JP7597604B2 - 制震装置 - Google Patents

Description

本発明は、制震装置に関するものである。

従来から、免震建物に設置される支承材及びダンパー部材には装置としての限界変形がある。告示で決められたいわゆるＬｖ２地震動に対して性能保証変形以下、または案件に応じて設定する余裕度検討用としてＬｖ２の１．５倍程度地震に対し限界変形以下となるように設計することが一般的である。

一方、近年、Ｌｖ２の１．５倍を超えるような極大地震が発生しており、設計の想定を超える外力が作用して、これらの限界変形を超えてしまう可能性がある。そこで、想定を超えるような地震動に対しても免震層を健全に保つことができるよう限界変形や免震クリアランス以下に変形を抑えるフェールセーフ装置のニーズがある。

従来のフェールセーフ装置には、擁壁との免震クリアランスに防舷材などの緩衝ゴムを設置する（下記の特許文献１参照）方法がある。

特開２０２０－１３３２４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、擁壁の衝突時の復元力メカニズムが明確でなく解析モデルの構築が困難であるという問題点がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、所定の大きさ以下の地震動で生じる免震層の変形領域では作用させず、所定の大きさを超えるような極大地震や風荷重でのみ作用させ、フェールセーフとして免震層の過大変形を抑制することができる制震装置を提供する。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る制震装置は、建物の構造体間の免震層に設置される制震装置であって、前記建物の構造体間に接続された引張材と、前記免震層の変位に前記引張材を追従させる変位追従部材と、前記引張材に設けられたストッパー機構と、を備え、前記免震層が引張方向に所定量変位した場合に、前記ストッパー機構が前記変位追従部材に当接する。

このように構成された制震装置では、所定の大きさを超えるような極大地震や風荷重において、フェールセーフとして、ストッパー機構が変位追従部材に当接して、ストッパー機構と変位追従部材との間の距離（ギャップ）が消失する。これによって、引張材に剛性及び耐力が付加されて、免震層変形を限界変形以下に抑制し、免震層に設置された積層ゴムの座屈や免震層の脱落及び擁壁衝突を回避して、免震層の過大変形を抑制することができる。
また、所定の大きさ以下の地震動では、ストッパー機構と変位追従部材との間の距離が消失せず（ギャップ量以下となり）、制震装置は荷重負担しないため、免震による長周期化やエネルギー吸収を阻害することなく免震効果を通常通り発揮できる。

また、本発明に係る制震装置では、前記ストッパー機構は、前記引張材の軸方向に弾性変形可能な弾性部材を有し、該弾性部材は、前記免震層が引張方向に所定量以上変位した場合に、前記変位追従部材に当接して弾性変形してもよい。

このように構成された制震装置では、所定の大きさを超えるような極大地震や風荷重において、ストッパー機構が変位追従部材に当接する際に、弾性部材が弾性変形して圧縮され、ストッパー機構及び変位追従部材の損傷を抑制することができる。

また、本発明に係る制震装置は、建物の構造体間の免震層に設置される制震装置であって、前記建物の構造体間に接続された引張材と、前記免震層の変位に前記引張材を追従させる変位追従部材と、前記引張材に設けられたストッパー機構と、前記免震層の残留変形を復元するジャッキと、を備え、前記変位追従部材は、前記ジャッキに取り付けられ、前記免震層が引張方向に所定量変位した場合に、前記ストッパー機構が前記ジャッキに当接する。

このように構成された制震装置では、所定の大きさを超えるような極大地震や風荷重において、フェールセーフとして、ストッパー機構がジャッキに当接して、ストッパー機構とジャッキとの間の距離（ギャップ）が消失する。これによって、引張材に剛性及び耐力が付加されて、免震層変形を限界変形以下に抑制し、免震層に設置された積層ゴムの座屈や免震層の脱落及び擁壁衝突を回避して、免震層の過大変形を抑制することができる。
また、制震装置に引張力が作用した場合には、ジャッキによって、免震層の残留変形をジャッキの押圧力により、引張材を介して原位置に復元できる。
また、所定の大きさ以下の地震動では、ストッパー機構とジャッキとの間の距離が消失せず（ギャップ量以下となり）、制震装置は荷重負担しないため、免震による長周期化やエネルギー吸収を阻害することなく免震効果を通常通り発揮できる。

また、本発明に係る制震装置では、前記ストッパー機構は、前記引張材の軸方向に弾性変形可能な弾性部材を有し、該弾性部材は、前記免震層が引張方向に所定量以上変位した場合に、前記ジャッキに当接して弾性変形してもよい。

このように構成された制震装置では、所定の大きさを超えるような極大地震や風荷重において、ストッパー機構がジャッキに当接する際に、弾性部材が弾性変形して圧縮され、ストッパー機構及びジャッキの損傷を抑制することができる。

また、本発明に係る制震装置は、前記建物の構造体間に接続された制震ダンパーを備え、前記引張材は、前記制震ダンパーと並列に設けられていてもよい。

このように構成された制震装置では、引張材と並列に制振ダンパーが設置されているため、地震や風荷重の免震効果を高めることができる。

また、本発明に係る制震装置では、前記変位追従部材は、前記免震層の水平二方向の変位に前記引張材を追従させてもよい。

このように構成された制震装置では、変位追従部材は免震層の水平二方向の変位に引張材を追従させるため、免震層の変形に円滑に対応することができる。

また、本発明に係る制震装置では、前記変位追従部材は、前記構造体に接続された取付部と、該取付部に設けられ、前記引張材を該引張材の軸方向に相対移動可能に支持する支持部と、を有していてもよい。

このように構成された制震装置では、変位追従部材の支持部は引張材を軸方向に相対移動可能に支持するため、引張材が変位する際の抵抗を抑えて、引張材が円滑に変位することができる。

また、本発明に係る制震装置では、前記支持部は、前記取付部に対して上下方向を軸線方向とする軸線回りに回動可能に設けられるとともに、内部に前記引張材が挿通可能な挿通孔が形成されていてもよい。

このように構成された制震装置では、変位追従部材の支持部は、取付部に対して上下方向を軸線方向とする軸線回りに回動して、免震層の水平二方向の変位に対応することができる。

本発明に係る制震装置によれば、所定の大きさ以下の地震動で生じる免震層の変形領域では作用させず、所定の大きさを超えるような極大地震や風荷重でのみ作用させ、フェールセーフとして免震層の過大変形を抑制することができる。

本発明の第一実施形態の制震装置の構成を示す側面図である。 本発明の第一実施形態の制震装置の構成を示す平面図である。 本発明の第一実施形態の制震装置のトラニオン部材及びストッパー機構の構成を示す（ａ）平面図であり、（ｂ）（ａ）のＡ１－Ａ１断面図である。 本発明の第一実施形態の制震装置のストッパー機構の分解平面図である。 本発明の第一実施形態の制震装置のトラニオン部材の構成を示す（ａ）斜視図であり、（ｂ）トラニオン部材が回動した状態を示す斜視図である。 本発明の第一実施形態の制震装置に圧縮力が作用して制震ダンパーが一方向に変位した場合の（ａ）制振装置の変位を示す平面図であり、（ｂ）免震ゴムの変位を示す平面図である。 本発明の第一実施形態の制震装置に引張力が作用して制震ダンパーが一方向に変位した場合の（ａ）制振装置の変位を示す平面図であり、（ｂ）免震ゴムの変位を示す平面図である。 本発明の第一実施形態の制震装置に引張力が作用して制震ダンパーが一方向に変位した場合のトラニオン部材の変位を示す（ａ）平面図であり、（ｂ）（ａ）のＡ２－Ａ２断面図である。 本発明の第一実施形態の制震装置にさら引張力が作用して制震ダンパーが一方向に変位した場合のトラニオン部材の変位を示す（ａ）平面図であり、（ｂ）（ａ）のＡ３－Ａ３断面図である。 本発明の第一実施形態の制震装置に圧縮力が作用して制震ダンパーが二方向に変位した場合の（ａ）制振装置の変位を示す平面図であり、（ｂ）免震ゴムの変位を示す平面図である。 本発明の第一実施形態の制震装置に引張力が作用して制震ダンパーが二方向に変位した場合の（ａ）制振装置の変位を示す平面図であり、（ｂ）免震ゴムの変位を示す平面図である。 本発明の第一実施形態の制震装置に圧縮力及び引張力が作用して制震ダンパーが二方向に変位した場合のトラニオン部材の変位を示す平面図である。 本発明の第二実施形態の制震装置の構成を示す側面図である。 本発明の第二実施形態の制震装置の構成を示す平面図である。 本発明の第二実施形態の制震装置の構成を示す平面図であり、ジャッキがジャッキアップした状態を示した図である。 本発明の第二実施形態の制震装置に圧縮力が作用して制震ダンパーが二方向に変位した場合の（ａ）制振装置の変位を示す平面図であり、（ｂ）免震ゴムの変位を示す平面図である。 本発明の第二実施形態の制震装置に引張力が作用して制震ダンパーが二方向に変位した場合の（ａ）制振装置の変位を示す平面図であり、（ｂ）免震ゴムの変位を示す平面図である。 本発明の第三実施形態の制震装置の構成を示す側面図である。 本発明の第三実施形態の制震装置の構成を示す平面図である。 本発明の第三実施形態の制震装置に圧縮力が作用して免震層が二方向に変位した場合の（ａ）制振装置の変位を示す平面図であり、（ｂ）免震ゴムの変位を示す平面図である。 本発明の第三実施形態の制震装置に引張力が作用して免震層が二方向に変位した場合の（ａ）制振装置の変位を示す平面図であり、（ｂ）免震ゴムの変位を示す平面図である。 本発明の第一実施形態の制震装置を用いた極大地震時応答変形比較（Ｌｖ２×２．０倍）の解析結果であり、（ａ）応答層変形を示し、（ｂ）応答加速度を示す。 本発明の第一実施形態の制震装置を用いた極大地震時応答変形比較（Ｌｖ２×１．０倍）の解析結果であり、（ａ）応答層変形を示し、（ｂ）応答加速度を示す。 本発明の第一実施形態の制震装置の１本あたりの復元力特性のイメージである。 本発明の第一実施形態の制震装置の時刻歴応答解析で得られた左右一対１本あたりの荷重変形関係を示す。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態に係る制震装置について、図面を用いて説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る制震装置１は、例えば建築物１０の下層部分の上下の構造体の免震層１２に設置されている。免震層１２では、上部構造体１８に設けられた上部接合部１８ａと、下部構造体１９に設けられた下部接合部１９ａとの間に免震ゴム１１が設置されている。

制震装置１は、鋼材ダンパー装置１Ｘと、オイルダンパー（制震ダンパー）２と、を備えている。鋼材ダンパー装置１Ｘは、タイロッド（引張材）３と、回動固定部４と、ストッパー部材（ストッパー機構）５と、トラニオン部材（変位追従部材）６と、を備えている。鋼材ダンパー装置１Ｘは、いわゆる免震用ギャップ付き鋼材ダンパーである。回動固定部４及びトラニオン部材６は、タイロッド３に設けられ、オイルダンパー２の水平二方向の変位にタイロッド３を追従させるものである。オイルダンパー２の変位は、免震層１２の変位と同一である。

制震装置１は、下部構造体１９の大梁１６に支持され上方に延びる束柱１６ａと、上部構造体１８の大梁１７に支持され下方に延びる束柱１７ａとの間に設置されている。

大梁１６，１７の延在方向をＸ方向とする。水平方向のうちＸ方向と直交する方向をＹ方向とする。

図２に示すように、オイルダンパー２は、伸縮方向（軸方向）をＸ方向に向けている。オイルダンパー２は、束柱１６ａ，１７ａの間に配置されている。

束柱１６ａには、接合プレート１６ｂが設けられている。オイルダンパー２の一方の端部２１は、接合プレート１６ｂに設けられたダンパー接合部１６ｃに取り付けられている。オイルダンパー２の端部２１は、ダンパー接合部１６ｃに対して上下方向を軸線方向として軸線回りに回動可能に取り付けられている。

束柱１７ａには、接合プレート１７ｂが設けられている。オイルダンパー２の他方の端部２２は、接合プレート１７ｂに設けられたダンパー接合部１７ｃに取り付けられている。オイルダンパー２の端部２２は、ダンパー接合部１７ｃに対して上下方向を軸線方向として軸線回りに回動可能に取り付けられている。

タイロッド３は、鋼材ダンパーである。タイロッド３は、オイルダンパー２と並列に設けられている。タイロッド３は、棒状に形成された軸部３０を有している。軸部３０の長さ方向は、オイルダンパー２の伸縮方向（Ｘ方向）と平行である。タイロッド３は、オイルダンパー２の周囲に複数本配置されている。束柱１６ａ，１７ａの偏心曲げ及びねじりを回避するために、タイロッド３はオイルダンパー２の上下またはＹ方向の両側（左右両側）にバランスよく配置されている。本実施形態では、オイルダンパー２の上下及びＹ方向の両側に４本配置されている。

タイロッド３の一方の端部３１は、接合プレート１６ｂに設けられた上下のタイロッド接合部１６ｄに回動固定部４を介して取り付けられている。タイロッド３の端部３１は、タイロッド接合部１６ｄにピン支持されている。タイロッド３の端部３１は、タイロッド接合部１６ｄに対して上下方向を軸線方向として軸線回りに回動可能に取り付けられている。

回動固定部４は、締結部材１６２を有している。タイロッド接合部１６ｄは、上下２枚の板状部材である。２枚のタイロッド接合部１６ｄは、タイロッド３の端部３１を上下方向から挟み込んでいる。上下２枚のタイロッド接合部１６ｄ及びタイロッド３の端部３１に形成された貫通孔に、上下方向を軸線方向とする締結部材１６２が挿通されている。締結部材１６２は、タイロッド接合部１６ｄ及びタイロッド３の端部３１を、締結部材１６２の軸線方向回りに回動可能に接合している。図１０に示すように、タイロッド３は、タイロッド接合部１６ｄに対して、締結部材１６２を中心に回動可能とされている。

図３及び図４に示すように、タイロッド３の他方の端部３２には、ストッパー部材５が設けられている。ストッパー部材５は、外側ナット５１Ａと、内側ナット５１Ｂと、ゴムリング５２と、リングワッシャー５３と、皿ばね５４と、を有している。図３に示すように、タイロッド３の軸方向Ｘの中心側から端部３２側に向けて、内側ナット５１Ｂ、ゴムリング５２、リングワッシャー５３、皿ばね５４、外側ナット５１Ａの順で配列されている。

図４に示すように、タイロッド３の端部３２には、アプセット加工がされている。タイロッド３の端部３２は、タイロッド３の軸部３０よりも大径に形成された大径部３３を有している。大径部３３の端部には、雄ねじ３４が形成されている。

大径部３３の軸部３０側の端面には、テーパー部３５が形成されている。テーパー部３５は、軸部３０から雄ねじ３４に向かうにしたがって次第に大径となる傾斜面である。

ゴムリング５２は、台座部５２１と、ゴムリング本体部（弾性部材）５２２と、を有している。台座部５２１は、円盤状に形成されている。台座部５２１の中央には、内側ナット５１Ｂが収容可能かつタイロッド３の雄ねじ３４を挿通可能な円孔５２３が形成されている。台座部５２１には、ボルト５２６が取り付けられている。

ゴムリング本体部５２２は、タイロッド３の軸方向Ｘに弾性変形可能なゴム製の部材から形成されている。ゴムリング本体部５２２は、内側ナット５１Ｂの厚みよりも大きな厚みの円盤状に形成されている。ゴムリング５２の中央には、台座部５２１の円孔５２３と対応した形状の円孔５２４が形成されている。円孔５２４には、タイロッド３の雄ねじ３４に螺合された内側ナット５１Ｂが配置されている。

図３に示すように、ゴムリング本体部５２２と後述するトラニオン部材６との間には、通常の状態（オイルダンパー２に変位が生じていない初期設定位置）で軸方向に距離Ｇ離間している。距離Ｇは、オイルダンパー２の引張方向の変位を許容するギャップである。

図４に示すように、リングワッシャー５３は、円盤状に形成されている。リングワッシャー５３の中央には、タイロッド３の雄ねじ３４が挿通可能な円孔５３１が形成されている。

リングワッシャー５３の外縁側には、ゴムリング５２のボルト５２６が挿通可能な取付孔５３２が複数形成されている。ボルト５２６が、リングワッシャー５３の取付孔５３２に挿通されている。ボルト５２６にはワッシャー５２７が挿通され、ナット５２８が螺合されている。これによって、ゴムリング５２とリングワッシャー５３とが、固定されている。また、外側ナット５１Ａ及び内側ナット５１Ｂを締め付けた後に、ゴムリング５２はリングワッシャー５３から取り外し可能である。

外側ナット５１Ａは、リングワッシャー５３との間に皿ばね５４を介して雄ねじ３２に締め込まれている。皿ばね５４を設けることで、外側ナット５１Ａには、常時軸力を与え、微振動等で生じる供回りによる外側ナット５１Ａの緩みを防止するとともに、外側ナット５１Ａを位置決めする。

図１に示すように、タイロッド３の軸部３０には、トラニオン部材６が設けられている。トラニオン部材６は、オイルダンパー２のＸ方向及びＹ方向（水平二方向）の変位にタイロッド３を追従させるものである。

束柱１７ａには、上下方向に離間して３枚の接合プレート１７１が固定されている。上側の接合プレート１７１と上下方向の中間の接合プレート１７１との間には、上側に位置するタイロッド３のトラニオン部材６が配置されている。上下方向の中間の接合プレート１７１と下側の接合プレート１７１との間には、下側に位置するタイロッド３のトラニオン部材６が配置されている。

接合プレート１７１には、上下方向に向かい合う他の接合プレート１７１側を向く面に取付プレート１７２が固定されている。取付プレート１７２は、板状に形成されている。取付プレート１７２の板面は、上下方向を向いている。

図５（ａ）に示すように、トラニオン部材６は、ピン部材（取付部）６１と、筒状部材（支持部）６２と、を有している。ピン部材６１は、取付プレート１７２において、上下方向に向かい合う他の取付プレート１７２側を向く面に取り付けられている。ピン部材６１は、上下方向を軸線方向とする棒状部材である。

筒状部材６２は、上下のピン部材６１の間に設けられている。筒状部材６２を挟んで上下のピン部材６１は、同軸上に配置されている。図５（ｂ）に示すように、筒状部材６２の上部は上側のピン部材６１に、ピン部材６１の軸線回りに回動可能に取り付けられている。筒状部材６２の下部は下側のピン部材６１に、ピン部材６１の軸線回りに回動可能に取り付けられている。

筒状部材６２は、水平方向を軸線方向とする筒状部材である。筒状部材６２の内部には、貫通孔（挿通孔）６２ｈが形成されている。図３（ａ）に示すように、貫通孔６２ｈの径は、タイロッド３の軸部３０の径よりもわずかに大きい。図８（ａ）に示すように、貫通孔６２ｈの径は、タイロッド３の大径部３３と略同一である。通常の状態、貫通孔６２ｈには、タイロッド３の軸部３０が挿通されている。筒状部材６２は、タイロッド３を軸方向（Ｘ方向）に相対移動可能に支持している。

図３（ａ）に示すように、貫通孔６２ｈのストッパー部材５に対向する開口には、テーパー開口６２ｔが形成されている。テーパー開口６２ｔは、貫通孔６２ｈのＸ方向の中央側から開口縁に向かうにしたがって次第に大径となる傾斜面である。

ストッパー部材５のゴムリング本体部５２２とトラニオン部材６の筒状部材６２の対向面（ストッパー部材５側を向く面）６２ａとの通常の状態における離間距離（ギャップ）Ｇは、外側ナット５１Ａ及び内側ナット５１Ｂの締め付け位置に応じて調整することができる。

次に、制震装置１の動作について説明する。
図１及び図２に示す初期設定位置（地震力を受けていない位置）Ｆでは、ストッパー部材５のゴムリング本体部５２２とトラニオン部材６との離間距離は、距離Ｇである。

力が作用して、オイルダンパー２が一方向（Ｘ方向）に変位した場合について説明する。
制震装置１にＸ方向の圧縮力（束柱１６ａと束柱１７ａとを近接させる方向の力）が作用すると、図６に示すように、オイルダンパー２の全長（端部２１と端部２２との離間距離）が短くなるように変位する。これにともない、トラニオン部材６の筒状部材６２の貫通孔６２ｈ内をタイロッド３の軸部３０が摺動し、トラニオン部材６の筒状部材６２が回動固定部４に近接する方向に変位する。

制震装置１にＸ方向の引張力（束柱１６ａと束柱１７ａとを離間させる方向の力）が作用すると、図７に示すように、オイルダンパー２の全長（端部２１と端部２２との離間距離）が長くなるように変位する。これにともない、トラニオン部材６の筒状部材６２の貫通孔６２ｈ内をタイロッド３の軸部３０が摺動し、トラニオン部材６の筒状部材６２が回動固定部４から離間し、ストッパー部材５に近接する方向に変位する。

図８に示すように、タイロッド３の大径部３３の端面にはテーパー部３５が形成されるとともに、トラニオン部材６の筒状部材６２の貫通孔６２ｈにテーパー開口６２ｔが形成されている。これによって、タイロッド３の大径部３３がトラニオン部材６の筒状部材６２の貫通孔６２ｈ内に侵入する際には、タイロッド３の大径部３３が筒状部材６２の貫通孔６２ｈに引っかかることなく円滑に侵入し、タイロッド３の大径部３３が筒状部材６２の貫通孔６２ｈ内を円滑に摺動する。

制震装置１にＸ方向の引張力がさらに大きくなる（オイルダンパー２が引張方向に所定量変位する）と、ゴムリング５２のゴムリング本体部５２２が筒状部材６２の対向面６２ａに当接する。

図９に示すように、引張力がさらに大きくなる（オイルダンパー２が引張方向に所定量以上変位する）と、ゴムリング本体部５２２がＸ方向に圧縮変形されて、ギャップＧが消滅し、トラニオン部材６の変位を抑制するストッパーとして機能する。

次に、力が作用して、オイルダンパー２が二方向（Ｘ方向及びＹ方向）に変位した場合について説明する。
制震装置１にＸ方向及びＹ方向の圧縮力が作用すると、図１０に示すように、オイルダンパー２の全長が短くなるように変位するとともに、Ｘ方向に対して傾斜する。これにともない、トラニオン部材６の筒状部材６２の貫通孔６２ｈ内をタイロッド３の軸部３０が摺動し、トラニオン部材６の筒状部材６２が回動固定部４に近接する方向に変位する。

図１２に実線で示すように、トラニオン部材６の筒状部材６２は、ピン部材６１の軸線回りに回動する。筒状部材６２の貫通孔６２ｈに挿通されたタイロッド３のＸ方向に対する傾斜角度は、オイルダンパー２のＸ方向に対する傾斜角度と略同一である。

制震装置１にＸ方向及びＹ方向の引張力が作用すると、図１１に示すように、オイルダンパー２の全長が長くなるように変位するとともに、Ｘ方向に対して傾斜する。これにともない、トラニオン部材６の筒状部材６２の貫通孔６２ｈ内をタイロッド３の軸部３０が摺動し、トラニオン部材６の筒状部材６２が回動固定部４から離間し、ストッパー部材５に近接する方向に変位する。筒状部材６２の貫通孔６２ｈに挿通されたタイロッド３のＸ方向に対する傾斜角度は、オイルダンパー２のＸ方向に対する傾斜角度と略同一である。引張力がさらに大きくなる（オイルダンパー２が引張方向に所定量変位する）と、ゴムリング５２のゴムリング本体部５２２が筒状部材６２の対向面６２ａに当接する。

図１２に二点鎖線で示すように、引張力がさらに大きくなる（オイルダンパー２が引張方向に所定量以上変位する）と、ゴムリング本体部５２２が圧縮変形されて、ギャップＧが消滅し、トラニオン部材６の変位を抑制するストッパーとして機能する。

このように構成された制震装置１では、所定の大きさを超えるような極大地震や風荷重において、フェールセーフとして、ストッパー部材５がトラニオン部材６に当接して、ストッパー部材５とトラニオン部材６との間のギャップＧが消失する。これによって、タイロッド３に剛性及び耐力が付加されて、免震層変形を限界変形以下に抑制し、免震層１２に設置された積層ゴムの座屈や免震層１２の脱落及び擁壁衝突を回避して、免震層１２の過大変形を抑制することができる。

また、所定の大きさ以下の地震動では、ストッパー部材５とトラニオン部材６との間の距離が消失せず（ギャップ量以下となり）、制震装置１は荷重負担しないため、免震による長周期化やエネルギー吸収を阻害することなく免震効果を通常通り発揮できる。

また、所定の大きさを超えるような極大地震や風荷重において、ストッパー部材５がトラニオン部材６に当接する際に、ゴムリング５２が弾性変形して圧縮され、ストッパー部材５及びトラニオン部材６の損傷を抑制することができる。

また、タイロッド３と並列にオイルダンパー２が設置されているため、地震や風荷重の免震効果を高めることができる。

また、トラニオン部材６はオイルダンパー２の水平二方向の変位にタイロッド３を追従させるため、免震層１２の変形に円滑に対応することができる。

また、トラニオン部材６の筒状部材６２はタイロッド３を軸方向に相対移動可能に支持するため、タイロッド３が変位する際の抵抗を抑えて、タイロッド３が円滑に変位することができる。

また、トラニオン部材６の筒状部材６２は、ピン部材６１に対して上下方向を軸線方向とする軸線回りに回動して、オイルダンパー２の水平二方向の変位に対応することができる。

また、タイロッド３は、オイルダンパー２が取り付けられる束柱１６ａ，１７ａに取り付けられている。よって、タイロッド３を取り付けるための柱等を別に設置する必要がないため、省スペース化を図ることができる。

また、タイロッド３には引張力にのみ作用させることで、圧縮に対する座屈補剛材が不要になり装置をコンパクト化できる。

また、一般的に、１台で高耐力なオイルダンパーは、試験機の最大能力よりも高耐力となることが多く出荷試験自体が困難であり性能保証が難しい。本実施形態では、タイロッド３を複数本並列化することで制震装置１全体として高耐力化しているため、オイルダンパー２を個々に出荷試験を行えば良く、性能保証が容易な高耐力ダンパーを実現できる。

また、制震装置１は設置スペースが小さいため、接続部の簡易な補強のみで既存の免震用オイルダンパーにタイロッド３、回動固定部４、ストッパー部材５及びトラニオン部材６を併設して追加設置することができる。よって、既存免震建物の改修としても利用できる。

（第二実施形態）
次に、第二実施形態に係る制震装置について、主に図１３～図１７を用いて説明する。下記に示す実施形態の説明において、前述した部材と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図１３に示すように、制震装置１Ａは、鋼材ダンパー装置１Ｘと、オイルダンパー（制震ダンパー）２と、センターホールジャッキ（ジャッキ）７と、を備えている。鋼材ダンパー装置１Ｘは、タイロッド（引張材）３と、回動固定部４と、ストッパー部材（ストッパー機構）５と、トラニオン部材（変位追従部材）６と、を備えている。センターホールジャッキ７は、免震層１２の残留変形を復元するものである。

図１４に示すように、センターホールジャッキ７は、例えば油圧式等のジャッキである。センターホールジャッキ７は、略円柱状に形成されたジャッキ本体７１と、ジャッキ本体７１からＸ方向に延びる支持部７２と、を有している。ジャッキ本体７１及び支持部７２には、Ｘ方向に貫通孔が形成されている。貫通孔にタイロッド３の軸部３０がＸ方向に摺動可能に挿通されている。例えば、トラニオン部材６の筒状部材６２の貫通孔（不図示）の内部にジャッキ本体７１が固定されている。

図１５に示すように、センターホールジャッキ７がジャッキアップした状態では、ストッパー部材５のゴムリング５２のゴムリング本体部５２２（図８参照）がセンターホールジャッキ７の支持部７２に当接する。ゴムリング本体部５２２がＸ方向に圧縮変形されて、ギャップＧが消滅するし、トラニオン部材６の変位を抑制するストッパーとして機能する。台風など頻度の高い強風時に、センターホールジャッキ７をジャッキアップしてストッパーを作用させることで免震層１２を固定し、風揺れによる免震層変形を抑制する耐風ロック装置としても機能する。

図１４に示すように、ゴムリング本体部５２２とセンターホールジャッキ７の支持部７２との間には、通常の状態（オイルダンパー２に変位が生じていない初期設定位置）で軸方向に距離Ｇ１離間している。距離Ｇ１は、オイルダンパー２の引張方向の変位を許容するギャップである。

図１６に示すように、制震装置１ＡにＸ方向及びＹ方向の圧縮力が作用すると、オイルダンパー２の全長が短くなるように変位するとともに、Ｘ方向に対して傾斜する。これにともない、ジャッキ本体７１及び支持部７２の貫通孔内をタイロッド３の軸部３０が摺動し、トラニオン部材６の筒状部材６２が回動固定部４に近接する方向に変位する。

トラニオン部材６の筒状部材６２は、ピン部材６１の軸線回りに回動する。タイロッド３のＸ方向に対する傾斜角度は、オイルダンパー２のＸ方向に対する傾斜角度と略同一である。

図１７に示すように、制震装置１ＡにＸ方向及びＹ方向の引張力が作用すると、オイルダンパー２の全長が長くなるように変位するとともに、Ｘ方向に対して傾斜する。これにともない、ジャッキ本体７１及び支持部７２の貫通孔内をタイロッド３の軸部３０が摺動し、トラニオン部材６の筒状部材６２が回動固定部４から離間し、ストッパー部材５に近接する方向に変位する。タイロッド３のＸ方向に対する傾斜角度は、オイルダンパー２のＸ方向に対する傾斜角度と略同一である。引張力がさらに大きくなる（オイルダンパー２が引張方向に所定量変位する）と、センターホールジャッキ７の支持部７２がストッパー部材５のゴムリング本体部５２２に当接する。引張力がさらに大きくなる（オイルダンパー２が引張方向に所定量以上変位する）と、ゴムリング本体部５２２が圧縮変形されて、ギャップＧ１が消滅し、トラニオン部材６の変位を抑制するストッパーとして機能する。

このように構成された制震装置１Ａでは、所定の大きさを超えるような極大地震や風荷重において、フェールセーフとして、ストッパー部材５がセンターホールジャッキ７の支持部７２に当接して、ストッパー部材５とセンターホールジャッキ７の支持部７２との間のギャップＧ１が消失する。これによって、タイロッド３に剛性及び耐力が付加されて、免震層変形を限界変形以下に抑制し、免震層１２に設置された積層ゴムの座屈や免震層１２の脱落及び擁壁衝突を回避して、免震層１２の過大変形を抑制することができる。

また、所定の大きさ以下の地震動では、ストッパー部材５とセンターホールジャッキ７の支持部７２との間の距離が消失せず（ギャップ量以下となり）、制震装置１Ａは荷重負担しないため、免震による長周期化やエネルギー吸収を阻害することなく免震効果を通常通り発揮できる。

また、制震装置１Ａに引張力が作用した場合には、センターホールジャッキ７によって、免震層１２の残留変形をセンターホールジャッキ７の押圧力により、タイロッド３を介して原位置に復元できる。

（第三実施形態）
次に、第三実施形態に係る制震装置について、主に図１８～図２１を用いて説明する。
図１８に示すように、制震装置１Ｂは、鋼材ダンパー装置１Ｘと、センターホールジャッキ（ジャッキ）７と、を備えている。鋼材ダンパー装置１Ｘは、タイロッド（引張材）３と、回動固定部４と、ストッパー部材（ストッパー機構）５と、トラニオン部材（変位追従部材）６と、を備えている。センターホールジャッキ７は、免震層１２の残留変形を復元するものである。

図１９に示すように、センターホールジャッキ７のジャッキ本体７１及び支持部７２にＸ方向に貫通するように形成された貫通孔に、タイロッド３の軸部３０がＸ方向に摺動可能に挿通されている。トラニオン部材６の筒状部材６２の貫通孔（不図示）の内部にジャッキ本体７１が固定されている。

図２０に示すように、制震装置１ＢにＸ方向及びＹ方向の圧縮力が作用すると、タイロッド３がＸ方向に対して傾斜し、ジャッキ本体７１及び支持部７２の貫通孔内をタイロッド３の軸部３０が摺動し、トラニオン部材６の筒状部材６２が回動固定部４に近接する方向に変位する。トラニオン部材６の筒状部材６２は、ピン部材６１の軸線回りに回動する。

図２１に示すように、制震装置１ＢにＸ方向及びＹ方向の引張力が作用すると、タイロッド３がＸ方向に対して傾斜し、ジャッキ本体７１及び支持部７２の貫通孔内をタイロッド３の軸部３０が摺動し、トラニオン部材６の筒状部材６２が回動固定部４から離間し、ストッパー部材５に近接する方向に変位する。引張力がさらに大きくなると、センターホールジャッキ７の支持部７２がストッパー部材５のゴムリング本体部５２２に当接する。引張力がさらに大きくなると、ゴムリング本体部５２２が圧縮変形されて、ギャップＧ１が消滅し、トラニオン部材６の変位を抑制するストッパーとして機能する。

このように構成された制震装置１Ｂでは、所定の大きさを超えるような極大地震や風荷重において、フェールセーフとして、ストッパー部材５がセンターホールジャッキ７の支持部７２に当接して、ストッパー部材５とセンターホールジャッキ７の支持部７２との間のギャップＧ１が消失する。これによって、タイロッド３に剛性及び耐力が付加されて、免震層変形を限界変形以下に抑制し、免震層１２に設置された積層ゴムの座屈や免震層１２の脱落及び擁壁衝突を回避して、免震層１２の過大変形を抑制することができる。

また、所定の大きさ以下の地震動では、ストッパー部材５とセンターホールジャッキ７の支持部７２との間の距離が消失せず（ギャップ量以下となり）、制震装置１Ｂは荷重負担しないため、免震による長周期化やエネルギー吸収を阻害することなく免震効果を通常通り発揮できる。

また、制震装置１Ｂに引張力が作用した場合には、センターホールジャッキ７によって、免震層１２の残留変形をセンターホールジャッキ７の押圧力により、タイロッド３を介して原位置に復元できる。

次に、免震層を有する建物の解析モデルについて、上記に示す制震装置１を設置した効果を時刻歴応答解析で確認した。

モデル建物の固有周期は、固定時で約１．５秒である。免震周期は、２００％歪み時で約５．０秒の建物であり、天然ゴム系積層ゴム、鉛プラグ入り積層ゴム、オイルダンパー８台（１方向あたり）からなる。オイルダンパー１台あたり、タイロッド３は４本設置され、計３２本（１方向あたり）とした。ここで、本装置（制震装置１）は引張にのみ作用するため、実際に荷重を負担するのは１６本分である。

図２２及び図２３では、「ギャップ付き鋼材ダンパーあり」は上記に示す制震装置１であり、比較例として「ギャップ付き鋼材ダンパーなし」（オイルダンパー２を備え、タイロッド３、回動固定部４、ストッパー部材５及びトラニオン部材６を備えていない構成）及び「免震クリアランス（擁壁衝突）」を示している。図２２に示すよう告示神戸Ｌｖ２の２．０倍の入力に対し、本装置（制震装置１）の有無の比較から、設置前は最大変形が約７００ｍｍに対し、設置後は約６５０ｍｍ以下に変形が抑制されており、約５０ｍｍの変形低減効果が確認できる。ただし、応答加速度については、設置後の方が増加する。

一方、図２３に示すようＬｖ２の１．０倍入力では本装置（制震装置１）は作用せず免震の性能を阻害しないことが分かる。

また、図２４に、ギャップ変位を５５０ｍｍとした本装置の復元力特性イメージを示す。図２５に、応答解析で得られた実際の履歴（左右一対で表現）を示す。

なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、第三実施形態の制震装置がセンターホールジャッキ７を備えていなくてもよい。この場合には、トラニオン部材６は、第一実施形態のような構成であり、束柱１７ａに設けられた取付プレート１７２に取り付けられている。所定の大きさを超えるような極大地震や風荷重において、フェールセーフとして、ストッパー部材５がトラニオン部材６に当接して、ストッパー部材５とトラニオン部材６との間のギャップＧが消失する。これによって、タイロッド３に剛性及び耐力が付加されて、免震層変形を限界変形以下に抑制し、免震層１２に設置された積層ゴムの座屈や免震層１２の脱落及び擁壁衝突を回避して、免震層１２の過大変形を抑制することができる。また、所定の大きさ以下の地震動では、ストッパー部材５とトラニオン部材６との間の距離が消失せず（ギャップ量以下となり）、制震装置１は荷重負担しないため、免震による長周期化やエネルギー吸収を阻害することなく免震効果を通常通り発揮できる。

１，１Ａ，１Ｂ 制震装置
１Ｘ 鋼材ダンパー装置
２ 制震ダンパー
３ タイロッド（引張材）
５ ストッパー部材（ストッパー機構）
６ トラニオン部材（変位追従部材）
７ センターホールジャッキ（ジャッキ）
１２ 免震層
１８ 上部構造体
１９ 下部構造体
６１ ピン部材（取付部）
６２ 筒状部材（支持部）
６２ｈ 貫通孔（挿通孔）
５２２ ゴムリング本体部（弾性部材）

Claims (9)

1. 建物の構造体間の免震層に設置される制震装置であって、
   前記建物の構造体間に接続され、略水平方向に配された引張材と、
   前記免震層の変位に前記引張材を追従させる変位追従部材と、
   前記引張材に設けられたストッパー機構と、を備え、
   前記免震層が引張方向に所定量変位した場合に、前記ストッパー機構が前記変位追従部材に当接する制震装置。
2. 前記ストッパー機構は、前記引張材の軸方向に弾性変形可能な弾性部材を有し、
   該弾性部材は、前記免震層が引張方向に所定量以上変位した場合に、前記変位追従部材に当接して弾性変形する請求項１に記載の制震装置。
3. 建物の構造体間の免震層に設置される制震装置であって、
   前記建物の構造体間に接続された引張材と、
   前記免震層の変位に前記引張材を追従させる変位追従部材と、
   前記引張材に設けられたストッパー機構と、を備え、
   前記免震層が引張方向に所定量変位した場合に、前記ストッパー機構が前記変位追従部材に当接し、
   前記ストッパー機構は、前記引張材の軸方向に弾性変形可能な弾性部材を有し、
   該弾性部材は、前記免震層が引張方向に所定量以上変位した場合に、前記変位追従部材に当接して弾性変形する制震装置。
4. 建物の構造体間の免震層に設置される制震装置であって、
   前記建物の構造体間に接続された引張材と、
   前記免震層の変位に前記引張材を追従させる変位追従部材と、
   前記引張材に設けられたストッパー機構と、
   前記免震層の残留変形を復元するジャッキと、を備え、
   前記変位追従部材は、前記ジャッキに取り付けられ、
   前記免震層が引張方向に所定量変位した場合に、前記ストッパー機構が前記ジャッキに当接する制震装置。
5. 前記ストッパー機構は、前記引張材の軸方向に弾性変形可能な弾性部材を有し、
   該弾性部材は、前記免震層が引張方向に所定量以上変位した場合に、前記ジャッキに当接して弾性変形する請求項４に記載の制震装置。
6. 前記建物の構造体間に接続された制震ダンパーを備え、
   前記引張材は、前記制震ダンパーと並列に設けられている請求項１から５のいずれか一項に記載の制震装置。
7. 前記変位追従部材は、前記免震層の水平二方向の変位に前記引張材を追従させる請求項１から６のいずれか一項に記載の制震装置。
8. 前記変位追従部材は、
   前記構造体に接続された取付部と、
   該取付部に設けられ、前記引張材を該引張材の軸方向に相対移動可能に支持する支持部と、を有する請求項１から７のいずれか一項に記載の制震装置。
9. 前記支持部は、前記取付部に対して上下方向を軸線方向とする軸線回りに回動可能に設けられるとともに、内部に前記引張材が挿通可能な挿通孔が形成されている請求項８に記載の制震装置。

Images