(57)【要約】      （修正有）【課題】長周期性とともに復帰性及び減衰性を有する剛性の楕円転動子を使用する転がり免震支持装置を提供する。【解決手段】常時は上部構造Ｇと下部構造とを広い面積の平面当接部Ｈで支持し、かつ転動子７が組み込まれ加圧流体の作用する内圧室Ｊを有する転がり免震支持装置Ｓに上揚力を作用させ、地震時はその転動子７の転動に追従して上部構造Ｇを支持する。【選択図】図２
2014118805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに独立を保ち、かつ水平方向に相対移動可能な上部構造と下部構造とからなる構造物において、
前記下部構造の上面は平坦面に形成され、
定位置状態で所定の面積を保持して平面当接部をもって前記上部構造の荷重を該下部構造に伝達し、
前記上部構造と下部構造との間に、下記構成よりなる転がり免震支持装置が設置されてなる、
ことを特徴とする免震構造物。
ａ．前記下部構造の上面に、その上面が下部構造の上面と同一水準面をなす剛性の荷重受板が固設され、
ｂ．前記上部構造の下面に、下方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
ｃ．該荷重支持筒体の円筒側壁部の下端には前記荷重受板の上面に形成された平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
ｄ．前記荷重支持筒体の内圧室内には、剛性体よりなり回転楕円体形状に表面曲率が漸次変化する転動子が、定位置状態で最小高さを採るとともに水平方向に移動域を存し、その上下を前記荷重支持筒体の天井壁部の下面と前記荷重受板の上面とに実質的に無負荷をもって挟着され、
ｅ．定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入され、
ｆ．前記転動子の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、前記荷重受板と前記荷重支持筒体の天井壁部とに定位置状態で前記転動子の棒状ダンパー挿通孔と同一直線上をなす棒状ダンパー挿通孔を有する棒状ダンパー挿通管を密封性を保って配し、これらの棒状ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが前記転動子の移動状態においても抜け出ることなく移動自在に配され、
ｇ．前記転動子は前記上部構造と前記下部構造との相対移動における転動状態において上部構造の荷重を支持する。
【請求項２】
請求項１において、上部構造と下部構造との間に、転がり免震支持装置に加えて、下記構成よりなる内圧室装置が設置されてなることを特徴とする免震構造物。
ａ．前記上部構造の下面に、下方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
ｂ．該荷重支持筒体の円筒側壁部の下端には前記下部構造の上面の平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
ｃ．定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入される。
【請求項３】
互いに独立を保ち、かつ水平方向に相対移動可能な上部構造と下部構造との間に介装される免震支持装置であって、
ａ．前記下部構造の上面に、その上面が下部構造の上面と同一水準面をなす剛性の荷重受板が固設され、
ｂ．前記上部構造の下面に、下方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
ｃ．該荷重支持筒体の円筒側壁部の下端には前記荷重受板の上面に形成された平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
ｄ．前記荷重支持筒体の内圧室内には、剛性体よりなり回転楕円体形状に表面曲率が漸次変化する転動子が、定位置状態で最小高さを採るとともに水平方向に移動域を存し、その上下を前記荷重支持筒体の天井壁部の下面と前記荷重受板の上面とに挟着され、
ｅ．定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入され、
ｆ．前記転動子の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、前記荷重受板と前記荷重支持筒体の天井壁部とに定位置状態で前記転動子の棒状ダンパー挿通孔と同一直線上をなす棒状ダンパー挿通孔を有する棒状ダンパー挿通管を密封性を保って配し、これらの棒状ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが前記転動子の移動状態においても抜け出ることなく移動自在に配され、
ｇ．前記転動子は前記上部構造と前記下部構造との相対移動における転動状態において上部構造の荷重を支持する、
ことを特徴とする転がり免震支持装置。
【請求項４】
互いに独立を保ち、かつ水平方向に相対移動可能な上部構造と下部構造とからなる構造物において、
前記上部構造の下面は平坦面に形成され、
定位置状態で所定の面積を保持して平面当接部をもって前記上部構造の荷重を該下部構造に伝達し、
前記上部構造と下部構造との間に、下記構成よりなる転がり免震支持装置が設置されてなる、
ことを特徴とする免震構造物。
ａ．前記上部構造の下面に、その下面が上部構造の下面と同一水準面をなす剛性の荷重受板が固設され、
ｂ．前記下部構造の上面に、上方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
ｃ．該荷重支持筒体の円筒側壁部の上端には前記荷重受板の下面に形成された平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
ｄ．前記荷重支持筒体の内圧室内には、剛性体よりなり回転楕円体形状に表面曲率が漸次変化する転動子が、定位置状態で最小高さを採るとともに水平方向に移動域を存し、その上下を前記荷重受板の下面と前記荷重支持筒体の底壁部の上面とに実質的に無負荷をもって挟着され、
ｅ．定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入され、
ｆ．前記転動子の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、前記荷重受板と前記荷重支持筒体の底壁部とに定位置状態で前記転動子の棒状ダンパー挿通孔と同一直線上をなす棒状ダンパー挿通孔を有する棒状ダンパー挿通管を密封性を保って配し、これらの棒状ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが前記転動子の移動状態においても抜け出ることなく移動自在に配され、
ｇ．前記転動子は前記上部構造と前記下部構造との相対移動における転動状態において上部構造の荷重を支持する。
【請求項５】
請求項４において、上部構造と下部構造との間に、転がり免震支持装置に加えて、下記構成よりなる内圧室装置が設置されてなることを特徴とする免震構造物。
ａ．前記上部構造の下面（又は前記下部構造の上面）に、下方（又は上方）に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
ｂ．該荷重支持筒体の円筒側壁部の下端（又は下端）には前記下部構造の上面（又は前記上部構造の下面）の平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
ｃ．定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入される。
【請求項６】
互いに独立を保ち、かつ水平方向に相対移動可能な上部構造と下部構造との間に介装される免震支持装置であって、
ａ．前記下部構造の下面に、その下面が上部構造の下面と同一水準面をなす剛性の荷重受板が固設され、
ｂ．前記下部構造の上面に、上方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
ｃ．該荷重支持筒体の円筒側壁部の上端には前記荷重受板の下面に形成された平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
ｄ．前記荷重支持筒体の内圧室内には、剛性体よりなり回転楕円体形状に表面曲率が漸次変化する転動子が、定位置状態で最小高さを採るとともに水平方向に移動域を存し、その上下を前記荷重受板の下面と前記荷重支持筒体の底壁部の上面とに挟着され、
ｅ．定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入され、
ｆ．前記転動子の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、前記荷重受板と前記荷重支持筒体の底壁部とに定位置状態で前記転動子の棒状ダンパー挿通孔と同一直線上をなす棒状ダンパー挿通孔を有する棒状ダンパー挿通管を密封性を保って配し、これらの棒状ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが前記転動子の移動状態においても抜け出ることなく移動自在に配され、
ｇ．前記転動子は前記上部構造と前記下部構造との相対移動における転動状態において上部構造の荷重を支持する、
ことを特徴とする転がり免震支持装置。
【請求項７】
請求項４において、内圧室に封入される充填流体は水であることを特徴とする免震構造物。
【請求項８】
請求項６において、内圧室に封入される充填流体は水であることを特徴とする転がり免震支持装置。
【請求項９】
請求項１又は４のｆ項に替えて、転動子の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、上下部構造にそれぞれ一端を密実性を保って固定され、他端を前記棒状ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが挿通されてなる転がり免震支持装置が上部構造と下部構造との間に設置されてなることを特徴とする免震構造物。
【請求項１０】
請求項３又は６のｆ項に替えて、転動子の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、上下部構造にそれぞれ一端を密実性を保って固定され、他端を前記棒状ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが挿通されてなる転がり免震支持装置が上部構造と下部構造との間に設置されてなることを特徴とする転がり免震支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建造物・人工地盤等の上部構造と基礎等の下部構造との間に転動子を介する転がり免震支持装置を備えた免震構造物及び転がり免震支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼球等の転動子を用いて転がり機能により免震をなすを免震支持装置では、地震動に対する敏感な応答性が得られるが、減衰性については減衰手段を別途配する必要があり、また地震動後の元位置への復帰機能を付加する問題点もある。
本発明者は、先に、転動子の形状を回転楕円体とすることにより、復帰機能を持たせ、併せて揺動の長周期化を図りうるとの知見に基づき、特開２０１０−８４９１０（以下、先行発明という。）において回転楕円体にダンパー鋼棒を組み込んでなる転がり免震支持装置を提案した。
すなわち、該先行発明の免震支持装置によれば、上部構造（建物）Ｇと下部構造（基礎）Ｂとの間に回転楕円体の転動子を介在させてなり、常時には該回転楕円体の採る安定位置状態により上部構造Ｇは安定的に支持され、地震時には回転楕円体の転がり特性、すなわち該回転楕円体の転がり軌跡に追従して、上部構造Ｇの長周期化と復帰モーメントによる復帰性とが発揮され、かつ、回転楕円体に組み込まれたダンパー鋼棒により減衰作用を発揮するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８４９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は先行発明を発展させたものであり、上部構造の載荷重を低減する機構を当該先行発明に付加することにより更に効果的な免震作用が得られるとの発想に基づくものである。
本発明では、常時すなわち上下部構造が静止状態を採る定位置状態では転動子への負担を無負荷とする点に着目したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の転がり免震支持装置を有する免震構造物は具体的には以下の構成を採る。
本発明の第１は転がり免震支持装置を有する免震構造物に係り、請求項１に記載のとおり、
互いに独立を保ち、かつ水平方向に相対移動可能な上部構造と下部構造とからなる構造物において、
前記下部構造の上面は平坦面に形成され、
定位置状態で所定の面積を保持して平面当接部をもって前記上部構造の荷重を該下部構造に伝達し、
前記上部構造と下部構造との間に、下記構成よりなる転がり免震支持装置が設置されてなる、
ことを特徴とする。
ａ．前記下部構造の上面に、その上面が下部構造の上面と同一水準面をなす剛性の荷重受板が固設され、
ｂ．前記上部構造の下面に、下方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
ｃ．該荷重支持筒体の円筒側壁部の下端には前記荷重受板の上面に形成された平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
ｄ．前記荷重支持筒体の内圧室内には、剛性体よりなり回転楕円体形状に表面曲率が漸次変化する転動子が、定位置状態で最小高さを採るとともに水平方向に移動域を存し、その上下を前記荷重支持筒体の天井壁部の下面と前記荷重受板の上面とに実質的に無負荷をもって挟着され、
ｅ．定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入され、
ｆ．前記転動子の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、前記荷重受板と前記荷重支持筒体の天井壁部とに定位置状態で前記転動子の棒状ダンパー挿通孔と同一直線上をなす棒状ダンパー挿通孔を有する棒状ダンパー挿通管を密封性を保って配し、これらの棒状ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが前記転動子の移動状態においても抜け出ることなく移動自在に配され、
ｇ．前記転動子は前記上部構造と前記下部構造との相対移動における転動状態において上部構造の荷重を支持する。
本発明の第２は別な転がり免震支持装置を有する免震構造物に係り、請求項２に記載のとおり、上記第１発明において、上部構造と下部構造との間に、転がり免震支持装置に加えて、下記構成よりなる内圧室装置が設置されてなることを特徴とする。
ａ．前記上部構造の下面に、下方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
ｂ．該荷重支持筒体の円筒側壁部の下端には前記下部構造の上面の平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
ｃ．定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入される。
本発明の第３は転がり免震支持装置に係り、請求項３に記載のとおり、
互いに独立を保ち、かつ水平方向に相対移動可能な上部構造と下部構造との間に介装される免震支持装置であって、
ａ．前記下部構造の上面に、その上面が下部構造の上面と同一水準面をなす剛性の荷重受板が固設され、
ｂ．前記上部構造の下面に、下方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
ｃ．該荷重支持筒体の円筒側壁部の下端には前記荷重受板の上面に形成された平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
ｄ．前記荷重支持筒体の内圧室内には、剛性体よりなり回転楕円体形状に表面曲率が漸次変化する転動子が、定位置状態で最小高さを採るとともに水平方向に移動域を存し、その上下を前記荷重支持筒体の天井壁部の下面と前記荷重受板の上面とに挟着され、
ｅ．定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入され、
ｆ．前記転動子の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、前記荷重受板と前記荷重支持筒体の天井壁部とに定位置状態で前記転動子の棒状ダンパー挿通孔と同一直線上をなす棒状ダンパー挿通孔を有する棒状ダンパー挿通管を密封性を保って配し、これらの棒状ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが前記転動子の移動状態においても抜け出ることなく移動自在に配され、
ｇ．前記転動子は前記上部構造と前記下部構造との相対移動における転動状態において上部構造の荷重を支持する、
ことを特徴とする。
上記第１発明及び第３発明において、請求項９及び請求項１０に記載のとおり、それらの構成要素ｆ項に替えて、転動子の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、上下部構造にそれぞれ一端を密実性を保って固定され、他端を前記鋼棒ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが挿通されてなる転がり免震支持装置が上部構造と下部構造との間に設置されてなることを特徴とする免震構造物又は転がり免震支持装置は別な発明を構成する。
【０００６】
本発明の第４は更に別な転がり免震支持装置を有する免震構造物に係り、請求項４に記載のとおり、
互いに独立を保ち、かつ水平方向に相対移動可能な上部構造と下部構造とからなる構造物において、
前記上部構造の下面は平坦面に形成され、
定位置状態で所定の面積を保持して平面当接部をもって前記上部構造の荷重を該下部構造に伝達し、
前記上部構造と下部構造との間に、下記構成よりなる転がり免震支持装置が設置されてなる、
ことを特徴とする。
ａ．前記上部構造の下面に、その下面が上部構造の下面と同一水準面をなす剛性の荷重受板が固設され、
ｂ．前記下部構造の上面に、上方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
ｃ．該荷重支持筒体の円筒側壁部の上端には前記荷重受板の下面に形成された平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
ｄ．前記荷重支持筒体の内圧室内には、剛性体よりなり回転楕円体形状に表面曲率が漸次変化する転動子が、定位置状態で最小高さを採るとともに水平方向に移動域を存し、その上下を前記荷重受板の下面と前記荷重支持筒体の底壁部の上面とに実質的に無負荷をもって挟着され、
ｅ．定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入され、
ｆ．前記転動子の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、前記荷重受板と前記荷重支持筒体の底壁部とに定位置状態で前記転動子の棒状ダンパー挿通孔と同一直線上をなす棒状ダンパー挿通孔を有する棒状ダンパー挿通管を密封性を保って配し、これらの棒状ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが前記転動子の移動状態においても抜け出ることなく移動自在に配され、
ｇ．前記転動子は前記上部構造と前記下部構造との相対移動における転動状態において上部構造の荷重を支持する。
上記構成において、荷重支持筒体の「底壁部」は第１発明の荷重支持筒体の「天井壁部」に対応する。
本免震構造物は第１発明における上部構造と下部構造との免震構造機構を入れ替えた構成を採るものであり、その機能・作用については実質的に変わるところはない。
本発明の第５は、請求項５に記載のとおり、上記第４発明において上部構造と下部構造との間に、転がり免震支持装置に加えて、下記構成よりなる内圧室装置が設置されてなることを特徴とする。
ａ．前記上部構造の下面（又は前記下部構造の上面）に、下方（又は上方）に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
ｂ．該荷重支持筒体の円筒側壁部の下端（又は下端）には前記下部構造の上面（又は前記上部構造の下面）の平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
ｃ．定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入される。
本発明の第６は別な転がり免震支持装置に係り、請求項６に記載のとおり、
互いに独立を保ち、かつ水平方向に相対移動可能な上部構造と下部構造との間に介装される免震支持装置であって、
ａ．前記下部構造の下面に、その下面が上部構造の下面と同一水準面をなす剛性の荷重受板が固設され、
ｂ．前記下部構造の上面に、上方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体が固設され、
ｃ．該荷重支持筒体の円筒側壁部の上端には前記荷重受板の下面に形成された平滑面との対面部間を密封する密封部材が固定保持され、
ｄ．前記荷重支持筒体の内圧室内には、剛性体よりなり回転楕円体形状に表面曲率が漸次変化する転動子が、定位置状態で最小高さを採るとともに水平方向に移動域を存し、その上下を前記荷重受板の下面と前記荷重支持筒体の底壁部の上面とに挟着され、
ｅ．定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入され、
ｆ．前記転動子の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、前記荷重受板と前記荷重支持筒体の底壁部とに定位置状態で前記転動子の棒状ダンパー挿通孔と同一直線上をなす棒状ダンパー挿通孔を有する棒状ダンパー挿通管を密封性を保って配し、これらの棒状ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが前記転動子の移動状態においても抜け出ることなく移動自在に配され、
ｇ．前記転動子は前記上部構造と前記下部構造との相対移動における転動状態において上部構造の荷重を支持する、
ことを特徴とする。
上記第４発明及び第６発明において、請求項９及び請求項１０に記載のとおり、それらの構成要素ｆ項に替えて、転動子の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、上下部構造にそれぞれ一端を密実性を保って固定され、他端を前記鋼棒ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが挿通されてなる転がり免震支持装置が上部構造と下部構造との間に設置されてなることを特徴とする免震構造物又は転がり免震支持装置は別な発明を構成する。
【０００７】
上記第４発明ないし第６発明及びそれらの別発明において、
１．荷重支持筒体が上方に開放された態様であるとき、その充填流体に液体、例えば水、あるいは油圧用の油が選択されること、
は適宜なし得る選択的事項である。
【０００８】
上記（第１発明〜第６発明を含むすべて）において、「下部構造」及び「上部構造」は、以下の実施形態で示す下部構造としての基礎、該基礎に支持される上部構造としての建物、人工地盤のみに限定されるものではなく、建物内の階層における上下面を境とする下層部（下版）及び上層部（上版）の構造を含むものである。「定位置状態」は、上部構造の常時の状態、換言すれば上部構造の静止状態をいい、更には転動子の安定状態をいう。
また、転動子につき、その「回転楕円体形状」は回転楕円体（長円体）に限定されず、表面曲率が漸次変化し、転動につれて上下平行面の接点間の高さが漸次増大する球体の全ての形状を含み、具体的には以下の実施の形態で示される。更に、その「実質的に無負荷」とは、該転動子の上下面が荷重支持筒体の天井壁部（又は荷重受板）の下面と荷重受板（荷重支持筒体の底壁部）の上面とに挟着される状態を保つに足る荷重であって無荷重を含む。
なお、上部構造が人工地盤を採るとき、建物本体は該人工地盤上に構築され、該人工地盤は平面当接部及び転動子を介して基礎としての下部構造に支持されるものである。
【０００９】
（作用）
本発明の転がり免震支持装置を有する免震構造物は上記の構成を採ることにより、以下の作用を発揮する。
本発明の転がり免震支持装置を有する免震構造物は、常時には内圧室に作用する上揚力を受けてその平面当接部で上部構造Ｇの低減された荷重を下部構造Ｂに伝達し、地震時には上部構造Ｇと下部構造Ｂとの間に介装された免震支持装置の転動子の支持作用を受けて上部構造Ｇの荷重を下部構造Ｂに伝達し、該転動子の転がり作用により地震動に対する免震作用を発揮する。
【００１０】
(A) 常時
常時において、定位置状態として上部構造Ｇと下部構造Ｂとは広い面積をもって平面当接をなし、該平面当接面を介して上部構造Ｇの荷重を下部構造Ｂに伝達する。
そして又、転がり免震支持装置Ｓは定位置状態を採る。
すなわち、本転がり免震支持装置Ｓの定位置状態では、内圧室には配管系を介して充填流体が所定の圧力で充填され、内圧室内の充填流体は密封部材及びその他の密実作用により外部に漏れ出ることはなく、所定の加圧状態に保たれる。これにより上部構造Ｇに上揚力が作用し、上部構造Ｇの当接面での圧力は低減（８割程度を目安とする）されたものとなる。上揚力を受けて低減された上部構造Ｇの荷重（有効荷重）は風荷重等の横方向の小さな強制力には影響を受けない。更には、内圧室の圧力を低下させることにより、横荷重の増加に対応する手段を講じることは有効である。
本転がり免震支持装置Ｓ内の転動子は、定位置状態で最も大きな曲率面を上下にした中立状態すなわち安定状態をもって設置される。この状態で該転動子の上下部は荷重支持筒体の天井部の下面と荷重受板の上面とに当接状態をもって挟み着けられるが、該転動子は実質的に荷重を支持しない。また、鋼棒ダンパーは定位置状態では無負荷であるが、風荷重等の小さな強制力については抵抗を示す設置状態を採るようにすれば、前記した上揚力を更に増大することができる。
【００１１】
(B) 地震時
地震時（及び構造物に揺れを生じさせる力が作用する全ての場合を含む。）において、地盤は大きく揺れ、地震動の強制変位により下部構造としての基礎Ｂは地盤と一体に振動するが、上部構造Ｇは転動子の転がり作用を介して上下動の伴う揺動が生じ、上部構造Ｇと下部構造Ｂとの間に相対変位が生じる。この地震の初動において、常時に作用していた上揚力により上部構造の摩擦は極めて小さなものであり、上部構造と下部構造との相対移動は円滑に起こり、これにより転動子の転がりを促す。上部構造Ｇの上動によりこの上揚力は喪失する。  
上部構造Ｇに接する転動子は、上部構造Ｇの移動とともに該転動子も転動し、該転動子に支持された上部構造Ｇは該転動子の転がり軌跡に追従する。上部構造Ｇが逆方向に移動すると、上記の動作の逆となる。
地震動に伴い、転動子の転がり軌跡に追従して上部構造Ｇは上下動の伴う並進性の揺動運動をなし、これにより転動子の転がり作用をもって構造物Ｇは周期の大きな揺動作用を受け、地震動による共振作用等の悪影響を避けることができる。
また、転動子の転がりとともに棒状ダンパーが変形し、変形エネルギーの消費に伴う減衰力を発現し、更に、当該転動子の転がり移動による作用点の移動に伴う復帰力（復帰モーメント）も作用する。
(B-1) 初動作用
一定以上の大きな地震動の初動があると、上部構造Ｇは常時における上揚力の作用によりみかけ上小さな鉛直荷重となっており、かつは広い面積で当接するものであるので、上部構造の下部構造との当接面に作用する摩擦は極めて小さく、上部構造と下部構造との相対移動は円滑かつ直ちに起こり、転動子の転がりに移行する。すなわち、この上揚力は転動子の転がり移動を促す作用をなし、地震初動への遅れがなく転動が開始され、その後この上揚力の効果は失われるが、以下に続く転動子による上部構造Ｇの揺動変位に円滑に移行する。
(B-2) 免震・減衰作用
上部構造Ｇに接する転動子は、上部構造Ｇの移動とともに該転動子も転動し、該転動子に支持された上部構造Ｇは該転動子の転がり軌跡に並進性をもって追従する。上部構造Ｇが逆方向に移動すると、上記の動作の逆となる。
地震動に伴い、転動子の転がり軌跡に追従して上部構造Ｇは上下動の伴う揺動運動をなすが、この揺動運動は並進性を実現し、傾斜のないものである。これにより転動子の転がり作用をもって構造物Ｇは周期の大きな並進性の揺動作用を受け、地震動による共振作用等の悪影響を避けることができる。
また、この上部構造Ｇ・転動子の一体の構造系の揺動変位において、転動子の左右への転動変位につれ、棒状ダンパーは荷重受板の棒状ダンパー挿通管及び荷重支持筒体の棒状ダンパー挿通管から引き出され、また引き入れられて強制的に折曲げ変形を受ける。この折り曲げ作用によるエネルギー吸収効果により減衰力が発揮され、上部構造Ｇの振動を減衰させる。棒状ダンパーの別の態様（請求項３）においても、上下の棒状ダンパーはそれぞれ転動子の棒状ダンパー挿通孔から引き出され、また引き入れられて強制的に折曲げ変形を受け、ダンパー作用を発揮する。
(B-3) 復帰作用
転動子の転動変位に伴い、転動子の転がり軌跡における上接点は構造物Ｇが当初の定位置から遠ざかるとき次第に上方へ移動（上昇）し、該転動子に支持される上部構造Ｇに持上げ力を付与する。また、最上点から初期位置（中立位置）への戻り変位においては下降状態となり、最下点を過ぎると再び上昇する。
この間、下接点と上接点との間に水平方向の偏心距離を生じ、上接点に作用する上部構造Ｇの荷重により下接点を支持点として偏心モーメントが生じ、復元モーメント（平行する逆方向の２力よりすれば戻り偶力）すなわち復帰力として機能する。これにより上部構造Ｇは常時の状態すなわち初期の定位置状態に復帰する特性を発揮し、当該免震構造物は強制水平力すなわち地震力の終息とともに安定状態に復する。
(B-4) 
以上により、本免震構造物は地震時において、構造系の長周期化を実現して地震動との共振を避け、かつ免震支持装置Ｓの具備する減衰機能を受けて構造物に作用する地震動は速やかに減衰され、また復元モーメント（換言すれば復帰偶力）を受けて当該構造物は速やかに当初位置に復帰する。更には、その上揚力作用により免震の初動動作が円滑になされ、上部構造Ｇへの衝撃作用がない。
当初位置に復帰した後は、再び上部構造Ｇは広い当接面を介して下部構造に載置され、また、内圧室への加圧がなされて再び接地圧の低減が図られるとともに、次の地震動に備える。
内圧室装置の付加された構成によれば、以上述べた作用に加え、更に上揚力が付加され、上部構造Ｇの荷重を低減する能力が増大し、地震初動への対応性が高まる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の免震構造物によれば、上部構造Ｇは常時には上揚力作用を受けてその荷重が見掛け上小さくなり、かつ下部構造Ｂとの広い平面当接部により下部構造Ｂに対して荷重負担を与えず、安定した支持とともに長期にわたって耐久性が保証される。地震時には、上部構造Ｇの見掛け荷重の低減により下部構造Ｂの平面当接部との静止摩擦力は極めて小さなものであり、地震動による強制変位を受けて上部構造Ｇと下部構造Ｂとの相対移動は直ちに開始されるとともに、免震支持装置Ｓに組み込まれた転動子は直ちに転動し、上部構造Ｇは該転動子の転動軌跡に追従して長周期かつ復帰力の働く免震作用がなされ、該上部構造Ｇは並進性の揺れとなり、異常な応力が発生しない。かつ、該転動子に連動するダンパー機構により速やかな減衰が発揮される。
そして、免震支持装置Ｓにおいて転動子に所定の移動空間を保持させることにより水平面の全方向に対処できる。
内圧室装置の付加された構成によれば、以上述べた効果に加え、更に上揚力が付加され、上部構造Ｇの荷重を低減する能力を増大することができ、免震支持装置Ｓでの加圧負担を低減することができる。
なお、第４発明ないし第６発明において、荷重支持筒体が上方に開放された態様であるとき、その充填流体が液体、例えば水であるとき、上下部構造の相対移動によっても大きく散逸することなく、上下部構造の相対移動が終息すれば速やかに初期状態に復帰し、荷重支持筒体内の転動子の無負荷状態を得ることができ、本免震構造体の安定支持に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の転がり免震支持装置を有する免震構造物の要部の構成を示す側断面図。
【図２】本免震構造物に適用される転がり免震支持装置の全体構成を示す鉛直断面図（図１の部分拡大図、図３の２−２線断面図）。
【図３】免震支持装置の全体構成を示す平面構成図（図２の３−３線断面図）。
【図４】免震支持装置の部分（密封部材の取付け）詳細図。
【図５】免震支持装置の充填流体の配管系を示す図。
【図６】転動子の一態様（楕円回転体）の模式構成図。
【図７】転動子の別態様の模式構成図。
【図８】免震支持装置の部分（鋼棒ダンパーの取付け）詳細図。
【図９】本免震構造物における免震支持装置の配置例を示し、(a) 図はその側面図、(b) 図はその平面図。
【図１０】免震支持装置の動作を示す図。
【図１１】免震支持装置の動作を示す図。
【図１２】免震支持装置における他の棒状ダンパーの取付け態様を示す図。
【図１３】本免震構造物に適用される内圧室装置の構成を示す鉛直断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の転がり免震支持装置を有する免震構造物及び転がり免震支持装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図８は本免震構造物の一実施形態を示し、Ｓは本免震構造物に組み込まれる転がり免震支持装置（以下「免震支持装置」という。）を示す。
本免震構造物の図示につき、Ｘは長手方向、Ｙは幅方向、Ｚは高さ方向を示す。
【００１５】
本実施形態の免震構造物は、互いに独立を保ち、かつ水平方向に相対移動可能な上部構造Ｇと下部構造Ｂとからなり、定位置状態すなわち静止状態では上部構造Ｇの下面Ｇａと下部構造Ｂの上面Ｂａとが平面当接をなすとともに、該平面当接部Ｈを介して上部構造Ｇの荷重を下部構造Ｂに伝達し、上部構造Ｇと下部構造Ｂとの間に転がり免震支持装置Ｓが設置されてなる。
しかして、当該転がり免震支持装置Ｓは、
ａ．下部構造Ｂの上面に、その上面が下部構造の上面Ｂａと同一水準面をなす剛性の荷重受板１が固設され、
ｂ．上部構造Ｇの下面に、下方に向って開放される円筒形状の内圧室を有する円筒体よりなる剛性の荷重支持筒体２が固設され、
ｃ．該荷重支持筒体２の円筒側壁部の下端には前記荷重受板１の上面に形成された平滑面との対面部間を密封する密封部材３が固定保持され、
ｄ．前記荷重支持筒体２の内圧室内には、剛性体よりなり回転楕円体形状に表面曲率が漸次変化する転動子７が、定位置状態で最小高さを採るとともに水平方向に移動域を存し、その上下を荷重支持筒体２の天井壁部の下面と前記荷重受板１の上面とに挟着され、
ｅ．定位置状態で前記内圧室に充填流体が加圧状態に封入され、
ｆ．前記転動子７の中心軸に沿って棒状ダンパー挿通孔が開設されるとともに、前記荷重受板と前記荷重支持筒体の天井壁部とに定位置状態で前記転動子の棒状ダンパー挿通孔と同一直線上をなす棒状ダンパー挿通孔を有する棒状ダンパー挿通管を密封性を保って配し、これらの棒状ダンパー挿通孔に棒状ダンパーが前記転動子の移動状態においても抜け出ることなく移動自在に配され、
ｇ．前記転動子７は前記上部構造Ｇと前記下部構造Ｂとの相対移動における転動状態において上部構造Ｇの荷重を支持してなる、
ものである。
【００１６】
以下、各部の細部構造に付いて説明する。
平面当接部Ｈ（図１参照）
上部構造Ｇと下部構造Ｂとは剛性体をなし、現場成形、プレキャスト成形を問わないが、本実施形態ではともに現場打ち鉄筋コンクリートをもって形成される。
しかして、本実施形態では上部構造Ｇの下面Ｇａと下部構造Ｂの上面Ｂａとは平滑面をなすとともに、定位置状態で広い面積で平面当接をなし、当該平面当接部Ｈを介して上部構造Ｇは下部構造Ｂ上にすべり移動可能に支持され、上部構造Ｇの荷重を下部構造Ｂに伝達する。
本実施形態では、該平面当接部Ｈは免震支持装置Ｓの占有面積部分を除く全ての平面で構成されるが、所定の面積が確保されるならば、均等性を保持して非当接部（すなわちすき間部分）を設けることは自由である。
該平面当接部Ｈは十分に広い面積が確保されるものであるので、上部構造Ｇの下部構造Ｂへの圧力は小さく、加えて後記する免震支持装置Ｓに作用する上揚力を受けて当該上部構造Ｇの荷重は低減され（８割を目安とする）、上部構造Ｇの下部構造Ｂへの見掛けの圧力（実効圧力）は極めて小さいものとなる。
【００１７】
荷重受板１（図１、図２参照）
荷重受板１は、硬質素材（通常には鋼製）をもって所定の厚みを有し剛性状の平板体よりなり、下部構造Ｂの上面に同一水準を保って固定される。該荷重受板１の上面１ａは平滑面をなし、かつ、後記する諸機能を保持するために剛性の他に密実性（気密性、水密性を含む）を要するものである。
【００１８】
荷重支持筒体２、内圧室Ｊ（図１〜図４参照）
荷重支持筒体２は、所定の厚みをもって円筒側壁部１２と天井壁部１３とからなる下方に向って開放される円筒形状の剛性の構造体からなり、上部構造Ｇと一体化され下部構造Ｂへの荷重の伝達に寄与する。すなわち、該荷重支持筒体２は、後述するように、静止時には上部構造Ｇの荷重の伝達はなさないが、上部構造Ｇの移動すなわち持ち上げ時には該上部構造Ｇの荷重を直接的に伝達するものである。そして、該荷重支持筒体２の内部には加圧される真円形の内圧室Ｊが形成される。このため、該荷重支持筒体２は剛性に加え、密実性（気密、水密）の素材が採用される。
詳しくは、円筒側壁部１２は、下部に拡径壁部１２ａを有し、その下端面は平滑にされるとともに該下端面に臨んで環状の凹溝１４が凹設され、また、該凹溝１４に連通して拡径壁部１２ａの上面から取付け孔１５が円周上に複数箇所（本実施形態では６）に開設されている。天井壁部１３の天井面１３ａは平滑又は通常の水準面をなす。該天井壁部１３には後述するように所定の部材のための貫通孔が開設されるが、その本体部自体は密実を保つ。
【００１９】
密封部材３（図２、図３、図４参照）
密封部材３は、本体部３ａの断面が円形のゴム製の環状体よりなり、該環状体の上面の複数部位に前記した取付け孔１５に対応して取付け用突起部３ｂが突設され、該取付け用突起部３ｂを取付け孔１５に圧着状に差し込んで当該密封部材３の本体部３ａを前記した荷重支持筒体２の円筒側壁部１２の凹溝１４内に収容する。該取付け用突起部３ｂが取付け孔１５に圧着状に差し込まれ、該密封部材３の本体部３ａの凹溝１４内からの脱落を阻止する。
該密封部材３の本体部３ａはいわゆるＯリング機能を有し、荷重受板１の上面１ａとの当接により所定の圧縮率をもって内圧室Ｊの加圧に対して密封作用を発揮する。
なお、荷重受板１はこの密封部材３に当接する部位において少なくとも平滑面であればよく、その余の部位は格別平滑面でなくてもよい。荷重支持筒体２の天井壁部１３の下面もこれに準じ、格別平滑面でなくてもよい。
更に、密封部材３は荷重支持筒体２の下面に固着され、所要の圧縮率をもって密封作用を奏するものであれば、図例のものに限定されない。
【００２０】
供給管４、排出管５（図１、図２、図５参照）
供給管４、排出管５は、荷重支持筒体２の天井壁部１３の可及的隅部に密実性（気密、水密）を保って外部と内圧室Ｊとを連通して配される。すなわち、外部より充填流体Ｋが供給管４を介して内圧室Ｊに送り込まれ、内圧室Ｊの充填流体Ｋは排出管５を介して外部に放出される。なお、供給管４、排出管５は、荷重支持筒体２の円筒側壁部１２の適宜場所であってもよい。
図５は供給管４、排出管５に接続される配管系を示し、供給系の配管４ａは外部に引き出され、逆止め弁１７を介して圧送ポンプ１８に接続される。排出系の配管５ａについても外部に引き出され、開閉弁１９（常時閉）に接続される。
本配管系は充填流体Ｋの様態（気体、液体）により更に適宜の配管要素が付加される。例えば、充填流体Ｋが液体系であるときは、圧送ポンプ１８の先に液体タンクが接続されることは言うまでもない。
（充填流体Ｋ）
充填流体Ｋは、気体、液体の両態様から適宜なもの（非圧縮性、小圧縮性）が選ばれるが、環境への悪影響を避ける観点から空気、水が好適なものとして採用される。
【００２１】
（内圧室Ｊの圧力保持）
上記した本荷重受板１の密封部材３との当接による荷重支持筒体２の内圧室Ｊの密封化により、荷重支持筒体２の内圧室Ｊは密閉空間を構成し、所期の圧力保持作用をなす。すなわち、内圧室Ｊに送り込まれる充填流体Ｋにより該内圧室Ｊ内は所定の圧力を受け、この結果上部構造Ｇに対して上揚力として作用し、上部構造Ｇの荷重の相当割合を負担する。本実施形態では、本構造系に設置される複数の本免震装置Ｓの全ての内圧室J により、上部構造Ｇの全荷重の８割程度の荷重低減を見込むものである。
【００２２】
転動子７（図１〜図３、図６、図７参照）
転動子７は、剛性の回転楕円体からなるとともに、その上下を荷重支持筒体２（その天井壁部１３）と荷重受板１とに挟着され、荷重支持筒体２の内圧室Ｊ内に水平方向に移動域を存して配される。本回転楕円体は、中心点Ｏを含む楕円平面を短軸を回転軸として回転させた立体形であり、本回転楕円体では、図６に示されるように、ａ（Ｘ方向）、ｂ（Ｙ方向）が長軸をなし、ｃ（Ｚ方向）が短軸をなし、ａ＝ｂ＞ｃを採る。
すなわち、円球体であれば転動するとき上部・下部構造Ｇ，Ｂ間の上下面との接点Ｎ，Ｍ間の鉛直距離すなわち高さは一定値を採るが、本発明で採用される球体は表面曲率が漸次変化し、転動につれて上下面の接点間の高さが漸次増大する立体形状を採る。したがって、元位置方向へ転動するとき上下面の接点間の高さが漸次減少するものでもある。このような球体として、回転楕円体以外にも、回転放物線体、更にはカテナリー線、クロソイド線の立体形が採用される。
図６において、回転楕円体をなす本転動子７は定位置状態で、その下面部は荷重受板１の上面１ａとＭ点で、上面部は天井壁部１３の下面１３ａとＮ点で当接するものであり、その高さはｈ（＝２ｃ）の最小値を採る。なお、本実施形態では本転動子７の上下面部は後記する転動子７内に配される鋼棒ダンパー挿通管９ａの上下端面が対応する。留意すべきはこの定位置状態で、本転動子７の上部構造Ｇの荷重に対する負担分は実質的にゼロを採ることである。すなわち、本転動子７の上下面部は上下部構造Ｇ，Ｂに挟み着けられた状態を採るが、上下部構造Ｇ，Ｂ間の荷重伝達は既に述べたとおり平面当接部Ｈでなされ、当該転動子７の部位では負担分は無視できるものである。
しかして、この回転楕円体の転動子７が転動し傾斜すると、上面１３ａが持上げられ上下面との接点Ｎ，Ｍ間の距離は漸次増大する。同時に上下面から反力を受けて，それらは大きさ等しく平行で方向が互いに逆な偶力として作用し、当該転動子７に復帰力を与える。なお、本図において、７ａは回転楕円体７の側面を切断したカット平面であって、下側表面及び上側表面の近傍部分のみの使用も可能である。
図７は更に別な球体７Ａを示す。本態様では上面及び下面の曲率半径Ｒがその中心Ｏからの距離ｒよりも十分に大きい一定長さを採り、部分球体をなす。本態様は表面曲率は一定値を採るが、回転楕円体の転動子７と同じ動的特性を示し、かつ、そのＲの値を大きく採ることにより当該球体７Ａ上に載置される構造物の長周期化を図ることができる。
本転動子７の剛性素材は、所定の強度（圧縮強度）を保持するものとして、鉄製（鋼、鋳鉄）、高強度コンクリートあるいは硬質合成樹脂の適宜の素材が採用可能であるが、本実施形態では高強度コンクリートが重量性・費用性から好適なものとして採用される。高強度コンクリートではその圧縮強度が６０Ｎ（ニュートン）／平方ｍｍを採り、十分な剛性が得られる。
【００２３】
（本転動子７の配置）
本転動子７（外径ｄ＝２ａ，２ｂ）は、その中心軸を荷重支持筒体１の内圧室Ｊ（内径Ｄ）の中心に合致して、該内圧室Ｊ内に全水平方向に移動可能な空間（Ｄ−ｄ）すなわち移動域を存して配される。また、このとき転動子７は定位置状態を採り、安定状態を保つ。
【００２４】
ダンパー機構（図１〜図３、図８参照）
鋼棒ダンパー挿通管９及び鋼棒ダンパー１０により「ダンパー機構」が構成される。鋼棒ダンパー挿通管９内には鋼棒ダンパー挿通孔８が形成され、鋼棒ダンパー１０は該鋼棒ダンパー挿通孔８に案内されて移動する。
【００２５】
鋼棒ダンパー挿通管９（図１〜図３、図８参照）
鋼棒ダンパー挿通管９は、内部に鋼棒ダンパー挿通孔８を有し、所定の厚さの剛性素材（一般には鉄製）の円管状体よりなり、転動子７、荷重受板１、荷重支持筒体２の天井壁部１３に各独立して貫通状に配される。
すなわち、該鋼棒ダンパー挿通管９は、転動子７内に配される鋼棒ダンパー挿通管９ａ、荷重受板１に配される鋼棒ダンパー挿通管９ｂ及び荷重支持筒体２に配される鋼棒ダンパー挿通管９ｃからなり、更に鋼棒ダンパー挿通管９ｃの上端部の蓋体９ｄを含む。８ａ，８ｂ，８ｃはそれぞれ鋼棒ダンパー挿通管９ａ，９ｂ，９ｃの鋼棒ダンパー挿通孔８である。そして、これらの鋼棒ダンパー挿通管９ａ，９ｂ，９ｃは転動子７の定位置状態では端面相互が対接する状態を採る。
更に詳しくは、転動子７内に配される鋼棒ダンパー挿通管９ａは、転動子７の中心軸に沿って開設された孔内に拘束状態を保って配され、その上下端面を平坦に、かつ該転動子７の上下端面に面一とされる。
荷重受板１に配される有底の鋼棒ダンパー挿通管９ｂは、上端を荷重受板１の上面に面一とされ、すなわち平坦面となる。該鋼棒ダンパー挿通管９ｂは荷重受板２の下面より下方へ長く延設され、該鋼棒ダンパー挿通管９ｂの外側面には鍔体２２が突設され、該鍔体２２及び固定具（溶接も含む）を介して荷重受板１に強固に固設される。
荷重支持筒体２に配される鋼棒ダンパー挿通管９ｃは、下端を荷重支持筒体１の天井壁部１３の下面に面一とされ、すなわち平坦面となり、該天井壁部１３の上面より上方へ長く延設されてなる。該鋼棒ダンパー挿通管９ｂについてもその外側面には鍔体２３が突設され、該鍔体２３を介して固定具（溶接も含む）により荷重支持筒体１の天井壁部１３に強固に固設される。該鋼棒ダンパー挿通管９ｃの上端部は開放され、蓋体９ｄをもって閉塞され、鋼棒ダンパー１０の挿入操作に供される。
そして、転動子７の定位置状態で、これらの鋼棒ダンパー挿通管９ａ，９ｂ，９ｃの端面相互が当接状態を採る。
なお、転動子７への鋼棒ダンパー挿通管９ａを廃し、転動子７の開設孔を鋼棒ダンパー挿通孔８ａとし、転動子７の上下面部を鋼棒ダンパー挿通管９ｂ，９ｃに当接する態様を採ることを除外するものではない。
【００２６】
鋼棒ダンパー１０（図１〜図３、図８参照）
鋼棒ダンパー１０は、所定の弾塑性特性を有する鋼棒を主体とし、転動子７、荷重受板１、荷重支持筒体２に配された鋼棒ダンパー挿通管９の鋼棒ダンパー挿通孔８内に挿通される。
しかして、鋼棒ダンパー１０は転動子７の転動につれ、鋼棒ダンパー挿通管９の鋼棒ダンパー挿通孔８に案内されて移動とともに変形する。
なお、鋼棒ダンパー１０は本実施形態では単一の棒状体を採用したが、複数の細径の鋼線の使用も含むものである。
【００２７】
（本免震構造物の構築並びに免震支持装置Ｓの配置及び設置）
本免震構造物は、上部構造Ｇとして木造、鉄骨造、鉄筋コンクリート造等の軽量ないし重量構造物の建物を対象とし、該建物Ｇに対して免震支持装置Ｓが対称を保って配置される。
図９にその配置の一態様を示す。
図において、Ｂは地盤Ｅに打設された基礎杭Ｐに連結して構築された下部構造としての基礎であって、該基礎Ｂの上面は平滑に同一水準面に施工される。この基礎Ｂ上に複数の免震支持装置Ｓが対称を保って配置され（図例では８箇所）、建物本体Ｇは基礎Ｂ上並びにこれらの免震支持装置Ｓ上に同時的、あるいは時間を置いて構築される。木造の軽量建物においては基礎杭Ｐの施工は格別必要なものではない。
これにより、基礎Ｂ・免震支持装置Ｓ・建物本体Ｇによる構築物における免震構造物が構成される。
【００２８】
（本免震構造物の作用）
本実施形態の免震支持装置を有する免震構造物は、常時にはその平面当接部Ｈを介して建物（あるいは人工地盤）の上部構造Ｇの低減された荷重をコンクリート基礎の下部構造Ｂに伝達支持し、地震時には上部構造Ｇと下部構造Ｂとの間に介装された免震支持装置Ｓの転動子７の支持作用を受けて上部構造Ｇの荷重を下部構造Ｂに伝達支持し、該転動子７の転がり作用により地震動に対する免震作用を発揮する。
【００２９】
(A) 常時
常時において、免震支持装置Ｓから導出された配管系に所定の作動機器、すなわち、供給系の配管４ａについては逆止め弁１７、圧送ポンプ１８が接続され、排出系の配管５ｂについては開閉弁１９が接続される。圧送ポンプ１８から圧送される充填流体Ｋは内圧室Ｊに導かれ、内圧室Ｊを所定の圧力に満たされたとき、開閉弁１９が閉じられる。内圧室Ｊ内の充填流体Ｋは密封部材３により外部に漏れ出ることはない。なお、本実施形態において、充填流体Ｋは空気が採用される。
これにより上部構造Ｇに上揚力が作用する。
上部構造Ｇと下部構造Ｂとは、定位置状態として広い面積をもって平面当接をなし、該平面当接部Ｈを介して上部構造Ｇの荷重を下部構造Ｂに伝達するが、上記した上揚力の作用を受けて、上部構造Ｇの当接面Ｈでの圧力は低減（８割程度を目安とする）されたものとなる。上揚力を受けて低減された上部構造Ｇの荷重（有効荷重）は風荷重等の横方向の小さな強制力には影響を受けない。更には、内圧室の圧力を低下させることにより、横荷重の増加に対応する手段を講じることは有効である。
一方、定位置状態で免震支持装置Ｓ内の転動子７は、最も大きな曲率面を上下にした中立状態（換言すれば安定状態）をもって設置され、この状態で該転動子７の上下部は荷重支持筒体２の天井部１３の下面１３ａと荷重受板１の上面１ａとに当接状態をもって挟み着けられるが、該転動子７は実質的に荷重を負担しない。また、鋼棒ダンパー１０は定位置状態では無負荷であるが、風荷重等の小さな強制力については抵抗を示す設置状態を採るようにすれば、前記した上揚力を更に増大することができる。
【００３０】
(B) 地震時（図１０、図１１参照）
地震時（及び過大な風荷重等の建物に破壊を及ぼす程の揺れを生じさせる力が作用する全ての場合を含む。）において、地盤Ｅは大きく揺れ、この地震動の強制変位を受けて下部構造としての基礎Ｂは地盤Ｅと一体に振動するが、上部構造（建物）Ｇは免震支持装置Ｓの主体をなす転動子７の転がり作用を介して揺動が生じ、上部構造Ｇと下部構造Ｂとの間に相対変位が生じる。
この地震の初動において、常時に作用していた上揚力により上部構造Ｇの基礎Ｂ面に対する摩擦（静止摩擦）は極めて小さなものであり、上部構造Ｇと下部構造Ｂとの相対移動は円滑に起こり、これにより転動子７の転がりを促す。上部構造Ｇの上動によりこの上揚力は喪失する。
上部構造Ｇに接する転動子７は、上部構造Ｇの移動とともに該転動子７も転動し、次いで上部構造Ｇは転動子７に支持され、該転動子７に支持された上部構造Ｇは該転動子７の転がり軌跡に追従する。上部構造Ｇが逆方向に移動すると、上記の動作の逆となる。
地震動に伴い、転動子７の転がり軌跡に追従して上部構造Ｇは上下動の伴う揺動運動をなし、これにより転動子７の転がり作用をもって構造物Ｇは周期の大きな揺動作用を受け、短周期成分の卓越する地震動による共振作用等の悪影響を避け、いわゆる免震作用が発揮されることになる。
【００３１】
(B-1) 初動作用
一定以上の大きな地震動の初動があると、建物すなわち上部構造Ｇは常時における上揚力の作用により、みかけの上で小さな鉛直荷重となっており、かつは広い面積で当接するものであるので、上部構造Ｇの下部構造Ｂとの当接面Ｈに作用する摩擦は極めて小さく、上部構造Ｇと下部構造Ｂとの相対移動は円滑かつ直ちに起こり、前記した上部構造Ｇ下の転動子７の転がり作用は直ちに発揮される。換言すれば、この上揚力は転動子７の転がり移動を促す作用を果し、以下の(B-2) 以降への状態に円滑に移行する。なお、この転動子７の転がりに伴う上方移動が密封部材３の密封作用を破るようになると、この上揚力の効果は失われる。
更に、地震の初期微動を検知し、この検知信号により内圧室Ｊの内圧を更に高める手段を採ることにより、この初動作用を更に確実にすることができる。
【００３２】
(B-2) 
引き続き、今、上部構造Ｇが図１０の右方向（イ方向）に移動するとき、転動子７はその上面の接点（支持点）Ｎから横方向強制力（いわゆる地震慣性力）を受けて回転力が生じ、下面の接点（支持点）Ｍを中心として右方向すなわち時計方向の回転を始める。このとき、ダンパー鋼棒１０と転動子７の上部との係合作用も回転の契機となる。
転動子７の回転すなわち傾斜移動により、下接点Ｍはすべりを生じることなく右方向にずれ、同時に上接点Ｎはすべりを生じることなく左方向にずれる。上接点における下面からの鉛直距離すなわち高さが増大し、上部構造Ｇは上方向へ持ち上がる。この持ち上げに伴い内圧室Ｊ内の充填流体Ｋは散逸し、内圧室Ｊによる上揚力作用は失われ、建物の全荷重Ｗを転動子７が荷なうことになるが、転動子７は十分な支持耐力を有する。なお、建物荷重Ｗの支持点Ｎへの作用力と支持点Ｍからの反力とによる偶力は転動子７の回転方向と逆向きに作用し、転動子７の回転とともに増大する反時計方向の復帰力として作用することになるが、回転初期においては影響は小さい。
しかして、上部構造（建物）Ｇは転動子７に支持されて移動し、転動子７の転がり軌跡に追従し、水平方向の移動成分と上方への持ち上げ移動成分との揺動となるが、この揺動運動は並進性を実現し、傾斜のないものである。これにより、上部構造Ｇは転動子７の転がり作用をもって周期の大きな揺動作用を受け、地震動との共振作用等の悪影響を避けることができる。
同時に、鋼棒ダンパー１０は荷重受板１の鋼棒ダンパー挿通管９ｂ及び荷重支持筒体２の鋼棒ダンパー挿通管９ｃから引き出されるとともに折り曲げられてゆき、折り曲げ変形に伴うエネルギー吸収によりダンパー作用を発揮する。
この転動子７の転動移動が進行して右端に来るとき、上接点Ｎは最高位置となる。図１１はこの状態を示す。
【００３３】
(B-3) 
上部構造Ｇが逆方向の地震慣性力を受けて左方向（図１１のロ方向）に移動するとき、上記した状態とは逆となる。
先ず、転動子７はその右端位置から左方向すなわち反時計方向に回転を始めるが、転動子７に作用する建物荷重による偶力作用（あるいは回転モーメント）がこの回転に寄与し、復帰力として作用する。そして、該転動子７の回転動に伴い下接点Ｍは左方向へずれ、上接点Ｎも右方向へずれ、建物Ｇの下動とともに両接点Ｍ，Ｎは当初位置へ近づく。鋼棒ダンパー１０は荷重支持筒体２の鋼棒ダンパー挿通管９ｃ及び荷重受板１の鋼棒ダンパー挿通管９ｂに引き入れられるとともに直線状に変形し、ダンパー作用を発揮する。
下接点Ｍと上接点Ｎとが同時的に当初位置となり、転動子７は最低位置（中立位置）を通過する。
更に、上部構造Ｇが地震慣性力を受けて左方向へ移動し、下接点Ｍ・上接点Ｎはそれぞれ左方向へ、右方向へずれ、その鉛直距離（高さ）を増大する。すなわち、前記した(B-2) の状態に準じる。鋼棒ダンパー１０も再び折り曲げられ、ダンパー作用を発揮する。建物荷重による偶力作用も次第に増大し、復帰力を生じ、この左変位に対抗する。
転動子７の転動移動が進行して左端に来るとき、上接点Ｎは最高位置となる。図１２はこの状態を示す。
【００３４】
(B-4) 
地震動に伴い、上部構造Ｇは揺動運動をなし、この揺動に応じて転動子７は上述した(B-2) (B-3) の動作を繰り返す。
これにより、転動子７の転がり作用をもって構造物の長周期化が図られ、有害な共振現象が回避され、所期の免震作用を得る。この動作において、転動子７はその上下支点に作用する偶力作用により復帰力が生じ、安定状態に復帰する特性を発揮する。
一方、免震支持装置Ｓ内の鋼棒ダンパー１０も絶えず変形を受け、その変形エネルギーによる減衰効果を発揮し、下部構造Ｇの振動を速やかに低減する。
【００３５】
(B-5) 
地震動が終息し、かつ上部構造Ｇが元位置に復帰したとき、再び内圧室Ｊへの充填流体Ｋの充填がなされる。これにより、本免震構造物は定位置状態での機能に復帰し、次の地震動に備える。
【００３６】
(C) 
上記の振動時の揺動作用、及び復帰作用は地震動に限られるものではなく、上揚力作用が働き、上下部構造間の広いすべり支持面を有し、免震支持装置Ｓが介装設置される構造物間の全ての振動について適用される。
【００３７】
（本免震構造物の効果）
本実施形態の免震構造物によれば、建物すなわち上部構造Ｇは常時には上揚力作用を受けてその荷重が見掛け上小さくなり、かつ基礎すなわち下部構造Ｂとの広い支持面Ｈにより基礎Ｂに対して大きな荷重負担を与えず、安定した支持とともに長期にわたって耐久性が保証される。地震時には、建物Ｇの見掛け荷重の低減により基礎Ｂの支持面Ｈとの摩擦力は極めて小さなものであり、地震動による強制変位を受けて建物Ｇと基礎Ｂとの相対移動は直ちに開始されるとともに、免震支持装置Ｓに組みこまれた転動子７が直ちに転動し、建物Ｇは該転動子７の転動軌跡に追従して復帰力の働く免震作用がなされ、該建物Ｇは並進性の揺れとなり、異常な応力が発生しない。かつ、該転動子７に連動するダンパー機構により速やかな減衰が発揮される。
そして、免震支持装置Ｓにおいて転動子７に所定の移動空間を保持させることにより水平面の全方向に対処できる。
【００３８】
（他の態様１）
上記した実施形態のダンパー機構では、単一の棒状ダンパー（鋼棒ダンパー）と該棒状ダンパーが挿通される上下の棒状ダンパー挿通管よりなる態様を示したが、上下部構造にそれぞれ一端が固定される２本の棒状ダンパーよりなる態様を採ることができる。
図１２はその一態様のダンパー機構を示し、図において先の実施形態と同等の部材については同一の符号が付されている。本ダンパー機構は上下に各独立した２本の棒状ダンパーとしての鋼棒ダンパー２５，２６からなり、下部ダンパー棒２５は一端にねじ部２５ａを有し、他端は荷重受板１の下方より該荷重受板１の鋼棒ダンパー挿通孔８ｂを介して転動子７の鋼棒ダンパー挿通孔８ａ内に差し込まれ、一端側において該荷重受板１の下端にパッキング２８を抱持して固定（図例では溶接を採る。）された定着体２９のねじ孔に螺合して定着される。上部ダンパー棒２６についても、一端にねじ部２６ａを有し、他端は荷重支持筒体２の天井壁部１３の上方より該荷重支持筒体２の鋼棒ダンパー挿通孔８ｃを介して転動子７の鋼棒ダンパー挿通孔８ａ内に差し込まれ、一端側において該荷重支持筒体２の上端にパッキング３０を抱持して固定された定着体３１のねじ孔に螺合して定着される。
本態様では転動子７の転動につれ、各鋼棒ダンパー２５，２６が折り曲げ変形を受け、地震動のエネルギー吸収をなすものである。
【００３９】
（他の態様２）
叙上の実施形態の免震構造物では、免震支持装置Ｓのみの設置を採るが、該免震支持装置Ｓに加えて図１３に示す内圧室装置Ｓ１を付加してなる免震構造物を構成することができる。該内圧室装置Ｓ１は図９に示すように免震支持装置Ｓとともに上部構造Ｇと下部構造Ｂとの間に介装設置される。
図１３に示すとおり、本内圧室装置Ｓ１はいわば転動子７を省略した免震支持装置と言える。図において、先の実施形態の免震支持装置Ｓのものと同一の機能を有する部材については同一の符号が付されている。すなわち、１はその荷重受板、２は荷重支持筒体、３は密封部材、４は供給管、５は排出管、Ｊは内圧室である。荷重支持筒体２は現場打設される上部構造Ｇの床版コンクリート中に一体的に設置される。図例では、荷重受板１及び荷重支持筒体２の厚さは免震支持装置Ｓのものより薄くされているが、勿論同一であってもよい。更には、荷重受板１は省略されうる。本内圧室装置Ｓ１において、容積は格別問うものではないが、免震支持装置Ｓより小さくてもよく、更には、転動子７がなく、したがってダンパー機構がないものである。
供給管４、排出管５は先の実施形態で示した配管系４ａ，４ｂを介して充填流体が内圧室Ｊに供給、排出される。荷重受板１の上面１ａと荷重支持筒体２の下面とは所定のすき間を存し、密封部材３が内圧室Ｊの気密を保つ。
３３は本内圧室装置Ｓ１に付置されるアンカー部であって、下部アンカー部材３４、上部アンカー部材３５及び鎖材３６よりなる。下部アンカー部材３４は荷重受板１を貫通して基礎Ｂに固定され、上部アンカー部材３５は荷重支持筒体２の天井部を貫通して上部構造Ｇに固定され、内圧室Ｊに突出する下部アンカー部材３４及び上部アンカー部材３５の円環部に鎖材３６の両端が遊挿状に連結される。鎖材２６は図例では２つの剛性輪をもって一定長さの伸長かつ屈撓自在となっている。なお、本アンカー部材３３は必要に応じて省略できる。
図９は本内圧室装置Ｓ１の配置態様を示す。本配置態様において、内圧室装置Ｓ１は各免震支持装置Ｓの中間部位にかつ対称を保って配されるが、各免震支持装置Ｓに相並べて、あるいは免震支持装置Ｓとは無関係に多数にわたって配してもよく、いずれの態様においても本内圧室装置Ｓ１は対称を保って配することが肝要である。
【００４０】
この内圧室装置Ｓ１を配してなる免震構造物によれば、上部構造Ｇに対する上揚力能力が更に増大するものであり、上部構造Ｇに対する静止摩擦力が更に小さくなり、地震初動の免震支持装置Ｓにおける転動子７の転動がより円滑化される。
アンカー部材３３は、上部構造Ｇと下部構造Ｂとの相対移動において、その剛性をもって上部構造Ｇの許容範囲を超える変位を規制する。
【００４１】
更に、内圧室装置Ｓ１を配することにより、免震支持装置Ｓにおいて密封手段３・供給４・排出管５からなる内圧手段を省略する態様を採ることができる。この態様においては、免震支持装置Ｓは転動子７の移動空間、及び該転動子７の荷重支持条件を満たせばよく、免震支持装置Ｓの構造の簡単化を図ることができる。
【００４２】
（別な実施形態）
上記の実施形態において、上部構造Ｇと下部構造Ｂとに配される免震構造機構を入れ替えた構成は別な実施形態を採る。
したがって、部材名、符合は同一となる。
この場合、上記の実施形態の荷重支持筒体２の天井壁部１３及び天井面１３ａは本実施形態の荷重支持筒体２の底壁部１３及び底面１３ａとなる。
そして、本実施形態では上記の実施形態とその機能・作用については実質的に変わるところはない。
本実施形態において、荷重支持筒体２の内圧室Ｊに液体、特には水あるいは油が充填されることを特に好ましい態様とする。液体（水、油）においては、非圧縮性を示し免震支持装置Ｓ内の転動子７の転動動作において、該内圧室Ｊからの散逸あるいは逸出が殆どなく、また溢れたとしても少量で済み（この逸出水は上部構造と下部構造Ｂとの間に薄膜を形成する）、構造物Ｇの揺れの終息時には該液体は該内圧室Ｊ内に迅速に戻り、供給管４からの液体の供給もあり、当該終息と同時（もしくは速やかに）に内圧室Ｊに圧力が作用し、当初の状態すなわち上部構造Ｇへ上揚力が作用する状態となる。
【００４３】
本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術思想の範囲内で種々設計変更が可能である。すなわち、以下の態様は本発明の技術的範囲内に含まれる。
１）上記した実施の形態ではいずれも、下部構造Ｂとして地盤Ｅ上に設置される基礎、該基礎に支持される上部構造Ｇとして建物あるいは人工地盤を示したが、建物内の階層における上下面を境とする下層部いわゆる下版及び上層部いわゆる上版の構造を含むものである。
すなわち、建物内の中間階で、その床部において上下２層構造とし、下層部（下版）と上層部（上版）との間に免震支持装置Ｓを有する本免震構造を適用することができる。
２）本実施形態では全方向への免震態様を示したが、一方向（例えばＸ方向）への免震態様を除外するものではない。この場合、Ｘ−Ｚ面で楕円形を採り、Ｙ方向へは同一の楕円断面形状を採る。更には、Ｙ方向端部に拘束手段を備えることにより、Ｘ、Ｚ方向のみの変位を許容する。
【符号の説明】
【００４４】
Ｓ…転がり免震支持装置、Ｓ１…内圧室装置、Ｇ…上部構造、Ｂ…下部構造、Ｈ…平面当接部、１…荷重受板、１ａ…上面、２…荷重支持筒体、３…密封部材、４…供給管、５…排出管、７…転動子、８…棒状ダンパー挿通孔、９…棒状ダンパー挿通管、１０…棒状ダンパー、１２…荷重支持筒体２の円筒側壁部、１３…荷重支持筒体２の天井壁部（又は底壁部）、１３ａ…下面（又は上面）、Ｊ…内圧室、Ｋ…充填流体、Ｍ…下接点、Ｎ…上接点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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