(57)【要約】【課題】地震力を受けた免震建築物を建築物自体の揺動により制震し、地震エネルギーが建築物の内部に流入を抑止し、かつ、地震力を減衰させることを可能とする。【解決手段】  建築物１００を吊る架構体２００を設け、この架構体２００を構成する梁部２２０から建築物１００を吊部材３００により両側から吊り、変位拡大作用により吊部材３００のバネ定数を増大させ、かつ地震力による建築物１００自体の揺動が免震作用、動吸振作用、変位拡大作用等の多重作用により地震力を減衰させる。  建築物１００を両側から吊る吊部材３００は、揺動に伴い、一方に引張り力が働くと、他方には圧縮力が働く。このとき、鉛直方向に対するバネ定数は増大し建築物１００の上下動が制震され、建築物内部への地震エネルギーの流入が軽減されて建築物１００の加速度変位が抑えられ、居住者への安全性向上が図られ、学校等の公共建築物等への耐震対策を可能とする。【選択図】図２３
2010275847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物を鉛直方向に支持しつつ、水平方向に柔軟に変位可能とし、建築物の固有周期を長周期化する地震対策構法建築物において、
底部に地震力を受ける柱部（２１０）と、この柱部上部に連接された梁部（２２０）を有し、建築物（１００）を懸吊支持する架構体（２００）と、
この架構体の前記梁部（２２０）から延在し、前記建築物（１００）を吊るための吊部材（３００）と、
この吊部材で前記建築物（１００）を懸吊支持するため、前記建築物（１００）の両側に設けた吊部材取付部（４００）とを少なくとも具備した揺動免震構法建築物。
【請求項２】
前記架構体の下部に免震部材（７００）を配置し、前記建築物の固有周期を更に長周期化したことを特徴とする請求鴻第１項記載の揺動免震構法建築物。
【請求項３】
免震構法において、
底部に地震力を受け上部が梁で連接された架構体から、建築物の両側を吊部材により懸吊支持することを特徴とする揺動免震構法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、免震技術に関し、特に、地震力による建物の加速度変位を抑えた揺動免震構法建築物に関する。
（ここで、揺動免震構法とは、建物を両側から吊って、地震時に揺りかごのように建物に加わる地震力を減衰させる免震構法をいうものとする。）
【背景技術】
【０００２】  耐震は建物の剛性を上げ、地震の力に抵抗しようとする構法で、建物の構造自体は保護されるが、建物内部にある家具類の転倒や、仕上材の損傷などによる二次災害発生の可能性がある。
これに対し免震は、建物と地面を切り離し、地震の揺れを建物に伝わらないようにし建物を安全に保とうとする構法である。地震力を減衰し、ゆっくりした周期の長い揺れに変え建物自体だけでなく、建物内部も保護される。
このため、免震構法は低層階の建築物から高層階の建築物まで広く適用されている。また、免震構法は、新築だけでなく既存建築物の地震対策としても採用されている。【０００３】  地震の振動を吸収する免震構法としては、震動エネルギーを吸収するダンパー、震動エネルギーを吸収する粘性流体を用いたオイルダンパー等がある。これらは、施工が容易ではないので施工に工夫を要する。【０００４】  これに対し、比較的、施工が容易な免震構法の一つに、吊下げ免震構法がある。吊下げ免震構法は、振子の原理を利用し、構造物の固有振動周期を長周期化するもので比較的容易に施工ができる。
すなわち、吊下げ免震構法は、振子の原理を利用し地震力を振子の原理を利用して、建物の固有周期を長周期化し、地震力を、建物に振り子運動させることで減衰させ建物の被害を回避する（特許文献１．２）。【０００５】  学校等の公共建築物の地震対策は喫緊の課題であり、自治体等では限られた予算で、かつ施工期間の短縮化が求められる。また、教室を使用している状態での安全な施工が求められる。特に、地震力による水平振動に対し、学校等の公共建築物では児童、生徒の不安を避ける観点からも建築物の耐性が求められる。
また、揺動の語を用いた例（特許文献４）があるが、同文献の図８に揺動支持構体が開示されているが、建築物を両側から支持部材で吊る構成ではないので、地震力の弱い段階でも建物が揺れて特に公共建築物には適さず、高層建築物における免震の例を示したものである。
また、鋼材の変位拡大作用によりブレースの座屈を単に防ぐ例を示したにすぎない（特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３０８３１４号公報
【特許文献２】特開平１１−２７０１７６号公報
【特許文献３】特開平５−２２２８６６号公報
【特許文献４】特開２００１−９０３７４号公報
【特許文献５】特開２００６−１５２７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  吊り免震構法の一つである吊下げ免震構法では、振子の原理をそのまま用いるので、地震力により水平の揺れを生じ易い難点があり、特に学校、病院等の公共建築物の耐震化には適さないという問題点がある。【０００８】  吊下げ免震構法の上記の例（特許文献１、２）では、振子の原理を利用した免震を示したに過ぎず、既存建築物の免震化を示唆するものではなく、Ｖ字の吊り材の例示したに留まる。また、他に吊下げ免震構法の例（特許文献３）もあるが、吊りの形態がＶ字ではないことから振子の原理を十分応用し得ない。【０００９】  振子の原理を利用した吊下げ免震構法では、建築物を吊下振子の原理を適用して、建物の固有周期を長周期化し、建物に加わった地震力を振子振動により緩やかに減衰させるという利点がある反面、振子そのものであるが故、建物の横揺が生じ易いとう難点がある。
このため、建築物の用途によっては、振子の原理を利用した吊下げ免震構法による耐震化が適さない場合もある。【００１０】  そこで、振子の原理を利用した吊下げ免震構法の横揺れによる建物への地震エネルギーの流入の問題を解消し、吊下げ免震構法の利点を活かすことが求められる。【００１１】  この発明の目的は、振子の原理を利用した吊下げ免震構法の横揺れに伴う建物への地震エネルギーの流入の問題を解消した揺動免震構法建築物を提供することにある。
すなわち、耐震対策の対象となる建築物に対する加速度変位を抑えた揺動免震構法建築物を提供することを目的とする
【課題を解決するための手段】
【００１２】  上記目的を達成するため、建築物の両側を架構体の梁部から吊部材によって吊り、上記架構体の柱部底部に受けた地震力を、架構体の持つ弾性力で先ず減衰させる構成とする。
また、地震による水平方向の揺れは、建築物の両側を吊る一方側吊部材には引張り力、他方側吊部材には圧縮力が偏倚（バイアス）力として及ぶ。この変位力は、両側一対の吊部材の鉛直方向バネ定数が増大させる。
建築物自体の水平振動時には、一対の吊部材に相反する方向の偏倚力を受け、上記一対の弾性を有する吊部材で構成するバネの鉛直方向バネ定数を増大させ、建築物の上下方向の揺れに対し制震動作をする構成とする。
上記吊部材は、耐力以下で弾性範囲内の荷重となるよう、吊部材本数、架構体の構造設計を行い、所定の地震力に対しては、上記吊部材の弾性力で建築物の揺れを阻止する。
また、所定の地震力を超える地震力に対しては、建築物自体の揺動が、免震力、乃至動吸振的な制震力に、建築部の揺側に吊るした吊部材が寄与する構成とする。
【発明の効果】
【００１３】  この発明では、建築鋼材の機械的性質の弾性を積極的に用い、地震力がある程度までは鋼材の弾性範囲で建物を静止状態とし、更に大きな地震力に対しては、建築物の両側に設けた支持部材によるブランコ運動を利用したゆり籠揺動により地震力を減衰させ、揺動による建築物の固有周期を長周期化が図れる。
これにより地震時に、建築物の損壊および人的被害を回避し得る【００１４】  また、吊部材の弾性範囲を超えるような地震力の場合は、上記吊部材を交互に軸とし建築物が揺動し、実質的に建築物の固有周期が長周期化され、地震波との共振を回避することができる。
地震力が強くなり、建築物が揺動を開始すると、吊部材は交互に振子運動をすることになるが、建築物の両側に設けた吊部材の一方には圧縮力、他方には、引張り力を受け、鉛直方向の吊部材のバネ定数は増大して鉛直方向の制震が働く。
このとき、上記吊部材の各々は、振子の最上位点でバネ等の制震手段を講じているので最大振幅から転移するときでも、弾性範囲内に保つことができ座屈による材料の破損を回避できる。【００１５】  このため、建築物の揺動にともない、上記吊部材は振子運動に応じ伸縮し、一対の吊部材が交互にブランコを漕ぐのと逆に、揺れ方向とは逆方向に建物の重心を移動させる力で地震力を減衰させることができる。【００１６】  この様に揺動免震構法は、緩やかに地震力を減衰させるので、建築物にかかる加速度負荷を少なくすることができるので、耐震対策を要する建築物に対する耐震対策手段として好適である。【００１７】  なお、この発明では、地震力を受ける架構体の柱部を変断面とし、建築物を両側から吊る弾性範囲内の吊部材対を複数設けているので、建築物の重心と剛心との位置がずれることによる「ねじれ力」をも減衰分散させる効果があるので、建築物に対する有効な地震対策となる。【００１８】  建築物１００を両側から吊る吊部材３００は、揺動に伴い、一方に圧縮力が働くと、他方には引張り力が働く。このとき、鉛直方向に対するバネ定数は増大し建築物１００の上下動が制震され、建築物内部への地震エネルギーの流入が軽減されて建築物１００の加速度変位が抑えられ、居住者への安全性の向上が図られ、公共建築物等の耐震対策を可能とする。
また、本発明によれば、複数本の梁で構成される堅固な架構体に揺動免震構法を施工するので、比較的容易で、かつ、安価に施工出来、不要に揺れの不安を与えることなく耐震対策を既存公共建築物に施すことが可能である。
なお、本発明に係る揺動免震構法建築物は、既存建築物に係る耐震対策のみならず、新築の建築物にも適用し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明に係る揺動免震構法建築物の実施例を示す外観図（実施例１）。
【図２】耐力の求め方を示す説明図。
【図３】発明に係る揺動免震構法建築物の揺動特性を示す説明図。
【図４】建築物１００の揺動特性を示す説明図。
【図５】この発明に係る揺動免震構法施工前の建築物１００の外観図。
【図６】この発明に係る揺動免震構法の建築物を示す図（実施例２）
【図７】及び［図８］は、吊部材３００で建築物１００を吊る部分の説明図。
【図９】梁部２２０に吊部材３００を取り付ける手段を示す説明図。
【図１０】梁部２２０へのブレース２４０の取付例を示す図。
【図１１】建築物を吊る梁部及び吊部材との関係示す図。
【図１２】建築物をジャッキアップするときの説明図。
【図１３】及び［図１４］は、梁部の下部にアイソレータを設けた例の説明図（実施例２）。
【図１５】地震で建物が動くことを絶対変位で示す説明図。
【図１６】地震による建物の変位、加速度等を説明する共振特性図。
【図１７】この発明での固有周期の長周期化特性、加速度応答特性を示す特性図。
【図１８】地震力を受ける柱部を変断面とし地震力を減衰させることの説明図。
【図１９】変位拡大作用によるバネ定数と吊下角度θとの関係を示す特性図。
【図２０】梁部の下部にアイソレータを設けた例の数値例を示す説明図。
【図２１】この発明における動吸振的な制震動作の説明図。
【図２２】この発明における動吸振及び変位拡大作用による制震動作の説明図。
【図２３】この発明における変断面による地震力減衰、動吸振及び変位拡大作用による制震動作による地震力減衰を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】  耐震対策を施す建築物の両側を支持部材で吊り、支持部材の弾性を利用し、ある程度の地震力に対し鋼材の弾性力で建築物の水平振動を抑止する。
更に、地震力が大きくなったときは、上記吊部材の弾性力による伸縮を伴う上記建築物の揺動により、地震力を減衰させることで免震、乃至制震を行う。
【実施例１】
【００２１】  図１は、この発明に係る揺動免震構法建築物の一実施例を示す。同図で地震対策が施される建築物１００は、例えば、学校校舎である。この建築物１００の上部を覆うように強固な架構体２００を設けている。【００２２】上記校舎である建築物１００は、地面より極わずかジャッキアップされており、架構体２００は、一対の柱部で構成される門型を複数個梁で連接した構成となっている。この架構体２００は、複数の柱部で地盤に対して強固に支えられており、架構体２００から吊部材３００によって建築物１００の両側を抱えるように吊る。
そして、吊下げられた建築物１００は、振子作用を用いた揺動により建築物１００の固有周期の長周期化が図られ、地震波との共振を防ぐことで被害が抑えられる。
また、建築物１００を揺動させることで地震力を減衰させる。【００２３】  この発明における鋼材は、構造物の挙動を解析する場合の基本となる応力−ひずみ関係に着目する。建築構造部材、特に吊部材３００については、長期的に過重に晒されるなかで機械的特性の把握は重要である。【００２４】  鋼材の応力ひずみ関係において、載荷初期段階では応力とひずみが直線的に増加する。ある応力に至ると、応力の増加が止まり、ひずみのみが増加する状態になる。
これは、ある応力に達した時点で、冶金学的に金属結晶内にすべりが生じ、荷重の増加に耐えられなくなることによる。これが、降伏現象である。【００２５】  この降伏現象は、建築で多用されるＳＮ材、ＳＳ材、ＳＭ材等の炭素量の少ない金属材料の場合にのみ生じるもので、その他多くの金属の場合には降伏現象を伴わない。
高張力鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金などでは降伏棚は現れずラウンドハウス形の応力−ひずみ関係となる。
（『鋼構造出版「新しい建築構造用鋼材」１２９頁  第６章  建築構造用途に関わる鋼材の性質』参照）【００２６】引張り強さ、伸びなどの諸特性のほかに、構造物の挙動を解析する場合に応力−ひずみ関係が基本となる
上記のように、建築鋼材によっては、降伏現象を伴うものと伴わないものとがある。
建築構造材では、降伏現象の有無にかかわらず、応力−ひずみ関係を把握できるよう耐力という指標を用いる。【００２７】  上記のように、降伏現象を伴わない鋼材もあるので、これらの材料の降伏応力の代用として耐力を定義されている。
降伏現象を伴わないと、応力がどの位で弾性変形範囲にあるかという限界が他の鋼では分りにくい。
そこで、永久ひずみが０．２％残るまでの応力を近似的に弾性限度とみなす０．２％耐力を定義している。【００２８】  図２に、０．２％耐力の求め方を示す。
縦軸に荷重Ｐｅ，横軸に変位Ｅを取り、伸び計を用いて変位を計測し、荷重−応力特性線図を求め、規定の永久伸びの２％に相当する伸び軸上の点から、試験初期の直線部分（弾性変形部分）に平行線を引き、これが荷重を表す縦軸と交わる点の示す荷重が０．２％耐力の荷重Ｐｅである。この０．２％耐力の求め方はＪＩＳに定められているところであり、上記吊部材３００にかかる加重を定めるのに用いる。【００２９】  設置後、吊部材３００には、建築物１００を常時吊下げるための荷重がかかるので、吊部材３００の１本あたりに係る荷重は、例えば、０．２％耐力の６０〜７０％以下とし、鋼材の変位−荷重特製曲線の直線部分、すなわち弾性範囲内で地震力を受けるようにしている。【００３０】  ここで、図１のように建築物１００を両側から抱きかかえるように、吊部材３００で懸持した建築物１００が地震力を受けたときの地震力レベルに応じた揺動特性を図３に示す。【００３１】  地震力が比較的弱いときは、吊部材３００は弾性限度範囲内で、伸びかつ復元するのみで（図３  Ｏ−Ａ）、建築部１００自体の揺れは殆ど無く、居住者に不安を与えない。
単なる振子免震であれば、比較的地震力が弱くても、建物自体が揺れよく加速度変位が大きいので、居住者に不安を与え易い。【００３２】  これに対し、この発明では、地面に強固に設けられた架構体２００で地震力をある程度減衰させるので、上記吊部材３００に伝播する地震力は弱められ吊部材３００のもつ弾性で地震力を減衰させる。
このため、微動レベルの地震に対し居住者を不感とすることが出来、学校等の公共建築物に適する。【００３３】  更に、地震力が強くなると、上記吊部材３００は、建築物１００の慣性モーメントにより揺動を開始する（図３  Ａ−Ｂ）。建築物１００が揺動を開始する条件は、建築物の質量、吊部材３００の長さ等が関係する。建築物１００が地震力による揺動状態（図３  Ａ−Ｂ）にあっても、吊部材３００には弾性限界範囲内の荷重になるよう吊部材の材質、形状を設定している。【００３４】  地震力により吊部材３００は、伸び、復原をしながら建築物１００を揺動させる。すなわち、吊部材３００が伸縮しながら建築物１００が円弧上をブランコの様に振子揺動運動し、建築物の固有周期を長周期化するとともに地震力を減衰する。【００３５】  吊部材３００が伸縮し部材長を変化させながら、上記建築物１００が円弧運動をするので、建築物１００の重心の位置は部材長に応じて変化していく。円弧運動で重心が吊部材３００の長さの変化に応じ移動するのは、ブランコの原理と同様である。【００３６】  円弧運動の最頂部で上記吊部材３００は最短となり、円弧の最下部に相当する位置で最長となるように弾性限界範囲ないで変化する。
このため、建築物１００のブランコ運動を減速する働きを上記吊部材３００は担い、地震力の減衰を行う免震作用を行う。【００３７】  地震力が更に強まったとき（図３  Ｂ−Ｃ）には、上記吊部材３００の振れ振幅は大きくなる。
この吊部材３００の振幅が所定レベルを超えると、後述する制震手段が働く。【００３８】  制震手段３９０としては、上記架構体２００に上記吊部材３００を枢着する部分にバネを設けるか、或いは、吊部材３００を貫通させる方法などがある。これら、いずれの方法の場合にあっても地震エネルギーを吸収する制震作用をする。【００３９】  図４は、地震力のレベルに応じた地震対策をした建築物１００の動きを示す概念図である。図４（ａ）は地震力が比較的小さいときを示す。吊部材３００は、弾性限度範囲内での伸び、復原を繰り返し建築物１００の居住者は殆ど揺れを感じない。地震力だけでなく、強風に対しても吊部材３００の弾性により建築物１００の揺れは抑えることができる。これは、建築物１００の重心より高い位置で、架構体２００から建築物１００の両側を吊部材３００で吊り上げ、吊部材の弾性限度範囲内の弾性力で伴って建築物１００の両側より挟持することによる。【００４０】  図４（ｂ）は、地震力のレベルが増し、なおも吊部材３００の弾性限度範囲内で吊部材３００が揺動し始めた状態を示す。建築物１００を両側から抱き抱えるように吊下げた吊部材３００は、交互に揺動し剛体振子に近い挙動をするが、地震面に対し強固に設置された架構体２００から上記吊部材３００が建築物１００を吊下げるので居住者の感じる揺れは少ない。
なお、図４（ｂ）の状態で、吊部材３００の１本あたりにかかる荷重は、図２で求めた耐力の６０〜７０％程度となるように、建築物１００の重量に対し架構体２００の柱の本数、揺動による加重負荷等を配慮している。【００４１】  図４（ｃ）は、地震力が更に増し、吊部材３００の円弧状の動きが大きくなった場合の状態を示す。
この程度にまで地震力が増すと、上記吊部材３００は、引張力に耐えても圧縮力が働いたときに座屈破損を回避する必要がある。また、建築物１００の揺動も激しくなり居住者の安全も確保する必要がある。【００４２】  この程度にまで地震力のレベルが高まると、吊り部材３００の材料特性面（座屈回避）、並びに、建築物１００の揺動抑止の両面から制震機能が求められる。
このため上記架構体２００と吊部材３００との接合部に制震手段３９０を設ける。【００４３】  この制震手段３９０は、例えば、上記吊部材３００に板バネ、又は螺旋バネを介在させることにより吊部材３００の動きを抑え地震エネルギーを吸収し、建築物１００の揺れを抑止する。
また、制震手段３９０の他の手段としては、上記吊部材３００の一方端を自由端として、地震力が所定レベルを越えたときに上記吊部材３００が架構体２００の梁部２２０を貫通するようにしてもよい。【００４４】  次に、本実施例の細部につき述べる。
図５は、本実施例に係る揺動免震構法建築物に揺動免震構法が施され地震対策の対象となる建築物１００の外観図を示す。例えば、学校の校舎であり、地震対策が必要な程度の経年変化があるものとする。【００４５】  図６は、上記建築物１００に揺動免震構法を施した揺動免震構法建築物の例を示す。
架構体２００は、建築物１００を覆うように設置する。
梁部２２０からは柱部２１０を延在させ地面に強固に固定している。【００４６】  建築物１００の壁面は、脆弱化している可能性もある。このため、建築物１００を吊部材３００で吊ったときの荷重を分散させるため壁面に垂直方向に縦長の吊部材取付部４００を設ける。【００４７】  図７は、上記吊部材取付部４００に、架構体２００の梁部２２０から吊部材３００を取りつけた状態を示す。
吊部材取付部４００には、建築物１００の壁面に圧接する押補強板４２５、更に吊部材３００を建築物１００の柱部１１０の下方で支持する吊部材支持部４２０を設けてある。
この吊部材支持部４２０に、吊部材３００をＷナット３１０で取り付ける。【００４８】  また、吊部材支持部４２０には、上記建築物１００による荷重がかかることで建築物の壁面を損傷しないよう補強部４２５を延在させ荷重を分散させている。
上記梁部２２０の上部に吊部材３００を挿通し、Ｗナット３２０で吊部材３００を取付ける。このとき、上記Ｗナットと梁部２２０との間にはテーパ座金３３０と板バネ３４０を介在させて上記吊部材３００を枢着する。【００４９】  この吊下部材３００の取付け状態の詳細を図８に示す。
上記吊部材３００は、地震対策を要する建築物１００（図５）の鉄骨の入った比較的強度が保たれている柱１１０に吊部材取付部４００を設けることにより取付ける。
上記柱１１０の耐震性を高めるため、例えば鋼材の添補強板１２０を当てた上を鉄製の緊締金具１３０を吊部材取付部４００にＷナット４３０で緊締する。
この柱１１０の耐震強度を上げるには、上記添補強板１２０による他、強化炭素材を柱に巻いてもよい【００５０】  図９は、吊部材３００の変断面形状の上部を梁部２２０に取り付けた状態を示す。
板バネ３４０は、所定レベルの地震力により上記吊下部材３００の揺動時に制震作用をするためのものである。上記吊部材３００が地震力により建築物１００の揺動により振子状の運動を呈し、その程度が高まろうとすると上記板バネ３４０の弾性力による制震で地震エネルギーを減衰させる。
制震手段３９０の板バネ３４０の強さは、建築物１００の重量や柱部を梁部２００に何本設けるか等による。
上記吊部材３００は、梁部２２０の挿通孔に枢着され上下方向には自由運動し得、地震力レベルが過大となったときは、上記板バネ３４０を超えて突出することもありうる。
すなわち、敢えて上記吊部材３００を梁部２２０から突出させて、建築物１００を揺動させる（図３  Ｂ−Ｃ）ことで地震のエネルギーを減衰させる。この状態は耐震というより免震的な動作と言える。
この免震状態への移行は、上記架構体２００自体が免震機能をもっており、上記吊部材３００が梁部２２０を超えて突出する事は殆どない。
地震力のレベルが高くなり、吊部材３００が梁部２２０を超えて突出するよう自由にしたのは、寧ろ吊部材３００自体の座屈による損傷を回避する意味合いが強い。
また、吊部材３００は、建築物１００側の断面積を大きくした変断面形状とすることで、建築物１００に流入する地震エネルギーを少なくし、建築物並びに居住者の安全を保つことができる。【００５１】  次に、架構体２００の上面図を図１０に示す。
図１０（ａ）において、梁部２００から柱部２１０は、長手方向の（１，１）、（１，２）、（１，３）、（１，４）の位置、及び（１，３）、（２，３）、（３，３）、（４，３）の位置から下に延在する。また、これら梁部２００の８か所に吊部材３００（図示せず）が設置される。【００５２】  また、架構体２００の梁部２２０に対し耐震補強をするため、梁で構成される四角形の四隅にガセットプレート２３０を配置する。
そして、上記梁２２０で構成される夫々の上記四角形の対角線上に配置されたガセットプレート２３０間に夫々ブレース２４０を設ける。
このようなガセットプレート２３０及びブレース２４０の配置は、上記架構体の水平方向の耐力を増し、強度抵抗部材の配置で靱性が改善され補強構面が形成され耐震機能が得られる。【００５３】  また、図１０（ｂ）は、同図（ａ）に示した架構体２００における柱部２１０の位置と、建築物１００の柱１１０に設けた吊部材取付部４００配置位置との相対位置関係を示したものである。
図１０では、４対の吊部材３００で建築物１００を側面から吊る例を示す。
対向する上記吊部材３００を並行配置にはしていない。
一般に建築物では、重心の位置と剛心の位置とは一致しないため、建築物１００を吊上げ揺動免震を行うと、「ねじれ」が発生する事が予想される。この「ねじれ」によるモーメントで建築物の破損を防止することを意図し、対向する吊部材３００を並行して配置していない。
また、それぞれの吊部材３００による揺動が共振するのを防止する意味もある。【００５４】  しかし、上記の「ねじれ」や共振現象は、建築物１００の持つ構造的特性に左右され、建築物に対する耐震設計強度等で、「ねじれ」等が上記吊部材３００を並行配置することに問題ないときは、並行配置し施工を効率よく行う。【００５５】  図１１は建築物１００を吊部材３００で吊り上げる吊り上げ方の他の例を示す正面図である。
図１１（ａ）は、揺動する建築物１００の下部に安定礎１５０を設けたことを示す。
建築物１００は、後述するように少なくとも５ｍｍ程度、ジャッキアップし、以後、上記吊部材３００により梁部２００から懸下する。
また、図１１（ｂ）は、前述のように、「ねじれ」を考慮し吊部材３００を非並行に配置する例である。「ねじれ」を考慮し、中央部の安定礎１５５を他の安定礎１５０より大きくしている。【００５６】  図１１（ｃ）では、梁部２００を２層構造とし、層間には、ブレース２５０を配置しガセットプレート（図示せず）を用いて固着し耐震性を高めている。この２層構造の梁部２００を吊部材３００は挿通配置し、建築物１００の鉄骨構造の柱部の上部に相当する夫々の箇所で、吊部材３００により建築物１００を吊下げる。
すなわち、建築物１００の上部で梁部２００を柱の数に応じ吊部材３００により吊り上げるので、居住者が吊部材を目にすることもない。また、揺動免震構法を施工しても外観意匠を損なう程ではない。【００５７】（建築物１００のジャッキアップ）
次に、揺動免震を行うため、建築物１００を梁部２００に吊部材３００で吊上げるジャッキアップの例について図１２を用いて説明する。
図１２に示すように、先ず最初に、梁部２２０に下方端が建築物１００に固定された吊部材３００を挿通し、テーパ座金３３０に板バネ３４０を載置してＷナット３２０を吊部材３００に締めつける。【００５８】  この状態でテコ部材５５０を上記吊部材３００に挿通させ、梁部２２０の上に載置する。この後、Ｗナット３５０でテコ部材５５０を梁部２２０に固着する。そして、固着されたテコ部材５５０の端部にオイルジャッキ５００を配置する。【００５９】  この作業は、配置された全ての吊部材３００に対して行う。
全ての吊部材３００に対するオイルジャッキ５００の配設を終えると、一斉にオイルジャッキ５００の油圧によって、建築物１００を持ち上げる。このジャッキアップ距離は、建築物１００の重量等にもよるが、５ｍｍ〜数ｃｍである。【００６０】  上記オイルジャッキ５００によって建築物１００をジャッキアップした状態で、Ｗナット３２０を締め直し、その後にＷナット３５０を外し、テコ部材５５０及びオイルジャッキ５００を撤去して、ジャッキアップ作業を完了し揺動免震構法の施工を完了する。【００６１】  この実施例によれば、免震乃至制震対象となる建築物を揺り籠の如く、両側から吊部材で吊り揺動免震構法を採用する。この吊部材の弾性範囲内の地震力に対しては、両側から吊部材で吊られた建築物は横揺れを防ぐことができる。
すなわち、建築鋼材の機械的性質の弾性を積極的に用い、地震力がある程度までは鋼材の弾性の範囲で建物を静止状態とし、次の段階の地震力に対しては、建築物の両側に設けた支持部材によるブランコ運動を利用したゆり籠揺動により地震力を減衰させ、揺動による建築物の固有周期を長周期化が図れる。
これにより地震時に、建築物の損壊および人的被害を回避し得る。【００６２】  また、吊部材の弾性範囲を超えるような地震力の場合は、吊部材が交互に揺動し実質的に建築物の固有周期が長周期化され、地震波との共振を回避することができる。
地震力が強くなり、建築物が揺動を開始すると吊部材は交互に振子運動をすることになる。
このとき、上記吊部材の各々は、振子の最上位点でバネ等の緩衝手段を講じているので最大振幅から転移するときでも、座屈による材料の破損はなく、まお、弾性範囲内にある。【００６３】  このため、建築物の揺動にともない上記吊部材は振子運動に応じ伸縮し、振子振動時に揺動する建築物の重心がブランコの様に変位する。
すなわち、揺動時において、地震力に対し、ブランコを漕ぐような形で地震力を減衰させることができる。【００６４】  この様に揺動免震構法は、緩やかに地震力を減衰させるので、建築物にかかる加速度負荷を少なくすることができるので、耐震対策を要する建築物に対する耐震対策手段としては好適である。【００６５】  なお、この発明では、架構体により建築物を両側から吊る吊部材対を複数設けているので、建築物の重心と剛心との位置がずれることによるねじれ力に対しても分散させる効果があるので、建築物に対する有効な地震対策となる。【００６６】  また、本発明によれば、複数本の梁で構成される堅固な架構体に揺動免震構法を施工するので、比較的容易で、かつ、安価に施工出来、不要に鉾揺れの不安を与えることなく耐震対策を既存公共建築物に施すことが可能である。【００６７】  なお、この実施例に示す揺動免震構法建築物は、既存建築物に係る耐震対策のみならず、新築の建築物にも適用し得るものである。
（他の実施例）
【実施例２】
【００６８】  図１３は、この発明に係る揺動免震構法建築物の他の実施例を示す
この実施例では、建築物１００の梁部２００の下部の梁支持部２６０と免震部材基礎部６００の間に免震部材７００を敷設する。
揺動免震による免震効果が更に高まり、建築物１００に対する地震対策の実効が図られる。【００６９】  上記実施例で、建築物１００を吊部材３００で両側から吊り、鋼材の弾性力を利用してある程度の地震力による揺れを回避するとともに、建築物１００の固有周期を実質的に長周期化する例を開示した。
この実施例では、免震部材７００による免震作用により、更に、建築物１００の系全体の固有周期が長周期化され、また、地震力自体も免震部材７００により減衰でき、建築物１００の地震対策がより確実なものとなる。【００７０】  図１４は、図１３に示した実施例の詳細を示す図である。
免震部材基礎部６００に加わった地震力は、免震部材７００によりかなりの割合で減衰される。
免震部材７００は、例えば、積層ゴム系アイソレータで、積層ゴム系アイソレータは鋼板とゴムを交互に重ね合わせた部材である。鉛直方向に剛性が高く、大きな荷重を負担でき、水平方向には、ゴムのせん断変形により柔らかく大きな変形能力を持つ。
プラグを入れて減衰機能を持たせた鉛プラグ入り積層ゴム、天然ゴム系積層ゴムのフランジ部に鋼材ダンパーを取り付けた履歴型ダンパー付き積層ゴムがある。
積層ゴム変形性能は、積層ゴムの変形性能等を、積層ゴムの総ゴム厚さ（Ｈ）に対する水平変形量（δ）の比で表す。例えば総ゴム厚さの２倍の水平変形を生じた場合には、２００％歪みの状態という。免震部材７００に、高減衰ゴムを用いると、高い復元性と信頼性を併せ持ち、特段、ダンパーを必要としない
免震部材７００に、高減衰ゴムを用いない場合は、Ｕ字形状の金属を設けて減衰機能をもたせてもよい。【００７１】  建築物１００を保護するため、吊部材取付部４００を建築物１００の壁面に延在させている。この吊部材取付部４００を上記壁面に係る負荷を分散させるため、所定長の長さで延在させる。
また、建築物１００を吊上げる箇所は、建築物の重心より高い位置が望ましい。
更に、建築物１００の頂部における強度が十分確保できるのであれば、上記吊部材取付部４００を建築物の頂部に設けてもよい。この場合、吊部材３００を建築物１００の頂部に設け、鉛直に両側で吊上げる。
（振動解析）【００７２】  地震時における建築物１００の振動は、支点が変位するために起こる震動と考えられる。
そこで、図１５に示すように、地震でよる地動で変位する支点変位をｕｇ、支点からの相対変位をｕ、絶対変位ｚを【００７３】
【数１】
2010275847.tif 000003
とし、１質点系で質量ｍ、バネ定数ｋの支点変位による強制振動モデルを考える。【００７４】（変位による強制振動の解）
質点の慣性力は絶対加速度【００７５】
【数２】
2010275847.tif 000004
に比例し、【００７６】減衰力やバネ力は相対変数ｕに関連すると考えられる。これを考慮すると次式が成り立つ。【００７７】
【数３】
2010275847.tif 000005
【００７８】
【数４】
2010275847.tif 000006
とおくと、【００７９】
【数５】
2010275847.tif 000007
【００８０】ここで、地動変位が
【数６】
2010275847.tif 000008
の正弦波で表わされるとすると、【００８１】
【数７】
2010275847.tif 000009
となり。力による強制振動で正弦波外力  ｆ（ｔ）＝Ｐ０ｓｉｎωｆｔ  が作用し、【００８２】
【数８】
2010275847.tif 000010
とおくと、【００８３】
【数９】
2010275847.tif 000011
【００８４】  この微分方程式の解は、右辺を０とした同次方程式の一搬解と上式の特殊解の和で与えられる。
一搬解は、減衰自由振動の解であり、特殊解は、【００８５】
【数１０】
2010275847.tif 000012
となる。【００８６】  ここで、Ｌ２は建築物１００の相対変位ｕと支点変位ｕｇの倍率を表すが、この特性は強制振動における加速度の共振と一致する。【００８７】  建築物１００の加速度
2010275847.tif 000013
【数１１】
2010275847.tif 000014
であるから、これに上記の解の
2010275847.tif 000015
【００８８】
【数１２】
2010275847.tif 000016
となり、【００８９】
【数１３】
2010275847.tif 000017
【００９０】
2010275847.tif 000018
その値は振動率比【００９１】
【数１４】
2010275847.tif 000019
【００９２】と減衰定数ｈの関数である。
地動加速度に対する建築物１００を１質点系モデルとしたときの加速度応答倍率を表すＬ２′とξの関係を、ｈをパラメータとして、図１６（ｃ）に示す。
ｈ（＝ε／ω）の値を大きくするほど、地動に対する建築物１００の加速度応答倍率を低くすることができる。【００９３】（減衰自由振動）
ここで、減衰自由振動につき、減衰のない系の固有周期と、減衰を伴うときの固有周期との関係につき、検討する。【００９４】
【数１５】
2010275847.tif 000020
【００９５】おくと、
減衰自由振動の微分方程式は【００９６】
【数１６】
2010275847.tif 000021
となる。【００９７】  この解は、減衰定数
【数１７】
2010275847.tif 000022
【００９８】
【数１８】
2010275847.tif 000023
であり、【００９９】Ｃは、振幅で、質点の平衡位置からの最大変位を表す。
ω′は、減衰振動時の固有円振動であり、【０１００】
【数１９】
2010275847.tif 000024
の関係がある。【０１０１】減衰を伴うときの固有周期
【数２０】
2010275847.tif 000025
は、減衰のない系の固有周期【０１０２】
【数２１】
2010275847.tif 000026
よりも長くなり、両者の関係は次のようになる。【０１０３】
【数２２】
2010275847.tif 000027
【０１０４】ｈ（＝ε／ω）は、減衰定数でｈ＜１である。］
減衰自由振動で振動ピーク値は、減衰によって刻々減少するが、隣接するピーク値の比は振動回数によらず一定である。減衰比η、対数減衰率λは次のように定義される。【０１０５】
【数２３】
2010275847.tif 000028
【０１０６】対数減衰率
【数２４】
2010275847.tif 000029
【０１０７】  一搬の建造物では、減衰定数ｈは１に比べ極めて小さいから、近似的に
【数２５】
2010275847.tif 000030
としてよく、減衰特性は、【０１０８】
【数２６】
2010275847.tif 000031
【０１０９】
【数２７】
2010275847.tif 000032
2010275847.tif 000033
と書くことができる。
ｈは減衰定数であり、【０１１０】
【数２８】
2010275847.tif 000034
【０１１１】ｈ≧１では振動しない。（過減衰、臨界減衰）【０１１２】（力による強制振動）
次に外力による強制振動につき、検討する。
系に正弦波外力【０１１３】
【数２９】
2010275847.tif 000035
【０１１４】
【数３０】
2010275847.tif 000036
とすると、【０１１５】
【数３１】
2010275847.tif 000037
なる関係の方程式が成りたつ。【０１１６】  一搬解は、ここでは省略するが、特殊解は、質点系が外力の振動（ωｆ）に対応して振動することから【０１１７】
【数３２】
2010275847.tif 000038
の形となる。【０１１８】  地震の振動開始から十分時間が経過すると、自由振動は消滅し、特殊解の強制振動のみ残る。
その解は次のように示される。【０１１９】
【数３３】
2010275847.tif 000039
【０１２０】  ここで、
【数３４】
2010275847.tif 000040
【０１２１】
【数３５】
2010275847.tif 000041
【０１２２】  外力が動的に作用した場合の変位をδと置くと、変位応答の倍率として応答倍率Ｌ０、
【数３６】
2010275847.tif 000042
が定義される。
応答倍率Ｌ０が最大となる共振振動の条件は、【０１２３】
【数３７】
2010275847.tif 000043
【０１２４】
【数３８】
2010275847.tif 000044
【０１２５】
【数３９】
2010275847.tif 000045
が大きいと、共振振動数は、系の固有振動数より小さい。【０１２６】  逆に、ｈが小さいときは、
【数４０】
2010275847.tif 000046
で共振し、このときの応答倍率Ｌ０ｍａｘ  は、【０１２７】
【数４１】
2010275847.tif 000047
【０１２８】
【数４２】
2010275847.tif 000048
が共振点の前（ζ＜１）のときは、Ｌ０→１
共振点を超えた後には、共振点を超えた後には、再び減少しＬ０→０になる。【０１２９】  加速度の応答については、（数３３）式を２回微分して、
【数４３】
2010275847.tif 000049
【０１３０】ここで、
【数４４】
2010275847.tif 000050
であり、加速度による変位Ｌ２と震動率比ξとの関係は、１６図（ｂ）のようになる。【０１３１】  図１６は、共振特性を示す特性図であり、同図（ａ）は、
応答倍率【０１３２】
【数４５】
2010275847.tif 000051
と振動数比【０１３３】
【数４６】
2010275847.tif 000052
【０１３４】とで表わされる変位の共振特性を示す。
減衰定数【０１３５】
【数４７】
2010275847.tif 000053
【０１３６】をパラメータとしている（ｃは、速度に比例する減衰力としてバネとダッシュポットとの並列接続でモデル化したときの粘性減衰の係数を表す。εは、ｃを２ｍで除したもの）。減衰定数ｈが小さいときは、ζ≒１で共振する。【０１３７】  また、同図（ｂ）は、加速度と振動数比との共振特性を示す。【０１３８】  更に、同図（ｃ）は、地震等に基づく地動による加速度応答の倍率を示す。
Ｌ２′は、地動変位ｕ０に対する建築物１００の絶対変位（ｕｇ＋ｕ）の応答倍率でもあり、Ｌ２「２」は、（ｕｇ＋ｕ）を２回微分したことを示す。【０１３９】  この図で明らかなように、建築物１００の加速度は、振動数比ζが０に近いと、支点に対応する地動の加速度と同一になる。【０１４０】  逆に、振動数比ζが大きくなると、建築物１００の加速度は小さくなる。
すなわち、建築物１００の固有振動数ωが地震による地動振動数ω０より遙かに小さければ、建築物１００は殆ど振動しない。【０１４１】  これを、周期でみると、建築物１００の固有周期Ｔが、地震による地動の周期Ｔ０より遙かに大きければ、免震効果を得ることができる。【０１４２】  このことを図示したのが、図１７である。
図１７は、周期に対する加速度応答を示す特性図である。建築物１００の系全体の振動数比ζ、
減衰定数【０１４３】
【数４８】
2010275847.tif 000054
をも大きくすることが安定した免震動作を得るために必要である。【０１４４】  減衰定数ｈを大きくするには、ｈの分母である系の弾性係数ｋの値を小さくすることが考えられる。
図６、図１４に示すように、支点である地震振動が伝わる地面か見て、梁部２００の柱部２１０と吊部材３００は、建築物１００に対し直列的に直結している。【０１４５】  上記柱部２１０と吊部材３００それぞれの鋼材のもつ弾性力をバネと考えると、  建築物１００に対して、２つのバネを直列接続した形になり、系全体としてのバネ定数ｋの値は小さくなる。
この結果、上記した実施例、及びこの実施例においても、ｋの値が小さくなり、減衰定数ｈを大きくすることができ、建築物１００に居る者に地震振動による不安を与えることを抑えることができる。【０１４６】  減衰定数ｈを大きくするは、第１２式に示す減衰比を大きくすることにもなり、系全体で受けた地震エネルギーを早く減衰させることにもなる。
また、図１６（ｃ）に示されるように、減衰定数ｈが大きいと、地震力による加速度応答の倍率を低く抑えることができ、建築物１００内部の破損を防ぐことができる。【０１４７】（架構体２００の柱部２１０）
図１８に示すように、架構体２００の柱部２１０の上部面積（一辺がａ）は、その下部の面積（一辺がｂ）に比べ大きくしてある（ａ＞ｂ）。このように、柱部２１０に編断面軸力材を用いるのは、地震力による座屈を回避するためである。【０１４８】  柱部２１０に変断面軸力材を用いると、軸方向応力度σ、軸方向ひずみ度εは。何れも断面積が大きい上部ほど、小さくなる。このため、地震力を柱部２１０に受けると、断面積が小さい下部で、地震力によるエネルギーを軸方向応力度σ、及び軸方向ひずみ度εを相対的に大きくして吸収し、上部においては軸方向応力度σ、及び軸方向ひずみ度ε何れをも小さくする。
そして、柱部２１０の鋼材を弾性範囲内での荷重で用いるとするならば、柱部２１０の下部においてバネ定数を小さくし、上部においてはバネ定数を大きくすることに相当する。【０１４９】  すなわち、柱部２１０の鋼材の下部は、バネ定数が小さく、地震力による変位が大きいが、上部に行くほどバネ定数が大きくなり地震力による変位が下部に比べ相対的に小さい。このため、梁部２００での振動を小さく抑えることができ、梁部２００から吊部材３００で両側を吊下げられた建築物１００の地震による振動を抑止することができる。【０１５０】  また、図１８に示すように変断面軸力材を用いると、最小断面部で降伏軸力と最大軸力が決まり、最小断面部で破断するが、最小断面部である上記柱部２１０の鋼材の下部は、梁支持部２６０に取り付ける構成とする。
このように、梁支持部２６０に、変断面軸力材である柱部２１０の下部の最小面積部を取りつけ、柱部２１０の下部にかかる荷重を軽減している。【０１５１】  先ず、梁支持部２６０が地震力を受け、柱部２１０の下部への地震力による荷重を減らし、更に、柱部２１０を変断面軸力材とすることで、地震力による柱部２１０の座屈を回避している。
なお、柱部２１０は、変断面軸力材とするが、上記梁支持部２６０は必ずしも連接しなくてもよい。この場合、各梁支持部２６０の面積は、少なくとも変断面軸力材である柱部２１０の最小面積よりも広い面積とする。【０１５２】  （幾何剛性、変位拡大）
一搬に、部材に張力を与えておくと、荷重を与えたときの変形が小さくなり、剛性が増す。この剛性は、構造物が本来持っている剛性とは違うので、「みかけの剛性」とか「幾何剛性」などと呼ばれる。
図１４に示したように、建築物１００を架構体２００から吊部材３００により、所定の角度で両側から吊っているので、吊部材３００には張力が与えられ幾何剛性が増す。幾何剛性が増す結果、上記吊部材３００のもつ見かけ上のバネ弾性係数が増す。
つまり、所定角度で吊られ張力が与えられた２本の吊部材３００の１本あたりのバネ弾性係数は、垂直に吊った場合に比べて大きくなる。
この場合、幾何剛性に加え、変位拡大という作用が働き、動吸振器作用を呈する。【０１５３】  動吸振器とは、減衰をもつ質量で主系との間に相対変位を生じ、主系の振動エネルギーを吸収するものをいう。
動吸振器は，振動を抑制する方法として広く用いられている。動吸振器には，質量，バネ，減衰により構成されるパッシブなのものがある。
パッシブな動吸振器は主系が振動した場合に，動吸振器系が大きく振動し，そこでエネルギーを消散し，系全体の減衰特性を向上させるために用いる場合と，周波数応答のピーク値の低減のために用いられる場合が多い。【０１５４】  一般的に，大型構造物は固有振動数が低いため，動吸振器においても，それに近い固有振動数に設定する必要がある。水平方向の振動の場合には，重力による復元力を利用した振り子を利用すれば，低い固有振動数を実現すること自体は，難しいことではない。
建築構造物の場合、水平方向の振動が問題になる場合が多く，振り子型の動吸振器が広く用いられ、復元力としては、金属ばねを用いる。
しかし、上下方向の振動に対し、単なる振子型の動吸振器や免震では、地震力に十分対応することはできない。【０１５５】  図１４に示したように、建築物１００の両側を所定の長さの吊部材３００で吊ることで、バネをなす吊部材３００の変位と質点としての建築物１００の変位の割合を拡大する変位拡大機能を系として有する構成としている。【０１５６】  地震力が加わったとき、吊部材３００には弾性範囲内の荷重となるように、吊部材３００の本数、長さ、建築物１００を吊るときの吊角度を決める。
吊部材３００の座屈を回避するのに、棒状ではなく、建築物１００側の断面積を広くした変断面軸力材を用いてもよい。【０１５７】  図１９は、図１４のように建築物１００を吊部材３００により、両側から所定角度で吊った場合における、吊部材３００の吊角度と等値的なバネ定数との関係を示す特性図である。なお、上記吊部材３００の鋼材長をパラメータとしている。
図１９から分かるように、梁部２００に対する吊部材３００の吊角度θを大きくすれば、建築物１００の両側を吊部材３００で吊ったときのバネ定数は大きくなる。【０１５８】  このように、上記の角度θが大きければ、吊部材３００で建築物１００を吊ったとき、系のバネ定数自体は大きくなり、上下方向の地震力に対する減衰効果を得ることができるが、吊部材３００の張力が大きくなる。
吊部材３００の張力が大きくなると、吊部材３００の耐力の範囲を超えるので、このことを考慮して、上記の吊下げ角度θを決める必要がある。【０１５９】  また、建築物１００を両側から所定角度θで吊下げた系については、上記のように系としてのバネ定数を大きくし地震の上下震動に対しての制震作用を為すとともに、系の固有周期を長くでき、共振現象による振動から建築物１００を保護する機能をももつことになる。【０１６０】  建築物１００を両側から所定角度θで吊下げ、幾何剛性をもつ状態の吊部材３００自体の弾性範囲内でのバネの変位に対する建築物１００の質点変位の割合を拡大する変位拡大によりバネ定数を大きし、地震の上下動に対する制震作用が得られる。
前述したように、地震の上下動に対しては、梁部２００の柱部分の上部断面積を下部断面積に比べ大きくすることで、地震の上下動振動を梁部２００の上部に伝搬しにくくしている。
建築物１００に対する地震振動の伝搬を少しでも減少させるには、吊下部材３００を変断面軸力材としてもよい。【０１６１】  吊下部材３００の建築物１００側の断面積を梁部２００側の断面積に比べ、相対的に大きした変断面軸力材を用いることで、建築物１００への地震振動の伝搬を抑えることができる。
吊下部材３００を、変断面軸力材を用いたものにするか、否かは吊下部材３００の鋼材の物理特性の性質にもよる。
吊下部材３００が、耐力との関係で座屈を発生する可能性の仕様であれば、変断面軸力材を用いるのが望ましい。【０１６２】（揺動免震）
前述したように、免震の本質は、（１）建物の固有周期を長くする事、（２）減衰定数ｈを大きくすることの二点にある。
建物の固有周期を長くすることについては、建築物１００を吊部材３００により吊り揺動させること自体でも固有周期を長くすることができる。
免震部材７００としてアイソレータを用いれば、更に顕著に系の長周期化をすることができる。【０１６３】  図２０に示すようにモデル化した例を示す。
免震部材７００として、例えばアイソレータを用いた例を示す。吊部材３００の長さがＬ、Ｌｃｏｓθ＝９ｍ、地面から梁部までの距離Ｈ＝１８ｍ、建築物１００の側面から柱部２１０との距離４ｍ、建築物１００の床から天井までの距離１４ｍ、幅１０ｍとする。
また、免震部材７００としてアイソレータとして免震ゴムを用いる。なお、建築物推定重量は、５００Ｔとする。【０１６４】  そして、免震ゴムのバネ定数Ｋは、Ｋ＝２．７２×１０３ｋＮ／ｍ、減衰比＝０．２２、高減衰免震ゴム自体の固有周期Ｔは、Ｔ＝２．７６とする。
この条件下、免震ゴムがない場合の固有周期Ｔは、Ｔ＝５．３１秒程度である。
また、免震ゴムを用いた場合の固有周期Ｔは、Ｔ＝６．０２秒程度となる。【０１６５】  このときの建物の減衰比
【数４９】
2010275847.tif 000055
について、振動の減衰の様子を表１に示す。【０１６６】
【表１】
2010275847.tif 000056
【０１６７】  この場合、建築物の振動は、１秒後に約６０％に、５秒後には８％以下になる。
免震ゴムがない場合の固有周期Ｔ＝５．３１秒程度の１周期内に、振動は殆ど減衰し、免震ゴムを用いた場合の固有周期Ｔ＝６．０２秒程度内にも建築物１００の振動は減衰し、建築物１００の内部の居住者に対し地震振動による不安を和らげることができる。【０１６８】  このように、この実施例で揺動免震による系の長周期化が図れる。
次に、減衰定数ｈを大きくすることに相当する振子型の動吸振器の性格をも持つ揺動免震による減衰作用について説明する。【０１６９】（揺動免震による減衰作用）
建築物１００に対し所定の角度で吊部材３００を用いて両側より吊ることで、バネの変位と質点としての建築物１００の変位の比率を拡大する変位拡大作用により、地震の上下震動に対し減衰効果があることは、前述の通りである。
ここでは、水平振動について検討する。【０１７０】  免震部材７００として免震ゴムを用いた場合、水平方向の振動に対し固有周期を長周期化する働きにより、地震波との共振を避けることができ、建築物１００自体の振動は長周期の緩慢な振動となる。
この一方で、水平方向の地震による振動エネルギーを減衰させていく必要がある。
この発明に係る揺動免震では、施工効率やメンテナンスの観点から、いわゆるダンパーを使用せず、系のもつ機械的な性質を利用し地震振動の水平方向振動エネルギー減衰を減衰させる。【０１７１】  吊下部材３００の取付部における摩擦や鋼材の内部摩擦で、ある程度の減衰は確保されるが、この発明に係る揺動免震では、建築物１００を揺動させることでも地震エネルギーを減衰させる。
揺動免震では、吊下部材３００の鋼材の弾性力が大きく関係してくる。地震がない静止時においては、吊下部材３００を所定角度で建築物１００の両側から吊ることで、バネ定数が大きくなり、かつ剛性も増し風による振動に対し振動を抑える働きをする。【０１７２】  地震のない平時においては、吊下部材３００を所定角度で建築物１００の両側から吊られた吊下部材３００の見かけ上のバネ対数は大きくなり、上下振動だけでなく水平方向に対しても建築物１００を静止状態に保つ（図３）。【０１７３】  地震力が加わり、地震よる荷重がある程度超えると（図３  Ａ−Ｂ）、建築物１００の両側に設けた吊下部材３００の何れか一方を中心に振子運動を行う。このとき、吊下部材３００は、鋼材が有するバネ定数が変化し鋼材長を変えながら振子運動をする。
従って、吊下部材３００によって両側を吊られた建築物１００は、吊下部材３００の伸縮に呼応した重心位置の変化を伴いながらブランコのように振子運動をすることになる。このとき、建築物１００の重心位置の変化は、ブランコを漕ぐのとは逆に移動させることで、地震による振動を減衰させる。【０１７４】  図２１は、揺動免震の動吸振的な動作部分を模式的に表した動作図である。
同図（ａ）では、ある程度の地震力により、それぞれの吊下部材３００は交互に梁部２００を突き抜け、建築物１００を振子運動させることを示す。
また、同図（ｂ）は、建築物１００の中心に重心があるとして、重心の軌跡を模式的に表す。
ブランコを漕ぐとき重心は８の字型に移動するが、地震力を受け建築物１００が振子運動するとき、丁度ブランコを漕ぐのと逆向きに重心を移動させれば、地震力による振動を減衰させる効果を得る。
なお、減衰効果を得るには、吊下部材３００の半径方向の伸縮変位が必要となるが、この変位は吊下部材３００自体の鋼材の弾性力による。鋼材は耐力の範囲内で用いる。
耐力を超えないよう、所定の荷重が吊下部材３００にかかると、吊下部材３００は梁部２００を突き抜け、座屈を回避するとともに振子運動をする。【０１７５】  上記図２１では、振子運動に例え、建築物１００の重心の移動を説明した。
本発明に係る揺動免震では、地震力がある程度に達するまでは、建築物１００を揺れないように制震し、建築物内部の者に不安を与えないようにしている。
建築物１００を両側から吊下部材３００で吊下げることによる変位拡大作用を利用すると、吊下部材３００の見かけ上のバネ定数が増大することは前述の通りである。
吊下部材３００は、建築物１００の重心の位置より高い位置で両側から吊下部材３００で梁部２００から吊下げているので、振子型吸振、動吸振の制振効果で地震による振動減衰効果が得られる。【０１７６】  図２２は、本発明に係る揺動免震作用における、建築物１００に加えられる力と変位との関係を示す特性図である。
図２１では、建築物１００に、梁部２００から吊下げた吊部材３００を経て加わる地震振動に対する建築物１００自体の８の字状の重心移動による制震作用を、変位拡大作用に触れずに説明した。それは、吊部材３００が交互に振子面の中心方向で伸縮しながら運動をすることで、制震加速度が発生するのを模式的に説明し、変位拡大作用につては説明を省いた。【０１７７】  （図２２  ０−Ａ）において、建築物１００を両側面から吊る吊部材３００のバネ定数は、バネの変位と質点の変位との比率を拡大する変位拡大作用を利用することで増大する（図１９）。
このときのバネ定数は、図１９に示したように、吊部材３００の長さ、梁部２００に対する吊下げ角度θが関係する。
吊部材３００の長さが長い程、変位拡大作用によるバネ定数の増加が顕著となる。しかし、揺動時に吊部材３００加わるモーメントや耐力の範囲での鋼材の使用等の観点、並びに梁の高さ、吊部材３００の取付位置が少なくとも建築物１００の重心より高い位置とする取付位置の制約等から、吊部材３００の長さを長くすることには限度がある。【０１７８】  また、取付角度θについては、吊部材３００により建築物１００を吊るした時の張力を考慮すると、梁部２００と吊部材３００とがなす角度θをあまり小さくはできない。図１９で示すθ≒８０付近が望ましい。【０１７９】  地震力が弱くあるレベル以下のときは、図２２（ａ）０−Ａ、０−Ａ´に示すように、吊部材３００の鋼材としての弾性力、並びに変位拡大作用によるバネ定数の拡大作用により建築物１００を支え、その変位は殆ど見られない。
地震力がある程度のレベルを超えると、建築物１００は、吊部材３００を交互に軸とする揺動を開始する（図２２  Ａ−Ｂ）。
そして、更に、地震力レベルが高まると、吊部材３００は、梁部２００を突き貫け、座屈を避けながら建築物１００を振子運動の最大振幅位置まで到達させる（図２２（ｂ））。【０１８０】  最大振幅位置まで到達した建築物１００は、位置エネルギーが最大となるとともに、静止状態となる。この後、逆方向への移動を開始するが、空気抵抗を受けることや摩擦力が発生するので減衰定数ｈは大きい状態となる。【０１８１】  最大振幅位置まで到達した建築物１００が、位置エネルギーを運動エネルギーに変換し逆方向に戻ろうとするとき、建築物の両側に設けた吊部材３００の両方に張力が加わった状態で建築物１００を支える領域に到達する。
この領域に達すると、両方の吊部材３００で建築物１００を支えることによる変位拡大作用により吊部材３００のバネ定数は大きくなり、建築物１００の移動に対する制止力が働く。
また、建築物１００が戻ろうとするとき、遠心力により最下点で振子運動による加速度が最大になろうとするが、両方の吊部材３００で建築物１００を支える領域でバネ定数が大きくなることにより、遠心力自体を減衰させる。
このため、振子運動での最下点で最大となる運動エネルギーは、両方の吊部材３００で建築物１００を支える領域ではバネエネルギーに変換され減衰する。【０１８２】  従って、両方の吊部材３００で建築物１００を支える領域を、建築物１００が通過する揺動運動の度に、建築物１００に対する振動は減衰する。
また、図２１に示したように、建築物１００の重心が８の字に移動することによる免震効果に、変位拡大効果を併せた概念的な揺動免震作用を図２２（ｂ）、（ｃ）に示す。【０１８３】  図２１では、揺動免震の動吸振的な動作部分を吊部材３００の伸縮に伴い建物１００の重心の建築物１００の振子運動が揺れを妨げる向きの加速度を発生し免震作用をすることを説明した。
また、図２２では、建築物１００は、地震力を受けても、あるレベルまでの地震力に対しては、揺れないことを示した。
これは、吊部材３００で建築物１００の両側を吊部材３００により所定角度で吊り鋼材の弾性力に起因してバネ定数が実質的に変位拡大作用により大きくなり、制震作用が得られることによる。【０１８４】  図２３は、地震力を柱部２１０の底部に受け、建築物１００に至るまでに、この発明に係る揺動免震の免震乃至制震動作を示す動作概略図である。
図２３において、柱部２１０の底部に受けた地震力は、柱部２１０が変断面鋼材であることから、柱部２１０の上部、すなわち、梁部２００に至るまでにかなり減衰する。これは、断面積が小さい部分ほどバネ定数が小さく、逆に断面積が大きい部分ほどバネ定数は大きいので、柱部２１０の底部に受けた地震力による振動は、バネ定数の大きい上部には伝えにくい。【０１８５】  このように、柱部２１０を変断面とするのは、地震力を減衰させる意味と、地震力による座屈を避ける意味がある。すなわち、座屈を避けながら、地震力を減衰させることから、梁部２００の柱部を変断面とする。
建築物１００を吊るための梁部２００の柱部２１０を変断面とすることで、梁部２００での地震力はかなり減衰する。【０１８６】  また、柱部２１０に連接した梁部２００から吊部材３００で建築物１００を吊ることで、変位拡大作用により地震力の上下震動は制震され、建築物１００自体の揺動によって水平方向の制震作用をなす。【０１８７】  図２３中で建築物１００を吊部材３００により所定角度θで吊ることで得られる変位拡大作用により、バネ定数が大きくなり上下方向の制震作用が得られることについて説明する。
変位拡大は、地震力により、建築物１００が揺動しようとすると、吊部材３００の一方には圧縮力が働き、他方には引張り力が働くことによる。【０１８８】  これは、バネが２本並列に連結しているとき、一方に＋Ｆの圧縮力が働き、他方に−Ｆの圧縮力（引張り力）が働いたとしたときの２本のバネ全体の挙動として考えることができる。
＋Ｆの圧縮力を受けたバネを−Ｆの圧縮力（引張り力）受けたバネの変位に揃えるには３Ｆの力が要る。−Ｆの圧縮力（引張り力）受けたバネの変位には、Ｆの力が働く。
従って、二つのバネの変位を揃えるには、４Ｆの力が要ることになる。これは、上下方向に考えると、バネ定数が４倍になったことを意味し、質点の変位とバネの変位の割合が４倍になる。このように、バネの変位と質点の変位の割合が拡大されるのが、変位拡大作用（バネ定数の増加）である。【０１８９】  この変位拡大作用は、水平方向に対して建築物１００の吊角度θ、吊部材３００の長さＬ、及び軸方向応力度σ、重力加速度ｇ等のパラメータの関数となる。角度θとバネ定数、吊下部材３００との関係は、図１９に示した通りである。【０１９０】  図２３で示す、地震力により吊部材３００の何れか一方に引張り力を受け、他方に圧縮力を受ける区間Ｏ−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−Ｃでは、変位拡大作用によりバネ定数が増大し上下方向の建築物１００に対し制震作用が働く。【０１９１】  なお、建築物１００が静止している場合でも、吊部材３００を角度θで吊っているので、鋼材１本あたりのバネ定数をＫとすると、バネ定数は２Ｋｓｉｎθに増大された状態で上下方向の制震作用を呈する。【０１９２】  次に、地震力による建築物１００の揺動時についてみると、単なる振子運動ではなく、吊部材３００の双方が、圧縮力、引張り力を交互に受けながら揺動する。
そして、最大振幅の個所で変位拡大作用によりバネ定数が最大になる。建築物１００自体の揺動が変位拡大作用の原因となる、吊部材３００に対する偏倚、バイアス力を与えながら揺動する。【０１９３】  すなわち、建築物１００の揺動そのものがバネ定数を増大する偏倚、バイアス力となり制震に寄与し、更に、バネ定数の変化により吊部材３００の長さの変化はブランコを漕ぐのと逆向きの力による動吸振的な作用で制震作用をもたらす。
この結果、地震力による建築物１００が受ける加速度は、極めて小さくなる。【０１９４】  このように、地震力は変断面の柱部材２１０を用いることによる減衰、建築物１００を両側から吊部材３００によって吊る変位拡大作用、並びに動吸振作用等による減衰と、多段に減衰手段を設けているので、公共建築物の耐震化対策に好適である。
上記、柱部２１０の下にアイソレータを設けた場合は、更に、建築物１００に居る者に対する安全度は高まる。【０１９５】  地震力による建築物１００の免震による揺動自体を制震に応用する。新築だけでなく既存建築物の耐震化にも適する。【０１９６】  なお、上記架構体２００の柱部２１０、並びに梁部２２０は、鋼材を弾性限度範囲内で用いることから、複数バネの連成運動が地震力を減衰させると捉えることもできる。
【符号の説明】１００    建築物
１１０    柱
２００    架構体
２１０    柱部
２２０    梁部
２６０    梁支持部
３００    吊部材
３９０    制震手段
４００    吊部材取付部
４２０    吊部材支持部
６００    免震部材基礎部
７００    免震部材
【図１】
2010275847.tif 000057
【図２】
2010275847.tif 000058
【図３】
2010275847.tif 000059
【図４】
2010275847.tif 000060
【図５】
2010275847.tif 000061
【図６】
2010275847.tif 000062
【図７】
2010275847.tif 000063
【図８】
2010275847.tif 000064
【図９】
2010275847.tif 000065
【図１２】
2010275847.tif 000066
【図１０】
2010275847.tif 000067
【図１１】
2010275847.tif 000068
【図１３】
2010275847.tif 000069
【図１４】
2010275847.tif 000070
【図１５】
2010275847.tif 000071
【図１６】
2010275847.tif 000072
【図１７】
2010275847.tif 000073
【図１８】
2010275847.tif 000074
【図１９】
2010275847.tif 000075
【図２０】
2010275847.tif 000076
【図２１】
2010275847.tif 000077
【図２２】
2010275847.tif 000078
【図２３】
2010275847.tif 000079
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月12日(2009.8.12)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
【図１】この発明に係る揺動免震構法建築物の実施例を示す外観図（実施例１）。
【図２】耐力の求め方を示す説明図。
【図３】発明に係る揺動免震構法建築物の揺動特性を示す説明図。
【図４】建築物１００の揺動特性を示す説明図。
【図５】この発明に係る揺動免震構法施工前の建築物１００の外観図。
【図６】この発明に係る揺動免震構法の建築物を示す図（実施例２）
【図７】吊部材３００で建築物１００を吊る部分の説明図。
【図８】吊部材支持部４２０を柱１１０に取付ける説明図。
【図９】梁部２２０に吊部材３００を取り付ける手段を示す説明図。
【図１０】梁部２２０へのブレース２４０の取付例を示す図。
【図１１】建築物を吊る梁部及び吊部材との関係示す図。
【図１２】建築物をジャッキアップするときの説明図。
【図１３】梁支持部下部にアイソレータを設けた例の外観図。
【図１４】建築物１００を吊部材３００で架構体２００から吊り柱部２１０で支える説明図。
【図１５】地震で建物が動くことを絶対変位で示す説明図。
【図１６】地震による建物の変位、加速度等を説明する共振特性図。
【図１７】この発明での固有周期の長周期化特性、加速度応答特性を示す特性図。
【図１８】地震力を受ける柱部を変断面とし地震力を減衰させることの説明図。
【図１９】変位拡大作用によるバネ定数と吊下角度θとの関係を示す特性図。
【図２０】梁部の下部にアイソレータを設けた例の数値例を示す説明図。
【図２１】この発明における動吸振的な制震動作の説明図。
【図２２】この発明における動吸振及び変位拡大作用による制震動作の説明図。
【図２３】この発明における変断面による地震力減衰、動吸振及び変位拡大作用による制震動作による地震力減衰を説明する説明図。
【手続補正書】
【提出日】平成21年11月10日(2009.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物を重心より高い位置で鉛直方向に支持しつつ、水平方向に柔軟に偏倚力をもって変位可能とし、建築物の固有周期を長周期化する地震対策構法建築物において、
底部に地震力を受ける柱部に下が細く上が太い変断面とした柱部（２１０）と、この柱部上部に連接された梁部（２２０）を有し、建築物（１００）を懸吊支持する架構体（２００）と、
この架構体の前記梁部（２２０）から延在し、前記建築物（１００）を吊るための吊部材に上が細く下が太い変断面とした吊部材（３００）と、
この吊部材で前記建築物（１００）を吊角度をもって懸吊支持するため、前記建築物（１００）の両側に設けた吊部材取付部（４００）とを具備した揺動免震構法建築物。
【請求項２】
前記架構体の下部に免震部材（７００）を配置し、前記建築物の固有周期を更に長周期化したことを特徴とする請求項第１項記載の揺動免震構法建築物。
【請求項３】
免震構法において、
底部に地震力を受け上部が梁で連接された架構体から、建築物の両側を吊部材により懸吊支持することを特徴とする揺動免震構法建築物。