(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物とその基礎との間に、水平方向の震動を減衰する積層ゴムが上下２段に配設されてなる免震機構であって、
上段側の積層ゴムと下段側の積層ゴムは、それぞれ前記構造物の下面と前記基礎の上面に固定され、
前記上段側の積層ゴムの下面と前記下段側の積層ゴムの上面とは接合されておらず、前記上段側の積層ゴムの下面中央部および前記下段側の積層ゴムの上面中央部にそれぞれ形成された凹部にシアキーが嵌合され、上下方向に拘束されない構成とされていることを特徴とする免震機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば各種構造物、特に超高層ビルや塔状の構造物等において、地震動の入力を低減するのに好適な免震機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビル等の各種構造物において、地震発生時の揺れおよびそれによる被害を最小限に抑えるため、各種免震装置が開発されている。
【０００３】
この免震装置としては、粘弾性体と鋼板とを上下方向に交互に積層した構造のいわゆる積層ゴムが多用されている。積層ゴムは、例えば構造物の基礎と、この基礎上に構築される構造物本体との間に介装され、地震等によって水平方向の大きな外力が入力されたときには、粘弾性体が水平方向に変形することによって前記外力を減衰し、構造物本体が揺れるのを抑えるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の免震装置には、以下のような問題が存在する。
免震装置として多用されている積層ゴムは、これを構成する粘弾性体が、上下方向の圧縮力に対する強度は十分に大きいものの引張力に対する強度が小さい。したがって、積層ゴムに上下方向の引張力が過大に作用すると、粘弾性体が破断して免震装置としての機能を果たすことができなくなってしまうという問題がある。
上下方向に大きな引張力が作用するケースとしては、例えば、塔状の構造物や超高層ビル等、幅に対する高さの比（いわゆるアスペクト比、塔状比）が大きなものである場合、大型の屋根等の強風により浮力が作用するものである場合、これ以外にも積層ゴムが建物の外周部に配置される場合等がある。
【０００５】
このような問題があるため、従来では、積層ゴムに過大な引張力が作用しないよう、例えば構造物のアスペクト比を３〜３．５程度に抑える等しなければならず、これが免震構造の設計上の大きな制約となっていた。しかし、周知のように阪神大震災以降、超高層ビルやアスペクト比の非常に大きい建物にも免震性能を付与したいとの要求が高まっている。
【０００６】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、上下方向に大きな引張力が作用した場合にも免震機能を失うことなく、超高層ビルやアスペクト比の非常に大きな構造物等にも適用することのできる免震機構を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、構造物とその基礎との間に、水平方向の震動を減衰する積層ゴムが上下２段に配設されてなる免震機構であって、上段側の積層ゴムと下段側の積層ゴムは、それぞれ前記構造物の下面と前記基礎の上面に固定され、前記上段側の積層ゴムの下面と前記下段側の積層ゴムの上面とは接合されておらず、前記上段側の積層ゴムの下面中央部および前記下段側の積層ゴムの上面中央部にそれぞれ形成された凹部にシアキーが嵌合され、上下方向に拘束されない構成とされていることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る免震機構の実施の形態の一例を図１を参照して説明する。
【００１１】
図１に示すものは、本発明に係る免震構造を適用した構造物の基礎部を示すもので、この図において、符号１はビル等の構造物、２は構造物１を支持するため地盤中に構築された基礎、３は構造物１の底部と基礎２との間に設けられた免震機構、をそれぞれ示している。
【００１２】
この図に示すように、構造物１の下面１ａと基礎２の上面２ａには、それぞれ取付プレート４がアンカー部材５，５，…と一体に取り付けられている。
【００１３】
免震機構３は、上下の取付プレート４，４の間に、積層ゴム（免震装置）６が上下に複数段、例えば２段に設けられた構成となっている。
【００１４】
各積層ゴム６は、従来と同様の構造で、金属等からなる例えば略円盤状の上部プレート７と下部プレート８との間に、減衰部材９が挟み込まれた構成となっている。減衰部材９は、上部プレート７及び下部プレート８よりも所定寸法小径で、かつ中央部に穴１０が形成されており、上部プレート７，下部プレート８にそれぞれボルト１１で固定されたスペーサ１２Ａ，１２Ｂ間に、鋼板１３と粘弾性体１４とが上下方向に複数層にわたって交互に積層された構成となっている。
鋼板１３には、通常の鉄鋼材の他、例えば制振鋼板等を採用しても良い。また、粘弾性体１４には、例えばゴムアスファルト系のゴム，高減衰ゴム，超塑性ゴム（エネルギーを吸収して熱に変換する塑性的性質と、大変形への追随性を与えるゴム弾性をともに備えている特殊配合のポリマー複合材；例えば株式会社ブリヂストン製）等、高い減衰性能を有したものが用いられている。
【００１５】
このような各積層ゴム６は、上部プレート７と下部プレート８との水平方向の相対移動を、互いに上下に位置する鋼板１３，１３間に挟み込まれた粘弾性体１４が変形して減衰することによってダンパー効果を発揮するようになっている。
【００１６】
このような積層ゴム６は、上段側の積層ゴム６Ａの上部プレート７と、下段側の積層ゴム６Ｂの下部プレート８が、それぞれその外周縁部において、所定本数の取付ボルト１５によって、取付プレート４とアンカー部材５、すなわち構造物１の下面１ａと基礎２の上面２ａに固定されている。
【００１７】
さらに、上段側の積層ゴム６Ａの上部プレート７とスペーサ１２Ａ、下段側の積層ゴム６Ｂの下部プレート８とスペーサ１２Ｂには、それぞれ、その中央部に穴１０よりも所定寸法大径な凹部１７，１８が形成され、これら凹部１７，１８にはシアキー１９が嵌合されている。これにより、構造物１と上段側の積層ゴム６Ａとの間、及び基礎２と下段側の積層ゴム６Ｂとの間では、それぞれシアキー１９によって水平方向のせん断力が伝達されるようになっている。この部分においては、構造物１と上段側の積層ゴム６Ａ、基礎２と下段側の積層ゴム６Ｂは、それぞれ取付ボルト１５によって上下方向にも互いに拘束されている。
【００１８】
上段側の積層ゴム６Ａの下部プレート８およびスペーサ１２Ｂと、下段側の積層ゴム６Ｂの上部プレート７およびスペーサ１２Ａには、その中央部に穴１０よりも所定寸法大径な凹部２０，２１が形成され、これら凹部２０，２１には、シアキー（伝達部材）２２が嵌合されている。これにより、上段側の積層ゴム６Ａと下段側の積層ゴム６Ｂとの間では、シアキー２２によって水平方向のせん断力が伝達されるようになっている。なお、これら上段側の積層ゴム６Ａと下段側の積層ゴム６Ｂとはボルト等によって接合されておらず、これらは互いに上下方向に拘束されず上下方向の相対移動を許容する構成となっている。
【００１９】
このような免震機構３では、地震等によって水平方向の外力が入力されると、地盤と一体に振動する基礎２と、免震機構３を介してこの基礎２上に支持された構造物１との間で水平方向の相対変位が生じる。すると、この構造物１と基礎２との相対変位は、免震機構３の積層ゴム６Ａ，６Ｂにシアキー１９，１９，２２を介して伝達される。すると、上段側の積層ゴム６Ａ，下段側の積層ゴム６Ｂそれぞれにおいて、上部プレート７側と下部プレート８側とで水平方向に相対変位が生じることになり、この相対変位が、各減衰部材９の粘弾性体１４の変形によって減衰されるようになっている。
【００２０】
また、上下方向の外力が入力されたときには、この外力が基礎２と構造物１とが上下方向において互いに接近する方向のものであれば、免震機構３の積層ゴム６Ａ，６Ｂには圧縮力が伝達されるようになっている。
【００２１】
これに対して、外力が基礎２と構造物１とが上下方向において互いに離間する方向のものである場合、上段側の積層ゴム６Ａと下段側の積層ゴム６Ｂとが、上下方向に互いに拘束されていないため、積層ゴム６Ａ，６Ｂには引張力が作用しないようになっている。
【００２２】
上述した免震機構３によれば、構造物１と基礎２との間に上下２段の積層ゴム６Ａ，６Ｂが設けられ、これら積層ゴム６Ａ，６Ｂ間は、構造物１と基礎２との水平方向の相対変位を伝達し、かつ上下方向の相対変位を許容するシアキー２２によってジョイントされた構成となっている。これにより、水平方向の振動に対しては従来の免震装置と同様に免震効果を発揮することができる。そして、免震機構３に大きな引張力が作用した場合には積層ゴム６Ａ，６Ｂに引張力が作用せず、粘弾性体１４が破断して免震機能を失うのを防ぐことができる。さらに、免震機構３に引張力が作用しない構造とすることにより、この免震機構３の位置において引張力として作用するような構造物１の変位は、他の位置の免震機構３に圧縮力として作用することとなるので、これによって応力の再分配をすることができ、したがって構造物１の転倒を確実に防止することができる。
このようにして、構造物１が、従来では免震構造とするのが困難であった、アスペクト比が大きなものである場合、大型の屋根等の強風により浮力が作用するものである場合、免震機構３が構造物１の外周部に配置される場合等においても、免震機構３を適用することによって免震性能を付与することができ、耐震性を高めるとともに、構造物１の付加価値を高めることが可能となる。
【００２３】
なお、上記実施の形態に挙げた各構成については、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、その構成を限定するものではない。
例えば、シアキー１９，２２の材質や形状、設置位置については、水平方向のせん断力を伝達し、かつ上下方向の相対変位を許容することができるのであれば何ら問うものではない。特に、上記実施の形態においては、上下の積層ゴム６Ａ，６Ｂ間にシアキー２２を配置する構成としたが、これを、例えば積層ゴム６Ａ，６Ｂの上下いずれか一方あるいは双方に配置するようにしても同様の効果が得られる。
【００２４】
また、積層ゴム６の構造や材質については、高いダンパー効果が得られるのであれば、適宜最適なものを採用すればよい。また、免震装置としては、積層ゴム６と同様の免震効果を得ることができるのであれば、他の免震装置を採用しても良い。
【００２５】
さらに、積層ゴム６を上下２段に配置する構成としたが、上段の積層ゴム６Ａと下段の積層ゴム６Ｂとで、鋼板１３と粘弾性体１４の積層段数を違えても良い。もちろん、このような積層ゴム６を１段のみ、あるいは３段以上に配置する構成としても良い。
【００２６】
加えて、上記免震機構３は、構造物１の耐震壁の下方に設置することによって、耐震壁の剛性をコントロールすることも可能である。
【００２７】
これ以外にも、構造物１や基礎２の構成については何ら限定するものではなく、いかなるものであっても良い。もちろん、上記免震構造は、地震だけでなく強風に対しても同様の効果を挙げることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る免震機構によれば、構造物と基礎との間に積層ゴムを上下２段に配設し、上段側の積層ゴムと下段側の積層ゴムは、それぞれ構造物の下面と基礎の上面に固定し、前記上段側の積層ゴムの下面と前記下段側の積層ゴムの上面とは接合されておらず、前記上段側の積層ゴムの下面中央部および前記下段側の積層ゴムの上面中央部にそれぞれ形成された凹部にシアキーが嵌合され、上下方向に拘束されない構成となっている。このように、シアキーによって、構造物と基礎との水平方向の相対変位を伝達し、上下方向の相対変位を許容する構成とすることによって、積層ゴムには、水平方向のせん断力と上下方向の圧縮力のみが作用し、上下方向の引張力が作用しない構成とすることができる。これにより、免震機構において従来と同様に水平方向の振動に対して免震効果を発揮することができるのはもちろんのこと、積層ゴムに大きな引張方向の力が作用した場合にも免震機能を失うのを防ぐことができる構造となっている。したがって、従来では免震構造とするのが困難であった、アスペクト比が大きな構造物や、大型の屋根等の強風により浮力が作用する構造物、積層ゴムが構造物の外周部に配置される場合等、においても免震性能を付与することができ、耐震性を高めるとともに構造物の付加価値を高めることが可能となる。さらにこのような免震機構は、耐震壁の下方に設置することにより、耐震壁の剛性をコントロールすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る免震機構の一例を示す立断面図である。
【符号の説明】
１  構造物
２  基礎
３  免震機構
６  積層ゴム（免震装置）
２２  シアキー（伝達部材）
【図１】
0003671317.tif 000002