(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎と構造物との間に介挿して前記構造物を支持し，水平方向及び上下方向に弾性変形する複数の弾性体と、同じく前記基礎と前記構造物との間に介挿して前記構造物を支持すると共に，前記構造物下面の単位面積あたりの減衰容量が前記構造物の下面において内側領域より外周領域で大きくなるように不均等に配置し，水平方向及び上下方向の変位を減衰させる複数の減衰機構とからなることを特徴とする免震装置。
【請求項２】
基礎と構造物との間で，前記基礎に設置された支持体及び第１の減衰機構に取り付けられた複数の架台と、前記各架台と前記構造物との間に配置されて前記構造物の水平方向の動きを規制すると共に上下方向に移動自在に案内する案内機構と、前記各架台上に，当該各架台と前記構造物との間に介挿して前記構造物を支持し，上下方向に弾性変形する複数の弾性体と、同じく当該各架台と前記構造物との間に介挿して前記構造物を支持すると共に，前記構造物下面の単位面積あたりの減衰容量が前記構造物下面において内側領域より外周領域で大きくなるように不均等に配置し，上下方向の変位を減衰させる複数の第２の減衰機構とからなることを特徴とする免震装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物を支持すると共に地震に対して構造物の振動を免震により抑制する免震装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より地震による振動に起因して、建屋を始めとした各種設置物などの構造物が破壊することを防止するために、各種の免震装置が提案されている。
従来の一般的な免震装置は図２６の一部切断構成図に示すように、掘削した地盤１に施工した基礎２上に構造物３を構築する。
【０００３】
この際に構造物３と基礎２との間に水平方向用の免震装置４を複数基介挿して、この免震装置４により構造物を支持すると共に、地震時に免震機能を発揮して構造物３に過大な振動が加わることにより破壊されることを防止する。
また、図２７の一部切断構成図は他の免震装置５を示すもので、水平方向の免震装置４は架台６の下部と地盤１上に設けられた基礎２との間に複数基介挿すると共に、上下方向の免震機構７を構造物３と架台６との間に複数基介挿する。
【０００４】
さらに、架台６の内側面と構造物３の外側面との間に上下方向に容易に移動し、かつ水平方向を拘束するベアリング８を介挿している。
これにより前記免震機構７は架台６上で構造物３を支持し、さらに、免震装置４は基礎２上で架台６を支持している。これにより免震装置５は、地震時にそれぞれ水平方向及び上下方向に免震機能を発揮して、構造物３が振動により破壊されることを防止する。
【０００５】
次に、前記免震装置４，５における各構造の詳細について説明する。
免震装置４は図２８の正面図に示すように、水平に設置して水平方向だけに免震機能を発揮するように構成されている。すなわち、基礎２上部に支持台９を固定し、この支持台９と構造物３の下部との間に支持体１０を介挿して、この支持体１０により構造物３を支持する構造になっている。
【０００６】
なお支持体１０は、防震ゴムあるいは薄いゴム板などの弾性体１１と、鉄板１２を相互に重ねて接着した積層体で、水平方向に比較的低い剛性を有し、垂直方向には剛性が十分高くなるようにしてある。
さらに、前記弾性体１１の上部と下部には、それぞれ上端板１３と下端板１４が固着され、上端板１３が構造物３の下部に、下端板１４は支持台９の上部に固定して構成されている。
【０００７】
ここで、水平方向の地震が発生した際には、その地震動によって弾性体１１で形成された支持体１０が水平方向に変形することにより、地震力を緩和して構造物３に伝達される地震力が低減される。
また、この免震装置４においては、前記したように支持体１０の積層ゴムのような弾性体１１は、水平方向のみの弾性を有し、垂直方向は剛性が高いので、図２７の免震装置５においては、これを横置きとして構造物３の側面に取り付けて、ベアリング８として用いることができる。
【０００８】
前記したように免震装置４において、支持体１０である弾性体１１は、水平方向のみに弾性を有して垂直方向は剛性が高いので、水平方向の地震動に対しては良好な免震機能を発揮するが、上下方向の地震動には免震機能を発揮しない。
このために、直下型地震のように上下方向の揺れが大きな地震動が生じた場合には、構造物３は支持体１０を介して基礎２に支持されているため、上下方向の揺れはそのまま、あるいは増幅されて構造物３に伝わり、構造物３や構造物内部の設置物に大きな地震力が作用することがある。
【０００９】
この対策として、水平方向と上下方向を免震する３次元免震構造が提案されており、図２９〜３４に従来の３次元免震を行う免震装置の概要を示す。
図２９の正面図に示した免震装置１５は、支持体１６である積層ゴムなどの弾性体１７の垂直方向厚みを、前記図２８に示した水平方向に有効な免震装置４における弾性体１１の厚みより十分厚くすると共に、弾性体１７の層数を少なくして垂直方向にも弾性を有するように構成している。
【００１０】
したがって地震が発生した際には、その水平方向及び上下方向に揺れを持つ地震動により、支持体１６が水平方向及び上下方向にそれぞれ弾性変形することにより、それぞれ水平方向と上下方向の地震動を吸収して３次元の免震機能を発揮する。
また、上記免震装置５において、この免震装置１５を免震機構７として採用することにより、上下方向の地震動を吸収して３次元の免震機能が得られる。
【００１１】
図３０の正面図に示した免震装置１８は、基礎２と構造物３との間に、水平方向及び上下方向に弾性を有する両端が基礎２と構造物３に固着した、金属製のコイルスプリング１９で構成している。
このコイルスプリング１９は、水平方向及び上下方向にそれぞれ弾性変形することから、水平方向と上下方向の地震動を吸収して３次元の免震機能が得られる。したがって、この免震装置１８も上記免震装置５において、免震機構７として用いることにより、上下方向の地震動を吸収して免震機能を発揮する。
【００１２】
図３１の正面図に示した免震装置２０は、基礎２と構造物３との間に、両面が支持部材２１で固着されたゴム膜２２内に空気、あるいは他の気体を密封した空気ばね２３を介挿して、これにより構造物３を支持する構成になっている。
【００１３】
この免震装置２０では、空気ばね２３の水平方向と上下方向の弾性によって、水平方向と上下方向の地震動を吸収して３次元の免震機能が得られる。また、上記免震装置５においては、この免震装置２０を免震機構７としても用いることにより、上下方向の地震動を吸収して免震機能を発揮する。
【００１４】
図３２の正面図に示した免震装置２４は、基礎２と構造物３との間に、前記した積層ゴムなどによる支持体１０と、その上部に空気ばね２３を直列に接続した状態で介挿して構成されている。
この構成によれば、水平方向の免震は主に支持体１０で行い、上下方向の免震は主に空気ばね２３で行う。したがって、積層ゴムなどの支持体１０の水平方向の弾性と、空気ばね２３の上下方向の弾性により、水平方向と上下方向の地震動を吸収して３次元の免震機能を発揮する。
【００１５】
図３３の一部切断正面図に示した免震装置２５は、前記積層ゴムなどの支持体１０の上に、複数の皿ばね２６を積層して取り付けた構成としている。
この構成による作用としては、皿ばね２６が皿ばねの孔に挿入された軸方向のみ移動する上部ガイド２７および下部ガイド２８により、水平方向の動きが拘束され、上下方向のみが容易に変形する。したがって、支持体１０の水平方向の弾性と、皿ばね２６の上下方向の弾性により、水平方向と上下方向の地震動を吸収して３次元の免震機能を発揮する。
【００１６】
図３４の正面図に示した免震装置２９は、基礎２に固着したすべり板３０あるいは転がり板上を、水平方向に自在に移動するボールベアリング３１あるいは摩擦板を設けた台車３２と、その上部に植立されたガイド軸３３に金属性のコイルスプリング３４を介挿して、このコイルスプリング３４により構造物３を支持している。
さらに前記台車３２の周囲には、基礎２に固定した固定具３５，３５に一端を固着したばね３６，３６を結合して構成されている。
【００１７】
以上の構成により免震装置２９では、水平方向の免震は転がり板３０上をボールベアリング３１を介して台車３２が円滑に移動することにより得られると共に、ばね３６，３６の変位により台車３２に水平方向の移動制限と復原力が発生する。
また、上下方向の免震はコイルスプリング３４の弾性変形により行うことから、水平方向と上下方向の地震動を吸収して３次元の免震機能を発揮する。しかしながら、上記した図２８乃至図３４に示した免震装置４，１５，１８，２０，２４，２５，２９においては、いずれも次のような支障があった。
【００１８】
図２８に示す免震装置４においては、支持体１０の弾性体１１は水平方向のみに弾性を有し垂直方向は剛性が高いので、水平方向の地震動に対しては良好な免震機能を発揮するが、上下方向の地震動に対しては免震機能を発揮せず、むしろ構造物３の上下方向の揺れを増幅する恐れがある。
【００１９】
このために、直下型地震のように上下方向の揺れが大きな地震動が生じた場合に、構造物３は支持体１０を介して基礎２に支持されているため、上下方向の揺れがそのまま、あるいは、増幅されて構造物３に伝わり、構造物３や構造物内部に設置された設置物に過大な地震力が作用する恐れがあった。
【００２０】
図２９に示す免震装置１５においては、支持体１６である弾性体１７が複数の肉厚ゴム層で形成されて上下方向にも柔らかく、構造物３の自重が常に加わっていることから、初期状態では上下方向に大きな圧縮変形が生じる。また、長期的にはクリープ変形を生じて弾性が失われ易い。
【００２１】
地震時には上下，水平方向の揺れのエネルギーを吸収するため、弾性体１７は水平，上下方向に大きな変形を受ける。さらに、免震装置１５により、構造物３は上下方向に柔らかい構造となっているため、構造物３の水平方向の揺れによりロッキング振動が生じる。
【００２２】
このロッキング振動から、構造物３の下面両側と基礎２との間には、免震装置１５による大きな上下変形が追加される。これらの変形が重なり合うと、弾性体１７は過大な変形による力を受けて容易に破断する恐れがある。
【００２３】
初期状態の自重による圧縮変形が大きいため、強度設計の観点からは、地震による揺れを吸収する許容変形量は小さくせざるを得ない。したがって、この免震装置１５では、吸収できる地震力レベルを小さく設定せざるを得ないことから、大地震時には充分な免震機能を発揮できないばかりか、免震装置が過大な変形により破断し、構造物３が破損する恐れがある。
【００２４】
図３０に示した免震装置１８においては、コイルスプリング１９の弾性のみで構造物３の自重を支持しているので、初期状態ではコイルスプリング１９には上下方向に大きな圧縮変形が生じている。
このために、コイルスプリング１９には前記免震装置１５と同様の問題がある。したがって、上下方向変形に関して初期の圧縮状態から、地震による揺れを吸収するコイルスプリング１９の材料強度的許容変位量は小さい。
【００２５】
また、水平方向に免震するためにコイルスプリング１９が水平方向に変形すると、幾何学的な上下方向の変位変動が生じる。これらの変形が重なり合い、コイルスプリング１９が破断する恐れがあるばかりか、構造物３に複雑な連成振動を誘発させると、構造物３が破損する恐れがある。
したがって、この免震装置１８では許容できる地震力レベルを小さく設定せざるを得ないため、大地震時には十分な免震機能を発揮できなかった。
【００２６】
また、図３１に示した免震装置２０においては、空気ばね２３はゴム膜２２の変形上の制約によって水平方向及び上下方向に大きな変形が許容されないので、地震時の変形による地震力吸収能力が低く、したがって、大地震時には良好な免震機能を発揮できない。
【００２７】
また空気ばね２３は、回転に対する剛性が比較的低いので、水平方向及び上下方向の地震動によってねじれが生じたり、構造物３にロッキング振動が発生する恐れがある。
このように、空気ばね２３は水平方向及び上下方向に弾性を有するため、前記免震装置１５，１８と同様に構造物３に複雑な連成振動を誘発して、構造物３を破損させる恐れがあった。
【００２８】
図３２に示す免震装置２４においては、大地震時の揺れによって基礎２と構造物３の間の水平方向の変位が大きくなった場合に、積層ゴムなどの弾性体１１で形成される変位吸収能力の大きい支持体１０よりも、変形吸収能力が小さい空気ばね２３が先に破断する恐れがある。
【００２９】
このために、この免震装置２４の適用限界は、空気ばね２３の変位吸収能力に依存するので、大地震時には十分な免震機能を発揮でき難い。また空気ばね２３は、回転に対する剛性が低いので、水平方向及び上下方向の地震動によってねじれが生じたり、構造物３にロッキング振動が発生するなど構造物３に複雑な連成振動を誘発して、構造物を破損させる恐れがあった。
【００３０】
図３３に示した免震装置２５においては、皿ばね２６により上下方向に弾性が与えられ、積層ゴムなどの弾性体１１で形成される支持体１０により水平方向の弾性が与えられている。また、皿ばね２６は上部ガイド２７と下部ガイド２８により、水平方向の動きが拘束されている。
【００３１】
したがって、この免震装置２５では上下方向に弾性を有しているので、弾性体の種類に関わらず、上記免震装置１８，２０，２４と同様に構造物３の水平方向の揺れにより構造物３にはロッキング振動が生じ、構造物３の下面両側と基礎２との間で免震装置２５には、上下地震動による上下方向の変位にこのロッキングによる上下変形が追加される。
【００３２】
免震装置２５本体の上下地震動による変形と構造物３の自重による変形に、このロッキングによる変形が重なり合うと、皿ばね２６には過大な変形状態が発生する可能性があり、皿ばね２６が破断する恐れがあった。
【００３３】
図３４に示した免震装置２９においては、上下方向の地震動に対してはコイルスプリング３４の弾性によって免震を行う機能であるが、この上下方向の弾性は弾性体の種類に関わらず、上記免震装置１８，２０，２４と同様に構造物３の水平方向の揺れにより構造物３にはロッキング振動が生じる。
【００３４】
これにより、構造物３の下面両側と基礎２との間の免震装置２９には、上下地震動による上下方向の変位に、このロッキングによる上下変形が追加される。これらの変形が重なり合うとコイルスプリング３４には過大な変形による力を受け、破断する恐れがある。
また、このような構成であると複雑な連成振動を生じるため、大地震時には良好な免震機能を発揮できなかった。
【００３５】
前記免震装置５についても次のような問題がある。
水平方向用の免震装置４と上下方向用の免震機構７とを分離し、上下方向用の免震機構７による構造物３のロッキング振動や水平方向の変形を抑えるために、架台６の内側面と構造物３の側面との間に上下方向に容易に移動し、かつ水平方向を拘束するベアリング８を介挿している。
【００３６】
しかしながら、このベアリング８にガタがある場合には、ガタ振動が励起されたり、構造物３の水平方向の慣性力や回転力により、ベアリング８を支持する架台６が変形するので、構造物３のロッキング振動を十分抑え込むことができない。このために、大地震時には水平方向及び上下方向の３次元における良好な免震機能を発揮できなかった。
【００３７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の免震装置４では水平方向のみの免震作用しかなく。また免震装置５，１５，１８，２０，２４，２５，２９では、水平方向及び上下方向に免震作用があるが、構造物３の自重により上下方向の免震機構に過大な初期変形が生じたり、水平方向及び上下方向の地震動によって構造物３に、水平方向及び上下方向の振動だけでなく、構造物の垂直軸の回動振動のねじり振動や、水平軸の回動振動のロッキング振動など複雑な振動を発生させる不具合があった。
【００３８】
また、上下方向の免震を行う厚肉の積層ゴムで構成された支持体１６及びコイルスプリング１９と、空気ばね２３や皿ばね２６は、通常の免震装置の大きさの範囲では吸収できる許容変形量が小さい。
このために、これらの各免震装置は構造物３の自重による過大な初期変形を生じている場合には、上下方向震動を吸収するための変形量が制約されるため、大地震などで大きな変形が発生した場合に、十分な免震作用が得られないという支障があった。
【００３９】
さらに、免震効果を高めるためには各種免震装置の弾性を低くして、構造物３の固有振動数を低くする必要があるが、上下方向の免震の場合は弾性を低くすると水平方向の揺れにより、ロッキング振動が励起され易くなり、構造物３が複雑な振動をするために、免震効果が発揮できなくなる。
なお、ロッキング振動を防止するためには、水平方向用の免震装置と上下方向用の免震装置とを架台６をはさんで分離し、架台６内側の側面と構造物３の側面との間に上下方向用のベアリング８を用いる場合がある。
【００４０】
しかしながら、ベアリング８のガタや、ベアリング８を支持する架台６と構造物３の水平方向の大きな慣性力や、回転力による変形などにより構造物３のロッキング振動を十分抑制することができないので、大地震時には良好な免震機能を発揮できないという問題があった。
【００４１】
本発明の目的とするところは、構造物に発生するねじれ振動やロッキング振動を抑制すると共に、これらの振動による水平方向と上下方向の過大な変形を抑制して水平方向と上下方向の免震効果に優れた免震装置を提供することにある。
【００４２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る免震装置は、基礎と構造物との間に介挿して前記構造物を支持し，水平方向及び上下方向に弾性変形する複数の弾性体と、同じく前記基礎と前記構造物との間に介挿して前記構造物を支持すると共に，前記構造物下面の単位面積あたりの減衰容量が前記構造物の下面において内側領域より外周領域で大きくなるように不均等に配置し，水平方向及び上下方向の変位を減衰させる複数の減衰機構とからなることを特徴とする。
【００４３】
構造物は水平方向及び上下方向に作用する弾性体で支持されて、地震により励起される震動は弾性体により免震を行なう。また、構造物の下面における単位面積あたりの減衰容量は、内側領域より外周領域でより大きい。
したがって、水平方向及び上下方向に作用する複数の減衰機構を内側領域より外周領域に多く不均等に、あるいは外周領域に減衰容量の大きなものを配置することで、効率的な免震と水平方向の地震によるねじり振動、及びロッキング振動に対しても減衰力を高く、その揺れを良好に抑制する。
【００４４】
請求項２記載の発明に係る免震装置は、基礎と構造物との間で，前記基礎に設置された支持体及び第１の減衰機構に取り付けられた複数の架台と、前記各架台と前記構造物との間に配置されて前記構造物の水平方向の動きを規制すると共に上下方向に移動自在に案内する案内機構と、前記各架台上に，当該各架台と前記構造物との間に介挿して前記構造物を支持し，上下方向に弾性変形する複数の弾性体と、同じく当該各架台と前記構造物との間に介挿して前記構造物を支持すると共に，前記構造物下面の単位面積あたりの減衰容量が前記構造物下面において内側領域より外周領域で大きくなるように不均等に配置し，上下方向の変位を減衰させる複数の第２の減衰機構とからなることを特徴とする。
【００４５】
基礎と第一の架台間の弾性体及び減衰機構で水平方向を、また、第一の架台と構造物の間の弾性体及び減衰機構で上下方向の免震を独立して行う。
さらに、第一の架台と構造物との間に介挿した案内機構により、構造物の水平方向の動きを規制し、上下方向の平行移動のみを円滑にして、ロッキング振動を抑制する。
【００４６】
また、構造物の下面において単位面積あたりの減衰容量が内側領域より外周領域にて大きくなるように減衰機構を配置することで、ロッキング振動も効率よく抑制して、良好な３次元的免震性能が発揮できる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例について図面を参照して説明する。なお、上記した従来技術と同じ構成部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第１実施例は請求項１に係り、図１の構成図に示すように免震装置３７は、構造物３と基礎２との間に介挿して構造物３を支持し、水平方向及び上下方向に作用する弾性体３８と、上下方向及び水平方向に作用する免震機構３９とからなる。
【００６１】
弾性体３８は、例えば厚肉積層ゴム、コイルスプリングなどからなり、これらの各弾性体３８に並列して減衰機構３９が取り付けられている。このときに減衰機構３９を、構造物３の下面の単位面積あたりの減衰容量が、構造物３下面の内側領域より外周領域で、より大きくなるように不均等に配置して構成する。
【００６２】
次に、上記構成による作用について説明する。
前記弾性体３８により構造物３を弾力的に支持すると共に、減衰機構３９を配置することにより、水平方向の地震により励起される構造物３の垂直軸の回動振動、すなわち、ねじり振動及び構造物水平軸の回動振動のロッキング振動に対する減衰力を高めることができるので、地震により構造物３にねじり振動及びロッキング振動が発生しても、その揺れを良好に抑制することができる。
【００６３】
このねじり変位やロッキング変位は、構造物３の内周より外周に行くほど大きくなるので、これらの変位が大きくなる構造物３の外周領域に、より多数の減衰機構３９、あるいは、より容量の大きい減衰機構３９を配置することにり、発生したねじり振動やロッキング振動を効果的に抑制される。
また、構造物３の下面の内側領域に配置された減衰機構３９は、ねじり振動やロッキング振動などの揺れに対しては、外周領域に配置した減衰機構３９に比べて変位成分が小さいため、その抑制効果は小さい。
【００６４】
したがって、ねじり振動やロッキング振動を効率的に抑制するためには、構造物３の下面に取り付けた減衰機構３９を、構造物３の下面に単位面積あたりの減衰容量を全領域が均一となるようにするよりも、本発明のように構造物３の下面において内側領域より外周領域にて、より大きくなるように不均等に水平方向及び上下方向に配置する方がよい。
【００６５】
図２の模式図によりロッキング振動を抑制する効果について説明する。なお、ここでは原理を理解し易くするために作動を単純化して、構造物３が水平地震動によってロッキング振動している場合を想定し、ロッキング振動成分のみを取り出して説明する。
【００６６】
図２に点線で示す構造物は、地震力により実線のように０を中心として回転する。この回転角θは正弦振動しているとするとθ＝θ０  ｓｉｎ  ωｔ  となる。ただし、θ０  は回転角振幅、ωは角速度、ｔは時刻を表す。
また、各減衰機構３９の設置場所Ａ〜Ｅにおける減衰機構３９の減衰係数を、それぞれＣ０  ，Ｃ１  ，Ｃ２  とし、その減衰力は相対速度に比例するとする。中央０から各設置場所Ａ〜Ｅの減衰機構３９の距離ｌをそれぞれ０，１／２，１とする。この時にロッキングによる回転減衰力Ｆｃ  は次の式（１）  の通りとなる。
【００６７】
Ｆｃ  ＝（Ｃ１  ×ｌ２  ／２＋２Ｃ２  ×ｌ２  ）×（θ０  ω×ｃｏｓ  ωｔ  ）…（１）
【００６８】
構造物３に取り付けられた５つの減衰機構３９の全体の減衰定数（容量）を１０とし、各減衰機構３９の容量を２づつの均等配置とした場合の回転減衰力Ｆｃ１は次の式（２）  の通りである。
【００６９】
Ｆｃ１＝５×ｌ２  ×（θ０  ω×ｃｏｓ  ωｔ  ）…（２）
【００７０】
また、減衰機構３９による構造物３の下面の単位面積あたりの減衰容量が、構造物３下面の内側領域より外周領域にて、より大きくなるように不均等する例として、Ｃ０  ＝０、Ｃ１  ＝１、Ｃ２  ＝４とする。
この場合の回転減衰力Ｆｃ２は次の式（３）  の通りである。なお、全体の減衰容量は均等配置の場合と同じとする。
【００７１】
Ｆｃ２＝８．５  ×ｌ２  ×（θ０  ω×ｃｏｓ  ωｔ  ）…（３）
【００７２】
このときに上記より上下方向並進の減衰定数は、どの配置でも同じ１０であるが、回転減衰力は減衰機構３９を本第１実施例のように減衰容量を外周側で大きい不均一配置とすると、均一配置とした場合に比べて、Ｆｃ２／Ｆｃ１＝１．７  倍に大きくなる。したがって、減衰容量を外周側で大きくした不均一配置にすることにより、構造物３のロッキング振動をより効率的に抑制ができる。
【００７３】
このように減衰機構３９を本第１実施例のような配置にすると、上記に説明したロッキング振動だけでなく、水平方向のねじり振動に対しても同様の原理にて抑制効果は有効に作用する。
なお、本第１実施例では構造物３の外周側の単位面積あたりの減衰容量を大きくするために、各減衰機構３９の１体の減衰容量を変えたが、各場所に取り付けられた減衰機構３９の数を増減しても同様の効果が得られる。
【００７４】
以上のことから、減衰機構３９を基礎２と構造物３との間に適宜配置することにより、水平方向の地震により励起される構造物３の水平面に対する垂直軸回りの回転振動であるねじり振動が減衰できる。
また、構造物３の水平軸回りの回転振動、すなわちロッキング振動に対する減衰力を、減衰容量を均等配置にした場合に比べて、より大きくすることができるので、構造物３のねじり振動及びロッキング振動など複雑な振動を効果的に抑制して、上下方向及び水平方向で良好な３次元の免震効果が得られる。
【００７５】
第２実施例は請求項２に係り、図３の構成図と図４の一部切断拡大正面図に示すように、免震装置４０は基礎２と平板状の架台６との間に水平方向に作用する支持体１０及び減衰機構４１を配置する。この支持体１０は積層ゴムなどを、減衰機構４１は弾塑性ダンパーとして鋼棒ダンパーなどを使用する。
【００７６】
また架台６と構造物３との間には、上下方向に作用する弾性体３８としてコイルスプリングなどを設置して構造物３を支持する。さらに、架台６の側面と構造物支持壁４２の側面との間に案内機構４３を介挿する。
この案内機構４３は構造物３の水平方向の動きを規制し、上下方向に移動自在に案内するが、案内機構４３は積層ゴムを横置きに使用する。さらに、架台６と構造物３との間には上下方向に作用する減衰機構４４を設置して構成する。
【００７７】
なお、減衰機構４４にはオイルダンパーや弾塑性ダンパーなどを用い、構造物３のロッキング振動に対する抑制効果を高めるために、両脇の減衰機構４４の減衰容量を大きく選定する。
この免震装置４０は単体でも使用されるが、大型の構造物３の免震を行うためには、図４に示すように構造物３の下部に複数設置することにより、優れた免震効果を得ることができる。
【００７８】
なお、この場合に構造物３のロッキング振動に対する抑制効果を高めるために、各免震装置４０の上下方向用減衰機構４４は、構造物３の下面の単位面積あたりの減衰容量を構造物下面の内側領域より外周領域で、より大きくなるように不均等に配置する。
【００７９】
同じく、構造物３のねじり振動に対する抑制効果を高めるための水平方向用減衰機構４１は、構造物３の下面における単位面積あたりの減衰容量を構造物３の下面で内側領域より外周領域にて、より大きくなるように不均等に配置する。これにより構造物３は、さらに良好な免震効果が得られる。
【００８０】
第３実施例は請求項２に係り、上記第２実施例の変形例で図５の一部切断構成図に示すように、免震装置４５は、基礎２と両側に壁のある架台６との間に水平方向に作用する支柱体１０、及び減衰機構４１を配置する。この支柱体１０は積層ゴム、及び減衰機構４１は弾塑性ダンパーとして鋼棒ダンパーなどが用いられる。
また、架台６と構造物３との間には上下方向に作用する弾性体３８を介挿して構造物３を支持する。さらに、架台６の側面壁と構造物３の両側壁面との間に案内機構４３を介挿する。
【００８１】
この案内機構４３は構造物３の水平方向の動きを規制し、上下方向に移動自在に案内するが、案内機構４３は積層ゴムを横置きにしたものなどを用いることができる。
さらに、架台６と構造物３との間には、前記弾性体３８と併設して上下方向に作用する減衰機構４４を設置する。なお、この減衰機構４４はオイルダンパーや弾塑性ダンパーなどが用いられる。
【００８２】
また、減衰機構４４は構造物３のロッキング振動に対する抑制効果を高めるために、構造物３の下面の単位面積あたりの減衰容量が構造物３の下面で、内側領域より外周領域にて、より大きくなるように不均一に配置して構成する。
【００８３】
上記構成による作用として、大地震時には基礎２上に配置された水平方向に作用する支持体１０及び減衰機構４１により、架台６に伝わる水平地震力が減少するので、ロッキング振動を励起する構造物３の水平方向振動が減少する。
また、水平方向用の減衰機構４１を構造物３の下面における単位面積あたりの減衰容量が構造物３の下面で内側領域より、外周領域にてより大きくなるように不均等に配置しているので、ねじりに対する回転減衰力が大きくなり、構造物３のねじり振動に対する抑制効果が高く得られる。
【００８４】
さらに、架台６と構造物３との間に介挿された案内機構４３は、架台６と構造物３との水平方向の相対変位を拘束すると共に、上下方向の動きを円滑にする。また、架台６上に配置された上下方向に作用する弾性体３８と減衰機構４４は、架台６を介して構造物３に伝わる上下方向の地震力を減少させる。
【００８５】
この減衰機構４４は、構造物３の下面においては単位面積あたりの減衰容量が構造物３の下面で内側領域より外周領域にて、より大きくなるように不均等に配置されているので、減衰機構４４を均等に配置した場合より、ロッキング振動に対する減衰効率を高めて、ロッキング振動や複雑な連成振動を効率よく抑制する。
【００８６】
したがって、大地震時の構造物３に対する水平方向と上下方向の動き、及びロッキング振動などの連成振動を最小限に抑えて、構造物３のロッキング振動とねじり振動に対する減衰力を高めることができるので、それぞれの振動を効率よく抑制して良好な３次元免震性能を発揮する。
【００８７】
第４実施例において、図６の一部切断構成図に示すように免震装置46は、基礎２と浮体収容室47の下部との間に水平方向に作用する支持体10、及び減衰機構41を配置する。なお、この支持体10は積層ゴム、減衰機構41は弾塑性ダンパーとして鋼棒ダンパーなどが用いる。
【００８８】
前記浮体収容室４７は、免震対象となる構造物３を内部に収容し、構造物３と間のには水などの液体４８を満し、液体４８によって構造物３には浮力が作用する。また、構造物３の下部と浮体収容室４７との間には上下方向に作用する弾性体３８、及び減衰機構４４を介挿して、構造物３を上下方向に支持すると共に上下方向の免震を行なう。
【００８９】
構造物３の側面と浮体収容室４７の側面との間には案内機構４３を介挿し、構造物３の水平方向の動きを規制して上下方向に移動自在に案内する。なお、弾性体３８にはコイルスプリングを、減衰機構４４はオイルダンパーや弾塑性ダンパーが、また案内機構４３は積層ゴムやシアキー構造などを用いる。
【００９０】
さらに減衰機構４１，４４は、それぞれ構造物３のロッキング振動及び浮体収容室４７のねじり振動に対する減衰抑制効果を高めるために、構造物３の下面、及び浮体収容室４７の下面で単位面積あたりの減衰容量が構造物３の下面の内側領域より外周領域にて、より大きくなるように不均一に配置して構成する。
【００９１】
上記構成による作用として、大地震時には、基礎２上に配置された水平方向に作用する支持体１０及び減衰機構４１により、浮体収容室４７に伝わる水平地震力が抑制されるので、構造物３のロッキング振動を励起する構造物３の水平方向振動が減少する。
【００９２】
また、水平方向用の減衰機構４１を浮体収容室４７の下面における単位面積あたりの減衰容量が浮体収容室４７の下面で内側領域より外周領域にて、より大きくなるように不均等に配置しているので、ねじりに対する回転減衰力が大きくなり、構造物３のねじり振動に対する抑制効果が高まる。
【００９３】
さらに、浮体収容室４７と構造物３の側面との間に介挿された案内機構４３により、浮体収容室４７と構造物３との水平方向の相対変位を拘束し、上下方向の動きを円滑にする。また、浮体収容室４７上に配置された上下方向に作用する弾性体３８と減衰機構４４により、構造物３に伝わる上下方向の地震力が減少する。
【００９４】
この減衰機構４４は、構造物３の下面においては単位面積あたりの減衰容量が構造物３の下面で内側領域より外周領域にて、より大きくなるように不均等に配置されているので、減衰機構４４を均等に配置した場合よりロッキング振動に対する減衰効率を高め、ロッキング振動や複雑な連成振動が効率よく抑制される。
【００９５】
さらに、構造物３を浮体収容室４７内にて液体４８中に浮かばせたことにより、構造物３の自重の一部を浮力に分担させることができるので、構造物３の下部に設置された上下方向に作用する弾性体３８には初期負荷が加わらず、許容される変形量に余裕がでてくるため、より大きな地震動に対しても免震効果を発揮できるようになる。
【００９６】
例えば、上下方向の免震効果を大きくするためには、弾性体３８を柔らかくすることにより構造物３の固有振動数を１〜  １．５Ｈｚ程度にする必要がある。この場合に、構造物３の自重により初期の沈み込み変位は１Ｈｚで約０．２５ｍ、  １．５Ｈｚで約０．１１ｍとなり、弾性体３８にとっては過大な初期負荷となる。
【００９７】
しかしながら、本第３実施例では、この構造物３の自重による初期負荷を液体４８の浮力に負担させることから、上下方向に作用する弾性体３８には地震による変動荷重のみしか作用しなくなるので、弾性体３８はより大きな地震動にまで対応できるようになると共に、強度的にも余裕が増して安全性が向上する。
また、構造物３が地震時に液体４８中を上下方向に移動する時に、構造物３には流体減衰力が作用するので、上下方向の振動抑制効果がさらに向上し、これにより、構造物３は良好な３次元的免震が得られる。
【００９８】
第５実施例において、図７の一部切断構成図に示すように、免震装置49は基礎２と側面壁を備えた第一の架台50との間に水平方向に作用する支持体10及び減衰機構41を配置する。なお、支持体10は積層ゴムなどで、減衰機構41は弾塑性ダンパーとして鋼棒などを用いる。
また、前記第一の架台50の側面上部の対向する両端に固定して、滑車51を介して連続した複数のばね線材52を吊り下げるが、このばね線材52は図示しない連結金具を介して十分に長いひと続きとなったばね線材52でもよい。
【００９９】
また、このばね線材５２上に少なくとも両端に２つ以上の滑車５３を介して、第二の架台５４を支持させると共に、この第二の架台５４上には構造物３を設置する。さらに、前記第一の架台５０の側壁と第二の架台５４のとの間に、上下方向のみに移動を許し水平方向の動きを拘束する案内機構４３を介挿して構成する。
【０１００】
上記構成によれば、構造物３を設置した第二の架台５４の滑車５３間に張られた、ばね線材５２の水平方向の伸縮により、第二の架台５４は上下方向に変位して弾性を有するようになる。
また、前記第一の架台５０の側壁と第二の架台５４間に介挿された水平方向の相対的な動きを拘束する案内機構４３は、第二の架台５４の上下方向の動きをスムーズにしている。
【０１０１】
したがって、第二の架台５４上に搭載した構造物３には、水平方向と上下方向の免震をそれぞれ独立して行わせることにより、良好な３次元的免震性能が得られる。
すなわち、基礎２上に配置された水平方向に作用する支持体１０により、構造物３に伝わる水平方向の地震力を減少させ、第一の架台５０に固定したばね線材５２が伸縮する弾性変形により第二の架台５４に伝わる上下方向の地震力を吸収する。
【０１０２】
さらに、第一の架台５０と第二の架台５４との間に介挿された案内機構４３によって第二の架台５４及び構造物３の上下方向の動きを円滑にすると共に、第一の架台５０と第二の架台５４との間の水平方向の相対的な動きを規制する。
ばね線材５２は第二の架台５４の下部で水平方向に引っ張り力が作用し、それを滑車５１，５３にて上下方向の力に変換している。この構造は、ばね線材５２の変形に対して強度的に最も適している引っ張り状態にて使用できる。
【０１０３】
また、第二の架台５４及びその上に積載されている構造物３の自重の力に対しても、ばね線材５２の変形を十分大きくとることができるので、上下方向の弾性を小さく設定することができ、構造物３の固有振動数を低くできるので、前記の圧縮方向で使用している弾性体３８に比べて、より大きな上下方向の免震効果が得られる。
【０１０４】
図８の一部切断構成図は第５実施例の第１の変形例を示し、さらに上下方向の減衰力を得るために、ばね線材５２と並列にばね線材５２の伸縮方向に作用する減衰機構４４ａを設けた構成としている。
【０１０５】
また、図９の要部切断構成図は第５実施例の第２の変形例を示したもので、ばね線材５２の一端を第一の架台５０の中央に固定し、第一の架台５０に取り付けた滑車５１，５１を介して他端を第二の架台５４に固定して、第二の架台５４を吊り下げる構成である。
これにより、第二の架台５４に上下方向の弾性を与えているので、ばね線材５２の動きは第二の架台５４の上下の動きに対しては、ばねの伸縮だけとなる。したがって、良好な３次元的免震性能が発揮できる。
【０１０６】
第６実施例において、図10の一部切断構成図に示すように免震装置55は、地盤１を堀削したピット56の開口上部に渡した上部架台57からワイヤ58により中間架台59を吊り下げる。さらに、この中間架台59の下面には上下免震用のばね60により構造物３を吊り下げて構成する。
【０１０７】
上記構成による作用は、構造物３をワイヤ５８で中間架台５９に吊り下げることにより振り子構造となっている。したがって、このワイヤ５８の長さを調節することにより、上部架台５７での地震応答の卓越振動数成分に比べて、振り子の振動数を低く設定することにより、上部架台５７における水平方向地震応答と比較して、構造物３での水平方向加速度応答を低減することができる。
【０１０８】
また、上下方向の地震応答については、上部架台５７と中間架台５９とはほとんど同じ動きをするが、中間架台５９の下面と構造物３の間は、上下免震用のばね６０により構造物３の上下方向加速度応答を低減することができる。
【０１０９】
第７実施例は第６実施例の変形例で、図11の一部切断構成図に示すように免震装置61は、ピット56の開口上部に渡した上部架台57からワイヤ58により中間架台59を吊り下げる。このときに構造物３は上下免震用のばね62を介して中間架台59の上に設置して構成されている。
【０１１０】
上記構成による作用は、前記第６実施例と同様に中間架台５９が振り子構造となっているため、水平方向に対する免震効果を有する。特に、免震効果を大きくするためにはワイヤ５８を長くする必要がある。
【０１１１】
なお、振り子作用のための上下方向空間が大きく得られない場合にも、構造物３を中間架台５９の上に設置することにより、前記第６実施例に比べて上下方向空間を有効に使用することができる。
また、中間架台５９上面と構造物３との間に挿入した上下免震用のばね６２により、構造物３の上下方向加速度の応答が低減できる。
【０１１２】
第８実施例は第６実施例の他の変形例で、図12の一部切断構成図に示す免震装置63は、上部架台64の中央に左右に同じ剛性を持つばね65を水平に取り付けると共に、それぞれのばね65の一端にワイヤ58を接続する。
【０１１３】
この水平方向に移動可能なワイヤ５８の他端は、上部架台６４に取り付けた滑車６６を介してピット５６内の中間架台５９に固定して、構造部３を設置した中間架台５９を吊り下げる。さらに、ピット５６内では前記中間架台５９と構造物３の一部、もしくは全部が液体４８中に沈められて構成している。
【０１１４】
上記構成による作用としては、免震装置６３は上記第６実施例と同じように振り子構造となっているため、水平方向に対する免震効果を持つ。
また上下方向については、上部架台６４の中央からそれぞれ左右に取り付けられた同じ剛性を持つばね６５が働き、上部架台６４における上下方向の振動は、このばね６５にて免震されて構造物３に入力される。
【０１１５】
さらに、中間架台５９と構造物３の一部、もしくは全部が液体４８中にあることから、中間架台５９及び構造物３に浮力が発生して、常時ばね６５やワイヤ５８に加わる中間架台５９と構造物３の自重による引っ張り荷重が低減される。
また、中間架台５９と構造物３は液体４８中で振動するために、付加質量効果により動的な中間架台５９と構造物３の見掛け質量は増加する。このために、同一条件であれば空間中での場合に比べて振動数を低くすることができることから、短いワイヤ５８長で同一の固有振動数を実現することができる効果がある。
【０１１６】
第９実施例において、図13の構成図に示す免震装置67は、基礎２と構造物３の間に介挿して、両端が基礎２と構造物３に取り付けられた剛性Ｋ0 を持つばね68と、その両側に静止時に下端は基礎２に接触する。
また、上端は構造物３とギャップδを有して配置された剛性Ｋ1 を持つばね69，70を設置し、このセットを基礎２と構造物３の間に構造物３の自重を均等に受けられるように適宜複数設置して構成する。
【０１１７】
上記構成による作用について説明する。図１４の特性曲線図は、前記免震装置６７における各ばね６８〜７０の組み合わせによる荷重と変位の特性を示したもので、これらのばねの組み合わせを１つのセットとする。
基礎２と構造物３の間に設置した剛性Ｋ０  を持つばね６８は、下側にギャップδ以内では上下免震ばねとして働く。したがって、構造物３がロッキングを起こすと、両端では大きな上下方向変位が発生して、下側のギャップδを越える可能性がでてくる。
【０１１８】
ここで、ロッキングにより構造物３の一端で下側に変位が発生したと想定すると、ギャップδを越えて剛性Ｋ０  を持つばね６８が圧縮を受けると、その両側にある剛性Ｋ１  を持つ上下ばね６９，７０もばねとして働き始める。これらのばね６８〜７０の組み合わせによりＫ０  ＋２Ｋ１  の剛性を持つことになる。
これはギャップδ以内のときの剛性Ｋ０  に比べて硬くなるため、同じ荷重に比べて変位量は小さくなる。すなわち、この点における構造物３のロッキングによる沈み込みは制限を受けることになる。
【０１１９】
また、ロッキングのみならず、大きな地震の入力のために、これらばねの６９，７０でギャップδを越えて沈み込みが起こった場合にも、ギャップδ以内での剛性Ｋ０  に比べてＫ０  ＋２Ｋ１  という大きな剛性になる。これにより、より大きな沈み込みを制限することになる。
【０１２０】
ギャップδを、構造物３側の要求あるいは剛性Ｋ０  を持つばね６８の応力上の要求のうち、小さい方に若干の余裕を持たせて設定すれば、ギャップδを僅かに越える程度で沈み込みは制限されるので、構造物３側の要求及びばね６８の応力上の要求は満足されることになる。
【０１２１】
第10実施例は上記第９実施例の変形例で、図15の構成図に示す免震装置71は、基礎２と構造物３の間に両端が基礎２と構造物３に取り付けられた剛性Ｋ0 を持つばね68を設ける。
さらに、静止時に下端は基礎２に接触して上端は構造物３と上下両方向にギャップδのストッパー72を介してばね68に近接して配置された剛性２Ｋ1 をもつばね73を設置し、このセットを基礎２と構造物３の間に構造物３の自重を均等に受けられるように適宜複数設置して構成する。
【０１２２】
次に上記構成による作用について説明する。図１６の特性曲線図は、前記免震装置７１における各ばね６８，７０とストッパー７２との組み合わせを、１つのセットとして荷重と変位の特性を示す。
【０１２３】
上記第９実施例と同様に、基礎２と構造物３の間に設置した剛性Ｋ０  を持つばね６８は、ギャップδ以内では上下方向の免震ばねとして働く。ただし、本第１０実施例におけるギャップδは、剛性Ｋ０  を持つばね６８とセットして配置された上下方向にそれぞれギャップδを持つストッパー７２のばね７３の影響を受ける。
これにより、下側にギャップδを持つだけではなく上側にもギャップδを持つている。
【０１２４】
図１７の一部切断拡大構成図に各ばね６８，７３とストッパー７２の組み合わせの詳細を示す。構造物３が静止した状態では、剛性２Ｋ１  を持つばね７３の上部先端は、ストッパー７２内で構造物３の下面に取り付けられた架台７４の中間点に位置して、上下のいづれにも接触していない。
【０１２５】
このときストッパー７２において、ばね７３の上部先端と構造物３の下面、及び架台７４の先端までの距離はギャップδに設定されている。構造物３が上下方向に±δの範囲内で振動するときは、ストッパー７２と構造物３及び架台７４の先端で接触は起こらず、したがって、このばね７３は働かない。
【０１２６】
ここで構造物３が上下方向に±δ以上の変位を起こすと、ストッパー７２は構造物３または架台７４の先端で接触し、このばね７３が働き始める。このとき２つのばね６８，７３で形成されるこれらのセットの剛性はＫ０  ＋２Ｋ１  になる。
また、構造物３がロッキングを起こすと、その両端では大きな上下方向変位が発生し、ギャップδを越える可能性がでてくる。ここで、ロッキングにより構造物３の一端で下側に変位が発生したと想定とする。この時は当然のことながら、構造物３のもう一端は上側に変位が発生する。
【０１２７】
下側、上側が共にギャップδ内のときは、剛性がＫ０  のばね６８による免震機能が働きく。次に下側のみがギャップδを越えて沈み込むと、この点でＫ０  ＋２Ｋ１  のばね剛性となり、この沈み込みを制限することになる。
また、上側のみがギャップδを越えて浮き上がると、この点でＫ０  ＋２Ｋ１  のばね剛性となり、浮き上がりが制限される。
【０１２８】
さらに、下側がギャップδを越えて沈み込み、かつ上側がギャップδを越えて浮き上がると、両点でＫ０  ＋２Ｋ１  のばね剛性となり、沈み込み及び浮き上がりが制限されることになる。このときには、ギャップδ以内のときの剛性Ｋ０  に比べて硬くなるため、同じ荷重に比べて変位量は小さくなる。
すなわち、構造物３のロッキングによる沈み込み、または浮き上がりは制限を受けることになる。
【０１２９】
また、ロッキングのみならず、大きな地震入力のためにこれらの複数のばねのセットで、ギャップδを越えて沈み込み、または浮き上がりが起こった場合にも、ギャップδ以内での剛性Ｋ０  に比べて、Ｋ０  ＋２Ｋ１  という大きな剛性になるために、これらの点でより大きな沈み込み、または浮き上がりを制限する。
【０１３０】
したがって、ギャップδを構造物３側の要求、あるいは剛性Ｋ０  を持つばね６８の応力上の要求のうちで、小さい方に若干の余裕を持たせて設定すれば、ギャップδを僅かに越える程度での沈み込み、または浮き上がりが制限されるので、構造物３側の要求及び剛性Ｋ０  を持つばね６８の応力上の要求は満足される。
【０１３１】
第11実施例において、図18の構成図に示す免震装置75は、基礎２と構造物３の間に、両端が基礎２と構造物３に取り付けられた剛性Ｋ0 を持つばね68と、静止時に引っ張り荷重を受けるように設定した剛性Ｋ1 を持つばね69をストッパー72ａと共に設置し、このセットを基礎２と構造物３の間に構造物３の自重を均等に受けられるように適宜複数設置して構成する。
【０１３２】
上記構成による作用について説明する。図１９の一部切断拡大構成図は前記各ばね６８，６９とストッパー７２ａとの組み合わせた１つのセットの詳細を示す。ばね６９の両端にはそれぞれプレート７６，７７が取り付けてあり、基礎２から取り付けられた架台７８が中間部に設けたプレート７９，８０のそれぞれ外側で接触している。
【０１３３】
また、このプレート７９，８０の距離は、ばね６９の無負荷時の長さよりも大きくすることにより、静止時にばね６９には引っ張り荷重ＦＴ  が働いている。構造物３には鉛直方向に中央部と先端との２カ所に突起８１，８２を持つ柱８３が取り付けられていて、この突起８１は前記プレート７６の下側に、また、突起８２は前記プレート７７の上側と接触して構成されている。
【０１３４】
このように構成されたばね６８，６９とストッパー７２ａの組み合わせによる荷重と変位を図２０の特性曲線図に示す。例えば上下方向の地震入力により、構造物３が基礎２に対して相対的に上に移動する場合を想定する。
上下方向の地震入力が小さい場合で、ばね６９を引っ張る力がＦＴ  以下のときは、ばね６９の長さは変化せず、構造物３と基礎２の距離は静止時と変わらない。
【０１３５】
しかし、地震入力が大きくなり、ばね６９を引っ張る力がＦＴ  を越えると、ばね６９の引っ張り力を上回るために、突起８１はプレート７６を引き上げるので、ばね６９は機能するようになる。
このときの、ばね６８，６９の組み合わせによる剛性はＫ０  ＋Ｋ１  となる。構造物３が基礎２に対して相対的に下に移動する場合も同様で、ばね６９の引っ張り力ＦＴ  を越えるまでは、ばねとして働かず、ＦＴ  を越えるとＫ０  ＋Ｋ１  の剛性を持つばねとして働く。
【０１３６】
したがって、地震入力が小さい場合には免震のばね６８が働かず、地震入力が大きい場合にのみばね６８が働いて効率的な免震性能を発揮する。すなわち、小さな地震入力に対して免震装置７５が働くと、構造物３の応答加速度は入力加速度に対して小さくなるものの、もともと小さいために、それほど低減されない。
【０１３７】
一方、変位は免震装置７５が働くことによって増幅され、加速度がそれほど低減されないのであれば、変位が増幅するデメリットのみが問題となる。そこで、応答が設定変位を越えないような小さな地震入力時には、免震装置７５の免震機能を働かせなようにすることにより、効率的な免震効果が発揮できる。
【０１３８】
第12実施例において、図21の一部切断構成図に示すように免震装置84は、構造物３の下面から先端が平板85に連なった支柱86を張り出し、この平板85を囲むように基礎２に固定された架台87を配置する。
【０１３９】
さらに、基礎２と平板８５の間と平板８５と架台８７の間、また、架台８７と構造物３の下面の間にばね剛性Ｋを持つばね８８を、それぞれ１つまたは複数挿入して構成する。
なお、このばね８８の種類としては、コイルばねや皿ばねなどの金属ばねを始めとして、空気ばね、ゴムブロックなどがあり、変位と荷重特性が制御可能で、ばねとしての特性を持つものであればよい。
【０１４０】
上記構成による作用としては、構造物３が例えば下側にδだけ動く場合に、基礎２と平板８５の間に置かれたばね剛性Ｋを持つｎ個のばね８８は圧縮を受けて、その反力として１個当たりＫδの力で構造物３を押し上げようとする。
また、平板８５と架台８７の間に置かれたばね剛性Ｋを持つｐ個のばね８８は、引っ張りを受けて、その反力として１個当たりＫδの力で構造物３を押し上げようとする。
【０１４１】
さらに、架台８７と構造物３の下面の間に置かれたばね剛性Ｋを持つｑ個のばね８８は、圧縮を受けてその反力として１個当たりＫδの力で構造物３を押し上げようとする。すなわち、（ｎ＋ｐ＋ｑ）個の剛性Ｋを持つばね８８が、構造物３と基礎２の間に１層で並列に入っているのと同じ作用をする。
【０１４２】
この並列のばね８８を上下方向に多層に配置することにより、１層で並列のばね８８を配置する場合に比べて、上下方向の免震ばねを配置する面積を小さくすることが可能となる。
また、上下方向の免震ばねを多層構造にしたものをユニット化することにより、ユニット数を大幅に減少することができ、各ユニットを設置するときの上下方向の位置合わせ作業が容易となり作業性が向上する。
【０１４３】
第13実施例は第12実施例の変形例で、図22の一部切断構成図に示す免震装置89は、構造物３の下面から中間部及び先端が複数の平板90に連なった支柱91を張り出し、この複数の平板90を囲む構造を持ち、かつ基礎２に固定された架台92を配置する。
基礎２と平板90の間、及び平板90と架台92の間、さらに平板90と構造物３の下面の間に、ばね剛性Ｋを持つばね88をそれぞれ１つ、または複数挿入して構成する。
【０１４４】
上記構成による作用としては、構造物３が例えば下側にδだけ動く場合に、基礎２と先端の平板９０の間に置かれたばね剛性Ｋを持つｎ個のばね８８は圧縮を受け、その反力として１個当たりＫδの力で構造物３を押し上げようとする。
また、先端の平板９０と下端の架台９２の間に置かれたばね剛性Ｋを持つｐ個のばね８８は引っ張りを受け、その反力として１個当たりＫδの力で構造物３を押し上げようとする。
【０１４５】
同様に、下端の架台９２と中間の平板９０の間で圧縮を受けるばね剛性Ｋを持つｑ個のばね８８、及び中間の平板９０と上部の架台９２の間で引っ張りを受けるばね剛性Ｋを持つｒ個のばね８８、上部架台９２と構造物３の下面の間で圧縮を受けるばね剛性Ｋを持つｓ個のばね８８は、それぞれ１個当たりＫδの力で構造物３を押し上げようとする。
【０１４６】
すなわち、（ｎ＋ｐ＋ｑ＋ｒ＋ｓ）個のばね剛性Ｋを持つばね８８が構造物３と基礎２の間に１層で並列に入っているのと同じ作用をする。なお、並列のばね８８を上下方向に多層に配置することにより、１層で並列のばね８８を配置する場合に比べて、上下免震用のばね８８を配置する面積を小さくすることが可能となる。
【０１４７】
また、上下免震用のばね８８を多層構造にしたものをユニット化することにより、ユニット数を大幅に減らすことができ、各ユニットを設置するときの上下方向の位置合わせが容易で、作業効率が向上する。
【０１４８】
第14実施例は第12実施例の変形例で、図23の一部切断構成図に示す免震装置93は、構造物３の下面から複数に分岐した鉛直平板94を張り出し、この鉛直平板94の中央部及び外側に、鉛直に基礎２に固定された架台95を設置する。
鉛直平板94と架台95の間には、積層ゴムなどの支持体10を横置きにして、それぞれ１つまたは複数個を上下方向に挿入して構成する。
【０１４９】
上記構成による作用は、構造物３が例えば下側にδだけ動く場合に、複数の鉛直平板９４と基礎２に固定された架台９５の間に配置されたばね剛性Ｋ（δ）を持つ全ての支持体１０には、Ｋ（δ）×δの荷重が加わっていることになる。
【０１５０】
ここで、剛性Ｋ（δ）は、支持体１０の荷重と変位の曲線が必ずしも一定の傾きを持つ１本の直線ではなく、変位依存性を明示する。このときに支持体１０は、１個当たりＫ（δ）×δで構造物を押し上げようとする。これにより、上下方向に多層構造にして入れてある各支持体１０は、全て並列ばねとして作用することになる。
【０１５１】
このように、支持体１０を上下方向に多層に配置することにより、１層で支持体１０を配置する場合に比べて、支持体１０を配置する面積を小さくすることが可能となる。
また、支持体１０を多層構造にしたものをユニット化することにより、ユニット数を大幅に減らすことができ、各ユニットを設置するときの上下方向の位置合わせが容易で作業効率が向上する。
【０１５２】
第15実施例において、図24の構成断面図に示す免震装置96は、構造物３の両側で下部端97，98に相対的に同一の動きをするピストン99， 100を取り付けると共に、これらを内蔵したシリンダー 101， 102を基礎２に設置する。
【０１５３】
また、前記シリンダー  １０１のシリンダーヘッド側空間  １０３と別のシリンダー  １０２のシリンダーヘッド反対側空間  １０４、及び前記シリンダー  １０１のシリンダーヘッド反対側空間  １０５と別のシリンダー  １０２のシリンダーヘッド空間  １０６とを、それぞれパイプ  １０７，  １０８で接続して、内部に非圧縮性に近い液体  １０９を封入して構成する。
【０１５４】
上記構成による作用は、構造物３がロッキング振動を起こそうとして両下部端９７，９８での上下方向変位に違いが発生すると、これに伴いピストン９９とピストン  １００の上下方向位置が変化する。
【０１５５】
例えば構造物３が左に回動した場合は、下部端９７のピストン９９の位置は、下部端９８のピストン  １００の位置に比べて相対的に下方になる。このときに下部端９７のシリンダー  １０１のシリンダーヘッド側空間  １０３と、下部端９８のシリンダー  １０２のシリンダーヘッド反対側空間  １０４、及びこれらを結ぶパイプ  １０７に含まれるされる。
【０１５６】
この圧縮された液体  １０９により、下部端９７のピストン９９には上方に、また下部端９８のピストン  １００には下方に動かそうとする力が働く。これと同時に下部端９７のシリンダーヘッド反対側空間  １０５と下部端９８のシリンダーヘッド側空間  １０６、及びこれらを結ぶパイプ  １０８に含まれる液体  １０９は膨脹される。
【０１５７】
この膨脹された液体  １０９により、下部端９７のピストン９９は上方に、下部端９８のピストン  １００には下方に動かそうとする力が働く。
したがって、下方に変位していたピストン９９は上方に動き、一方、上方に変位していたピストン  １００は下方に変位して同一変位において安定する。このために、ピストン９９，  １００に直結されている構造物３の両端の上下方向変位は同じになり、ロッキング振動が防止される。
【０１５８】
第16実施例において、図25の構成図に示す免震装置 110は、左側リンク 111と右側リンク 112の２本のリンクを、それぞれの中央で回動自由に支持して基礎２に設置すると共に、この２本のリンク 111， 112は互いに中央側の一端で連結している。
【０１５９】
この中央側の連結は、それぞれのリンク  １１１，  １１２に開けられた楕円孔  １１３，  １１４を重ね合わせて、ボルト  １１５で離反しないように止めている。また、この連結部は楕円孔  １１３，  １１４であるために遊びがあり、上下方向に変位することが可能である。
さらに、左側リンク  １１１と右側リンク  １１２の両外端  １１６，１１７  は、それぞれ構造物３の両端にばね  １１８及び減衰機構のダッシュポット  １１９を介して結合されて構成する。
【０１６０】
上記構成による作用としては、構造物３がロッキング振動を起こそうとして、その両端で上下方向変位に違いが発生すると、ばね  １１８とダッシュポット  １１９を介して変位に応じた力が伝わり、２本の左側リンク  １１１と右側リンク  １１２の両外端  １１６，１１７  での位置が変化しようとする。
【０１６１】
例えば図２５の点線で示すように構造物３が左に回動した場合は、構造物３下面の左端は下がり、右端は上がることになる。このときに左端に取り付けられたばね  １１８は圧縮を受けて、左側リンク  １１１の外端  １１６を押し下げようとする。
また、構造物３下面の右端に取り付けられたばね  １１８は、引っ張りを受けて右側リンク  １１２の外端  １１７を引き上げようとする。
【０１６２】
左側リンク  １１１の左端が下がろうとすることにより、左側リンク  １１１の右端は上がろうとするが、同時に右側リンク  １１２の右端が上がろうとすることにより右側リンク  １１２の左端が下がろうとする。しかしながら、左側リンク  １１１の右端と右側リンク  １１２の左端は中央側で連結されていることから、中央側での上下方向変位は拘束されて動かない。
【０１６３】
このために、左側リンク  １１１の左端である外端  １１６も拘束されて、ばね  １１８とダッシュポット  １１９を介して構造物３の左端の沈み込みを制限する。また、右側リンク  １１２の右端である外端  １１７も拘束されて、ばね  １１８とダッシュポット  １１９を介して構造物３の右端の浮き上がりを制限する。これにより、全体としてロッキング振動が制限される。
【０１６４】
一方、構造物３が回動することなく左右均等に上下する場合で、例えば全体が沈み込む場合を想定すると、左側リンク  １１１の左端と右側リンク  １１２の右端は同様に下がり、両リンク  １１１，  １１２の連結部は同様に上がるため、構造物３の動きが拘束されることはない。
【０１６５】
これにより構造物３の下面両端における上下方向変位が同じになり、ロッキング振動が拘束される。このために、構造物３の下面両端における上下免震用ばねの大きな伸縮が制限されるため、ばね  １１８に大きな荷重が加わるのを防ぐことができ、ばね  １１８の応力設計が容易になり、使用可能なばねの適用範囲が拡大して、より経済的で信頼度の高いばねの使用が可能とになる。
【０１６６】
【発明の効果】
以上本発明によれば、基礎上に設置する構造物を直接あるいは架台などを介して水平方向及び上下方向に単独に作用する弾性体と減衰機構により、地震に起因する構造物の震動を３次元的に免震する。
また、複数の減衰機構の配置と減衰容量を構造物の下面において、単位面積あたりの減衰容量を内側領域より外周領域で、より大きくなるように不均等に配置して、水平方向の地震により励起されるねじり振動及びロッキング振動に対する減衰力を高めて、その揺れを効果的に抑制する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例の免震装置の構成図。
【図２】本発明に係る第１実施例のロッキング振動を示す模式図。
【図３】本発明に係る第２実施例の免震装置の構成図。
【図４】本発明に係る第２実施例の一部切断拡大正面図。
【図５】本発明に係る第３実施例の免震装置の一部切断構成図。
【図６】本発明に係る第４実施例の免震装置の一部切断構成図。
【図７】本発明に係る第５実施例の免震装置の一部切断構成図。
【図８】本発明に係る第５実施例の第１変形例を示す一部切断構成図。
【図９】本発明に係る第５実施例の第２変形例を示す要部切断構成図。
【図１０】本発明に係る第６実施例の免震装置の一部切断構成図。
【図１１】本発明に係る第７実施例の免震装置の一部切断構成図。
【図１２】本発明に係る第８実施例の免震装置の一部切断構成図。
【図１３】本発明に係る第９実施例の免震装置の構成図。
【図１４】本発明に係る第９実施例の荷重と変位の特性曲線図。
【図１５】本発明に係る第１０実施例の免震装置の構成図。
【図１６】本発明に係る第１０実施例の荷重と変位の特性曲線図。
【図１７】本発明に係る第１０実施例の一部切断拡大構成図。
【図１８】本発明に係る第１１実施例の免震装置の構成図。
【図１９】本発明に係る第１１実施例の一部切断拡大構成図。
【図２０】本発明に係る第１１実施例の荷重と変位の特性曲線図。
【図２１】本発明に係る第１２実施例の免震装置の一部切断構成図。
【図２２】本発明に係る第１３実施例の免震装置の一部切断構成図。
【図２３】本発明に係る第１４実施例の免震装置の一部切断構成図。
【図２４】本発明に係る第１５実施例の免震装置の構成断面図。
【図２５】本発明に係る第１６実施例の免震装置の構成図。
【図２６】従来の第１の免震装置の一部切断構成図。
【図２７】従来の第２の免震装置の一部切断構成図。
【図２８】従来の第１の免震装置の正面図。
【図２９】従来の第３の免震装置の正面図。
【図３０】従来の第４の免震装置の正面図。
【図３１】従来の第５の免震装置の正面図。
【図３２】従来の第６の免震装置の正面図。
【図３３】従来の第７の免震装置の一部切断正面図。
【図３４】従来の第８の免震装置の正面図。
【符号の説明】
１…地盤、２…基礎、３…構造物、４，５，１５，１８，２０，２４，２５，２９，３７，４０，４５，４６，４９，５５，６１，６３，６７，７１，７５，８４，８９，９３，９６，  １１０…免震装置、６，７４，７８，８７，９２，９５…架台、７…免震機構、８…ベアリング、９…支持台、１０，１６…支持体、１１，１７，３８…弾性体、１２…鉄板、１３…上端板、１４…下端板、１９，３４…コイルスプリング、２１…支持部材、２２…ゴム膜、２３…空気ばね、２６…皿ばね、２７…上部ガイド、２８…下部ガイド、３０…すべり板、３１…ボールベアリング、３２…台車、３３…ガイド軸、３５…固定具、３６，６０，６２，６５，６８，６９，７０，７３，８８，１１８  …ばね、３９，４１，４４，４４ａ…減衰機構、４２…構造物支持壁、４３…案内機構、４７…浮体収容室、４８，  １０９…液体、５０…第一の架台、５１，５３…滑車、５２…ばね線材、５４…第二の架台、５６…ピット、５７，６４…上部架台、５８…ワイヤ、５９…中間架台、６６…滑車、７２，７２ａ…ストッパー、７６，７７，７９，８０…プレート、８１，８２…突起、８３…柱、８５，９０…平板、８６，９１…支柱、９４…鉛直平板、９７，９８…下部端、９９，  １００…ピストン、  １０１，  １０２…シリンダー、  １０３，  １０６…シリンダーヘッド側空間、  １０４，  １０５…シリンダーヘッド反対側空間、  １０７，１０８  …パイプ、  １１１…左側リンク、  １１２…右側リンク、  １１３，  １１４…孔、  １１５…ボルト、  １１６，  １１７…リンク外端部、  １１９…ダッシュポット。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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