JP6875220B2

JP6875220B2 - 免震支持装置

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Publication number: JP6875220B2
Application number: JP2017140270A
Authority: JP
Inventors: 志気　一顕; 一顕志気; 鈴木　清春; 清春鈴木
Original assignee: Oiles Corp
Current assignee: Oiles Corp
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2021-05-19
Anticipated expiration: 2037-07-19
Also published as: JP2019019929A

Description

本発明は、ビル、高架道路、橋、戸建住宅又は建物内収容庫等の構造物の下部構造物である例えば基礎又は床と上部構造物である例えば建物躯体又は建物内収容庫との間に介在されて、地震、交通振動等による下部構造物の振動の上部構造物への伝達を低減して、上部構造物の倒壊等を防止すると共に上部構造物を支持する免震支持装置に関する。

凹球面状の摺動面を有した下沓を下部構造物に、上部構造物には同じく凹球面状の摺動面を有した上沓を夫々取付けて、下沓と上沓との間に摺動体を各摺動面に摺動自在に接触させて介在させた免震支持装置は、従来知られている。

特開２０1４−１２９８５１号公報

従来では、上部構造物と下部構造物との間には、通常、一個の斯かる免震支持装置が配されているが、例えば、大きな矩形底面を有する大荷重の上部構造物を当該一個の免震支持装置で免震支持することが困難となり、斯かる上部構造物を免震支持する場合、上部構造物の矩形底面の四隅下の夫々に免震支持装置を設置することになる。

しかしながら、斯かる免震支持装置の単なる設置では、一応、大きな矩形底面を有する大荷重の上部構造物を免震支持することができるが、下部構造物に対して上部構造物が水平方向に振動しない場合にも、言い換えると、地震が生じていない場合にも、上部構造物の矩形底面の四隅下の夫々から矩形底面外に免震支持装置がはみ出し、見栄えが悪い上に専有空間が大きくなり、加えて、矩形底面外にはみ出した下沓の摺動面に異物等が溜り易く、実際の地震で正常に免震機能を発揮し得ない虞が生じ、斯かる不都合を解消するべく、上部構造物の矩形底面の四隅下の夫々から矩形底面外に免震支持装置がはみ出さないように、当該矩形底面で隠されるようにして上部構造物の矩形底面下に従来の免震支持装置を設置すると、摺動体が矩形底面の周縁から外れることになり、矩形底面の周縁での上部構造物に対する荷重支持が不安定となり、上部構造物に撓みが生じて上部構造物を適切に免震支持し得ず、場合により、上部構造物の周縁に意図しない下方向の外力が加わると、上部構造物が傾いたり、転倒したりする虞が有る。

斯かる不都合は、矩形底面を有した上部構造物に限らず、大きな円形底面を有する大荷重の上部構造物においても生じ得る。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、見栄えのよい上に専有空間を小さくでき、長期に亘って免震機能を発揮し得る上に、上部構造物を適切に免震支持し得る免震支持装置を提供することにある。

本発明の免震支持装置は、上部構造物の下面に固定され、上側に凹となる凹球面が扇形形状に分割された分割部分凹球面を扇形形状の中心が上部構造物の隅部に位置した状態で夫々の下面に有している複数の上側部分凹球面素子と、下部構造物の上面に固定され、前記複数の上側部分凹球面素子の分割部分凹球面の夫々に夫々で対面し、下側に凹となる凹球面が扇形形状に分割された分割部分凹球面を扇形形状の中心が下部構造物の隅部に位置した状態で夫々の上面に有している複数の下側部分凹球面素子と、互いに対面している上側部分凹球面素子及び下側部分凹球面素子間に配されている摺動体とを具備しており、各摺動体は、対応の上側部分凹球面素子の分割部分凹球面に相補的であって滑り自在に面接触した上側部分凸球面を上面に備えた上側摺動部材と、対応の下側部分凹球面素子の分割部分凹球面に相補的であって滑り自在に面接触した下側部分凸球面を下面に備えた下側摺動部材とを有しており、各摺動体の上側摺動部材及び下側摺動部材は、複数の上側部分凹球面素子に対する複数の下側部分凹球面素子の水平面内の相対変位で、上側部分凸球面と上側部分凹球面素子との滑り自在な相補的面接触及び下側部分凸球面と下側部分凹球面素子との滑り自在な相補的面接触を夫々維持すべく、互いに揺動自在に連結されている。

斯かる免震支持装置によれば、各摺動体の上側摺動部材及び下側摺動部材は、複数の上側部分凹球面素子に対する複数の下側部分凹球面素子の水平面内の相対変位で、上側部分凸球面と上側部分凹球面素子との滑り自在な相補的面接触及び下側部分凸球面と下側部分凹球面素子との滑り自在な相補的面接触を夫々維持すべく、互いに揺動自在に連結されている結果、上部構造物の下面及び下面の下方に、複数の上側部分凹球面素子と、この上側部分凹球面素子の夫々に夫々で対面している複数の下側部分凹球面素子と、互いに対面している上側部分凹球面素子及び下側部分凹球面素子間の夫々に配されている摺動体とを配置でき、而して、見栄えのよい上に専有空間を小さくでき、長期に亘って免震機能を発揮し得て上部構造物を適切に免震支持し得る。

本発明の免震支持装置においては、好ましい例では、上側部分凹球面素子は、免震支持する上部構造物の矩形底面の四隅に配されており、この場合、複数の上側部分凹球面素子の夫々及び複数の下側部分凹球面素子の夫々は、水平面内で、言い換えると、平面視で互いに同一であって９０°の中心角をもった扇形形状を有しているとよいが、本発明は斯かる例に限定されず、平面視で互いに同一であって１８０°の中心角をもった扇形形状を有していてもよく、他の例では、上側部分凹球面素子及び下側部分凹球面素子は、免震支持する上部構造物の円形底面の外縁内に少なくとも３個配されており、この場合、３個の上側部分凹球面素子の夫々及び３個の下側部分凹球面素子の夫々は、平面視で互いに同一であって１２０°の中心角をもった扇形形状を有しているとよい。

本発明による免震支持装置においては、更に他の好ましい例では、各摺動体は、上側摺動部材及び下側摺動部材を互いに揺動自在に連結させる相互連結機構を具備しており、斯かる相互連結機構は、球と、互いに対面している上側摺動部材及び下側摺動部材の夫々の面に設けられていると共に球の球面に部分的に滑り自在に接触した部分凹球面とを有していてもよく、これに代えて、半球と、互いに対面している上側摺動部材及び下側摺動部材の面のうちの一方に設けられていると共に半球の半球面に部分的に滑り自在に接触した部分凹球面と、一端では半球に固着されている一方、他端では互いに対面している上側摺動部材及び下側摺動部材の面のうちの他方に固着された突起とを有していてもよい。

本発明の免震支持装置において、好ましい例では、互いに対面している上側摺動部材及び下側摺動部材の夫々の面は、上側摺動部材及び下側摺動部材の互いの揺動を許容するように、隙間をもって互いに対面しているが、必ずしも、斯かる隙間をもって互いに対面していなくてもよく、滑り自在に互いに対面していてもよい。

本発明によれば、見栄えのよい上に専有空間を小さくでき、長期に亘って免震機能を発揮し得て上部構造物を適切に免震支持し得る免震支持装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態の好ましい具体例の側面説明図である。図２は、図１に示す具体例のＩＩ−ＩＩ線矢視断面説明図である。図３は、図１に示す具体例のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面説明図である。図４は、図１に示す具体例の一部断面説明図である。図５は、図１に示す具体例の一部断面説明図である。図６は、図１に示す具体例の摺動体及び相互連結機構の分解斜視説明図である。図７は、図１に示す具体例の分割部分凹球面を合体した部分凹球面の斜視説明図である。図８は、図１に示す具体例の動作説明図である。図９は、図１に示す具体例の動作説明図である。図１０は、本発明の実施の形態の好ましい他の具体例の一部の説明図である。図１１は、本発明の実施の形態の好ましい他の具体例の一部の斜視説明図である。図１２は、本発明の実施の形態の好ましい他の具体例の一部の斜視説明図である。

次に、本発明の実施の形態の好ましい具体例を図面を参照して詳細に説明する。本発明は、これら具体例に何等限定されないのである。

図１から図７において、本例の免震支持装置１は、複数としての４個の上側部分凹球面素子２、３、４及び５と、上側部分凹球面素子２、３、４及び５の夫々に夫々で上下方向Ａにおいて対面している複数としての４個の下側部分凹球面素子６、７、８及び９と、上下方向Ａにおいて互いに対面している上側部分凹球面素子２及び下側部分凹球面素子６間、上側部分凹球面素子３及び下側部分凹球面素子７間、上側部分凹球面素子４及び下側部分凹球面素子８間並びに上側部分凹球面素子５及び下側部分凹球面素子９間の夫々に配されている摺動体１０、１１、１２及び１３とを具備している。

免震支持する上部構造物である建物上躯体２０の矩形状の下面２１の４隅、即ち、四つの角部２２、２３、２４及び２５の夫々に配されて固定される上側部分凹球面素子２、３、４及び５の夫々と、建物上躯体２０を支持する下部構造物である基礎２６の上面２７に配されて固定される下側部分凹球面素子６、７、８及び９の夫々とは、互いに同様に構成されているために、以下、上側部分凹球面素子２について詳細に説明し、その他の上側部分凹球面素子３、４及び５並びに下側部分凹球面素子６、７、８及び９については、必要に応じて言及し、同様に、摺動体１０、１１、１２及び１３の夫々も、互いに同様に構成されているために、以下、摺動体１０について説明し、その他の摺動体１１、１２及び１３については、必要に応じて言及する。

上側部分凹球面素子２は、ボルト又は溶接等により下面２１の角部２２に固定されていると共に水平面Ｈ内で、言い換えると、鉛直方向、即ち、上下方向Ａから見て、更に言い換えると、平面視で９０°の中心角αをもった扇形形状の分割部分凹球面３１を有した素子基台３２と、素子基台３２を取り囲んで当該素子基台３２及び下面２１に固定された囲繞壁３３とを具備している。

素子基台３２は、半径ｒの球面の一部（図７の部分凹球面５５又は５６参照）を更に均等に４分割した分割部分凹球面３１に加えて、下面２１を規定する互いに平行な二つの辺３４及び３５の夫々に平行に伸びた一方の平坦側面３６と、二つの辺３４及び３５に対して直交すると共に二つの辺３４及び３５と協働して下面２１を規定する互いに平行な二つの辺３７及び３８の夫々に平行に伸びた他方の平坦側面３９と、平坦側面３６及び３９間を橋絡する円弧側面４０と、上下方向Ａにおいて分割部分凹球面３１に対向すると共に平面視で９０°の中心角αをもった扇形形状の平坦固定面４１とを具備しており、平坦固定面４１で下面２１の角部２２に固定されている。

囲繞壁３３は、平坦側面３６に固定されていると共に辺３４及び３５の夫々に平行に伸びた一方の平坦壁部４５と、平坦側面３９に固定されていると共に辺３７及び３８の夫々に平行に伸びた他方の平坦壁部４６と、円弧側面４０に固定されていると共に中心角αをもった扇形形状の円弧壁部４７とを一体的に有しており、上側部分凹球面素子２、３、４及び５の夫々における囲繞壁３３は、上下方向Ａにおいて分割部分凹球面３１よりも下方に突出しており、下側部分凹球面素子６、７、８及び９の夫々における囲繞壁３３は、上下方向Ａにおいて分割部分凹球面３１よりも上方に突出している。

上側部分凹球面素子３において、ボルト又は溶接等により下面２１の角部２３に平坦固定面４１で固定されている素子基台３２の一方の平坦側面３６及び当該平坦側面３６に固定された一方の平坦壁部４５は、辺３４及び３５の夫々に平行に伸びている一方、素子基台３２の他方の平坦側面３９及び当該平坦側面３９に固定された他方の平坦壁部４６は、辺３７及び３８の夫々に平行に伸びており、上側部分凹球面素子４において、ボルト又は溶接等により下面２１の角部２４に平坦固定面４１で固定されている素子基台３２の一方の平坦側面３６及び当該平坦側面３６に固定された一方の平坦壁部４５は、辺３４及び３５の夫々に平行に伸びている一方、その他方の平坦側面３９及び当該平坦側面３９に固定された他方の平坦壁部４６は、辺３７及び３８の夫々に平行に伸びており、上側部分凹球面素子５において、ボルト又は溶接等により下面２１の角部２５に平坦固定面４１で固定されている素子基台３２の一方の平坦側面３６及び当該平坦側面３６に固定された一方の平坦壁部４５は、辺３４及び３５の夫々に平行に伸びている一方、その他方の平坦側面３９及び当該平坦側面３９に固定された他方の平坦壁部４６は、辺３７及び３８の夫々に平行に伸びている。

上側部分凹球面素子２、３、４及び５の夫々と同様に、上下方向Ａにおいて上側部分凹球面素子２に対面した下側部分凹球面素子６において、ボルト又は溶接等により上面２７に平坦固定面４１で固定されている素子基台３２の一方の平坦側面３６及び当該平坦側面３６に固定された一方の平坦壁部４５は、辺３４及び３５の夫々に平行に伸びている一方、素子基台３２の他方の平坦側面３９及び当該平坦側面３９に固定された他方の平坦壁部４６は、辺３７及び３８の夫々に平行に伸びており、上下方向Ａにおいて上側部分凹球面素子３に対面した下側部分凹球面素子７において、ボルト又は溶接等により上面２７に平坦固定面４１で固定されている素子基台３２の一方の平坦側面３６及び当該平坦側面３６に固定された一方の平坦壁部４５は、辺３４及び３５の夫々に平行に伸びている一方、素子基台３２の他方の平坦側面３９及び当該平坦側面３９に固定された他方の平坦壁部４６は、辺３７及び３８の夫々に平行に伸びており、上下方向Ａにおいて上側部分凹球面素子４に対面した下側部分凹球面素子８において、ボルト又は溶接等により上面２７に平坦固定面４１で固定されている素子基台３２の一方の平坦側面３６及び当該平坦側面３６に固定された一方の平坦壁部４５は、辺３４及び３５の夫々に平行に伸びている一方、その他方の平坦側面３９及び当該平坦側面３９に固定された他方の平坦壁部４６は、辺３７及び３８の夫々に平行に伸びており、上下方向Ａにおいて上側部分凹球面素子５に対面した下側部分凹球面素子９において、ボルト又は溶接等により上面２７に平坦固定面４１で固定されている素子基台３２の一方の平坦側面３６及び当該平坦側面３６に固定された一方の平坦壁部４５は、辺３４及び３５の夫々に平行に伸びている一方、その他方の平坦側面３９及び当該平坦側面３９に固定された他方の平坦壁部４６は、辺３７及び３８の夫々に平行に伸びている。

上側部分凹球面素子２、３、４及び５の夫々の囲繞壁３３の上下方向Ａにおける下端面５１は、下側部分凹球面素子６、７、８及び９の夫々の囲繞壁３３の上下方向Ａにおける上端面５３に上下方向Ａにおいて隙間５２をもって対面している。

而して、上側部分凹球面素子２、３、４及び５の夫々の分割部分凹球面３１は、平面視で互いに同一の９０°の中心角をもった扇形形状を有していると共に互いに合体することにより平面視で円形形状となって半径ｒの球面の一部である部分凹球面５５を形成するようになっており、下側部分凹球面素子６、７、８及び９の夫々の分割部分凹球面３１もまた、上側部分凹球面素子２、３、４及び５の夫々と同様に、平面視で互いに同一の９０°の中心角をもった扇形形状を有していると共に互いに合体することにより平面視で円形形状となって半径ｒの球面の一部である部分凹球面５６を形成するようになっている。

摺動体１０は、対応の上側部分凹球面素子２の分割部分凹球面３１に滑り自在に面接触すると共に半径ｒの球面の一部であって分割部分凹球面３１に対して相補的な凸面の上側部分凸球面６１を備えた上側摺動部材６２と、対応の下側部分凹球面素子６の分割部分凹球面３１に滑り自在に面接触すると共に半径ｒの球面の一部であって分割部分凹球面３１に対して相補的な凸面の下側部分凸球面６３を備えた下側摺動部材６４とを有しており、摺動体１０は、更に、例えば、地震における建物上躯体２０に対する基礎２６の上下方向Ａに直交する水平面Ｈ内の相対変位で、上側部分凸球面６１と上側部分凹球面素子２の分割部分凹球面３１との滑り自在な相補的面接触及び下側部分凸球面６３と下側部分凹球面素子６の分割部分凹球面３１との滑り自在な相補的面接触を夫々維持すべく、上側摺動部材６２と下側摺動部材６４とを互いに揺動自在に連結させる相互連結機構６５を具備している。

上側摺動部材６２は、上側部分凸球面６１に加えて、当該上側部分凸球面６１に連接された円筒面７１と、円筒面７１に連接された面７２とを具備しており、下側摺動部材６４は、下側部分凸球面６３に加えて、当該下側部分凸球面６３に連接された円筒面７３と、円筒面７３に連接された面７４とを具備している。

相互連結機構６５は、球８１と、互いに対面している上側摺動部材６２及び下側摺動部材６４の夫々の面７２及び７４に設けられていると共に球８１の球面８２に部分的に滑り自在に接触する部分凹球面８３及び８４とを有しており、面７２は、球８１の一部を部分的に受容する部分凹所８５を規定する部分凹球面８３と、部分凹球面８３を囲繞した円環状平坦面８６とを具備しており、面７４は、部分凹所８５と同様に球８１の一部を部分的に受容する部分凹所８７を規定する部分凹球面８４と、部分凹球面８４を囲繞した円環状平坦面８８とを具備しており、而して、互いに対面している上側摺動部材６２及び下側摺動部材６４の夫々の面７２及び７４は、上側摺動部材６２及び下側摺動部材６４の互いの揺動、即ち、球８１の球心を中心とした回転を許容するように、円環状平坦面８６及び８８において隙間８９をもって互いに対面している。

分割部分凹球面３１、上側部分凸球面６１、下側部分凸球面６３、球面８２並びに部分凹球面８３及び８４は、耐荷重性能に優れた上に、滑りにおいて低い摩擦抵抗を呈するように低摩擦係数をもった材料、例えばポリテトラフルオロエチレン等の材料から形成されているとよく、また、トリガ特性を呈するように静摩擦抵抗と動摩擦抵抗とが有意に異なる材料から形成されていてもよい。

以上の免震支持装置１では、地震等が生じていなく、基礎２６に対して建物上躯体２０が水平面Ｈ内で辺３４及び３５の夫々に平行な方向Ｘ及び辺３７及び３８の夫々に平行な方向Ｙのうちのいずれの方向にも変位していない場合には、上側部分凹球面素子２、３、４及び５の夫々と、下側部分凹球面素子６、７、８及び９の夫々とは、上下方向Ａにおいて夫々互いに対面して配されており、摺動体１０、１１、１２及び１３の夫々は、図１から図５に示すように、対応の上側部分凹球面素子２、３、４及び５並びに下側部分凹球面素子６、７、８及び９の分割部分凹球面３１の扇の要に相当する部位の近傍（摺動体１０、１１、１２及び１３の夫々の上側摺動部材６２及び下側摺動部材６４が対応の上側部分凹球面素子２、３、４及び５並びに下側部分凹球面素子６、７、８及び９の平坦壁部４５及び４６の両方に接触する位置）に配されており、この配置では、下側部分凹球面素子６、７、８及び９の夫々の分割部分凹球面３１は、上下方向Ａにおいて建物上躯体２０の下面２１に覆われており、この状態で、例えば地震等により建物上躯体２０に対して基礎２６が方向Ｘにおいて一方の方向Ｘ１に相対的に変位すると、図８に示すように、摺動体１０及び１１の夫々の上側摺動部材６２の上側部分凹球面素子２及び３の夫々の平坦壁部４６への接触により当該摺動体１０及び１１の夫々の上側摺動部材６２の建物上躯体２０に対しての方向Ｘ１の移動が阻止される一方、下側部分凹球面素子８及び９の夫々の平坦壁部４６による摺動体１２及び１３の夫々の下側摺動部材６４の方向Ｘ１の押圧で、摺動体１２及び１３の夫々の下側摺動部材６４が建物上躯体２０に対して方向Ｘ１に移動される結果、下側部分凹球面素子６及び７の夫々の分割部分凹球面３１が、摺動体１０及び１１の夫々の下側摺動部材６４に球面８２に対する部分凹球面８４の滑りを介する球８１の球心を中心とした回転を生じさせつつ当該摺動体１０及び１１の夫々の下側摺動部材６４の下側部分凸球面６３に対して方向Ｘ１に滑って、下側部分凹球面素子６及び７の夫々は、建物上躯体２０に対しての基礎２６の方向Ｘ１の相対的な変位に追従して方向Ｘ１に相対的に変位する一方、摺動体１２及び１３の夫々の上側摺動部材６２の上側部分凸球面６１が、摺動体１２及び１３の夫々の上側摺動部材６２に球面８２に対する部分凹球面８３の滑りを介する球８１の球心を中心とした回転を生じさせつつ上側部分凹球面素子４及び５の夫々の分割部分凹球面３１に対して方向Ｘ１に滑って、下側部分凹球面素子８及び９の夫々は、建物上躯体２０に対しての基礎２６の方向Ｘ１の相対的な変位に追従して方向Ｘ１に相対的に変位し、下側部分凹球面素子６及び７並びに下側部分凹球面素子８及び９の斯かる方向Ｘ１の変位で、建物上躯体２０が上下方向Ａにおいて上昇される。

以上の免震支持装置１では、建物上躯体２０に対しての基礎２６の方向Ｘ１の変位が、それ程大きくなく、摺動体１０及び１１の夫々の下側摺動部材６４の下側部分凹球面素子６及び７の夫々の円弧壁部４７への接触と摺動体１２及び１３の夫々の上側摺動部材６２の上側部分凹球面素子４及び５の夫々の円弧壁部４７への接触とを生じさせない程度である場合には、建物上躯体２０に対しての基礎２６の方向Ｘ１に対しての逆の方向Ｘ２の変位で、建物上躯体２０の上下方向Ａにおける上昇を解消するように、摺動体１０及び１１の夫々の下側摺動部材６４の下側部分凸球面６３と下側部分凹球面素子６及び７の夫々の分割部分凹球面３１との滑り及び摺動体１２及び１３の夫々の上側摺動部材６２の上側部分凸球面６１と上側部分凹球面素子４及び５の夫々の分割部分凹球面３１との滑りが生じて、一旦、図１から図５に示すように、上側部分凹球面素子２、３、４及び５の夫々と下側部分凹球面素子６、７、８及び９の夫々とが、上下方向Ａにおいて夫々互いに対面して配される一方、摺動体１０、１１、１２及び１３の夫々が対応の上側部分凹球面素子２、３、４及び５並びに下側部分凹球面素子６、７、８及び９の分割部分凹球面３１の扇の要に相当する部位の近傍に配され、その後もなお、建物上躯体２０に対して基礎２６が方向Ｘ２に相対的に変位すると、摺動体１０及び１１の夫々の上側摺動部材６２の上側部分凸球面６１が上側部分凹球面素子２及び３の夫々の分割部分凹球面３１に対して方向Ｘ２に滑る一方、下側部分凹球面素子８及び９の夫々の分割部分凹球面３１が摺動体１２及び１３の夫々の下側摺動部材６４の下側部分凸球面６３に対して方向Ｘ２に滑り、下側部分凹球面素子６及び７の夫々は、建物上躯体２０に対しての基礎２６の方向Ｘ２の相対的な変位に追従して方向Ｘ２に相対的に変位する一方、下側部分凹球面素子８及び９の夫々は、建物上躯体２０に対しての基礎２６の方向Ｘ２の相対的な変位に追従して同じく方向Ｘ２に相対的に変位し、下側部分凹球面素子６及び７並びに下側部分凹球面素子８及び９の斯かる方向Ｘ２の変位で、建物上躯体２０が再び上下方向Ａにおいて上昇される。

以上の建物上躯体２０に対しての基礎２６の方向Ｘ１及びＸ２の繰り返し変位（振動）後の地震等の終息で、免震支持装置１では、図１から図５に示すように、上側部分凹球面素子２、３、４及び５の夫々と下側部分凹球面素子６、７、８及び９の夫々とは、上下方向Ａにおいて夫々互いに対面して配される一方、摺動体１０、１１、１２及び１３の夫々は、対応の上側部分凹球面素子２、３、４及び５並びに下側部分凹球面素子６、７、８及び９の分割部分凹球面３１の扇の要に相当する部位の近傍に配される。そして、免震支持装置１では、建物上躯体２０に対する基礎２６の方向Ｘ１及びＸ２の繰り返し変位（振動）エネルギは、建物上躯体２０の上下方向Ａの位置エネルギに変換される結果、建物上躯体２０は、基礎２６の方向Ｘ１及びＸ２の繰り返し変位に対して免震される一方、建物上躯体２０に対する基礎２６の方向Ｘ１及びＸ２の繰り返し変位での球面８２と部分凹球面８３及び８４との間の滑り抵抗（摩擦抵抗）及び上側部分凸球面６１及び下側部分凸球面６３と分割部分凹球面３１との滑り抵抗（摩擦抵抗）に起因する建物上躯体２０の方向Ｘ１及びＸ２の繰り返し変位（水平地震動）は、地震等の終息で、これら摩擦抵抗に起因する発熱で減衰される。

なお、免震支持装置１では、建物上躯体２０に対しての基礎２６の方向Ｘ１の変位が大きい場合において、図９に示すように、摺動体１０及び１１の夫々の下側摺動部材６４が下側部分凹球面素子６及び７の夫々の円弧壁部４７に接触する一方、摺動体１２及び１３の夫々の上側摺動部材６２が上側部分凹球面素子４及び５の夫々の円弧壁部４７に接触する際には、建物上躯体２０は、上側部分凹球面素子２、３、４及び５、摺動体１０、１１、１２及び１３並びに下側部分凹球面素子６、７、８及び９を介して方向Ｘ１の基礎２６の変位と共に方向Ｘ１に変位されて、斯かる大きな基礎２６の方向Ｘ１の変位に対して免震されなくなり、建物上躯体２０に対しての基礎２６の方向Ｘ２の変位が大きい場合も同様である。

更に、免震支持装置１は、建物上躯体２０に対しての基礎２６の方向Ｘ１及びＸ２の変位と同様に、建物上躯体２０に対しての基礎２６の水平面Ｈ内での方向Ｙにおいて一方の方向Ｙ１及び方向Ｙ１に対して逆方向の他方の方向Ｙ２の変位、方向Ｘ１及び方向Ｙ１の合成方向の変位並びに方向Ｘ２及び方向Ｙ２の合成方向の変位でも同様に動作する。

斯かる免震支持装置１によれば、上側部分凹球面素子２、３、４及び５の夫々は、平面視で互いに同一の扇形形状の分割部分凹球面３１を有していると共に分割部分凹球面３１を互いに合体することにより平面視で円形形状となって部分凹球面５５を形成するようになっており、下側部分凹球面素子６、７、８及び９の夫々は、平面視で互いに同一の扇形形状の分割部分凹球面３１を有していると共に分割部分凹球面３１を互いに合体することにより平面視で円形形状となって部分凹球面５６を形成するようになっていると共に、摺動体１０、１１、１２及び１３の夫々の上側摺動部材６２及び下側摺動部材６４は、上側部分凹球面素子２、３、４及び５に対する下側部分凹球面素子６、７、８及び９の水平面Ｈ内の相対変位で、上側摺動部材６２の夫々の上側部分凸球面６１と上側部分凹球面素子２、３、４及び５の夫々の分割部分凹球面３１との滑り自在な相補的面接触及び下側摺動部材６４の夫々の下側部分凸球面６３と下側部分凹球面素子６、７、８及び９の夫々の分割部分凹球面３１との滑り自在な相補的面接触を夫々維持すべく、球８１と部分凹球面８３及び８４とを具備した相互連結機構６５を介して互いに揺動自在に連結されている結果、建物上躯体２０の下面２１及び当該下面２１の下方に、上側部分凹球面素子２、３、４及び５と、上側部分凹球面素子２、３、４及び５の夫々に上下方向Ａにおいて夫々で対面している下側部分凹球面素子６、７、８及び９と、上下方向Ａにおいて互いに対面している上側部分凹球面素子２、３、４及び５及び下側部分凹球面素子６、７、８及び９間の夫々に配されている摺動体１０、１１、１２及び１３とを配置でき、而して、見栄えのよい上に専有空間を小さくでき、長期に亘って建物上躯体２０に対する免震機能を発揮し得て、建物上躯体２０を適切に免震支持し得る。

以上の免震支持装置１では、地震等が生じていなく、基礎２６に対して建物上躯体２０が水平面Ｈ内で辺３４及び３５の夫々に平行な方向Ｘ及び辺３７及び３８の夫々に平行な方向Ｙのうちのいずれの方向にも変位していない場合には、摺動体１０、１１、１２及び１３の夫々は、図２及び図３に示す平面視で夫々の球８１の球心Ｏ１が部分凹球面５５及び５６の球心（上側部分凹球面素子２、３、４及び５並びに下側部分凹球面素子６、７、８及び９の夫々の平坦側面３６と平坦側面３９との交点に相当する位置）Ｏ２から方向Ｘ及びＹに関して夫々の円筒面７１及び７３の夫々の外径Ｄの半分（（１／２）・Ｄ）だけ上側部分凹球面素子２、３、４及び５並びに下側部分凹球面素子６、７、８及び９の夫々の円弧壁部４７側に偏心して配されているが、これに代えて、摺動体１０、１１、１２及び１３の夫々の球８１の球心Ｏ１が平面視で部分凹球面５５及び５６の球心Ｏ２に位置するように、上側部分凹球面素子２、３、４及び５並びに下側部分凹球面素子６、７、８及び９を形成してもよく、これの例を上側部分凹球面素子２及び摺動体１０について図１０に示せば、地震等が生じていなく、基礎２６に対して建物上躯体２０が水平面Ｈ内で辺３４及び３５の夫々に平行な方向Ｘ及び辺３７及び３８の夫々に平行な方向Ｙのうちのいずれの方向にも変位していない場合に、摺動体１０の球８１の球心Ｏ１が図１０に示す平面視で部分凹球面５５の球心Ｏ２に位置できるように、分割部分凹球面３１に加えて、当該分割凹球面３１に方向Ｘ及び方向Ｙに隣接すると共に方向Ｘ及びＹにおいて円筒面７１の径Ｄの半分の幅ｄ（＝（１／２）・Ｄ）をもった付加部分凹球面９１及び９２を更に有して素子基台３２を形成してもよく、この場合、素子基台３２は、半径ｒの連続した球面の一部となる分割部分凹球面３１と付加部分凹球面９１及び９２とに加えて、辺３４及び３５の夫々に平行に伸びていると共に平坦側面３６に対して幅ｄだけ方向Ｙに変位した一方の平坦側面９３と、辺３７及び３８の夫々に平行に伸びていると共に平坦側面３９に対して幅ｄだけ方向Ｘに変位した他方の平坦側面９４と、平坦側面９３及び９４間を橋絡すると共に平面視で中心角α（＝９０°）に幅ｄの２倍に対応する中心角を加えた中心角を有する円弧側面９５と、上下方向Ａにおいて分割部分凹球面３１並びに付加部分凹球面９１及び９２に対向すると共に平坦固定面４１に対応する扇形形状の平坦固定面（図示せず）とを具備しており、当該平坦固定面で下面２１の角部２２に固定されており、囲繞壁３３は、平坦側面９３に固定されていると共に辺３４及び３５の夫々に平行に伸びた一方の平坦壁部９６と、平坦側面９４に固定されていると共に辺３７及び３８の夫々に平行に伸びた他方の平坦壁部９７と、円弧側面９５に固定されていると共に平面視で円弧側面９５の中心角に対応する円弧角を有した扇形形状の円弧壁部９８とを一体的に有している。

また、本発明では、上側部分凹球面素子２、３、４及び５並びに下側部分凹球面素子６、７、８及び９の夫々において、分割部分凹球面３１は、水平面Ｈ内で１８０°の中心角をもった半円の扇形形状を有していてもよく、この場合、上側部分凹球面素子２、３、４及び５の夫々及び下側部分凹球面素子６、７、８及び９の夫々も、平面視で互いに同一であって１８０°の中心角をもった半円の扇形形状を有しているとよい。

更に、以上の免震支持装置１では、相互連結機構６５は、球８１と部分凹球面８３及び８４とを有しているが、これに代えて、半球と、互いに対面している上側摺動部材６２及び下側摺動部材６４の面７２及び７４のうちの一方に設けられていると共に当該半球の半球面に部分的に滑り自在に接触した部分凹球面と、一端では半球に固着されている一方、他端では互いに対面している上側摺動部材６２及び下側摺動部材６４の面７２及び７４のうちの他方に固着された突起とを有していてもよく、また、相互連結機構６５は、球８１に代えて、図１１に示すように、柱状部材１００を有していてもよく、柱状部材１００は、部分凹球面８３の形状に相補的な形状の部分凸球面１０１を有した半球部１０２と、部分凹球面８４の形状に相補的な形状の部分凸球面１０３を有した半球部１０４と、半球部１０２及び１０４間に配されていると共にこれら半球部１０２及び１０４に一体的に形成された円柱部１０５とを具備しており、更に、相互連結機構６５は、図１２に示すように、上側摺動部材６２及び下側摺動部材６４間に配されていると共にこれら上側摺動部材６２及び下側摺動部材６４に固着されたゴム等からなる円板状の弾性部材１１１を具備していてもよく、斯かる弾性部材１１１を相互連結機構６５に用いる場合には、上側摺動部材６２の部分凹球面８３で規定された部分凹所８５及び下側摺動部材６４の部分凹球面８４で規定された部分凹所８７を省いてもよい。

１免震支持装置
２、３、４、５上側部分凹球面素子
６、７、８、９下側部分凹球面素子
１０、１１、１２、１３摺動体
３１分割部分凹球面
６１上側部分凸球面
６２上側摺動部材
６３下側部分凸球面
６４下側摺動部材
６５相互連結機構
８１球
８２球面
８３、８４部分凹球面

Claims

上部構造物の下面に固定され、上側に凹となる凹球面が扇形形状に分割された分割部分凹球面を扇形形状の中心が上部構造物の隅部に位置した状態で夫々の下面に有している複数の上側部分凹球面素子と、下部構造物の上面に固定され、前記複数の上側部分凹球面素子の分割部分凹球面の夫々に夫々で対面し、下側に凹となる凹球面が扇形形状に分割された分割部分凹球面を扇形形状の中心が下部構造物の隅部に位置した状態で夫々の上面に有している複数の下側部分凹球面素子と、互いに対面している上側部分凹球面素子及び下側部分凹球面素子間に配されている摺動体とを具備しており、各摺動体は、対応の上側部分凹球面素子の分割部分凹球面に相補的であって滑り自在に面接触した上側部分凸球面を上面に備えた上側摺動部材と、対応の下側部分凹球面素子の分割部分凹球面に相補的であって滑り自在に面接触した下側部分凸球面を下面に備えた下側摺動部材とを有しており、各摺動体の上側摺動部材及び下側摺動部材は、複数の上側部分凹球面素子に対する複数の下側部分凹球面素子の水平面内の相対変位で、上側部分凸球面と上側部分凹球面素子との滑り自在な相補的面接触及び下側部分凸球面と下側部分凹球面素子との滑り自在な相補的面接触を夫々維持すべく、互いに揺動自在に連結されている免震支持装置。
上側部分凹球面素子は、免震支持する上部構造物の矩形底面の四隅の夫々に配されている請求項１に記載の免震支持装置。
各上側部分凹球面素子は、夫々の分割部分凹球面を囲繞し、当該分割部分凹球面よりも下方に突出する囲繞壁を夫々具備し、各下側部分凹球面素子は、夫々の分割部分凹球面を囲繞し、当該分割部分凹球面よりも上方に突出する囲繞壁を夫々具備している請求項１又は２に記載の免震支持装置。