JP4277185B2 - 浮体式免震構造物の付加減衰機構 - Google Patents

Description

本発明は、浮体式免震構造物の付加減衰機構に関する。

従来より、構造物本体を液体中に浮かべることで、固有周期の長周期化を図る完全浮体構造の浮体式免震構造物は、水平地震動に対して高い免震効果を得ることのできる構造として、一般に広く知られている（非特許文献１参照）。
大山 巧他、「浮体式免震工法に関する研究−水平免震性能と風外力に対する安定性−」、日本建築学会大会学術講演概集、p765-766、1999年９月

また、これら完全浮体構造の浮体式免震構造物と同等の免震性能を確保しながら、構造物本体の変動荷重による水平軸から見た傾きや、液体の液面変動に追随する鉛直方向の挙動を抑制でき、固定構造物と同等の居住性及び使用性を確保できるものとして、構造物本体を完全に液体中に浮揚させることなく、構造物本体自身の固定荷重の一部を、免震装置等の低せん断構造体を介して地盤で支持する、部分浮体式構造の浮体式免震構造物も提案されている（特願平２００２−１８８４３０号）。

このような浮体式免震構造物は、完全浮体構造及び部分浮体式構造の何れにおいても、構造物本体の固有周期を地震動の卓越周期帯域から長周期側にずらすことにより、地震に対してほぼ揺れない、応答加速度の小さい構造を実現するものである。

しかし、実際の地震動は、加速度が小さいものの、変位の大きい長周期成分を含む場合が考えられる。地震動にこのような長周期成分が含まれる場合、例えば、部分浮体式構造の浮体式免震構造物では、構造物本体を支持する低せん断構造体が水平方向の変形限界を上回る可能性がありうる。このため、低せん断構造体の安全性を確保するべく、構造物本体の固有周期に近い周期帯域の外力に対しても、構造物本体の水平方向の変動を低減できるような機能が求められている。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、浮体の固有周期に近い周期帯域の、浮体に作用する水平外力に対しても、浮体の水平挙動を抑制することのできる浮体式免震構造物の付加減衰機構を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、地盤を掘削して構築する免震ピットと、該免震ピットの内方に満たされる液体と、該液体中に少なくとも固定荷重より大きい浮力を生じない深さまで挿入される浮体構造物本体と、地盤に支持され、前記浮体構造物本体に生じる鉛直下方向の変動荷重と浮力で相殺しない固定荷重を支持し、前記浮体構造物本体と地盤との水平挙動を絶縁する低せん断剛性構造体を備える浮体式免震構造物の付加減衰機構であって、液体中に配置することにより、液体粒子との相対速度に応じた液体の粘性に起因して、液体の上下方向の運動エネルギーの逸散を生じさせる減衰構造体を、前記浮体構造物本体の側壁と前記免震ピットの側壁に挟まれかつ少なくとも前記液体の液面上限高さとピット底面との間の高さ範囲内において、少なくとも前記免震ピットの側壁に配置することにより構成されることを特徴としている。
請求項２記載の発明は、前記低せん断剛性構造体が、前記免震ピットの底面を介して地盤に支持されて該免震ピットの底面と前記浮体構造物本体の底面との間に設置されることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、前記減衰構造体が、透水性能を有する部材を、立体構造体に成形してなることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、前記減衰構造体が、鉛直方向に所定の離間間隔をもって水平に配置され、前記液体の流動に伴う液圧を受けても変形することがなく、貫通孔を複数備えた複数の板材により構成されることを特徴としている。

請求項１に記載の浮体式免震構造物の付加減衰機構によれば、減衰構造体が、浮体構造物本体の側壁と免震ピットの側壁との間に挟まれる位置において少なくとも免震ピットの側壁に配置されることから、地震等が発生して浮体構造物本体が免震ピット内において水平振動することにより生じる鉛直流体運動、つまり浮体構造物本体の両側の水位差が上下方向に交互に変動する周期的な上下方向の運動に減衰力を付与することができる。
これにより、浮体構造物本体の両側で交互に生じる、流体の鉛直流体運動に伴って発生し、浮体構造物本体に作用する流体力が、浮体構造物本体の水平方向の復元力に加え、減衰力としても機能することとなる。
したがって、減衰構造体は、浮体構造物本体の共振現象を抑える効果的な付加減衰機構として機能するとともに、付加減衰機構を備えた浮体式免震構造物は、地震動の卓越周期帯域より長周期側に位置する浮体構造物本体の固有周期に近い成分を多く含む地震波に対しても、浮体構造物本体の水平変位を低く抑えることが可能となる。

また、減衰構造体は、浮体構造物本体の側壁と免震ピットの側壁との間において少なくとも免震ピットの側壁に設置していることから、視覚で捉えることができる状況もあり得る。このような場合には、意匠上の課題は検討の余地があるものの、減衰構造体の点検やメンテナンスといった観点からは、作業を容易に行うことが可能となる。
さらに、減衰構造体は、地震時に浮体構造物本体が水平方向に挙動した際にも免震ピットと接触することのないようあらかじめ設けられており、浮体構造物本体の側壁と免震ピットの側壁との間のクリアランスを利用して配置できることから、減衰構造体を浮体式免震構造物に付加するに際し、免震ピットの構築に影響を及ぼすことがないため、新たに発生する建設コストを増大させることはない。
請求項２に記載の浮体式免震構造物の付加減衰機構によれば、水中使用可能な低せん断剛性構造体を免震ピットの底面を介して地盤に支持することにより、該低せん断剛性構造体を免震ピットの底面と浮体構造物本体の底面との間に設置することにより、浮体構造物本体の上部構造を免震ピットより張り出す程度の大きさの平面視形状に形成する必要はない。

請求項３に記載の浮体式免震構造物の付加減衰機構によれば、前記減衰構造体が、透水性能を有する部材を、立体構造体に成形してなることから、透水性能を有する部材の空隙率や透水性能の調整により、減衰性能を制御できるとともに、減衰構造体の体積でも減衰性能を制御することができ、その取り扱いを容易に行うことが可能となる。

請求項４に記載の浮体式免震構造物の付加減衰機構によれば、前記減衰構造体が、鉛直方向に所定の離間間隔をもって水平に配置され、表面に複数の突起物を備えた複数の板材により構成される。もしくは、貫通孔を複数備えた複数の板材により構成される。これにより、一般の免震構造に減衰装置として用いられているダンパーと比較して、その構成が簡略化できるとともに安価で、メンテナンスを不要とすることも可能である。

以下、本発明に係る浮体式免震構造物の付加減衰機構について、図１から図７に基いて説明する。本発明の浮体式免震構造物の付加減衰機構は、液体粒子との相対速度に応じた液体の粘性に起因して、液体に運動エネルギーの逸散を生じさせる減衰構造体を、前記浮体構造物本体の側壁と免震ピットの側壁に挟まれる位置に配置し、地震等が発生して浮体構造物本体が免震ピット内を水平方向に移動することにより生じる、浮体構造物本体の側壁と免震ピットの側壁に挟まれる領域の水位差が上下方向に交互に変動する周期的な運動、つまり鉛直流体運動に減衰力を付与する。これにより、浮体構造物本体に作用する流体力を、水平方向に挙動する浮体構造物本体の復元力のみならず減衰力に変換し、浮体式免震構造物の固有周期に近い長周期成分を含む地震動に対しても、高い免震性能を維持するものである。

浮体式免震構造物１は、図１（ａ）に示すように、浮体構造物本体２と、免震ピット３と、液体６と、低せん断剛性構造体７と、減衰構造体８を備えている。浮体構造物本体２は、居住空間やオフィス空間等の居室機能を有するものであり、免震ピット３は、地盤９を所望の深さまで掘削することにより形成され、内回りには内壁を構成するように、土圧を受けるための免震ピット側壁５を備えている。

また、前記免震ピット３は、浮体構造物本体２が免震ピット３の内方に配置された際に、浮体構造物本体２の側壁と免震ピット側壁５との間に所定幅のクリアランスが確保できる大きさの平面視形状に構築されており、地震等により浮体構造物本体２が水平方向に移動した場合にも、免震ピット側壁５に浮体構造物本体２が接触することはない。このような免震ピット３は、その内方に液体６が配されることを目的として設けられるスペースである。

つまり、前記浮体式免震構造物１は、免震ピット３に液体６を配し、該液体６に浮揚するように浮体構造物本体２を配置することにより構成されている。ここで、浮体構造物本体２の浮体荷重Ｗは、浮体構造物本体２の固定荷重Ｗ_１と、内装等による積載荷重及び利用者の移動等により生じる活荷重を含む鉛直下方向に作用する正値の変動荷重Ｗ_２とを足しあわせたもの（Ｗ＝Ｗ_１＋Ｗ_２）である。
しかし、本実施の形態では、前記浮体構造物本体２の浮体荷重Ｗ全てを浮力により相殺することなく、浮体構造物本体２の固定荷重Ｗ_１の一部（ΔＷ_１）を除いた荷重（Ｗ_１−ΔＷ_１）を浮力Ｂにより相殺する深さまで、浮体構造物本体２を液体６中に挿入する構成としている。このため、該浮体構造物本体２は、変動荷重Ｗ_２及び固定荷重Ｗ_１の一部（ΔＷ_１）が鉛直下方向に生じることとなるが、この荷重Ｗ_２＋ΔＷ_１ は、せん断弾性係数の小さいゴム等により構成される低せん断剛性構造体７を介して、地盤９に支持する構成としている。

該低せん断剛性構造体７は、免震ピット３の外周縁近傍の地盤９上に、所定の距離を持って複数配置されており、該低せん断剛性構造体７に、平面視形状を免震ピット３より張り出す程度の大きさに形成した、前記浮体構造物本体２の上部構造２ａが、軟着底するものである。なお、水中使用可能な低せん断剛性構造体７を用いる場合には、浮体構造物本体２の底面と免震ピット３のピット底面４の間に低せん断剛性構造体７を設置しても良く、その場合には、浮体構造物本体２の上部構造２ａを免震ピット３より張り出す程度の大きさの平面視形状に形成する必要はない。

このように配置される該低せん断剛性構造体７は、前記浮体構造物本体２に生じる変動荷重Ｗ_２及び固定荷重Ｗ_１の一部（ΔＷ_１）を支持する機能と、浮体構造物本体２と地盤９中に位置している免震ピット３との水平挙動を絶縁し、長周期化する機能とを有するアイソレーターとして機能するものである。
これにより、浮体式免震構造物１は、浮体構造物本体２に対して、高い免震効果を付与できるとともに、変動荷重Ｗ_２による浮体構造物本体２の傾きをも抑制して、固定構造物の同じ居住性・使用性を確保できるものである。

なお、低せん断剛性構造体７で、変動荷重Ｗ_２だけでなく固定荷重Ｗ_１の一部（ΔＷ_１）を支持させる構成は、免震ピット３に配される液体６が、いずれかの原因で液面変位を生じる場合に備えるものである。つまり、免震ピット３に配される液体６の液面が、何らかの現象により上昇し浮力Ｂが増大した場合にも、固定荷重Ｗ_１の一部（ΔＷ_１）で相殺することにより、浮体構造物本体２の浮き上がりを防止するものである。
このため、前記免震ピット３に配された液体６の液面が上昇し、最上液面に達した際にも、固定荷重Ｗ_１の一部（ΔＷ_１）が０以上となるように、常時において、浮体構造物本体２の液体６中への挿入深さを調整しておく、もしくは、液深の最大値もしくは液面の最上レベルも調整しておくことが必要である。これにより、液体６が最上液面に達した際にも、浮体構造物本体２が完全に浮揚することなく、低せん断剛性構造体７に支持される状態を維持できるものである。

したがって、前記免震ピット３に配される液体６が液面変位を生じない場合には、固定荷重Ｗ_１の全部を浮力Ｂで相殺するように、浮体構造物本体２の液体６中への挿入深さを調整しておき、前記低せん断剛性構造体７には、変動荷重Ｗ_２のみを支持させる構成としても良い。
また、本実施の形態において、該低せん断剛性構造体７には積層ゴムを用いているが、必ずしもこれにこだわるものではなく、上述する変動荷重Ｗ_２及び固定荷重Ｗ_１の一部（ΔＷ_１）を支持できる鉛直剛性と、浮体構造物本体２と地盤９中に位置する免震ピット３との水平挙動を絶縁し、浮体構造物本体２の固有周波数を長周期化する機能とを有するものであれば、低せん断剛性構造体７に何れを用いてもよい。
ただし、免震ピット３の液体６は、液面変位を生じない場合においてもいずれかの現象により液面下降することが想定されるものである。このような場合には、浮力Ｂが減少して浮体構造物本体２の固定荷重Ｗ_１の一部（ΔＷ_１）は増大する。したがって、該低せん断剛性構造体７は、液体６が最下液面に達した際の固定荷重Ｗ_１の一部（ΔＷ_１）を支持する場合にも、上述する機能を損なうことなく、浮体構造物本体２を支持できる強度を確保しておくこととする。

上述する構成の浮体式免震構造物１には、図１（ａ）に示すように、前記免震ピット３に備えられている免震ピット側壁５の側面に、減衰構造体８が設置され、付加減衰機構が構成されている。これら減衰構造体８は、透水性能を有する部材により構成されており、所定の厚さ及び面積を有する立体構造体に形成されている。本実施の形態では、該減衰構造体８の材料に、立体不織布を用いているが、必ずしもこれにこだわるものではなく、アスファルト等のれき性材料やモルタル及びコンクリート等のセメント系材料で構成される透水性を有するマット、ポリエチレンやポリプロピレンなどのプラスチック材料で作られたドレーンマット、あるいは軽石などを収納したスリット状の収納装置等、空隙率が高く、透水係数の高い材料であれば何れを用いても良い。

このような構成の減衰構造体８は、少なくとも、地震等が発生して浮体構造物本体２が水平方向に移動することにより、液体６に、浮体構造物本体２の両側の水位差が上下方向に交互に変動する周期的な運動、つまり鉛直流体運動が生じた際の、前記液体６の液面上限高さとピット底面４との間の高さ範囲に設置されている。
なお、前記減衰構造体８は、必ずしも免震ピット側壁５に対してのみ設置することに限らず、浮体構造物本体２の側壁にも設置しても良い。すなわち、減衰構造体８は、免震ピット側壁５と浮体構造物本体２の側壁との間に挟まれる領域において少なくとも免震ピット側壁５に設置すれば良く、したがって免震ピット側壁５と浮体構造物本体２の側壁の双方に設置しても良い。
また、減衰構造体８は、免震ピット側壁５と浮体構造物本体２の側壁との間に挟まれる領域において少なくとも免震ピット側壁５に設置する限りにおいて、図１（ｂ）に示すように、複数に分割して鉛直方向所定の離間間隔をもって水平に配置する、もしくは、図１（ｃ）に示すように、複数に分割して向かい合う浮体構造物本体２の側壁と免震ピット側壁５の両者で、鉛直方向に所定の離間間隔を設けて交互に千鳥配置となるように設置しても良く、減衰構造体８を単体で、もしくは複数に分割して設置しても良い。

このように該減衰構造体８を、前記免震ピット側壁５と浮体構造物本体２の側壁との間に挟まれる領域に位置するように設置する構成は、減衰構造体８を液体６中に配置することにより、減衰構造体８の内方に侵入して流動する液体粒子と減衰構造体８との相対速度に応じて、液体の粘性に起因して起こるエネルギー逸散を利用するものである。
つまり、減衰構造体８は、地震等が発生して浮体構造物本体２が免震ピット３内を水平方向に移動することにより浮体構造物本体２の両側で交互に生じる、液体６の鉛直流体運動に、減衰力を付与するものである。

ここで、地震等が発生して浮体構造物本体２が免震ピット３内を水平方向に移動することにより浮体構造物本体２の両側で交互に生じる、液体６の鉛直流体運動は、浮体構造物本体２の両側に異なる圧力を有する反作用的な流体力として浮体構造物本体２に伝達される。したがって、浮体構造物本体２の両側で、前記液体６に鉛直流体運動が生じる場合において、減衰がない場合の液体６の流体力は、水平方向に挙動する浮体構造物本体２に対して復元力として作用する。
しかし、前述したように、前記免震ピット側壁５と浮体構造物本体２の側壁との間に挟まれる領域に減衰構造体８を配置し、付加減衰機構を構成することにより、浮体構造物本体２の両側で交互に生じる、前記液体６の鉛直流体運動に減衰力が付与されることとなるため、これに伴い液体６の流体力が、水平方向に挙動する浮体構造物本体２に対して復元力のみでなく、減衰力としても作用するものである。

このような現象は、浮体構造物本体２の変位と浮体構造物本体２に作用する流体力の位相関係にも表現されている。図３に、付加減衰機能を持たない浮体式免震構造物１に係る、浮体構造物本体２の水平変位と、浮体構造物本体２に作用する流体力各々の位相関係を示す。また、図４（ａ）に、付加減衰機能を有する浮体式免震構造物１に係る浮体構造物本体２の水平変位と、浮体構造物本体２に作用する流体力各々の位相関係を示す。
図３と図４（ａ）とを比較すると、付加減衰機能を備えない場合と比較して、付加減衰機能を有する浮体構造物本体２には、作用する流体力に位相のずれが生じている様子がわかる。このずれは、図４（ｂ）をみるとわかるように、流体力を分解すると、復元力成分に加えて減衰力成分が作用していることにより生じているものである。

したがって、前記減衰構造体８は、浮体式免震構造物１に備えられることにより、浮体構造物本体２の共振現象を抑える効果的な付加減衰機構として機能するとともに、これら付加減衰機構を備えた浮体式免震構造物１は、地震動の卓越周期帯域より長周期側に位置する、浮体構造物本体２の固有周期に近い成分を多く含む地震波に対しても、浮体構造物本体２の水平変位を低く抑えることが可能となるものである。

なお、該減衰構造体８は、その形状を立体構造体とすることで、運動エネルギーの逸散が顕著となり、より大きい減衰性能を得られるものである。したがって、減衰性能を調整したい場合には、減衰構造体８に用いる材料の空隙率や透水係数はもとより、減衰構造体８の体積を変化させることによっても、所望の減衰性能を確保することができるものである。このとき、部材厚で該減衰構造体８の体積を変化させ、減衰性能を調整したい場合には、前記浮体構造物本体２が水平方向に挙動した際にも、減衰構造体８が、浮体構造物本体２の側壁もしくは免震ピット側壁５に接触することのないクリアランスを確保した上で、部材厚を調整すればよい。

また、前記減衰構造体８は、必ずしも上述する構成にこだわるものではなく、例えば、図２（ａ）に示すように、鉛直方向に所定の離間間隔をもって水平に配置されており、前記液体６の流動に伴う液圧を受けても変形することがなく、複数の貫通孔を有する板材８ａにより構成しても良い。
これら貫通孔を有する板材８ａによる運動エネルギーの逸散に係る原理は、前記板材８ａの貫通孔周囲で、液体６に渦を発生させることにより運動エネルギーを逸散させて、液体６の鉛直流体運動に減衰力を付与する方法である。

なお、複数の貫通孔を有する複数の板材８ａを前記減衰構造体８に用いる場合にも、その板材８ａは少なくとも免震ピット側壁５に設置すれば良く、該板材８ａを、図２（ｂ）に示すように免震ピット側壁５に対して鉛直方向に所定の離間間隔をもって水平に配置し固定する、もしくは図２（ｃ）に示すように、浮体構造物本体２の側壁及び免震ピット側壁５の双方に対して、鉛直方向に所定の離間間隔を設けて交互に千鳥配置する構成としても良い。
このとき、前述したように、鉛直流体運動に伴う前記液体６の液面上限高さとピット底面４との間の高さ範囲に対して、前記減衰構造体８を配置する。

上述する浮体式免震構造物１の付加減衰機構の効果を把握すべく、図５（ａ）に示すように、前記浮体構造物本体２の側方に対して付加減衰機構となる構成を何も設置せず、浮体構造物本体２の側壁及び免震ピット側壁５を滑面とする第１のケース、図５（ｂ）に示すように、前記免震ピット側壁５に減衰構造体８を固定することにより、浮体構造物本体２に付加減衰機構を備える第２のケース、の２つのモデルを製作し比較を行った。以下に、浮体式免震構造物１の諸条件を示す。

まず、前記浮体構造物本体２は、幅１ｍ、長さ２ｍ、喫水８cmのアクリル製模型を用いることとし、固定荷重の２/３を浮力で支持、１/３を前記低せん断剛性構造体７を介して地盤９に支持させる構成としている。なお、ここでは、低せん断剛性構造体７を、ベアリング７ａと線形バネ７ｂの組み合わせとしてモデル化している。
また、第２のケースで用いる減衰構造体８は、空隙率96％、透水係数13.7cm/s、厚さ2.5cmの不織布よりなる透水マットより構成し、図５（ｂ）に示すように、免震ピット側壁５全面に固着している。

上述する２ケースの浮体式免震構造物１について、様々な周波数で正弦波加振を行った際の、各ケースの水平振動に対する加速度伝達関数を図６に示す。付加減衰機構を備えていない第１のケースでは、周波数1.1Ｈｚでの加速度応答倍率の最大値は22.6に達し、等価減衰係数はわずか2.2％である。これに対し、免震ピット側壁５に減衰構造体８を固定し、付加減衰機構を備える第２のケースでは、最大応答倍率は4.2に低減され、等価減衰係数は11.9％となっており、高い減衰効果を発揮している様子がわかる。
このように、浮体構造物本体２の側方に減衰構造体８を配置し、浮体式免震構造物１に付加減衰機構を備える構成は、浮体構造物本体２の両側で交互に生じる、液体６の鉛直流体運動に減衰を与えることに伴い、浮体構造物本体２の水平方向の挙動に対する減衰としても非常に有効に作用することがわかる。

また、これら第１のケース及び第２のケースについて、タフト波、八戸波、エルセントロ波の３種類の典型的な地震波を付与した際の、加速度応答倍率、最大相対変位を、それぞれ図７（ａ）（ｂ）に示す。なお、加速度応答倍率は、地震の最大入力加速度に対する、構造物の最大応答加速度の比であり、最大相対変位は、最大地盤変位に対する、構造物変位と地盤変位の差の最大値の比である。

図７（ａ）に示すように、加速度応答倍率については各ケースとも良好な免震性能が得られているのに対して、相対変位については減衰を付加する効果が顕著に現れている。
特に、タフト波については、浮体構造物本体２の固有周期に一致する成分が他の地震波よりも相対的に大きな振幅を持つため、付加減衰機構を持たない第１のケースではかなり相対変位が大きくなっている。これに対して、付加減衰機構を有する第２のケースでは、相対変位が大幅に低減され、他の地震波に対する結果と同等の低い値が得られることがわかる。

上記した構成からなる浮体式免震構造物１の付加減衰機構によれば、減衰構造体８が、少なくとも前記免震ピット側壁５に固定されることから、地震等が発生して浮体構造物本体２が免震ピット３内を水平方向に移動することにより浮体構造物本体２の両側で交互に生じる、流体６の鉛直流体運動に、減衰力を付与することができる。
したがって、流体６の鉛直流体運動に伴い生じる、浮体構造物本体２に作用する流体力が、浮体構造物本体２の水平方向の復元力に加え、水平方向の振動を減衰させるための減衰力としても機能することとなり、浮体構造物本体２の共振現象を抑える効果的な付加減衰機構として機能するとともに、浮体免震式構造物１の固有周期に近い成分を多く含む地震波に対しても、浮体構造物本体２の変位を低く抑えることが可能となる。

また、減衰構造体８を、少なくとも免震ピット側壁５（免震ピット側壁５のみ、または免震ピット側壁５と浮体構造物本体２の側壁の双方）に設置していることから、視覚で捉えることができる状況もあり得る。このような場合には、意匠上の課題は検討の余地があるものの、減衰構造体８の点検やメンテナンスといった観点からは、作業を容易に行えるとともに、免震ピット３の構築に影響を及ぼすこともなく、新たに発生する建設コストを増大させることはない。

さらに、前記減衰構造体８が、透水性能を有する部材を、立体構造体に成形してなる、もしくは、鉛直方向に所定の離間間隔をもって水平に配置されており、前記液体６の流動に伴う液圧を受けても変形することがなく、貫通孔を複数備えた複数の板材により構成される。これにより、何れも簡略な構成で浮体式免震構造物１に対して付加減衰機能を付与することが可能となる。

以上、本発明に係る浮体式免震構造物１の付加減衰機構の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明に係る浮体式免震構造物の付加減衰機構の詳細を示す図である。 本発明に係る浮体式免震構造物の付加減衰機構の他の事例を示す図である。 本発明に係る付加減衰機構を持たない浮体構造物本体の水平運動と流体力の位相関係の概念を示す図である。 本発明に係る付加減衰機構を有する浮体構造物本体の水平運動と流体力の位相関係の概念を示す図である。 本発明に係る付加減衰機構を用いることの効果を比較するための浮体式免震構造物のモデルを示す図である。 付加減衰機構を有する場合と有しない場合の浮体式免震構造物における固有周波数付近の伝達関数の比較を示す図である。 付加減衰機構を有する場合と有しない場合の浮体式免震構造物における典型的な地震波に対する応答の比較を示す図である。

符号の説明

１ 浮体式免震構造物
２ 浮体構造物本体
２ａ 上部構造
３ 免震ピット
４ ピット底面
５ 免震ピット側壁
６ 液体
７ 低せん断剛性構造体
８ 減衰構造体
８ａ 板材
９ 地盤

Claims (4)

1. 地盤を掘削して構築する免震ピットと、
   該免震ピットの内方に満たされる液体と、
   該液体中に少なくとも固定荷重より大きい浮力を生じない深さまで挿入される浮体構造物本体と、
   地盤に支持され、前記浮体構造物本体に生じる鉛直下方向の変動荷重と浮力で相殺しない固定荷重を支持し、前記浮体構造物本体と地盤との水平挙動を絶縁する低せん断剛性構造体を備える浮体式免震構造物の付加減衰機構であって、
   液体中に配置することにより、液体粒子との相対速度に応じた液体の粘性に起因して、液体の上下方向の運動エネルギーの逸散を生じさせる減衰構造体を、前記浮体構造物本体の側壁と前記免震ピットの側壁に挟まれかつ少なくとも前記液体の液面上限高さとピット底面との間の高さ範囲内において、少なくとも前記免震ピットの側壁に配置することにより構成されることを特徴とする浮体式免震構造物の付加減衰機構。
2. 請求項１に記載の浮体式免震構造物の付加減衰機構において、
   前記低せん断剛性構造体が、前記免震ピットの底面を介して地盤に支持されて該免震ピットの底面と前記浮体構造物本体の底面との間に設置されることを特徴とする浮体式免震構造物の付加減衰機構。
3. 請求項１または２に記載の浮体式免震構造物の付加減衰機構において、
   前記減衰構造体が、透水性能を有する部材を、立体構造体に成形してなることを特徴とする浮体式免震構造物の付加減衰機構。
4. 請求項１または２に記載の浮体式免震構造物の付加減衰機構において、
   前記減衰構造体が、鉛直方向に所定の離間間隔をもって水平に配置され、前記液体の流動に伴う液圧を受けても変形することがなく、貫通孔を複数備えた複数の板材により構成されることを特徴とする浮体式免震構造物の付加減衰機構。

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