JP6484474B2 - 変位抑制免震装置及び免震システム - Google Patents

Description

本発明は、建築物や機械装置等の免震構造に用いられる変位抑制免震装置及びこれを用いた免震システムに関する。

構造物への地震力を低減する免震装置として、ゴム状弾性板と硬質板を交互に積層した積層ゴム支承体が知られている。

積層ゴム支承体は、鉛直方向に高い（硬い）剛性、水平方向に低い（軟らかい）剛性を有し、構造物の基礎部分や中間階層等の免震層に配置される。

積層ゴム支承体は、鉛直方向の硬い剛性で上部の構造物を支え、水平方向の柔らかい剛性で剪断変形し、上部の構造物の荷重を支えながら地震による揺れをゆっくりした周期で伝達するようにして構造物への地震力を低減している。

積層ゴム支承体は、想定される地震動に基づいて、該地震動を受けても支承する構造物が耐えうるよう設計されている。

しかしながら、上述した積層ゴム支承体の剪断変形は、長周期パルス性地震動や長周期・長時間地震動等のような想定外の巨大な地震動によって、許容範囲を超えてしまう虞がある。かかる場合には、積層ゴム支承体の損傷や、積層ゴム支承体等が設置された免震層の外周に配された擁壁への衝突が生じる懸念がある。

一方、想定外の巨大な地震動に対して、積層ゴム支承体の損傷や擁壁への衝突が起きないように、積層ゴム支承体の水平剛性を増加して設計すると、発生頻度の多い中・大規模の地震に対する免震性能が低下してしまう問題が生じる。

これらの点を鑑みて、積層ゴム支承体が一定以上変形した際に水平剛性を高くする、あるいは変形が一定以上進行しないようにして積層ゴム支承体の損傷や擁壁への衝突を防ぐ方法が知られている（例えば、特許文献１〜５参照）。

特許文献１には、常時構造物の荷重を受ける第１の免震支持機構と、所定範囲以上の水平方向の変位があった時にのみ構造物の荷重を受ける第２の免震支持機構とからなる免震装置が開示されている。この第２の免震支持機構は、構造物に取り付けられた円錐状凹部の傾斜面と、基礎に取り付けられた積層ゴム本体の凸部の傾斜面とを有する。そして、構造物の水平方向の変位が所定範囲以上になると、互いの傾斜面が当接して、第２の免震支持機構自体でも構造物を支持する。

また、特許文献２には、上部構造を支承する円柱状の中央の第１積層ゴムの外周に、上部構造と離間したリング状の第２積層ゴムを設けた免震構造が開示されている。第１積層ゴム及び第２積層ゴムの間には、上部構造からリング状の水平力伝達治具が下向きに突出している。この特許文献２では、中央の第１積層ゴムが所定量変形した時点で、第２積層ゴムの上端(上プレート)と水平力伝達治具が接触し、上部構造と直接接することなく、水平力を伝達して段階的に剛性を変化させる。

また、特許文献３には、基礎と建築物との間に介在して建築物を水平方向に移動自在に支持する免震積層ゴムを有する免震構造が開示されている。加えて、建築物の底面に滑り鋼板を設ける一方、基礎には、滑り鋼板との間に上下方向に所定量の隙間を有する滑り支持体が設けられている。この滑り支持体は、地震時に基礎が建築物に対して水平方向に変位し、免震積層ゴムが所定量沈み込んだときに、滑り鋼板に摺接し、かつ滑り鋼板を支持する。

また、特許文献４には、建物と基礎の間に配置した免震装置の周りに、所定の間隔をおいて弾性体を主体とする変位制限装置を備えた免震構造が開示されている。この免震構造では、地震時に免震装置が所定の間隔を超えて変形したときに、免震装置と変位制限装置が同時に剪断変形して、免震装置の所定以上の変形を防止する。

また、水平方向の変位を制限する装置として、例えば、特許文献５に示すように、免震床と固定床の間に設けられ、バネを用いて水平方向の変位を制限する免震床の水平大変位制限装置が知られている。この制限装置は、免震床の下面に取付けられて下方に突出している環状の当り板と、免震床に対向している台座の上面中央に固定される突出ストッパと、突出ストッパの外周側位置に固定されたゴム製のドーナツ形付加ばねと、からなる。付加ばねの上面は、環状の当り板の内側で、免震床に対向しており、この上面には環状の受板が固定されている。この装置では、固定床に対する免震床の水平変位が許容値を越えると、当り板が受板に衝突して付加ばねに作用し、水平方向ばね定数が増加して免震床の変位が抑えられる。さらに地震が大きくなって、その応答変位が増し、突出ストッパと付加ばねが当たると、応答水平変位を、全て抑えることができる。

特開平９−１９５５６９号公報 特開平２−１６２３０号公報 特開平９−１９６１１６号公報 特開２０１０−２７０５６９号公報 実開平１−１１２２３５号公報

しかしながら、上述した特許文献１〜５に示す従来の免震装置、免震構造及び制限装置においては、それぞれ以下のような問題がある。

特許文献１では、構造物の水平方向の変位が所定範囲以上になると、第１の免震支持機構に加えて、第２の免震支持機構も構造物の鉛直荷重を支持するため、第２の免震支持機構から構造物の梁等に突き上げる方向に力が加わり、十分な補強をしないと梁にダメージを与える虞がある。また、第２の免震支持機構が構造物を支承した際、構造物を支承する免震支持機構のバランスが変わる。これにより、第１の免震支持機構が構造物から受ける鉛直荷重も変化し、免震装置全体として、所望の免震効果が得られなくなる虞がある。

また、特許文献２では、リング状の第２積層ゴムは、第１積層ゴムを囲むように設けるため、第１積層ゴムの外径によっては、かなり大きな外径で形成されることになる。例えば、第１積層ゴムの外径がφ６００ｍｍやφ１０００ｍｍである場合、内径がφ６００ｍｍ、φ１０００ｍｍを超えるリング状の第２積層ゴムが必要となる。さらに、この構成では、巨大な地震動を抑制するための水平剛性を確保する場合、積層部面積を大きくしたリング状積層ゴムが必要となり、第２積層ゴムの外径は非常に大きくなり、設置スペースに加え、製造設備の問題や重量が一層嵩むという問題が生じる。

また、特許文献３では、滑り支持体の滑り鋼板に対する摺動による摩擦力によって変位抑制を行うため、巨大な地震動の変位抑制は困難である。また、滑り支持体による変位抑制が機能するタイミングは、滑り鋼板と滑り支持体とのクリアランス量によって決まるが、建築物を支持している免震積層ゴムでクリアランス量を一定に制御することは難しく、摩擦力がばらついてしまう。さらに、平常時は、滑り鋼板及び滑り支持体の互いの摺動面が開放された状態となるため、異物が摺動面に付着した場合、免震積層ゴムが所定量沈み込む場合でも、摺動しない虞がある。

更に、特許文献４では、免震装置の積層部側面が変位制限装置に接することで免震装置と変位制限装置が同時に剪断変形する機構となっている。これにより、免震装置が繰り返し変位制限装置と接触することによって、免震装置が局所的に変形し、装置の機能を損なうことで、想定内の中・大規模の地震における免震効果は維持できなくなる懸念がある。また、接触の際に免震装置の積層外周面が破損する虞もある。

また、特許文献５では、当り板と受板が衝突して付加ばねに作用し、さらに突出ストッパと付加ばねが当接した際、付加ばねの変形によって、環状の受板の内周面と突出ストッパが衝突する虞がある。硬質の受板と突出ストッパの衝突による衝撃が硬質の当り板を介して上部の免震床に伝播されてしまい、制限装置、ひいては、免震床を有する構造物の損傷を招く等の虞がある。また、台座（固定床）からの震動が、硬質の突出ストッパ、受板及び当り板を介して上部の免震床に伝播されてしまう問題もある。

本発明の目的は、想定内の中・大規模の地震に対する免震効果を維持しつつ、想定外の巨大な地震による過大な変位を抑制する変位抑制免震装置及び免震システムを提供することを目的とする。

本発明の変位抑制免震装置の一つの態様は、上部構造物と下部構造物の間に配置されて前記上部構造物を免震支承する免震部材とともに、前記上部構造物と前記下部構造物の間に配置される変位抑制免震装置であって、前記下部構造物に対して水平方向に移動可能に配置され、且つ、水平方向に剪断変形可能に形成される変位抑制弾性体と、前記下部構造物に固定され、且つ、前記変位抑制弾性体が水平方向に移動する際の前記下部構造物と前記変位抑制弾性体の相対的な水平変位量を規制する下部変位規制部と、前記上部構造物に固定され、且つ、前記変位抑制弾性体と前記上部構造物とを鉛直方向に常時離間させつつ前記変位抑制弾性体と前記上部構造物が相対的に水平方向に移動する際の水平変位量を規制する上部変位規制部と、を備え、前記変位抑制弾性体は、前記下部構造物に対する前記上部構造物の水平変位が、前記上部変位規制部における水平変位量と前記下部変位規制部における水平変位量との合計変位量を超えた際に、前記上部変位規制部及び前記下部変位規制部により水平方向への移動が規制されて、剪断変形し、前記下部変位規制部は、前記下部構造物から前記変位抑制弾性体側に突設され、且つ、前記変位抑制弾性体と対向配置される下部ロック部材及び下剪断キーのうちの一方を有し、前記変位抑制弾性体は、水平方向に剪断変形可能な弾性本体部の下部で前記下部構造物と対向する対向面から突出する前記下部ロック部材及び前記下剪断キーのうちの他方を有し、前記下部ロック部材は、前記下剪断キーを有する前記下部構造物又は前記変位抑制弾性体に摺動する対向面を有しており、前記下部ロック部材と前記下剪断キーとは、水平方向に間隔をあけて配置され、前記下剪断キーは、前記下部ロック部材を有する前記下部構造物又は前記変位抑制弾性体に対して、鉛直方向に間隔をあけて配置され、前記下部構造物に対する前記上部構造物の水平変位が、前記合計変位量以上生じた際に、水平方向で対向する前記下部ロック部材の側面と前記下剪断キーの側面が当接して、前記弾性本体部の剪断変形を可能にする、構成を採る。

本発明の免震システムの一つの態様は、上記構成の変位抑制免震装置と、上部構造物と下部構造物との間に、前記変位抑制免震装置とともに、前記変位抑制免震装置から離間して配置され、前記上部構造物を常時支持する免震部材と、を備える構成を採る。

本発明によれば、想定内の中・大規模の地震に対する免震効果を維持しつつ、想定外の巨大な地震による過大な変位を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る免震システムを模式的に示す構造物の正面図 本発明の実施の形態１に係る免震システムの要部構成を模式的に示す拡大正面図 本発明の実施の形態１に係る免震システムの積層ゴム支承体（免震部材）を示す正面断面図 本発明の実施の形態１に係る免震システムの変位抑制免震装置を示す正面断面図 本発明の実施の形態１に係る免震システムのロックプレートを示す斜視図 本発明の実施の形態１に係る免震システムの変位抑制免震装置の動作を示す模式図 本発明の実施の形態１に係る免震システムにおける変位抑制免震装置の上部プレートの変形例１を示す水平断面図 本発明の実施の形態１に係る免震システムにおける変位抑制免震装置の上部プレートの変形例２を示す水平断面図 本発明の実施の形態１に係る免震システムの変位抑制免震装置の動作を示す図 本発明の実施の形態２に係る変位抑制免震装置の要部構成を示す正面断面図 本発明の実施の形態２の変位抑制免震装置の動作を示す図 本発明の実施の形態３に係る変位抑制免震装置の要部構成を模式的に示す正面断面図 本発明の実施の形態４に係る変位抑制免震装置の要部構成を模式的に示す正面断面図 本発明の実施の形態５に係る変位抑制免震装置の要部構成を模式的に示す正面断面図 本発明の実施の形態１の免震システムの上部プレートの他の設置例を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜免震システム１０の概要＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る免震システム１０を模式的に示す構造物の正面図である。

図１に示す免震システム１０は、上部構造物としての建築物２０と下部構造物としての基礎３０との間に配置される免震部材としての複数の積層ゴム支承体４０と、建築物２０と基礎３０との間に配置される変位抑制免震装置５０とを有する。また、免震システム１０の外周には擁壁３３が設けられている。

免震システム１０の免震部材としては、図１に示す積層ゴム支承体４０のほか、プラグ入り積層ゴム、高減衰積層ゴム、弾性すべり支承、転がり支承やダンパー等が挙げられ、必要に応じて、これら免震部材も建築物２０と基礎３０との間に配置されてもよい。

図２は、同免震システム１０の要部構成を模式的に示す拡大正面図である。

図１及び図２に示す免震システム１０では、積層ゴム支承体４０は、建築物（上部構造物）２０の柱２１の直下と基礎３０の間に配置される。積層ゴム支承体４０は、建築物２０の鉛直荷重を支持しつつ、建築物２０を基礎（下部構造物）３０に対して相対的に水平方向（図１及び図４のＬ方向）へ移動可能とする。

また、免震システム１０における変位抑制免震装置５０は、建築物２０及び基礎３０間に、積層ゴム支承体４０から離間して配置されている。変位抑制免震装置５０は、ここでは、建築物２０の柱２１間に配設された梁２２と基礎３０との間に配置されているが、例えば、柱２１の直下や建築物２０の四隅等、反力をとることができる位置であればどこに配置してもよく、建築物２０の外周部への配置も可能である。

本実施の形態での免震システム１０では、変位抑制免震装置５０を、複数の積層ゴム支承体４０間に配置することによって、建築物２０を常時支承する積層ゴム支承体４０が所定範囲以上の水平変位となることを抑制する。

＜積層ゴム支承体（免震部材）４０の構成＞
図３は、本発明の実施の形態１に係る免震システム１０の積層ゴム支承体４０の要部構成を示す断面図である。

図３に示す積層ゴム支承体４０は、建築物を常時支持しており、複数の弾性板４１及び硬質板（ここでは中間鋼板）４２を交互に積層して一体化した積層体と、この積層体の上下両端に連結鋼板４３、４４と、フランジ４６、４７を配置した構造を有する。なお、連結鋼板４３とフランジ４６、並びに連結鋼板４４とフランジ４７とは、一体としたフランジ構成としてもよい。

弾性板４１としては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム等のゴム材が挙げられるが、これらに特に限定されず、合成樹脂、ゴムと合成樹脂との混合物等で形成してもよい。弾性板４１と硬質板４２及び上下端部に配した連結鋼板４３、４４は接着して一体化されている。なお、硬質板４２は、鋼板の他、セラミック、プラスチック、繊維強化プラスチック等、金属製板であっても非金属製板であっても構わない。

この積層体（弾性板４１及び硬質板４２）の中央部に、必要に応じて上下に貫通して製造時に使用される位置決め孔４５を設けてもよい。また、連結鋼板４３、４４とフランジ４６、４７は、ボルト４６ａ、４７ａにより固定されている。

積層体の外周面（弾性板４１及び硬質板４２の外周面）には、耐候性に優れたゴム材料等からなる保護層４８が被覆され、積層体は、保護層４８により外部環境から保護されている。なお、保護層４８と積層体との関係は、積層ゴムの外周面に接着剤を塗布して貼り合わせても、自己融着型のテープを巻いても、弾性板４１と保護層４８のゴム材を同時に加硫接着することで一体化してもよい。

このように構成される積層ゴム支承体４０は、建築物２０の柱の真下に位置させており、建築物２０と基礎３０とのそれぞれに、フランジ４６、４７の周縁部のボルト穴４６ｂ、４７ｂに挿通されたボルト（図示略）により固定される。積層ゴム支承体４０では、積層体とフランジ４６、４７とで、鉛直方向の硬い剛性で建築物２０を支え、水平方向の柔らかい剛性で剪断変形することによって、建築物２０の荷重を支えながら地震による揺れをゆっくりした周期で伝達するようにしている。

＜変位抑制免震装置５０の構成＞
図４は、本発明の実施の形態１に係る免震システム１０の変位抑制免震装置５０を示す正面断面図である。

変位抑制免震装置５０は、上部構造物（例えば、建築物２０の梁２２）と、下部構造物（例えば、基礎３０）との間に配置され、上部構造物の下部構造物に対する所定範囲（クリアランスＣ２１＋Ｃ２２）以上の水平方向への変位を抑制する。

変位抑制免震装置５０は、変位抑制弾性体５１と、下部構造物（ここでは、基礎３０）に固定されるとともに変位抑制弾性体５１が載置される下部ロックプレート（以下、「下部プレート」という）５４と、上部構造物（ここでは、建築物２０の梁２２）に固定され、変位抑制弾性体５１と対向配置される上部ロックプレート（以下、「上部プレート」という）５７とを有する。本実施の形態１では、下部プレート５４が、下部変位規制部に相当し、上部プレート５７が、上部変位規制部に相当する。

変位抑制弾性体５１は、弾性本体部５１２と、凸状の上下剪断キー５１４、５１５と、を有する。

弾性本体部５１２は、積層弾性体５１３と、上部対向フランジ５１６と、下部対向フランジ５１７と、を備えている。

積層弾性体５１３は、弾性板５１３ａと硬質板としての中間鋼板５１３ｂが交互に積層され、上下端部に連結鋼板５１３ｃ、５１３ｄが接着された構造を有する。積層弾性体５１３は、積層ゴム支承体４０の積層体と同様の構造であり、中央部に円筒状の位置決め孔５１９を有する。位置決め孔５１９は、空孔のままであっても、弾性体で充填しても、鉛プラグ等の減衰プラグを挿入してもよい。なお、位置決め孔５１９が無い構成であっても構わない。弾性板５１３ａとしては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム等のゴム材が挙げられるが、これらに特に限定されず、合成樹脂、ゴムと合成樹脂との混合物等で形成してもよい。弾性板５１３ａは、積層ゴム支承体４０の弾性板４１を形成する弾性ゴム材と同一であっても、異なった弾性ゴム材でもよい。

また、積層弾性体５１３は、単層の弾性体の上下両端面を金属板である連結鋼板５１３ｃ、５１３ｄで挟持して、接着により一体化する構成としてもよい。

このように構成された積層弾性体５１３において、連結鋼板５１３ｃ、５１３ｄの上下両側には、それぞれ対向フランジ５１６、下部対向フランジ５１７が重ねて設けられている。なお、連結鋼板５１３ｃと上部対向フランジ５１６、並びに連結鋼板５１３ｄと下部対向フランジ５１７とは、一体としたフランジ構成としてもよい。

連結鋼板５１３ｃ、５１３ｄと、上部対向フランジ５１６、下部対向フランジ５１７とは、ボルト５１８により連結固定されている。

上部対向フランジ５１６、下部対向フランジ５１７は、ここでは円盤状に形成されている。上部対向フランジ５１６は、他方の構造物である建築物２０と対向する面（図４では上面５１６ａ）を有し、下部対向フランジ５１７は、その外周部５１７ａを介して基礎（下部構造物）３０に固定された下部プレート５４上に載置されている。

下部対向フランジ５１７は、基礎３０の対向面として機能し、下部対向フランジ５１７には、下剪断キー５１５が基礎３０側（詳細には下部プレート５４の内側）に突出して設けられている。

下剪断キー５１５は、下部プレート５４（詳細は後述する）により囲まれる位置に配置される。図４における実施の形態では、下剪断キー５１５は、下部対向フランジ５１７の中央部、すなわち、弾性本体部５１２の下端中央部に突設されている。

下剪断キー５１５は、柱状、ここでは円柱状に形成され、下部対向フランジ５１７に図示しないボルトで固定されている。下剪断キー５１５の外周側面５１５ａ（側面）は、下部プレート５４の内周側面（側面）５４１と水平方向で当接可能に配置されている。なお、剪断キー５１５の形状は特に限定されず、円柱状以外に多角形形状、筒状としてもよい。

なお、下剪断キー５１５は、積層弾性体５１３の変形でも、変位抑制弾性体５１自体に荷重がかからないように、基礎３０側の対向面とは、互いに離間した状態を保つよう設定されていることが望ましい。ここでは、下剪断キー５１５における基礎３０側の端面（下端面５１５ｂ）と、基礎３０側の対向面３０ａとの間には、予めクリアランスＣ０が設けられている。

下部プレート５４は、下剪断キー５１５の外周側面（側面）５１５ａに対して水平方向に間隔をあけて同心円状に配置されている。下部プレート５４の上面は低摩擦化処理が施され、摺動抵抗の低いコーティング層５４４で構成される。コーティング層５４４である上面に変位抑制弾性体５１、詳細には、下部対向フランジ５１７の外周部５１７ａが載置される。低摩擦化処理を施すことで下部プレート５４の上面となるコーティング層５４４は、研磨により形成されても良く、また、ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）といったフッ素樹脂等の滑り材を下部プレート５４の上面として設けることで、当該上面に載置される弾性本体部５１２（詳細には下部対向フランジ５１７）を摺動可能に支持する構成としてもよい。

具体的には、下部プレート５４は、基礎３０において、上方に突出し、且つ、下剪断キー５１５の外周側面５１５ａから所定間隔（クリアランスＣ２２）を空けて、下剪断キー５１５を取り囲むように設けられる。ここでは、下部プレート５４は、図５に示すように、ドーナツ状に形成されている。下部プレート５４は、ボルト穴５４２に挿通したボルトを介して基礎３０の上面に固定される。下部プレート５４は、例えば、軸を通る平面Ｈ１で分割可能な分割体５４ａ、５４ｂで構成されている。これにより、基礎３０において、変位抑制弾性体５１を配置する位置への設置を容易に行うことができ、設置後、下部プレート５４の内側に、下剪断キー５１４を配置しつつ、下部プレート５４上に変位抑制弾性体５１を載置できる。なお、図５では２分割であるが、分割数は特に限定されず、分割しない構成としても構わない。また、分割位置は対称としなくてもよい。さらに、図４では下部プレート５４における内周側面５４１の上端部を面取りした構成としているが、面取りがない構成としても構わない。

なお、下部プレート５４の内周側面５４１と、下剪断キー５１５の外周側面５１５ａとのクリアランスＣ２２は、後述するクリアランスＣ２１とともに、中・大規模の地震にて想定される変位量を基準に設定する。つまり、剪断キー５１５の外周側面５１５ａと下部プレート５４の内周側面５４１とのクリアランスＣ２２は、想定される中・大地震における水平変位では接しない寸法とする。また、免震システム１０の外周に配置された擁壁３３と建築物２０とのクリアランスＣ４（図２参照）よりも小さくし、ここでは、２００［ｍｍ］程度に設定した。クリアランスＣ２２によって、下部プレート５４は、変位抑制弾性体５１が水平方向に移動する際の基礎３０と変位抑制弾性体５１の相対的な水平変位量を規制する。

一方、変位抑制弾性体５１の上方では、上部対向フランジ５１６の外周部は、他方の構造物である建築物２０と対向する面（図４では上面５１６ａ）に向かって外径が小さくなるように傾斜している。これにより、水平変位により上部対向フランジ５１６の外周部端面が上部プレート５７の内周側面５７１の内側に位置し（例えば、図６Ｄに示す上部対向フランジ外周部左側の端面）、さらに後述する上剪断キー５１４と上部プレート５７の当接により変位抑制弾性体５１が傾斜した状態から、再び元の位置（図４の状態）に戻る際に、上部プレート５７の内周側面５７１の内側に位置していた上部対向フランジ５１６の外周部端面が上部プレート５７の内周側面５７１に接触しても、傾斜によりスムーズに元の位置に移動できる。図４では上部プレート５７における内周側面５７１の下端部を面取りした構成としているが、面取りがない構成としても構わない。

上部対向フランジ５１６の上面５１６ａには、上剪断キー５１４が建築物２０（詳細には上部プレート５７）側に突出するように立設している。

上剪断キー５１４は、上部プレート５７（詳細は後述する）により囲まれる位置に配置される。図４における実施の形態では、上剪断キー５１４は、上部対向フランジ５１６の中央部、すなわち、弾性本体部５１２の上端中央部に立設している。

上剪断キー５１４は、下剪断キー５１５と同様の柱状、ここでは円柱状に形成され、上部対向フランジ５１６にボルトで固定されている。剪断キー５１４の外周側面５１４ａ（側面）は、上部プレート５７の内周側面（側面）５７１と水平方向で当接可能に配置されている。剪断キー５１４の形状は特に限定されず、円柱状以外に多角形形状、筒状等としてもよい。

上剪断キー５１４の上端面５１４ｂと上部構造物（例えば、梁２２）の下面（例えば、梁下面２２ａ）との間の鉛直方向には、クリアランスＣ１が設けられている。このクリアランスＣ１は、積層ゴム支承体４０（図２参照）が過大変位して水平方向に変形（傾斜）して建築物２０が沈み込む場合や経年による沈み込みの場合であっても、互いに離間した状態を保つよう設定される。例えば、平常時（水平変位０）におけるクリアランスＣ１を５０［ｍｍ］程度とした。これにより、変位抑制弾性体５１は、常時、無負荷状態（上部構造物である建築物２０の荷重がかからない状態）が保たれる。クリアランスＣ１は、図４では、上剪断キー５１４の上端面５１４ｂと、建築物（上部構造物）２０の梁下面２２ａとの間で形成しているが、上剪断キー５１４の上端面５１４ｂと対向する上部構造物側の面であれば、どの面で構成してもよい。例えば、上部プレート５７を凹状に形成し、凹部の内周壁面を、内周側面５７１とする場合、凹部の底面部と、上剪断キー５１４の上端面５１４ｂとにより、クリアランスＣ１を構成してもよい。

上部プレート５７は、上剪断キー５１４の外周側面（側面）５１４ａに対して水平方向に間隔をあけて同心円状に配置されている。

上部プレート５７は、建築物２０に固定されている。具体的には、上部プレート５７は、建築物２０において、基礎３０（一方の構造物）と対向する面（建築物２０の梁２２の下面２２ａ）から突出し、且つ、上剪断キー５１４の外周側面５１４ａから所定間隔（クリアランスＣ２１）を空けて、上剪断キー５１４を取り囲むように設けられる。上部プレート５７は、クリアランスＣ１によって、変位抑制弾性体５１と建物２０とを鉛直方向に常時離間させつつ、クリアランスＣ２１によって、変位抑制弾性体５１と建物２０が相対的に水平方向に移動する際の水平変位量を規制する。

ここでは、上部プレート５７は、図５に示す下部プレート５４と同様に、ドーナツ状に形成されている。上部プレート５７は、ボルト穴に挿通したボルトを介して建築物２０の下面（梁下面２２ａ）に固定される。上部プレート５７は、例えば、下部プレート５４と同様に、軸を通る平面で分割可能な分割体で構成する。これにより、上部プレート５７は、下部プレート５４上に載置した変位抑制弾性体５１の剪断キー５１４を囲むように、建築物２０（詳細には梁下面２２ａ）に配置して固定できる。なお、上部プレート５４は、図５に示す下部プレート５４のように２分割で構成することが望ましいが、分割数は特に限定されず、分割しない構成としても構わない。また、分割位置は対称としなくてもよい。さらに、図４では上部プレート５７における内周側面の下端部を面取りした構成としているが、面取りがない構成としても構わない。

また、変位抑制弾性体５１の上部対向フランジ５１６の上面５１６ａと、上部プレート５７の下端面５７４との間には、クリアランス（所定間隔）Ｃ３が設けられている。このクリアランスＣ３は、積層ゴム支承体４０（図２参照）が過大変位して水平方向に変形（傾斜）することで建築物２０が沈み込む場合や経年による沈み込みの場合、さらに上剪断キー５１４と上部プレート５７が当接して変位抑制弾性体５１が傾斜しても、離間状態を保ち、上部対向フランジ５１６の上面５１６ａと上部プレート５７の下端面５７４とが接触しないように設定する。なお、当接して変位抑制弾性体５１が傾斜した際に接触させて傾斜を抑えるようにしてもよい。クリアランスＣ３は、例えば、１０〜３０［ｍｍ］程度で形成される。

また、上部プレート５７の内周側面５７１と、上剪断キー５１４の外周側面５１４ａとのクリアランスＣ２１は、中・大規模の地震にて想定される変位量を基準に設定する。つまり、上剪断キー５１４の外周側面５１４ａと上部プレート５７の内周側面５７１とのクリアランスＣ２１は、想定される中・大地震における水平変位では接しない寸法とする。また、免震システム１０の外周に配置された擁壁３３と建築物２０とのクリアランスＣ４（図２参照）よりも小さくし、ここでは、２００［ｍｍ］程度に設定した。

なお、鉛直方向に対向する面（上端面５１４ｂ、梁下面２２ａ）間のクリアランスＣ１は、常時離間した状態を保つよう設定した上で、上部プレート５７の内周側面５７１と上剪断キー５１４の外周側面５１４ａが当接した際には、上剪断キー５１４の外周側面５１４ａの高さ（鉛直）方向で半分程度の面が上部プレート５７の内周側面５７１に当接するように配置されるのが好適である。

これにより、水平変位によって、上剪断キー５１４が、上部プレート５７の内側から外方に抜けることを防止でき、水平力（剪断力）が剪断キー５１４から確実に弾性本体部５１２に伝達され、水平剛性を効率良く確保できる。

このように上部構造物である建物２０に固定された上部プレート５７と、基礎３０に載置された状態の変位抑制弾性体５１とが相対的に水平変位し、水平変位が所定の間隔（クリアランスＣ２１）以上となった際に、上部プレート５７の内周側面５７１が、上剪断キー５１４の外周面５１４ａに当接する。一方、このとき、鉛直方向に対向する面（上端面５１４ｂ、梁下面２２ａ）間のクリアランスＣ１は、常時離間した状態が保たれ、上剪断キー５１４の上端面５１４ｂは、対向する建築物２０及び上部プレート５７の各下面とは鉛直方向に接しない。つまり、上剪断キー５１４は、上部プレート５７及び上部構造物である建物に対向する対向面が鉛直方向に常時離間している。

＜変位抑制免震装置５０の動作＞
図６は、本発明の実施の形態１に係る免震システム１０の変位抑制免震装置５０の動作を示す図である。

変位抑制免震装置５０では、図６Ａに示す状態において、地震動がある場合、図６Ｂに示すように、上部プレート５７と変位抑制弾性体５１とが相対的に水平変位する。このとき、所定の間隔（クリアランスＣ２１）内の移動であれば、変位抑制弾性体５１に対して、上部プレート５７のみが水平変位することになる。

この地震動が、長周期パルス性地震動や長周期・長時間地震動等のような想定外の巨大な地震動である場合、上部プレート５７が変位抑制弾性体５１に対して、所定の間隔（クリアランスＣ２１）以上に相対的に水平変位する。次いで、上剪断キー５１４の外周側面５１４ａが上部プレート５７の内周側面５７１に当接して、変位抑制弾性体５１に水平力が働く。すると、図６Ｃに示すように、上部プレート５７に上剪断キー５１４が当接した状態で、変位抑制弾性体５１自体が、上部プレート５７の移動に追従して、下部プレート５４上を摺動して水平変位する。次いで、下剪断キー５１５の外周側面５１５ａが、下部プレート５４の内周側面５４１に当接する。すると、図６Ｄに示すように、変位抑制弾性体５１の弾性本体部５１２に水平力（剪断力）が働き、曲げ変形することなく、剪断変形する。すなわち、変位抑制弾性体５１は、基礎（下部構造物）３０に対する建物（上部構造物）２０の水平変位が、上部プレート（上部変位規制部）５７における水平変位量（クリアランスＣ２１と下部プレート（下部変位規制部）５４における水平変位量（クリアランスＣ２２）との合計変位量を超えた際に、上部プレート（上部変位規制部）５７及び下部プレート（下部変位規制部）５４により水平方向の移動が規制されて、水平方向に剪断変形する。これにより、変位抑制弾性体５１に反力が発生することになり、免震システム１０の水平剛性が増加する。

なお、上剪断キー５１４を弾性本体部５１２の上端（上部対向フランジ５１６の上面５１６ａ）に設ける場合、本実施の形態では、上剪断キー５１４は、弾性本体部５１２の中心部に設けている。これにより、上剪断キー５１４が上部プレート５７に当接した際、弾性本体部５１２の外周部近傍に上剪断キー５１４を設けた場合より変位抑制弾性体５１の傾斜を抑えることができる。よって、上剪断キー５１４から確実に変位抑制弾性体５１に水平力（剪断力）が伝達され、免震システム１０の水平剛性が増加する。また、下剪断キー５１５も、上剪断キー５１４と同様の理由により、弾性本体部５１２の下端（下部対向フランジ５１７の下面）に設ける場合、下剪断キー５１５は、弾性本体部５１２の中心部に設けることが望ましい。

本実施の形態の上部プレート５７は、円環状（ドーナツ状）に形成され、上剪断キー５１４の外周面を囲む内周面を設けた構成としたが、上剪断キー５１４が相対的にどの方向に変位しても当接する形状であれば、どのように構成されてもよい。また、下部プレート５４も、上部プレート５７と同様に、円環状（ドーナツ状）に形成され、下剪断キー５１５の外周面を囲む内周面を設けた構成としたが、下剪断キー５１５が相対的にどの方向に変位しても当接する形状であれば、どのように構成されてもよい。図７及び図８に上部プレート５７の変形例を示す。

図７は、本発明の実施の形態１に係る免震システムにおける変位抑制免震装置５０の上部プレートの変形例１を示す水平断面図であり、図８は、同変位抑制免震装置５０の上部プレートの変形例２を示す水平断面図である。

図７に示す上部プレート５７Ａは、常態位置にある円柱状の上剪断キー５１４の外周側面５１４ａから所定間隔を空けて位置する内周側面５７１Ａを有する円環状体に、円柱状の剪断キー５１４の軸心を中心とした放射状のスリット５７５を設けることで構成されている。なお、スリット５７５の幅は上剪断キー５１４の直径よりも短いものとする。このようにスリット５７５が形成されていれば、変位抑制弾性体５１の外側（詳細には上部プレート５７Ａの外周）からでもスリット５７５を通して内側の上剪断キー５１４の状態を視認できる。なお。図７の上部プレート５７Ａは４分割の構成であるが、分割数は２分割でも８分割でも特に限定されない。なお、下部プレート５４も、上部プレート５７Ａの構成と同様に形成してもよい。すなわち、下部プレート５４は、常態位置にある円柱状の下剪断キー５１５の外周側面５１５ａから所定間隔を空けて位置する内周側面を有する円環状体に、円柱状の下剪断キー５１５の軸心を中心とした放射状のスリットを設けた構成としてもよい。

また、図８に示す上部プレート５７Ｂは、常態位置にある上剪断キー５１４の外周側面５１４ａから所定間隔を空いて描く同心円の接線上に、複数の角柱５７６の一側面５７６ａを位置させて、各一側面５７６ａで上剪断キー５１４を囲むように、建築物２０に固定することで構成されている。想定外の巨大な地震動の際は、点線のように複数の角柱５７６の一側面５７６ａと上剪断キー５１４の外周側面５１４ａが当接する。また、角柱５７６間に隙間を設けることで、上部プレート５７Ｂの外側面から内側の上剪断キー５１４の状態を視認できる。なお、下部プレート５４も、上部プレート５７Ｂの構成と同様に形成してもよい。すなわち、下部プレート５４は、常態位置にある下剪断キー５１５の外周側面５１５ａから所定間隔を空いて描く同心円の接線上に、複数の角柱の一側面を位置させて、各側面で上剪断キー５１４を囲むように、建築物２０に固定する構成としてもよい。

なお、変位抑制免震装置５０は、変位抑制免震装置５０を設置する以前の構造物（既存構造物）の免震層性状や、対象とする地震動の性状やレベル、制御目標等に基づいて、設置量を設定する。本実施の形態では、変位抑制免震装置５０の設置量は、既存構造物の剛性の３０％〜１５０％程度の範囲で、制御対象地震動の性状や制御目標を考慮し、時刻歴応答解析による検証を経た上で適切な量を決定する。

＜免震システム１０の動作＞
本実施の形態では、免震システム１０を設置した構造物（建築物２０、基礎３０）において、免震システム１０の外周に配置された擁壁３３と、建築物２０とのクリアランスＣ４は（図２参照）、上剪断キー５１４の外周側面５１４ａと上部プレート５７の内周側面５７１とのクリアランスＣ２１に、下剪断キー５１５の外周側面５１５ａと下部プレート５４の内周側面５４１とのクリアランスＣ２２を加算したクリアランスＣ２１＋Ｃ２２よりも大きい。なお、クリアランスＣ２１＋Ｃ２２は、設計想定範囲内の地震における設計変形量である。例えば、本実施の形態では、クリアランスＣ２１＋Ｃ２２を４００［ｍｍ］として、クリアランスＣ４を８００［ｍｍ］程度に設定した。

図２、図４及び図６Ａ〜図６Ｃに示すように、設計想定範囲内の中・大地震においては、建築物２０の水平変形量は、クリアランスＣ２１＋Ｃ２２の範囲内となる。このとき、変位抑制免震装置５０では、上剪断キー５１４の外周側面５１４ａと上部プレート５７の内周側面５７１は接触するものの、下剪断キー５１５の外周側面５１５ａと下部プレート５４の内周側面５４１は接触しない。これにより、積層ゴム支承体４０の免震性能が機能する。

そして、設計想定範囲外（想定外）の巨大な地震により過大な変位が発生し、積層ゴム支承体４０の水平変位量がクリアランスＣ２１＋Ｃ２２（４００［ｍｍ］程度）より大きくなる。すると、変位抑制免震装置５０では、上剪断キー５１４の外周側面５１４ａと上部プレート５７の内周側面５７１が接触した後、下部プレート５４上で、変位抑制弾性体５１自体が水平変位し、下剪断キー５１５の外周側面５１５ａと下部プレート５４の内周側面５４１が接触する。これにより、剪断力が変位抑制弾性体５１（具体的には積層弾性体５１２）に伝達されて、変位抑制弾性体５１（具体的には積層弾性体５１２）が剪断変形する。これにより、変位抑制弾性体５１の水平剛性が、積層ゴム支承体４０による剛性に加わり、免震システム１０全体の剛性が増し、水平力に対する変位を抑えることができる。したがって、図９に示すように、クリアランスＣ２１＋Ｃ２２を境に水平変位に対する水平剛性Ｋ１が水平剛性Ｋ２に増加することで、水平変位量は、クリアランスＣ４（８００［ｍｍ］程度）まで至らず、建築物２０は、擁壁３３に接触することがない。これにより、上部構造物である建築物２０が、擁壁３３に衝突する等して破損することを回避できる。また、仮にクリアランスＣ４（８００［ｍｍ］程度）以上の変位となったとしても、変位抑制免震装置５０の機能により水平力を大幅に抑え、速度が低減した状態で衝突させるため、破損を軽減することができる。なお、Ｋ１は、免震部材、ここでは積層ゴム支承体４０による水平剛性を示す。

このように免震システム１０によれば、想定内の中・大地震に対しては、変位抑制免震装置５０が機能すること無く、免震部材（積層ゴム支承体４０の他、プラグ入り積層ゴム、高減衰積層ゴム、弾性すべり支承、転がり支承やダンパー等）が免震効果を発揮する。

加えて、想定外の巨大地震による過大変位時には、上剪断キー５１４の外周側面５１４ａと上部プレート５７の内周側面５７１が当接した後、下剪断キー５１５の外周側面５１５ａと上部プレート５４の内周側面５４１が当接することで変位抑制弾性体５１に水平力（剪断力）に対する反力が発生する。このように、変位抑制弾性体５１の水平剛性が加わることで免震システム１０の水平剛性が増加し、建築物２０の変位を抑制して擁壁３３への衝突を回避できる。また、仮に擁壁３３に衝突したとしても破損を軽減することができる。このように、免震システム１０によれば、想定内の中・大規模の地震に対する免震効果を維持しつつ、想定外の巨大な地震による過大な変位を抑制することができる。

また、変位抑制免震装置５０における設定変形量を、変位抑制弾性体５１（具体的には積層弾性体５１２）の上下で、クリアランスＣ２１、Ｃ２２として確保した。これにより、変位抑制弾性体５１（具体的には積層弾性体５１２）の上下の一方のみで設定変形量、つまり、クリアランスを確保する構成と比較して、変位抑制弾性体５１（具体的には積層弾性体５１２）の空動距離を小さくすることができ、変位抑制装置５０全体のコンパクト化、ひいては、設置スペースのコンパクト化を図ることができる。また、変位抑制免震装置５０全体のコンパクト化により、変位抑制免震装置５０自体の設置作業も容易となる。

また、変位抑制弾性体５１の上剪断キー５１４の上面は、平常時、想定内の中・大地震時及び過大変位時の何れの状態においても対向する建築物２０下面（又は、上部プレート５７の凹部底面）との鉛直方向におけるクリアランスＣ１は保たれる（Ｃ１＞０）。よって、上剪断キー５１４の外周側面５１４ａと上部プレート５７の内周側面５７１が当接し、且つ、下剪断キー５１５の外周側面５１５ａと下部プレート５４の内周側面５４１が当接しても建築物２０から免震部材（例えば、積層ゴム支承体４０）個々に負荷される鉛直荷重のバランスは変わらない。これにより、特許文献１と異なり、第１の免震支持機構（積層ゴム支承体４０に相当）が構造物から受ける鉛直荷重の変化によって、免震システム全体として、所望の免震効果が得られなくなる虞はない。

また、変位抑制弾性体５１の設置に際して、上部構造物である建築物２０をジャッキアップして取り付ける必要もなく、既存の建築物、具体的には、想定内の巨大な地震を免震する免震部材（積層ゴム支承体４０）を取り付けた構造物にも容易に設置できる。加えて、変位抑制弾性体５１の設置に際し、上部構造物である建物２０と下部構造物である基礎３０の双方に、弾性本体部５１２を含む変位抑制弾性体５１を固定していない。これにより、弾性本体部５１２を建物２０及び基礎３０の一方に固定する場合と比較して、建物２０及び基礎３０の間に容易に設定できる。これにより、既に想定内の地震に対応する免震部材が設けられている構造物においても、想定内の中・大規模の地震に対する免震効果を維持しつつ、想定外の巨大な地震に対応する変位抑制効果を実現することができる。

また、本実施の形態では、免震システム１０の免震層の外周に、擁壁３３が設けられた構成としたが、擁壁３３が無い構造物への適用も可能である。上下剪断キー５１４、５１５と上下部プレート５７、５４の当接により、変位抑制弾性体５１の水平剛性が加わることで免震システム１０の水平剛性が増加し、建築物２０の水平変位を抑制して、想定内の中・大規模の地震に対する免震効果は勿論のこと、想定外の巨大な地震が発生しても好適に変位抑制効果を発揮できる。

さらに、変位抑制装置５０では、剪断キー５１４、５１５が、平面視して弾性本体部５１２の中心（中央部）に設けられているので、地震により回転力を伴う過大変位であっても、確実に弾性本体部５１２に剪断力を伝達して、免震層全体の剛性を高くできる。

（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２に係る変位抑制免震装置５０Ａの要部構成を示す正面断面図である。なお、この変位抑制免震装置５０Ａは、図４に示す実施の形態１における変位抑制免震装置５０と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１０に示す変位抑制免震装置５０Ａは、図４に示す変位抑制免震装置５０の構成において、下部プレート５４及び上部プレート５７の内周側面５４１、５７１に、上下剪断キー５１５、５１４が当接した際の衝撃を和らげる緩衝材５５、５６を設けたものである。

具体的には、変位抑制免震装置５０Ａは、変位抑制弾性体５１と、下部構造物（ここでは、基礎３０）に固定されるとともに変位抑制弾性体５１が載置される下部プレート５４と、上部構造物（ここでは、建築物２０の梁２２）に固定され、変位抑制弾性体５１と対向配置される上部プレート５７と、緩衝材５５、５６とを有する。

緩衝材５５、５６は、ゴム板等の弾性体で構成されている。緩衝材５６は、下部プレート５４の内周側面５４１と、下部プレート５４の内側の底面、つまり、下剪断キー５１５の下端面５１５ｂと対向する基礎３０の対向面３０ａ（基礎３０において内周側面５４１で囲まれた部位）とに跨がって設けられている。緩衝材５６は、基礎３０側の部位において、下剪断キー５１５が相対的に移動した際に当接する箇所に配置される。

緩衝材５５は、上部プレート５７の内周側面５７１と、上部プレート５７の内側の底面、つまり、上剪断キー５１４の上端面５１４ｂと対向する建物２０の対向面（梁２０の下面２２ａにおいて内周側面５７１で囲まれた部位）とに跨がって設けられている。緩衝材５５は、建物２０側の部位において、上剪断キー５１４が相対的に移動した際に当接する箇所に配置される。

この構成により、想定外の巨大な地震により過大な変位が発生して、変位抑制弾性体５１が動作して変位抑制弾性体５１の水平剛性を、積層ゴム支承体４０による剛性に加える際に、図１１に示すように、滑らかに連続して加えることができる。

（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３に係る変位抑制免震装置５０Ｂの要部構成を模式的に示す正面断面図である。なお、この変位抑制免震装置５０Ｂは、図４に示す実施の形態１における変位抑制免震装置５０と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１２に示す変位抑制免震装置５０Ｂは、図４に示す変位抑制免震装置５０の構成において、下部プレート５４に底面部５４５を形成するとともに、上部プレート（上部ロック部材）５７を、上部対向フランジ５１６に一体に形成し、上剪断キー５１４を変位抑制弾性体５１から外して上部構造物である建物２０側に固定している。

具体的には、変位抑制免震装置５０Ｂは、変位抑制弾性体５１Ｂと、下部プレート（下部変位規制部）５４Ｂと、上剪断キー（上部変位規制部）５１４と、を有する。

変位抑制弾性体５１Ｂは、積層弾性体５１３を有する弾性本体部５１２と、弾性本体部５１２の上部対向フランジ５１６に一体に形成された上部プレート５７Ｂと、下剪断キー５１５とを有する。

上部プレート部５７Ｂは、水平方向に剪断変形可能な弾性本体部５１３の上部で前記上部構造物と対向する対向面から突出し、上剪断キー５１４の周囲に所定間隔（クリアランスＣ２１）を空けて同心円状に配置されている。また、上部プレート部５７Ｂにおける建物２０（梁２２の下面２２ａ）に対向する対向面は、建物２０（梁２２の下面２２ａ）に対して、鉛直方向に常時離間している。

上剪断キー５１４は、上部構造物（ここでは、建築物２０の梁２２）から変位抑制弾性体５１側に突出して設けられ、変位抑制弾性体５１と対向配置される。

上部プレート５７Ｂと、上剪断キー５１４とは、基礎３０に対する建物２０の水平変位が、上剪断キー５１４における水平変位量（図４のクリアランスＣ２１に相当）以上生じた際に、水平方向に対向する上部プレート５７Ｂの内周側面５７１と上剪断キー５１４の外周側面５１４ａが当接する。

下部プレート５４Ｂは、基礎３０から変位抑制弾性体５１側に突設され、且つ、変位抑制弾性体５１と対向配置されている。下部プレート５４Ｂには、内側に下剪断キー５１５を配置した状態で、変位抑制弾性体５１が載置される。

下部プレート５４Ｂと、下剪断キー５１５とは、水平方向に間隔をあけて同心円状に配置され、且つ、基礎３０に対する建物２０の水平変位が、上剪断キー５１４における水平変位量と下部プレート５４Ｂにおける水平変位量の合計変位量以上生じた際に、水平方向に対向する下部プレート５４Ｂの内周側面５４１と下剪断キー５１５の外周側面５１５ａが当接する。

これにより、実施の形態１の変位抑制免震装置５０と同様の作用効果を得ることができる。

（実施の形態４）
図１３は、本発明の実施の形態４に係る変位抑制免震装置５０Ｃの要部構成を模式的に示す正面断面図である。なお、この変位抑制免震装置５０Ｃは、図４に示す実施の形態１における変位抑制免震装置５０と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１３に示す変位抑制免震装置５０Ｃは、図４に示す変位抑制免震装置５０の構成において、上部プレート５７に底面部５７８を形成するとともに、下部プレート（下部ロック部材）５４Ｃを、下部対向フランジ５１７に一体に形成し、下剪断キー５１５を変位抑制弾性体５１から外して下部構造物である基礎３０側に固定している。

具体的には、変位抑制免震装置５０Ｃは、変位抑制弾性体５１Ｃと、下剪断キー（下部変位規制部）５１５が形成された底面板５１５１と、上部プレート（上部変位規制部）５７Ｃと、を有する。

変位抑制弾性体５１Ｃは、積層弾性体５１３を有する弾性本体部５１２と、弾性本体部５１２の上部対向フランジ５１６に一体に形成された上剪断キー５１４と、弾性本体部５１２の下部対向フランジ５１７に一体に形成された下部プレート５４Ｃと、を有する。

上部プレート５７Ｃは、弾性本体部５１３の上部で突出する上剪断キー５１４の周囲に所定間隔（図４に示すクリアランスＣ２１に相当）を空けて同心円状に配置されている。なお、上部プレート部５７Ｃにおいて変位抑制弾性体５１Ｃに対向する対向面は、変位抑制弾性体５１Ｃに対して、鉛直方向に常時離間している。また、上剪断キー５１４における建物２０（梁２２の下面２２ａ）側に対する対向面（ここでは、底面部５７８に対する対向面）は、底面部５７８に対して鉛直方向に常時離間している。

下剪断キー５１５は、基礎３０側（ここでは、基礎３０に固定される底面板５１５１の中央部）から変位抑制弾性体５１側に突出して設けられ、変位抑制弾性体５１と鉛直方向で離間して対向配置される。

底面板５１５１の上面には、下剪断キー５１５の周囲に低摩擦化処理が施され、摺動抵抗の低いコーティング層５１５２（コーティング層５４４と同様）が形成されている。

このコーティング層５１５２上に、下部プレート５４Ｃが、その下端部を当接させた状態で、摺動可能に載置されている。

下部プレート５４Ｃは、下剪断キー５１５の周囲に所定間隔（図４で示すクリアランスＣ２２に相当）を空けて同心円状に配置されている。これにより、下剪断キー５１５は、弾性本体部５１２の下部で、下方に凹状に開口する下部プレート５４Ｃ内の略中央部に配置される。なお、下剪断キー５１５は、下部プレート５４Ｃの底面（下部対向フランジ５１７の下面に相当）と鉛直方向で常時離間していることが好ましい。

上部プレート５７Ｃと、上剪断キー５１４とは、基礎３０に対する建物２０の水平変位が、上剪断キー５１４における水平変位量（図４のクリアランスＣ２１に相当）以上生じた際に、水平方向に対向する上部プレート５７Ｃの内周側面５７１と上剪断キー５１４の外周側面５１４ａが当接する。

下部プレート５４Ｃは、変位抑制弾性体５１から基礎３０側に突設され、且つ、基礎３０（ここでは、基礎３０に固定された底面板５１５１）と対向配置されている。また、下部プレート５４Ｂと下剪断キー５１５とは、水平方向に間隔をあけて配置されている。

下部プレート５４Ｃと下剪断キー５１５は、基礎３０に対する建物２０の水平変位が、上剪断キー５１４における水平変位量と下剪断キー５１５における水平変位量の合計変位量（図４で示すクリアランスＣ２１＋Ｃ２２に相当）以上生じた際に、水平方向に対向する下部プレート５４Ｃの内周側面５４１と下剪断キー５１５の外周側面５１５ａが当接する。

これにより、実施の形態１の変位抑制免震装置５０と同様の作用効果を得ることができる。

（実施の形態５）
図１４は、本発明の実施の形態５に係る変位抑制免震装置５０Ｄの要部構成を模式的に示す正面断面図である。なお、この変位抑制免震装置５０Ｄは、図４に示す実施の形態１における変位抑制免震装置５０と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１４に示す変位抑制免震装置５０Ｄは、図４に示す変位抑制免震装置５０の構成において、上部プレート（上部ロック部材）５７を、上部対向フランジ５１６に一体に形成し、上剪断キー５１４を変位抑制弾性体５１から外して上部構造物である建物２０側に固定している。加えて、上剪断キー５１４を、建物２０（梁２２の下面２２ａ）に固定する円盤状の固定板５１４１の中央に一体的に形成し、下部プレート（下部ロック部材）５４Ｄを、下部対向フランジ５１７に一体に形成し、下剪断キー５１５を変位抑制弾性体５１から外して下部構造物である基礎３０側に固定している。

具体的には、変位抑制免震装置５０Ｄは、変位抑制弾性体５１Ｄと、上剪断キー５１４Ｄが形成された固定板５１４１と、下剪断キー（下部変位規制部）５１５が形成された底面板５１５１と、を有する。

変位抑制弾性体５１Ｄは、積層弾性体５１３を有する弾性本体部５１２と、弾性本体部５１２の上部対向フランジ５１６に一体に形成された上部プレート５７Ｄと、弾性本体部５１２の下部対向フランジ５１７に一体に形成された下部プレート５４Ｄと、を有する。

上部プレート５７Ｄは、建物２０（梁の下面２２ａ）から突出する上剪断キー５１４Ｄの周囲に所定間隔（図４に示すクリアランスＣ２１に相当）を空けて同心円状に配置されている。なお、上部プレート部５７Ｄにおいて建物２０（ここでは、梁の下面２２ａに固定された固定板５１４１の下面）に対向する対向面は、固定板５１４１に対して、鉛直方向に常時離間している。また、剪断キー５１４において建物２０（梁２２の下面２２ａ）側に対する対向面（ここでは、底面部５７８に対する対向面）は、底面部５７８に対して鉛直方向に常時離間している。

下剪断キー５１５は、基礎３０側（ここでは、基礎３０に固定される底面板５１５１の中央部）から変位抑制弾性体５１側に突出して設けられ、変位抑制弾性体５１と鉛直方向で離間して対向配置される。

底面板５１５１の上面には、下剪断キー５１５の周囲に低摩擦化処理が施され、摺動抵抗の低いコーティング層５１５２が形成されている。

このコーティング層５１５２上に、下部プレート５４Ｄが、その下端部を当接させた状態で、摺動可能に載置されている。

下部プレート５４Ｄは、下剪断キー５１５の周囲に所定間隔（図４で示すクリアランスＣ２２に相当）を空けて同心円状に配置されている。これにより、下剪断キー５１５は、弾性本体部５１２の下部で、下方に凹状に開口する下部プレート５４Ｃ内の略中央部に配置される。なお、下剪断キー５１５は、下部プレート５４Ｃの底面（下部対向フランジ５１７の下面に相当）と鉛直方向で常時離間していることが好ましい。

上部プレート５７Ｄと、上剪断キー５１４Ｄとは、基礎３０に対する建物２０の水平変位が、上剪断キー５１４Ｄにおける水平変位量（図４のクリアランスＣ２１に相当）以上生じた際に、水平方向に対向する上部プレート５７Ｄの内周側面５７１と上剪断キー５１４の外周側面５１４ａが当接する。

下部プレート５４Ｄは、変位抑制弾性体５１から基礎３０側に突設され、且つ、基礎３０（ここでは、基礎３０に固定された底面板５１５１）と対向配置されている。また、下部プレート５４Ｄと下剪断キー５１５とは、水平方向に間隔をあけて配置されている。

下部プレート５４Ｄと下剪断キー５１５は、基礎３０に対する建物２０の水平変位が、上剪断キー５１４における水平変位量と下剪断キー５１５における水平変位量の合計変位量（図４で示すクリアランスＣ２１＋Ｃ２２に相当）以上生じた際に、水平方向に対向する下部プレート５４Ｄの内周側面５４１と下剪断キー５１５ａの側面が当接する。

これにより、実施の形態１の変位抑制免震装置５０と同様の作用効果を得ることができる。

なお、各実施の形態における変位抑制免震装置５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄにおいて、変位抑制弾性体５１の弾性本体部５１２は、単層の弾性体構造でも複数の弾性板５１３ａと硬質板としての中間鋼板５１３ｂとを交互に積層した構造のどちらでもよいが、積層構造とすることで、単層構造より鉛直剛性や回転剛性を高くすることができる。

これにより、本実施の変位抑制免震装置５０（５０Ａ〜５０Ｄ）のように、変位抑制弾性体５１、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ側の上部プレート或いは上剪断キーが、自由端であっても、上剪断キーと上部プレートが当接することによる変位抑制弾性体５１、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄの傾斜を抑え、回転を伴う変位であっても安定した水平変形を得ることができる。これにより、免震対象の建築物２０の水平剛性を確実に増加させることができる。

変位抑制弾性体５１、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄの弾性本体部５１２を積層構造とする場合、弾性板５１３ａの剪断弾性係数をＧ［Ｎ／ｍｍ^２］、一次形状係数をＳ_１、二次形状係数をＳ_２としたとき、以下の条件を満足するよう構成する。

（ａ）０．２０≦Ｇ≦１．２０、好ましくは０．３９≦Ｇ≦０．８０
（ｂ）１０≦Ｓ_１≦６０、好ましくは２０≦Ｓ_１≦４０
（ｃ）４≦Ｓ_２≦１０、好ましくは５≦Ｓ_２≦８

ここで、一次形状係数Ｓ_１は、鉛直剛性、回転剛性に関するパラメーターであり、Ｓ_１が大きくなるほど、鉛直剛性や曲げ剛性が大きくなる。また、二次形状係数Ｓ_２は、載荷能力や水平剛性に関するパラメーターであり、Ｓ_２が大きくなるほど座屈や曲げ変形を起こしにくい形状となる。Ｓ_１、Ｓ_２は下記式（１）、（２）により求められる。

Ｓ_１＝（Ｄ_１−Ｄ_２）／４ｔ_Ｒ −（１）
Ｓ_２＝Ｄ_１／ｎｔ_Ｒ −（２）
Ｄ_１：弾性板５１３ａの外径
Ｄ_２：位置決め孔５１９の直径 （Ｄ_２＝０を含む）
ｔ_Ｒ：弾性板５１３ａの１層あたりの厚さ
ｎ：弾性板５１３ａの積層枚数ｎ

各実施の形態における上剪断キー５１４、５１４Ｄは、常時、想定内の中・大地震時及び過大変位時の何れの状態においても、上部構造物である建物（或いは変位抑制弾性体）と対向する対向面は鉛直方向に離間し、無面圧の状態が維持されている。これにより、想定外の巨大な地震により、上部プレートと上剪断キー５１４、５１４Ｄが当接しても上部構造物（建築物２０）から個々の免震部材（積層ゴム支承体４０）への鉛直荷重のバランスは変わらない。よって、既に免震部材（積層ゴム支承体４０のほか、プラグ入り積層ゴム、高減衰積層ゴム、弾性すべり支承、転がり支承やダンパー等）が構築された構造物に対して、既存の免震部材の免震機能を損なうこと無く、本実施の形態の変位抑制免震装置５０を容易に設置して免震システム１０を形成することができる。

このように本実施の形態の変位抑制免震装置５０、５０Ａ〜５０Ｄは、上部構造物（建築物）２０と下部構造物（基礎）３０の間に配置されて上部構造物２０を免震支承する免震部材（積層ゴム支承体）４０とともに、上部構造物２０と下部構造物３０の間に配置される変位抑制免震装置である。変位抑制免震装置５０、５０Ａ〜５０Ｄは、下部構造物３０に対して水平方向に移動可能に配置され、且つ、水平方向に剪断変形可能に形成される変位抑制弾性体５１、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄと、下部構造物３０に固定され、且つ、変位抑制弾性体５１、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄが水平方向に移動する際の下部構造物３０と変位抑制弾性体５１、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄの相対的な水平変位量を規制する下部変位規制部（下部プレート５４、５４Ｂ、下剪断キー５１５等）と、上部構造物２０に固定され、且つ、変位抑制弾性体５１、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄと上部構造物２０とを鉛直方向に常時離間させつつ変位抑制弾性体５１、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄと上部構造物２０が相対的に水平方向に移動する際の水平変位量を規制する上部変位規制部（上部プレート５７、５７Ｃ、上線断キー５１４等）と、を備える。変位抑制弾性体５１、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄは、下部構造物３０に対する上部構造物２０の水平変位が、上部変位規制部（上部プレート５７、５７Ｃ、上線断キー５１４等）における水平変位量と下部変位規制部（下部プレート５４、５４Ｂ、下剪断キー５１５等）における水平変位量との合計変位量を超えた際に、上部変位規制部及び前記下部変位規制部により水平方向への移動が規制されて、剪断変形する。

例えば、本実施の形態の変位抑制免震装置５０、５０Ａ〜５０Ｄによれば、下部構造物（基礎）３０に対して水平方向に移動可能に配置され、且つ、水平方向に剪断変形可能に形成される変位抑制弾性体５１、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄと、上部構造物２０又は下部構造物３０の他方の構造物に固定され、変位抑制弾性体５１、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄと対向配置される剪断キー（上剪断キー５１４、５１４Ｄ、下剪断キー５１５）と、を備えてもよい。変位抑制弾性体５１、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄは、上部構造物と鉛直方向に常時離間させつつ、弾性本体部５１２と、弾性本体部５１２において前記他方の構造物と対向する対向面から突出するロックプレート（例えば、上部ロック部材である上部プレート５７、下部ロック部材である下部プレート５４Ｃ、５４Ｄ等）とからなるようにしてもよい。剪断キー（上剪断キー５１４、５１４Ｄ、下剪断キー５１５等）は、弾性本体部５１２に対向する対向面が弾性本体部１２に対して鉛直方向に常時離間している。ロックプレート（例えば、上部プレート５７、５７Ａ〜５７Ｄ、下部プレート５４Ｂ〜５４Ｄ）と、剪断キー（例えば、上剪断キー５１４、５１４Ｄ、下剪断キー５１５）とは、水平方向に間隔をあけて配置され、且つ、一方の構造物に対する他方の構造物の水平変位が間隔以上生じた際に、水平方向に対向するロックプレート（上部プレート５７、５７Ａ〜５７Ｄ、下部プレート５４、５４Ｂ〜５４Ｄ）の側面（５４１、５７１）と剪断キーの側面（５１４ａ、５１５ａ）が当接する。

なお、実施の形態の変位抑制免震装置５０Ａにおける緩衝材５５、５６は、図１２〜図１４に示す変位抑制免震装置５０Ｂ〜５０Ｄに適用可能であることは勿論である。すなわち、図１２〜図１４に示す上下剪断キーが水平方向に変位した際に、上下部プレートの当接する箇所に緩衝材を設けても良い。また、緩衝材は、各実施の形態１〜５における上下剪断キーの外周側面に設けてもよい。

また、本実施の形態では、上部構造物としての建築物２０と、下部構造物としての基礎３０との間に配置した免震システム１０として説明したが、構造物の中間階層に本発明の免震システム１０を適用してもよい。

また、本実施の形態１では、変位抑制免震装置５０は、建築物２０の柱２１間に配設された梁２２と基礎３０との間に配置されているが、例えば、柱２１の直下や建築物２０の四隅等、反力がとることができる位置であればどこに配置してもよい。

さらに、例えば、図４における実施の形態１では、上部プレート５７は、梁下面２２ａに直接設置しているが、図１５に示すように柱２１から延設したフレーム２４のフレーム面（下面）に上部プレート５７を設置してもよく、固定方法は特に限定されない。

以上、本発明の実施の形態について説明した。なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。つまり、上記装置の構成や各部分の形状についての説明は一例であり、本発明の範囲においてこれらの例に対する様々な変更や追加が可能であることは明らかである。

本発明に係る変位抑制免震装置及び免震システムは、想定内の中・大規模の地震に対する免震効果を維持しつつ、想定外の巨大な地震による過大な変位を抑制できる効果を有し、新規のみならず、既存の構造物に対して実施する免震システムとして有用である。また、建築物への適用のみならず、床免震や機械等に対する免震システムとしても有用である。

１０ 免震システム
２０ 建築物（上部構造物）
３０ 基礎（下部構造物）
３３ 擁壁
４０ 積層ゴム支承体（免震部材）
４１ 弾性板
４２ 硬質板（中間鋼板）
４３、４４ 連結鋼板
４５、５１９ 位置決め孔
４６、４７ フランジ
４６ａ、４７ａ、５１８ ボルト
４６ｂ、４７ｂ ボルト穴
４８ 保護層
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ 変位抑制免震装置
５１、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ 変位抑制弾性体
５５、５６ 緩衝材
５７、５７Ａ、５７Ｂ、５７Ｃ、５７Ｄ 上部プレート
５１２ 弾性本体部
５１３ 積層弾性体
５１３ａ 弾性板
５１３ｂ 硬質板（中間鋼板）
５１３ｃ、５１３ｄ 連結鋼板
５１４、５１４Ｄ 上剪断キー
５１４ａ 外周側面
５１５ 下剪断キー
５１５ａ 外周側面
５１６ 上部対向フランジ
５１７ 下部対向フランジ
５１７ａ 外周部
５７１ 内周側面
Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ３、Ｃ４ クリアランス

Claims (6)

1. 上部構造物と下部構造物の間に配置されて前記上部構造物を免震支承する免震部材とともに、前記上部構造物と前記下部構造物の間に配置される変位抑制免震装置であって、
   前記下部構造物に対して水平方向に移動可能に配置され、且つ、水平方向に剪断変形可能に形成される変位抑制弾性体と、
   前記下部構造物に固定され、且つ、前記変位抑制弾性体が水平方向に移動する際の前記下部構造物と前記変位抑制弾性体の相対的な水平変位量を規制する下部変位規制部と、
   前記上部構造物に固定され、且つ、前記変位抑制弾性体と前記上部構造物とを鉛直方向に常時離間させつつ前記変位抑制弾性体と前記上部構造物が相対的に水平方向に移動する際の水平変位量を規制する上部変位規制部と、
   を備え、
   前記変位抑制弾性体は、前記下部構造物に対する前記上部構造物の水平変位が、前記上部変位規制部における水平変位量と前記下部変位規制部における水平変位量との合計変位量を超えた際に、前記上部変位規制部及び前記下部変位規制部により水平方向への移動が規制されて、剪断変形し、
   前記下部変位規制部は、前記下部構造物から前記変位抑制弾性体側に突設され、且つ、前記変位抑制弾性体と対向配置される下部ロック部材及び下剪断キーのうちの一方を有し、
   前記変位抑制弾性体は、水平方向に剪断変形可能な弾性本体部の下部で前記下部構造物と対向する対向面から突出する前記下部ロック部材及び前記下剪断キーのうちの他方を有し、
   前記下部ロック部材は、前記下剪断キーを有する前記下部構造物又は前記変位抑制弾性体に摺動する対向面を有しており、
   前記下部ロック部材と前記下剪断キーとは、水平方向に間隔をあけて配置され、
   前記下剪断キーは、前記下部ロック部材を有する前記下部構造物又は前記変位抑制弾性体に対して、鉛直方向に間隔をあけて配置され、
   前記下部構造物に対する前記上部構造物の水平変位が、前記合計変位量以上生じた際に、水平方向で対向する前記下部ロック部材の側面と前記下剪断キーの側面が当接して、前記弾性本体部の剪断変形を可能にする、
   変位抑制免震装置。
2. 前記上部変位規制部は、前記上部構造物から前記変位抑制弾性体側に突設され、且つ、前記変位抑制弾性体と対向配置される上部ロック部材及び上剪断キーのうちの一方を有し、
   前記変位抑制弾性体は、水平方向に剪断変形可能な弾性本体部の上部で前記上部構造物と対向する対向面から突出する前記上部ロック部材及び前記上剪断キーのうちの他方を有し、
   前記上剪断キーは、前記上部ロック部材を有する前記上部構造物又は前記変位抑制弾性体に対して、鉛直方向に常時離間して対向する対向面を有し、
   前記上部ロック部材と前記上剪断キーとは、水平方向に間隔をあけて配置され、且つ、前記下部構造物に対する前記上部構造物の水平変位が、前記上部変位規制部における水平変位量以上生じた際に、水平方向で対向する前記ロック部材の側面と前記上剪断キーの側面が当接して、前記弾性本体部の剪断変形を可能にする、
   請求項１記載の変位抑制免震装置。
3. 前記弾性本体部は、複数の弾性板と硬質板とを交互に積層した構造からなる積層弾性体を有する、
   請求項１または請求項２記載の変位抑制免震装置。
4. 前記積層弾性体は、一次形状係数をＳ_１、二次形状係数をＳ_２、弾性板の剪断弾性係数をＧ〔Ｎ／ｍｍ^２〕としたときに、下記（ａ）〜（ｃ）の条件を満足するように構成されている、
   請求項３記載の変位抑制免震装置。
   （ａ）０．２０≦Ｇ≦１．２０
   （ｂ）１０≦Ｓ_１≦６０
   （ｃ）４≦Ｓ_２≦１０
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の変位抑制免震装置と、
   上部構造物と下部構造物との間に、前記変位抑制免震装置とともに、前記変位抑制免震装置から離間して配置され、前記上部構造物を常時支持する免震部材と、
   を備える、
   免震システム。
6. 前記変位抑制免震装置は、前記上部構造物の梁下位置に配置される、
   請求項５記載の免震システム。

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