(57)【要約】【課題】大幅なコストアップを抑制しつつ、小地震時から大地震時まで免震性能を有効に発揮することができる免震装置を提供すること。【解決手段】積層ゴム１６を水平面で切った断面に主エネルギ減衰体２０のみを有する第１の積層ゴム部１６Ａが形成されている。また、積層ゴム１６を水平面で切った断面に主エネルギ減衰体２０と４本の下側エネルギ減衰体２２Ａの双方を含む積層ゴム部分と、主エネルギ減衰体２０と４本の上側エネルギ減衰体２２Ｂの双方を含む積層ゴム部分との第２の積層ゴム部１６Ｂが形成されている。したがって、積層ゴム１６を水平面で切った断面においてエネルギ減衰体の面積は、第１の積層ゴム部１６Ａと第２の積層ゴム部１６Ｂとにより、鉛直方向において２段階に変化している。【選択図】図１
2010203592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に間隔をおいて配置された下取り付け板および上取り付け板と、
前記下取り付け板と前記上取り付け板との間に上下に交互に積層された厚みの薄い鋼板と厚みの薄いゴム板からなる積層ゴムと、
上下に延在し前記積層ゴムを貫通して上下端が前記下取り付け板と前記上取り付け板に水平方向に一体的に移動するように取り付けられ塑性変形することで振動エネルギを減衰する主エネルギ減衰体と、
前記積層ゴムの上下長さより小さい寸法の長さを有して前記積層ゴムの内部を上下に延在し塑性変形することで振動エネルギを減衰する副エネルギ減衰体とを備え、
前記積層ゴムを水平面で切った断面において前記主エネルギ減衰体と前記副エネルギ減衰体を含んだエネルギ減衰体全体の面積が上下方向において段階的に異なっている、
ことを特徴とする免震装置。
【請求項２】
前記副エネルギ減衰体は、前記主エネルギ減衰体よりも小さい断面積を有している、
請求項１記載の免震装置。
【請求項３】
前記複数の副エネルギ減衰体は、前記下取り付け板に水平方向に一体的に移動するように取り付けられ前記積層ゴムの内部で前記下取り付け板から上方に延在する下側エネルギ減衰体と、前記上取り付け板に水平方向に一体的に移動するように取り付けられ前記積層ゴムの内部で前記上取り付け板から下方に延在する上側エネルギ減衰体とで構成されている、
請求項１または２記載の免震装置。
【請求項４】
前記複数の副エネルギ減衰体は、その上下端が前記下取り付け板および前記上取り付け板から離れた箇所に位置するように配置されている、
請求項１または２記載の免震装置。
【請求項５】
前記主エネルギ減衰体は単一で、前記積層ゴムの中央で上下に延在しており、
前記複数の副エネルギ減衰体は、前記主エネルギ減衰体の外側に離れた箇所で前記主エネルギ減衰体の周方向に間隔をおいて配置されている、
請求項１乃至４に何れか１項記載の免震装置。
【請求項６】
前記主エネルギ減衰体は互いに間隔をおいた複数設けられ、
前記複数の副エネルギ減衰体は、前記複数の主エネルギ減衰体の内側と外側に配置されている、
請求項１乃至４に何れか１項記載の免震装置。
【請求項７】
前記複数の副エネルギ減衰体は、複数の第１エネルギ減衰体と、前記第１エネルギ減衰体よりも長さが大きい複数の第２エネルギ減衰体とで構成されている、
請求項１乃至６に何れか１項記載の免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の免震装置に関し、より詳細には、積層ゴムと、塑性変形することで振動エネルギを減衰するエネルギ減衰体とを備えた免震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の免震装置として、積層ゴムと、塑性変形することで振動エネルギを減衰するエネルギ減衰体を用いたものがある。
図６（Ａ）、（Ｂ）に従来の免震装置を示す。
従来の免震装置５０は、下取り付け板５２と上取り付け板５４との間に積層された積層ゴム５６の中心に、エネルギ減衰体として円柱状の単一の鉛プラグ５８が設けられたものである。
積層ゴム５６はゴムシートと鋼板を交互に接着して重ねた部材であり、鉛直方向に硬く水平方向に柔らかく変形するという特徴を持っている。この積層ゴム５６は、主として上部構造物を水平方向に変位可能に支持し、また、水平方向に変位した際に上部構造物を当初の位置に復帰させる部材として機能する。
鉛プラグ５８などからなるエネルギ減衰体は、主として、上部構造物の水平方向への変位時に塑性変形し、振動エネルギを減衰させる部材として機能する。
このような免震装置５０は、支える、復元させる、減衰させるといった３つの機能を持った免震用の部材として広く使われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２０１２２９
【特許文献２】特開平５−１８４３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
免震建物の最も基本的な特徴は、地震時の応答加速度の低減である。
建物が完全に宙に浮いていれば、地震加速度の入力は0となるがそれは実現が難しい。
積層ゴムを用いた免震建物の場合、極めて稀に発生する地震（震度6〜7、以下大地震）では、建物に300cm/s2〜400cm/s2程度の大きな応答加速度が生じる。
この原因のひとつとして免震装置の水平方向変形時の初期剛性が高く、高次モード（高振動数）を励起していることが挙げられる。
また、稀に発生する地震動（震度4程度、以下小地震）でも、免震装置の水平方向変形時の初期剛性が高いため、免震性能が発揮されにくく、応答加速度を減少させ難い傾向がある。
これについては多段積層ゴムなどの案が提案されているが、コストがアップするため、あまり採用されていない。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、大幅なコストアップを抑制しつつ、小地震時から大地震時まで免震性能を有効に発揮することができる免震装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため本発明の免震装置は、上下方向に間隔をおいて配置された下取り付け板および上取り付け板と、前記下取り付け板と前記上取り付け板との間に上下に交互に積層された厚みの薄い鋼板と厚みの薄いゴム板からなる積層ゴムと、上下に延在し前記積層ゴムを貫通して上下端が前記下取り付け板と前記上取り付け板に水平方向に一体的に移動するように取り付けられ塑性変形することで振動エネルギを減衰する主エネルギ減衰体と、前記積層ゴムの上下長さより小さい寸法の長さを有して前記積層ゴムの内部を上下に延在し塑性変形することで振動エネルギを減衰する副エネルギ減衰体とを備え、前記積層ゴムを水平面で切った断面において前記主エネルギ減衰体と前記副エネルギ減衰体を含んだエネルギ減衰体全体の面積が上下方向において段階的に異なっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、積層ゴムを水平面で切った断面において占めるエネルギ減衰体の面積を上下方向（鉛直方向）で段階的に変化させるようにした。こうすることで、エネルギ減衰体の面積が小さい積層ゴム部分の変形が最初に進行し、初期剛性を小さくすることが可能となる。また、小地震時には、エネルギ減衰体の面積が小さい積層ゴム部分が変形するため、小地震時から免震性能を発揮することができる。
また、従来の免震装置の構成に副エネルギ減衰体を追加する構成なので、金型などに大幅な設計変更を要せず、コストアップを抑制しつつ、大きな性能向上を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（Ａ）は第１の実施の形態の免震装置の断面正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢＢ断面図である。
【図２】（Ａ）は第２の実施の形態の免震装置の断面正面図で（Ｂ）のＡＡ断面を示しており、（Ｂ）は第２の実施の形態の免震装置の断面平面図で（Ａ）のＢＢ断面を示している。
【図３】第３の実施の形態の免震装置の断面正面図である。
【図４】第４の実施の形態の免震装置の断面正面図である。
【図５】（Ａ）は本実施の形態の免震装置の水平荷重―水平変位関係線図、（Ｂ）は従来の免震装置の水平荷重―水平変位関係線図である。
【図６】（Ａ）は従来の免震装置の断面正面図、（Ｂ）は（Ａ）の断面平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
免震装置１０は、下取り付け板１２と、上取り付け板１４と、積層ゴム１６と、主エネルギ減衰体としての主鉛プラグ２０と、複数の副エネルギ減衰体としての副鉛プラグ２２とを含んで構成されている。
下取り付け板１２は鋼板からなり、外周に設けられた複数のボルト挿通孔（不図示）に挿通されたボルトにより、建物の基礎や、下階の天井スラブなどの下部構造に設置される。
上取り付け板１４は鋼板からなり、外周に設けられた複数のボルト挿通孔（不図示）に挿通されたボルトにより、建物の下部や、建物の床の下面など上部構造に設置される。
積層ゴム１６は、下取り付け板１２と上取り付け板１４との間に上下に交互に積層された厚みの薄い鋼板と厚みの薄いゴム板とで構成されている。
【０００９】
下取り付け板１２と、上取り付け板１４と、積層ゴム１６とにそれらの中心を通る断面が円形の主エネルギ減衰体配設用孔２４が形成されている。
また、下取り付け板１２と積層ゴム１６とにわたり、主エネルギ減衰体配設用孔２４の半径方向外側に離れた箇所で主エネルギ減衰体配設用孔２４の周方向に等間隔をおいて複数（４つ）の下側副エネルギ減衰体配設用孔２６が形成されている。複数の下側副エネルギ減衰体配設用孔２６は、断面が円形で、主エネルギ減衰体配設用孔２４よりも小さい互いに等しい内径で互いに等しい深さで形成されている。
【００１０】
また、上取り付け板１４と積層ゴム１６とにわたり、主エネルギ減衰体配設用孔２４の半径方向外側に離れた箇所で主エネルギ減衰体配設用孔２４の周方向に等間隔をおいて複数（４つ）の上側副エネルギ減衰体配設用孔２８が形成されている。複数の上側副エネルギ減衰体配設用孔２８は、断面が円形で、主エネルギ減衰体配設用孔２４よりも小さい互いに等しい内径で等しい深さで形成されている。
下側副エネルギ減衰体配設用孔２６と上側副エネルギ減衰体配設用孔２８の内径は等しく、また、主エネルギ減衰体配設用孔２４の周方向において同じ箇所に設けられている。
下側副エネルギ減衰体配設用孔２６と上側副エネルギ減衰体配設用孔２８は、積層ゴム１６の上下長さよりも短い寸法で互いに等しい深さで形成されている。
【００１１】
主鉛プラグ２０は円柱状を呈し、主鉛プラグ２０の外周面と主エネルギ減衰体配設用孔２４の内周面との間に隙間が生じることなく主エネルギ減衰体配設用孔２４に挿通されて配置されている。これにより、主鉛プラグ２０は、その上下端が下取り付け板１２と上取り付け板１４に水平方向に一体的に移動するように取り付けられる。
本発明において、主鉛プラグ２０の直径は、所望の免震特性を得るために、後述する副鉛プラグ２２の直径と共に適宜決定される。
また、本発明において、主鉛プラグ２０の本数は、後述する副鉛プラグ２２の本数と共に適宜決定され、特に限定されないが、本実施の形態では単一である。
【００１２】
複数の副鉛プラグ２２は、複数（４本）の下側エネルギ減衰体としての下側鉛プラグ２２Ａと、複数（４本）の上側エネルギ減衰体としての上側鉛プラグ２２Ｂとで構成されている。
下側鉛プラグ２２Ａと上側鉛プラグ２２Ｂは共に円柱状で、同一の直径で形成されている。
下側鉛プラグ２２Ａと上側鉛プラグ２２Ｂは、主鉛プラグ２０の直径よりも小さい寸法で形成され、また、積層ゴム１６の上下長さよりも小さい寸法の長さで形成されている。
複数の下側鉛プラグ２２Ａは、下側鉛プラグ２２Ａの外周面と下側副エネルギ減衰体配設用孔２６の内周面との間に隙間が生じることなく下側副エネルギ減衰体配設用孔２６に挿通されて配置されている。これにより、下側鉛プラグ２２Ａは、その下端が下取り付け板１２に水平方向に一体的に移動するように取り付けられる。
複数の上側鉛プラグ２２Ｂは、上側鉛プラグ２２Ｂの外周面と上側副エネルギ減衰体配設用孔２８の内周面との間に隙間が生じることなく上側副エネルギ減衰体配設用孔２８に挿通されて配置されている。これにより、上側鉛プラグ２２Ｂは、その上端が上取り付け板１４に水平方向に一体的に移動するように取り付けられる。
なお、副鉛プラグ２２の積層ゴム１６への取り付けは、積層ゴム１６の製造後に副鉛プラグ２２を挿入（打ち込み）してもよく、あるいは、積層ゴム１６の加硫成型時に副鉛プラグ２２をあらかじめ設置しておいてもよく、主鉛プラグ２０の取り付けと同様に、従来公知の様々な手法が採用可能である。
【００１３】
下側鉛プラグ２２Ａと上側鉛プラグ２２Ｂとは、互いに等しい直径および長さで形成されている。
このように本実施の形態では、下側鉛プラグ２２Ａと上側鉛プラグ２２Ｂとは同じ長さで形成されていることから、下側鉛プラグ２２Ａと上側鉛プラグ２２Ｂの長さは積層ゴム１６を水平面で切った断面に主鉛プラグ２０のみを有する部分が生じるように、積層ゴム１６の高さの１／２に満たない寸法が好ましい。
なお、主鉛プラグ２０と下側鉛プラグ２２Ａと上側鉛プラグ２２Ｂの直径、長さ、本数は、得るべき所望の免震性能に応じて適宜選択され決定される。
【００１４】
本実施の形態では、積層ゴム１６を水平面で切った断面に主鉛プラグ２０のみを有する部分が生じ、この部分を第１の積層ゴム部１６Ａと呼ぶ。
また、積層ゴム１６を水平面で切った断面に主鉛プラグ２０と４本の下側鉛プラグ２２Ａの双方を含む積層ゴム部分と、主鉛プラグ２０と４本の上側鉛プラグ２２Ｂの双方を含む積層ゴム部分が生じる。この部分では、積層ゴム１６を水平面で切った断面において、鉛プラグ全体の面積が同一であり、鉛プラグ全体の面積は第１の積層ゴム部１６Ａよりも大きい。この積層ゴム部分を第２の積層ゴム部１６Ｂと呼ぶ。
したがって、従来の免震装置は、積層ゴム１６を水平面で切った断面において鉛プラグの面積は、積層ゴム１６の上下方向において均一であったのに対して、本実施の形態では、第１の積層ゴム部１６Ａと第２の積層ゴム部１６Ｂとにより、鉛プラグ全体の面積が鉛直方向において２段階に変化することになる。
【００１５】
したがって、地震の発生時、エネルギ減衰体を構成する鉛プラグ全体の面積が小さい部分である第１の積層ゴム部１６Ａの変形が最初に進行し、初期剛性を小さくすることが可能となる。
また、小地震時には、鉛プラグ全体の面積が小さい部分である第１の積層ゴム部１６Ａが変形するため、小地震時から免震性能を発揮することができる。
すなわち、本実施の形態の免震装置１０によれば、従来の免震装置に比較して次の効果Ａ乃至Ｄが奏される。
効果Ａ：従来の免震装置と比較して、大地震時の応答加速度を低減できる。詳細には、主鉛プラグ２０の本数、断面積および副鉛プラグ２２の本数、長さ、断面積を適宜選定することにより、従来の免震装置にくらべ、大地震時の応答加速度を、1／２から２／３程度に低減できる。
効果Ｂ：従来の免震装置と比較して、小地震時の応答加速度を低減する。詳細には、主鉛プラグ２０の本数、断面積および副鉛プラグ２２の本数、長さ、断面積を適宜選定することにより、従来の免震装置にくらべ、小地震時の応答加速度を、1／２から２／３程度に低減できる。
効果Ｃ：変形時にもっとも応力が厳しくなる積層ゴム１６の上下の端部において、鉛量を多くすることができるので、言い換えると、積層ゴム１６を水平面で切った断面において鉛プラグが占める面積を大きくできるので、積層ゴム１６の最大変形能力を向上できる。
効果Ｄ：免震装置１０は、従来の免震装置に、副鉛プラグ２２を単に加える構造であり、金型などに大幅な変更を要さないため、コストアップを抑制しつつ、大きな免震性能の向上を期待できる。
本発明では、主鉛プラグ２０と副鉛プラグ２２の直径、長さ、本数を組み合わせることで、鉛の断面積を２段階以上に任意に設定できる。これにより、これまで調整ができなかった初期剛性を含む免震装置１０の履歴特性を任意に設定可能となる。
次に、図５を参照して水平荷重―水平変位関係線図を参照して免震装置１０の免震性能について説明する。
図５（Ａ）は本実施の形態の免震装置１０の水平荷重―水平変位関係線図を示し、（Ｂ）は従来の免震装置１０の水平荷重―水平変位関係線図を示している。
図５（Ａ）、（Ｂ）で明らかなように、本実施の形態の免震装置１０では、従来の免震装置１０に比べ、Ｅ、Ｆで示すように、初期（除荷）剛性を低下でき、また、Ｇ、Ｈで示すように、小振幅での降伏荷重を低減できる。
【００１６】
次に、図２を参照して第２の実施の形態について説明する。
なお、以後の実施の形態において、第１の実施の形態と同様な箇所、部材には同一符号を付してその説明を省略する。
第２の実施の形態では、下取り付け板１２と上取り付け板１４とが矩形（正方形）の板状を呈し、積層ゴム１６が角柱状を呈している点が第１の実施の形態と異なっている。
また、第２の実施の形態では、主エネルギ減衰体としての主鉛プラグ２０が、積層ゴム１６の中央に互いに間隔をおいて複数（４本）設けられている点が第１の実施の形態と異なっている。
さらに、第２の実施の形態では、積層ゴム１６の上下部にそれぞれ複数（９本）の副エネルギ減衰体としての副鉛プラグ２２が、複数の主鉛プラグ２０の内側と外側の双方に設けられている点が第１の実施の形態と異なっている。
第２の実施の形態では、積層ゴム１６を水平面で切った断面で積層ゴム１６の高さ方向の中央部に、４本の主鉛プラグ２０のみを有する第１の積層ゴム部１６Ａが設けられ、また、積層ゴム１６の高さ方向の上下部にそれぞれ４本の主鉛プラグ２０と９本の下側鉛プラグ２２Ａの双方を含む第２の積層ゴム部１６Ｂとが設けられる。
したがって、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、第１の積層ゴム部１６Ａと第２の積層ゴム部１６Ｂとにより、鉛プラグ全体の面積が鉛直方向において２段階に変化することになる。
したがって、地震の発生時、鉛プラグ全体の断面積が最も小さい部分である第１の積層ゴム部１６Ａの変形が最初に進行し、次いで、第２の積層ゴム部１６Ｂへと変形していくことになり、第１の実施の形態と同様に、上記の効果Ａ乃至Ｄが奏される。
【００１７】
次に、図３を参照して第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態は、積層ゴム１６が円柱状を呈しており、その中央に主エネルギ減衰体としての単一の主鉛プラグ２０が設けられている点は第１の実施の形態と同様である。
第３の実施の形態では、副鉛プラグ２２は、下側鉛プラグ２２Ａと上側鉛プラグ２２Ｂとを含んで構成され、下側鉛プラグ２２Ａと上側鉛プラグ２２Ｂは、それぞれ２本の第１エネルギ減衰体としての第１鉛プラグ２２０２と、第１鉛プラグ２２０２よりも長さが大きい２本の第２エネルギ減衰体としての第２鉛プラグ２２０４とで構成されている。
そして、下側鉛プラグ２２Ａの第１鉛プラグ２２０２の上端と上側鉛プラグ２２Ｂの第２鉛プラグ２２０４の下端とが対向し、下側鉛プラグ２２Ａの第２鉛プラグ２２０４の上端と上側鉛プラグ２２Ｂの第１鉛プラグ２２０２の下端とが対向するように配置されている。
【００１８】
第３の実施の形態では、積層ゴム１６を水平面で切った断面において、第１の実施の形態と同様な、主鉛プラグ２０のみを有する第１の積層ゴム部１６Ａと、主鉛プラグ２０と４本の下側鉛プラグ２２Ａあるいは４本の上側鉛プラグ２２Ｂの双方を含む第２の積層ゴム部１６Ｂとに加え、主鉛プラグ２０と２本の下側鉛プラグ２２Ａ（第２鉛プラグ２２０４）あるいは２本の上側鉛プラグ２２Ｂ（第２鉛プラグ２２０４）の双方を含む第３の積層ゴム部１６Ｃが形成されることになる。
第３の実施の形態では、第１の積層ゴム部１６Ａと第２の積層ゴム部１６Ｂと第３の積層ゴム部１６Ｃとにより、鉛プラグ全体の面積が鉛直方向において３段階に変化することになる。
したがって、地震の発生時、鉛プラグ全体の断面積が最も小さい部分である第１の積層ゴム部１６Ａの変形が最初に進行し、次いで、第３の積層ゴム部Ｃ、第２の積層ゴム部１６Ｂへと変形していくことになり、第１の実施の形態と同様に、上記の効果Ａ乃至Ｄが奏される。
【００１９】
次に、図４を参照して第４の実施の形態について説明する。
第４の実施の形態は、積層ゴム１６が円柱状を呈しており、その中央に主エネルギ減衰体としての単一の主鉛プラグ２０が設けられている点は第１の実施の形態と同様である。
第４の実施の形態では、副鉛プラグ２２は、その上下端が下取り付け板１２および上取り付け板１４から離れた箇所に位置するように、主鉛プラグ２０の周方向に間隔をおいて4本配置されている。
第４の実施の形態によれば、積層ゴム１６を水平面で切った断面において、積層ゴム１６の上下部に第１の実施の形態と同様な、主鉛プラグ２０のみを有する第１の積層ゴム部１６Ａが形成され、また、積層ゴム１６の上下中間部に、主鉛プラグ２０と４本の副鉛プラグ２２の双方を含む第２の積層ゴム部１６Ｂとが形成されることになる。
第４の実施の形態では、第１の積層ゴム部１６Ａと第２の積層ゴム部１６Ｂとにより、鉛プラグ全体の面積が鉛直方向において２段階に変化することになる。
したがって、地震の発生時、鉛プラグ全体の面積が最も小さい部分である第１の積層ゴム部１６Ａの変形が最初に進行し、次いで、第２の積層ゴム部１６Ｂと変形していくことになり、上記の効果Ａ、Ｂ、Ｄが奏される。
【００２０】
なお、所望の免震特性を得るため、副鉛プラグ２２を下側鉛プラグ２２Ａのみで構成したり、あるいは、上側鉛プラグ２２Ｂのみで構成するなど、任意である。
また、本発明において、主エネルギ減衰体と副エネルギ減衰体が鉛で構成されている場合について説明したが、それら主エネルギ減衰体と副エネルギ減衰体プラグは、例えば、Ｚｎ―ＡＬ合金など、常温で超塑性的な性質を示す鉛以外の従来公知の様々な材料で形成されているものであってもよい。
【符号の説明】
【００２１】
１０……免震装置、１２……下取り付け板、１４……上取り付け板、１６……積層ゴム、２０……主鉛プラグ、２２……副鉛プラグ。
【図１】
2010203592.tif 000003
【図２】
2010203592.tif 000004
【図３】
2010203592.tif 000005
【図４】
2010203592.tif 000006
【図５】
2010203592.tif 000007
【図６】
2010203592.tif 000008