(57)【要約】【課題】    小型の構造物に適用した場合にも高い免震効果が得られ、かつ安価に製造することができる免震装置を提供すること。【解決手段】地震時において、鋼球４が上下の平板２，３間で転動し、上下の平板２，３が水平方向に相対移動することにより建物本体Ｂへの地震動入力を低減することができる。そして、複数の鋼球４の平板２，３に対する転がり抵抗が小さいので、免震装置１の水平剛性が極めて小さくでき、重量の軽い小型の建物に適用した場合にも高い免震効果を得ることができる。さらに、上下の平板２，３に切削加工等により凹みを形成する必要がないので、免震装置１の製造コストを低減させることができる。【選択図】  図１
2006241841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、この支持体の上方に支持される被支持体との間に設置される免震装置であって、
上下に対向して設けられ、前記被支持体および前記支持体に各々固定される上下一対の平板と、
前記一対の平板間に介装される複数の球体と、
前記一対の平板間において前記複数の球体を囲んで配置される環状部材とを備え、
前記環状部材は、前記一対の平板のいずれか一方との間に隙間を有して配置され、前記被支持体の鉛直荷重が前記上側の平板、前記複数の球体、および前記下側の平板を介して前記支持体に伝達されることを特徴とする免震装置。
【請求項２】
請求項１に記載の免震装置において、
前記環状部材は、前記一対の平板のうちの他方の平板に固定されていることを特徴とする免震装置。
【請求項３】
請求項１に記載の免震装置において、
前記環状部材から水平方向外側に所定距離だけ離れた位置には、前記一対の平板のいずれかに固定されて当該環状部材の移動を規制する移動規制手段が設けられていることを特徴とする免震装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の免震装置において、
前記環状部材の内側の空間に対する前記複数の球体の充填率は、３０％以上かつ９０％未満に設定されていることを特徴とする免震装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の免震装置において、
前記環状部材の内側の空間に対する前記複数の球体の充填率は、９０％以上に設定されていることを特徴とする免震装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の免震装置において、
前記一対の平板は鋼板であり、前記複数の球体は鋼球であって、これらの鋼板および鋼球には、それぞれ防錆処理が施されていることを特徴とする免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震装置に関し、詳しくは、建物や橋梁等において地盤に固定された基礎構造（支持体）と上部構造（被支持体）との間に設置され、上部構造を支持するとともに上部構造への地震動入力を低減するための免震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築や土木の分野において、地盤から基礎構造を介して上部構造への地震動入力を低減させる免震装置として、積層ゴムアイソレータや転がり免震装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
特許文献１に記載された積層ゴムアイソレータは、上部構造および基礎構造にそれぞれ固定される上下のフランジと、これらのフランジ間に交互に積層されたゴムシートおよび鋼板（補強板）とを備えて構成され、ゴムシートおよび鋼板を介して上部構造の鉛直荷重を基礎構造に伝達するとともに、地震時にはゴムシートがせん断変形することにより地盤からの地震動を上部構造へ伝えない、つまり上部構造への地震動入力を低減することができるようになっている。
【０００３】
一方、特許文献２に記載された転がり免震装置は、上部構造および基礎構造にそれぞれ固定される上下の鋼製皿部材と、これらの皿部材に形成された凹み部間に転動可能に設けられた８個の球体とを備えて構成され、これらの球体を介して上部構造の鉛直荷重を基礎構造に伝達するとともに、地震時には球体が凹み部で転動することにより地盤の地震動を上部構造へ伝えない、つまり上部構造への地震動入力を低減することができるようになっている。また、転がり免震装置では、地震時に上下の皿部材間に水平方向の相対変位が生じると、皿部材の凹み部に沿って球体が移動することで、上側の皿が上方に持ち上がって上部構造の位置エネルギが蓄えられる、つまり地震エネルギを位置エネルギに変換することにより、地震エネルギを消費して上部構造の揺れを低減させるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１０５３４号公報
【特許文献２】特開２００３−９７６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に記載の積層ゴムアイソレータでは、上部構造の鉛直荷重を支持するためにゴムシートおよび鋼板を薄くする、あるいはゴムシートの剛性を高める必要があり、アイソレータ自体の水平剛性が大きくなってしまう。このため、上部構造への地震動の入力が十分に低減できなかったり、重量の軽い小型の構造物（例えば、戸建て住宅等）への適用が困難になったりするという問題がある。
また、前記特許文献２に記載の転がり免震装置では、上下の皿部材に凹み部を形成する必要があるとともに、球体同士を所定間隔に保持するための保持器が必要であるため、免震装置の加工が複雑になり製造コストが増大してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、小型の構造物に適用した場合にも高い免震効果が得られ、かつ安価に製造することができる免震装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の免震装置は、支持体と、この支持体の上方に支持される被支持体との間に設置される免震装置であって、上下に対向して設けられ、前記被支持体および前記支持体に各々固定される上下一対の平板と、前記一対の平板間に介装される複数の球体と、前記一対の平板間において前記複数の球体を囲んで配置される環状部材とを備え、前記環状部材は、前記一対の平板のいずれか一方との間に隙間を有して配置され、前記被支持体の鉛直荷重が前記上側の平板、前記複数の球体、および前記下側の平板を介して前記支持体に伝達されることを特徴とする。
【０００８】
ここで、支持体としては、建築分野における基礎構造や土木分野における橋脚などの地盤に固定された構造体が例示でき、被支持体としては、建物本体や橋桁などの免震対象となる上部構造体が例示できる。また、美術館や博物館等の建物において、床スラブ等を支持体とし、この床スラブ上に設置される収蔵棚や展示ケース等を被支持体とし、これらの間に本発明の免震装置を設置することも可能であり、このようにすれば地震時に収蔵品や展示品の落下や破損を防止することができる。
また、環状部材としては、円形環状や多角形環状等の各種のリングが適用可能であるが、地震動の振動方向が一定ではないことを考慮すると、円形環状のものが好ましい。
そして、球体の数としては、支持体の鉛直荷重の伝達、施工時における免震装置のセットのし易さ等を考慮した場合には、最小数として３個以上であればよいが、５個以上であることが好ましい。さらに、平板との接触圧を平均化して上下の平板同士の水平相対移動を安定化させるという観点では、個々の球体を小さくするとともに、球体の数を１０個以上、あるいは２０個以上に増やすことが望ましい。
【０００９】
以上の本発明によれば、上下一対の平板、複数の球体、環状部材から免震装置を構成し、環状部材で複数の球体を囲むことで、複数の球体がバラバラにならずに上下の平板間に保持されるため、これらの球体を介して被支持体の鉛直荷重を支持体に伝達するとともに、地震時には球体が平板間で転動して上下の平板が水平方向に相対移動することにより被支持体への地震動入力を低減することができる。
また、複数の球体の平板に対する転がり抵抗が小さいので、前記特許文献１の積層ゴムアイソレータと比較して免震装置の水平剛性が極めて小さくでき、重量の軽い小型の構造物に適用した場合にも高い免震効果を得ることができる。
さらに、上下一対の平板に前記特許文献２のような凹み部を形成しなくてもよいので、加工が簡単になり、免震装置の製造コストを低減させることができる。
【００１０】
さらに、本発明の請求項２に記載の免震装置は、請求項１に記載の免震装置において、前記環状部材は、前記一対の平板のうちの他方の平板に固定されていることを特徴とする。
このような構成によれば、平板に固定された環状部材によって複数の球体の転動移動が制限されることで、地震時において球体と平板との間、球体と環状部材との間、および球体同士の間に摩擦力が作用し、この摩擦力による発熱で地震エネルギが消費され、被支持体の揺れを低減することができる。すなわち、免震装置に摩擦ダンパーの機能を付加することができる。
【００１１】
また、本発明の請求項３に記載の免震装置は、請求項１に記載の免震装置において、前記環状部材から水平方向外側に所定距離だけ離れた位置には、前記一対の平板のいずれかに固定されて当該環状部材の移動を規制する移動規制手段が設けられていることを特徴とする。
ここで、移動規制手段としては、環状部材よりも径大に形成された環状の部材で構成されてもよく、また平板表面に突設された複数の突起状の部材で構成されてもよい。また、環状部材が円形環状であった場合には、初期位置の環状部材に対して同心円状に移動規制手段を設けることが望ましい。
このような構成によれば、地震時に複数の球体とともに環状部材が所定の距離だけ移動した際に、移動規制手段に当接し、その位置で移動が止まるため、複数の球体の転動移動が制限されることで、前述と同様に球体と平板との間、球体と環状部材との間、および球体同士の間に摩擦力が作用するため、免震装置に摩擦ダンパーの機能を付加することができる。この際、環状部材が移動規制手段に当接しない小変形領域では、球体の転動による小さな水平剛性で高い免震効果を得ることができ、また環状部材が移動規制手段に当接する大変形領域では、摩擦エネルギにより被支持体の揺れを効果的に低減させることができる。すなわち、被支持体の許容水平変位や想定する地震動の大きさ等に応じて、環状部材と移動規制手段との距離を適宜設定することにより、被支持体の水平変位量を制御することができる。
【００１２】
また、本発明の請求項５に記載の免震装置は、請求項２または請求項３に記載の免震装置において、前記環状部材の内側の空間に対する前記複数の球体の充填率は、３０％以上かつ９０％未満に設定されていることを特徴とする。
ここで、複数の球体の充填率とは、環状部材の内側に球体を最大限に配置、つまり球体同士および球体と環状部材とが互いに接触して隙間がない状態を１００％の充填率とし、この１００％の充填率における球体の数に対する実際に配置した球体の数の割合を意味する。
このような構成によれば、球体の充填率を３０％〜９０％に設定する、つまり球体同士や球体と環状部材との間に隙間を有してまばらに球体を配置することで、環状部材が平板に固定された場合、あるいは移動規制手段により環状部材の移動が規制された場合に、前述の摩擦力が漸増しながら作用する。すなわち、複数の球体が徐々に移動方向に片寄っていき、球体と環状部材および球体同士が接触するようになることから、摩擦力が急激にではなく次第に大きくなっていくため、球体の数を適宜設定することで摩擦力の大きさや発生状態を制御することができる。
【００１３】
一方、本発明の請求項４に記載の免震装置は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の免震装置において、前記環状部材の内側の空間に対する前記複数の球体の充填率は、９０％以上に設定されていることを特徴とする。
このような構成によれば、球体の充填率を９０％以上に設定する、つまり環状部材の内側にほぼ隙間なく複数の球体を配置することで、球体同士がガタつかずに転動することから、球体同士および球体と環状部材との摩擦力の変化を小さくし、上下の平板同士間の水平相対移動を安定化させることができる。また、球体の数が多くなることで、球体と平板との接触圧を平均化することができる。
【００１４】
また、本発明の請求項６に記載の免震装置は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の免震装置において、前記一対の平板は鋼板であり、前記複数の球体は鋼球であって、これらの鋼板および鋼球には、それぞれ防錆処理が施されていることを特徴とする。
このような構成によれば、鋼板および鋼球に防錆処理を施すことで、錆の発生が防止でき、球体と平板との間の転動特性および摩擦特性を長期間にわたって安定化させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のような本発明の免震装置によれば、小型の構造物に適用した場合にも高い免震効果が得られ、かつ安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、第２実施形態以降において、次の第１実施形態で説明する構成部材と同じ構成部材、および同様な機能を有する構成部材には、第１実施形態の構成部材と同じ符号を付し、それらの説明を省略または簡略化する。
【００１７】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る免震装置１を示す断面図である。図２は、免震装置１を示す平面図である。図３は、免震装置１の動作を示す拡大断面図である。
図１〜図３において、免震装置１は、例えば戸建て住宅等の小型の建物に設けられるもので、支持体としての基礎構造Ａと、この基礎構造Ａの上方に支持される被支持体としての建物本体Ｂとの間に設置されている。この免震装置１は、建物本体Ｂおよび基礎構造Ａに各々固定される上下一対の平板２，３と、これら一対の平板２，３間に介装される複数の球体としての鋼球４と、一対の平板２，３間において複数の球体４を囲んで配置される環状部材としての鋼製のリング５とを備えて構成されている。
下側の平板３は、基礎構造Ａの基礎スラブＡ１から立ち上がった立上部Ａ２にアンカーボルト３Ａを介して固定され、上側の平板２は、建物本体Ｂの床Ｂ１を支持する土台Ｂ２にアンカーボルト２Ａを介して固定されている。そして、上下の平板２，３は、所定の厚さ寸法を有した鋼板であり、互いに上下に平行に対向して接触しないようにして設けられている。
【００１８】
複数の鋼球４は、例えばパチンコ玉と同材質から略同サイズに略同製法によって製造されたもので、リング５の内側にほぼ隙間なく（本実施形態では、約８０個）充填されている。この鋼球４の充填率は、略１００％（９０％以上）であり、鋼球４同士および鋼球４とリング５とが接触するとともに、リング５内で鋼球４がガタつかないようになっている。
リング５は、鋼球４の直径寸法よりも小さな高さ寸法を有し、下側の平板３上に載置されているだけであり、一方の平板である上側の平板２との間に隙間を有して配置されている。これにより、建物本体Ｂの鉛直荷重は、リング５に作用することなく、上側の平板２、複数の鋼球４、および下側の平板３を介して基礎構造Ａに伝達されるようになっている。
なお、上下の平板２，３、鋼球４、およびリング５には、適宜な防錆処理が施されている。
【００１９】
以上のような免震装置１を備えた建物に地震が入力した場合には、図３に示すように、地盤と一体に振動する基礎構造Ａに固定された下側の平板３に対して、上側の平板２および建物本体Ｂが水平方向（図中、矢印で示すように右方向）に移動する。すなわち、複数の鋼球４が図中、右側に向かって転動するとともに、鋼球４の転動に伴ってリング５が右側に移動し、この鋼球４の転動移動距離の倍の距離だけ、上側の平板２が下側の平板３に対して右側に相対移動する。この相対移動の際の鋼球４の転がり抵抗は、極めて小さいため、基礎構造Ａと建物本体Ｂとを連結する水平剛性は、ほぼゼロであり、地盤からの地震動が建物本体Ｂには、ほとんど入力しないようになっている。すなわち、地盤および基礎構造Ａが水平方向に振動しても、建物本体Ｂは初期位置にとどまり、建物本体Ｂに慣性力による水平力が作用しないようになっている。
【００２０】
なお、以上の免震装置１では、基礎構造Ａと建物本体Ｂとの相対変位を復元させるためのばね部材や、相対変位によって減衰力を発揮するダンパー等が設けられていないが、これらのばね部材およびダンパーが別途設置されていてもよい。ばね部材およびダンパーとしては、例えば、鋼材の弾塑性変形により復元力および減衰力を発生する弾塑性ダンパーを用いることができる。また、ダンパーとしてオイルダンパー等の粘性ダンパーを用いてもよい。一方、ばね部材やダンパーを設けなかったとしても、小型の建物であれば地震後に建物本体Ｂを人手や小型の重機で押し戻すことで、初期位置に復元させることも可能である。
【００２１】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）すなわち、地震時において、鋼球４が上下の平板２，３間で転動し、上下の平板２，３が水平方向に相対移動することにより建物本体Ｂへの地震動入力を低減することができる。そして、複数の鋼球４の平板２，３に対する転がり抵抗が小さいので、免震装置１の水平剛性が極めて小さくでき、重量の軽い小型の建物に適用した場合にも高い免震効果を得ることができる。さらに、上下の平板２，３に切削加工等を施す必要がないので、免震装置１の製造コストを低減させることができる。
【００２２】
（２）また、リング５内側の空間に対する鋼球４の充填率を９０％以上（ほぼ１００％）に設定したことで、鋼球４同士がガタつかずに転動することから、上下の平板２，３同士間の水平相対移動を安定化させることができる。さらに、鋼球４の数が多くなることで、鋼球４と平板２，３との接触圧を平均化することができ、建物本体Ｂの鉛直荷重を安定して基礎構造Ａに伝達することができる。
【００２３】
（３）また、平板２，３、鋼球４、およびリング５に防錆処理を施すことで、錆の発生が防止でき、鋼球４と平板２，３およびリング５との間の転動特性および摩擦特性を長期間にわたって安定化させることができる。
【００２４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図４〜図６に基づいて説明する。
図４(Ａ)，(Ｂ)は、本発明の第２実施形態に係る免震装置１Ａを示す平面図および側面図である。図５は、免震装置１Ａの動作を示す拡大断面図である。図６は、免震装置１Ａにおける相対変位とせん断力との関係を示す図である。
免震装置１Ａは、前記第１実施形態の免震装置１と略同一の構成を備えているが、リング５を下側の平板３に固定した点が第１実施形態と相違している。
すなわち、免震装置１Ａにおいて、リング５は、他方の平板である下側の平板３に溶接固定されている。
【００２５】
このような免震装置１Ａによれば、地震時において、図５に示すように、リング５の内側で複数の鋼球４がほとんど水平移動することなく、静止あるいは一定位置で回転している。すなわち、平板２と鋼球４との摩擦力をＦ１、平板３と鋼球４との摩擦力をＦ２、鋼球４同士の摩擦力をＦ３およびＦ４とすると、摩擦力Ｆ１や摩擦力Ｆ２に比べて摩擦力Ｆ３や摩擦力Ｆ４が大きい場合には、平板２，３と鋼球４との間で滑りが生じ、鋼球４はほぼ静止状態を保つ。これとは逆に、摩擦力Ｆ１や摩擦力Ｆ２に比べて摩擦力Ｆ３や摩擦力Ｆ４が小さい場合には、平板２，３の水平移動により、鋼球４が一定位置で回転する。そして、リング５に接する鋼球４は、リング５に接しない鋼球４よりも回転しにくくなっている。さらに、上下の平板２，３と鋼球４との間に摩擦力Ｆ１，Ｆ２が発生し、これにより上下の平板２，３間にせん断力Ｑが作用する。このせん断力Ｑは、先ず、上側の平板２から各鋼球４に摩擦力Ｆ１として伝達される。そして、各鋼球４同士の間および鋼球４からリング５への支圧力として伝達され、下側の平板３には、各鋼球４からの摩擦力Ｆ２とリング５からのせん断力Ｐ１としてせん断力Ｑが伝達される。
【００２６】
以上のようにして上下の平板２，３間に作用するせん断力Ｑと、上下の平板２，３間の水平方向の相対変位δとの関係は、図６に示すような履歴ループＲ１に沿って変化するようになっている。すなわち、上下の平板２，３間に作用するせん断力Ｑが、免震装置１Ａに作用している建物本体Ｂの鉛直加重Ｎと、免震装置１Ａにおける見かけの動摩擦係数μとの積に達すると、上下の平板２，３間に相対変位δが生じ、その時のせん断力（Ｑ＝μＮ）を維持したまま水平変位δが増大する（図中、右矢印）。そして、逆方向（図中、マイナス）のせん断力Ｑが作用すると（図中、下矢印）、上下の平板２，３間に逆向きの相対変位δが生じ、水平変位がゼロの初期位置を通り過ぎて逆側に向かって水平変位δが増大する（図中、左矢印）。さらに、図中、プラス方向のせん断力Ｑが作用すると（図中、上矢印）、相対変位δが図中、プラス方向に転じる（図中、右矢印）。
このように、上下の平板２，３間に作用するせん断力Ｑおよび相対変位δが大きな面積の履歴ループＲ１を描くことで、履歴エネルギが消費され、地震エネルギを吸収することができるようになっている。つまり、免震装置１Ａは、免震アイソレータとしての機能に併せ、摩擦による減衰力を発揮する摩擦ダンパーとしての機能を有していることになる。
【００２７】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（４）すなわち、免震装置１Ａが摩擦ダンパーとして機能することで、地震エネルギを吸収して建物本体Ｂの揺れを低減することができる。
【００２８】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について、図７、図８に基づいて説明する。
図７(Ａ)，(Ｂ)は、本発明の第３実施形態に係る免震装置１Ｂを示す平面図および側面図である。図８は、免震装置１Ｂにおける相対変位とせん断力との関係を示す図である。
免震装置１Ｂは、前記第１実施形態の免震装置１と略同一の構成を備えているが、リング５の移動を規制する移動規制手段としての第２リング６が設けられている点が第１実施形態と相違している。
すなわち、免震装置１Ｂにおいて、リング５から水平方向外側に所定距離だけ離れた位置には、リング５と同心円状に第２リング６が下側の平板３に溶接固定されている。
【００２９】
このような免震装置１Ｂによれば、地震時において、図７に想像線で示すように、リング５および複数の鋼球４が水平移動した際に第２リング６に当接し、当接した位置よりも外側にリング５が移動できないようになっている。このため、第２リング６に当接した状態のリング５の内側では、複数の鋼球４が、前記第２実施形態の場合と同様に、水平移動することなく、静止あるいは一定位置で回転することとなり、上下の平板２，３と鋼球４との間に摩擦力が発生し、これにより上下の平板２，３間にせん断力Ｑが作用する。
【００３０】
以上の免震装置１Ｂにおける上下の平板２，３間に作用するせん断力Ｑと、上下の平板２，３間の水平方向の相対変位δとの関係は、図８に示すような履歴ループＲ２に沿って変化するようになっている。すなわち、第２リング６にリング５が当接するまでは、せん断力Ｑがほとんどゼロの状態で相対変位δが増大（または減少）し、第２リング６にリング５が当接した時点でせん断力（Ｑ＝μＮ）が発生、このせん断力（Ｑ＝μＮ）を維持したまま水平変位δが増大する。相対変位δが逆方向に転じる、すなわちリング５および複数の鋼球４が逆方向に水平移動すると、せん断力Ｑがゼロになり、相対変位δがゼロの初期位置に向かって減少（または増大）する。
このように、小さな変形領域では上下の平板２，３間にせん断力Ｑが作用せず、リング５が第２リング６に当接する大きな変形領域において、せん断力Ｑおよび相対変位δが履歴ループＲ２を描くことで、履歴エネルギが消費されて地震エネルギを吸収することができるようになっている。つまり、免震装置１Ｂは、免震アイソレータとしての機能に併せ、相対変位δの大きさに応じた減衰力を発揮する摩擦ダンパーとしての機能を有していることになる。
【００３１】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（５）すなわち、小変形領域では、鋼球４の転動による小さな水平剛性で高い免震効果を得ることができ、また大変形領域では、摩擦ダンパーとして機能することで建物本体Ｂの揺れを効果的に低減させることができる。従って、建物本体Ｂの許容水平変位や想定する地震動の大きさ等に応じて、リング５と第２リング６との距離を適宜設定することにより、建物本体Ｂの応答変位量を適切に制御することができる。
【００３２】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について、図９、図１０に基づいて説明する。
図９は、本発明の第４実施形態に係る免震装置１Ｃを示す平面図である。図１０は、免震装置１Ｃにおける相対変位とせん断力との関係を示す図である。
免震装置１Ｃは、前記第２実施形態の免震装置１Ａと略同一の構成を備えているが、リング５の内側の空間に対する複数の鋼球４の充填率が第２実施形態と相違している。
すなわち、免震装置１Ｃにおいて、鋼球４は、リング５の内側空間に対して３０％程度（３０％以上、９０％未満）の充填率で充填されており、鋼球４同士や鋼球４とリング５との間に隙間が形成されている。
【００３３】
このような免震装置１Ｃによれば、地震時において、リング５の内側で複数の鋼球４が転動して水平移動し、水平変位δが増大（または減少）する。この際、鋼球４がリング５内で転動するとともに、順次リング５の内壁および他の鋼球４に当接することで、鋼球４と平板２，３との間に摩擦力が生じ、上下の平板２，３間に作用するせん断力Ｑが徐々に大きくなっていく。そして、鋼球４がリング５内の片側に寄った状態で転動しなくなると、上下の平板２，３間のせん断力Ｑが一定になり、さらに相対変位δが逆方向に転じると、せん断力Ｑがゼロになり、相対変位δがゼロの初期位置に向かって減少（または増大）する。
このように、小さな変形領域では上下の平板２，３間に作用するせん断力Ｑが徐々に大きくなり、鋼球４がリング５内の片側に寄った大きな変形領域において、せん断力Ｑが一定となるような履歴ループＲ３を描くことで、履歴エネルギが消費されて地震エネルギを吸収することができるようになっている。つまり、免震装置１Ｃは、免震アイソレータとしての機能に併せ、相対変位δの大きさに応じた減衰力を発揮する摩擦ダンパーとしての機能を有していることになる。
【００３４】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（６）すなわち、相対変位δの大きさに応じて徐々に摩擦力が増大するような摩擦ダンパーとして免震装置１Ｃが機能することで、建物本体Ｂの揺れを効果的に低減させることができる。この際、摩擦力が急激にではなく次第に大きくなっていくため、鋼球４の数を適宜設定することで摩擦力の大きさや発生状態を適切に制御することができる。
【００３５】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について、図１１、図１２に基づいて説明する。
図１１は、本発明の第５実施形態に係る免震装置１Ｄを示す平面図である。図１２は、免震装置１Ｄにおける相対変位とせん断力との関係を示す図である。
免震装置１Ｄは、前記第３実施形態の免震装置１Ｂと略同一の構成を備えているが、リング５の内側の空間に対する複数の鋼球４の充填率が第３実施形態と相違している。
すなわち、免震装置１Ｄにおいて、鋼球４は、前記第４実施形態と同様に、リング５の内側空間に対して３０％程度（３０％以上、９０％未満）の充填率で充填されており、鋼球４同士や鋼球４とリング５との間に隙間が形成されている。
【００３６】
このような免震装置１Ｄによれば、地震時において、リング５の内側で複数の鋼球４が転動して水平移動し、この鋼球４の移動に伴ってリング５が水平移動することで水平変位δが増大（または減少）する。この際、リング５の移動が第２リング６で規制されるまでは、上下の平板２，３間には、せん断力Ｑが作用しない。そして、リング５が第２リング６に当接した状態では、鋼球４が順次リング５の内壁および他の鋼球４に当接することで、鋼球４と平板２，３との間に摩擦力が生じ、上下の平板２，３間に作用するせん断力Ｑが徐々に大きくなっていく。さらに、鋼球４がリング５内の片側に寄った状態で転動しなくなると、上下の平板２，３間のせん断力Ｑが一定になり、相対変位δが逆方向に転じると、せん断力Ｑがゼロになり、相対変位δがゼロの初期位置に向かって減少（または増大）する。
このように、小さな変形領域では上下の平板２，３間にせん断力Ｑが作用せず、相対変位δが大きくなって行くに従ってせん断力Ｑが徐々に大きくなり、さらに大きな変形領域において、せん断力Ｑが一定となるような履歴ループＲ４を描くことで、履歴エネルギが消費されて地震エネルギを吸収することができるようになっている。つまり、免震装置１Ｄは、免震アイソレータとしての機能に併せ、相対変位δの大きさに応じた減衰力を発揮する摩擦ダンパーとしての機能を有していることになる。
【００３７】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（７）すなわち、小変形領域では、鋼球４の転動による小さな水平剛性で高い免震効果を得ることができ、また相対変位δの大きさに応じて徐々に摩擦力が増大するような摩擦ダンパーとして免震装置１Ｄが機能することで、建物本体Ｂの揺れを効果的に低減させることができる。
【００３８】
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記各実施形態においては、建物の基礎構造Ａと建物本体Ｂとの間に免震装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを設置したが、本発明の免震装置は、建築分野における建物に限らず、土木分野における橋梁や高架道路等に設置してもよい。この際、橋梁や高架道路等における橋脚と橋桁（路盤）との間に免震装置を設置して橋桁（路盤）への地震動入力を低減させるようにできる。さらに、建築や土木の構造物に限らず、美術館や博物館等の建物において、収蔵棚や展示ケース等を本発明の免震装置で支持することも可能であり、このようにすれば地震時に収蔵品や展示品の落下や破損を防止することができる。
【００３９】
また、前記第２、第４実施形態では、リング５を下側の平板３に溶接固定したが、これに限らず、上側の平板２に固定してもよく、また溶接固定に限らず他の固定方法を採用してもよい。これと同様に、前記第３、第５実施形態では、第２リング６を下側の平板３に溶接固定したが、これに限らず、上側の平板２に固定してもよく、また溶接固定に限らず他の固定方法を採用してもよい。また、移動規制手段としては、第２リング６のような環状の部材に限らず、平板２，３表面に突設された複数の突起状の部材で構成してもよい。
また、複数の球体としては、鋼球４に限らず、ガラスやセラミックス等の材料から形成されたものでもよい。
さらに、本発明の免震装置に各種のダンパーを組み合わせてもよい。
【００４０】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る免震装置を示す断面図である。
【図２】前記免震装置を示す平面図である。
【図３】前記免震装置の動作を示す拡大断面図である。
【図４】(Ａ)，(Ｂ)は、本発明の第２実施形態に係る免震装置を示す平面図および側面図である。
【図５】前記免震装置の動作を示す拡大断面図である。
【図６】前記免震装置における相対変位とせん断力との関係を示す図である。
【図７】(Ａ)，(Ｂ)は、本発明の第３実施形態に係る免震装置を示す平面図および側面図である。
【図８】前記免震装置における相対変位とせん断力との関係を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る免震装置を示す平面図である。
【図１０】前記免震装置における相対変位とせん断力との関係を示す図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る免震装置を示す平面図である。
【図１２】前記免震装置における相対変位とせん断力との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…免震装置、２…一方である上側の平板、３…他方である下側の平板、４…球体としての鋼球、５…環状部材としてのリング、６…移動規制手段としての第２リング、Ａ…支持体としての基礎構造、Ｂ…被支持体としての建物本体。
【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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