JP4434902B2 - 免震建物及び免震装置 - Google Patents

Description

本発明は、免震用薄板を積層させて形成した免震装置を、平面位置での縦横に間隔をあけてそれぞれ設けた複数の柱の下方に介在させてある免震建物、及び、免震装置に関する。

この種の免震建物に設置する免震装置３は、図２に示すように、複数の金属製薄板４ａとゴム製薄板４ｂとを交互に積層させて一体化し、夫々の免震用薄板４どうしが水平方向に層間変位自在に形成してあることによって、地震等の横揺れに対して各薄板４同士が水平方向に相対移動しながら抵抗し、免震効果を発揮できるように構成してあるものである。
そして、従来、この種の免震建物としては、前記免震装置を、柱の上下中間部や、柱と基礎との間等に設置するにあたり、全ての免震装置は、薄板の積層面が水平（又は、ほぼ水平）の状態となるように設置してあった（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
また、それらとは異なる免震建物としては、建物頂部側の振動変位量や振動加速度を小さくして揺動を抑制することを目的として、図８に示すように、各免震装置３を、下向きに凸（又は凹）の弧状面に対して各薄板４どうしの積層面が沿う状態に設置するものがあった（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。

特開２０００−１７０３９４号公報（図４） 特開２０００−２９７５５９号公報（図１） 特開平１０−６８２４７号公報（図１） 特開２００２−２４２４７５号公報（図１）

この種の免震建物に使用される上述の免震装置は、軸芯方向に沿った圧縮力に関しては充分な耐力を備えているものの、引っ張り力に対しては非常に耐力が小さいことが知られている。従って、免震装置に引っ張り力が作用することが予測できる場合には、大きな引張耐力を備えたベヤリング形式の免震装置等を用いることがある。但し、この種の免震装置は高価で、免震建物としてのコストアップに繋がることが懸念される。
上述した従来の免震技術によれば、特に、アスペクト比の大きくなる高層建築の場合、地震の横揺れで、揺れ方向の前端側には押込力が、後端側には引き抜き力が作用するに伴って、特に引き抜き力が作用する該当部分に設置された免震装置には、軸芯方向の大きな引っ張り力（以後、引張軸力と言う）が作用することとなり、ここで対象としている薄板を積層させた形式の免震装置に大きなダメージが加わり、免震効果が低下してしまう問題点がある。
上述のような各状態によって変化する免震装置設置部分での荷重反力をモデル化すると、図７の通りである。
図７（イ）は、常時の長期荷重による反力を示す。
図７（ロ）は、地震時の長期荷重による反力を示す。
図７（ハ）は、地震の水平力の作用による反力を示す。
図７（ニ）は、地震時の長期荷重と水平力の作用とを相殺した反力を示す。
即ち、図７（ニ）に示すように、揺れ方向の後端側の支承部には引き抜き力が作用することが分かる。
これに対処するには、上述のような高価な免震装置を採用する必要があるが、この場合はコストアップに繋がる問題点がある。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、軸芯方向の大きな引張軸力が免震装置に作用し難くして、薄板を積層させた形式の免震装置でも免震効果の維持を図れる免震技術を提供するところにある。

本発明の第１の特徴構成は、免震用薄板を積層させて形成した免震装置を、平面位置での縦横に間隔をあけてそれぞれ設けた複数の柱の下方に介在させてある免震建物において、平面位置での建物中央部に配置された複数の柱の下方に各別に設けられた中央側免震装置は、水平又はほぼ水平の姿勢に設置してあり、前記中央側免震装置より建物外周側に設置された外側免震装置の内の少なくとも一部は、平面位置での建物中央部から建物外周側へ下る傾斜姿勢に設置してあるところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、平面位置での建物中央部に配置された複数の柱の下方に各別に設けられた中央側免震装置は、水平又はほぼ水平の姿勢に設置してあり、前記中央側免震装置より建物外周側に設置された外側免震装置の内の少なくとも一部は、平面位置での建物中央部から建物外周側へ下る傾斜姿勢に設置してあるから、地震時の横揺れが建物に作用すると、前記中央側免震装置は、通常通りの各薄板の水平又はほぼ水平な方向での層間変形をすることに加えて、前記外側免震装置は、図４に示すように、傾斜面に沿って上る（又は下る）方向に層間変形する。
即ち、揺れ方向後端側に位置する前記外側免震装置は、前記傾斜に沿って変形しながら上方へも変位し、一方、揺れ方向前端側に位置する前記外側免震装置は、前記傾斜に沿って変形しながら下方へ変位する。従って、この状態での長期荷重による各支承部での反力は、後端側の前記外側免震装置部分に圧縮軸力が、前端側の前記外側免震装置部分に低減された圧縮軸力が作用することとなる（図５（ロ）参照）。
このような各状態によって変化する免震装置設置部分での荷重反力をモデル化すると、図５の通りである。
図５（イ）は、常時の長期荷重による反力を示す。
図５（ロ）は、地震時の長期荷重による反力を示す。
図５（ハ）は、地震の水平力の作用による反力を示す。
図５（ニ）は、地震時の長期荷重と水平力の作用とを相殺した反力を示す。
即ち、図５（ニ）に示すように、地震の横揺れによって、本来、引張軸力が作用するはずの揺れ方向後端部側では、上述の圧縮軸力が作用することで、免震装置に引張軸力が作用しない状態にすることが可能となる。そして、建物全体的についても、各免震装置に引張軸力が作用しない状態することが可能となる。
その結果、高層建築のように地震に伴って引き抜き力が作用するような建物に対しても、軸芯方向の大きな引張軸力が免震装置に作用し難くして、薄板を積層させた形式の免震装置でも免震効果の維持を図れるようになった。

本発明の第２の特徴構成は、平面位置での建物最外周側に設置された複数の外側免震装置が、平面位置での建物中央部から建物外周側へ下る傾斜姿勢に設置してあるところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、本発明の第１の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、建物平面での最外縁部に最も大きな地震時引き抜き力が作用するのに対して、その最外周側での外側免震装置で、上述の各作用を叶えることが可能となり、建物免震上の効率向上を図ることができる。

本発明の第３の特徴構成は、本発明の請求項１又は２に記載の免震建物で使用する免震装置において、装置本体は、免震用薄板を積層させて形成してあり、平面位置での建物中央部より建物外周側に配置された柱の下方に設置され、水平に配置した状態で、免震用薄板どうしの積層面が、平面位置での建物中央部から建物外周側へ下る傾斜姿勢となるように形成してあるところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、本発明の請求項１又は２に記載の免震建物による上述の作用効果を叶える上で、免震装置の設置作業をより簡単に効率よく実施することが可能となる。
即ち、免震装置を設置する設置面は、通常通り水平に形成してあっても、その設置面上に装置本体を設置するだけで、免震用薄板どうしの積層面が傾斜姿勢となり、上述の各作用効果を叶えることができる。従って、免震装置を設置する設置面を、微妙な傾斜面として形成する手間が省け、極めて効率よく免震装置の設置作業を実施することが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。

図１、図３は、本発明の免震建物の一例を示すもので、当該免震建物Ｂは、平面位置での縦横に間隔をあけてそれぞれ設けた複数の柱１と、それら柱１にわたって各別に設けられた複数の梁２とを備えた建物本体Ｂ１、及び、その建物本体Ｂ１を支持する状態に設けられた建物基礎Ｂ２からなる高層建築である。
そして、前記建物本体Ｂ１は、前記柱１の下方位置に設置した免震装置３を介して前記建物基礎Ｂ２に支持されている。

前記免震装置３は、図２に示すように、複数の金属製薄板４ａとゴム製薄板４ｂとを交互に積層させて一体化してある変形部３ａと、その変形部３ａの上下端面部にそれぞれ一体的に設けられた金属製固定板３ｂとを備えて構成してある。建物の設置対象部へは、前記固定板３ｂをボルト固定等の手段で取り付けられる。
そして、前記金属製薄板４ａやゴム製薄板４ｂ等の夫々の免震用薄板４どうしが横方向に層間変位自在に形成してあることによって、地震等の横揺れに対して各薄板４同士が横方向に相対移動しながら抵抗し、免震効果を発揮できるように構成してあるものである。

また、当該実施形態での免震建物Ｂにおいては、平面位置での建物最外周側に設置された各免震装置（外側免震装置３ｏｕｔと言う）は、各薄板の積層面が、平面位置での建物中央部から建物外周側へ下る傾斜姿勢となるように設置してある。そして、前記外側免震装置３ｏｕｔで囲まれた建物中央部に配置された各免震装置（内側免震装置３ｉｎと言う）は、各薄板の積層面が、水平又はほぼ水平の姿勢となるように設置してある。
具体的には、図１に示すように、建物本体Ｂ１、及び、建物基礎Ｂ２の各免震装置取付面部が、上述のように傾斜させて形成してあり、それら対向する免震装置取付面部にわたって外側免震装置３ｏｕｔが沿う状態に取り付けてある。

本実施形態の免震建物によれば、図５に示した支承部反力の模式図のように、地震による横揺れが発生した場合、外側免震装置３ｏｕｔに上下の変位が発生することで軸力に変化が生じ、本来、横揺れによって引張軸力が作用する箇所においてでも圧縮軸力が作用するようにすることが可能となる。
その結果、引張軸力に対する耐力を備えた高価な免震装置に替えて、引張軸力に対する耐力が低いとされる上述の免震装置を通常通り使用して、所定の免震効果を発揮させることができるようになり、建物のコストダウンを叶えることが可能となる。そして、これ程の効果を生み出す建物構造としては、主に、局部の免震装置を傾斜姿勢に設置するだけの極めて簡単なものであるから施工手間が掛からず、この点においても、コストダウンを叶えることができる。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉 前記免震装置３は、先の実施形態で説明した設置数に限るものではなく、対象となる免震建物の実情に応じて適宜設定されるものである。従って、平面配列も同様に、対象となる免震建物の実情に応じて適宜設定されるものである。
また、免震装置３そのものの構造は、先の実施形態で説明したものに限らず、例えば、図６に示すように、変形部３ａの積層面が水平面に対して傾斜姿勢となるように装置本体を形成してあってもよい。即ち、変形部３ａの上下端面部に設けられた固定板３ｂの厚みを徐々に変化させることで、水平面上に載置しても、変形部の積層面が傾斜姿勢となるように形成してあってもよい。
この場合、図６（イ）に示すように、固定板３ｂの表面に直交する軸芯方向に沿って各免震用薄板４を積層させる構造や、図６（ロ）に示すように、鉛直方向に沿って各免震用薄板４を積層させる構造とすることができる。
〈２〉 平面位置での建物中央部から建物外周側へ下る傾斜姿勢に設置する前記外側免震装置３ｏｕｔは、先の実施形態で説明したように平面位置での建物最外周側の一列に設置された免震装置に限るものではなく、例えば、最外周側の二列以上の複数列であってもよい。また、建物平面での全周にわたってすべての外側免震装置３ｏｕｔを傾斜姿勢に設置することに限らず、例えば、地震の横揺れに伴う引張軸力が免震装置の許容耐力以下と予測される外側免震装置３ｏｕｔに関しては水平又はほぼ水平に設置してもよい。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

免震建物における免震装置設置部分を示す側面視断面図 免震装置を示す一部切欠き概念説明図 免震装置の配置状態を示す平面図 免震装置の変形状態を示す説明図 免震装置設置部分での荷重反力を示す模式図 別実施形態の免震装置を示す側面図 従来の免震装置設置部分での荷重反力を示す模式図 従来の免震建物における免震装置設置部分を示す側面視断面図

符号の説明

１ 柱
３ 免震装置
３ｏｕｔ 外側免震装置
３ｉｎ 内側免震装置
４ 免震用薄板

Claims (3)

1. 免震用薄板を積層させて形成した免震装置を、平面位置での縦横に間隔をあけてそれぞれ設けた複数の柱の下方に介在させてある免震建物であって、
   平面位置での建物中央部に配置された複数の柱の下方に各別に設けられた中央側免震装置は、水平又はほぼ水平の姿勢に設置してあり、前記中央側免震装置より建物外周側に設置された外側免震装置の内の少なくとも一部は、平面位置での建物中央部から建物外周側へ下る傾斜姿勢に設置してある免震建物。
2. 平面位置での建物最外周側に設置された複数の外側免震装置が、平面位置での建物中央部から建物外周側へ下る傾斜姿勢に設置してある請求項１に記載の免震建物。
3. 請求項１又は２に記載の免震建物で使用する免震装置であって、
   装置本体は、免震用薄板を積層させて形成してあり、平面位置での建物中央部より建物外周側に配置された柱の下方に設置され、水平に配置した状態で、免震用薄板どうしの積層面が、平面位置での建物中央部から建物外周側へ下る傾斜姿勢となるように形成してある免震装置。

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