JP6937492B2 - 減衰機構及び構造物 - Google Patents

Description

本発明は、減衰機構及び構造物に関する。

特許文献１には、橋梁や水門などの土木構造物やビルなどの建築構造物に採用される制振装置に関する技術が開示されている。

この先行技術では、第１構造体及び第２構造体の間の相対変位で発生したエネルギーを自身の変形で吸収するダンパーと、第１構造体及び第２構造体の間の相対変位量を縮小した変形量としてダンパーに伝達する変形量縮小機構と、を備えている。

変形量縮小機構は、第１構造体側の第１連結点と第２構造体の第２連結点とに回動自在に連結している反力アームを備えている。そして、ダンパーは、変形方向の一端側が第１構造体若しくは及び第２構造体の一方に回動自在に連結しているとともに、変形方向の他端側が、反力アームの第１連結点及び第２連結点の間の位置で回動自在に連結している。

ここで、特許文献１の制振装置の変形量縮小機構を構成する反力アームは、鉛直方向又は略鉛直方向を長手方向として配置され、水平方向を回転軸方向として上下方向に回転する。よって、変形量縮小機構（制振装置）の反力アームには、ダンパー抵抗による曲げ応力が発生するので、曲げ応力に抵抗するための十分な剛性を確保する必要がある。また、反力アームが回転可能なように、鉛直方向の幅を確保する必要がある。また、ダンパーに伝達される変形量を小さくしようとすると、反力アームのアーム長を長くする必要があると共に、曲げ応力に抵抗するための剛性を大きくする必要がある。したがって、特許文献１の変形量縮小機構（制振装置）は、鉛直方向の幅を小さくすることに限界があった。

特開２０１６−１４８２３７号公報

本発明は、上記を事実考慮し、減衰機構の鉛直方向の大きさを抑えつつ、ダンパーの軸方向の伸縮量を小さくすることが目的である。

請求項１の発明は、下部構造体と上部構造体との間に水平方向を軸方向として設けられ、前記上部構造体と前記下部構造体との水平方向の相対変位を前記軸方向の伸縮で吸収するダンパーと、前記下部構造体と前記上部構造体との間に設けられ、前記下部構造体と前記上部構造体との水平方向の相対変位量よりも前記軸方向の伸縮量を低減して前記ダンパーに伝達する伸縮量低減機構と、を備え、前記伸縮量低減機構は、水平方向を長手方向として配置され両端部が水平方向に回転可能に連結された四本のアームが、平面視で四角形状に配置されたリンク部を有し、四角形状に配置された前記リンク部の長い方の対角線の二つの角部に前記ダンパーの両端部が水平方向に回転可能に連結され、前記リンク部の短い方の対角線の二つの角部の一方が前記下部構造体に連結され、前記角部の他方が前記上部構造体に連結されている、減衰機構である。

請求項１に記載の発明では、下部構造体と上部構造体とが相対的に水平方向に変位すると、下部構造体と上部構造体とに連結された減衰機構における伸縮量低減機構のリンク部の短い方の対角線の二つの角部の水平方向の距離が伸縮する。また、これに伴いリンク部の長い方の対角線の二つの角部の水平方向の距離が伸縮、すなわちこれらの角部に両端部が連結されたダンパーが軸方向に伸縮し、エネルギーを吸収する。

このとき、幾何学的な特性から減衰機構における伸縮量低減機構のリンク部の短い方の対角線の二つの角部の水平方向の伸縮量、すなわち下部構造体と上部構造体との水平方向の相対的な変位量よりも、リンク部の長い方の対角線の二つの角部の水平方向の伸縮量、すなわちダンパーの軸方向の伸縮量は小さくなる。つまり、伸縮量低減機構によって、下部構造体と上部構造体との水平方向の相対変位量よりも軸方向の伸縮量が低減されてダンパーに伝達される。

よって、下部構造体と上部構造体との水平方向の相対変位量が大きくても、ダンパーの軸方向の伸縮が抑えられる。

ここで、本減衰機構は、ダンパーは水平方向を軸方向として設けられている。また、伸縮量低減機構は、水平方向を長手方向として配置され両端部が水平方向に回転可能に連結された四本のアームで構成されている。よって、アームが鉛直方向若しくは略鉛直方向を長手方向として配置され、上下方向に回転する構成と比較し、減衰機構の鉛直方向の大きさが抑えられる。また、理論上、アームにはダンパー抵抗による曲げ応力が発生しない。

したがって、減衰機構の鉛直方向の大きさを抑えつつ、ダンパーの軸方向の伸縮量を小さくすることができる。

請求項２の発明は、前記伸縮量低減機構の前記リンク部は、平面視において、四本の前記アームが菱形状に配置されている、請求項１に記載の減衰機構である。

請求項２に記載の発明では、伸縮量低減機構のリンク部は、平面視において、四本のアームが菱形状に配置されているので、菱形で無い場合と比較し、ダンパーの伸縮量がより低減される。

請求項３の発明は、下部構造体と上部構造体との間に水平方向を軸方向として設けられ、前記上部構造体と前記下部構造体との水平方向の相対変位を前記軸方向の伸縮で吸収するダンパーと、前記下部構造体と前記上部構造体との間に設けられ、前記下部構造体と前記上部構造体との水平方向の相対変位量よりも前記軸方向の伸縮量を低減して前記ダンパーに伝達する伸縮量低減機構と、を備え、前記伸縮量低減機構は、水平方向を長手方向として配置され両端部が水平方向に回転可能に連結された二本のアームが平面視で角度を持って配置されたリンク部を有し、前記リンク部を構成する一方の前記アームの一端部と他方の前記アームの一端部とが連結された連結部に前記ダンパーの一端部が水平方向に回転可能に連結され、前記下部構造体及び前記上部構造体の一方に前記ダンパーの他端部が水平方向に回転可能に連結され、前記リンク部を構成する一方の前記アームの他端部は前記下部構造体に連結され、他方の前記アームの他端部は前記上部構造体に連結されている、減衰機構である。

請求項３に記載の発明では、下部構造体と上部構造体とが相対的に水平方向に変位すると、下部構造体と上部構造体とに連結された減衰機構における伸縮量低減機構のリンク部の一方のアームと他方のアームとの連結部に一端部が接続され、他端部が下部構造体及び上部構造体の一方に連結されたダンパーが伸張する。

このとき、幾何学的な特性から減衰機構における伸縮量低減機構のリンク部の一方のアームの他端部と他方のアームの他端部の変位量、すなわち下部構造体と上部構造体との水平方向の相対的の変位量よりも、一方のアームの一端部と他方のアームの一端部との連結部に連結されたダンパーの伸縮量は小さくなる。つまり、伸縮量低減機構によって、下部構造体と上部構造体との水平方向の相対変位量よりも軸方向の伸縮量が低減されてダンパーに伝達される。

よって、下部構造体と上部構造体との水平方向の相対変位量が大きくても、ダンパーの軸方向の伸縮が抑えられる。

ここで、本減衰機構は、ダンパーは水平方向を軸方向として設けられている。また、伸縮量低減機構は、水平方向を長手方向として配置され両端部が水平方向に回転可能に連結された二本のアームで構成されている。よって、アームが鉛直方向若しくは略鉛直方向を長手方向として配置され、上下方向に回転する構成と比較し、減衰機構の鉛直方向の大きさが抑えられる。また、理論上、アームにはダンパー抵抗による曲げ応力が発生しない。

したがって、減衰機構の鉛直方向の大きさを抑えつつ、ダンパーの軸方向の伸縮量を小さくすることができる。

また、二本のアームのアーム長の比を変えることで、ダンパーの伸縮量を調整することができる。

請求項４の発明は、前記伸縮量低減機構の前記リンク部は、平面視において、二本の前記アームがＬ状に配置され、前記ダンパーは、平面視において、二本の前記アームの一方と同一直線状に配置されている、請求項３に記載の減衰機構である。

請求項４に記載の発明では、平面視において、二本の前記アームがＬ状に配置され、ダンパーは、二本のアームの一方と同一直線状に配置されている、すなわち二本のアームとダンパーとでＴ字形状をなしているので、Ｔ字形状をなしていない場合と比較し、ダンパーの伸縮量がより低減される。

また、二本のアームとダンパーとでＴ字形状をなしているので、ダンパーは必ず伸張し、収縮しない。

請求項５の発明は、下部構造体と上部構造体との間に設けられ、前記下部構造体に前記上部構造体を水平方向に相対移動可能に支持する支持部材と、前記下部構造体と前記上部構造体との間に設けられた請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の減衰機構と、を備える構造物である。

請求項５に記載の発明では、下部構造体と上部構造体との水平方向の相対変位量が大きくても、ダンパーの軸方向の伸縮が抑えられるので、地震動の入力レベルが大きくても効果的にダンパー機能を発揮することができる。

また、減衰機構の鉛直方向の大きさを抑えつつ、ダンパーの軸方向の伸縮量を小さくすることができるので、アームが鉛直方向又は略鉛直方向を長手方向として配置され、上下方向に回転する構成と比較し、下部構造体と上部構造体との鉛直方向の間隔を、広く確保する必要がなく、狭くできる。また、減衰機構のアームには、理論上、ダンパー抵抗による曲げ応力が発生しない。

請求項６の発明は、前記下部構造体には、前記減衰機構の変形に追従しつつ、前記減衰機構を支持する支持機構が設けられている、請求項５に記載の構造物である。

請求項６に記載の発明では、下部構造体には、減衰機構の変形に追従しつつ、減衰機構を支持する支持機構が設けられているので、減衰機構の自重による変形が防止又は抑制される。

本発明によれば、減衰機構の鉛直方向の大きさを抑えつつ、ダンパーの軸方向の伸縮量を小さくすることができる。

第一実施形態の免震装置を示す図２（Ａ）の１−１線に沿ったＺ方向から見た断面図である。 （Ａ）は第一実施形態の免震装置を示すＹ方向から見た側面図であり、（Ｂ）は支持機構を示すＹ方向から見た側面図である。 第一実施形態の免震装置の減衰機構における上部構造体が下部構造体に対して、Ｘ方向、Ｙ方向及びＸＹ方向に相対移動した場合のダンパーの伸縮量及び低減率を示す説明図ある。 第一実施形態の免震装置における（Ａ）は上部構造体がＸ方向に移動した場合における相対変位量に対するダンパーの伸縮量を示し、（Ｂ）は、上部構造体がＹ方向に移動した場合における相対変位量に対するダンパーの伸縮量を示している。 第二実施形態の免震装置を示す図６（Ａ）の５−５線に沿ったＺ方向から見た断面図である。 （Ａ）は第二実施形態の免震装置を示すＹ方向から見た側面図であり、（Ｂ）は支持機構を示すＹ方向から見た側面図である。 第二実施形態の免震装置の減衰機構における上部構造体が下部構造体に対してＸ方向、Ｙ方向及びＸＹ方向に相対移動した場合のダンパーの伸縮量及び低減率を示す説明図ある。 第二実施形態の免震装置における（Ａ）は上部構造体がＸ方向に移動した場合における相対変位量に対するダンパーの伸縮量を示し、（Ｂ）は、上部構造体がＹ方向に移動した場合における相対変位量に対するダンパーの伸縮量を示している。 （Ａ）は第一実施形態の免震装置の減衰機構を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）は第一実施形態の免震装置の他の例の減衰機構を模式的に示す平面図である。 （Ａ）は第二実施形態の免震装置の減衰機構を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）は第二実施形態の免震装置の他の例の減衰機構を模式的に示す平面図である。

＜第一実施形態＞
本発明の第一実施形態に係る構造物について説明する。なお、各図において適宜示される矢印Ｘ及び矢印Ｙは水平方向における直交する２方向を示し、矢印Ｚは鉛直方向を示している。

［構造］
本実施形態の構造物の全体構造について説明する。

図１及び図２（Ａ）に示すように、構造物１０は下部構造体１２と上部構造体１４（図２（Ａ）参照）との間に、免震装置１００が設置された免震層１６が設けられている。

なお、本実施形態の構造物１０は、下部構造体１２が図示されていない地盤に構築された免震ピットである基礎免震構造となっている。しかし、基礎免震構造に限定されるものではなく、例えば中間免震構造であってもよい。

図１に示すように、免震装置１００を構成する支持部材の一例としての積層ゴム５０は、上部構造体１４を鉛直方向に支持しつつ水平方向に相対移動可能に支持している。積層ゴム５０は、円板状の下部フランジ５２と上部フランジ５４との間に、ゴム板と鋼板とが厚み方向に交互に積層された本体部５６が設けられた構成とされている。なお、図２（Ａ）に示す積層ゴム５０は、一例であって、このような構成に限定されない。他の構成の積層ゴムであってもよい。

下部構造体１２の底部１３に設けられた下側架台２２と、上部構造体１４の下面部１５に設けられた上側架台２４と、の間に積層ゴム５０が配置されている。そして、積層ゴム５０の下部フランジ５２及び上部フランジ５４が、それぞれ下側架台２２及び上側架台２４に接合されている。

積層ゴム５０は、上部構造体１４の図示していない柱の直下に位置し、かつ図示していない杭の直上に位置するように設置されている。なお、積層ゴム５０の設置位置は、これに限定されるものではない。例えば、上部構造体１４の図示していない柱の直下以外に積層ゴム５０が設置されていてもよい。

図１に示すように、減衰機構１１０は、伸縮量低減機構１２０及びダンパー１０２を含んで構成されている。本実施形態のダンパー１０２は、長手方向（軸方向）に伸縮することでエネルギーを吸収するオイルダンパーである。

伸縮量低減機構１２０は、水平方向を長手方向として配置され両端部が水平方向に回転可能に連結された四本の略同じ長さのアーム１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄが、平面視において、菱形状に配置されているリンク部１２４を有している（図９（Ａ）も参照）。

リンク部１２４は、アーム１２２Ａの一端部１２３Ａとアーム１２２Ｂの一端部１２３Ｂとが連結部材１３０にそれぞれ回転可能に連結されている。同様にアーム１２２Ｃの一端部１２３Ｃとアーム１２２Ｄの一端部１２３Ｄとが連結部材１４０にそれぞれ回転可能に連結されている。また、アーム１２２Ａの他端部１２１Ａとアーム１２２Ｄの他端部１２１Ｄとが回転可能に連結されている。同様にアーム１２２Ｂの他端部１２１Ｂとアーム１２２Ｃの他端部１２１Ｃとが回転可能に連結されている。

アーム１２２Ａの一端部１２３Ａとアーム１２２Ｂの一端部１２３Ｂとが回転可能に連結された連結部材１３０は、下部構造体１２の底部１３に設けられた下側接合部１３２に接合されている。また、アーム１２２Ｃの一端部１２３Ｃとアーム１２２Ｄの一端部１２３Ｄとが回転可能に連結された連結部材１４０は、上部構造体１４の下面部１５（図２（Ａ）参照）に設けられた上側接合部１４２に接合されている。なお、連結部材１３０が上部構造体１４に接合され、連結部材１４０が下部構造体１２に接合されていてもよい。

また、アーム１２２Ｂの他端部１２１Ｂに設けられた連結部１２５Ｂとアーム１２２Ｄの他端部１２１Ｄに設けられた連結部１２５Ｄとに、ダンパー１０２の端部１０３Ａ、１０３Ｂがそれぞれ回転可能に連結されている。なお、連結部１２５Ｂ、１２５Ｄは、他端部１２１Ａ、１２１Ｃに設けられていてもよい。

別の観点から説明すると、図９（Ａ）に示す菱形状のリンク部１２４の短い方の対角線Ｔ２の二つの角部Ｋ２の一方が下部構造体１２（図２（Ａ）参照）に連結され、二つの角部Ｋ２の他方が上部構造体１４（図２（Ａ）参照）に連結されている。また、菱形状のリンク部１２４の長い方の対角線Ｔ１の二つの角部Ｋ１には、ダンパーの端部１０３Ａ、１０３Ｂ（図１参照）が水平方向に回転可能に連結されている

なお、本実施形態では、図１に示すように、下部構造体１２の底部１３における二つの角部Ｋ１（図９（Ａ）参照）の下側（アーム１２２Ａの他端部１２１Ａとアーム１２２Ｄの他端部１２１Ｄとが回転可能に連結されている部位及びアーム１２２Ｂの他端部１２１Ｂとアーム１２２Ｃの他端部１２１Ｃとが回転可能に連結されている部位の下側）には、それぞれ支持機構１５０が設けられている（図２（Ａ）及び図２（Ｂ）も参照）。

図２（Ｂ）に示すように、支持機構１５０は、台部１５２と、支承部１５４と、を含んで構成されている。台部１５２は、下部構造体１２の底部１３に設けられている。支承部１５４の下面には、フッ素樹脂等で構成されたシート状の滑材１５６が設けられている。滑材１５６は、台部１５２の上面１５２Ａに接触している。また、支承部１５４の上端部は、角部Ｋ１（図９（Ａ））に回転可能に連結されている。

よって、後述するように、角部Ｋ１（図９（Ａ））が移動しても、支承部１５４が台部１５２の上面１５２Ａ上を滑って移動する。このように、減衰機構１１０は、支持機構１５０（支承部１５４によって下部構造体１２に設けられた台部１５２）によって支持されているので、減衰機構１１０の自重による変形が防止又は抑制される。

［作用及び効果］
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。

免震層１６に設けられた積層ゴム５０は、上部構造体１４を鉛直方向に支持しつつ水平方向に相対移動可能に支持している。よって、地震などの外乱が作用すると、下部構造体１２と上部構造体１４とが水平方向に相対変位する。

ここで、前述したように、減衰機構１１０の伸縮量低減機構１２０のリンク部１２４を構成するアーム１２２Ａの一端部１２３Ａとアーム１２２Ｂの一端部１２３Ｂとが回転可能に連結された連結部材１３０は、下部構造体１２の底部１３に設けられた下側接合部１３２に接合されている。また、アーム１２２Ｃの一端部１２３Ｃとアーム１２２Ｄの一端部１２３Ｄとが回転可能に連結された連結部材１４０は、上部構造体１４の下面部１５に設けられた上側接合部１４２に接合されている。別の観点から説明すると、菱形状のリンク部１２４の短い方の対角線Ｔ２の二つの角部Ｋ２の一方が下部構造体１２に連結され、二つの角部Ｋ２の他方が上部構造体１４に連結されている。

よって、下部構造体１２と上部構造体１４とが水平方向に相対変位すると、リンク部１２４のアーム１２２Ａの一端部１２３Ａとアーム１２２Ｂの一端部１２３Ｂとが回転可能に連結された連結部材１３０と、アーム１２２Ｃの一端部１２３Ｃとアーム１２２Ｄの一端部１２３Ｄとが回転可能に連結された連結部材１４０との、距離が伸縮する。すなわち、菱形状のリンク部１２４の短い方の対角線Ｔ２の二つの角部Ｋ２の水平方向の距離が伸縮する。

そして、これに伴いリンク部１２４の長い方の対角線Ｔ１の二つの角部Ｋ１の水平方向の距離が伸縮する。すなわち、アーム１２２Ａの他端部１２１Ａとアーム１２２Ｄの他端部１２１Ｄとが回転可能に連結されている部位（連結部１２５Ｄ）と、アーム１２２Ｂの他端部１２１Ｂとアーム１２２Ｃの他端部１２１Ｃとが回転可能に連結されている部位（連結部１２５Ｂ）とに、端部１０３Ａ，１０３Ｂが連結されたダンパー１０２が長手方向に伸縮し、エネルギーを吸収する。

このとき、幾何学的な特性から減衰機構１１０における伸縮量低減機構１２０のリンク部１２４の短い方の対角線Ｔ２の二つの角部Ｋ１の水平方向の伸縮量、すなわち下部構造体１２と上部構造体１４との水平方向の相対的な変位量よりも、リンク部１２４の長い方の対角線Ｔ１の二つの角部Ｋ１の水平方向の伸縮量、すなわちダンパー１０２の長手方向の伸縮量は小さくなる。つまり、伸縮量低減機構１２０によって、下部構造体１２と上部構造体１４との水平方向の相対変位量よりも長手方向の伸縮量が低減されてダンパー１０２に伝達される。

よって、下部構造体１２と上部構造体１４との水平方向の相対変位量が大きくても、ダンパー１０２の長手方向の伸縮が抑えられる。

ここで、本減衰機構１１０においては、ダンパー１０２は水平方向を長手方向として設けられている。また、伸縮量低減機構１２０は、水平方向を長手方向として配置され両端部が水平方向に回転可能（回転軸が鉛直）に連結された四本のアーム１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄで構成されている。よって、例えば、四本のアーム１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄが鉛直方向又は略鉛直方向を長手方向として配置され、回転軸方向が水平方向で上下方向に回転する構成と比較し、減衰機構１１０の鉛直方向の大きさが抑えられる。

したがって、減衰機構１１０の鉛直方向の大きさを抑えつつ、ダンパー１０２の長手方向の伸縮量を小さくすることができる。

また、伸縮量低減機構１２０のリンク部１２４は、平面視において、四本のアーム１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄが菱形状に配置されているので、菱形でない場合と比較し、ダンパー１０２の長手方向の伸縮量をより小さくすることができる。

また、四本のアーム１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄには、理論上、ダンパー１０２の抵抗による曲げ応力が発生しないので、アーム１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄには曲げ応力に対抗するための剛性を確保する必要がない。

（変形状態）
図３は、上部構造体１４が下部構造体１２に対して矢印Ｒ方向に相対移動した場合のダンパー１０２の伸縮量を示している。矢印Ｒは、上部構造体１４が下部構造体１２に対して相対移動した方向を示している。また、ΔＬはダンパー１０２の伸縮量を示している。ΔＬの値が＋（プラス）の場合はダンパー１０２が伸張していることを示し、ΔＬの値が−（マイナス）の場合はダンパー１０２が収縮していることを示している。βは、「矢印Ｒ方向の変位量（本例では２００ｍｍ）／ΔＬ」の絶対値、つまり伸縮量の低減率を示している。

図４は、上部構造体１４の下部構造体１２に対するＸ方向及びＹ方向の相対変位量に対するダンパー１０２の伸縮量を示している。なお、本例では、Ｘ方向の初期倍率は０．８倍、四本のアーム１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄのアーム長は２２４２ｍｍ、ダンパー１０２の長さは３５００ｍｍとした。

これら図３及び図４から、本実施形態の伸縮量低減機構１２０によって、上部構造体１４と下部構造体１２との水平方向の相対変位量よりも長手方向の伸縮量が低減されてダンパー１０２に伝達されることが判る。なお、本実施形態の伸縮量低減機構１２０では、Ｘ方向の相対変位ではダンパー１０２は大きく伸縮する。ＸＹ方向の相対変位でもダンパー１０２は伸縮し伸縮量が低減される。Ｙ方向の相対変位ではダンパー１０２の伸縮量は極めて小さい。よって、上部構造体１４の下部構造体１２に対する全方向の相対変位に対して、ダンパー１０２の伸縮量が低減される。

［第一実施形態の他の例］
本実施形態では、伸縮量低減機構１２０のリンク部１２４は、水平方向を長手方向として配置され両端部が水平方向に回転可能に連結された四本の略同じ長さのアーム１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄが、平面視において、菱形状に配置されている。

しかし、リンク部は、このような構成に限定されない。

例えば、図９（Ｂ）のように、二本の略同じ長さのアーム２２２Ａ、２２２Ｂ及び二本の略同じ長さのアーム２２３Ｃ、２２３Ｄが、平面視において、四角形状に回転可能に連結されて配置されているリンク部２２４を有する伸縮量低減機構２２０であってもよい。

なお、アーム２２２Ａ、２２２Ｂよりもアーム２２３Ｃ、２２３Ｄのほうが長い。そして、リンク部２２４の短い方の対角線Ｔ２の二つの角部Ｋ２の一方が下部構造体１２（図１参照）に連結され、二つの角部Ｋ２の他方が上部構造体１４（図１参照）に連結されている。また、菱形状のリンク部１２４の長い方の対角線Ｔ１の二つの角部Ｋ１には、ダンパーの端部１０３Ａ、１０３Ｂ（図１参照）が水平方向に回転可能に連結されている。

要は、伸縮量低減機構は、水平方向を長手方向として配置され両端部が水平方向に回転可能に連結された四本のアームが、平面視で四角形状に配置されたリンク部を有し、四角形状に配置されたリンク部の長い方の対角線の二つの角部にダンパーの両端部が水平方向に回転可能に連結され、リンク部の短い方の対角線（図９のＴ２を参照（Ｔ１＞Ｔ２））の二つの角部の一方が下部構造体に連結され、角部の他方が上部構造体に連結されていればよい。

＜第二実施形態＞
本発明の第二実施形態に係る構造物について説明する。なお、各図において適宜示される矢印Ｘ及び矢印Ｙは水平方向における直交する２方向を示し、矢印Ｚは鉛直方向を示している。また、第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。

［構造］
本実施形態の構造物の全体構造について説明する。

図５及び図６（Ａ）に示すように、構造物１１は下部構造体１２と上部構造体１４（図６（Ａ）参照）との間に、免震装置３００が設置された免震層１９が設けられている。

なお、本実施形態の構造物１１は、下部構造体１２が図示されていない地盤に構築された免震ピットである基礎免震構造となっている。しかし、基礎免震構造に限定されるものではなく、例えば中間免震構造であってもよい。

図５に示すように、減衰機構３１０は、伸縮量低減機構３２０及びダンパー１０２を含んで構成されている。伸縮量低減機構３２０は、水平方向を長手方向として配置され両端部が水平方向に回転可能に連結された二本の長さの異なるアーム３２２Ａ、３２２Ｂが、水平方向を長手方向として配置され両端部が水平方向に回転可能に連結されているリンク部３２４を有している（図１０（Ａ）も参照）。リンク部３２４を構成する二本のアームは、平面視で角度を持って、本実施形態では平面視でＬ字状に配置されている（図１０（Ａ）も参照）。なお、アーム３２２Ａとアーム３２２Ｂのアーム長は同じでもよい。

リンク部３２４は、短い方のアーム３２２Ａの一端部３２３Ａは、連結部材３３１を介して下部構造体１２の底部１３に設けられた下側接合部３３２に接合されている。長い方のアーム３２２Ｂの一端部３２３Ｂは、連結部材３４１を介して上部構造体１４の下面部１５に設けられた上側接合部３４２に接合されている。アーム３２２Ａの他端部３２１Ａとアーム３２２Ｂの他端部３２１Ｂは、回転可能に連結されている。

そして、アーム３２２Ａの他端部３２１Ａとアーム３２２Ｂの他端部３２１Ｂとの連結部位に、ダンパー１０２の端部１０３Ａが回転可能に連結されている。また、ダンパー１０２は、平面視において、アーム３２２Ａと同一直線状に配置されている。

別の観点から説明すると、二本のアーム３２２Ａ、３２２Ｂとダンパー１０２とでＴ字状を成している。

ダンパー１０２の端部１０３Ｂは、連結部材３５１を介して下部構造体１２の底部１３に設けられた下側接合部３５２に接合されている。

なお、本実施形態では、下部構造体１２の底部１３におけるアーム３２２Ａの他端部３２１Ａとアーム３２２Ｂの他端部３２１Ｂとダンパー１０２の端部１０３Ａとが回転可能に連結されている部位の下側には、それぞれ支持機構１５０が設けられている（図６（Ａ）及び図６（Ｂ）も参照）。よって、減衰機構３１０を支持機構１５０が支持しているので、減衰機構３１０の自重による変形が防止又は抑制される。

［作用及び効果］
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。

地震などの外乱が作用すると、下部構造体１２と上部構造体１４とが水平方向に相対変位する。

ここで、前述したように、減衰機構３１０の伸縮量低減機構３２０のリンク部３２４を構成するアーム３２２Ａの一端部３２３Ａは下部構造体１２の底部１３に設けられた下側接合部３３２に接合されている。また、アーム３２２Ｂの一端部３２３Ｂは上部構造体１４の下面部１５に設けられた上側接合部３４２に接合されている。そして、ダンパー１０２の端部１０３Ａは、アーム３２２Ａの他端部３２１Ａとアーム３２２Ｂの他端部３２１Ｂとの連結部位に回転可能に連結され、ダンパー１０２の端部１０３Ｂは、下部構造体１２の底部１３に設けられた下側接合部３５２に接合されている。また、二本のアーム３２２Ａ、３２２Ｂとダンパー１０２とでＴ字状を成している。

よって、下部構造体１２と上部構造体１４とが水平方向に相対変位すると、リンク部３２４のアーム３２２Ａの他端部３２１Ａとアーム３２２Ｂの他端部３２１Ｂとの連結部位が、水平方向に変位する。そして、この連結部位と上部構造体１４とに接合されたダンパー１０２が長手方向に伸張し、エネルギーを吸収する。

このとき、幾何学的な特性から減衰機構３１０におけるダンパー１０２の伸張量は、下部構造体１２と上部構造体１４との水平方向の相対的な変位量よりも小さくなる。つまり、伸縮量低減機構３２０によって、下部構造体１２と上部構造体１４との水平方向の相対変位量よりも長手方向の伸縮量が低減されてダンパー１０２に伝達される。

よって、下部構造体１２と上部構造体１４との水平方向の相対変位量が大きくても、ダンパー１０２の長手方向の伸縮が抑えられる。

ここで、本減衰機構３１０においては、ダンパー１０２は水平方向を長手方向として設けられている。また、伸縮量低減機構３２０は、水平方向を長手方向として配置され両端部が水平方向に回転可能に連結された二本のアーム３２２Ａ、３２２Ｂで構成されている。よって、例えば、二本のアーム３２２Ａ、３２２Ｂが鉛直方向又は略鉛直方向を長手方向として配置され、上下方向に回転する構成と比較し、減衰機構３１０の鉛直方向の大きさが抑えられる。

したがって、減衰機構３１０の鉛直方向の大きさを抑えつつ、ダンパー１０２の長手方向の伸縮量を小さくすることができる。

更に、本実施形態の減衰機構３１０は、Ｚ方向から見た平面視で二本のアーム３２２Ａ、３２２Ｂとダンパー１０２とでＴ字形状をなしているので、ダンパー１０２は、必ず伸張し収縮しない。よって、ダンパー１０２の最縮長での設置が可能となる。

また、本実施形態の減衰機構３１０は、Ｚ方向から見た平面視で二本のアーム３２２Ａ、３２２Ｂとダンパー１０２とでＴ字形状をなしているので、Ｔ字形状をなしていない場合と比較し、ダンパー１０２の長手方向の伸縮量をより小さくすることができる。

また、アーム３２２Ａのアーム長が長くなるほど、ダンパー１０２の伸張量が低減される。つまり、アーム３２２Ａのアーム長とアーム３２２Ｂのアーム長との比を変えることによって、ダンパー１０２の伸張量を調整することができる。

また、二本のアーム３２２Ａ、３２２Ｂには、理論上、ダンパー１０２の抵抗による曲げ応力が発生しないので、アーム３２２Ａ、３２２Ｂには曲げ応力に対抗するための剛性を確保する必要ない。

（変形状態）
図７は、上部構造体１４が下部構造体１２に対して矢印Ｒ方向に相対移動した場合のダンパー１０２の伸縮量を示している。なお、矢印Ｒは、上部構造体１４が下部構造体１２に対して相対移動した方向を示している。また、ΔＬは、ダンパー１０２の伸縮量を示している。ΔＬの値が＋（プラス）の場合はダンパー１０２が伸張していることを示している。βは、「矢印Ｒ方向の変位量（本例では２００ｍｍ）／ΔＬ」の絶対値、つまり伸縮量の低減率を示している。

図８は、上部構造体１４の下部構造体１２に対するＸ方向及びＹ方向の相対変位量に対するダンパー１０２の伸縮量を示している。なお、アーム３２２Ａ及びアーム３２２Ｂのアーム長は１５００ｍｍ、ダンパー１０２の長さは１５００ｍｍとした。

これら図７及び図８から、本実施形態の伸縮量低減機構３２０によって、下部構造体１２と上部構造体１４との水平方向の相対変位量よりも長手方向の伸縮量が低減されてダンパー１０２に伝達されることが判る。

更に、本実施形態では、ダンパー１０２は、必ず伸張し、収縮しないことがわかる。また、上部構造体１４の下部構造体１２に対する全方向の相対変位に対して、ダンパー１０２の伸縮量が低減される。

［第二実施形態の他の例］
本実施形態では、伸縮量低減機構３２０は、水平方向を長手方向として配置され両端部が水平方向に回転可能に連結された二本の長さの異なる二本のアーム３２２Ａ、３２２Ｂとダンパー１０２とでＴ字状を成しているが、これに限定されない。

例えば、図１０（Ｂ）に示すリンク部４２４を有する伸縮量低減機構４２０のように、水平方向を長手方向として配置され両端部が水平方向に回転可能に連結された二本の略同じ長さのアーム４２２Ａ、４２２Ｂと、ダンパー１０２とが、放射状に配置されていてもよい。

要は、伸縮量低減機構は、水平方向を長手方向として配置され両端部が水平方向に回転可能に連結された二本のアームが平面視で角度を持って配置されたリンク部を有し、リンク部を構成する一方のアームの一端部と他方のアームの一端部とが連結された連結部にダンパーの一端部が水平方向に回転可能に連結され、下部構造体及び上部構造体の一方にダンパーの他端部が水平方向に回転可能に連結され、リンク部を構成する一方のアームの他端部は下部構造体に連結され、他方のアームの他端部は上部構造体に連結されていればよい。なお、二本のアームのアーム長の比によって、ダンパーの伸張量を容易に調整することができる。

＜その他＞
本実施形態は、上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態の免震装置１００（免震層１６）及び免震装置３００（免震層１９）は、上部構造体１４を鉛直方向に支持しつつ水平方向に相対移動可能に支持するアイソレータ（一例として積層ゴム５０）を設置することで、上部構造体１４が下部構造体１２の動きに追随しない又は追従しにくくする装置全般が含まれる。

また、前述したように、構造物１０、１１は、下部構造体１２が図示されていない地盤に構築された免震ピットである基礎免震構造となっているが、基礎免震構造に限定されるものではなく、例えば中間免震構造であってもよい。

また、本発明が適用された構造物１０、１１は、建築基準法で認定される免震構造物以外の構造物も含まれる。

要は、下部構造体１２と上部構造体１４との間に、下部構造体１２に上部構造体１４を水平方向に相対移動可能に支持させる支持部材と減衰機構とを備える構造物全般に、本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、ダンパー１０２は、オイルダンパーであったが、オイルダンパーに限定されない。例えば、回転慣性質量を利用した回転慣性質量ダンパーでもよいし、摩擦ダンパーであってもよい。軸方向の伸縮でエネルギーを吸収することができるダンパーであればよい。なお、ダンパーの軸方向とは、ダンパーが伸縮する方向であり、伸縮する際の軸芯の方向である。

また、上記実施形態では支持機構１５０は、台部１５２と、下面に滑材１５６が設けられた支承部１５４と、を含んで構成されていたが、これに限定されない。減衰機構１１０、３１０の変形に追従しつつ、減衰機構１１０、３１０を支持する構成であればよい。また、支持機構は、必須の機構ではなく、設けられていなくてもよい。

更に、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。

１０ 構造物
１１ 構造物
１２ 下部構造体
１４ 上部構造体
５０ 積層ゴム（支持部材の一例）
１０２ ダンパー
１１０ 減衰機構
１２０ 伸縮量低減機構
１２２Ａ アーム
１２２Ｂ アーム
１２２Ｃ アーム
１２２Ｄ アーム
１２４ リンク部
１５０ 支持機構
２２０ 伸縮量低減機構
２２２Ａ アーム
２２２Ｂ アーム
２２３Ｃ アーム
２２３Ｄ アーム
２２４ リンク部
３１０ 減衰機構
３２０ 伸縮量低減機構
３２２Ａ アーム
３２２Ｂ アーム
３２４ リンク部
４２０ 伸縮量低減機構
４２２Ａ アーム
４２２Ｂ アーム
４２４ リンク部
Ｋ１ 角部
Ｋ２ 角部
Ｔ１ 対角線
Ｔ２ 対角線

Claims (6)

1. 下部構造体と上部構造体との間に水平方向を軸方向として設けられ、前記上部構造体と前記下部構造体との水平方向の相対変位を前記軸方向の伸縮で吸収するダンパーと、
   前記下部構造体と前記上部構造体との間に設けられ、前記下部構造体と前記上部構造体との水平方向の相対変位量よりも前記軸方向の伸縮量を低減して前記ダンパーに伝達する伸縮量低減機構と、
   を備え、
   前記伸縮量低減機構は、水平方向を長手方向として配置され両端部が水平方向に回転可能に連結された四本のアームが、平面視で四角形状に配置されたリンク部を有し、
   四角形状に配置された前記リンク部の長い方の対角線の二つの角部に前記ダンパーの両端部が水平方向に回転可能に連結され、
   前記リンク部の短い方の対角線の二つの角部の一方が前記下部構造体に連結され、前記角部の他方が前記上部構造体に連結されている、減衰機構。
2. 前記伸縮量低減機構の前記リンク部は、平面視において、四本の前記アームが菱形状に配置されている、
   請求項１に記載の減衰機構。
3. 下部構造体と上部構造体との間に水平方向を軸方向として設けられ、前記上部構造体と前記下部構造体との水平方向の相対変位を前記軸方向の伸縮で吸収するダンパーと、
   前記下部構造体と前記上部構造体との間に設けられ、前記下部構造体と前記上部構造体との水平方向の相対変位量よりも前記軸方向の伸縮量を低減して前記ダンパーに伝達する伸縮量低減機構と、
   を備え、
   前記伸縮量低減機構は、水平方向を長手方向として配置され両端部が水平方向に回転可能に連結された二本のアームが平面視で角度を持って配置されたリンク部を有し、
   前記リンク部を構成する一方の前記アームの一端部と他方の前記アームの一端部とが連結された連結部に前記ダンパーの一端部が水平方向に回転可能に連結され、前記下部構造体及び前記上部構造体の一方に前記ダンパーの他端部が水平方向に回転可能に連結され、
   前記リンク部を構成する一方の前記アームの他端部は前記下部構造体に連結され、他方の前記アームの他端部は前記上部構造体に連結されている、減衰機構。
4. 前記伸縮量低減機構の前記リンク部は、平面視において、二本の前記アームがＬ状に配置され、
   前記ダンパーは、平面視において、二本の前記アームの一方と同一直線状に配置されている、
   請求項３に記載の減衰機構。
5. 下部構造体と上部構造体との間に設けられ、前記下部構造体に前記上部構造体を水平方向に相対移動可能に支持する支持部材と、
   前記下部構造体と前記上部構造体との間に設けられた請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の減衰機構と、
   を備える構造物。
6. 前記下部構造体には、前記減衰機構の変形に追従しつつ、前記減衰機構を支持する支持機構が設けられている、
   請求項５に記載の構造物。
   

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