(57)【要約】【課題】本発明は、免震装置に関し、この装置の減衰材の負荷軽減とコスト低減、及び、外力に対して最適な入力の抑制を達成する免震装置を提供することが課題である。【解決手段】略水平に配設される連結部材２と、該連結部材を挟んでその上層に連結して配設される復元材３及び減衰材４と、前記連結部材２の下層に連結して配設される復元材５及び減衰材６とからなる免震装置１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略水平に配設される連結部材と、該連結部材を挟んでその上層に連結して配設される復元材及び減衰材と、前記連結部材の下層に連結して配設される復元材及び減衰材とからなること、
を特徴とする免震装置。
【請求項２】
上層の復元材及び減衰材の上面に上連結部材を設け、下層の復元材及び減衰材の下面に下連結部材を設けて、交換可能なユニットに形成されていること、
を特徴とする請求項１に記載の免震装置。
【請求項３】
上層の減衰材と下層の減衰材とは、それぞれが制御装置に接続されていて、若しくは、いずれか一方の減衰材が制御装置に接続されていて、連結部材の振動情報がフィードバックされる前記制御装置によって前記減衰材の減衰係数値が制御されること、
を特徴とする請求項１または２に記載の免震装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の免震装置を、建築構造物の基礎部と地盤との間に配設したこと、又は、建築構造物の基礎部と地盤との間と、一又は二以上の途中階層とに配設したこと、
を特徴とする建築構造物。
【請求項５】
建築構造物の途中階層に免震装置を配設する際に、該建築構造物の地震応答における振動モードの節となる位置に配設したこと、
を特徴とする請求項４に記載の建築構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、建築構造物における免震装置と、それを適用した建築構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築構造物が地震等の揺れに対する対策として、その構造物の剛性を高めることが一般に行われていたが、やがて、振動そのものに対して対応する受動型制振、若しくは、能動型制振、これらを組み合わせたハイブリッド型制振等の制振装置が使用されるようになる。これに対して、振動そのものを建築構造物に伝達されないように地盤と建築構造物とを絶縁する免震装置が提案されている。
【０００３】
前記免震装置２０は、図９に示すように、薄い鋼板とゴムシートを幾層にも積層した復元材２１と、減衰材２２とでなり、これにより地震等の揺れを受け流すものである。この免震装置においては、通常時に風等の影響により長期的な揺れが生じて構造物内部の人に違和感を与える場合があるので、風等の影響を受けないように、ダンパ等の減衰（制振）材２２を設けている。
【０００４】
このように、免震装置又は制振装置若しくはこれらの組み合わせたものが知られるようになったが、これらの装置において、振動に対する高い応答加速度抑制効果を発揮させて中層構造物から高層構造物にまで対応できるように、例えば、地面と構造物の間に免震装置を配設し、制御装置により開閉弁でオン・オフ制御される制振ダンパー等の制振装置を構造物の各階に配設したもの、または、高層構造物における下層部の複数層の水平剛性を低剛性にして免震構造に近い構造体にするとともに減衰装置を当該低層階の各階に配設したものが知られている（特許文献１乃至２参照）。
【特許文献１】特開２０００−２４０３１８号公報
【特許文献２】特開平１１−３２４３９２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、上記の免震装置では、ダンパ等の減衰装置に要求される負荷が大きく、コストが嵩むという課題がある。また、制振ダンパーをコンピュータによるオン・オフ制御によって応答加速を抑制するには、制御システムの全体構成が複雑となり、免震装置として単独での使用が困難で、建物の振動特性を考慮して設計する必要があり、設計の自由度が少ない。
【０００６】
更に、建築構造物の下層部を、その剛性を意図的に弱くし、免震構造に近い構造にして減衰装置を配設するのは、構造物自体の設計にも水平剛性を弱くするための特殊構造が必要となり、種々の設計上の制約が多く建築部材のコストも嵩むことになる。また、構造物と別に独立して免震装置としての設計ができないので、設計上の自由度が少ない。
本発明に係る免震装置と建築構造物とは、このような課題を解決するために提案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る免震装置の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、略水平に配設される連結部材と、該連結部材を挟んでその上層に連結して配設される復元材及び減衰材と、前記連結部材の下層に連結して配設される復元材及び減衰材とからなることである。
また、
前記上層の復元材及び減衰材の上面に上連結部材を設け、下層の復元材及び減衰材の下面に下連結部材を設けて、交換可能なユニットに形成されていること、；
前記上層の減衰材と下層の減衰材とは、それぞれが制御装置に接続されていて、若しくは、いずれか一方の減衰材が制御装置に接続されていて、上下連結部材の振動情報がフィードバックされる前記制御装置によって前記減衰材の減衰係数値が制御されること、；
を含むものである。
【０００８】
本発明に係る建築構造物の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、前記本発明の免震装置を、建築構造物の基礎部と地盤との間に配設したこと、又は、建築構造物の基礎部と地盤との間と、一又は二以上の途中階層とに配設したことである。
更に、前記建築構造物の途中階層に免震装置を配設する際に、該建築構造物の地震応答における振動モードの節となる位置に配設したことを含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の免震装置とそれを適用した建築構造物とによれば、前記連結部材の上下に設けられた復元部材と減衰材とに分割して当該免震装置を多層化することで、従来の免震装置よりも剛性を低くすることが容易であり、その役割が分担されることになる。即ち、大きな地震等による振動に対しては、下層の復元材と減衰材とが効き、風等の微笑な揺れに対しては、上層の減衰材が効くようになる。よって、上下層の減衰材を調整する自由度が増し、前記減衰部材の負荷を軽減させたり、高周波数成分の応答を任意に低減させたりすることが容易となる。
前記免震装置をユニット化することで、運搬や施工作業、及び、交換作業等が容易となると共に、設計において建築構造物側の制振設計と免震装置側の免震設計とを連関させる必要が無く、自由度が増大するものである。
更に、上下連結部材の振動情報、例えば、加速度等がフィードバックされる前記制御装置によって前記減衰材の減衰係数値が制御されるようにすることで、地震や風等の外部入力に対して、より適切な減衰能力に変更することが可能となり、免震性能が向上する。
建築構造物の中間層にも前記免震装置を配設することで、構造物の上部と下部との振動の絶縁が可能となって、制振に大きな効果を奏する。また、前記建築構造物の、主として地震応答における振動モードの節となる位置に配設すれば、地震等の揺れが大幅に減衰されて、振動の絶縁が確実なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る免震装置１は、図１に示すように、略水平に配設される連結部材２と、該連結部材２を上下に挟んでその上層に連結して配設される復元材３及び減衰材４と、前記連結部材２の下層に連結して配設される復元材５及び減衰材６とからなる。この免震装置１は、建築構造物７と地盤８との間に設けられる。
【００１１】
前記連結部材２は、上下の復元材３，５と減衰材４，６とをそれぞれ連結するものであり、例えば、鋼製の平板体である。その質量は、建築構造物の上階の質量と同じか小さくして、適宜調整される。
【００１２】
前記復元材３と復元材５とは、薄い鋼板とゴムシートを積層したもので形成され、その剛性は、両者とも同じである。
【００１３】
前記減衰材４と減衰材６とは、パッシブ型の減衰装置として、例えば、オイルダンパ、弾塑性部材、磁気粘性流体（Magnetorheological fluid）ダンパ、等である。この減衰材の減衰係数の設定に関しては、上層の減衰材４の減衰係数を、下層の減衰材６の減衰係数よりも小さくする。また、下層の減衰材６の減衰係数を、従来例の減衰材２２の減衰係数（βとする）に対して、小さくしたり大きくしたり、適宜に設計目的に応じて設定する、若しくは制御装置で可変させるものである。
【００１４】
このような免震装置１を、建築構造物７と地盤８との間に設けた場合には、図２に示すような、地震が入力された場合に絶対座標系で示す水平方向の変形モードとなる。前記上層の減衰材４の減衰係数を、下層の減衰材６の減衰係数寄りも小さくすることで、風等の影響による揺れを十分に抑制することができるものである。
【００１５】
また、図３に示すように、他の実施例として、前記上層の減衰材４と下層の減衰材６とは、それぞれが制御装置（図では制御器）９に接続されていて、連結部材２の加速度が振動情報としてフィードバックされる前記制御装置９によって前記減衰材４，６の減衰係数値が制御されるようにする。
【００１６】
このセミアクティブダンパである前記減衰材４，６によって、減衰係数を大にしたり小にしたり制御することで、地震波や風等の外力に対して最も有効に制振するように、設定できるものである。例えば、風等の影響を抑えるには、前記上層の減衰材４の減衰係数を「大」にしたり、地震時には、「小」にしたり、下層の減衰材６の減衰係数を、構造物周囲の擁壁との間隙が十分ある場合には「小」にして加速度を抑え、逆に擁壁との間隙が少ない場合には、「大」にして、変位を抑えて、上層の減衰材４で加速度を抑えるようにその減衰係数を「小」にしたりするものである。
【００１７】
なお、場合によっては、上記減衰材４，６のうち、いずれか一方の減衰材が制御装置９に接続されて、制御できるようにしても良い。この場合には、例えば、上層の減衰材４をセミアクティブにして、風の影響があるときには、減衰係数を「大」にし、大地震等においては、減衰係数を「小」にして、入力を減衰させるものである。このように、前記減衰材４，６を、従来の免震装置の減衰材２２の減衰係数よりも小さくしてそのコストを軽減させることができる。なお、下層の減衰材６の減衰係数を前記減衰材２２の減衰係数よりも大きくすることがあってコストが嵩むことがあるが、それにより擁壁との間隙が狭い等の建築構造物周囲の厳しい環境に応じた設計が可能となるものである。
【００１８】
更に、他の実施例として、図４に示すように、前記免震装置１を建築構造物の基礎部と地盤との間と、一又は二以上の途中階層とに配設するものである。そして、前記免震装置１を中間層に設ける場合には、前記建築構造物７の地震応答における振動モードの節１０となる位置に配設する。
【００１９】
これにより、例えば、高層建築構造物７である場合に、前記免震装置１が節となる中間層に配設されることで、上層と下層との振動の絶縁が確実になされて、大きな制振効果が発揮されるものである。図５に免震装置１を中間層に配設した場合の水平変形モードの概略イメージを示す。なお、このようにして、途中階に免震装置１を配設することで、高層建築構造物７の任意の階層位置に節を設けることもできるのである。
【００２０】
他の実施例として、図６に示すように、上層の復元材３及び減衰材４の上面に上連結蓋部材１１を設け、下層の復元材５及び減衰材６の下面に下連結蓋部材１２を設けて、交換可能なユニットに形成された免震装置１ａとするものである。このユニット型の免震装置１ａの平面形状は、矩形状でも円形状でも良い。前記上・下連結蓋部材１１，１２は、例えば、鋼製である。
【００２１】
このようなユニット型の免震装置１ａであれば、免震適用対象の建築構造物７に対して、地震の入力に対してどの程度に制振させるかにおいて必要な個数を算出するなど、自由な設計が可能であり、予め地震の規模に対応した標準型の免震装置１ａを複数種類用意しておくことで、建築設計に迅速な対応が可能となる。また、ユニット化することで、免震装置の輸送・運搬にも便宜となり、現場での免震装置の設置作業も効率的となる。
【実施例】
【００２２】
本発明に係る免震装置１と従来の免震装置との比較した実施例における結果を示す。図７は、本発明の免震装置１を適用した建築構造物７を、モデル化したものである。
図中において、
符号Ｃｇ０は、下層の減衰材６の減衰係数、
符号Ｃｇ１は、上層の減衰材４の減衰係数、
符号Ｋｇ０は、下層の復元材５の剛性係数、
符号Ｋｇ１は上層の復元材３の剛性係数、
符号ｍｇは、連結部材２の質量、
符号ｍ１…ｍ１２は、各階の質量、
をそれぞれ示すものである。
【００２３】
この実験モデルに、例えば、阪神・淡路大震災の神戸の地震を入力した場合の屋根の加速度を従来例と比較した結果が、図８に示す特性曲線である。図９に示す従来例における免震装置２０の、復元材２１の剛性係数Ｋｇと同じにして、その減衰材２２の減衰係数をβとして、
図９（Ａ）では、Ｃｇ０＝β×１．４，Ｃｇ１＝β×０．４，Ｋｇ１＝Ｋｇ０＝Ｋｇ（従来例），ｍｇ＝ｍ１／６とした例であり、
同図（Ｂ）では、Ｃｇ０＝β×１．６，Ｃｇ１＝β×０．４，Ｋｇ１＝Ｋｇ０＝Ｋｇ（従来例），ｍｇ＝ｍ１／６とした例であり、
同図（Ｃ）では、Ｃｇ０＝β×２．０，Ｃｇ１＝β×０．４，Ｋｇ１＝Ｋｇ０＝Ｋｇ（従来例），ｍｇ＝ｍ１／６とした例である。従来例の免震装置２０（図中の破線）と比較して、本発明の免震装置１（実線）の加速度が顕著に抑制されているのが判る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る免震装置１の構成概略図である。
【図２】同本発明の免震装置１を使用した場合の建築構造物７の揺れを表したものである。
【図３】本発明に係る他の実施例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の他の実施例に係り、中間層に免震装置１を配設した場合の概略構成図である。
【図５】同他の実施例の概略構成図である。
【図６】同他の実施例に係る免震装置１ａの縦断面図である。
【図７】本発明に係る免震装置１の実験モデルの概略構成図である。
【図８】実験データを図に表したも特性曲線図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）である。
【図９】従来例に係る免震装置２０を使用した例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２５】
１，１ａ    免震装置、
２          連結部材、
３          上層の復元材、
４          上層の減衰材、  
５          下層の復元材、
６          下層の減衰材、
７          建築構造物、
８          地盤、
９          制御装置（制御器）
１０        節。
１１        上連結蓋部材、
１２        下連結蓋部材、
２０        従来の免震装置、
２１        復元材、
２２        減衰材。
【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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