JP6146791B2 - 免震建物 - Google Patents

Description

本発明は、免震建物に関する。

免震建物は、例えば、基礎と、建物との間に、積層ゴムやダンパーなどを備えた免震装置が配置されている。免震建物では、建物と基礎との間に所定の間隔が設定されている。建物は、免震装置によって基礎に対して水平に揺れ動くことが許容されている。また、地震時には、基礎は激しく揺れる。これに対して、基礎と建物の間に免震装置が介在しているので、建物は慣性力によって基礎に対して揺れ動く。このため、免震建物の建物内では揺れは緩和される。

免震建物では、建物が敷地の外に迫り出すのを防止するため、建物の周囲に間隔を空けて擁壁が構築されている場合がある。特開２０１０−２７０５６９号公報では、かかる免震建物について想定を越える大きな揺れが建物に生じる場合に、建物と擁壁との衝突を回避するべく、免震装置の大変形を弾性的に拘束する変形制限装置を設けることが開示されている。ここでは、変形制限装置として、免震装置としての積層ゴムの周囲に所定の間隔を空けて積層ゴムを配置することが開示される。かかる変形制限装置によって、想定を越える大きな揺れに対して免震装置のせん断変形が抑制される。これにより、擁壁と建物との衝突が回避されるとされている。

特開２０１０−２７０５６９号公報

特許文献１には、変形制限装置として、免震装置としての積層ゴムの周囲に所定の間隔を空けて積層ゴムを配置することが開示されている。しかし、ここで開示された変形制限装置は、免震装置の周囲に、弾性体からなる変形制限装置が配置されただけなので、想定を超える揺れが生じた場合には、建物の外周部に設けられる擁壁と建物とが直接当たりうる。また、免震装置の周囲に変形制限装置が配置されるため、免震装置の損傷を検証する際に、変形制限装置が邪魔になる。

ここで提案される免震建物は、基礎と、基礎に配置された免震装置と、免震装置の上に配置された建物とを備えている。ここで、免震装置は、建物が基礎に対して水平に移動するのを許容する。基礎には、建物の側壁の少なくとも一部に対して、間隔を空けて対向した擁壁が設けられている。さらに、建物の側壁と擁壁とが対向する部位において、建物の側壁と擁壁との少なくとも一方に、ゴムによって形成された衝撃吸収部材が設けられている。かかる免震建物によれば、衝撃吸収部材によって、建物の側壁と擁壁とが衝突する際に、衝撃吸収部材から反力を受けるので建物に生じる衝撃が緩和される。

また、衝撃吸収部材は、建物の側壁と前記擁壁とのうち一方の壁に取り付けられる基部と、基部が取り付けられた一方の壁に対向する他方の壁に向けて、基部から立ち上がった柱部と、柱部の先端に、他方の壁に対向するように設けられた当接部とを備えていてもよい。

また、基部は、平行に配置された２本の直線に沿って延びた２本のフランジを備えていてもよい。この場合、柱部は、２本のフランジからそれぞれ立ち上がった板状の部位であってもよい。そして、当接部は、当該柱部の先端部に架け渡された平板状の部位であってもよい。また、基部は、環状に延びたフランジを備えていてもよい。この場合、柱部は、環状のフランジから筒状に延び、当接部は、筒状の柱部の先端に設けられた平板状の部位であってもよい。また、衝撃吸収部材は、２０℃における等価粘性減衰定数ｈｅｑが０．１０以上の高減衰ゴムによって形成されていてもよい。

また、免震建物用の衝撃吸収装置は、２０℃における等価粘性減衰定数ｈｅｑが０．１０以上の高減衰ゴムからなり、基部と、基部から立ち上がった柱部と、柱部の先端に設けられた当接部とを備えているとよい。ここで、基部は、互いに対向する免震建物の側壁と擁壁との少なくとも一方に取り付けられる取付部を備えているとよい。

図１は、免震建物の概略図である。 図２は、衝撃吸収部材を拡大した側面図である。 図３は、衝撃吸収部材の正面図である。 図４は、建物の側壁が衝撃吸収部材に当った状態を示す図である。 図５は、建物の側壁が衝撃吸収部材に衝突した状態を示す図である。 図６は、高減衰ゴムによって形成された衝撃吸収部材の履歴曲線を示す図である。 図７は、圧縮特性評価試験の概要を示す図である。 図８は、弾性ゴムによって形成された衝撃吸収部材の履歴曲線である。 図９は、他の形態に係る衝撃吸収部材の側面図である。 図１０は、他の形態に係る衝撃吸収部材の正面図である。 図１１は、他の形態に係る衝撃吸収部材の履歴曲線を示している。 図１２は、高減衰ゴムからなる矩形のブロック（中実の成形体）の履歴曲線である。 図１３は、高減衰ゴムの成形体の履歴ループを示す図である。 図１４（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ履歴特性を測定する装置を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態に係る免震建物を図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。また、同じ作用を奏する部材または部位には、適宜に同じ符号を付している。また、各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、各図面は、一例を示すのみであり、特に言及されない限りにおいて本発明を限定しない。

《免震建物１０》
図１は、ここで提案される免震建物１０の概略図である。免震建物１０は、図１に示すように、基礎１１と、免震装置１２と、建物１３と、衝撃吸収部材１４とを備えている。

基礎１１は、例えば、建物１３を支える構造体であり、建物が建てられる敷地に施工される。基礎１１は、例えば、配筋にコンクリートを流し込むことによって構築される。免震装置１２は、基礎１１に配置されている。免震装置１２の上には建物１３が配置されている。免震装置１２は、建物１３が基礎１１に対して水平に移動するのを許容する装置である。

《免震装置１２》
免震装置１２は、詳細な図示は省略するが、例えば、建物１３を支承する支承装置（滑り支承装置や転がり支承装置など）、建物１３の揺れを早期に減衰させる減衰装置（積層ゴムやダンパーなど）、地震時に建物１３と基礎１１との縁切りを行い、建物１３が基礎１１に対して揺れ出すタイミングを制御するトリガー装置などが適当に組み合わされうる。かかる免震装置１２は、種々提案されている。

《擁壁１１ａ》
基礎１１には、擁壁１１ａが設けられている。擁壁１１ａは、建物１３の側壁１３ａの少なくとも一部に対して間隔を空けて対向している。建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとの間には、建物１３が揺れ動くのを許容するべく、所要の空間（空隙）が確保されている。擁壁１１ａは、建物１３が基礎１１に対して過度に揺れ動く際に、建物１３が敷地の外へ迫り出すのを防止する部位である。

《衝撃吸収部材１４》
衝撃吸収部材１４は、ゴム製の部材であり、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとが対向する部位において、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとの少なくとも一方（図１に示す例では、擁壁１１ａ）に設けられている。

図２は、衝撃吸収部材１４を拡大した側面図である。図３は、衝撃吸収部材１４の正面図（対向する建物１３の側壁１３ａ側から見た図）である。衝撃吸収部材１４は、図２および図３に示すように、基部２１と、柱部２２と、当接部２３とを備えている。

基部２１は、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとのうち一方の壁（この実施形態では、擁壁１１ａ）に取り付けられる部位である。この実施形態では、基部２１は、図３に示すように、平行に配置された２本の直線に沿って延びた２本のフランジ２１ａ、２１ｂを備えている。図示は省略するが、この実施形態では、フランジ２１ａ、２１ｂには、鋼板（内部鋼板）が埋め込まれており、擁壁１１ａに取り付けるための複数の取付穴が設けられている。フランジ２１ａ、２１ｂに埋め込まれた内部鋼板は、ショットブラストや化学的処理によって表面が粗く加工されている。これにより、衝撃吸収部材１４を加硫成形する時に内部鋼板と衝撃吸収部材１４を構成するゴム素材との接着面積が広く確保されており、両者に所要の接着強度が確保されている。

柱部２２は、対向する他方の壁（この実施形態では、建物１３の側壁１３ａ）に向けて、基部２１から立ち上がっている。当接部２３は、柱部２２の先端において、建物１３の側壁１３ａに対向するように設けられている。

この実施形態では、柱部２２は、２本のフランジ２１ａ、２１ｂからそれぞれ立ち上がった板状の部位である。２本のフランジ２１ａ、２１ｂからそれぞれ立ち上がった柱部２２の間隔は、基部２１側が広く先端側（当接部２３側）に向かうにつれて狭くなっている。また、この実施形態では、柱部２２の内壁は、中間部２２ａにおいて僅かに屈曲している。柱部２２の内側面は、基部２１から中間部２２ａまでは緩やかに内側に傾きつつ立ち上がっているが、中間部２２ａよりも先端側ではテーパがきつくなっている。この実施形態では、柱部２２は、擁壁１１ａに平行に配置された２本のフランジ２１ａ、２１ｂからそれぞれ建物１３の側壁１３ａに向けて間隔が徐々に狭くなるように立ち上がっている。かかる柱部２２の内側面は、中間部２２ａを起点として外側に膨らんでいる。なお、図示例は、柱部２２の内壁は、中間部２２ａにおいて僅かに屈曲しているが、柱部２２の内壁は、中間部２２ａにおいて僅かに湾曲していてもよい。

また、柱部２２の先端に設けられた当接部２３は、柱部２２の先端部に架け渡された平板状の部位である。この実施形態では、当接部２３は、長方形の板状の部位になっている。図２に示すように、基部２１のフランジ２１ａ、２１ｂが擁壁１１ａに取り付けられ、柱部２２が建物１３の側壁１３ａに向けて立ち上がり、当接部２３が建物１３の側壁１３ａに対向している。

《高減衰ゴム》
この実施形態では、衝撃吸収部材１４は、高減衰ゴム（「粘弾性体」とも称されうる）によって成形されている。高減衰ゴムは、柔軟性とエネルギー吸収性能とを併せ持つ機能性材料である。高減衰ゴムは、繰返し荷重に対して、弾性ゴムに比べて、描かれるヒステリシスループの面積が大きく、格段に大きなエネルギーを吸収し得る。また、高減衰ゴムは、比較的小さな歪（例えば、１％〜５％程度の歪）で降伏が生じ、その後、クリープが生じつつ変形する。このため、変位が大きくなっても反力の上昇が小さく抑えられる。かかる高減衰ゴムには、例えば、天然ゴム，スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ），ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ），ブタジエンゴム素材（ＢＲ），イソプレンゴム（ＩＲ），ブチルゴム（ＩＩＲ），ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ），クロロプレンゴム（ＣＲ）のゴム素材に、高減衰性を発揮する添加剤を加えて生成された高減衰性ゴム組成物を用いることができる。高減衰性を発揮させうる添加剤としては、例えば、カーボンブラックやシラン化合物など、種々の添加剤が知られている。

建物１３は、地震時に、基礎１１に対して揺れ動く。図４は、図１に示された免震建物１０において、建物１３が基礎１１に対して揺れ動き、建物１３の側壁１３ａが衝撃吸収部材１４に当った状態を示す図である。図５は、建物１３が基礎１１に対して過度に揺れ動く際に、建物１３の側壁１３ａが衝撃吸収部材１４に衝突した状態を示している。この実施形態では、図４に示すように、建物１３が基礎１１に対して過度に揺れ動く際に、建物１３の側壁１３ａが衝撃吸収部材１４に衝突する。

その際、図５に示すように、建物１３の側壁１３ａは、衝撃吸収部材１４の当接部２３に押し当たる。建物１３の側壁１３ａが衝撃吸収部材１４の当接部２３に押し当たると、衝撃吸収部材１４の柱部２２は変形し、衝撃を緩和する。この実施形態では、衝撃吸収部材１４の柱部２２は、図２に示すように、中間部２２ａを起点として若干外側に膨らんでいる。建物１３の側壁１３ａが衝撃吸収部材１４の当接部２３に押し当たると、柱部２２は、図５に示すように、その形状のために中間部２２ａを起点として外側に膨らむ。

このように、この免震建物１０は、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとの間に衝撃吸収部材１４が介在している。このため、建物１３が基礎１１に対して過度に揺れ動いた場合でも、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとが直接衝突しない。

また、建物１３の側壁１３ａが衝撃吸収部材１４の当接部２３に押し当たると、図５に示すように、衝撃吸収部材１４の柱部２２は外側に膨らむ。建物１３が擁壁１１ａに当たるような大きな地震時には、建物１３は基礎１１に対して揺れ動き、建物１３の側壁１３ａは衝撃吸収部材１４に繰返し押し当たりうる。この実施形態では、衝撃吸収部材１４は高減衰ゴムで成形されている。このため、衝撃吸収部材１４の柱部２２が繰り返し変形することによって相当のエネルギーが吸収される。

《圧縮特性評価》
ここで、図６は、高減衰ゴムによって形成された衝撃吸収部材１４に、柱部２２が外側に膨らむように当接部２３を繰返し押圧した際の押圧荷重と当接部２３の変位との関係を示している。この衝撃吸収部材１４は、当接部２３を押圧する荷重と変位との関係において、図６に示すような履歴曲線（「ヒステリシスループ」とも称される）を示す。衝撃吸収部材１４は、このように押圧荷重を繰返し受けると、一周期毎に、当該履歴曲線で囲まれた面積に相当するエネルギーを吸収し得る。

《圧縮特性評価試験》
図６に示す圧縮特性を評価する履歴曲線は、オートグラフ試験機１００（島津製作所製 最大荷重：１０００ｋＮ、最大速度：１０００ｍｍ/ｍｉｎ）を用いて測定した。図７は、圧縮特性評価試験の概要を示す図である。オートグラフ試験機１００は、図７に示すように、固定台１０２と、可動台１０４とを備えている。固定台１０２は、固定的に配置されており、衝撃吸収部材１４を設置するための台座１０６が設置されている。可動台１０４は、固定台１０２に対して上下に対向しており、アクチュエータ１０８が取り付けられており、固定台１０２に対して近づいたり離れたり上下に移動する。可動台１０４は、変位計と荷重計を備えている。

衝撃吸収部材１４は、図７に示すように、当接部２３を可動台１０４に向けて固定台１０２に設置する。そして、可動台１０４を近づけたり離れさせたり上下に繰返し駆動させる。この際、可動台１０４の変位量と、可動台１０４の荷重（衝撃吸収部材１４から可動台１０４に作用する反力）を測定し、図６に示す履歴曲線を得る。

図６に示す例では、基部２１の基端から当接部２３の先端までの距離Ｈ（高さ）が１００ｍｍ（図２参照）の衝撃吸収部材１４を用意した。そして、可動台１０４によって衝撃吸収部材１４を圧縮しつつ、基部２１の基端から当接部２３の先端までの距離Ｈが５０ｍｍ（５０％歪）になる程度の変形を繰返し加え、変位と荷重との履歴曲線を得た。

図６に示すように、高減衰ゴム（粘弾性体）によって形成された衝撃吸収部材１４では、建物１３が最初に衝突した際に、降伏ｋを伴って大きく変形する。つまり、建物１３が衝撃吸収部材１４に衝突して直ぐは、衝撃吸収部材１４の荷重（反力）が大きくなる。しかし、衝撃吸収部材１４は、変形の初期（例えば、凡そ１％〜５％の歪）に降伏ｋが生じ、クリープが生じる。加えて、衝撃吸収部材１４の柱部２２は外側に変形し得る形状である。このため衝撃吸収部材１４は、降伏ｋ後、変位が大きくなっても荷重がほとんど大きくならない。衝撃吸収部材１４は、図６に示すように、１回目の変位で、大きな履歴曲線Ｒ１を描く。また、衝撃吸収部材１４は１回目の変形で降伏ｋとクリープが生じるので完全には復元しない。その後、２回目以降の繰返しの変位に対しては、衝撃吸収部材１４は１回目よりも少し小さい変位にて履歴曲線Ｒｎを描く。

このように、大きな地震時に基礎１１に対して建物１３が過度に揺れ動く場合には、建物１３の側壁１３ａが衝撃吸収部材１４に繰返し衝突する。この際、衝撃吸収部材１４は、建物１３に押圧されて圧縮変形する。衝撃吸収部材１４は、圧縮変形する際に建物１３に対して反力を作用させる。この反力によって、建物１３の振動エネルギー（建物１３の運動エネルギー）を吸収することができる。特に、１回目の変位では、衝撃吸収部材１４は大きな反力を作用させ、履歴曲線Ｒ１に相当する比較的大きなエネルギーを吸収することができる。衝撃吸収部材１４は、２回目以降の変位においても履歴曲線Ｒｎに相当するエネルギーを吸収し続ける。その結果、高減衰ゴムによって形成された衝撃吸収部材１４は、建物１３が擁壁１１ａに衝突する際の衝撃を緩和することができるとともに、建物１３の揺れを早期に減衰させることができる。

図８は、天然ゴムなどの弾性ゴムによって形成された、同形状の衝撃吸収部材を用意して、同様に圧縮特性を評価した履歴曲線である。天然ゴムなどの弾性ゴムによって形成された衝撃吸収部材は、図８に示すように、弾性ゴムは面積が大きな履歴曲線を描かない。つまり、変位と荷重の関係が凡そ比例しており、建物１３に押圧された際に反力を作用させつつ圧縮変形するが、復元する際に建物１３を押し戻す。このため、建物の側壁と擁壁とが衝突する際に、建物に生じる衝撃を緩和することはできるが、建物１３の振動エネルギーを吸収する機能は高減衰ゴムに比べて格段に小さい。このため、建物に生じる衝撃を緩和し、さらに建物１３の揺れを早期に減衰させるのには、衝撃吸収部材１４は、エネルギーを吸収する機能を奏する高減衰ゴムによって成形されていることが好ましい。

《衝撃吸収部材の他の形態》
図９は、他の形態に係る衝撃吸収部材１４Ａの側面図である。図１０は、衝撃吸収部材１４Ａの正面図である。衝撃吸収部材１４Ａは、高減衰ゴムの成形体であり、図９および図１０に示すように、基部２１Ａと、柱部２２Ａと、当接部２３Ａとを備えている。

基部２１Ａは、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとのうち（図１参照）一方の壁に取り付けられる部位である。この実施形態では、基部２１Ａは、環状に延びたフランジを備えている。基部２１Ａには、周方向に均等に複数（この実施形態では、３つ）の取付孔が形成されている。

柱部２２Ａは、基部２１Ａが取り付けられた一方の壁に対向する他方の壁に向けて、基部２１Ａから立ち上がっている。この実施形態では、柱部２２Ａは、環状のフランジで構成された基部２１Ａから筒状に延びている。柱部２２Ａは、筒の外径および内径が先端部から基端部に向けて徐々に大きくなるように成形されている。柱部２２Ａの内周面と外周面には、それぞれ段差２２Ａ１が設けられている。柱部２２Ａには、周方向に複数のスリット２２Ａ２が設けられている。

当接部２３Ａは、柱部２２Ａの先端に、他方の壁に対向するように設けられている。この実施形態では、当接部２３Ａは、筒状の柱部２２Ａの先端に設けられた平板状（ここでは、円板状）の部位である。当接部２３Ａは、中央に開口２３Ａ１が設けられている。

図示は省略するが、この衝撃吸収部材１４Ａは、例えば、当接部２３Ａを建物１３（図１参照）の側壁１３ａに向けた状態で基部２１Ａを擁壁１１ａに取り付けるとよい。これにより、建物１３に大きな揺れを伴う地震時には、建物１３の側壁１３ａが衝撃吸収部材１４Ａの当接部２３Ａに衝突する。この衝撃吸収部材１４Ａでは、建物１３の側壁１３ａが当接部２３Ａに押し当たると柱部２２Ａが外側に膨らむ。詳しくは、衝撃吸収部材１４Ａの柱部２２Ａに形成されたスリット２２Ａ２が開き、柱部２２Ａが全体として外側に大きく膨らむ。

地震時は、建物１３は、基礎１１に対して揺れ動くので、建物１３の側壁１３ａは、衝撃吸収部材１４Ａに繰返し押し当たる。図１１は、衝撃吸収部材１４Ａの履歴曲線を示している。ここでは、高さＨ（基部２１Ａの基端から当接部２３Ａの先端までの距離）が１００ｍｍの衝撃吸収部材１４Ａを用意した。そして、基部２１Ａの基端から当接部２３Ａの先端までの距離Ｈ（高さ）が５０ｍｍ（５０％歪）になる程度の変形を繰返し加え、変位と荷重との履歴曲線を得た。

この衝撃吸収部材１４Ａは、衝撃吸収部材１４Ａに押圧荷重が入力されると、形状特性により、柱部２２Ａが外側に膨らむ。また、高減衰ゴムで成形されているので、１回目の変形の初期（例えば、凡そ１％〜５％の歪）において衝撃吸収部材１４Ａに降伏ｋが生じる。降伏ｋ後、衝撃吸収部材１４Ａにはクリープが生じる。加えて、柱部２２Ａが外側に変形し得る形状特性のために、降伏ｋ後は変位が大きくなっても荷重がほとんど大きくならない。衝撃吸収部材１４Ａは、図１１に示すように、１回目の変位で、大きな履歴曲線Ｒ１を描く。また、衝撃吸収部材１４Ａは１回目の変形で降伏ｋとクリープが生じるので完全には復元しない。その後、２回目以降の繰返しの変位に対しては、衝撃吸収部材１４Ａは１回目よりも少し小さい変位にて履歴曲線Ｒｎを描く。

大きな地震時に基礎１１（図１参照）に対して建物１３が過度に揺れ動く場合には、建物１３の側壁１３ａが衝撃吸収部材１４Ａに繰返し衝突する。この際、衝撃吸収部材１４Ａは、建物１３に押圧されて圧縮変形する。衝撃吸収部材１４Ａは、圧縮変形する際に建物１３に対して反力を作用させる。この反力によって、建物１３の振動エネルギー（建物１３の運動エネルギー）は吸収される。特に、１回目の変位では、衝撃吸収部材１４Ａは大きな反力を作用させうるので、履歴曲線Ｒ１に相当する比較的大きなエネルギーを吸収することができる。衝撃吸収部材１４Ａは、２回目以降の変位においても履歴曲線Ｒｎに相当するエネルギーを吸収し続ける。その結果、高減衰ゴムによって形成された衝撃吸収部材１４Ａは、建物１３が衝突する際に衝撃を緩和することができるとともに、建物１３の揺れを早期に減衰させることができる。

このように衝撃吸収部材１４（図１参照）の形状は、上記の形態に限定されない。図示は省略するが、衝撃吸収部材１４は、例えば、ブロック状の部材で構成してもよい。

図１２は、衝撃吸収部材１４を高減衰ゴムによって形成された矩形のブロック（高さ８０ｍｍの中実の成形体）について、同様に圧縮特性を評価して得られた履歴曲線である。衝撃吸収部材１４が高減衰ゴムによって形成された矩形のブロックである場合、衝撃吸収部材１４は、建物１３に押圧され、１回目の変形において大きな履歴曲線Ｒ１を描く。また、１回目の変形の初期において降伏ｋが生じ、その後クリープが生じる。このため、衝撃吸収部材１４は完全には復元しない。衝撃吸収部材１４は、２回目以降の繰返し荷重に対して、１回目よりも小さくなるが履歴曲線Ｒｎを描く。

なお、図１２に示すように、高減衰ゴムによって形成された矩形のブロックによって形成された衝撃吸収部材１４では、高減衰ゴムの特性として、凡そ１％〜５％程度の歪にて降伏ｋが生じ、その後、クリープが生じる。しかし、中実のブロック状の成形体であるため変形に対して抵抗（反力）が大きくなりやすい。つまり、降伏ｋが生じた後も圧縮変形に対して荷重（反力）が大きくなりやすい。このようにブロック状の衝撃吸収部材１４では、建物１３の振動エネルギ（運動エネルギ）を吸収する能力が高いものの、建物１３が衝撃吸収部材１４に衝突した際に生じる衝撃が比較的緩和されにくい。

これに対して、柱部２２、２２Ａ（図２、図９参照）を有する衝撃吸収部材１４、１４Ａでは、例えば、図５に示すように、柱部２２、２２Ａが外側に膨らむ。このため、衝撃吸収部材１４、１４Ａは、降伏ｋ後も変位に対して荷重が大きくなりにくい。このように、建物１３が衝撃吸収部材１４、１４Ａに衝突した際に生じる衝撃が緩和するには、衝撃吸収部材１４、１４Ａは基部２１、２１Ａから立ち上がった柱部２２、２２Ａと、当該柱部２２、２２Ａの先端に設けられた当接部２３、２３Ａとを備えているとよい。

かかる柱部２２、２２Ａにより、衝撃吸収部材１４、１４Ａは、当接部２３、２３Ａが押圧された際に、柱部２２、２２Ａが変形する。このため、建物１３が衝撃吸収部材１４、１４Ａに衝突した際に、建物１３に生じる衝撃が格段に小さく抑えられる。このように、建物１３に生じる衝撃を小さく抑えるためには、衝撃吸収部材１４、１４Ａは、例えば、図２に示すように、基部２１、２１Ａから立ち上がった柱部２２、２２Ａを備えているとよい。

また、衝撃吸収部材１４（図１参照）は、上述したように、高減衰ゴム（粘弾性体）が用いられているとよい。

≪粘弾性体（高減衰ゴム）の物性≫
ここで、衝撃吸収部材１４として用いられる高減衰ゴムは、例えば、建物１３の重量などの設計に応じて適当なゴムを採用するとよい。例えば、衝撃吸収部材１４は、例えば、高減衰ゴム組成物から成形され、２０℃における等価粘性減衰定数ｈｅｑ（１．０Ｈｚ／１００％）が０．１０以上であるとよい。これにより、免震建物１０の衝撃吸収部材１４として適度な硬さと柔軟性を有する衝撃吸収部材１４が得られる。

≪等価粘性減衰定数ｈｅｑ（１．０Ｈｚ／１００％）≫
ここで、等価粘性減衰定数ｈｅｑは、高減衰ゴムについて下記方法で履歴特性の測定を行い、得られた履歴ループＬ（図１３）から水平特性値を得て算出している。

ここで、履歴特性の測定は、図１４（Ａ）に示すように、衝撃吸収部材１４と同じ素材の試験片となる円板状の高減衰ゴム２１０の両側に、金属板２１１，２１２を接着した試験体２１３を用意する。そして、図１４（Ｂ）に示すように、２つの試験体２１３の一方の金属板２１２を対向させ、その間に中央固定治具２１４を挟む。さらに、２つの試験体２１３の両側の金属板２１１に固定治具２１５を配置する。２つの試験体２１３の金属板２１１、２１２と、これと隣接する中央固定治具２１４および固定治具２１５をそれぞれ固定する。図１４（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、２個の試験体２１３を固定した中央固定治具２１４および固定治具２１５のうち、両側の固定治具２１５を一軸せん断試験機の下部２２２に連結する。他方、中央固定治具２１４を当該一軸せん断試験機の上部２２１にジョイント２１６を介して連結する。そして、図１４（Ｄ）に示すように、かかるせん断試験機の上部２２１を固定し、せん断試験機の下部２２２を上下方向に変位させることによって、試験体２１３の高減衰ゴム２１０にせん断変形を生じさせことができる。図１４（Ｄ）のΔｄは、せん断試験機の下部２２２の変位量を示している。

ここでは、せん断試験機の下部２２２に上下方向にせん断変形を生じさせる繰り返し載荷（正弦波加振）を４回行い、３波目の履歴特性を測定している。かかる履歴特性の測定によって得られた図１３の履歴ループＬから下記の特性値（Ｗ，ΔＷ，Ｋｅｑ）を得る。
Ｗ：ひずみエネルギー（図１３の斜線部にて示される１つの三角形の面積。単位はＮ・ｍｍ）；
ΔＷ：吸収エネルギーの合計（図１３において示される履歴ループＬで囲まれた面積。単位はＮ・ｍｍ）；
Ｋｅｑ：等価剛性（変位最大点における履歴ループＬの傾き。単位はＮ／ｍｍ）；

ここで、「等価粘性減衰定数ｈｅｑ」は、上記の特性値から下記の式（数１）で計算される数値である。
ｈｅｑ＝（１／４π）・（ΔＷ／Ｗ） （数１）；

なお、いわゆる「等価せん断弾性係数（Ｇｅｑ）」は、下記の式（数２）で計算される数値である。
Ｇｅｑ＝Ｋｅｑ×（ｄ／Ｓ） （数２）；
ｄ：試験体２１３の高減衰ゴム２１０の高さ（ｍｍ）
Ｓ：試験体２１３の高減衰ゴム２１０の断面積（ｍｍ^２）

ここで、等価粘性減衰定数ｈｅｑは、一般的には値が大きい程減衰性能に優れることを示す。ここでは、等価粘性減衰定数ｈｅｑ（１．０Ｈｚ／１００％）を採用した。等価粘性減衰定数ｈｅｑ（１．０Ｈｚ／１００％）は、履歴特性の測定において、せん断変形を入力する速度を１．０Ｈｚの周波数とし、かつ、せん断変形の変位量を、高減衰ゴムの厚さの１００％（高減衰ゴムの厚さを同じ距離）とした場合の等価粘性減衰定数を示している。

上述したように、免震建物１０の衝撃吸収部材１４として好適な高減衰ゴムは、例えば、２０℃の温度環境における等価粘性減衰定数ｈｅｑ（１．０Ｈｚ／１００％）が０．１０以上、より好ましくは、等価粘性減衰定数ｈｅｑ（１．０Ｈｚ／１００％）が０．２０以上、さらに好ましくは０．３０以上であるとよい。

《高減衰ゴムの例示》
次に、上述した衝撃吸収部材１４に好適な高減衰ゴムを例示する。高減衰ゴムは、所定の材料を所定の配合で混ぜ合わせ、バンバリーやニーダーなどで混練りすることで練りゴムを得る。かかる練りゴムを成形金型に入れて加硫成形するとよい。また、基部２１などに装着される鋼板などを接着する場合は、鋼板に接着剤を塗り、金型に装着し、加硫成形する際に接着するとよい。ここで、加硫は、練りゴムを所定の温度、圧力にて所定時間処理することで、架橋反応を行うことである。衝撃吸収部材１４に好適な高減衰ゴムの配合は、以下のように例示され得る。

《高減衰ゴムの例１》
高減衰ゴムは、例えば、表１に示すように、ハロゲン化ブチルゴム（例えば、ブロモブチル、クロロブチル）を１００重量部に対して、カーボンブラックを凡そ４０〜８０重量部、パラフィンオイルを凡そ３〜３０重量部、フェノール樹脂を凡そ２〜１０重量部、ステアリン酸（加硫促進剤）を凡そ０．１〜２重量部、酸化マグネシウムを凡そ０．１〜１．０重量部、硫黄を凡そ０．５〜３重量部、チアゾール系促進剤を凡そ０．１〜２重量部、酸化亜鉛を凡そ１〜８重量部を混ぜて練りゴムを得ると良い。

ここで、ハロゲン化ブチルゴムには、例えば、ブロモブチル、クロロブチルを用いることができる。カーボンブラックには、例えば、グレードＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦを用いることができる。このようなカーボンブラックとしては、例えば、何れも東海カーボン株式会社のシーストＶ、シーストＳＯ、シースト３などを用いることができる。パラフィンオイルには、例えば、出光興産株式会社のダイアナプロセスオイルＰＷ３８０や同ＰＷ９０などを用いることができる。また、フェノール樹脂には、例えば、株式会社日本触媒のフェノールレジンＳＰ１０６８を用いることができる。また、チアゾール系促進剤には、例えば、大内新興化学工業株式会社製のチアゾール系促進剤を用いることができる。これにより、等価粘性減衰定数ｈｅｑが凡そ０．１７の高減衰ゴムが得られる。

《高減衰ゴムの例２》
高減衰ゴムは、他の例として、例えば、表２に示すように、天然ゴムを１００重量部に対して、シリカを凡そ１００〜１８０重量部、シリル化剤を凡そ１５〜３０重量部、カーボンブラックを凡そ１〜３０重量部、軟化材を凡そ１５〜５０重量部、ＤＣＰＤ樹脂を凡そ１０〜３０重量部、クマロンインデンを凡そ５〜２０重量部、酸化亜鉛を凡そ１〜８重量部、ステアリン酸を凡そ０．１〜２重量部、老化防止剤を凡そ１〜１０重量部、硫黄を凡そ０．５〜３重量部、加硫促進剤ＮＳを凡そ０．１〜２重量部、加硫促進剤ＴＢＴを凡そ０．１〜２重量部を混ぜて練りゴムを得ると良い。

ここで、シリカには、例えば、東ソー・シリカ株式会社のニシプルＫＱやニシプルＶＮ3などを用いるとよい。また、シリル化剤には、例えば、フェニルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシランを用いるとよい。また、カーボンブラックには、例えば、グレードＦＥＦ、ＨＡＦを用いることができる。このようなカーボンブラックとしては、例えば、何れも東海カーボン株式会社のシーストＳＯ、シースト３などを用いることができる。また、軟化材には、例えば、株式会社クラレのＬＩＲ-50や、市販のアロマオイル、ナフテンオイル、パラフィンオイルを用いるとよい。また、ＤＣＰＤ樹脂には、例えば、丸善石油化学株式会社のマルカレッツＭ８９０、何れも日本ゼオン株式会社のクイントン１１０５、クイントン１３２５などを用いるとよい。また、クマロンインデンには、例えば、日塗化学株式会社のクマロンＧ９０を用いるとよい。また、老化防止剤には、例えば、住友化学株式会社のアンチゲンＦＲ、大内新興化学工業株式会社のノクラックＭＢ、ノクラック６Ｃなどを用いるとよい。これにより、等価粘性減衰定数ｈｅｑが凡そ０．４０の高減衰ゴムが得られる。

図１に示すように、免震建物１０は、基礎１１と、基礎１１に配置された免震装置１２と、免震装置１２の上に配置された建物１３とを備えている。ここで、免震装置１２は、建物１３が基礎１１に対して水平に移動するのを許容する。基礎１１には、建物１３の側壁１３ａの少なくとも一部に対して、間隔を空けて対向した擁壁１１ａが設けられている。この免震建物１０は、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとが対向する部位において、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとの少なくとも一方に、ゴムによって形成された衝撃吸収部材１４が設けられている。

この場合、免震建物１０は、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとの間に衝撃吸収部材１４が介在しているので、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとが直接衝突するのを防止できる。また、衝撃吸収部材１４によって、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとが衝突する際に、衝撃吸収部材１４から反力を受けるので建物１３に生じる衝撃が緩和される。なお、衝撃吸収部材１４は、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとが対向する部位において、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとの少なくとも一方に設けられているとよい。例えば、図１および図２に示された形態では、衝撃吸収部材１４は、擁壁１１ａに取り付けられているが、衝撃吸収部材１４は、当接部２３が擁壁１１ａに向くように基部２１を建物１３の側壁１３ａに取り付けてもよい。また、衝撃吸収部材１４は、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａの両方に取り付けられていてもよい。

また、ここで、衝撃吸収部材１４は、例えば、図２に示すように、基部２１と、柱部２２と、当接部２３を備えていてもよい。ここで、基部２１は、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとのうち一方の壁に取り付けられる部位である。柱部２２は、基部２１が取り付けられた一方の壁に対向する他方の壁に向けて、基部２１から立ち上がった部位である。当接部２３は、柱部２２の先端に、他方の壁に対向するように設けられた部位である。図２に示される形態では、基部２１は、擁壁１１ａに取り付けられており、柱部２２は、基部２１から建物１３の側壁１３ａに向けて立ち上がっており、当接部２３は、柱部２２の先端に建物１３の側壁１３ａに対向するように設けられている。

かかる形態によれば、衝撃吸収部材１４が中実の成形体でなく、当接部２３が押圧された際に柱部２２が変形する。このため、当接部２３の変位に対して荷重（反力）高くなりにくい。このため、建物１３に生じる衝撃を小さく抑えることができる。

例えば、図２に示すように、基部２１は平行に配置された２本の直線に沿って延びた２本のフランジ２１ａ、２１ｂを備えていてもよい。この場合、柱部２２は、２本のフランジからそれぞれ立ち上がった板状の部位で構成されうる。さらに、当接部２３は、柱部２２の先端部に架け渡された平板状の部位で構成されうる。かかる形態によれば、当接部２３を押圧する荷重に対して柱部２２が変形するので、建物１３に作用する反力を小さく抑えることができ、建物１３に生じる衝撃を小さく抑えることができる。ここで、図２では、好適な一例として、柱部２２が外側に膨らむ形態を例示したが、柱部２２は内側に変形するように構成してもよい。

また、他の形態として、基部２１Ａは、図９に示すように、環状に延びたフランジを備えていてもよい。この場合、柱部２２Ａは、環状のフランジから筒状に延びた部位として構成されうる。また、当接部２３Ａは、筒状の柱部２２Ａの先端に設けられた平板状の部位で構成されうる。かかる形態によれば、当接部２３Ａを押圧する荷重に対して柱部２２Ａが変形するので、建物１３に作用する反力を小さく抑えることができ、建物１３に生じる衝撃を小さく抑えることができる。ここで、図９では、好適な一例として、柱部２２Ａが外側に膨らむ形態を例示したが、柱部２２Ａは内側に変形するように構成してもよい。

また、衝撃吸収部材１４は、２０℃における等価粘性減衰定数ｈｅｑが０．１０以上の高減衰ゴム（粘弾性体）によって形成されているとよい。ここで、衝撃吸収部材１４が高減衰ゴムであると、当接部２３が押圧されて変形する際に、比較的、早期に降伏し、クリープが生じる。このため、変位が大きくなっても荷重（反力）が大きくなり難く、建物１３に生じる衝撃をより小さく抑えるのに好ましい。また、建物１３の運動エネルギー（振動のエネルギー）を吸収し、建物１３の揺れをより早期に減衰させることができる。

このように、免震建物用の衝撃吸収装置としては、例えば、図２に示すように、２０℃における等価粘性減衰定数ｈｅｑが０．１０以上の高減衰ゴムからなり、基部２１と、基部２１から立ち上がった柱部２２と、柱部２２の先端に設けられた当接部２３とを備えているとよい。ここで、基部２１は、互いに対向する建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとの少なくとも一方に取り付けられる取付部が設けられているとよい。

なお、上述した実施形態では、衝撃吸収部材１４の取り付けは、種々の取り付け構造を採用できるが、衝撃吸収部材１４に高減衰ゴムを用いる場合には、ビスなどにより、交換可能に取り付けられているとよい。

また、衝撃吸収部材１４は、基本的には、免震装置の変形性能を超えるような大きな揺れに備えるものである。このため、衝撃吸収部材１４の高さＨ（図２参照）は、例えば、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとの間隔Ａの５０％以下、より好ましくは３０％以下の高さにするとよい。これにより、免震装置の変形性能内の揺れに対しては、建物１３の側壁１３ａあるいは擁壁１１ａが衝撃吸収部材１４に当たらないように、建物１３の側壁１３ａあるいは擁壁１１ａとの距離を広く確保できる。また、衝撃吸収部材１４の高さＨ（図２参照）は、建物１３の運動エネルギを吸収するのに十分な変形量を確保できるとよく、例えば、建物１３の側壁１３ａと擁壁１１ａとの間隔Ａの２０％程度、さらには１０％程度としてもよい。

以上、免震建物１０について例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されない。衝撃吸収部材の形状なども上述した実施形態に限定されない。

１０ 免震建物
１１ 基礎
１１ａ 擁壁
１２ 免震装置
１３ 建物
１３ａ 側壁
１４、１４Ａ 衝撃吸収部材
２１、２１Ａ 基部
２１ａ フランジ
２２、２２Ａ 柱部
２２Ａ１ 段差
２２Ａ２ スリット
２２ａ 中間部
２３、２３Ａ 当接部
２３Ａ１ 開口
１００ オートグラフ試験機
１０２ 固定台
１０４ 可動台
１０６ 台座
１０８ アクチュエータ
Ｈ 距離（高さ）
ｋ 降伏点
Ｒ１ １回目の変形の履歴曲線
Ｒｎ ２回目以降の変形の履歴曲線

Claims (6)

1. 基礎と、
   前記基礎に配置された免震装置と、
   前記免震装置の上に配置された建物と
   を備え、
   前記免震装置は、前記建物が前記基礎に対して水平に移動するのを許容し、
   前記基礎には、前記建物の側壁の少なくとも一部に対して、間隔を空けて対向した擁壁が設けられており、
   前記建物の前記側壁と前記擁壁とが対向する部位に衝撃吸収部材が設けられており、
   当該衝撃吸収部材は、
   前記建物の前記側壁と前記擁壁との少なくとも一方に取り付けられ、２０℃における等価粘性減衰定数ｈｅｑが０．１０以上の高減衰ゴムによって形成され、かつ、
   圧縮変形に対して降伏した後、荷重が大きくなる圧縮特性を有する、
   中実のブロック状の成形体である、
   免震建物。
2. 前記衝撃吸収部材は、１％以上５％以下の圧縮歪みにて降伏する、請求項１に記載された免震建物。
3. 前記衝撃吸収部材は、矩形のブロックである、請求項１または２に記載された免震建物。
4. ２０℃における等価粘性減衰定数ｈｅｑが０．１０以上の高減衰ゴムによって形成され、かつ、圧縮変形に対して降伏した後、荷重が大きくなる圧縮特性を有する、中実のブロック状の成形体からなる、免震建物用の衝撃吸収装置。
5. 前記衝撃吸収部材は、１％以上５％以下の圧縮歪みにて降伏する、請求項４に記載された免震建物用の衝撃吸収装置。
6. 前記衝撃吸収部材は、矩形のブロックである、請求項４または５に記載された免震建物用の衝撃吸収装置。

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