JP2022161982A - Multistory base insulation building - Google Patents

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JP2022161982A JP2022129140A JP2022129140A JP2022161982A JP 2022161982 A JP2022161982 A JP 2022161982A JP 2022129140 A JP2022129140 A JP 2022129140A JP 2022129140 A JP2022129140 A JP 2022129140A JP 2022161982 A JP2022161982 A JP 2022161982A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multistory base isolation building capable of effectively coping with a small and medium scale earthquake vibration of high occurrence frequency to an excessive earthquake vibration exceeding a normal design level.
SOLUTION: A multilayer base isolation building 1A, which is one 1A provided with a plurality of base isolation layers 4, is configured by connecting a lower structure 2, a lower base isolation layer 40, an intermediate structure 31, an intermediate base isolation layer 50, and an upper structure 32 from the lower side to the upper side. Either one base isolation layer 40 of the lower base isolation layer 40 and the intermediate base isolation layer 50 has a horizontal rigidity set smaller than that of the other base isolation layer 50 and is provided with a rigidity imparting mechanism 43 for increasing the horizontal rigidity of the one base isolation layer 40 in accordance with a deformation of the one base isolation layer 40, and the other base isolation layer 50 is deformed in a state where the horizontal rigidity of the one base isolation layer 40 is increased by the rigidity imparting mechanism 43 when an earthquake occurs.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2023,JPO&INPIT

Description

本発明は、免震層を複数備えた複層免震建物に関する。 The present invention relates to a multi-story base-isolated building having a plurality of base-isolation layers.

建物に対する地震動による影響を抑えるため、免震建物が用いられている。2016年に発生した熊本地震などで、通常の設計レベル(建築基準法に則った設計レベル)を大幅に超えるような想定外の過大な地震動が観測されている。免震建物においても、過大な地震動を受けた場合には、免震建物の周囲に設けられた擁壁への衝突、免震建物に設けられた免震部材の損傷などの被害が生じる可能性がある。 Seismic isolation buildings are used to suppress the effects of seismic motion on buildings. In the Kumamoto earthquake that occurred in 2016, etc., unexpectedly large ground motions that greatly exceeded the normal design level (design level in accordance with the Building Standards Act) were observed. Even in a base-isolated building, if it receives excessive seismic motion, there is a possibility that damage such as collision with the retaining wall installed around the base-isolated building and damage to the seismic isolation members installed in the base-isolated building will occur. There is

これに対し、例えば特許文献1には、基礎免震層と、基礎免震層に支持された下部構造物と、下部構造物上に設けられ、基礎免震層よりも水平剛性の小さい中間免震層と、中間免震層に支持された上部構造物と、を備える免震建物が開示されている。この免震建物では、免震層を複数層に備えることで、各免震層で地震エネルギーを吸収することができるので、より大きな地震動に対応することが可能となる。
特許文献1に開示されたような構成では、建物の上下方向中間部に設けられた中間免震層では、建物の最下層のみに免震層(基礎免震層)を設けた通常の免震建物では生じないような、高次振動が発生する場合がある。この高次振動によって、通常の設計レベルにおいても免震層の上下に位置する周辺層で加速度が増大し、建物内の家具や什器の転倒等を招く場合がある。また、免震建物に設けられたエレベータは、所定以上の加速度が生じた場合に自動的に停止する。免震層やその周辺層における加速度の増大により、通常の免震建物ではエレベータが停止しないような地震動であっても、エレベータが停止し、復旧までに時間を要することがある。
On the other hand, for example, Patent Document 1 discloses a base isolation layer, a lower structure supported by the base isolation layer, and an intermediate isolation structure provided on the lower structure and having a lower horizontal rigidity than the base isolation layer. A seismically isolated building is disclosed comprising a seismic layer and a superstructure supported by an intermediate seismic isolation layer. In this seismic isolation building, by providing a plurality of seismic isolation layers, each seismic isolation layer can absorb seismic energy, so that it is possible to cope with a larger seismic motion.
In the configuration disclosed in Patent Document 1, the intermediate seismic isolation layer provided in the middle part of the building in the vertical direction is different from a normal seismic isolation layer (foundation seismic isolation layer) provided only in the lowest layer of the building. High-order vibrations that do not occur in buildings may occur. This high-order vibration increases the acceleration in the surrounding layers located above and below the seismic isolation layer even at a normal design level, which may cause overturning of furniture and fixtures in the building. Elevators installed in seismically isolated buildings automatically stop when acceleration exceeding a predetermined level occurs. Due to the increase in acceleration in the seismic isolation layer and its surrounding layers, the elevator may stop even if the earthquake motion does not stop the elevator in a normal seismic isolated building, and it takes time to restore the elevator.

また、例えば特許文献2には、中間免震層を介して積層された複数の構造体により構成された構造物と、構造物を支持する最下免震層と、中間免震層に設けられ、中間免震層を固定又は固定解除させるダンパー等の剛性付与装置と、を備える構成が開示されている。このような構成では、地震時に、中間免震層を固定又は固定解除させて、免震構造物の振動系の固有周期を変化させる。これにより、免震構造物の固有周期と地震動の振動周期とを異ならせて共振を防ぎ、構造物の加速度応答及び変形量応答を低減する。
特許文献2に開示されたような構成では、中間免震層の固定又は固定解除は、ダンパー等の剛性付与装置によって行われる。このため、通常の設計レベルを超える過大な地震動の場合、剛性付与装置による中間免震層の固定又は固定解除が、設計時の意図通りに行われず、建物に被害が生じる可能性がある。このため、過大な地震動に対し、被害が生じるのを、より確実に行えることが望まれる。
Further, for example, Patent Document 2 discloses a structure composed of a plurality of structures stacked via an intermediate seismic isolation layer, a bottom seismic isolation layer that supports the structure, and a structure provided in the intermediate seismic isolation layer. , and a stiffening device such as a damper for fixing or unlocking the intermediate seismic isolation layer. In such a configuration, during an earthquake, the intermediate seismic isolation layer is fixed or released to change the natural period of the vibration system of the seismic isolation structure. This makes the natural period of the seismic isolation structure different from the vibration period of the seismic motion to prevent resonance and reduce the acceleration response and deformation amount response of the structure.
In the configuration disclosed in Patent Document 2, fixing or releasing of fixing of the intermediate seismic isolation layer is performed by a stiffening device such as a damper. For this reason, in the case of an excessive seismic motion that exceeds the normal design level, the fixing or unfixing of the intermediate seismic isolation layer by the stiffening device may not be performed as intended at the time of design, and damage may occur to the building. For this reason, it is desirable to more reliably prevent damage from excessive seismic motion.

また、特許文献3には、下部免震層と、基礎側の下部構造部及び上部構造部の間に設けられる上部免震層と、を備え、上部免震層は、傾斜滑り装置と減衰装置とからなる構成が開示されている。
特許文献3に開示されたような構成では、上部免震層を通常の設計レベルですべらないように設計した場合、通常の設計レベルを超える過大な地震動の場合、先に下部免震層が変形限界を迎える。その結果、免震建物の周囲に設けられた擁壁への衝突、免震建物に設けられた免震部材の破壊などの被害が生じる可能性がある。
Further, Patent Document 3 includes a lower seismic isolation layer and an upper seismic isolation layer provided between a lower structure and an upper structure on the foundation side, and the upper seismic isolation layer includes a tilt sliding device and a damping device. A configuration consisting of is disclosed.
In the configuration disclosed in Patent Document 3, if the upper seismic isolation layer is designed to prevent slipping at a normal design level, the lower seismic isolation layer deforms first in the case of excessive seismic motion exceeding the normal design level. reach the limit. As a result, there is a possibility that damage such as collision with the retaining wall provided around the base isolated building and destruction of the base isolation members provided in the base isolated building may occur.

特開2013-104231号公報JP 2013-104231 A 特開2014-80794号公報JP 2014-80794 A 特開2017-71909号公報JP 2017-71909 A

本発明の目的は、発生頻度の高い中小規模の地震動から、通常の設計レベルを超える過大な地震動まで、効果的に対応可能な、複層免震建物を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a multi-storied base-isolated building capable of effectively coping with seismic motions ranging from frequently occurring small and medium-sized seismic motions to excessively large seismic motions exceeding a normal design level.

本発明者らは、通常の設計で考慮するレベルの地震動であっても、通常の設計レベルを超える過大な地震動であっても、建物に加わる地震荷重を低減できる免震建物として、免震建物を下部側から上層階側に向かって、下部免震層、中間構造物、中間免震層、上部構造物の順序で構成した上で、基本形態として、下部免震層を中間免震層に比べて、低い水平剛性とし、かつ当該下部免震層に剛性付与機構を設置することで、通常の地震動レベルでは下部免震層のみ免震機構を発揮させる一方、過大な地震動レベルでは中間免震層のみ免震機構を発揮させることで、様々な地震動に対しても免震効果が発揮出来る点に着眼して、本発明に至った。
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、本発明の複層免震建物は、免震層を複数備えた複層免震建物であって、下側から上側に向かって、下部構造物、下部免震層、第1上部構造物、中間免震層、及び第2上部構造物が連結されて構成されており、前記下部免震層及び前記中間免震層のいずれか一方の免震層は、水平剛性が他方の免震層より小さく設定され、かつ、前記一方の免震層の変形に伴って当該一方の免震層の水平剛性を上昇させる剛性付与機構を備え、前記他方の免震層は、地震動発生時に前記剛性付与機構により前記一方の免震層の水平剛性が上昇した状態で変形することを特徴とする。
このような構成によれば、地震動によって複層免震建物に作用する外力のレベルが、あるレベルを超えない範囲では、下部免震層及び中間免震層のうち、水平剛性が小さい一方の免震層において変形が生じ、免震性能が発揮される。このとき、下部免震層及び中間免震層のうち、水平剛性が大きい他方の免震層では変形が抑えられ、水平剛性の低い一方の免震層のみに変形が加わり、免震効果が発揮される。
地震動による外力のレベルが、あるレベルを超えた場合、下部免震層及び中間免震層のうち、水平剛性が小さい一方の免震層では、剛性付与機構によって付与される剛性によって、この一方の免震層の水平剛性が上昇する。この水平剛性の上昇により、一方の免震層では変形の一定以上の増大が制限される。すると、一方の免震層で発揮される免震効果が抑えられる。これによって、水平剛性が元々大きい他方の免震層では、一方の免震層で水平剛性を上昇させることで、変形が制限された結果、地震動による地震荷重が他方の免震層の上下に伝達される。これにより、他方の免震層で変形が生じ、免震性能を発揮することができる。
このように、外力レベルが小さいときには、水平剛性が小さい一方の免震層で免震性能が主に発揮される。外力レベルが大きくなり、一方の免震層の水平剛性が上昇した後には、相対的に水平剛性が小さい他方の免震層で免震性能が主に発揮される。
その結果、過大な地震動と、発生頻度の高い中小規模の地震動の双方に、効果的に対応可能な、複層免震建物を提供することが可能となる。
The present inventors have developed a seismic isolation building that can reduce the seismic load applied to the building, whether it is a seismic motion at a level considered in normal design or an excessive seismic motion that exceeds the normal design level. From the lower side to the upper floor side, the lower seismic isolation layer, the intermediate structure, the intermediate seismic isolation layer, and the upper structure are constructed in that order. In comparison, by making the horizontal rigidity lower and installing a rigidity imparting mechanism in the lower seismic isolation layer, only the lower seismic isolation layer exhibits the seismic isolation mechanism at a normal seismic motion level, while an intermediate seismic isolation is provided at an excessive seismic motion level. The present invention has been made by paying attention to the point that the seismic isolation effect can be exhibited against various seismic motions by making only the layer exhibit the seismic isolation mechanism.
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
That is, the multi-storied base isolated building of the present invention is a multi-storied base isolated building provided with a plurality of seismic isolation layers. , an intermediate seismic isolation layer, and a second upper structure are connected to each other, and one of the lower seismic isolation layer and the intermediate seismic isolation layer has a horizontal rigidity equal to that of the other seismic isolation layer A rigidity imparting mechanism is provided which is set smaller and which increases the horizontal rigidity of the one seismic isolation layer as the one seismic isolation layer is deformed, and the other seismic isolation layer is provided with the rigidity imparted when an earthquake occurs. The one seismic isolation layer is deformed in a state in which the horizontal rigidity is increased by a mechanism.
According to such a configuration, the isolation layer with the smaller horizontal rigidity of the lower base isolation layer and the middle base isolation layer is used as long as the level of the external force acting on the multi-story base isolation building due to earthquake motion does not exceed a certain level. Deformation occurs in the seismic layer, and seismic isolation performance is exhibited. At this time, of the lower base isolation layer and the middle base isolation layer, deformation is suppressed in the other base isolation layer with higher horizontal rigidity, and deformation is applied only to the one base isolation layer with lower horizontal rigidity, demonstrating the seismic isolation effect. be done.
When the level of external force due to seismic motion exceeds a certain level, the one of the lower seismic isolation layer and the middle seismic isolation layer, which has the smaller horizontal stiffness, will be affected by the stiffness imparted by the stiffness imparting mechanism. The horizontal rigidity of the seismic isolation layer increases. This increase in horizontal stiffness limits the increase in deformation above a certain level in one seismic isolation layer. Then, the seismic isolation effect exhibited by one seismic isolation layer is suppressed. As a result, the horizontal rigidity of the other seismic isolation layer, which originally had high horizontal rigidity, was increased to limit deformation, and as a result, the seismic load due to the seismic motion was transmitted to the top and bottom of the other seismic isolation layer. be done. As a result, deformation occurs in the other seismic isolation layer, and the seismic isolation performance can be exhibited.
In this way, when the external force level is small, the seismic isolation performance is mainly exhibited by the seismic isolation layer having the smaller horizontal rigidity. After the external force level increases and the horizontal rigidity of one seismic isolation layer rises, the seismic isolation performance is mainly exhibited in the other seismic isolation layer with relatively low horizontal rigidity.
As a result, it is possible to provide a multi-story base-isolated building that can effectively cope with both excessive seismic motions and frequently occurring small and medium-sized seismic motions.

本発明の一態様においては、本発明の複層免震建物では、前記剛性付与機構は、線形剛性付与型のストッパー、緩衝材付きのストッパー、ハードニング機構付きのダンパー、ハードニング機構付き曲面すべり支承体のうち、いずれか一種、または二種以上の組み合わせである。
このような構成によれば、剛性付与機構により、水平剛性が小さい一方の免震層における変位が、通常の設計レベルで想定する変位を超えた場合、剛性を付与することで、一方の免震層の水平剛性を高めることができる。これにより、一方の免震層の、一定以上の変形を抑制し、他方の免震層に変形を集中させることが可能となる。
In one aspect of the present invention, in the multi-story base-isolated building of the present invention, the stiffening mechanism includes a linear stiffening type stopper, a stopper with a buffer material, a damper with a hardening mechanism, and a curved surface slide with a hardening mechanism. Any one of the supports, or a combination of two or more.
According to such a configuration, when the displacement in one of the seismic isolation layers with low horizontal stiffness exceeds the displacement assumed at the normal design level, the rigidity is imparted by the rigidity imparting mechanism, and the one seismic isolation layer is The horizontal stiffness of the layer can be increased. This makes it possible to suppress deformation of one seismic isolation layer beyond a certain level and concentrate the deformation on the other seismic isolation layer.

本発明の別の態様においては、本発明の複層免震建物は、前記他方の免震層は、すべり支承体、ロック機構付きダンパー、摩擦ダンパー、鋼材ダンパー、シアピンのいずれか一種、または二種以上の組み合わせと、免震ゴム支承との組み合わせで、構成されている。
このような構成によれば、通常の設計レベルを超える過大な地震動発生時に、一方の免震層において、水平剛性が高められた後、他方の免震層に作用する地震荷重が荷重閾値を超えると、他方の免震層の拘束が解除されて変形を許容する状態となる。他方の免震層の変形の許容により、地震荷重のさらなる入力を抑止可能である。
In another aspect of the present invention, in the multi-story seismic isolation building of the present invention, the other seismic isolation layer comprises one or two of sliding bearings, dampers with lock mechanisms, friction dampers, steel dampers, and shear pins. It consists of a combination of more than one type and a seismic isolation rubber bearing.
According to this configuration, when an excessive seismic motion exceeding the normal design level occurs, after the horizontal rigidity of one seismic isolation layer is increased, the seismic load acting on the other seismic isolation layer exceeds the load threshold. Then, the constraint of the other seismic isolation layer is released to allow deformation. Further input of seismic load can be suppressed by permitting deformation of the other seismic isolation layer.

本発明によれば、発生頻度の高い中小規模の地震動から、通常の設計レベルを超える過大な地震動まで、効果的に対応可能な、複層免震建物を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a multi-story base-isolated building capable of effectively coping with seismic motions ranging from frequently occurring small and medium-sized seismic motions to excessively large seismic motions exceeding a normal design level.

本発明の実施形態に係る複層免震建物の概略構成を示す正面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a front view which shows schematic structure of the multiple-story base-isolation building which concerns on embodiment of this invention. 図1の複層免震建物において、下部免震層のみが変形した状態を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing a state in which only the lower base isolation layer is deformed in the multi-story base isolation building of FIG. 1; 図1の複層免震建物において、下部免震層の変形が拘束され、中間免震層が変形した状態を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing a state in which deformation of the lower seismic isolation layer is constrained and the middle seismic isolation layer is deformed in the multiple-storied seismic isolation building of FIG. 1 ; 図1の複層免震建物を対象とした検証用の振動モデルを示す図である。It is a figure which shows the vibration model for verification for the multiple-story base-isolated building of FIG. 従来の複層免震装置用の振動モデルを示す図である。It is a figure which shows the vibration model for the conventional multilayer seismic isolation devices. 本発明と従来型による複層免震建物の検証結果(通常の設計地震動レベル:各階の最大層間変形量の比較)である。It is a verification result (ordinary design seismic motion level: comparison of the maximum interlayer deformation amount of each floor) of the present invention and the conventional type multi-story base-isolated building. 本発明と従来型による複層免震建物の検証結果(通常の設計地震動レベル:各階の最大応答加速度の比較)である。It is a verification result (ordinary design seismic motion level: comparison of the maximum response acceleration of each floor) of the multistory base-isolated building by this invention and a conventional type. 本発明と従来型による複層免震建物の検証結果(過大な地震動レベル:各階の最大層間変形量の比較)である。It is the verification result (excessive seismic motion level: comparison of the maximum interlayer deformation amount of each floor) of the multi-story base-isolated building by this invention and a conventional type. 本発明と従来型による複層免震建物の検証結果(過大な地震動レベル:各階の最大応答加速度の比較)である。It is the verification result (excessive ground motion level: comparison of the maximum response acceleration of each floor) of the multistory base-isolated building by this invention and a conventional type. 本発明の実施形態の第1変形例による複層免震建物の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a multi-story base-isolated building according to a first modified example of the embodiment of the present invention; FIG. 図10の第1変形例の複層免震建物を対象とした検証用の振動モデルを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a verification vibration model for the multi-story base-isolated building of the first modified example of FIG. 10 ; 第1変形例と従来型による複層免震建物の検証結果(通常の設計地震動レベル:各階の最大層間変形量の比較)である。It is the verification result of the multistory base-isolated building by the 1st modification and a conventional type (ordinary design seismic motion level: comparison of the maximum interlayer deformation amount of each floor). 第1変形例と従来型による複層免震建物の検証結果(通常の設計地震動レベル:各階の最大応答加速度の比較)である。It is the verification result of the multistory base-isolated building by the 1st modification and a conventional type (normal design seismic motion level: comparison of the maximum response acceleration of each floor). 第1変形例と従来型による複層免震建物の検証結果(過大な地震動レベル:各階の最大層間変形量の比較)である。It is the verification result (excessive seismic motion level: comparison of the maximum inter-story deformation amount of each floor) of the multi-story base-isolated building by the 1st modification and a conventional type. 第1変形例と従来型による複層免震建物の検証結果(過大な地震動レベル:各階の最大応答加速度の比較)である。It is the verification result (excessive seismic motion level: comparison of the maximum response acceleration of each floor) of the multistory base-isolated building by the 1st modification and a conventional type. 本発明の実施形態の第2変形例による複層免震建物の概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a multi-story base-isolated building according to a second modified example of the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態の第3変形例による複層免震建物の概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a multi-story base-isolated building according to a third modified example of the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態の第4変形例による複層免震建物の概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a multi-story base-isolated building according to a fourth modified example of the embodiment of the present invention;

本発明は、免震層を複数備えた複層免震建物であって、免震建物を下部側から上層階側に向かって、下部免震層、中間構造物、中間免震層、上部構造物の順序で構成した上で、下部免震層及び中間免震層のいずれか一方の免震層を、他方の免震層の水平剛性より小さく設定するとともに、当該一方の免震層に水平変形の増大に伴って水平剛性を増大させる剛性付与機構を備える点が特徴である。
本発明の実施形態は、下部免震層と中間免震層による2層免震建物であり、下部免震層が中間免震層より水平剛性が低く、下部免震層に剛性付与機構としてストッパーが設置されている(図1~図9)。第1変形例では、下部免震層に剛性付与機構としてハードニング機構付きダンパー45が設置され、中間免震層に免震構造用リリーフ機構付きオイルダンパー54と、ロック機構付きオイルダンパー55が設置されている(図10~図15)。また、第2変形例では、下部免震層に中摩擦すべり支承46(摩擦係数が小さい)が設置され、中間免震層に高摩擦すべり支承56が設置されている。下部免震層は、中間免震層より低い荷重ですべりが発生し、早期に、水平変形が発生する(図16)。
第3変形例は、1層の下方側に下部免震層を設置し、1層の上方側に中間免震層を設置した複層免震建物である(図17)。
第4変形例は、上記の各実施形態と異なる点は、中間免震層が下部免震層より水平剛性が低く、中間免震層に剛性付与機構としてストッパー43Eが設置されている点である(図18)。
The present invention relates to a multi-storied base-isolated building having a plurality of base-isolation layers. In addition to setting the horizontal rigidity of either the lower base isolation layer or the middle base isolation layer to be smaller than the horizontal rigidity of the other base isolation layer, It is characterized by having a rigidity imparting mechanism that increases horizontal rigidity as deformation increases.
An embodiment of the present invention is a two-story base isolation building consisting of a lower base isolation layer and an intermediate base isolation layer. are installed (Figs. 1 to 9). In the first modification, a damper 45 with a hardening mechanism is installed as a rigidity imparting mechanism in the lower seismic isolation layer, and an oil damper 54 with a relief mechanism for seismic isolation structure and an oil damper 55 with a lock mechanism are installed in the middle seismic isolation layer. (Figs. 10-15). In addition, in the second modification, a medium-friction sliding bearing 46 (with a small coefficient of friction) is installed in the lower seismic isolation layer, and a high-friction sliding bearing 56 is installed in the middle seismic isolation layer. The lower seismic isolation layer slips under a lower load than the middle seismic isolation layer, and horizontal deformation occurs early (Fig. 16).
The third modification is a multi-story base-isolated building in which a lower seismic isolation layer is installed on the lower side of the first floor and an intermediate seismic isolation layer is installed on the upper side of the first floor (Fig. 17).
The fourth modification differs from each of the above-described embodiments in that the intermediate seismic isolation layer has lower horizontal rigidity than the lower seismic isolation layer, and a stopper 43E is installed as a rigidity imparting mechanism in the intermediate seismic isolation layer. (Fig. 18).

以下、添付図面を参照して、本発明による複層免震建物を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
本発明の実施形態に係る複層免震建物の概略構成を示す正面図を図1に示す。図2は、図1の複層免震建物において、下部免震層が変形した状態を示す正面図である。図3は、図1の複層免震建物において、下部免震層の変形が拘束され、中間免震層が変形した状態を示す正面図である。
図1に示されるように、複層免震建物1Aは、下部構造物2と、建物本体3と、複数の免震層4と、を備えている。
下部構造物2は、地盤に支持されている。下部構造物2は、水平面内に位置する基礎床版21と、基礎床版21の外周部から上方に立ち上がる擁壁22と、を備えている。
建物本体3は、下層階を構成する中間構造物(第1上部構造物)31と、上層階を構成する上部構造物(第2上部構造物)32と、を備えている。本実施形態において、例えば、中間構造物31は、上部構造物32よりも上下方向の高さ寸法が小さく、階層数が少ない。
複数の免震層4として、下部免震層40と、中間免震層50とが設けられている。下部免震層40は、複層免震建物1Aの最下部に設けられ、基礎床版21と中間構造物31との間に設けられている。中間免震層50は、複層免震建物1Aの上下方向中間部に設けられ、中間構造物31と上部構造物32との間に設けられている。
このようにして、複層免震建物1Aは、下側から上側に向かって、下部構造物2、下部免震層40、中間構造物31、中間免震層50、及び上部構造物32が連結されて構成されている。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereafter, with reference to an accompanying drawing, the form for implementing the multistory base-isolated building by this invention is demonstrated based on drawing.
FIG. 1 shows a front view showing a schematic configuration of a multi-story base-isolated building according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front view showing a deformed lower base isolation layer in the multi-story base isolation building of FIG. FIG. 3 is a front view showing a state in which deformation of the lower seismic isolation layer is constrained and the intermediate seismic isolation layer is deformed in the multi-storied seismic isolation building of FIG.
As shown in FIG. 1, a multi-story base isolation building 1A includes a substructure 2, a building body 3, and a plurality of base isolation layers 4. As shown in FIG.
The substructure 2 is supported by the ground. The lower structure 2 includes a foundation floor slab 21 positioned in a horizontal plane and a retaining wall 22 rising upward from the outer peripheral portion of the foundation floor slab 21 .
The building body 3 includes an intermediate structure (first upper structure) 31 forming a lower floor, and an upper structure (second upper structure) 32 forming an upper floor. In the present embodiment, for example, the intermediate structure 31 has a smaller height dimension in the vertical direction than the upper structure 32 and has a smaller number of floors.
A lower seismic isolation layer 40 and an intermediate seismic isolation layer 50 are provided as the plurality of seismic isolation layers 4 . The lower seismic isolation layer 40 is provided at the lowest part of the multi-storied seismic isolated building 1A, and is provided between the base floor slab 21 and the intermediate structure 31 . The intermediate seismic isolation layer 50 is provided in the vertical intermediate portion of the multi-story seismic isolated building 1A, and is provided between the intermediate structure 31 and the upper structure 32 .
In this way, in the multi-story base-isolated building 1A, the lower structure 2, the lower base isolation layer 40, the intermediate structure 31, the intermediate base isolation layer 50, and the upper structure 32 are connected from the bottom to the top. configured.

下部免震層40は、複数の免震ゴム支承41と、オイルダンパー42と、剛性付与機構43とを備えている。
免震ゴム支承41は、上下のプレート41a、41bの間に、鋼板とゴム層とを上下方向に交互に積層した積層ゴム部41cを備えたものである。
オイルダンパー42は、一端42a側が下部構造物2の基礎床版21に固定され、他端42bが中間構造物31の下面に固定されている。オイルダンパー42は、一端42aと他端42bとの間に、ダンパー本体42cを備えている。
図2に示されるように、地震動により下部構造物2に対して中間構造物31が水平方向に変位すると、免震ゴム支承41の上部のプレート41aと下部のプレート41bとが水平方向に相対変位し、積層ゴム部41cのゴム層が弾性変形し、中間構造物31及び上部構造物32の揺れを長周期化させる。このとき、オイルダンパー42においては、ダンパー本体42cが伸縮する。これにより、下部構造物2に対する中間構造物31の水平方向の相対変位が減衰される。
The lower seismic isolation layer 40 includes a plurality of seismic isolation rubber bearings 41 , an oil damper 42 and a rigidity imparting mechanism 43 .
The seismic isolation rubber bearing 41 includes a laminated rubber portion 41c in which steel plates and rubber layers are alternately laminated in the vertical direction between upper and lower plates 41a and 41b.
One end 42 a of the oil damper 42 is fixed to the base floor slab 21 of the lower structure 2 , and the other end 42 b is fixed to the lower surface of the intermediate structure 31 . The oil damper 42 has a damper body 42c between one end 42a and the other end 42b.
As shown in FIG. 2, when the intermediate structure 31 is horizontally displaced with respect to the lower structure 2 due to earthquake motion, the upper plate 41a and the lower plate 41b of the seismic isolation rubber bearing 41 are relatively displaced in the horizontal direction. Then, the rubber layer of the laminated rubber portion 41c is elastically deformed, and the oscillation of the intermediate structure 31 and the upper structure 32 is lengthened. At this time, in the oil damper 42, the damper main body 42c expands and contracts. This dampens the horizontal relative displacement of the intermediate structure 31 with respect to the lower structure 2 .

剛性付与機構43は、下部免震層40の水平剛性を上昇させる。剛性付与機構43は、地震動により下部構造物2に対して中間構造物31が水平方向に変位することによって生じる下部免震層40の変形量に伴って、下部免震層40の水平剛性を上昇させる。剛性付与機構43は、線形剛性付与型のストッパー、緩衝材付きのストッパー、ハードニング機構付きのダンパー、ハードニング機構付き曲面すべり支承体のうち、いずれか一種、または二種以上の組み合わせである。剛性付与機構43としては、これ以外にも、橋梁用落下防止チェーン、積層ゴム支承のハードニング現象等を利用することもできる。よって、剛性付与機構は、ストッパー等によるばね剛性だけでなく、ハードニング機構付きのダンパー等による粘性減衰による抵抗によっても免震層の水平剛性を上昇されるものである。具体的には、本実施形態においては、剛性付与機構43として、ストッパー44が設けられている。このストッパー44は、線形剛性付与型のストッパー、又は緩衝材付きのストッパーである。より具体的には、ストッパー44として、防舷材などの衝突緩衝材、鋼材ダンパー、復元ゴム等を用いることができる。ストッパー44は、下部構造物2の擁壁22に設けられている。ストッパー44は、通常時(地震動が発生していない状態)では、中間構造物31の外側面との間に、水平方向に隙間Sを隔てて設けられている。図3に示されるように、地震動により中間構造物31が水平方向に隙間Sの寸法以上に変位し、ストッパー44に衝突すると、中間構造物31の一定以上の変位が拘束される。これにより、下部免震層40の水平剛性が実質的に上昇する。
このような下部免震層40は、水平剛性が中間免震層50より小さく設定されている。より詳しくは、下部免震層40は、剛性付与機構43によって剛性が付与される前の状態においては、複数の免震ゴム支承41及びオイルダンパー42による水平剛性が、中間免震層50より小さく設定されている。
The rigidity imparting mechanism 43 increases the horizontal rigidity of the lower seismic isolation layer 40 . The rigidity imparting mechanism 43 increases the horizontal rigidity of the lower base isolation layer 40 according to the amount of deformation of the lower base isolation layer 40 caused by the horizontal displacement of the intermediate structure 31 with respect to the lower structure 2 due to earthquake motion. Let The stiffening mechanism 43 is a linear stiffening type stopper, a stopper with cushioning material, a damper with a hardening mechanism, or a curved sliding bearing with a hardening mechanism, or a combination of two or more. As the stiffening mechanism 43, other than this, a fall prevention chain for a bridge, a hardening phenomenon of a laminated rubber bearing, or the like can be used. Therefore, the rigidity imparting mechanism increases the horizontal rigidity of the seismic isolation layer not only by the spring rigidity of the stopper or the like, but also by the resistance due to the viscous damping of the damper or the like with the hardening mechanism. Specifically, in this embodiment, a stopper 44 is provided as the rigidity imparting mechanism 43 . This stopper 44 is a linear stiffening type stopper or a cushioned stopper. More specifically, as the stopper 44, a collision buffer material such as a fender, a steel damper, a restoring rubber, or the like can be used. A stopper 44 is provided on the retaining wall 22 of the lower structure 2 . The stopper 44 is provided with a gap S in the horizontal direction between it and the outer surface of the intermediate structure 31 under normal conditions (a state in which no seismic motion occurs). As shown in FIG. 3, when the intermediate structure 31 is horizontally displaced by an amount equal to or larger than the gap S due to the seismic motion and collides with the stopper 44, the intermediate structure 31 is restrained from being displaced beyond a certain level. This substantially increases the horizontal rigidity of the lower base isolation layer 40 .
Such a lower seismic isolation layer 40 is set to have a horizontal rigidity smaller than that of the intermediate seismic isolation layer 50 . More specifically, before the lower seismic isolation layer 40 is imparted with rigidity by the rigidity imparting mechanism 43, the horizontal rigidity due to the plurality of seismic isolation rubber bearings 41 and the oil dampers 42 is smaller than that of the intermediate seismic isolation layer 50. is set.

図1に示されるように、中間免震層50は、複数の免震ゴム支承51と、拘束部材52と、を備えている。
免震ゴム支承51は、上下のプレート51a、51bの間に、鋼板とゴム層とを上下方向に交互に積層した積層ゴム部51cを備えたものである。免震ゴム支承51は、地震動により中間構造物31に対して上部構造物32が水平方向に相対変位すると、上部のプレート51aと下部のプレート51bとが水平方向に相対変位する。これによって積層ゴム部51cのゴム層が弾性変形し、上部構造物32の揺れを長周期化させる。
拘束部材52は、中間免震層50に作用する地震荷重が、予め定めた荷重閾値以下であるときには、中間構造物31に対する上部構造物32の水平方向の相対変位を拘束する。拘束部材52は、中間免震層50に作用する地震荷重が、予め定めた荷重閾値を超えた場合、中間構造物31に対する上部構造物32の水平方向の相対変位の拘束を解除する。ここで、拘束部材52による上部構造物32の変位の拘束を解除する荷重閾値は、下部免震層または中間免震層のどちらか一方のみに変形を生じさせ、安定的に免震効果が発揮出来るように、中間構造物31がストッパー44に衝突する地震荷重と同等とするのが好ましい。 このような拘束部材52としては、すべり支承体、免震用鋼材ダンパー、ロック機構付きオイルダンパー、摩擦ダンパー、シアピンのいずれか一種、または二種以上の組み合わせが用いられる。本実施形態では、拘束部材52として、弾性すべり支承体53が設けられている。弾性すべり支承体53は、中間免震層50に作用する地震荷重が予め定めた荷重閾値を超えた場合に、すなわち中間構造物31がストッパー44に衝突するときに支承体がすべり板に対して滑動しはじめるように、摩擦係数が設定されている。
As shown in FIG. 1 , the intermediate seismic isolation layer 50 includes a plurality of seismic isolation rubber bearings 51 and restraining members 52 .
The seismic isolation rubber bearing 51 includes a laminated rubber portion 51c in which steel plates and rubber layers are alternately laminated in the vertical direction between upper and lower plates 51a and 51b. In the seismic isolation rubber bearing 51, when the upper structure 32 is displaced horizontally with respect to the intermediate structure 31 due to seismic motion, the upper plate 51a and the lower plate 51b are displaced horizontally. As a result, the rubber layer of the laminated rubber portion 51c is elastically deformed, and the vibration of the upper structure 32 is lengthened.
The restraining member 52 restrains the horizontal relative displacement of the upper structure 32 with respect to the intermediate structure 31 when the seismic load acting on the intermediate seismic isolation layer 50 is equal to or less than a predetermined load threshold. The restraining member 52 releases the restraint of the horizontal relative displacement of the upper structure 32 with respect to the intermediate structure 31 when the seismic load acting on the intermediate seismic isolation layer 50 exceeds a predetermined load threshold. Here, the load threshold for releasing the restraint of the displacement of the upper structure 32 by the restraining member 52 causes deformation in either the lower seismic isolation layer or the middle seismic isolation layer, and the seismic isolation effect is exhibited stably. As much as possible, it is preferable to make the seismic load equivalent to the impact of the intermediate structure 31 against the stopper 44 . As such a restraining member 52, any one of a slide bearing, a seismic isolation steel damper, an oil damper with a locking mechanism, a friction damper, and a shear pin, or a combination of two or more of them is used. In this embodiment, an elastic sliding bearing 53 is provided as the restraining member 52 . The elastic sliding bearing body 53 is designed to prevent the bearing body from sliding against the sliding plate when the seismic load acting on the intermediate seismic isolation layer 50 exceeds a predetermined load threshold, that is, when the intermediate structure 31 collides with the stopper 44 . The coefficient of friction is set so that it begins to slide.

次に、上記の複層免震建物1Aの作用を説明する。
先ず、通常の設計地震動レベルでは、図2に示されるように、このような複層免震建物1Aでは、地震動によって複層免震建物1Aに作用する外力のレベルは、あるレベルを超えない範囲にあり、下部免震層40及び中間免震層50のうち、水平剛性が小さい下部免震層40のみにおいて、変形が生じ、免震性能が発揮される。このとき、下部免震層40よりも水平剛性が大きい中間免震層50では、変形が抑えられる。
次に、通常の設計レベルを超える過大な地震動レベルでは、図3に示されるように、地震動による外力のレベルは、あるレベルを超える範囲となり、下部免震層40では、中間構造物31がストッパー44に衝突することで、隙間S(図1参照)の寸法以上(一定以上)の水平方向の変形が拘束される。これによって、下部免震層40の水平剛性が上昇し、下部免震層40で発揮される免震効果が制限される。このようにして下部免震層40で一定以上の変形が拘束されると、地震動による外力(地震荷重)によるせん断力が、下部免震層40よりも上層に伝わる。中間免震層50に作用する地震荷重が荷重閾値を超えると、弾性すべり支承体53によるすべりが生じ、拘束部材52による拘束が解除される。これにより、中間免震層50の上下の中間構造物31と上部構造物32との間で水平方向の相対変位が生じ、中間免震層50で変形が生じる。これによって、中間免震層50で免震性能が発揮される。
このように、地震動による外力レベルが小さいときには、水平剛性が小さい下部免震層40で免震性能が主に発揮される。地震動による外力レベルが大きくなり、下部免震層40の一定以上の変位が拘束された後には、水平剛性が大きい中間免震層50で免震性能が主に発揮される。
Next, the operation of the multi-story base-isolated building 1A will be described.
First, at a normal design seismic motion level, as shown in FIG. Of the lower base isolation layer 40 and the intermediate base isolation layer 50, only the lower base isolation layer 40, which has a small horizontal rigidity, is deformed and exhibits the base isolation performance. At this time, deformation is suppressed in the middle base isolation layer 50 having a higher horizontal rigidity than the lower base isolation layer 40 .
Next, at an excessive seismic motion level exceeding the normal design level, as shown in FIG. By colliding with 44, deformation in the horizontal direction greater than or equal to the dimension of the gap S (see FIG. 1) is constrained. As a result, the horizontal rigidity of the lower seismic isolation layer 40 increases, and the seismic isolation effect exhibited by the lower seismic isolation layer 40 is limited. When the deformation of the lower base isolation layer 40 is restrained to a certain degree or more in this way, the shear force due to the external force (earthquake load) due to the seismic motion is transmitted to the layers above the lower base isolation layer 40 . When the seismic load acting on the intermediate seismic isolation layer 50 exceeds the load threshold, the elastic sliding support 53 slides, and the restraint by the restraint member 52 is released. As a result, horizontal relative displacement occurs between the intermediate structure 31 and the upper structure 32 above and below the intermediate isolation layer 50 , and the intermediate isolation layer 50 is deformed. As a result, the intermediate seismic isolation layer 50 exhibits seismic isolation performance.
As described above, when the external force level due to the seismic motion is small, the lower seismic isolation layer 40 having a small horizontal rigidity mainly exhibits the seismic isolation performance. After the external force level due to seismic motion increases and the displacement of the lower seismic isolation layer 40 is constrained to a certain level or more, the seismic isolation performance is mainly exhibited by the intermediate seismic isolation layer 50 having high horizontal rigidity.

ところで、地震後に中間免震層50に残留変位が生じた場合、上記のように変形が先行する層(下部免震層40)が下方にあると、残留変位を解消するためにジャッキなどの復元機構で中間免震層50を動かして位置を調整するときに、反力によって下部免震層40が動いてしまうことがある。これを抑制するために、下部免震層40には免震層の固定機構が必要になる。固定機構としては、種々考えられるが、一つの例としては、ジャッキなどで中間免震層50を動かすに際し、擁壁22と中間構造物31との間に、十分に固いブロック材を挟み込み、中間構造物31を水平方向で固定すればよい。 By the way, when residual displacement occurs in the intermediate seismic isolation layer 50 after an earthquake, if the layer (lower seismic isolation layer 40) that precedes the deformation as described above is located below, a jack or the like will be used for restoration in order to eliminate the residual displacement. When the intermediate base isolation layer 50 is moved by a mechanism to adjust its position, the reaction force may cause the lower base isolation layer 40 to move. In order to suppress this, the lower seismic isolation layer 40 requires a seismic isolation layer fixing mechanism. Various fixing mechanisms are conceivable, but as one example, when moving the intermediate seismic isolation layer 50 with a jack or the like, a sufficiently hard block material is sandwiched between the retaining wall 22 and the intermediate structure 31 to secure the intermediate structure. It suffices to fix the structure 31 horizontally.

(本発明の複層免震建物の地震応答解析による検証、その1)
ここで、上記のような構成について、シミュレーション解析を行った。
図4は、図1の複層免震装置について、シミュレーション解析を行う際に用いた振動モデルを示す図である。図5は、複層免震装置についてシミュレーション解析を行う際に、比較のために用いた従来の複層免震構造の振動モデルを示す図である。
シミュレーション解析には、本実施形態の複層免震建物の21質点モデルを振動モデルM1として使用した。このとき免震層は、基礎と1階床の間の層と、4階に相当する層に設定した。また、比較のため、剛性付与機構43、拘束部材52を備えず、単に、同じ構造の2つの免震層を上下に備える従来の複層免震構造の場合についても、図5に示すような20階複層免震建物の21質点モデルを振動モデルM2として使用した。
それぞれの振動モデルM1、M2に対し、通常の設計地震動レベルとして、通常の設計レベルで用いられるエルセントロNS50kine基準化波を採用し、極めて稀に発生する過大な地震動レベルとして、熊本地震西原村小森原波を採用した。それぞれの地震を入力した場合における、地震応答として、各層における層間変形と、加速度とを、シミュレーションにより得た。
(Verification by seismic response analysis of the multi-story base-isolated building of the present invention, Part 1)
Here, a simulation analysis was performed with respect to the configuration as described above.
FIG. 4 is a diagram showing a vibration model used for simulation analysis of the multi-layer seismic isolation device of FIG. FIG. 5 is a diagram showing a vibration model of a conventional multi-layer seismic isolation structure used for comparison when performing simulation analysis on a multi-layer seismic isolation device.
For the simulation analysis, the 21-mass point model of the multi-story base-isolated building of this embodiment was used as the vibration model M1. At this time, the seismic isolation layer was set to the layer between the foundation and the 1st floor and the layer corresponding to the 4th floor. For comparison, the case of a conventional multi-layer seismic isolation structure that does not include the rigidity imparting mechanism 43 and the restraining member 52 and simply has two seismic isolation layers of the same structure above and below as shown in FIG. A 21-mass point model of a 20-story multi-story base-isolated building was used as the vibration model M2.
For each of the vibration models M1 and M2, the El Centro NS50kine standardized wave, which is used at the normal design level, was adopted as the normal design seismic motion level, and the Kumamoto Earthquake Nishihara Komorihara, Nishihara Village, Kumamoto Earthquake as an excessive seismic motion level that occurs extremely rarely. adopted waves. Interlaminar deformation and acceleration in each layer were obtained by simulation as seismic response when each earthquake was input.

図6は、エルセントロNS50kine基準化波を入力した場合における各層における層間変形を示す図である。図7は、エルセントロNS50kine基準化波を入力した場合における各層における加速度を示す図である。図8は、熊本地震西原村小森原波を入力した場合における各層における層間変形を示す図である。図9は、熊本地震西原村小森原波を入力した場合における各層における加速度を示す図である。
図6に示されるように、通常の設計レベルで用いられるエルセントロNS50kine基準化波を入力した場合、従来の複層免震構造の振動モデルM2では、2つの層に大きな変形が生じているのに対し、本実施形態における振動モデルM1では、下部免震層40のみで変形量が増大した。また、図7に示すように、従来の複層免震構造の振動モデルM2に比較し、本実施形態における振動モデルM1では、下部免震層40と中間免震層50との間の中間構造物31の各層において、応答加速度が低減されている。
FIG. 6 is a diagram showing interlayer deformation in each layer when an El Centro NS50kine normalized wave is input. FIG. 7 is a diagram showing the acceleration in each layer when the El Centro NS50kine normalized wave is input. FIG. 8 is a diagram showing inter-layer deformation in each layer when the Kumamoto earthquake Nishihara-mura Komori original wave is input. FIG. 9 is a diagram showing the acceleration in each layer when the Kumamoto earthquake Nishihara-mura Komori original wave is input.
As shown in Fig. 6, when the El Centro NS50kine normalized wave used at the normal design level is input, in the vibration model M2 of the conventional multi-layer seismic isolation structure, large deformation occurs in the two layers. In contrast, in the vibration model M1 in this embodiment, the amount of deformation increased only in the lower seismic isolation layer 40 . Further, as shown in FIG. 7, in comparison with the vibration model M2 of the conventional multi-layer seismic isolation structure, in the vibration model M1 of the present embodiment, the intermediate structure between the lower seismic isolation layer 40 and the intermediate seismic isolation layer 50 Each layer of the object 31 has a reduced response acceleration.

また、図8に示すように、熊本地震西原村小森原波を入力した場合、従来の複層免震構造の振動モデルM2と、本実施形態における振動モデルM1とでは、各層の層間変形が、ほぼ同程度となっている。したがって、限界状態における複層免震建物1Aの安全性として、従来の複層免震構造と比較して、同等の性能を確保できるといえる。
図9に示すように、熊本地震西原村小森原波を入力した場合、中間免震層50よりも下方では、免震構造としての機能を低下させており、従来の複層免震構造の振動モデルM2に対し、本実施形態における振動モデルM1おける応答加速度は低減されていない。これについては、後に説明するように、第1変形例の構成によって対応可能である。
Further, as shown in FIG. 8, when the Kumamoto earthquake Nishihara-mura Komori original wave is input, the interlayer deformation of each layer is are almost the same. Therefore, it can be said that the safety of the multi-story base-isolated building 1A in the limit state can be ensured to be equivalent to that of the conventional multi-story base-isolated structure.
As shown in FIG. 9, when the Kumamoto earthquake Nishihara-mura Komori original wave is input, below the intermediate seismic isolation layer 50, the function as a seismic isolation structure is reduced, and the vibration of the conventional multi-layer seismic isolation structure Compared to the model M2, the response acceleration in the vibration model M1 in this embodiment is not reduced. This can be dealt with by the configuration of the first modified example, as will be described later.

上述したような複層免震建物1Aによれば、複層免震建物1Aは、免震層4を複数備えた複層免震建物1Aであって、下側から上側に向かって、下部構造物2、下部免震層40、中間構造物31、中間免震層50、及び上部構造物32が連結されて構成されており、下部免震層40は、水平剛性が中間免震層50より小さく設定され、かつ、下部免震層40の変形に伴って下部免震層40の水平剛性を上昇させる剛性付与機構43を備え、中間免震層50は、地震動発生時に剛性付与機構43により下部免震層40の水平剛性が上昇した状態で変形する。
このような構成によれば、外力レベルが小さいときには、水平剛性が小さい下部免震層40で免震性能が主に発揮される。外力レベルが大きくなり、下部免震層40の水平剛性が上昇した後に、水平剛性が大きい中間免震層50で免震性能が主に発揮される。このように、外力レベルが小さいときには、変形を許容する免震層4を下部免震層40のみとして、その範囲での加速度応答性能を向上させる。また、変形を許容する免震層4を1層に限定することで、比較的頻度の高い地震を被った際に、エレベータ等の復旧にかかる時間を短縮し得ることができる。また、外力レベルが大きくなると、変形を許容していた下部免震層40の変形を制限し、変形を制限していた中間免震層50の変形を許容させる。
このようにして、通常の設計レベルを大幅に超える過大な地震動に対応でき、かつ、通常の設計レベルにおいて変形を許容する免震層4の数を、下部免震層40のみに限定することで、比較的発生頻度の高い地震に対して免震性能を高め、被災後の建物機能復旧性能の向上を図ることができる。
また、通常の設計レベルの範囲内では、中間免震層50の変形を制限することができるため、加速度応答を従来の複層免震よりも低く抑えることができ、かつ、中間層を通過するエレベータの被災後の復旧時間を短縮することができる。
さらに、通常の設計レベルを超える地震動を受けた場合でも、変形を制限していた中間免震層50において免震機能が発揮されることにより、複層免震建物1Aの損傷を抑えて継続利用することができる。
その結果、発生頻度の高い中小規模の地震動から、通常の設計レベルを超える過大な地震動まで、効果的に対応可能な、複層免震建物1Aを提供することが可能となる。
According to the multi-story base-isolated building 1A as described above, the multi-story base-isolated building 1A is provided with a plurality of base-isolation layers 4. The object 2, the lower base isolation layer 40, the intermediate structure 31, the intermediate base isolation layer 50, and the upper structure 32 are connected to each other. The intermediate isolation layer 50 is provided with a rigidity imparting mechanism 43 that is set small and increases the horizontal rigidity of the lower seismic isolation layer 40 as the lower seismic isolation layer 40 deforms. The seismic isolation layer 40 is deformed while its horizontal rigidity is increased.
According to such a configuration, when the external force level is small, the lower seismic isolation layer 40 having a small horizontal rigidity mainly exhibits the seismic isolation performance. After the external force level increases and the horizontal rigidity of the lower seismic isolation layer 40 increases, the seismic isolation performance is mainly exhibited in the middle seismic isolation layer 50 having high horizontal rigidity. In this way, when the external force level is small, the lower seismic isolation layer 40 is the only seismic isolation layer 4 that allows deformation, and the acceleration response performance is improved in that range. Also, by limiting the seismic isolation layer 4 that allows deformation to a single layer, it is possible to shorten the time required to restore elevators and the like in the event of a relatively frequent earthquake. Further, when the external force level increases, the deformation of the lower seismic isolation layer 40, which has been allowed to deform, is restricted, and the deformation of the intermediate seismic isolation layer 50, which has been restricted to deformation, is allowed.
In this way, the number of seismic isolation layers 4 that can cope with excessive seismic motion that greatly exceeds the normal design level and that allows deformation at the normal design level is limited to the lower seismic isolation layer 40. It is possible to enhance the seismic isolation performance against earthquakes that occur relatively frequently, and improve the performance of restoring building functions after a disaster.
In addition, since the deformation of the intermediate seismic isolation layer 50 can be limited within the range of the normal design level, the acceleration response can be suppressed lower than that of the conventional multi-layer seismic isolation, and the It is possible to shorten the restoration time after the elevator is damaged.
Furthermore, even if the seismic motion exceeds the normal design level, the intermediate seismic isolation layer 50, which limits the deformation, exerts the seismic isolation function, thereby suppressing the damage of the multi-story seismic isolation building 1A and allowing it to be used continuously. can do.
As a result, it is possible to provide the multi-story base-isolated building 1A that can effectively cope with earthquake motions ranging from frequently occurring small and medium-sized earthquake motions to excessive earthquake motions exceeding the normal design level.

また、剛性付与機構43は、線形剛性付与型のストッパー、緩衝材付きのストッパー、ハードニング機構付きのダンパー、ハードニング機構付き曲面すべり支承体のうち、いずれか一種、または二種以上の組み合わせである。
このような構成によれば、剛性付与機構43により、水平剛性が小さい下部免震層40における変位が、通常の設計レベルで想定する変位を超えた場合、下部免震層40の一定以上の変形を抑制し、中間免震層50に変形を集中させることが可能となる。
The stiffening mechanism 43 may be any one of a linear stiffening type stopper, a stopper with cushioning material, a damper with a hardening mechanism, and a curved sliding bearing with a hardening mechanism, or a combination of two or more. be.
According to such a configuration, when the displacement of the lower base isolation layer 40 with low horizontal rigidity exceeds the displacement assumed at the normal design level, the rigidity imparting mechanism 43 prevents the lower base isolation layer 40 from being deformed to a certain extent or more. can be suppressed, and the deformation can be concentrated on the intermediate seismic isolation layer 50 .

複層免震建物1Aは、中間免震層50は、すべり支承体(弾性すべり支承体53)、ロック機構付きダンパー、摩擦ダンパー、鋼材ダンパー、シアピンのいずれか一種、または二種以上の組み合わせと、免震ゴム支承51との組み合わせで、構成されている。
このような構成によれば、通常の設計レベルを超える過大な地震動発生時に、下部免震層40における水平剛性が高められた後、中間免震層50に作用する地震荷重が荷重閾値を超えると、中間免震層50の拘束が解除されて変形を許容する状態となる。中間免震層50の変形の許容により、地震荷重のさらなる入力を抑止可能である。
In the multi-storied seismic isolation building 1A, the intermediate seismic isolation layer 50 is composed of any one of a sliding bearing (elastic sliding bearing 53), a damper with a locking mechanism, a friction damper, a steel damper, and a shear pin, or a combination of two or more. , and a seismic isolation rubber bearing 51.
According to such a configuration, when an excessive seismic motion exceeding a normal design level occurs, after the horizontal rigidity of the lower seismic isolation layer 40 is increased, if the seismic load acting on the middle seismic isolation layer 50 exceeds the load threshold, , the restraint of the intermediate seismic isolation layer 50 is released to allow deformation. By permitting deformation of the intermediate seismic isolation layer 50, further input of seismic load can be suppressed.

(実施形態の第1変形例)
なお、本発明の複層免震建物は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
本発明の実施形態の第1変形例における複層免震建物の構成を示す図を図10に示す。
例えば、図10に示されるように、本変形例における複層免震建物1Bは、下部免震層40Bに、上記実施形態におけるオイルダンパー42、及びストッパー44に代えて、パッシブ可変減衰型(変位切換型)のハードニング機構付きオイルダンパー(ハードニング機構付きのダンパー)45を備えている。また、中間免震層50Bに、拘束部材52Bとして、弾性すべり支承体53に代えて、免震構造用リリーフ機構付きオイルダンパー54と、ロック機構付きオイルダンパー(ロック機構付きダンパー)55と、を備えている。
本変形例においては、ハードニング機構付きオイルダンパー45が剛性付与機構43Bとして機能する。すなわち、下部免震層40Bのハードニング機構付きオイルダンパー45が低減衰モードの範囲では、中間免震層50Bが拘束されるように荷重閾値を設定する。ハードニング機構付きオイルダンパー45は、その変位が変位閾値を超え高減衰モードに移行して、すなわちハードニング機構付きオイルダンパー45によって下部免震層40Bの水平剛性が上昇して初めて、中間免震層50Bの拘束が解除されるように設定する。
ロック機構付きオイルダンパー55は、通常の耐震設計レベルにおいて(例えばL2地震動に対して)は中間免震層50Bをロックし、その地震動レベルを超える範囲で中間免震層50Bのロックを解除して免震機能を発揮させる。
ハードニング機構付きオイルダンパー45、ロック機構付きオイルダンパー55の閾値の設定方法としては、中間免震層50Bと下部免震層40Bの地震時の応答の関係から定められる。このため、地震応答解析(時刻歴応答解析)などにより、ハードニング機構付きオイルダンパー45、ロック機構付きオイルダンパー55の応答の関係を明確にして設定するのが好ましい。
(First modification of the embodiment)
It should be noted that the multi-story base-isolated building of the present invention is not limited to the above-described embodiments described with reference to the drawings, and various modifications are conceivable within its technical scope.
FIG. 10 shows a diagram showing the configuration of a multi-story base-isolated building in the first modified example of the embodiment of the present invention.
For example, as shown in FIG. 10, a multi-storied seismic isolation building 1B in this modified example has a passive variable attenuation type (displacement It is equipped with an oil damper (damper with a hardening mechanism) 45 with a hardening mechanism (switching type). Further, in the intermediate seismic isolation layer 50B, an oil damper 54 with a relief mechanism for seismic isolation structure and an oil damper with a lock mechanism (a damper with a lock mechanism) 55 are provided as the restraining member 52B instead of the elastic slide bearing 53. I have.
In this modification, the hardening mechanism-equipped oil damper 45 functions as a rigidity imparting mechanism 43B. That is, the load threshold is set so that the intermediate seismic isolation layer 50B is restrained in the range where the oil damper 45 with the hardening mechanism of the lower seismic isolation layer 40B is in the low damping mode. The hardening mechanism-equipped oil damper 45 shifts to the high damping mode when its displacement exceeds the displacement threshold value, that is, when the hardening mechanism-equipped oil damper 45 increases the horizontal rigidity of the lower seismic isolation layer 40B, the intermediate seismic isolation occurs. Set so that the constraint of the layer 50B is released.
The oil damper 55 with a locking mechanism locks the intermediate seismic isolation layer 50B at a normal seismic design level (for example, against an L2 seismic motion), and unlocks the intermediate seismic isolation layer 50B in a range exceeding the seismic motion level. Demonstrate the seismic isolation function.
The method of setting the threshold values of the oil damper 45 with the hardening mechanism and the oil damper 55 with the lock mechanism is determined based on the relationship between the response of the intermediate seismic isolation layer 50B and the lower seismic isolation layer 40B during an earthquake. Therefore, it is preferable to clarify the response relationship between the oil damper 45 with the hardening mechanism and the oil damper 55 with the lock mechanism by seismic response analysis (time history response analysis) or the like.

(本発明の複層免震建物の地震応答解析による検証、その2)
ここで、上記のような構成について、シミュレーション解析を行った。
図11は、本発明の実施形態の第1変形例における複層免震建物について、シミュレーション解析を行う際に用いた振動モデルを示す図である。
このときの地震応答は、図11に示すような、第1変形例による20階建ての複層免震建物を対象とした21質点振動モデルM3とした。このとき免震層は、基礎と1階床の間の層と、4階に相当する層に設定した。
この振動モデルM3に対し、通常の設計レベルで用いられるエルセントロNS50kine基準化波と、通常の設計レベルを超える過大な地震動として、熊本地震西原村小森原波を入力した。それぞれの原波を入力した場合における、地震応答として、各層における層間変形と、加速度とを、シミュレーションにより得た。
(Verification by seismic response analysis of the multi-story base-isolated building of the present invention, Part 2)
Here, a simulation analysis was performed with respect to the configuration as described above.
FIG. 11 is a diagram showing a vibration model used when conducting a simulation analysis of the multi-story base-isolated building in the first modified example of the embodiment of the present invention.
The seismic response at this time was a 21-mass point vibration model M3 for a 20-story multi-story base-isolated building according to the first modified example, as shown in FIG. At this time, the seismic isolation layer was set to the layer between the foundation and the 1st floor and the layer corresponding to the 4th floor.
For this vibration model M3, the El Centro NS50kine normalized wave used at the normal design level and the Kumamoto Earthquake Nishihara-mura Komori original wave as excessive seismic motion exceeding the normal design level were input. Interlaminar deformation and acceleration in each layer were obtained by simulation as the seismic response when each original wave was input.

図12は、エルセントロNS50kine基準化波を入力した場合における各層における層間変形を示す図である。図13は、エルセントロNS50kine基準化波を入力した場合における各層における加速度を示す図である。図14は、熊本地震西原村小森原波を入力した場合における各層における層間変形を示す図である。図15は、熊本地震西原村小森原波を入力した場合における各層における加速度を示す図である。ここで、図12~図15においては、上記実施形態で示した振動モデルM2における地震応答を、比較のために用いた。
図12、図13に示されるように、通常の設計レベルで用いられるエルセントロNS50kine基準化波を入力した場合、中間免震層50を拘束しているため、上記実施形態と同様にふるまい、中間免震層50の変位が抑制され、加速度応答も従来の複層免震構造に比べて、低減されている。
また、図14、図15に示されるように、熊本地震西原村小森原波を入力した場合、下部免震層40の減衰が高減衰に切り替わるとともに、中間免震層50のロックが解除され、従来の複層免震構造と近い状態に切り替わる。上記実施形態においては、図9を用いて説明したように、熊本地震西原村小森原波を入力した場合、中間免震層50よりも下方では、免震構造としての機能が低下していたが、本変形例においては図15に示されるようにこれが改善されている。
これによって、大変形に対応しながら、従来の複層免震構造とほぼ同等の加速度応答性能が得られる。
FIG. 12 is a diagram showing interlayer deformation in each layer when an El Centro NS50kine normalized wave is input. FIG. 13 is a diagram showing the acceleration in each layer when the El Centro NS50kine normalized wave is input. FIG. 14 is a diagram showing inter-layer deformation in each layer when the Kumamoto earthquake Nishihara Komori original wave is input. FIG. 15 is a diagram showing the acceleration in each layer when the Kumamoto earthquake Nishihara Komori original wave is input. Here, in FIGS. 12 to 15, the seismic response in the vibration model M2 shown in the above embodiment is used for comparison.
As shown in FIGS. 12 and 13, when the El Centro NS50kine normalized wave used at the normal design level is input, the intermediate isolation layer 50 is constrained, so the behavior is the same as in the above embodiment. The displacement of the seismic layer 50 is suppressed, and the acceleration response is also reduced compared to the conventional multi-layer seismic isolation structure.
Also, as shown in FIGS. 14 and 15, when the Kumamoto earthquake Nishihara-mura Komori original wave is input, the attenuation of the lower seismic isolation layer 40 is switched to high attenuation, and the lock of the middle seismic isolation layer 50 is released. It will switch to a state close to the conventional multi-layered seismic isolation structure. In the above embodiment, as described with reference to FIG. 9, when the Kumamoto earthquake Nishihara-mura Komori original wave is input, below the intermediate base isolation layer 50, the function as a base isolation structure deteriorates. This is improved in this modification as shown in FIG.
As a result, it is possible to obtain an acceleration response performance almost equivalent to that of a conventional multi-layer seismic isolation structure while dealing with large deformation.

(実施形態の第2変形例)
図16は、本発明の実施形態の第2変形例における複層免震建物の構成を示す図である。
図16に示されるように、本変形例における複層免震建物1Cは、下部免震層40Cに、上記実施形態におけるオイルダンパー42、及びストッパー44に代えて、中摩擦すべり支承46を備えている。また、中間免震層50Cには、拘束部材52Cとして、弾性すべり支承体53に代えて、高摩擦すべり支承56が設けられている。
中摩擦すべり支承46は、高摩擦すべり支承56よりも、低い地震荷重ですべりが発生する。すなわち、本変形例では、下部免震層40における中摩擦すべり支承46の摩擦係数(静止摩擦係数)が、中間免震層50Cにおける高摩擦すべり支承56の摩擦係数よりも小さく設定されている。
このような構成では、下部免震層40Cの中摩擦すべり支承46の静止摩擦係数を超えない外力レベルでは、下部免震層40C、中間免震層50Cの双方とも、変形を制限されている。外力レベルが中摩擦すべり支承46の静止摩擦係数を超えると、中摩擦すべり支承46ですべりが生じ、下部免震層40Cが先行して変形し、免震機能が発揮される。この状態で、中間免震層50Cの高摩擦すべり支承56では、すべりが生じず、中間免震層50Cの変形が制限されている。さらに外力レベルが増し、中間構造物31がストッパー44に衝突して下部免震層40Cのそれ以上の変形が拘束されて、下部免震層40Cの水平剛性が上昇すると、中間免震層50Cにせん断力が伝達される。すると、高摩擦すべり支承56ですべりが生じ、中間免震層50が変形して免震機能が発揮される。
本変形例が、既に説明した実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。
(Second modification of the embodiment)
FIG. 16 is a diagram showing the configuration of a multi-story base-isolated building in the second modified example of the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 16, a multi-story base isolation building 1C in this modification includes a medium friction slide bearing 46 in the lower base isolation layer 40C instead of the oil dampers 42 and stoppers 44 in the above embodiment. there is Further, instead of the elastic sliding bearing 53, a high-friction sliding bearing 56 is provided as the restraining member 52C in the intermediate seismic isolation layer 50C.
The medium-friction sliding bearing 46 slips with a lower seismic load than the high-friction sliding bearing 56 does. That is, in this modification, the friction coefficient (static friction coefficient) of the medium friction slide bearing 46 in the lower seismic isolation layer 40 is set smaller than the friction coefficient of the high friction slide bearing 56 in the middle seismic isolation layer 50C.
In such a configuration, deformation of both the lower seismic isolation layer 40C and the intermediate seismic isolation layer 50C is restricted at an external force level that does not exceed the static friction coefficient of the middle friction sliding bearing 46 of the lower seismic isolation layer 40C. When the external force level exceeds the coefficient of static friction of the medium-friction slide bearing 46, the medium-friction slide bearing 46 slides, the lower seismic isolation layer 40C deforms first, and the seismic isolation function is exhibited. In this state, the high-friction slide bearing 56 of the intermediate base isolation layer 50C does not slip, and deformation of the intermediate base isolation layer 50C is restricted. When the external force level further increases and the intermediate structure 31 collides with the stopper 44, further deformation of the lower base isolation layer 40C is constrained, and the horizontal rigidity of the lower base isolation layer 40C increases. Shear forces are transmitted. As a result, the high-friction sliding bearing 56 slips, the intermediate seismic isolation layer 50 deforms, and the seismic isolation function is exhibited.
It goes without saying that this modified example has the same effect as the already described embodiment.

(実施形態の第3変形例)
図17は、本発明の実施形態の第3変形例における複層免震建物の構成を示す図である。
図17に示されるように、本変形例における複層免震建物1Dは、下部免震層40Dと中間免震層50Dとの間の中間構造物(第2上部構造物)31Dを、1階層のみを有するものとした。
既に説明した、図1に示されるような実施形態のような構成では、通常の設計レベルを超える過大な地震動により、下部免震層40の変形を制限する領域に入ったとき、下部免震層40では免震機能が低下する。このため、下部免震層40と中間免震層50の間の中間構造物31の応答性状が、中間免震層50の上層の上部構造物32における応答性状よりも一般的に悪くなる。これに対し、本変形例においては、中間構造物31Dを1階層のみとして、階高を最小限としている。これにより、応答性状が低下する階層を、最小限に抑えることができる。
本変形例においては、剛性付与機構43Dは、基礎床版21及び中間構造物31Dに固定されたストッパーであり、中間構造物31の変位時には、これが下部免震層40Dを挟んで対向する部分に設けられた変位拘束材60に当接することで、中間構造物31Dの一定以上の変位が拘束される。これにより、下部免震層40Dの水平剛性が実質的に上昇する。
(Third modification of the embodiment)
FIG. 17 is a diagram showing the configuration of a multi-story base-isolated building in the third modified example of the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 17, in a multi-story base isolation building 1D in this modified example, an intermediate structure (second upper structure) 31D between a lower base isolation layer 40D and an intermediate base isolation layer 50D is shall have only
In the configuration of the embodiment shown in FIG. 1, which has already been described, when an excessive seismic motion exceeding the normal design level enters the region where deformation of the lower base isolation layer 40 is restricted, the lower base isolation layer 40 At 40, the seismic isolation function deteriorates. Therefore, the responsiveness of the intermediate structure 31 between the lower seismic isolation layer 40 and the intermediate seismic isolation layer 50 is generally worse than the response of the upper structure 32 above the intermediate seismic isolation layer 50 . On the other hand, in this modified example, the intermediate structure 31D has only one floor, and the floor height is minimized. As a result, it is possible to minimize the number of layers in which the responsiveness deteriorates.
In this modified example, the rigidity imparting mechanism 43D is a stopper fixed to the base floor slab 21 and the intermediate structure 31D, and when the intermediate structure 31 is displaced, the rigidity imparting mechanism 43D moves to the portion facing the lower seismic isolation layer 40D. By coming into contact with the provided displacement restraint member 60, displacement of the intermediate structure 31D above a certain level is restrained. This substantially increases the horizontal rigidity of the lower seismic isolation layer 40D.

また、特に本変形例においては、中間免震層50Dは、中間構造物31D上に設けた柱57及びブレース58の上端(柱頭)と上部構造物32との間に、上記実施形態と同様、免震ゴム支承51と、拘束部材52としての弾性すべり支承体53とを備えるようにした。これにより、中間免震層50Dにおいて柱57及びブレース58が設けられた空間Xを、例えばロビー階等として利用することができる。
この場合、エレベータ8は、中間免震層50Dの上層の上部構造物32の最下階から吊り下げて支持されるように設けることができる。すなわち、エレベータ8の中間免震層50Dに位置する部分においては、中間免震層50Dの他の構造要素と縁切りされ、なおかつ上部構造物32と構造的に接合された構成とすることができる。これにより、地震時にエレベータ8全体が上部構造物32と一体となって変位するため、地震動による変位で、エレベータ8に大きな変形が加わるのを抑え、防災計画上、有利である。
なお、下部免震層40Dについても、上記中間免震層50Dと同様に、柱57やブレース58を備え、その上端に免震ゴム支承41等を設ける構成とし、下部免震層40Dを、駐車場、倉庫等の空間として有効利用することもできる。
Further, particularly in this modified example, the intermediate seismic isolation layer 50D is placed between the upper ends (column heads) of the columns 57 and braces 58 provided on the intermediate structure 31D and the upper structure 32, as in the above embodiment. A seismic isolation rubber bearing 51 and an elastic slide bearing 53 as a restraining member 52 are provided. As a result, the space X provided with the pillars 57 and the braces 58 in the intermediate seismic isolation layer 50D can be used, for example, as a lobby floor.
In this case, the elevator 8 can be provided so as to be suspended from the lowest floor of the upper structure 32 above the intermediate seismic isolation layer 50D. That is, the portion of the elevator 8 located on the intermediate seismic isolation layer 50</b>D can be separated from other structural elements of the intermediate seismic isolation layer 50</b>D and structurally joined to the upper structure 32 . As a result, the entire elevator 8 is displaced integrally with the upper structure 32 during an earthquake, so that the elevator 8 is prevented from being greatly deformed due to displacement due to seismic motion, which is advantageous in terms of disaster prevention planning.
As with the intermediate base isolation layer 50D, the lower base isolation layer 40D is also provided with columns 57 and braces 58, and is provided with base isolation rubber bearings 41 and the like at the upper ends thereof. It can also be used effectively as a space such as a garage or warehouse.

(実施形態の第4変形例)
上記実施形態および第1から第3変形例では、下部免震層40、40B、40C、40Dの水平剛性が、中間免震層50、50B、50C、50Dよりも小さい構成としたが、これに限らない。
図18は、本発明の実施形態の第4変形例における複層免震建物の構成を示す図である。
本変形例における複層免震建物1Eは、実施形態の中間免震層と下部免震層を概ね逆にした構成を備えている。すなわち、図18に示されるように、複層免震建物1Eは、中間免震層50Eの水平剛性が、下部免震層40Eよりも小さく設定されている。複層免震建物1Eは、下部免震層40Eに、免震ゴム支承41と、拘束部材47としての弾性すべり支承体48と、を備えている。また、中間免震層50Eに、オイルダンパー42と、ストッパー43Eを備えている。ストッパー43Eは中間構造物31に固定されており、上部構造物32に固定された変位拘束材61に当接することで、剛性付与機構43Eとして機能する。
本変形例においては、外力レベルが小さいときには、水平剛性が小さい中間免震層50Eで免震性能が主に発揮される。外力レベルが大きくなると、中間免震層50Eでは、ストッパー43Eと変位拘束材61とが衝突することで、水平方向の変形が拘束される。これによって、中間免震層50Eの水平剛性が上昇し、中間免震層50Eで発揮される免震効果が制限される。下部免震層40Eに作用する地震荷重が荷重閾値を超えると、下部免震層40Eに設けられた弾性すべり支承体48によるすべりが生じ、拘束部材47による拘束が解除される。これにより、下部免震層40Eの上下の下部構造物2と中間構造物31との間で水平方向の相対変位が生じ、下部免震層40Eで変形が生じる。これによって、下部免震層40Eで免震性能が発揮される。
本変形例においては、通常の設計レベルにおいて中間構造物31が非免震状態となるため、上記実施形態及び第1~第3変形例と比較すると、免震性能が低くなる。しかし、地震が生じ、下部免震層40Eに残留変位が生じた場合において、下部免震層40Eは下部構造物2に面しているため、残留変位を解消して中間構造物31と上部構造物32を原点復帰させるための反力を得やすい。このように、本変形例においては地震後の残留変位の解消が容易である。
(Fourth modification of the embodiment)
In the above embodiment and the first to third modifications, the horizontal rigidity of the lower seismic isolation layers 40, 40B, 40C, and 40D is lower than that of the middle seismic isolation layers 50, 50B, 50C, and 50D. Not exclusively.
FIG. 18 is a diagram showing the configuration of a multi-story base-isolated building in a fourth modified example of the embodiment of the present invention.
A multi-storied seismic isolation building 1E in this modified example has a configuration in which the middle seismic isolation layer and the lower seismic isolation layer of the embodiment are generally reversed. That is, as shown in FIG. 18, in the multi-story base isolation building 1E, the horizontal rigidity of the middle base isolation layer 50E is set smaller than that of the lower base isolation layer 40E. The multi-story base isolation building 1E includes a base isolation rubber bearing 41 and an elastic slide bearing 48 as a restraint member 47 in a lower base isolation layer 40E. Also, the intermediate seismic isolation layer 50E is provided with an oil damper 42 and a stopper 43E. The stopper 43E is fixed to the intermediate structure 31, and functions as a rigidity imparting mechanism 43E by coming into contact with the displacement restraint member 61 fixed to the upper structure 32. As shown in FIG.
In this modified example, when the external force level is small, the intermediate seismic isolation layer 50E, which has a small horizontal rigidity, mainly exerts seismic isolation performance. When the external force level increases, in the intermediate seismic isolation layer 50E, the stopper 43E collides with the displacement restraining member 61, thereby restraining the deformation in the horizontal direction. This increases the horizontal rigidity of the intermediate seismic isolation layer 50E, and limits the seismic isolation effect exhibited by the intermediate seismic isolation layer 50E. When the seismic load acting on the lower seismic isolation layer 40E exceeds the load threshold, the elastic sliding support 48 provided on the lower seismic isolation layer 40E slides, and the restraint by the restraining member 47 is released. As a result, horizontal relative displacement occurs between the lower structure 2 and the intermediate structure 31 above and below the lower seismic isolation layer 40E, and deformation occurs in the lower seismic isolation layer 40E. As a result, the lower seismic isolation layer 40E exhibits seismic isolation performance.
In this modified example, since the intermediate structure 31 is in a non-seismic isolation state at the normal design level, the seismic isolation performance is lower than in the above-described embodiment and the first to third modified examples. However, when an earthquake occurs and residual displacement occurs in the lower seismic isolation layer 40E, since the lower seismic isolation layer 40E faces the lower structure 2, the residual displacement is resolved and the intermediate structure 31 and the upper structure It is easy to obtain a reaction force for returning the object 32 to the origin. Thus, in this modified example, it is easy to eliminate residual displacement after an earthquake.

(その他の変形例)
例えば、上記実施形態および各変形例では、免震層4を2層備えるものとしたが、免震層の数に制限はなく、ある外力レベルを超える範囲で変形を制限する層と、ある外力レベルを超える範囲で変形を許容する免震層の数、およびその外力レベルの閾値は、適宜設定することができる。
また、上記実施形態および各変形例において、ストッパーが設けられていない免震層においても、想定以上の過度の変形を抑制するためのフェールセーフ機構として、ストッパーを追加して取り付けてもよい。
なお、上記実施形態の複数の免震層を備えた複層免震建物では、下部免震層及び中間免震層のいずれか一方の免震層は、水平剛性が他方の免震層より小さく設定され、かつ、前記一方の免震層の変形に伴って当該一方の免震層の水平剛性を上昇させる剛性付与機構を備えている。ここで、水平剛性は水平耐力を含む。すなわち、複層免震建物においては、下部免震層及び中間免震層のいずれか一方の免震層は、水平耐力が他方の免震層より小さく設定され、かつ、前記一方の免震層の変形に伴って当該一方の免震層の水平耐力を上昇させる機構を備え、前記他方の免震層は、地震動発生時に前記機構により前記一方の免震層の水平耐力が上昇した状態で、降伏または滑動することも可能である。
また、上記実施形態の複層免震建物では、他方の免震層は、すべり支承体、ロック機構付きダンパー、摩擦ダンパー、鋼材ダンパー、シアピンのいずれか一種、または二種以上の組み合わせと、免震ゴム支承との組み合わせで、構成されているが、他方の免震層がすべり支承体のみで形成されている場合であってもよい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態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。
(Other modifications)
For example, in the above embodiment and each modified example, two seismic isolation layers 4 are provided, but there is no limit to the number of seismic isolation layers. The number of seismic isolation layers that allow deformation in a range exceeding the level and the threshold of the external force level can be set as appropriate.
Further, in the above-described embodiment and each modified example, a stopper may be added and attached as a fail-safe mechanism for suppressing excessive deformation more than expected even in the seismic isolation layer in which no stopper is provided.
In the multi-story base isolation building having a plurality of base isolation layers according to the above embodiment, one of the lower base isolation layer and the middle base isolation layer has a lower horizontal rigidity than the other base isolation layer. and a rigidity imparting mechanism that increases the horizontal rigidity of the one seismic isolation layer as the one seismic isolation layer deforms. Here, horizontal stiffness includes horizontal strength. That is, in a multi-storied seismic isolation building, either one of the lower seismic isolation layer and the middle seismic isolation layer is set to have a horizontal strength smaller than that of the other seismic isolation layer, and the one seismic isolation layer is provided with a mechanism that increases the horizontal strength of the one seismic isolation layer with the deformation of the other seismic isolation layer, and the other seismic isolation layer is in a state where the horizontal strength of the one seismic isolation layer is increased by the mechanism when an earthquake occurs, It is also possible to surrender or slide.
In addition, in the multi-story seismic isolation building of the above embodiment, the other seismic isolation layer includes any one of sliding bearings, dampers with locking mechanisms, friction dampers, steel dampers, and shear pins, or a combination of two or more of them. Although it is configured in combination with a seismic rubber bearing, the other seismic isolation layer may be formed only of a slide bearing.
In addition to this, it is possible to select the configurations described in the above embodiments or to change them to other configurations as appropriate without departing from the gist of the present invention.

1A、1B、1C、1D、1E 複層免震建物 2 下部構造物
4 免震層
31、31D 中間構造物(第1上部構造物) 32 上部構造物(第2上部構造物)
40、40B、40C、40D、40E 下部免震層
43、43B、43D、43E 剛性付与機構 44 ストッパー
45 ハードニング機構付きオイルダンパー(ハードニング機構付きのダンパー)
46、48、53、56 すべり支承体
55 ロック機構付きオイルダンパー(ロック機構付きダンパー)
50、50B、50C、50D、50E 中間免震層
1A, 1B, 1C, 1D, 1E Multistory seismically isolated building 2 Substructure
4 Seismic isolation layer
31, 31D intermediate structure (first upper structure) 32 upper structure (second upper structure)
40, 40B, 40C, 40D, 40E Lower base isolation layer 43, 43B, 43D, 43E Stiffening mechanism 44 Stopper 45 Oil damper with hardening mechanism (damper with hardening mechanism)
46, 48, 53, 56 sliding bearing 55 oil damper with lock mechanism (damper with lock mechanism)
50, 50B, 50C, 50D, 50E Middle seismic isolation layer

Claims (2)

免震層を複数備えた複層免震建物であって、
下側から上側に向かって、下部構造物、下部免震層、第1上部構造物、中間免震層、及び第2上部構造物が連結されて構成されており、
前記下部免震層と前記中間免震層は、異なる水平剛性が設定されている
ことを特徴とする複層免震建物。
A multi-story base-isolated building comprising a plurality of base-isolated layers,
A lower structure, a lower seismic isolation layer, a first upper structure, an intermediate seismic isolation layer, and a second upper structure are connected from the bottom to the top,
The multi-story base isolation building, wherein the lower base isolation layer and the intermediate base isolation layer are set to have different horizontal rigidity.
前記下部免震層の水平剛性は、前記中間免震層の水平剛性より小さく設定されている
ことを特徴とする請求項1に記載の複層免震建物。
2. The multi-storied base isolation building according to claim 1, wherein the horizontal rigidity of said lower base isolation layer is set smaller than the horizontal rigidity of said middle base isolation layer.
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