(57)【要約】 【課題】２以上の分割体から構成される摺動体を備えた免震装置に関し、摺動体に力の分布が生じて下沓に対する上沓の動きが制約を受けるといった問題がなく、仮に下沓に対して摺動体が動けない場合でも上沓の円滑な動きを保証することのできる免震装置を提供すること。【解決手段】曲率を有する摺動面１ａ，２ａを備えた上沓１および下沓２と、これらの間でそれぞれの沓１，２と接して同じ曲率を有する上面４ｂおよび下面３ｂを備えた柱状の摺動体６とから構成され、摺動体６は上下２つの分割体４，３から構成され、２つの分割体４，３はともに傾斜面４ａ，３ａを備えて相互に面接触しており、傾斜面４ａ，３ａの軸心Ｌの位置には凹溝４ａ１，３ａ１があり、双方の凹溝４ａ１，３ａ１で画成された空間Ｋに回動軸体５が収容されている免震装置１０である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲率を有する摺動面を備えた上沓および下沓と、
上沓と下沓の間で、それぞれの沓と接して曲率を有する上面および下面を備えた柱状の摺動体と、から構成される滑り免震装置であって、
前記摺動体は上下２つの分割体から構成され、２つの分割体はともに傾斜面を備えてそれぞれの傾斜面で面接触しており、それぞれの分割体の傾斜面の軸心位置には凹溝があり、双方の凹溝で画成された空間に一方の分割体に対する他方の分割体の相対的な回動を自在とし、かつ双方の分割体の軸心の相対的なずれを防止する回動軸体が収容されている免震装置。
【請求項２】
前記回動軸体は、球体、円柱体のいずれか一方からなる請求項１に記載の免震装置。
【請求項３】
前記摺動体が前記上下２つの分割体の間にさらに別途の分割体が介在した３つの分割体から構成されており、
３つの分割体はともに傾斜面を備え、上の分割体と中間の分割体が双方の傾斜面で面接触し、かつ中間の分割体と下の分割体が双方の傾斜面で面接触しており、それぞれの分割体の傾斜面の軸心位置には凹溝があり、上の分割体と中間の分割体双方の凹溝で画成された空間、中間の分割体と下の分割体双方の凹溝で画成された空間にそれぞれ、前記回動軸体が収容されている請求項１または２に記載の免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下沓とそれらの間に介在する摺動体とから構成される免震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地震国であるわが国においては、ビルや橋梁、高架道路、戸建の住宅といった様々な構造物に対して、地震力に抗する技術、構造物に入る地震力を低減する技術など、様々な耐震技術、免震技術、制震技術が開発され、各種構造物に適用されている。
【０００３】
中でも免震技術は、構造物に入る地震力そのものを低減する技術であることから、地震時の構造物の振動は効果的に低減される。この免震技術を概説するに、下部構造物である基礎と上部構造物との間に免震装置を介在させ、地震による基礎の振動の上部構造物への伝達を低減し、上部構造物の振動を低減して構造安定性を保証するものである。なお、この免震装置は、地震時のみならず、構造物に対して常時作用する交通振動の上部構造物への影響低減にも効果を発揮するものである。
【０００４】
免震装置の一般的な構成を説明すると、曲率を有する摺動面を備えた上沓および下沓と、上沓と下沓の間で、それぞれの沓と接して同じ曲率を有する上面および下面を備えた柱状の摺動体と、から構成され、上下球面滑りタイプの免震装置、あるいはダブルコンケイブ式の免震装置などと称されている。
【０００５】
しかし、この免震装置では、上下の沓の動作性能が、それらの間に介在する摺動体との間の摩擦係数やこれに重量が乗じられた摩擦力に支配される。
【０００６】
そこで、上下２つの分割体から構成された摺動体を具備する免震装置が開発され、一般に適用されている。この免震装置では、摺動体を構成する各分割体の摩擦係数を異ならせたり、さらには、双方の分割体が上下の沓と接する摺動面の曲率を異ならせることにより、免震装置の動作性能にバリエーションをもたせることができ、たとえば下沓に対する上沓の動作範囲をより広範囲にできるなどのメリットを享受することができる。
【０００７】
上記する上下２つの分割体から構成された摺動体を具備する免震装置が特許文献１に開示されている。この免震装置は、凹球面を有して下部構造に固定される下沓と、凹球面座を有して上部構造に固定される上沓との間に、上下が凸球面をなす摺動体を介装した装置において、摺動体は、上沓に摺接する上摺動部材と、下沓に摺接する下摺動部材と、上摺動部材と下摺動部材の間に設けられて上摺動部材と下摺動部材に一体的に接着されたゴムと、から構成されたものである。
【０００８】
このように下沓と上沓との間に介装される摺動体が、上摺動部材と、下摺動部材と、これらの間に設けられて上摺動部材と下摺動部材に一体的に接着された弾性部材から構成されていることにより、摺動体が摺動し始めるまでに弾性部材が地震の水平方向力のエネルギを吸収して上部構造に過大な水平方向力が急激に加わることを防止できるとしている。さらに、滑り支承と弾性支承からなる複合支承として低くかつコンパクトに一体化でき、摺動体を介装するだけであることから従来の積層ゴム製の弾性支承に比して着脱が容易で金具やボルトも不要になるというものである。
【０００９】
しかしながら、この免震装置は、その構成要素である摺動体がゴムを介在していることからこのゴムの面圧不足に起因して摺動体が上摺動部材と下摺動部材に接触する接触面に作用する力（圧縮力、押圧力）に分布（偏り）が生じ易く、この作用する力の偏りによって摺動体の動きが制約を受け、結果として下摺動部材に対する上摺動部材の円滑な動作が阻害される可能性が高い。
【００１０】
一方、非特許文献１には、上下２つの分割体同士が回動軸を介して相対的に回動自在に接続された摺動体を具備する免震装置が開示されている。
【００１１】
しかしながら、この免震装置では、摺動体を構成する分割体同士が水平方向に延びる１つの回動軸を介して繋がっていることから、この水平方向に延びる回動軸に対して力が集中的に作用し易く、極めて高剛性な回動軸部材を適用せざるを得ない。
【００１２】
さらに、下方の分割体が何等かの原因で下沓の摺動面で動かなくなった際に、上方の分割体は下方の分割体と水平方向の回動軸を介して接続されていることから上方の分割体の動きも制約され、結果として下沓に対する上沓の動きが制約されてしまう。なお、この課題は、ゴムを介して上下の分割体が一体とされた摺動体を開示する特許文献１の技術にも同様に存在するものであり、下方の分割体が動かない場合に上方の分割体の動きはゴムの水平方向の伸びに頼らざるを得ず、下摺動部材に対する上摺動部材の十分な動きを期待することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−３５１３２５号公報
【非特許文献１】Earthquake Engineering & Structural Dynamics 2006; Volume 35, Issue11 page1403〜1424, “Behaviour of the double concave Friction Pendulum bearing”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、２以上の分割体から構成される摺動体を備えた免震装置に関し、摺動体に力の分布が生じて下沓に対する上沓の動きが制約を受けるといった問題がなく、仮に下沓に対して摺動体が動けない場合でも上沓の円滑な動きを保証することのできる免震装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成すべく、本発明による免震装置は、曲率を有する摺動面を備えた上沓および下沓と、上沓と下沓の間で、それぞれの沓と接して曲率を有する上面および下面を備えた柱状の摺動体と、から構成される滑り免震装置であって、前記摺動体は上下２つの分割体から構成され、２つの分割体はともに傾斜面を備えてそれぞれの傾斜面で面接触しており、それぞれの分割体の傾斜面の軸心位置には凹溝があり、双方の凹溝で画成された空間に一方の分割体に対する他方の分割体の相対的な回動を自在とし、かつ双方の分割体の軸心の相対的なずれを防止する回動軸体が収容されているものである。
【００１６】
本発明の免震装置（滑り免震装置）は、上沓と下沓の間に介在する摺動体が２つの分割体から構成されることに加えて、この２つの分割体が双方の有する傾斜面で面接触して柱状の摺動体を形成しているものであり、分割体同士がゴム等を介することなく面接触していることで傾斜面に力の分布が生じることはない。さらに、下方の分割体が下沓の上で仮に動かなくなった場合でも、下方の分割体の傾斜面を上方の分割体の傾斜面が回動することで摺動体の上面に勾配をもたすことができ、この勾配をもった上面上にて上沓を円滑に動かすことができるものである。なお、本明細書において「回動」とは、文字通り、360度未満のたとえば180度程度回動することのほかにも、360度以上回転することをも包含するものである。
【００１７】
なお、２つの分割体が傾斜面で面接触しながら相対的に回動するとともに、一方の分割体に対する他方の分割体の軸心（回動軸心）がずれるのを防止するべく、それぞれの分割体の傾斜面の軸心位置に凹溝を設けておき、双方の凹溝で画成された空間に回動軸体を収容した構成を備えている。
【００１８】
ここで、回動軸体としては、球体、円柱体などの形態のものが適用できる。
【００１９】
また、上沓、下沓、および摺動体を構成する各分割体はいずれもたとえば鋼製であり、あるいは、上沓や下沓は鋼材とステンレス材の積層体などであってもよい。また、上下の沓と摺動体の摩擦力軽減のために、クロムメッキによる表面処理等、摺動体の曲率を有する上下面や上下沓の曲率を有する摺動面に対して適宜の表面処理を施しておいてもよい。
【００２０】
また、免震装置の他の実施の形態として、前記摺動体が前記上下２つの分割体の間にさらに別途の分割体が介在した３つの分割体から構成されており、３つの分割体はともに傾斜面を備え、上の分割体と中間の分割体が双方の傾斜面で面接触し、かつ中間の分割体と下の分割体が双方の傾斜面で面接触しており、それぞれの分割体の傾斜面の軸心位置には凹溝があり、上の分割体と中間の分割体双方の凹溝で画成された空間、中間の分割体と下の分割体双方の凹溝で画成された空間にそれぞれ、前記回動軸体が収容されている形態を挙げることができる。
【００２１】
本実施の形態の免震装置を構成する摺動体によれば、３つの分割体から構成されていることで、たとえば下方の分割体に対して中間の分割体を回動させてその上面に傾斜をもたせることができ、この傾斜をもった中間の分割体の上面で上方の分割体を回動させることで上方の分割体の上面にはさらに急な勾配をもたせることができる。そのため、上方の分割体の有するこの急な勾配の上面上で上沓をより一層円滑に動かすことが可能となる。なお、摺動体が４つ以上の分割体から構成されている形態であってもよい。たとえば４つの分割体から構成される形態では、上下２つの分割体の間にさらに別途の２つの分割体が介在した４つの分割体から構成され、４つの分割体はともに傾斜面を備え、上の分割体と第１の中間の分割体が双方の傾斜面で面接触し、かつ第１の中間の分割体と第２の中間の分割体が双方の傾斜面で面接触し、さらに第２の中間の分割体と下の分割体が双方の傾斜面で面接触しており、それぞれの分割体の傾斜面の軸心位置には凹溝があり、上の分割体と第１の中間の分割体双方の凹溝で画成された空間、第１、２の中間の分割体双方の凹溝で画成された空間、および第２の中間の分割体と下の分割体双方の凹溝で画成された空間にそれぞれ、前記回動軸体が収容されている形態を挙げることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上の説明から理解できるように、本発明の免震装置によれば、該免震装置が備えた上下沓間に介在する摺動体が２以上の分割体から構成されるものにおいて、分割体同士の接触面を傾斜面としたこと、さらに双方の回動軸心同士のずれを防止するようにして相対的な回動をおこなうようにしたことにより、摺動体の上面および下面から上沓および下沓に作用する力に分布を生じさせることなく、面全体で均一な力を上下沓に作用することができる。そのため、摺動体を構成する分割体の動きがこの力の偏りで制約を受けることはなく、結果として、下沓に対する上沓の円滑な動きを保証することができる。さらに、下方の分割体が下沓の上で仮に動かなくなった場合でも、下方の分割体の傾斜面を上方の分割体の傾斜面が回動することで摺動体の上面に勾配をもたすことができ、この勾配をもった上面上にて上沓を円滑に動かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の免震装置の実施の形態の分解斜視図である。
【図２】組み付けられた免震装置の縦断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の免震装置が組み込まれた基礎と上部構造に対して地震力が作用する前の状態を示した図であり、（ｂ）は地震力が作用した際に摺動体が下沓の中心位置でロックがかかっている状態を示した図である。
【図４】（ａ），（ｂ）ともに摺動体の他の実施の形態の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の免震装置の実施の形態を説明する。
【００２５】
（免震装置の実施の形態）
図１は本発明の免震装置の実施の形態の分解斜視図であり、図２は組み付けられた免震装置の縦断面図である。
【００２６】
図示する免震装置１０は、曲率を有する摺動面１ａを備えた鋼製の上沓１と、同様に曲率を有する摺動面２ａを備えた鋼製の下沓２と、上沓１と下沓２の間で、上下沓１，２と接してそれぞれの摺動面１ａ，２ａと同じ曲率を有する上面４ｂ、下面３ｂを備えた鋼製で柱状の摺動体６から構成されている。
【００２７】
摺動体６は上下２つの分割体（上方の分割体４、下方の分割体３）から構成されており、双方の分割体３，４はともに、摺動体６の軸心Ｌを通る傾斜面３ａ，４ａを備えており、それぞれの傾斜面３ａ，４ａで面接触している。
【００２８】
それぞれの分割体３，４の傾斜面３ａ，４ａの軸心Ｌ上には半球状の凹溝３ａ１，４ａ１が開設してあり、双方の半球状の凹溝３ａ１，４ａ１で画成された球状の空間Ｋに硬球からなる回動軸体５が収容されている。
【００２９】
分割体３，４の軸心Ｌ上で双方が回動軸体５を介して回動自在に組み付けられるとともに、この回動軸体５によって下方の分割体３に対して上方の分割体４が回動した際に（図２のＸ方向）、双方の軸心をずらすことなく、双方の相対的な回動を保証することができる。
【００３０】
なお、図示例は、上沓１の摺動面１ａ、下沓２の摺動面２ａの曲率が同じ形態であり、したがって、上方の分割体４の上面４ｂ、下方の分割体３の下面３ｂそれぞれの曲率も摺動面１ａ，２ａと同じであるが、摺動面１ａ、２ａの曲率が異なる形態であってもよく、その場合には、摺動面１ａ、２ａのそれぞれの曲率に相補的な曲率を備えた上面４ｂ、下面３ｂとなる。また、図示例は、上沓１、下沓２がともに鋼製であるが、所望の剛性を有することを前提として双方が異なる素材から形成されてもよく、このことによって、一定の荷重が免震装置１０に作用する場合に、上沓１と上方の分割体４の間の摩擦係数に起因する摩擦力、下沓２と下方の分割体３の間の摩擦係数に起因する摩擦力を所望に調整することができる。
【００３１】
次に、図３を参照して、免震装置１０が基礎と上部構造体の間に組み込まれた際の該免震装置１０の作用を説明する。ここで、図３ａは免震装置が組み込まれた基礎と上部構造に対して地震力が作用する前の状態を示した図であり、図３ｂは地震力が作用した際に摺動体が下沓の中心位置でロックがかかっている状態を示した図である。
【００３２】
図３の説明に入る前に、既述する特許文献１、非特許文献１で開示される免震装置（摺動体が２つの分割体から構成される形態）において、基礎および上部構造体に地震力が作用した際に、仮に摺動体を構成する下方の分割体が下沓の表面上で何等かの理由でロックされた場合について考察する。このように下沓の動きが制限された場合には、下方の分割体とゴムや水平方向に延びる回動軸を介して接続された上方の分割体の動きも制限され、結果として上沓の円滑な動きが阻害される。そのため、基礎に作用した地震力を免震装置で低減し、上部構造物へ所望にエネルギが低減された地震力を伝達するのが難しい。
【００３３】
図３に戻り、まず、図３ａで示すように、基礎Ｂ（もしくは下部構造体）と上部構造体Ｕの間に免震装置１０が取付けられた状態において、摺動体６が上方および下方の分割体４，３のそれぞれの傾斜面４ａ，３ａで面接触している（傾斜角はθ）。そのため、上部構造体Ｕの自重のうち、１つの免震装置１０が分担する分担荷重Ｐは傾斜面４ａ，３ａの全面に作用し、この傾斜面において作用する荷重の分布（負担荷重の偏り）はない。したがって、下方の分割体３の傾斜面３ａ上を回動軸体５を回動中心として上方の分割体４が円滑に回動することができる。
【００３４】
次に、図３ｂで示すように基礎Ｂに地震力Ｆが作用した際に、摺動体６を構成する下方の分割体３が下沓２の摺動面２ａ上でロックされた場合を想定する。
【００３５】
従来構造の免震装置では、既述するように下方の分割体のロックによって上方の分割体の動きが制限され、免震装置によって十分にエネルギが低減された地震力を上部構造体に伝達することはできない。
【００３６】
これに対し、図示する免震装置１０によれば、下方の分割体３の傾斜面３ａ上を回動軸体５を中心として上方の分割体４の傾斜面４ａが回動し、たとえば180度回動した際には上方の分割体４の上面４ｂの水平方向からの傾斜角度は2θとなる。
【００３７】
このように分割体４の上面４ｂの水平方向からの傾斜角度が大きくなることで、この上面４ｂ上で上沓１の摺動面１ａが動き易くなり（水平への動き方向Ｙ）、図示するように、下方の分割体３に対する上方の分割体４の回動のみによって上沓１の円滑な動きが促進される。その結果、基礎Ｂに作用した地震力Ｆを免震装置１０にて十分に低減することができ、エネルギが所望に低減された後の地震力を上部構造体Ｕに伝達することができる。
【００３８】
（摺動体の他の実施の形態）
図４ａ，図４ｂはともに、摺動体の他の実施の形態の縦断面図である。
【００３９】
図４ａで示す摺動体６Ａは、上方の分割体４Ａと下方の分割体３Ａのそれぞれの傾斜面４Ａａ，３Ａａに開設された凹溝４Ａａ１，３Ａａ１で画成された空間Ｋａが円柱状を呈しており、この空間Ｋａに相補的形状、すなわち円柱状で鋼製の回動軸体５Ａを収容したものである。なお、不図示の上沓および下沓とは上面４Ａｂ，下面３Ａｂで面接触する。なお、回動軸体５Ａの軸心Ｌ’が傾斜面４Ａａ，３Ａａに対して直交する方向となるように回動軸体５Ａが組み込まれる。
【００４０】
図示する摺動体６Ａを免震装置に適用した場合にも、図１〜３で示す免震装置１０を構成する摺動体６と同様の効果を奏することができる。
【００４１】
一方、図４ｂで示す摺動体６Ｂは、上方の分割体４Ｂと下方の分割体３Ｂの間にさらに別途の中間の分割体７が介在した３つの分割体から構成されたものである。
【００４２】
３つの分割体４Ｂ，３Ｂ，７はともに２つの摺動体５，５の軸心Ｌを通る傾斜面４Ｂａ，３Ｂａ，７ａ，７ｂを備え、上方の分割体４Ｂと中間の分割体７が双方の傾斜面４Ｂａ，７ａで面接触し、かつ中間の分割体７と下方の分割体３Ｂが双方の傾斜面７ｂ、３Ｂａで面接触している。そして、それぞれの分割体４Ｂ，７，３Ｂの傾斜面の軸心Ｌ上に凹溝があり、上方の分割体４Ｂと中間の分割体７双方の凹溝４Ｂａ１，７ａ１で画成された空間、中間の分割体７と下方の分割体３Ｂ双方の凹溝７ｂ、３Ｂａ１で画成された空間にそれぞれ、鋼球からなる回動軸体５が収容されている。
【００４３】
図示する３つの分割体４Ｂ，７，３Ｂから構成された摺動体６Ｂによれば、下方の分割体３Ｂに対して中間の分割体７を回動させてその上面７ａに傾斜をもたせることができ、この傾斜をもった中間の分割体７の上面７ａで上方の分割体４Ｂを回動させることで上方の分割体４Ｂの上面４Ｂｂにはさらに急な勾配をもたせることができる。そのため、上方の分割体４Ｂの有するこの急な勾配の上面４Ｂｂ上で不図示の上沓をより一層円滑に動かすことが可能となる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１…上沓、１ａ…摺動面、２…下沓、２ａ…摺動面、３，３Ａ，３Ｂ…下方の分割体、３ａ、３Ａａ，３Ｂａ…傾斜面、３ａ１，３Ａａ１，３Ｂａ１…凹溝、３ｂ…下面、４，４Ａ，４Ｂ…上方の分割体、４ａ，４Ａａ，４Ｂａ…傾斜面、４ａ１，４Ａａ１，４Ｂａ１…凹溝、４ｂ…上面、５，５Ａ…回動軸体、６，６Ａ，６Ｂ…摺動体、７…中間の分割体、１０…免震装置、Ｌ，Ｌ’…軸心、Ｋ，Ｋａ…空間、Ｂ…基礎（下部構造体）、Ｕ…上部構造体、Ｐ…分担荷重、Ｆ…地震力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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