(57)【要約】【課題】  免震ゴム装置とすべり支承装置とを用いた従来の免震層をアスペクト比（搭状比）５以上のいわゆるスレンダーな建築物に適用した場合、免震ゴム装置のゴムに大きな引張力が作用すると、ゴムに空洞が発生し、さらに、ゴムに大きな変形が加わるとゴムが破断する。【解決手段】  本発明による建物１の免震構造は、免震ゴム装置２と弾性すべり支承装置３と流体系ダンパー装置（オイルダンパー装置４）とで免震層を構成した。また、制御機構８が、流体系ダンパー装置をロック状態とロック解除状態とに設定して、ロック解除状態においては、免震層の応答速度の上昇に伴って減衰力も徐々に上昇するような特性で流体系ダンパー装置を作動させ、ロック状態においては、免震層の応答速度の０近傍でロック解除状態よりも大きな減衰力を発生した後に免震層の応答速度の上昇に比例して減衰力も徐々に上昇するような特性で流体系ダンパー装置を作動させた。【選択図】        図１
2006144346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
免震ゴム装置と弾性すべり支承装置と流体系ダンパー装置とで免震層が構成されたことを特徴とする建物の免震構造。
【請求項２】
流体系ダンパー装置が制御機構を備え、制御機構が、流体系ダンパー装置をロック状態とロック解除状態とに設定して、ロック解除状態においては、免震層の応答速度の上昇に伴って減衰力も徐々に上昇するような特性で流体系ダンパー装置を作動させ、ロック状態においては、免震層の応答速度の０近傍でロック解除状態よりも大きな減衰力を発生した後に免震層の応答速度の上昇に比例して減衰力も徐々に上昇するような特性で流体系ダンパー装置を作動させることを特徴とする請求項１に記載の建物の免震構造。
【請求項３】
流体系ダンパー装置として、建物の短辺に沿った方向の力に対する減衰力を生じさせるもののみを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の建物の免震構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の免震部材で構成された建物の免震構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
免震建物の揺れ周期Ｔは、建物の質量をｍ、水平方向の力に対する免震層の剛性をＫとすると、Ｔ＝２π√（ｍ／Ｋ）（秒）で求まる。免震層を構成する免震部材として、建物の鉛直加重を安定して支持する機能と建物に水平方向の復元力を与える機能とを有する免震ゴム装置（ゴムと鋼板とを交互に多数枚積層した構造の装置）のみを備えた免震建物の場合、水平方向の力に対する免震層の剛性Ｋが高くなり、揺れ周期Ｔを長くできない。そこで、免震層の上記剛性Ｋを下げるために、免震部材として免震ゴム装置とすべり支承装置とを用いて免震層を構成した免震建物が知られている（例えば、特許文献１等）。
【特許文献１】特開平１１−２９３９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
免震ゴム装置とすべり支承装置とを用いて免震層を構成した従来例の場合、強風時や地震時の免震層の変形を抑制するために、免震層の降伏耐力を建物重量の３〜５％程度に設定している。しかし、このように設定された免震層をアスペクト比（搭状比）５以上のいわゆるスレンダーな建築物に適用すると、建物を回転させる方向の力が免震層に加わりやすくなり、免震層の免震ゴム装置のゴムに引張力が作用しやすくなる。免震ゴム装置のゴムは引張力に対しては弱いため、免震ゴム装置のゴムに大きな引張力が作用すると、ゴムに空洞が発生し、さらに、ゴムに大きな変形が加わるとゴムが破断するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明による建物の免震構造は、免震ゴム装置と弾性すべり支承装置と流体系ダンパー装置とで免震層が構成されたことを特徴とする。流体系ダンパー装置が制御機構を備え、制御機構が、流体系ダンパー装置をロック状態とロック解除状態とに設定して、ロック解除状態においては、免震層の応答速度の上昇に伴って減衰力も徐々に上昇するような特性で流体系ダンパー装置を作動させ、ロック状態においては、免震層の応答速度の０近傍でロック解除状態よりも大きな減衰力を発生した後に免震層の応答速度の上昇に比例して減衰力も徐々に上昇するような特性で流体系ダンパー装置を作動させることや、流体系ダンパー装置として、建物の短辺に沿った方向の力に対する減衰力を生じさせるもののみを設けたことも特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、免震層を免震ゴム装置と弾性すべり支承装置と流体系ダンパー装置とで形成したので、水平方向の力に対する免震層の剛性を小さくできて免震建物の揺れ周期を長くでき、免震層の降伏耐力を下げることができるので、免震層の免震効果を高めることができるとともに、免震ゴム装置のゴムの破断を防止できる。さらに、流体系ダンパー装置による減衰機能により免震層の水平方向の変位を抑制できるので、免震層の耐久性を上げることができるとともに、免震ゴム装置のゴムの破断防止効果をさらに向上できる。また、上述のように免震層の降伏耐力を下げて、強風時や地震時に免震層が変形しやすい構成とした上で、制御機構が、流体系ダンパー装置をロック状態とロック解除状態とに設定して流体系ダンパー装置を作動させる構成とした。よって、制御機構が流体系ダンパー装置をロック解除状態に設定して流体系ダンパー装置を作動させた場合には、地震時において免震層を変位させて免震効果を発揮させることができるとともに、流体系ダンパー装置の減衰機能により建物の揺れを減衰させる状態に設定できることから、免震層の耐久性を高くでき、かつ、居住性の良好な免震建物を実現できる。また、制御機構が、流体系ダンパー装置をロック状態に設定して流体系ダンパー装置を作動させた場合には、流体系ダンパー装置の減衰力で免震層の降伏耐力を上げるので、強風時において建物の揺れを防止でき、強風時においての居住性の良好な免震建物を実現できて、免震層の耐久性も向上できる。流体系ダンパー装置として、建物の短辺に沿った方向の力に対する減衰力を生じさせるもののみを設けたことで、地震や強風により揺れやすい方向に減衰力を与えることができて、居住性の良好な免震構造建物を提供できるとともに、流体系ダンパー装置の設置数を削減できるために、経済的に有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１〜図７は本形態の免震建物の免震構造を示し、図１は免震構造の概要を示し、図２は免震ゴム装置を示し、図３は弾性すべり支承装置を示し、図４はオイルダンパー装置を示し、図５は建物の下に配置される免震部材としての免震ゴム装置と弾性すべり支承装置とオイルダンパー装置の配置を示し、図６は免震構造を構成する免震層の総合特性を示し、図７はオイルダンパー装置のロック解除状態時とロック状態時の特性を示す。
【０００７】
本形態の免震建物は、図１に示すように、建物１の下に、免震部材としての免震ゴム装置２と弾性すべり支承装置３とオイルダンパー装置４とによる免震層９０で構成された免震構造を備え、かつ、建物１の頂上に設けられた風向風速計５と、建物１の免震ピット基礎６に設けられた加速度計７と、風向風速計５により計測された風向情報と風速情報と加速度計７により計測された地震の大きさの情報とを入力してオイルダンパー装置４を制御する制御装置８とを備える。制御装置８は建物１に設けられる。
【０００８】
図２に示すように、免震ゴム装置２は、例えばゴム９と鋼板１０とが交互に多数枚積層されてこれらが接着により互いに連結された積層体１１と、積層体１１の上面に図外のボルト等の固定材で取付けられた上部フランジ１２と、積層体１１の下面に図外のボルト等の固定材で積層体１１の下面に取付けられた下部フランジ１３とを備える。ゴム９は天然系ゴムにより形成される。建物１の下面１ａに形成される免震上部基礎部１４の下面には上部フランジ１２を連結可能とする上部ベース１５が取付けられ、免震ピット基礎６上に形成された免震下部基礎部１６の上面には下部フランジ１３を連結可能とする下部ベース１７が取付けられる。上部ベース１５と下部ベース１７は、金属袋体の内側に雌ねじの形成された複数の袋ナット部１８及びスタッドボルト１９を金属製の平板に設けたものである。免震上部基礎部１４の下面への上部ベース１５の取付けは以下の通りである。まず、平板に形成された図外のボルト貫通孔の位置に合わせて袋ナット部１８を所定の数だけ溶接等の結合手段で平板に取付けるとともに、平板にコンクリートとの接続を確実にするためのスタッドボルト１９を必要数取付けて上部ベース１５を形成しておく。この上部ベース１５を図外の型枠内の所定の位置に設置し、型枠内に免震上部基礎部１４の鉄筋コンクリート部を打設充填することで、この鉄筋コンクリート部により形成される免震上部基礎部１４の下面に上部ベース１５が取付けられる。上部ベース１５と上部フランジ１２とが上部フランジ１２に形成された上記ボルト貫通孔を通して袋ナット部１８の雌ねじに締結されるボルト２１により結合される。免震下部基礎部１６の上面への下部ベース１７の取付け方法も同様であり、免震下部基礎部１６の上面に取付けられた下部ベース１７と下部フランジ１３とがボルト２１により結合される。
【０００９】
図３に示すように、弾性すべり支承装置３は、上記免震下部基礎部１６とは異なる位置に設けられた免震下部基礎部３１の上面に取付けられた下側部材３２と、上記免震上部基礎部１４とは異なる位置に設けられた免震上部基礎部３３の下面に取付けられた上側部材３４とにより形成される。下側部材３２は、免震下部基礎部３１の上面に取付けられた上記下部ベース１７と同様の構成の下部ベース３５にボルト２１で結合された下部フランジ３６と、この下部フランジ３６の上面に図外の固定手段で取付けられた基材３７と、基材３７の上面に図外の固定手段で取付けられた台板３８とにより形成される。上側部材３４は、免震上部基礎部３３の下面に取付けられた上部ベース３９にボルト２１で結合された上部フランジ４０と、この上部フランジ４０の下面に図外の固定手段で取付けられた弾性基材４１と、弾性基材４１の下面に図外の固定手段で取付けられたすべり板４２とにより形成される。弾性基材４１はゴム等の弾性材により形成される。すべり板４２の下面と台板３８の上面とが接触し、台板３８の上面上をすべり板４２がすべるように、すべり板４２と台板３８とは、摩擦係数の小さい材料で形成される。すべり板４２と台板３８との間の摩擦係数を例えばμ＝０．１以下に設定することで、免震層９０の降伏耐力を下げて、免震層９０による免震効果を高めることができる。
【００１０】
図４に示すように、流体系ダンパー装置としてのオイルダンパー装置４は、一端にピストン４４を有したロッド４５とシリンダ４６と制御機構４７とを備える。ロッド４５の一端に設けられたピストン４４はシリンダ４６の一端面と他端面との間を移動可能なようにシリンダ４６内に封入されてシリンダ４６内に２つのオイル室、すなわち、第１オイル室４８と第２オイル室４９とを区画形成する。ロッド４５はシリンダ４６の一端面に形成されたロッド貫通孔５０を介して外部に延長する。ピストン４４の外周とシリンダ４６の内壁との間やロッド４５の外周とロッド貫通孔５０との間は図外のゴムパッキン等で油密に形成される。ロッド４５の他端は取付部材５１の軸支持部材７５により水平方向に回動自在に連結され、取付部材５１がアンカーボルト等の固定具５２で免震ピット基礎６に固定される。シリンダ４６の他端面にはロッド４６と同軸状に取付けられた支持ロッド５３を備え、この支持ロッド５３の他端が取付部材５４の軸支持部材７５により水平方向に回動自在に連結され、取付部材５４がアンカーボルト等の固定具５２で建物１の基礎の下面１ａに固定される。
【００１１】
制御機構４７は、第１オイル室４８とタンク５５とをつなぐオイル路５６と、オイル路５６の途中に設けられたオリフィス５７と、オイル路５６においてオリフィス５７よりタンク５５側に設けられた油路開閉弁５８、第２オイル室４９とタンク５５とをつなぐオイル路５９と、オイル路５９において第２オイル室４９の直後の位置に設けられたチェック弁６０と、オイル路５６におけるオリフィス５７の直前位置とオイル路５９におけるチェック弁６０よりタンク５５側とをむすぶオイル路６１と、オイル路６１の途中に設けられたリリーフ弁６２と、ピストン４４に形成されて第１オイル室４８と第２オイル室４９とをつなぐオイル路６３と、オイル路６３の途中に設けられたチェック弁６４とを備える。
【００１２】
図５は建物１の基礎の下面１ａ側から見た上記各免震部材の配設態様を示す。建物１は、断面矩形形状で、矩形の相対峙する一対の辺が短く、矩形の相対峙するもう一対の辺が長い、アスペクト比（搭状比）が５以上の高層建物である。図５に示すように、各免震部材は、矩形の相対峙する一対の辺である短辺７０；７１に沿って、矩形の相対峙するもう一対の辺である一方の長辺７２側から他方の長辺７３側にかけて、免震ゴム装置２、オイルダンパー装置４、弾性すべり支承装置３、オイルダンパー装置４、免震ゴム装置２の順に配設される。このような配置の免震部材の組が、長辺７２；７３に沿った方向に複数組設けられる。すなわち、建物１の短辺７０；７１に沿った方向（風や地震で建物が揺れやすい方向）の揺れを抑制する配置となっている。オイルダンパー装置４はロッド４５に沿った方向の力に対して減衰力を生じさせるため、取付方によって減衰力を作用させる方向が決まる。そこで、建物１を揺らせやすい建物１の短辺７０；７１に沿った方向の力に対して減衰力を生じさせるように取付けられた複数のオイルダンパー装置４のみを設けるようにし、建物１を揺らせにくい建物１の長辺７２；７３に沿った方向の力に対して減衰力を生じさせるためのオイルダンパー装置は設けないようにしたので、地震や強風により揺れやすい方向に減衰力を与えることができて、居住性の良好な免震構造建物を得ることができ、かつ、オイルダンパー装置４を設ける数を削減できるために、経済的に有利である。
【００１３】
免震ゴム装置２や弾性すべり支承装置３は、水平面上の全方位に変位できるものであるが、オイルダンパー装置４のロッド４５は建物１の短辺７０；７１に沿った方向にしか移動しない。したがって、ロッド４５；５３と取付部材５１；５４とが固定状態に連結されている場合においては、建物１に建物１の長辺７２；７３に沿った方向の力が加わった場合にロッド４５；５３と取付部材５１；５４との連結部が破壊してしまう可能性がある。そこで、図４に示すように、ロッド４５及び支持ロッド５３の他端が取付部材５１；５４に止ねじ７４などで固定された軸支持部材７５；７５の支持軸７６；７６により支持されて、ロッド４５及び支持ロッド５３が支持軸７６；７６を中心として水平方向に移動可能に連結されたので、オイルダンパー装置４の連結部の破壊を防止できる。
【００１４】
本形態による免震ゴム装置２と弾性すべり支承装置３とオイルダンパー装置４とで構成された免震層９０の総合特性は図６のようになる。図６において、縦軸は免震層９０に加わる水平方向の加重Ｐ（Ｗ）、横軸は免震層９０の水平方向の変形量δ（ｃｍ）である。また、オイルダンパー装置４の特性は図７のようになる。図７において、縦軸は減衰力（ＫＮ）、横軸は免震層の応答速度（ｃｍ／ｓ）である。
【００１５】
制御装置８によるオイルダンパー装置４の制御について説明する。
制御装置８は、風向風速計５から建物１の短辺７０；７１に沿った方向の所定値以上の速度（例えば風速４０ｍ／ｓ以上）の風が吹いていることを示す強風情報を入力（検出）していなかったり、強風情報を入力したか否かに拘わらず、加速度計７からの所定値以上（例えば８０ｇａｌ以上）の加速度値による地震情報を入力した場合には、オイルダンパー装置４の油路開閉弁５８を開閉する図外のソレノイドを制御して油路開閉弁５８を「開状態」に維持してオイルダンパー装置４をロック解除状態とする。これにより、第１オイル室４８のオイルがオリフィス５７を介して減衰力を作動させながらタンク５５へと流れる。この場合、オイルダンパー装置４は、図７（ａ）の実線で示した特性Ａのようなリニヤ型の減衰性能、あるいは、図７（ａ）の点線で示した特性Ｂのようなバイリニヤ型の減衰性能を発揮する状態、すなわち、ロック解除状態に設定され、免震層９０は図６の実線で示した総合特性Ａで作動する。つまり、制御機構４７は、ロック解除状態においては、免震層の応答速度の上昇に伴って減衰力も徐々に上昇するような特性で流体系ダンパー装置４を作動させる状態に維持される。ロック解除状態に設定されたオイルダンパー装置４は、免震層９０の降伏耐力を下げるので、免震層９０は、地震時において、水平方向に変位しやすく免震効果を発揮できる状態に設定されるとともに、免震ゴム装置のゴムの破断を防止でき、また、流体系ダンパー装置４の減衰機能により建物の揺れを減衰できる。よって、免震層の耐久性を高くでき、かつ、居住性の良好な免震建物を実現できる。小地震時であれば、水平方向の加重Ｐは免震層９０の降伏耐力θｙ１より小さい場合が多いので、免震層９０は水平方向の加重が降伏耐力θｙ１に到達しない範囲で作動する場合が多く、この場合、オイルダンパー装置４による減衰力で免震層９０の建物１の短辺に沿った方向の変位を防止できる。
【００１６】
制御装置８は、風向風速計５から建物１の短辺７０；７１に沿った方向の所定値以上の速度（例えば風速４０ｍ／ｓ以上）の風が吹いていることを示す強風情報を入力し、かつ、加速度計７からの所定値以上（例えば８０ｇａｌ以上）の加速度値による地震情報を入力しなければ、オイルダンパー装置４の油路開閉弁５８を開閉する図外のソレノイドを制御して油路開閉弁５８を「閉状態」に維持することにより、オリフィス５７とタンク５５とを結ぶオイル路５６を遮断してオイルダンパー装置４をロック状態とする。この場合、風圧によりロッド４５が建物１の短辺７０；７１に沿った方向における矢印Ａ（図４参照）の方向に移動した場合には、タンク５５からのオイルがチェック弁６０を経由して第２オイル室４９に供給されるとともに、第１オイル室４８のオイルがリリーフ弁６２を通じて減衰力を発生させながら、タンク５５へリリーフされる。また。風圧によりロッド４５が建物１の短辺７０；７１に沿った方向における矢印Ｂの方向（図４参照）に移動した場合には、第２オイル室４９のオイルがピストン４４内のチェック弁６４を介して第１オイル室４８に入り、さらに、この第１オイル室４８及びリリーフ弁６２を通じて減衰力を発生させながら、タンク５５へリリーフされる。この場合、オイルダンパー装置４は、図７（ｂ）に示すように、免震層の応答速度の０付近で大きな減衰力(高い降伏耐力を維持した状態)を発生した後に免震層の応答速度の上昇に比例して減衰力も徐々に上昇するような特性Ｃで作動する状態、すなわち、ロック状態に設定され、免震層９０は図６の破線で示した総合特性Ｂで作動する。つまり、制御機構４７は、ロック状態においては、免震層の応答速度の０近傍でロック解除状態よりも大きな減衰力を発生した後に免震層の応答速度の上昇に比例して減衰力も徐々に上昇するような特性Ｃで流体系ダンパー装置４を作動させる状態に維持される。このようなロック状態に設定されたオイルダンパー装置４は、建物１の短辺７０；７１に沿った方向の揺れに対する免震層９０の降伏耐力をθｙ１より大きいθｙ２に引き上げるため、強風時において、免震層９０の建物１の短辺７０；７１に沿った方向の変位を抑制する。すなわち、免震層９０の降伏耐力を上げるので、強風時において建物の揺れを防止でき、強風時においての居住性の良好な免震建物を実現できて、免震層の耐久性も向上できるようになる。
【００１７】
すなわち、制御装置８は、風向風速計５から建物１の短辺７０；７１に沿った方向の所定値以上の速度（例えば風速４０ｍ／ｓ以上）の風が吹いていることを示す情報を入力していない場合に、加速度計７からの所定値以上（例えば８０ｇａｌ以上）の加速度値による地震情報を入力した場合には、油路開閉弁５８を「開状態」に維持したままとする。一方、制御装置８は、風向風速計５から建物１の短辺７０；７１に沿った方向の所定値以上の速度（例えば風速４０ｍ／ｓ以上）の風が吹いていることを示す強風情報を入力している場合において、加速度計７からの所定値以上（例えば８０ｇａｌ以上）の加速度値による地震情報を入力した場合には、油路開閉弁５８を「開状態」から「開状態」に切換える。このため、所定の震度以上の地震の場合には、免震層９０をすばやく作動させる状態にでき、地震の際の免震効果を向上できる。尚、油路開閉弁５８の開閉を人手により操作することで、オイルダンパー装置４をロック状態、ロック解除状態で作動させる状態に制御機構４７を設定しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明の免震構造は、アスペクト比（搭状比）が５以上のいわゆるスレンダーな高層ビルなどの高層建物に適するが、低層建物にも支障なく適用できる。上述したオイルダンパー装置と同様の機能を備えたものであれば、オイル以外の流体を用いた流体系ダンパー装置を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】免震構造を示す構成図（最良の形態）。
【図２】免震ゴム装置を示す断面図（最良の形態）。
【図３】弾性すべり支承装置を示す断面図（最良の形態）。
【図４】オイルダンパー装置を示す構成図（最良の形態）。
【図５】建物の下に配置される免震部材としての免震ゴム装置と弾性すべり支承装置とオイルダンパー装置の配置図（最良の形態）。
【図６】免震構造を構成する免震層の総合特性を示す図（最良の形態）。
【図７】オイルダンパー装置の特性を示す図（最良の形態）。
【符号の説明】
【００２０】
１  建物、２  免震ゴム装置、３  弾性すべり支承装置、
４  オイルダンパー装置（流体系ダンパー装置）、４７  制御機構。
【図１】
2006144346.tif 000003
【図２】
2006144346.tif 000004
【図３】
2006144346.tif 000005
【図４】
2006144346.tif 000006
【図５】
2006144346.tif 000007
【図６】
2006144346.tif 000008
【図７】
2006144346.tif 000009