下面に、前記第１の弾性すべり支承体７より摩擦係数が小さなすべり支承を備えた第２の弾性すべり支承体８が配置されており、前記上部構造部３の重量を前記積層ゴム支承体６と、前記第１の弾性すべり支承体７、及び前記第２の弾性すべり支承体８に其々分担させることを特徴とする免震建物を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、建物の外周柱の直下と、内部柱の直下、及び外周柱と内部柱との間の床梁部分の下面に、其々免震装置が設置された免震建物に関する。

近年、地震の振動が建築構造物に伝わるのを防ぐために、積層ゴム支承などの免震装置を備えた免震建物が広く施工されている。免震建物では、建物に作用する地震荷重を、その建物が有する保有耐力より小さくすることで、建物の安全性を確保する。
半導体製造工場や精密機械工場等のような、わずかな振動が生産効率や製品の性質に影響を及ぼす嫌振装置が設置されている建物においても、免震装置が備えられている場合が多い。嫌振装置は一般的に高額であり、また、嫌振装置が設置された建物においては付加価値が高い製品を生産していることが多い。したがって、免震装置を設けることにより、地震に起因する嫌振装置の損傷や、操業の停止によって、多大な損害を被ることを防止している。特許文献１には、剛すべり支承を用いた、多数の嫌振機器が配置された構造物を免震化する、免震構造が開示されている。

特許文献２には、図１１に示されるような、精密環境施設の免震構造１００が開示されている。免震構造１００においては、上部構造物と基礎との間に、高減衰積層ゴム１０１と、弾性すべり支承１０２と、剛すべり支承１０３とを配置した免震層が設けられている。高減衰積層ゴム１０１は、免震層の外周部に配置され、弾性すべり支承１０２および剛すべり支承１０３は、免震層の中央部に配置されている。
特許文献３には、図１２に示されるような免震建物１１０が開示されている。免震建物１１０においては、上部構造部１１１と下部構造部１１２との間に、それぞれの柱１１３位置に合わせて、免震ゴム支承として構成された免震装置１１６が介在されている。上部構造部１１１の床部１１４は、スパンの中間で、支持装置１１５を介して下部構造部１１２に支持されている。支持装置１１５は、下部構造部１１２に固定された金属製すべり受け部１１５ａと、上部構造部１１１に固定された金属製すべり体１１５ｂとが、すべり受け部１１５ａ上にすべり体１１５ｂが当接する状態に設置されることにより、すべり支承として構成されている。

特許文献１、２に開示されている免震構造においては、免震装置として剛すべり支承が用いられている。剛すべり支承は、互いに圧接された上部構造部に固定されたすべり体と下部構造部に固定されたすべり板が、地震発生時に互いに摺動することで水平方向の荷重を負担するものである。しかし、地震荷重が小さい場合、或いは台風相当の強風ではなくても常時、風荷重が作用する建物においては、すべり体とすべり板の間の摩擦係数による作用が勝って摺動せず、剛すべり支承が機能しない場合がある。このような場合には、建物外からの振動を十分に遮断することが難しい。
また、上記のように、特許文献１、２に開示されている免震構造においては剛すべり支承を使用しているため、嫌振装置の設置される床の上下振動を有効に吸収させることができない。
更に、各免震装置の上部に上部構造部の柱が設けられる構造であるため、上部構造部の柱間を容易に長スパン化することができない。
特許文献３に開示されている免震建物１１０においては、柱１１３間の床部１１４を支持装置１１５によって支持させることにより、長スパン化を実現しようとしている。しかし、支持装置１１５は剛すべり支承であり、特許文献１、２と同様に、建物外からの振動を十分に遮断することが難しく、また、床部１１４の上下振動を有効に吸収させることができない。

特開２００６−１５３２３２号公報特開２００６−２９１５８８号公報特開２００９−１２１０９６号公報

本発明が解決しようとする課題は、半導体製造工場等の嫌振機器が配置された長スパンの柱梁架構を備える建物を対象として、建物外からの振動を遮断するとともに、柱間の床梁部分の下面に免震装置を設置することで、床梁部分の支持スパンを従来に比べて短くして、床部の振動を抑制させた免震建物を提供することである。

発明者らは、長スパン柱梁架構を有する嫌振装置が設置された工場建物等を対象として、建物外周柱の柱脚部に積層ゴム支承体を設置し、かつ建物内部柱の柱脚部、及び長スパン化された柱間の床梁部分に其々弾性すべり支承体を設置することで、床梁部分の支持スパンを従来に比べて短くして、床部の振動を抑制させるとともに、滑り支承に加えて、剛性の異なる積層ゴムを組み合わせることにより建物の固有周期を容易に調整できる点に着目し、特殊で大型の免震装置を使用しなくても、汎用的な複数の免震支承体で構成された免震建物を発明するに至った。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明は、上部構造部と下部構造部の間に免震装置が設置された免震建物であって、前記免震装置は、前記上部構造部の建物外周柱の下方に積層ゴム支承体が設けられ、かつ前記上部構造部の建物内部柱の下方に第１の弾性すべり支承体が設けられるとともに、前記建物外周柱と前記建物内部柱との間の床部、または梁部の下面に、前記第１の弾性すべり支承体より摩擦係数が小さなすべり支承体を備えた第２の弾性すべり支承体が配置されており、前記上部構造部の重量を前記積層ゴム支承体と、前記第１の弾性すべり支承体、及び前記第２の弾性すべり支承体に其々分担させることを特徴とする免震建物を提供する。具体的には、第１弾性すべり支承体の摩擦係数は、例えば０.０４〜０.０９程度で、第２弾性すべり支承体の摩擦係数は、例えば０.０１〜０.０４程度とする。
上記のような構成によれば、上部構造部の建物内部柱の下方、及び、建物外周柱と建物内部柱との間の柱軸力が作用しないスパンの中間の床部または梁部の下方に設けられている免震装置は、第１及び第２弾性すべり支承体である。これらの弾性すべり支承体は、積層ゴムを備えるすべり体がすべり板に対して摺動することにより、すべり支承としての機能とともに、積層ゴムとしての機能を併せ持つ。また、建物外周柱の下方には、積層ゴム支承体が設けられている。積層ゴム支承体と、第１及び第２弾性すべり支承体の各々の積層ゴムが、地震発生時に微小変形段階から水平荷重を負担するために、すべり体がすべり始める瞬間に発生する衝撃加速度を小さくできる。したがって、建物外からの振動を遮断し、嫌振機器への影響を効果的に低減することができる。
また、建物内部柱が設置されておらず、柱軸力が作用しない床梁部分に設けられている第２弾性すべり支承体の摩擦係数は、建物内部柱の柱脚部に設けられている第１弾性すべり支承体の摩擦係数より小さくなっている。すなわち、本願発明では、柱軸力が作用しない床梁部分に設ける第２弾性すべり支承体は、柱直下に設置する積層ゴム支承体や第１弾性すべり支承体に比べて、常時荷重として作用する鉛直軸力は小さく、建物内部柱に作用する水平荷重より低い水平荷重ですべり体がすべり始めるように設定することで、上部構造部の重量を積層ゴム支承体と、第１弾性すべり支承体、及び第２弾性すべり支承体に其々分担させることを特徴とする。このように、積層ゴム支承体と各弾性すべり支承体に加わる上部構造部の重量に応じて、地震発生時に生じる水平荷重を分散させており、地震時には摩擦係数の小さなすべり支承から順にすべり出す構造となっているため、すべり出す際の水平荷重が分散され、上部構造部のすべり出す瞬間の衝撃加速度を更に低減させることができる。したがって、建物外からの振動を遮断し、嫌振機器への影響を更に効果的に低減することができる。
また、本発明の免震建物においては、柱間の床梁部分の下面に免震装置を設置し、床梁部分の支持スパンを従来より短くすることで、床部の振動抑制効果のバラツキを少なくし、効率良く床部の振動抑制を図ることができる。また、積層ゴム支承体と、複数種類の弾性すべり支承体を組み合わせることで、平常時に生じる微振動に対しては免震効果を発揮させずに高い剛性にて微振動を抑制することにより嫌振機器の安定的な運転を確保することができ、かつ地震時には、すべり等により免震効果を発揮して嫌振機器類や構造物に発生する被害を防止することができる。
また、上部構造部の、建物内部柱が設置されていない床梁部分の下方に第２弾性すべり支承体を設置することで、上部構造部の柱間のスパン長を短くでき、かつ床部の断面積を増大させることなく床部の剛性を増大させることができるために、床部の上下振動を抑えることができる。よって、大型の免震装置を使用しなくても、複数の汎用的なサイズの免震装置を配置することで、長スパン柱梁架構を有する建物を免震化できる。

本発明の一態様においては、前記第１の弾性すべり支承体およびまたは前記第２の弾性すべり支承体の其々の上フランジの上面には、鋼板で下端が塞がれたコンクリート充填鋼管柱が設置され、該コンクリート充填鋼管柱の上端部が前記上部構造部内に設置されている。
上記のような構成によれば、第１、及び第２の弾性すべり支承体の上面に、免震装置の高さ調整用部材としてコンクリート充填鋼管柱を配置することで、一般に積層ゴム支承体より免震層高さが低い弾性すべり支承体が設置される免震層であっても、積層ゴム支承体に合わせた所定の高さを確保することができる。また、鋼板で下端が塞がれたコンクリート充填鋼管柱は、鋼管内部と上部構造部を形成するコンクリートを同時に打設可能であり、かつ弾性すべり支承体の上面に強度と剛性に優れたコンクリート充填鋼管柱を設置することで、コンクリート充填鋼管柱と上部構造部との間にコンクリート打継面を設けることなく、弾性すべり支承体を挟んで上部構造部、及び下部構造部を強固に連結できる。また、コンクリート充填鋼管柱の上端が上部構造部に設置されていることで、上部構造部に作用する水平力は、上部構造部の内部にまで設置された高剛性のコンクリート充填鋼管柱を介して、弾性すべり支承体に作用させることができる。

また、本発明の新たな態様１においては、前記積層ゴム支承体と前記下部構造部との間、及び前記積層ゴム支承体と前記上部構造部との間は、下部構造部や上部構造部に設置されたベースプレート、及び免震装置に取り付けられた各フランジを貫通させたボルトに、前記下部構造部または前記上部構造部に埋設された袋ナットが結合され、免震装置が前記下部構造部または前記上部構造部に固定されている。
また、別の態様２では、下部構造部や上部構造部に設置されたベースプレート、及び免震装置に取り付けられた各フランジを貫通させたボルトに、前記下部構造部または前記上部構造部に埋設された一方端に鉄筋が取り付けられた高ナットが結合され、免震装置が前記下部構造部または前記上部構造部に固定されている。
上記の態様１、態様２では、前記ベースプレート及び各フランジの貫通孔は前記ボルトの外径より大きく、該貫通孔と前記ボルトとの間に隙間が形成されていることを特徴とする。
上記のような構成によれば、地震発生時に、積層ゴム支承体に上向きに引張荷重が作用した際には、ベースプレートと各フランジを貫通した貫通孔とボルトとの間に隙間が設けられていることで、下部構造部または上部構造部に取り付けられたベースプレートと各フランジの鋼板高さ部分のボルト本体が伸び、引張抵抗するために、積層ゴム部分に引張力が加わるのを防止することができる。
また、引張抵抗するボルトは、下部構造部または上部構造部に埋設させた袋ナット、または埋設側に鉄筋が取り付けられた高ナットと締結させており、積層ゴム支承体を確実に下部構造部、及び上部構造部に固着させておくことができる。

本発明によれば、半導体製造工場等の嫌振機器が配置された長スパン柱梁架構を備える建物であっても、隣接する柱間の床梁部分に免震装置を設置してスパン長を短くするとともに、柱が負担する重量に応じて、複数の異なる種類の免震装置を設置することで、建物外からの振動を遮断するとともに、床の振動を抑制させた免震建物を提供することができる。

本発明の実施形態における免震建物の説明図である。免震建物を構成する其々の免震装置の部分立面図である。図２（ａ）は梁部下面に第２弾性すべり支承を設置した場合であり、図２（ｂ）は床部下面に第２弾性すべり支承を設置した場合である。実施形態の免震建物を構成する免震層の平面図である。免震建物の縦断面図（その１、建物外周柱、Ｙ１通り）である。免震建物の縦断面図（その２、建物内部柱、Ｙ３通り）である。免震建物の縦断面図（その３、建物内部柱、Ｘ２通り）である。免震建物を構成する積層ゴム支承体の縦断面模式図である。免震建物を構成する弾性すべり支承体の縦断面模式図である。本発明の免震建物を構成する免震構造による力と水平変形量の関係を示す模式図である。実施形態の変形例における免震建物の説明図である。従来の免震構造による免震層の平面図である。従来の免震建物による免震装置の縦断設置例である。

本発明は、長スパン柱梁架構を有する工場建物等を対象とした基礎躯体上に免震装置を設置する基礎免震（第１実施形態）、または建物中間階に免震装置を設置する中間階免震（変形例）による免震建物である。具体的には、建物重量に応じて、建物外周柱の下方に積層ゴム支承体を設置し、かつ建物内部柱の下方、及び長スパン化された柱間の床梁部分に、摩擦係数の異なる第１、及び第２弾性すべり支承体を設置した。特に、柱が設置されていない床梁部の下面に設置する第２弾性すべり支承体には、作用する建物重量は小さく、建物内部柱の下方に設ける第１弾性すべり支承体の摩擦係数より小さくして、低い水平荷重によって弾性すべり支承体にすべりが生じされる点に特徴がある。
また、本発明の免震建物は、積層ゴム支承体と、第１、及び第２弾性すべり支承体による３種類の免震装置で免震層を構成するとともに、其々に積層ゴム部が設けられているために、積層ゴム部の径や積層厚さを変更することで、常時荷重においては、床部の積載機器等に基づく固有振動数から建物本体の固有周期をずらして共振応答を防止できる。
また、地震発生時は、弾性すべり支承体にすべりが生じるとともに、積層ゴム部分が変形することにより、上部構造部に対する免震効果を発揮することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して構成を説明する。また、本発明の免震構造による力と水平変形量の関係を模式図により説明する。

図１は、本発明の実施形態における免震建物１の概要を示した説明図である。免震建物１は、基礎２に免震層４を備えている。すなわち、本実施形態においては、基礎２は、免震層４を挟んで、下部基礎としての下部構造部２Ａと、上部基礎２Ｂとに、上下に分割されている。上部基礎２Ｂを含む免震建物１の上部構造部３は、下部構造部２Ａ上に設けられた免震装置５によって支持されている。このように、免震建物１は、建物を構成する上部構造部３と下部構造部２Ａとの間に免震装置５を介在させており、免震装置５が基礎２に設けられた基礎免震構造となっている。
図２は、免震層４の部分立面図である。本実施形態では、上部構造部３と下部構造部２Ａとの間に、後に詳説する、積層ゴム支承体６と、第１弾性すべり支承体７、及び第２弾性すべり支承体８を配置して免震層４を設けている。図２（ａ）は、上部構造部３の梁部１８下面１８ａに第２弾性すべり支承体８を設置した場合であり、図２（ｂ）は、上部構造部３の床部１５下面１５ａに第２弾性すべり支承体８を設置した場合である。
図２（ａ）、（ｂ）の双方において、積層ゴム支承体６は、建物外壁に接する建物の最外縁の柱である、建物外周柱１０の下方にて、建物外周柱１０と接合されている大梁１９下面１９ａに設けられている。第１弾性すべり支承体７は、建物外周柱１０よりも建物の内側に設けられている建物内部柱１２の、下方側の大梁１９下面１９ａに設けられている。また、第２弾性すべり支承体８は、建物外周柱１０と建物内部柱１２の間の下方側で、図２（ａ）においては床部１５を支持する梁部１８下面１８ａに、図２（ｂ）においては床部１５下面１５ａに、それぞれ接合されて設けられている。

以下、図１に示した免震建物１の詳細を、図３〜図６、及び後述する図７、図８を用いて説明する。
図３は、図１のＡ−Ａ部分（免震層４の高さ位置）での免震層４の平面図である。図３では、建物平面の長手方向がＸ方向で、短手方向がＹ方向である。また、図４は、図３に示すＹ１通りのＸ１〜Ｘ１０までの建物外周柱１０を含む縦断面図である。図５は、図３に示すＹ３通りのＸ１〜Ｘ１０までの建物内部柱１２を含む縦断面図である。図４、図５にて、建物高さ方向はＺ表示している。図６は、図３に示すＸ２通りのＹ１〜Ｙ８までの縦断面図である。図６において、Ｙ１部分とＹ８部分には建物外周柱１０は存在するが、Ｙ２〜Ｙ７の範囲には、建物内部柱１２は設置されていなく、無柱空間Ｓｃとなっている。

上部構造部３は、上部基礎２Ｂ上に立設された、建物外周柱１０と、建物内部柱１２を備えている。本実施形態においては、建物外周柱１０と建物内部柱１２は角形鋼管であるが、鉄骨鉄筋コンクリート等、他の種類の柱でも構わない。
図３においては、説明を簡単にするため、免震層４には位置しない建物外周柱１０、建物内部柱１２も併せて、対応する位置に、矩形により示している。
建物外周柱１０は、図３中に黒塗りした矩形で示されるように、建物外壁に接する建物の最外縁の柱である。建物内部柱１２は、図３中に白抜きした矩形で示されるように、建物外周柱１０よりも建物の内側に設けられている柱である。小さな丸印は柱が設けられていない床部位置を示す。
建物外周柱１０と、建物内部柱１２は、基本的には、同程度の間隔を空けて設けられているが、例えば、図３のＹ３通りの縦断面である図５に示されるように、建物外周柱１０と建物内部柱１２の間の位置Ｘ２、Ｘ９には、柱が設けられておらず、柱間の間隔が他よりも長くなることで、無柱空間Ｓｃが形成されている。このようにして、長スパン柱梁架構が、図３に示される小さな丸印の柱無し部分を跨ぐように、建物外周柱１０と建物内部柱１２との間に形成されている。

各柱１０、１２間には、梁１３が架設されている。本実施形態においては、梁１３は鉄骨であるが、鉄骨鉄筋コンクリート等、他の種類の柱でも構わない。
上部基礎２Ｂの上には、床スラブ１４が形成され、上部基礎２Ｂと床スラブ１４によって床部１５が形成されることにより、免震建物１の一階の床は、床梁形式として施工されている。また、建物外周柱１０同士の間には、図４に示されるように、複数階に亘って同一構面内にブレース１６が配置されている。本実施形態においては、ブレース１６は角型鋼管であるが、鉄骨等、他の種類のブレースでも構わない。

上部構造部３は、図５に示されるように、複数の免震装置５の上部側に位置しており、免震装置５の下方側に下部構造部２Ａが位置している。
免震装置５は、積層ゴム支承体６、第１弾性すべり支承体７、及び、第２弾性すべり支承体８を備えている。具体的には、建物外周柱１０の下方に積層ゴム支承体６が、建物内部柱１２の下方に第１弾性すべり支承体７が、及び、柱が設けられていない床部１５下面に第１弾性すべり支承体８が、それぞれ設けられている。

積層ゴム支承体６は、図４乃至図６に示されるように、上部構造部３の建物外周柱１０の下方に設けられている。
図７に、積層ゴム支承体６の縦断面模式図を示す。積層ゴム支承体６は、複数の鋼板６ｄがゴム６ｅを挟んで積層された積層ゴム部６ｃが、フランジ６ａ、６ｂによって挟まれた構造で、下部構造部２Ａと、上部構造部３に設けられた上部フーチング３０の間に設置されている。

下部構造部２Ａの、積層ゴム支承体６が設置される位置には、下部構造部２Ａの上面から上方に突出するように、略直方体状の下部フーチング２０が形成されている。下部フーチング２０は、鉄筋２０ａを水平方向に縦横に設け、その周囲に高流動コンクリート２０ｂを充填することにより形成されている。
積層ゴム支承体６と下部フーチング２０は、下部フーチング２０に埋設された袋ナット２３、または一方端にアンカー鉄筋（鉄筋）２４が取り付けられた高ナット２７に、ベースプレート２１及びフランジ６ａを貫通させたボルト２５を締付し、結合されている。また、ベースプレート２１及びフランジ６ａに形成された貫通孔はボルト２５の外径より大きく、貫通孔とボルト２５との間には、隙間２６が形成されている。ここでいう、積層ゴム支承体６と下部フーチング２０を結合させる方法としては、図７には袋ナット２３と高ナット２７を其々示したが、袋ナット２３のみ、または高ナット２７のみであってもよい。
また、積層ゴム支承体６と上部フーチング３０は、前述による下部フーチング２０と同様、上部フーチング３０に埋設された袋ナット２３、または高ナット２７に、ベースプレート２１及びフランジ６ｂを貫通させたボルト２５を締付し、結合されている。
下部フーチング２０に設けられているベースプレート２１の下面の、袋ナット２３や高ナット２７よりも内側の位置には、アンカースタッド２２が接合されている。アンカースタッド２２、袋ナット２３、高ナット２７、及び、アンカー鉄筋２４は、高流動コンクリート２０ｂに埋設されている。上部フーチング３０においても同様に、ベースプレート２１の上面にアンカースタッド２２が接合されている。

積層ゴム支承体６は、下に位置するフランジ６ａの下面が下部フーチング２０のベースプレート２１の上面に、上に位置するフランジ６ｂの上面が上部フーチング３０のベースプレート２１の下面に、それぞれ対向して接するように設けられている。
この状態で、フランジ６ａ、６ｂの各々は、水平方向に積層ゴム部６ｃから突出した部分において、下部フーチング２０に埋設された袋ナット２３及び高ナット２７と、上部フーチング３０に埋設された袋ナット２３及び高ナット２７の各々に対し、フランジ６ａ、６ｂの各々を挟んで取付ボルト２５を螺合させることにより固定されている。
上記のように、ベースプレート２１及び各フランジ６ａ、６ｂに形成させた貫通孔の孔径は、ボルト２５の外径より例えば５ｍｍ程大きく、貫通孔とボルト２５の外周面との間には、例えば２.５ｍｍ程度の隙間２６が形成されている。貫通孔とボルト２５間の隙間２６は、積層ゴム支承体６に圧縮軸力が作用する段階においては、ボルト２５下面がフランジ６ａ、６ｂの表面と接合して固着されているが、積層ゴム支承体６に引張軸力が作用する段階では、ベースプレート２１とフランジ６ａ、６ｂを貫通する貫通孔２６の高さ部分において、ボルト２５本体が延び、引張抵抗するために、積層ゴム支承体６に引張力が加わることを防止できる。

第１弾性すべり支承体７は、図５に示されるように、上部構造部３の建物内部柱１２の下方に設けられている。
図８に、第１弾性すべり支承体７の縦断面模式図を示す。第１弾性すべり支承体７は、積層ゴム部７ｃと、すべり板７ｇを備えている。積層ゴム部７ｃは、複数の鋼板７ｄがゴム７ｅを挟んで積層されることにより、積層ゴムとして形成されている。積層ゴム部７ｃの上面には、上フランジ７ｂが接合されている。積層ゴム部７ｃの下面には、すべり材部７ｆが接合されている。
すべり板７ｇの下面には、補強板７ａが接合されている。
以下に説明するように、補強板７ａが下部構造部２Ａに形成された下部フーチング４０に、上フランジ７ｂが上部基礎２Ｂに形成された上部フーチング５０に接合されることにより、第１弾性すべり支承体７は設けられる。この際に、すべり材部７ｆとすべり板７ｇは、互いに対向して圧接されるように設けられている。このような構造により、第１弾性すべり支承体７は、免震建物１に水平方向の地震力が加わると、まず積層ゴム部７ｃの積層ゴムが変形し、すべり材部７ｆとすべり板７ｇの摩擦限界を超えるとすべりが生じて、積層ゴム部７ｃがすべり板７ｇの上を移動することにより、地震力に対応する。このように、第１弾性すべり支承体７は、すべり支承としての機能と、積層ゴムとしての機能を併せ持っている。
第１弾性すべり支承体７の摩擦係数は、例えば０.０４〜０.０９程度である。

下部構造部２Ａの、第１弾性すべり支承体７が設置される位置には、積層ゴム支承体６の場合と同様に、鉄筋４０ａと高流動コンクリート４０ｂにより下部フーチング４０が形成されている。
下部フーチング４０の上面にはベースプレート４１が設けられている。ベースプレート４１の下面の外周近傍には、袋ナット４６が接合されている。ベースプレート４１の下面の、袋ナット４６よりも内側の位置には、アンカースタッド４２が接合されている。アンカースタッド４２と袋ナット４６は、高流動コンクリート４０ｂに埋設されている。
上部基礎２Ｂの、第１弾性すべり支承体７が設置される位置には、上部基礎２Ｂの下面から下方に突出するように、鉄筋５０ａと高流動コンクリート５０ｂにより上部フーチング５０が形成されている。後述のように上部フーチング５０には積層ゴム部７ｃが接合されるが、積層ゴム部７ｃの積層ゴムの径は、積層ゴム支承体６の径よりも小さいため、上部フーチング５０は、積層ゴム支承体６が接合されている上部フーチング３０よりも小さく形成されている。
上部フーチング５０の下面には、上面にアンカースタッド５２が接合されたベースプレート５１が設けられている。アンカースタッド５２は、高流動コンクリート５０ｂに埋設されている。ベースプレート５１には、積層ゴム支承体６と第１弾性すべり支承体７の高さの差を調整するために、コンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管柱５７が、ベースプレート５１から下方に延在するように接合されている。鋼管柱５７の内部には、高流動コンクリート５０ｂが充填されている。
鋼管柱５７の下端には、上面にアンカースタッド５２が接合されたベースプレート（鋼板）５８が接合されている。ベースプレート５８に接合されたアンカースタッド５２は、鋼管柱５７内の高流動コンクリート５０ｂに埋設されている。このように、鋼管柱５７はベースプレート５８で下端が塞がれて、その上端部は上部構造部３内に設置されている。

第１弾性すべり支承体７は、補強板７ａの下面が下部フーチング４０のベースプレート４１の上面に、上フランジ７ｂの上面が上部フーチング５０のベースプレート５８の下面に、及び、すべり材部７ｆの下面がすべり板７ｇの上面に、それぞれ対向して接するように設けられている。
この状態で、補強板７ａは、その外周近傍の位置において、下部フーチング４０に埋設された袋ナット４６に対し、補強板７ａを挟んで取付ボルト４５を螺合させることにより固定されている。
また、上フランジ７ｂは、水平方向に積層ゴム部７ｃから突出した部分において、ベースプレート５８に対し、上フランジ７ｂを挟んで取付ボルト５５を取付ナット５９に螺合させることにより固定されている。

第２弾性すべり支承体８は、図５に示されるように、建物外周柱１０と建物内部柱１２との間の柱軸力が作用しないスパンの中間の床部１５、または梁部１８の下面に設けられている。すなわち、第２弾性すべり支承体８は、図３に示されるＸ２通り、またはＸ９通りのように柱が設けられておらず、柱間が長スパン化することで、無柱空間Ｓｃが形成されている床部１５、または梁部１８の下面に設けられている。
第２弾性すべり支承体８は、構造的には、図８を用いて説明した第１弾性すべり支承体７と同様に構成されている。第２弾性すべり支承体８は、第１弾性すべり支承体７より摩擦係数が小さなすべり支承を有している点が、第１弾性すべり支承体７とは異なっている。これにより、無柱空間Ｓｃに設けられている第２弾性すべり支承体８においては、建物内部柱１２に作用する水平荷重より低い水平荷重が作用した場合であっても、すべり体がすべり始めるように調整されている。第２弾性すべり支承体８の摩擦係数は、例えば０.０１〜０.０４程度である。
なお、本実施形態において、図３中に白抜きした矩形で示される建物内部柱１２であっても、例えば、Ｙ４、Ｙ５通りとＸ５、Ｘ６通りで囲まれた部分Ｎの上層階に、床が設置されていない吹抜け空間が設けられている場合等には、柱が負担する建物重量が小さくなるために、建物内部柱１２の下方に、第１弾性すべり支承体７の代わりに、第２弾性すべり支承体８を設けてもよい。

第２弾性すべり支承体８は、図８を用いて説明した第１弾性すべり支承体７と同様に、下部構造部２Ａ、上部基礎２Ｂに設けられている。第２弾性すべり支承体８は第１弾性すべり支承体７よりも低い水平荷重を負担するため、本実施形態においては、図５に示されるように、第２弾性すべり支承体８を設けるための下部フーチング６０、上部フーチング７０は、第１弾性すべり支承体７を設けるための下部フーチング４０、上部フーチング５０よりも、小さく形成されている。

以上説明したように、免震建物１においては、上部構造部３の重量を、積層ゴム支承体６と、第１弾性すべり支承体７、及び、第２弾性すべり支承体８にそれぞれ分担させた構造を備えている。

免震建物１の外周部には、図３、図４に示されるように、オイルダンパー１７が下部構造部２Ａと上部基礎２Ｂの間に設置されている。

次に、上記の免震建物１の効果について説明する。
図９は、本発明による免震建物を構成する免震構造の水平荷重と水平変形量の関係を、耐震構造（非免震）と、従来の免震構造とを比較して示したグラフである。
図９中、線９０は本発明の免震建物を構成する免震構造、線９１は第１弾性すべり支承体のみを用いた免震構造、線９２は第２弾性すべり支承体のみを用いた免震構造、線９３は積層ゴム支承体のみを用いた免震構造（従来の免震構造）、線９４は積層ゴム支承体、弾性すべり支承、及び、剛すべり支承を用いた免震構造、線９５は耐震構造（非免震）の場合を、各々示している。
本発明の免震構造（線９０）は、微小変形レベルにおいては高剛性を示し、ある所定の水平荷重時に水平変形量が増大する第１、第２弾性すべり支承体（線９１、９２）と、従来型の積層ゴム支承体（線９３）と、を其々組み合わせることで、微小変形レベルから水平荷重と水平変形量の関係は緩やかな勾配を有し、水平変形量が増大するに伴い、積層ゴム支承体（従来の免震構造）の水平荷重と水平変形量に漸近することがわかる。よって、本発明の免震構造を備えた免震建物においては、複数の異なる免震装置を組み合わせることで、建物に作用する水平荷重と水平変形量の関係をコントロールできる。

以上、本発明の免震建物においては、上部構造部３の建物内部柱１２の下方に第１弾性すべり支承体７が設置され、かつ建物外周柱１０と建物内部柱１２との間の床部１５や梁部１８の下面に第２弾性すべり支承体８が設置された。これらの弾性すべり支承体７、８は、積層ゴムを備えるすべり体、例えば第１弾性すべり支承体７に関しては図７に示される積層ゴム部７ｃが、すべり板に対して摺動することにより、すべり支承としての機能とともに、積層ゴムとしての機能を併せ持つ。また、建物外周柱１０の下方には、積層ゴム支承体６が設けられている。積層ゴム支承体６と、第１及び第２弾性すべり支承体７、８の各々の積層ゴムが、地震発生時に微小変形段階から水平荷重を負担するために、すべり体がすべり始める瞬間に発生する衝撃加速度を小さくできる。したがって、建物外からの振動を遮断し、嫌振機器への影響を効果的に低減することができる。
また、建物内部柱１２が設置されておらず、柱軸力が作用しない床梁部分に設けられている第２弾性すべり支承体８の摩擦係数は、建物内部柱１２の柱脚部に設けられている第１弾性すべり支承体７の摩擦係数より小さくなっている。すなわち、柱軸力が作用しない床梁部分に設けられる第２弾性すべり支承体８は、柱直下に設置する積層ゴム支承体６や第１弾性すべり支承体７に比べて、常時荷重として作用する鉛直軸力は小さく、建物内部柱１２に作用する水平荷重より低い水平荷重ですべり体がすべり始めるように設定することで、上部構造部３の重量が、積層ゴム支承体６と、第１弾性すべり支承体７、及び第２弾性すべり支承体８に其々分担されている。このように、積層ゴム支承体６と各弾性すべり支承体７、８に加わる上部構造部３の重量に応じて、地震発生時に生じる水平荷重を分散させており、地震時には摩擦係数の小さなすべり支承から順にすべり出す構造となっているため、すべり出す際の水平荷重が分散され、上部構造部３のすべり出す瞬間の衝撃加速度を更に低減させることができる。したがって、建物外からの振動を遮断し、嫌振機器への影響を更に効果的に低減することができる。

また、柱１０、１２間の床梁部分の下面に第２弾性すべり支承体８を設置し、床梁部分の支持スパンを従来より短くすることで、床部の振動抑制効果のバラツキを少なくし、効率良く床部の振動抑制を図ることができる。
また、積層ゴム支承体６、第１及び第２弾性すべり支承体７、８には、積層ゴム部分が設けられており、剛性の異なる複数種類の積層ゴムを組み合わせることで、構造物の固有周期を容易に調整することができる。また、積層ゴム部分が変形することによる履歴減衰効果によって、上部構造部の振動を抑制することができる。
例えば、平常時に生じる微振動に対しては免震効果を発揮させずに高い剛性にて微振動を抑制することにより嫌振機器の安定的な運転を確保することができ、かつ地震時には、すべり等により免震効果を発揮して嫌振機器類や構造物に発生する被害を防止することができる。

また、上部構造部３の、建物内部柱１２が設置されていない床梁部分の下方に第２弾性すべり支承体８を設置することで、上部構造部３の柱１０、１２間のスパン長を短くでき、かつ床部１５の断面積を増大させることなく床部１５の剛性を増大させることができるために、床部１５の上下振動を抑えることができる。
また、高軸力が加わる積層ゴム支承体６が支える建物外周柱１０同士の間にブレース１６が配置され、建物外周柱１０とブレース１６によって上部構造部３に作用する水平荷重の負担割合を増やすことで、地震時に建物外周柱１０に引き抜き力が生じないようにするとともに、建物外周柱１０と接合する柱梁架構を長スパン化することが可能となる。

また、第１及び第２弾性すべり支承体７、８は、地震荷重に抵抗するだけでなく、常時荷重時においても、積層ゴムの径やゴム積層厚さを変更することで、床部１５の積載機器等に基づく常時固有振動数からずらすことが可能となり、共振応答を防止することができる。

また、積層ゴム支承体６は、積層ゴムの変形によってのみ水平荷重を負担するために、装置が大型にならざるを得ず高額となりがちであるが、本実施形態においては、建物内部柱１２及び無柱空間Ｓｃの下方には、積層ゴム支承体６の代わりに弾性すべり支承体７、８が設けられているため、免震構造の構築におけるコストを低減することが可能となる。
また、図５を用いて説明したように、本実施形態においては、第２弾性すべり支承体８を設けるための下部フーチング６０、上部フーチング７０は、第１弾性すべり支承体７を設けるための下部フーチング４０、上部フーチング５０よりも、小さくなるように形成されている。これにより、更に効果的に、施工コストを低減することが可能となる。

また、オイルダンパー１７は、免震建物１の外周部に均等に配置されているため、免震建物１のねじれ変形を抑制することができる。

また、図８を用いて特に第１弾性すべり支承体７に関して説明したように、第１、及び第２の弾性すべり支承体７、８の上面に、免震装置の高さ調整用部材として鋼管柱５７が配置されている。これにより、一般に積層ゴム支承体より免震層高さが低い弾性すべり支承体が設置される免震層であっても、積層ゴム支承体に合わせた所定の高さを確保することができる。
また、ベースプレート５８で下端が塞がれた鋼管柱５７は、鋼管内部と上部構造部３を形成するコンクリートを同時に打設可能であり、かつ第１、及び第２の弾性すべり支承体７、８の上面に強度と剛性に優れたコンクリート充填鋼管柱５７を設置することで、コンクリート充填鋼管柱５７と上部構造部３との間にコンクリート打継面を設けることなく、第１、及び第２の弾性すべり支承体７、８を挟んで上部構造部３、及び下部構造部２Ａを強固に連結できる。また、コンクリート充填鋼管柱５７の上端が上部構造部３に設置されていることで、上部構造部３に作用する水平力は、上部構造部３の内部にまで設置された高剛性のコンクリート充填鋼管柱５７を介して、第１、及び第２の弾性すべり支承体７、８に作用させることができる。

また、図７を用いて説明したように、積層ゴム支承体６と下部構造部２Ａ及び上部構造部３は、下部構造部２Ａまたは上部構造部３に埋設された袋ナット２３、または一方端にアンカー鉄筋２４が取り付けられた高ナット２７に、ベースプレート２１と各フランジ６ａ、６ｂを貫通させたボルト２５を締付し、結合されており、ベースプレート２１及び各フランジ６ａ、６ｂの貫通孔はボルト２５の外径より大きく、貫通孔とボルト２５との間に隙間２６が形成されている。
これにより、地震発生時に、積層ゴム支承体６に上向きに引張荷重が作用した際には、ベースプレート２１と各フランジ６ａ、６ｂを貫通した貫通孔とボルト２５との間に隙間２６が設けられていることで、下部構造部２Ａまたは上部構造部３に取り付けられたベースプレート２１と各フランジ６ａ、６ｂの鋼板高さ部分のボルト２５本体が伸び、引張抵抗するために、積層ゴム部分に引張力が加わるのを防止することができる。
また、引張抵抗するボルト２５は、下部構造部２Ａまたは上部構造部３に埋設させた袋ナット２３、または埋設側にアンカー鉄筋２４が取り付けられた高ナット２７と締結させており、積層ゴム支承体６を確実に下部構造部２Ａ、及び上部構造部３に固着させておくことができる。

（実施形態の変形例）
次に、図１０を用いて、上記実施形態として示した免震建物１の変形例を説明する。本変形例の免震建物８０は、上記実施形態における免震建物１とは、免震層８４が建物の中間階に設けられた中間階免震構造となっている点が異なっている。
より詳細には、本変形例の免震建物８０においては、基礎８７に下部構造部柱８８が立設され、下部構造部柱８８間に下部構造部梁８９が架設されて、一階８６を含む下部構造部８２が施工されている。免震装置８５が、下部構造部柱８８の柱頭部上に設けられ、免震装置８５の上に、上部構造部８３が施工されることにより、下部構造部８２と上部構造部８３の間に免震層８４が形成されている。免震装置８５は、上記実施形態と同様に、積層ゴム支承体、第１弾性すべり支承体、及び、第２弾性すべり支承体を備えており、これらの免震装置８５は、上記実施形態と同様に配置されている。

本変形例が、上記実施形態と同様の効果を奏することはいうまでもない。

なお、本発明の免震建物は、図面を参照して説明した上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。

例えば、上記実施形態においては、免震建物１の上部構造部３の最下階の床に関しては、上部基礎２Ｂと床スラブ１４によって床部１５が形成されていたが、これに代えて、梁と床スラブで梁部として形成し、第２弾性すべり支承体８が、建物外周柱１０と建物内部柱１２との間の柱軸力が作用しないスパンの中間の梁部の下方に設けられるようにしてもよい。
また、上記変形例においては、免震層８４は一階８６の上に設けられていたが、他の階層の上に設けられても構わない。

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態及び変形例で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

１免震建物２１ベースプレート
２基礎２３袋ナット
２Ａ下部構造部２４アンカー鉄筋（鉄筋）
３上部構造部２５ボルト
４免震層２６隙間
５免震装置２７高ナット
６積層ゴム支承体５７鋼管柱（コンクリート充填鋼管柱）
６ａ、６ｂフランジ５８ベースプレート（鋼板）
７第１弾性すべり支承体８０免震建物
７ｂ上フランジ８２下部構造部
８第２弾性すべり支承体８３上部構造部
１０建物外周柱８４免震層
１２建物内部柱８５免震装置
１３梁８６一階
１５床部８７基礎
１５ａ下面Ｓｃ無柱空間
１８梁部
１８ａ下面

Claims

上部構造部と下部構造部の間に免震装置が設置された免震建物であって、
前記免震装置は、前記上部構造部の建物外周柱の下方に積層ゴム支承体が設けられ、かつ前記上部構造部の建物内部柱の下方に第１の弾性すべり支承体が設けられるとともに、前記建物外周柱と前記建物内部柱との間の床部、または梁部の下面に、前記第１の弾性すべり支承体より摩擦係数が小さなすべり支承体を備えた第２の弾性すべり支承体が配置されており、
前記上部構造部の重量を前記積層ゴム支承体と、前記第１の弾性すべり支承体、及び前記第２の弾性すべり支承体に其々分担させることを特徴とする免震建物。
前記第１の弾性すべり支承体およびまたは前記第２の弾性すべり支承体の其々の上フランジの上面には、鋼板で下端が塞がれたコンクリート充填鋼管柱が設置され、該コンクリート充填鋼管柱の上端部が前記上部構造部内に設置されることを特徴とする請求項１に記載の免震建物。
前記積層ゴム支承体と前記下部構造部及び前記上部構造部は、前記下部構造部または前記上部構造部に埋設された袋ナット、または一方端に鉄筋が取り付けられた高ナットに、ベースプレート及び各フランジを貫通させたボルトを締付し、結合されており、前記ベースプレート及び各フランジの貫通孔は前記ボルトの外径より大きく、該貫通孔と前記ボルトとの間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の免震建物。