JP2019007223A

JP2019007223A - 建築物が受ける地震の応力低減構造

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Inventors: 忠義中村; Tadayoshi Nakamura
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Abstract

【課題】建築物自体の耐震性の更なる向上対策ではなく、ア）横揺れ地震については立上り部の外面側や、イ）縦揺れ地震や直下型地震については捨てコンクリートの下面側、ウ）津波については防波堤等の津波を受ける面の面積を極力大きくし、単位面積当たりの応力の低減化を図る。【解決手段】地震の応力を垂直応力とせん断応力とに分割しうる構造を、構造物の下部に設けることを特徴とする構造物が受ける地震の応力低減構造である。【選択図】図１

Description

応力と波動の２つの特性を有する地震動について、その両特性を共に満足させて、建築物や構築物等の構造物が受ける応力の低減と地震波の方向を変えうることも可能な地震の応力低減構造に関する。

住宅やビル、建物等の建築物は、一般的には、捨てコンクリートのうえに、次いで、基礎コンクリートが打たれる。捨てコンクリートはほぼ、表面が平面で且つ水平である。

基礎コンクリートも水平の平面であり、立上り部も垂直の平面である。確かに、地震力は横揺れや縦揺れ等に対して、力学的には、垂直入力が最大と考えられる。しかし、地震力を受ける単位面積当たりの力を考えると、入力される地震力を受ける面積を大きくすれば、大きくなった分だけ、建築物の受ける単位面積あたりの応力は低減する。従って、かかる応力を低減するには、受ける面積を増大すればよいと判断しうる。

しかし、以下のような制約がある。即ち、地震は波動の特性をも有しており、スネルの法則が示すように、地震力の垂直入力を除くと、建築物の下部構造を構成する土壌とコンクリート、大気等の媒質の屈折率により地震波の方向が変化し、場合によれば、光ファイバーのように全反射し、コンクリート基礎の中から大気に出ず、蓄積・増幅され、コンクリートや建築物内で反射や増幅し続け、基礎や立上りのコンクリート等を含めた建築物の大破損につながる場合も想定される。従って、地震力を受ける建築物の面積を単に拡大するだけでなく、法線と波方向との角度が臨界角を超えないことが不可欠、即ち、地震力を受ける面積を出来るだけ大きくとると共に、全反射が起こらない範囲に絞り込んだ何らかの構造とすることが不可欠である。

更に、建築物に限らず、防波堤や堤防や船舶係留の護岸壁の構築物に関して、津波の受ける面の面積を大きくすると、構成する材料の海水、コンクリート、土、海水又は空気の屈折率が関与し、地震波の方向も異なるので、同様に、全反射が起こるケースがあるので、同様に、配慮すべき構造が不可欠である。

横揺れ地震の場合は、敷地の条件によっては、立上り部が地震波の方向と垂直になるように、建築物の位置の配置が出来るとは限らず、立地条件によって制約を受け、或いは、津波も湾内の形状により、防波堤が常に波の方向と垂直となるとは限らない。かかる場合も、上記のように、基本的な考えを維持し対応すべき事柄である。地震波が斜め入射する場合には、全反射が起こりやすく、特別な構造設計が不可欠である。

更に、1981年に施行された新耐震基準では地震計の最大加速度のみを用いて設計基準とされているが、現実には、それ以下の加速度の波が一定期間継続する。それにより、部分破壊から更なる大きな破壊への進展も起こり得る可能性さえある。事実、熊本地方地震では、新耐震基準で建てられた家屋も全壊した事例が報告されている。このようなこともあって、本発明は１つの最大加速度に対応する地震力の低減ではなく、すべての地震発生継続の時間内の多くの加速度変動対しても有効であるとすべきである。

ここで、地震の形態からみると、海溝型地震による横揺れ・縦揺れ地震と、更に、日本国内で発生する直下型地震による縦揺れ地震に大別される。後者に関しては、新潟地震や阪神・淡路大震災に見られる縦揺れ地震に関して、現在の地震計では、破壊エネルギーが把握出来ていないのが現状であり、地震学者も今後、この分野の研究の充実が必要との意見もある。

一方、横揺れ地震対策として、過去の破壊状況の解析とその結果を反映させ、且つ、せん断応力による力学的解析による新耐震基準が設定された。又、縦揺れ地震について、原子力安全委員会は兵庫県南部地震の解析から、縦揺れは横揺れの半分以下としている。しかし、データをみる限り、半分以下とは言えない。

しかし、既述のとおり、熊本地方地震では新耐震基準に基づいた建物でも倒壊している現実がある。又、縦揺れや直下型地震に対しては、力学的な解析は行われておらず、大阪市大やその他団体等では阪神・淡路第震災は直下型地震とし、衝撃波によるものとし、縦揺れ地震について新しい見解を出している。

橋梁、ダム等の地上構造物、岸壁、堤防等の土木構造物、橋梁・タンク等の各種基礎構造物を取り扱う土木学会は「土木構造物の耐震基準等に関する「第二次提言」(平成8年1月)に提案しているものの、課題が多く、進展が進んでいないように見受けられる。

日本には活断層が判明しているだけで2000か所といわれているが、更に不明な活断層もありうる。

そこで、最近、地震の発生頻度も多く又、熊本地震では地震の余震も頻繁に発生している。かかる状況から、対策を行うにも以下のような事柄に意識を留めておくことも重要と考えられる。
ｉ）先ず、過去の地震の具体的な事例を把握すること、特に、横揺れは海溝型が主であろうから、おおよその地震の横揺れの方向、大きさ、又、活断層に起因する地震があれば、その程度を把握することも必要である。
ｉｉ）更に、土壌の質も理解していることも必要である。特に、建物自体の耐震性の対策強化も必要だが、建物の基礎とその立上り部に関して、強化なり、対応技術が重要で、かかる点を重点に力と波動の両面から展開する。

特許文献１は、消波機能を有する堤防で、堤防の法線が波形状を有する堤防に関するものである。波が打ち寄せて堤防にぶつかった時に、堤防が湾曲しているために、波同士がぶつかりあって互いに消波効果を奏するようになる効果を有するとしている。

特許文献１には詳細事項が全く記載されていないから、不明な点が多いので、堤防であるという事柄から適切な仮定をおいて検討する。

先ず、堤防が波形状で、そのため、波同士が互いに、ぶつかるとの発想だが、果たしてどれだけ、ぶつかるかを図で示した図１３で見る限り、ぶつかる確率は低いとみられる。図１３では、堤防に60度の角度で波がぶつかったと仮定し、図１３（ａ）は同じ傾斜の法面からの反射波を示し、同図（ｂ）は、隣り合った傾斜の法面からの反射波を示しているが、いずれとも入射波の逆方向になっておらず、入射波の減少に寄与していない。そこで、反射率の計算により、ぶつかりは果たしてどれ位あるのかを明確することとした。

１波が堤防に垂直にぶつかった時の反射率は次式による。反射率をＩｒとする。
Ｎ₀：入射側の媒質(水)の屈折率1.333、Ｎ₁：堤防のコンクリートの屈折率1.54として、
Ｉｒ＝(Ｎ₀−Ｎ₁)²／(Ｎ₀＋Ｎ₁)²＝0.0052
このことは、入射と法線との角度が零ということで、この場合、反射率は0.5%に過ぎない。

２波が斜め入射した場合、Ｓ偏光とＰ偏光で反射率が異なることから２つの式で計算する。
Ｉｒｐ＝(n₀cosθt−n₁cosθ₀)²／(n₀cosθt＋n₁cosθ₀)²
Ｉｒｓ＝(n₀cosθ₀−n₁cosθt)²／(n₀cosθ₀＋n₁cosθt)²
ここで、θ₀は入射角、θtは屈折角を表す。尚、反射波角度は法線を介して入射角度と同じである。

２−１次に、法線との入射角が30度、つまり、堤防に対して、60度の入射場合についての計算結果を示す。尚、屈折角度は25.5度である。
Ｉｒｐ＝0.0026 0.26%
Ｉｒｓ＝0.0002 0.02%

２−２次に、法線と入射角が60度、即ち、波が堤防に対して30度で入射した場合について、計算結果を示す。尚、屈折角度は48.5度である。
Ｉｒｐ＝0.0046 0.46%
Ｉｒｓ＝0.044 4.4%
透過率＝1−反射率

これらの計算には、屈折率が必要だが、何の材質を使用しているかが不明であり、空隙のあるテトラポット状物を波状に積み上げたものか、その他か、全く明らかでない。一応、本発明の材料構成から屈折率を計算したが、その結果では、波の95％が透過、反射は最大で5％に過ぎない。従って、特許文献１では、反射率が低く、波同士のぶつかり効果は期待できない上、波の方向性からも期待できない。

更に、波動の応力が斜線部（特許文献では、堤防の斜面）に接した位置で、X軸はせん断応力を、又、Y軸は垂直応力を表しているが、せん断応力はコンクリートに沿って滑らかに、抵抗なく、流れ、コンクリートに接して運動し易い土壌に流れて、運動エネルギーに変わり応力を低減することが容易である。しかし、特許文献１では、「請求項３に堤防をスリット状に設け」と表現しているが、これでは、せん断応力が低減し易いということは言い難い。

非特許文献１は、海岸付近に清穏海域を創造する目的で、沖合に設置する構造物で、その機能は波浪や漂砂等の制御にあって、水質や環境保全の面から、透過性が望ましく、従来、各種の研究がなされてきたが、良好な消波性能を示さなかった。そこで、パラペット形状の透過性曲面壁を２ケ組合せ、更に、堤体前に遊水部に通ずる開口部を有するダブル・パラペット型消波堤を開発した論文である。

これを非特許文献として引用した理由は、以下で、透過性曲面壁は少なくとも、円の1/4形状の曲面を有し、その上端部は垂直平面となっている。そして、衝撃波圧は、従来の直立壁に作用する無次元平均波圧強度が2〜6に対し、曲面壁の無次元平均波圧強度が2となり、従来の直立壁の場合の2〜6と比較して相当低い値となる。その低くなる理由として、パラペットの曲面形状によって、波が上方へ這い上がることにより、波圧強度を低減できると考えられると著者は結論している。

しかし、地震力を単位面積当たりの応力と捉え、この低減には地震力を受ける面の面積を増加させ、即ち、応力を下げると共に、地震は応力と波動の両特性を有すると、この非特許文献１の「波が上方へ這い上がることにより、波圧強度を低減できる」との考えは誤りである。即ち、押し寄せてくる波の運動エネルギーが波の量に対応する位置エネルギーに変化した過ぎない。要は垂直壁より面積が増えて、応力が低下したに過ぎないとの結論が正解である。

更に、構造物が受ける地震の影響には、液状化による不同沈下がある。非技術文献２によれば、液状化のメカニズムは、砂質の土壌、水分量を多く含む土質、更には、比較的緩やかな震動（高くて300ガル程度）により、水と土壌が分離し、比重の関係から水が表面に湧き出した、或いは噴出するというものであり、これにより、建物は不同沈下を起こす。従来の一般的な対策としては、ア）セメント等の固化剤との均一混合による土壌の強固化、イ）地盤の締め固め化、ウ）地下水位のポンプアップによる水位の低下、エ）構造物の地中に格子状の壁を作り、構造物に伝わる地震力の遮断・低減化、オ）基礎から、非液状化層に至るまで杭を打ち、不同沈下を抑制する等がある。しかし、これらの対策は、土壌の質、深さ等から確実性が保証されにくく費用も高額であり、そのため、現時点では対策方法が確定せず、各種の方法が提案されている上、保証期間も10年という限定的なようである。又、かかる対策をしても、不同沈下すれば、構造物の解体か、ジャッキアップによる現状復帰対策が必要である。

特に、上記エ）の対策について、より詳述すると、建物の周囲の地中に柱列状の固化壁を造成し、これらを格子状に配置し、格子状の４面壁をつくり、地盤のせん断変形を防止し、壁内の地震の振動を低減させ液状化を抑えるものであるが、エ１）将来発生する地震の規模が想定しにくく、壁内の振動を抑制する格子間隔の設定が決め難い、エ２）地震は力学と波動の両面を有しており、仮に壁面に垂直に入射しても波動の反射率は低いことは既述の通りであって、壁面の効果は低く、格子と格子との間は素抜けである、エ３）更に、既述の通り、斜め入射の場合には入射角度により全反射等の虞がある、エ４）又、地盤のせん断変形に的を絞っているため、縦揺れ地震や直下型地震に対応する縦振動に対する対策になっていない、といった欠点がある。

特開平８−９２９３７号公報

田中良弘，古川圭三，中村孝明「ダブル・パラペット型消波堤の開発」，海岸工学論文集第36巻，1989年，608頁「液状化対策工法の検討資料-6」，www.city.asahi.lg.jp/section/toshi/files/2013-0911-1529.pdf

さて、記述のように、地震対策の在り方について国や大学等の見解が異なり、論拠が明白でない。横揺れ、縦揺れ、或いは、直下型の地震であれ、１つ目の課題は、建築物自体の耐震性の更なる向上対策ではなく、ア）横揺れ地震については立上り部の外面側の、イ）縦揺れ地震や直下型地震については捨てコンクリートの下面側の、ウ）津波については防波堤等の津波を受ける面の面積を極力大きくし、単位面積当たりの応力の低減化を図ることである。具体的には、例えば、断面形状を山形や凹凸面とし、当該部位全体つまり３次元に付設する（図１及び図２）。この場合、どのような形状が以下の条件を含めて好ましい形状となるかを設定しなければならない課題がある。

更に、２つ目の課題は、地震の本質は力学と波動の両面を有し、この点を踏まえて、対策案を講ずべきである。特に、隣接する異なる媒質を波が通過する際、スネルの法則に従い波の方向が変化すると共に媒質が高い側から低い側に進む時、全反射が生じ、その結果、期待する減衰が生じずに、建築物等の損傷や破壊を促進する。従って、１つ目の課題が解決しても２つ目の課題をクリヤーしなければならない課題がある。

更に、３つ目の課題は、新耐震基準では、最も高い加速度（地震計で計測れる）に対して、建築物の強度計算がなされている。この場合、次に高い加速度以下の振動に対して、建築物の損傷が全く起らないという保証はあるかどうかと言う課題である。ある程度、損傷した場合、続く２番目以降の加速度であっても、損壊は進むであろうと推定される。かかる場合に、１つ目の課題や２つ目の課題が解決されれば、連続的に伝わる加速度変化に対応する地震力も低減しうることを説明する課題がある。直接的な回答は出来ないまでも大幅な応力低減が得られるなら、この課題の立証とすると考えても良いこととする。

４つ目の課題は、１〜３迄の課題では捨てコンクリートや立上り部、或いは防波堤等に波が垂直にあたるとの前提だが４つ目の課題は斜め入力の場合は果たしてどうなるかを見極める課題がある。

５つ目の課題は、更なる応力の低減化が可能かの見極めである。

６つ目の課題は、液状化の問題に対応しうるかという課題がある。

そこで、先ず、縦揺れ地震について説明し、次いで横揺れ地震や津波について説明する。その理由は、後者の場合については、受ける力の方向が単に90度ずれているに過ぎないからである。構造物が受ける地震力による応力を低減する方法として、例えば、捨てコンクリートや基礎コンクリートでは、地震波が垂直に入射するとして、受ける当該基礎部分の面積を広げ単位面積あたりの強度を低減すればよいことになる。

又、横揺れの地震や津波については、コンクリートの立上り部や防波堤等に水平に入射するとする。この場合も、同様に水平方向に受ける応力を低減するために、受ける面積を広げればよいことになる。

受ける面積を拡大する方法として、例えば、図１や図２に示すように、断面が山形や凹凸形状とし、その断面形状が畑の畝のように、何畝にも並び且つ奥行き迄、至らしめる。この構造は、構造物の基礎全体に敷き詰められた状態、即ち一部ではなく、全面をかかる構造に形成することが最も好ましい。尚、以後の説明や図には、「断面形状」や「断面」と明記されていなくても、「断面形状」や「断面」を表現している。

図１は山形で底辺部で繋がって、左右に広がり、且つ、奥行全体に伸びた形状で、例えば、畑の三角形の畝が建築物等の敷地全体に亘って形成された状態と想定すればよいことになる。図１を見ると半山をずらすと三角形の形をしている。これらの形状の上に、図１には記載されていないが、一般には捨てコンクリートが設けられ、更にはコンクリート基礎や立上り部が設けられる。

図２は凹凸形状の例のうちで凹面形状としたもので同様に三次元的に形成されている。図２の凹面の上は既述のように捨てコンクリートやコンクリート基礎が設けられる。

次に、図３に示すように三角形状の辺に地震や表面波の波動が当たるとその位置で法線の設定位置が決まり、応力の成分がXとY成分にわかれ、夫々の応力が図に示された三角関数との積になる。ここで、波動の応力をFと表示している。X成分はせん断応力で、Y成分は垂直応力である。

図３には、３種類の三角形が書かれている（正確には二辺形であるが、三角形とも捉えることができるので、以下、そのように表現することもある。）。逆三角形の斜線部と底辺の角度は図３の上から60度、45度、30度である。垂直からくる波動の応力F、X成分は三角形の斜線に沿っていて、接している土壌を含めて、運動エネルギーに変化しやすいが、Y成分はコンクリート内部に入り、震動や破壊を生じさせる。従って、Y成分の値が小さい程、震動抑制効果が大きい。当該角度を変えて、その変化を見ると、図３の範囲内では、角度が60度の場合はY成分の値が１/2と半減している。つまり、角度が60度では50％の低減効果である。また、角度が45度では約30％の低減効果である。尚、角度が小さくなると、低減率は低くなることが判る。

一方、図４に示す半円形では、円周部分の長さ2πrに対して下部から進入する長さ2rで、後者を前者で割ると、1/πで、平均で1/π=0.318倍、即ち、68.15%の削減効果となり、入射の応力Fが大きく低減されていると言える。

尚、図３及び図４では、断面で説明しているが、実際は奥行があり、単位面積あたりのFの低減率といえる。１つ目の課題は受面積を拡大することにより、受面の応力が大幅に低減しうることが理解できる。尚、ここでFは地震波の応力である。

気象庁の震度階数は加速度が平岡の式で経験的に相関があるといわれている。無いという説もあるが約1/2に低減すれば大幅な効果が認められるといえる。尚、横揺れや防波堤の場合、波の方向が上記説明の場合と相違し、水平方向のため、90度、回転させると、上の論理がそのまま当てはまると言える。

次に、２つ目の課題について、地震震動は構造物に震動を与えた後、周りの土壌や空気・大気を含めて「距離減衰」つまり、距離と共に減衰することになるが、周りの土壌や空気・大気に抜けていくかどうかという課題がある。このためには、各種媒体を経由して大気に至る過程で全反射が生じないことが必要である。図５（ａ）には、先に示した山形の逆三角形の傾斜部と底辺の角度が60度で、この傾斜部に波動の応力Fの波が入射した状態を示している。同図（ｂ）には、当該角度が45度で傾斜部に地震波が入射した状態を示している。ここで、入射したFの波が大気へ抜ける状態を図示している。

先ず、図５（ａ）について、説明する。斜線に直角に引かれている線が法線でこのFの波がどのような経路で大気に抜けるか、Fの波の屈折を明らかにする。スネルの式は次式で与えられる。
sinθ₁×n₁=sinθ₂×n₂
ここで、θ₁は媒質１への入射角、θ₂は媒質２への屈折角、n₁は媒質１の屈折率、n₂は媒質２の屈折率を表す。また、入射応力は土壌から、コンクリートを経由して、大気に抜けるとし、土壌の屈折率、コンクリートの屈折率、大気の屈折率として、夫々、1.5、1.54、1.0として計算した。

この三角形は底辺と斜線部との角度はすべて60度の逆三角形で斜線部に垂直の線が法線である。Fの波は土壌下から垂直に斜線部にあたる形である。入射角や屈折角はFの波の方向と法線との角度でスネルの法則によって決まる。

すると斜線部に入射したFの波の入射角と屈折角は次になる。
1.5×sin60＝1.54×sinθ₁により、θ₁＝57.5
つまり、土壌から、コンクリートへ侵入した屈折角θ₁が屈折されて57.5度になる。

次に、57.5度で屈折されたFの波はコンクリートの上端部、即ち、空気との界面に達する。この入射角は60−57.5＝2.5度となる。同じように、スネルの式を当てはめると、1.54×sin2.5＝1×sinθ₂（ここで、θ₂は大気への屈折角を表す。）により、θ₂は4度である。従って、全反射はない。

次に、図５（ｂ）の図は、底辺部と斜線部との角度が45度の逆三角形でFの波は底辺に垂直に入ってくる。
すると、同様に、計算すると以下になる。
1.5×sin45＝1×sinθ₃により、θ₃＝43.5
左側の図と同様に、コンクリートと大気の界面までFの波が進行し、ここで、スネルの式を適用すると、1.54×sin1.5＝1×sinθ₄により、θ₄は2度である。尚、45度−43.5度＝1.5度である。従って、全反射はない。

尚、全反射は屈折率の異なる２つの媒質で、屈折率の高い方から低い方に屈折される時に、その入射角度により発生する。今、媒質がコンクリートであって屈折率が1.54で、波動が大気（屈折率1)に抜ける時は次式が成立する。
1.54×sinθ＝1×sin90
これにより、入射角θが40.5度以上で全反射となる。

次に、凹面形状についても、図５と同様な結果となることを示した。図６において、半円より下は土壌であり、その上部はコンクリートで、コンクリートの上端面は大気である。すると山形と同様だが形が異なるにすぎないことと法線が円の接線に垂直であるという２点が相違する。Fの波は下から垂直に入射することとし、図６の左側からFと法線の角度が80度、60度そして10度について説明している。図５と同様にスネルの式を用いて、媒質の屈折率も同様としている。

１法線と入射角が80度の場合について
土壌からコンクリートへの入射角と屈折角について、1.5×sin80＝1.54×sinθ₁により、θ₁＝67.1
次いで、コンクリートから大気への入射角と屈折角について、コンクリートの上端部の入力角は80−67.1＝12.9であるから、1.54×sin12.9＝1×sinθ₂により、屈折角θ₂＝20.2

２法線と入射角が60度の場合について
土壌からコンクリートへの入射と屈折角について、1.5×sin60＝1.54×sinθ₃により、θ₃＝57.5
次いで、コンクリートから大気への入射角と屈折角について、コンクリートの上端部の入力角は60−57.5＝2.5であるから、1.54×sin2.5＝1×sinθ₄により、屈折角θ₄＝4.3
３法線と入射角が10度の場合について
同様に土壌からコンクリートへの入射角と屈折率について、1.5×sin10＝1×sinθ₅により、θ₅＝9.54
次いで、コンクリートから大気への入射角と屈折率について、コンクリートの上端部の入力角は10−9.54＝0.46度であるから、1.54×sin0.46＝1×sinθ₆により、θ₆＝0.7

以上のとおり、すべてについて、全反射はしない。

上記の例から、１つの結論は地震波がコンクリートの下端面に垂直に入射されていることと、大気への抜け出ていくFの波はコンクリート上端面が、平面で、そのため、法線方向が垂直であるが故に、屈折率が大きい媒質から小さい媒質、即ち、地震波が大気に抜け出す際、全反射にならないということである。従って、例示の山形や凹凸形状をコンクリート下端面に付設し応力の大幅な軽減と且つ、全反射が発生しないことから、３つ目の課題が解決したものと考える。

１つ目から３つ目の課題までは構造物への地震の応力が垂直に入力することとして論じてきた。４つ目の課題は応力Fの波が斜めに入力した場合について、説明し、又、不合理性があれば、その対策について論じる。

次に、４つ目の課題について説明する。即ち、入力される波動が垂直でなく斜め入力の場合について図７に基づいて説明する。特に、このケースは直下型地震で、大きくずれが発生した位置よりやや離れた位置では、直下型地震でも、離れた位置では斜め入力と考えるべきである。更に、横揺れの場合、建築物の基礎からの立上り部は、敷地の形状によっては、過去の例から見て、地震波が建築物の立上り部に対して、斜め入力を取らざるをえない場合が発生する（例えば、図９）。

又、津波の場合、湾内の形状によっては、津波が防波堤や岸壁に垂直に入力されるとは限らないケースも有り得る。かかる場合、力学では、斜め入力の場合、負荷が小さいことから無視されるであろうが、波の場合は全反射となり、系外に抜けず蓄積されることになり、建築物への損傷を起こし、その影響は大きい。

これについて、図７で説明する。図７は媒質の異なる土壌、コンクリートと大気からなる建築物の一般的な基礎構造の断面図である。又、90度ずらせて土壌と記載された箇所を海水と、そして、コンクリートがあり、大気と記載された箇所を大気のままとすれば、防波堤の下部構造と認識しうる図でもある。いずれにしろ、地震波の応力が建築物の基礎部分や防波堤に斜めに入力された場合の一部の断面図を示したものである。

図７では、地震波の応力が土壌から基礎に入射される角度を30、40、50度の３つの因子を選んで、右から順にコンクリート上端面から大気に屈折し抜ける状態を示している。入射角度が30、40度では全反射となることがわかる。一方、50度以上では、全反射が起きない。しかし、前者二者の場合、全反射であるが故に、その応力は系外に出ないため、構造物の破壊につながる。特に、Ｓ波は空気や水、海水等の媒質に伝播しない性質からより深刻な結果を招くといえる。念のため、Ｐ波はＳ波と異なり、これらの媒質に伝播する性格があり、影響度は低い。

そこで、対策の方法を図８に示した。図８は、図７に示した入射角が30と40度について、コンクリートから大気に関してのみを記載して、理解が可能と判断した。具体的方法は図８（ａ）の地震波の入射角が30度の場合について、先ず、説明する。尚、入射角が30、40度共に、全反射となるものである。図８は山形で水平部と斜線部の角度が、60度の正三角形で、既に図示され説明済のものである。

入射角又は屈折角と法線との角度が零、又は零に近くなるような形状を付設し、ここでは、断面が正三角形である形状とし、これを付設し、コンクリート上端部面、即ち、屈折側に取付けることにより、対策可能であることを見出した。ここで、付設という言葉に二つの意味がある。即ち、１つは表面形状自体を特定の構造とさせ、一体化した形状構造体にするという意味と、もう１つは平面構造に特定の形状自体を表面に貼り付け乃至取付ける形状構造体であって、以後、双方の意味を含めて、形状構造体と表記する。スネルの法則に従えば、法線と屈折の角度が零であれば、又、零に近い角度であれば、全反射はしない。全反射の起こる角度については、既に記述済である。

図８（ｂ）は地震波の入射角が40度、同図（ａ）は同じく30度で、同じ正三角形で検討した。その結果、屈折角と法線との角度が数度であり、全反射が発生しない。従って、入射角が厳密には何度と推定しても、津波等では、地震の規模、水位、湾の形状、満干潮の時期等で、一概にここの場所では、入射角度は一定にはならず、ある幅を有すると考えると、図８の左右図を比較すると、多少の入射角が変化しても、全反射が起こらないと考えるのが妥当と判断する。地震応力を低減させる付設構造と併せ、斜め入力の場合にも利用することができ、全反射の防止にも有効であることが図８から理解できる。

又、図９には、過去の実績から、建物に対して地震の応力が例えば、角度30度にて、入射された横揺れ地震の経験があるとすれば、図３や図４に記載する山形や凹凸形状を応力の方向に垂直に新たな構造体を設置するのも１つの方法である。この場合、建物に限らず、岸壁や防波堤にも有効である。尚、図９の地震波Fに垂直に示された連続した山形形状は構造形状体を示している。

次に、５つ目の課題は更なる、地震応力の大幅な低減方法の有無である。入力される地震応力が媒質の異なる境界面に当たると、境界面に垂直を引くと、これが法線となり、せんだん応力と垂直応力となる。すると、これらの応力は三角関数の積となり、当初の応力より少なくなる。この少なくなる程度は形状により異なる。このことは既に、図３と４で説明済である。作業性等から考えると、60度の正三角形で底辺が水平部として、ここに、垂直応力が入力した場合、垂直応力は1/2×入射応力となる。凹凸形状の内、半円を用いると1/πとなる。従って、かなり、大幅な減少効果が得られていることになる。加えて、半円形状の場合は応力の方向が法線毎に分散されていることが図６からもうかがえる。

そこで、更なる低減方法は上記の低減方法を一つとし、これの形状構造体を二倍のダブル構造体とした場合、正三角形の山形では、低減率は75％、半円形では、低減率は90％になる。しかも応力の方向は図６に示すように分散形である。三角形の形状構造体では、削減率が半円形に比べやや低いが、トリプル構造としてもよい。この場合、コンクリートの厚みを薄くしても、スネルの法則では厚みの要素がないので、削減率は向上する。特に、直下型地震の応力は、今までも明確されていない。従って、更なる低減率の削減には、形状構造体の３段積や４段積も可能である。

直下型地震は海溝型地震よりも地震による応力が高いと判断すべきであるので、多段構造体が好ましいと判断する。多段構造体は夫々の構造体を一体化するのであるが、その境界は空隙やコンクリートではなく、土壌やその他の媒質の層が不可欠で、数ミリから数センチ以上で、土壌なら数センチが適切である。

次に６つ目の課題について説明する。構造物に対して、基礎（場合によれば、捨てコンクリート）や立上り部の近接外側に四壁面と底面からなる箱状体を形成するように配置し、この箱状体の外側に、形状構造体を付設若しくは設置し、地震の応力を垂直応力とせん断応力とに分割しうる、断面形状が三角形等の山形や円形等の凹凸形状では、１辺、更には、三次元の単体では、一面を少なくとも有するように、付設、もしくは、設置するという基本的な考えはそのままとし、更に、形状構造体を単独乃至複数設け、低減率をベキ乗で発揮させ、そのためのスネル法則の適用に当たり、隣接境界には、屈折率が同等でない媒質を設け、構造物からの形状構造体の設置範囲も設定し、且つ、縦揺れに対しても、箱状体の底面で応力を受ける形とすれば、本発明の理論をそのまま適用しうる。従って、液状化の低減化は単なる対象アイテムの相違に過ぎなく、すべて同一である。

ただ、底面より低い地下に至る迄の土壌で液状化を生じるケースも考えられる。かかる場合には、地震応力の低減構造となっても、不同沈下、若しくは均一沈下を生じるおそれがあり、対策としては、非液状化層に至る杭打ちが必要である。

図１は、接地部が山形の断面形状を有する構造物の下部構造の概念図である。図２は、接地部が半円の断面形状を有する構造体の下部構造の概念図である。図３は、図１の下部構造が地震の応力を受けた場合のせん断応力と垂直応力に関する説明図である。図４は、図２の下部構造が地震の応力を受けた場合のせん断応力と垂直応力に関する説明図である。図５は、図１の下部構造に地震の波が地中側から入力し、スネルの法則により波が屈折した状態に関する説明図である。図６は、図２の下部構造に地震の波が地中側から入力し、スネルの法則により波が屈折した状態に関する説明図である。図７は、波の入力角度を３種類として、スネルの法則による屈折の挙動に関する説明図である。図８は、図７の全反射に対する対策案に関する説明図である。図９は、横揺れ地震が建物に対して30度の斜め入力した場合の対策に関する説明図である。図１０は、構造物の下部構造の各種の形態に関する説明図である。図１１は、構造物の下部構造のさらに別の変形例に関する説明図である。図１２は、構造物の下部構造として箱状体を設け、この箱状体の外面に形状構造体を設けた例に関する説明図である。図１３は、特許文献１の堤防に波が入射した場合に関する説明図である。

地震の波動は力学と波の双方の性質を有することは学問的に認識されているものの、現実的には、いずれか一方のみによって、対策がおこなわれ、従って、両者を一体として解析、対策が必要である。そこで、具体的には、甚大な損傷を起こすのは、海溝型の縦揺れ地震や直下型の縦揺れ地震等は建築物の基礎に対して垂直の波動であり、又、海溝型の横揺れ地震等は建築物の立上り部や防波堤や岸壁等に対して垂直の波動である。

そこで、かかる垂直の波動に対して、異なる媒質に入射した地震波動が、勾配を有する直線或いは、曲線からなる形状構造体への入射により、法線の形成と垂直応力とせん断応力に分割しうることは、材料力学の教えるところである。従って、本発明は垂直応力とせん断応力に基づいて、課題解決と対策を立案したものである。ここで、かかる形状構造体の形状とは、(1)断面形状を代表的に表せば、二辺形、三角形、四角形、ひし形、それ以上の角形、半円形、円形、楕円形等であって、奥行にもって三次元に広げられた構造であり、これらが同種乃至異種形状がくみあわさっていてもよい。更に、(2)三次元の単体として、各種角錐、各種円錐、各種球体、楕円体、多面体の形状として、三次元に付設された構造であって、(1)及び(2)の形状が同種又は異種形状の組合せであってもよい。

要は、応力を垂直応力とせん断応力に分割しうる、断面形状であれば辺を、三次元の単体であれば面を、夫々１つ以上有する形状であればよい。応力の方向が、この辺又は面に当たり、垂直応力とせん断応力に分割しうるように、設置、又は、付設すればよい。ただ、注意すべきことは正六面体や直方体のような形状構造体の平面部を下側にして、地震波動が垂直に入射すると、法線と入射波の角度がゼロとなり、垂直応力とせん断応力に分割されないので図１０のひし形の例のように応力を受ける面が３面が交わる頂点を最先端とし設置すればよい。このように解析すれば、形状構造体自体の形状よりも、既述のように垂直応力とせん断応力に分割する辺や面が１つ以上を有するように、形状構造体を設置、又は、付設すればよいことになる。また、断面形状として直角三角形を１つ選んだ場合、このひとつの形状で対応するとすれば、敷地の一方は深堀せざるを得ないこととなり、特に大きい敷地では、作業上、困難とは言えないまでも、現実的ではない。従って、作業性等も考慮して現実的な大きさの形状で設置、又は付設すればよい。

代表的な形状として、断面が二辺形、三角形状、ひし形を含めて四変形であり、曲線からなる形状として断面が半円又は円の凹凸面形状であって、そして、その形状が奥行方向に続いている形状で、又、これらの形状の組合せであっても、その逆形状をであっても、よくこれらの形状が少なくとも含めばよいことになる。ここで代表的とは、経済性や作業性を含めての意味であって、他の形状の採用は無意味を意味するものではない。

より詳細に述べれば、既述のように、辺により構成される形状体であって、そのいずれかの辺に応力を受けた場合、当該辺がせん断応力と垂直応力に分解しうる形状体であって、例えば、代表的で、多段に積み重ねることが容易なものとして、二つに分類して記述すると、一つには、断面形状が二辺形、三角形や四角形、五角形等や同じく半円、円、楕円形で畝のように長さ方向に三次元に繋がった形状、更に、二つには、単体として、球体、三角錐、四角錐等、正四面体、正八面体等で、正逆の組合せ等有効に利用できる。尚、多段に積む場合には、当該材質の接触面には屈折率が互いに異なることが必要である。但し、当該形状構造体の材質はコンクリート製でも、アルミニュウム等の金属や樹脂でもよい。更に、特に、当該形状構造体がコンクリートで形成された場合、エッジやアール部分が多少欠けたり、破損しても、全体面積に占める比率が少なく、影響度は低く、多段積の場合は、更に、影響度はひくくなる。各形状構造体のおおきさ、寸法は既述しているものの、機械化の各種手段を変更或いは開発により、変更可能であり、その寸法に制約されるものではない。図１０には、断面が一定で長さ方向に三次元に繋がった形状構造体のうち、代表的な形状について、単一形状、形状構造体の２単位がつながったもので正逆の二通り、２段積みについて示した。なお、形状構造体がコンクリート製であって、捨てコンクリートや基礎コンクリートを使用する場合、これらの界面にスネルの法則が適用するために、これらの界面にはコンクリートの屈折率と相違する屈折率を有する物質で覆っていることが不可欠であり、このことは図面に表示をしていない。また、図１１に示すような構造でもよい。

ここで、せん断応力は、接する媒質の境界、即ち、土壌との境界であり、土壌の運動エネルギーとなって消費され易いため、構造物の破損・破壊への寄与度が低い。一方、垂直応力は構造物の破壊応力になる。図３と４で垂直応力について説明している通りである。

これらの形状構造体は地震の波動の最先端側に取り付けられる。即ち、代表的には、山形にしろ、凹凸面形状にしろ、地震波動を真っ先にうける形で取付けられる。この場合、例えば、建築物の基礎や立上り部、防波堤に直接にとりつけられても、又、離れていてもよい。屈折角がやや異なるにすぎず、影響度は少ない。力ではなく波動であるからである。

形状構造体の材質は金属材料、樹脂材料やコンクリート材料でもよい。媒質が異なると屈折角が変化するものの、本質的に大きな変化は無いからである。

離れて、設置する場合は、率先で地震応力を受けるため、少なくとも、従来の設計基準に準じた補強が、即ち、バックアップが不可欠である。

コスト的にはコンクリート製がよい。記述のように、縦揺れ地震等に対しては、建築物の基礎に直接、付設する場合は、捨てコンクリートの下側に付設すればよい。この場合、人手による場合、土壌を当該形状になるよう掘り、又、当該形状になるよう熊手形等で当該形状になるよう土壌の量を過不足なきよう均一化し捨てコンクリートを打つ。或いは、畑の畝を作る農業用畝マシンを用いることも可能である。叉は、平面とした土壌に、形状構造体の1つか複数個が一体となったコンクリート（プレ）成型体を敷地全面に敷き詰めて、捨てコンクリートを打つ方法もある

特に、立上り部等に設置し取付けるには、地震の波動を受ける面に形状構造体の１つか複数個の集まりを設置し、従来、対となっている木枠の内側のみを木製とし、事前に穴を開けた形状構造体とをボルト止めし凝固後、木枠を外す方法や更に、ボルトを抜け易くするため、塩ビパイプにボルトを通す方法でもよい。この場合、形状構造体は形状そのものを立上り部の外側に取付け、形状構造体の裏面側は垂直に立たせるために、厚みのある平面板と一体成型されていることが望ましい。又、既存の立上り部には、以下のように、アンカーボルトで固定する方法もある。波動特性への影響はないか、あっても僅かである。

岸壁や防波堤には、急速凝固用生コンの使用により、上記の方法をも活用しうる。コンクリート（プレ）成型体を既成の当該面にアンカーボルト等で固定することも可能である。ただ、既存の垂直部や岸壁、防波堤に形状構造体を取付ける場合、隙間に空気、海水、水等の混入を防止するため、細かい砂入り生セメント若しくは、コンクリート用接着材を全面に塗布することが必要である。必要に応じて、形状構造体は鉄筋などで強化されていることが望ましい。

尚、大きさについて、図３では示した山形の形状構造体は図３の一番上の形状が応力の減少効果が大きい、更に、底辺と斜線との角度をより大きくすれば、更に、応力の減少効果が期待されるが、手掘りで、土壌をかかる形状に仕上げることはやや難しく労力がかかると判断する。機械式なら可能性の余地はある。又、山形の形状構造体の底辺の一辺の長さは手掘り式で一般的には、20〜40ｃｍ、機械式なら約30〜50ｃｍ位が好ましい。凹凸形状構造体では、手掘りではＲを正確に出すには、前者より、難しいてあろう。機械式が望ましい。ただ、硬質エンビ管を長さ方向に半径の位置でカットするのが好ましい。この場合、建築建物なら硬化していない捨てコンクリートに水平に押し込んでしまう方法が簡単である。

もう一つの方法はパイプ自体をそのままで使用するものである。つまり、凹面と凸面との合体形状である。かかる場合、土壌を平面状に整地して置き、少量の生の捨てコンクリートをパイプ径の約半分の高さまで、生捨てコンクリートを打ち、その上に、硬質塩ビパイプを長さ方向に全面に敷き並べ、更に、生の捨てコンクリートをパイプの上辺まで打って乾燥を待ってから基礎コンクリートを打つことにする。ただし、この硬質塩ビパイプを事前にパイプ内に鉄筋とコンクリートを充填しておくか、この場合は重量があるので、クレーンの使用によることが妥当であろう。若しくは、硬質エンビパイプの長さ方向に割線を入れ、鉄筋を事前にいれて、割線を広げるクサビを差込み、平らになった土壌に置き、生の捨てコンクリートを流すと同時に硬質塩ビパイプの割線位置にも注ぎ込み、注ぎ込んだら割線が閉じるようクサビを抜くという方法も採用可能である。

尚、半円のパイプを使用し、向い合せて円形の形のダブルセットする場合と円筒を使用する場合とを比較すると、地震応力の減少率は90％と同じであり、後者の方が実質上、好ましいと言える。塩ビパイプによる円筒状パイプを使用する場合、更に、一歩進めて、二重管の使用、即ち、小さい径の塩ビパイプを大きい径の塩ビパイプに挿入した形で、所謂、二重管方式で、小管には事前に内部に補強用鉄筋、未硬化の生セメントを入れ、大きい径の塩ビパイプに挿入し、その隙間にも補強用鉄筋と未硬化生セメントを挿入するものである。この場合、セメントが硬化して、ある程度の長さであれば、移動や施工が可能で、長さ（奥行）方向に並べればよい。尚、補強用鉄筋の使用は必須とは限らず、強度の要否から判断すればよい。

更に、二段積は更なる効果となり、1/π⁴となり、削減率99％になる。又、塩ビパイプに変えて、コンクリートのパイプ管か内部もコンクリート製であってもよい。補強の鉄筋も既述の通りである。この場合には二段積みが簡単である。又、二重管方式も可能である。但し、スネルの法則は境界界面の屈折率が相違することにより、その関係を示す法則であることから、屈折率が1.000を超え、2.500までの物質を用いられる。

土壌、コンクリートや硬質塩ビの屈折率は1.5前後である。屈折率が高いほど、大気に出ていく屈折波の全反射が起こりやすくなり、その対策として、抜け出るために既述の形状構造体を設置する必要がある。更に、これらの物質は経時変化による酸化や水酸化或いは炭酸塩を形成する物質は避けることが望ましい。

そのような物質として、屈折率が1.5前後の者を例示すると、天然ゴム、ポリプロピレン、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、ポリメタアクリル酸メチル樹脂、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、スチレンブタジェンゴム、塩化ビニル、クロロプレンゴム、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ウレタン樹脂、アスファルト、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等がある。又、金属物質として、鉄（屈折率2.36）、亜鉛（屈折率2.42）、ジュラルミン（屈折率1.48）及びアルミニュウム（屈折率1.48）などがある。

又、これらの物質の中でゴム類はスネルの法則を適用する際に必要な機能を有するが、もう一つの機能として、形状構造体の裏面と一体となり、地震波の応力緩和の働きを有する。

これらのシート或いは成型品をコンクリート製パイプの外側面に巻きつける必要が不可欠である。何故なら、コンクリート製パイプとコンクリートが直接、接すれば、同質のコンクリートと接することとなり、同じ屈折率であるのでスネルの法則の言う界面が成立しないことになる。屈折率の異なる物質を介在させることにより、別種の界面と認識し、スネルの法則が夫々の界面で成立することになる。

地震波の応力を受ける、複数の形状構造体を用いる場合、別体化、一体化について考えると、別体化では、先端側には少なくとも応力的なバックアップが必要なのに対して、一体化することにより、構造物のバックアップを利用出来、バックアップ新設の必要性が無くなるというメリットが生じる。上記の塩ビパイプはその役目を果たしているのである。尚、硬質塩ビパイプとコンクリートとは共に略、屈折率が同じなので地震波の屈折角にほとんど影響はない。この場合のパイプ径は直径で約10〜20ｃｍ位が好ましい。記述の代表的な形状である山形の辺の長さや凹凸の直径は力学及び波動の双方からも何ら影響を与えるものではない。従って、寸法に関する特段の制約はない。作業性、コストの制約のみに掛かっている。

本発明は建物の基礎とその立上り部が受ける地震の力の単位面積当たりの力を減少させ、又、入力波の方向を異なった方向に、曲げ、或いは、各種の方向に分散させるように、工夫したものである。

本発明では、構造物に入力する応力に対して、断面形状が山形や凹凸形状等、単純な形状構造体を長さ方向に複数列に50％から、基本的には、全面に付設するか、更に、より安心を期待するなら、建物の周囲に幅50〜100ｃｍ程、或いは、橋脚のような重量物を支える場合には、必要なマニュアルに従った幅のはみ出しも含めるのが好ましい。更に、各種錐体とその組合せた複雑形状構造体も含めた、例えば、ボーリングピンのような三次元形状構造体を長さ方向に、複数列に50％から、基本的には、全面に付設するか、更に、より安心を期待するなら、付設面積に比例して効果の程度が異なり、過去の地震でも被害が少なかった地域では、50％の付設率でも良いが、より安心性や被害を少なくさせるには、全面に架かる形状を、或いははみ出して、付設するのが好ましい。又、多段に形状構造体を付設する場合、ベキ乗で効果が得られることから、全面付設を基本とするのが望ましい。横揺れ地震や縦揺れ地震の他、直下型地震に対しても基本的趣旨に変わりがない。尚、付設には、縦揺れ地震や直下型地震に対しては、新築する場合は比較的容易であるが、既成住宅に適用するには、土間のコンクリート打ちとか基礎の立上り部の強化に併せたリフォームの機会に併せ、実施すれば、比較的安価に施工することが出来る。一方、横揺れ地震に対しては、比較的費用負担が少なく、本発明が適用できる。

さて、対象の構造物は、建物、建造物、各種の工作物、例えば、堤防、岸壁、道路、橋脚、鉄道線路、墓石等に地震力により被害を受ける物体の基盤に適用しうる。更に、既存の建物や工作物に対しては、四周を囲む形で、横揺れ地震にも対策が可能である。

更に、最近には、構造物の建つ土壌の質により、建物の揺れや破壊程度が相違するという調査結果が得られ、ハザードマップが塗りなおされつつある。波のエネルギーは波長の二乗に比例するが、応力の低減化を図れば、それ相応の効果が得られ、本発明が有効である。

最近、土壌の質により、構造物自体が受ける地震の被害に差が生じることが明らかになり、構造物自体が液状化現象により不同沈下するという被害も多々発生しているのが現状であるが、本発明が液状化現象にも有効であることは既に記述した。液状化防止構造として、図１２に示す如く、構造物に対して、基礎（場合によれば、捨てコンクリート）や立上り部の近接外側に四壁面と底面からなる箱状体を形成するように配置し、この箱状体の外側に、形状構造体を付設若しくは設置し、地震の応力を垂直応力とせん断応力とに分割しうる、断面形状が三角形等の山形や円形等の凹凸形状では、１辺、更には、三次元の単体では、一面を少なくとも有するように、付設、もしくは、設置する点で、応力低減構造と基本的事項は同じである。ただ、相違点は、箱状体の上辺がGLよりは10cm程、高く設定すると共に、箱状体の四壁面と構造体の立上り部との距離は構造物の周囲から50〜100cm程が望ましいが、隣家の敷地を越えることが困難であろうから、適宜選択すればよい。又、底面の深さは土壌の水分量や砂含有量等から専門家の意見を尊重し決定するのが安心である。四壁面や底面の形状構造体の比率は安全を期すならば全面付設が好ましい。ただ、将来発生するであろう地震の形態によりやや異なる可能性がある。例えば、液状化のみしか発生しない地域、構造物の破壊と液状化との対策が必要な地域、液状化対策が不要だが、構造物の破壊を主とする地盤の固い地域により、取捨選択すればよい。ポイントは、液状化は300ガル程度に過ぎないが、構造物の場合は1000ガル以上の可能性もある。その為、バックアップの程度も考慮すべきである。その他については、本理論の通りで、つまり、課題１〜５迄に説明した論理であり、低減率も同じである。

応力と波動の２つの特性を有する地震動について、その両特性を共に満足させて、建築物が受ける応力の低減と地震波の方向を変えうることも可能な地震の応力低減構造に関する。

Claims

地震の応力を垂直応力とせん断応力とに分割しうる構造を、構造物の下部に設けることを特徴とする構造物が受ける地震の応力低減構造。
地震の応力を垂直応力とせん断応力とに分割しうる構造を、地震の応力が垂直入力の場合、構造物の前面に、垂直入力に対して垂直に設けることを特徴とする構造物が受ける地震の応力低減構造。
地震の応力を垂直応力とせん断応力とに分割しうる構造を、地震の応力が水平入力の場合、構造物の前面に、水平入力に対して垂直に設けることを特徴とする構造物が受ける地震の応力低減構造。
地震の応力を垂直応力とせん断応力とに分割しうる構造を、地震の応力が斜め入力の場合、構造物の前面に、入射角度に応じて略直角になるように設けることを特徴とする構造物が受ける地震の応力低減構造。
地震の応力を垂直応力とせん断応力とに分割しうる構造を、地震の応力が斜め入力の場合、構造物の前面に、入射角度に無関係に設け、且つ地震波の出力側にも設けることを特徴とする構造物が受ける地震の応力低減構造。
地震の応力を垂直応力とせん断応力とに分割しうる構造を、計算上、臨界角が発生する恐れのある場合、構造物における応力の入力とは反対側に設け、全反射を回避させることを特徴とする構造物が受ける地震の応力低減構造。
前記構造は、断面形状が三角形等の山形や円形や楕円形等の凹凸形状、もしくは、角錐や円錐等の各種錐体、多面体、球体、又は、これらの形状の組合せ、あるいはその逆形状を少なくとも含み、断面形状では、垂直応力とせん断応力に分解しうる辺をすくなくとも１辺、又、三次元の単体であれば、同様な分解が可能な面を少なくとも１面を有するように配置又は付設することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の構造物が受ける地震の応力低減構造。
前記構造を単独乃至複数設けることを特徴とする請求項７に記載の構造物が受ける地震の応力低減構造。
前記構造を複数設ける場合、その界面に、隣接する界面の屈折率が同等でない媒質を選択することを特徴とする請求項８に記載の構造物が受ける地震の応力低減構造。
主として、コンクリート製建築物に対して、コンクリートとコンクリートとの境界に、スネル法則を適用させる媒質の屈折率は、コンクリートの屈折率と相違する、屈折率が1.0よりも大きく2.50よりも小さい媒質であることを特徴とする請求項９に記載の構造物が受ける地震の応力低減構造。
前記媒質として、地震の応力緩和機能をも併有するゴム製媒質を用いることを特徴とする請求項９又は１０に記載の構造物が受ける地震の応力低減構造。
前記構造は、構造物と一体的に設けられることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の構造物が受ける地震の応力低減構造。
前記構造は、構造物とは別体として作成され、構造物と一体化されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の構造物が受ける地震の応力低減構造。
前記構造を、構造物の長さ方向に複数列に50％以上設けることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の構造物が受ける地震の応力低減構造。
前記構造を全面に設けることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の構造物が受ける地震の応力低減構造。
前記構造を、構造物としての、建物の周囲に幅50ないし100ｃｍ程度はみ出して設けることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の構造物が受ける地震の応力低減構造。
前記構造を、構造物の下部又は前面において、別体として配置された箱状体の下部又は前面に設けることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の構造物が受ける地震の応力低減構造。