(57)【要約】【課題】衝突エネルギーを効率よく逸散させる。【解決手段】上部構造と下部構造との間に免震機構が設けられた免震構造において、上部構造の外面と対向する下部構造の壁部の側面に緩衝材を設ける免震構造の設計方法であって、下部構造に対する上部構造の第１水平方向への第１変形量、第２水平方向への第２変形量、及び、水平面における回転角度を算出するステップと、緩衝材の材質及び３次元形状を仮設定するステップと、上部構造が第１変形量、第２変形量、及び、前記回転角度変位する場合に、上部構造の外面が壁部と緩衝材とに同時に接触するときの緩衝材の第１水平方向の第１位置を求めるステップと、緩衝材を第１位置よりも壁部の端部に近づけて、極大地震動が発生しても上部構造が緩衝材の変形により壁部に衝突しないことを確認するステップと、上部構造が壁部に衝突しないと確認された第２位置に緩衝材を設置するステップと、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向及び第１水平方向に沿った外面を有する上部構造と、
前記上部構造よりも下方の下部構造であって、前記上部構造の前記外面から前記第１水平方向と直交する第２水平方向に所定距離を隔てて前記外面と平行に立設された壁部を有する下部構造と、
前記上部構造と前記下部構造との間に設けられた免震機構と、
を備える免震構造において、前記上部構造の前記外面と対向する前記壁部の側面に緩衝材を設ける免震構造の設計方法であって、
極大地震動での地震応答解析により、前記下部構造に対する前記上部構造の前記第１水平方向への第１変形量、前記第２水平方向への第２変形量、及び、水平面における回転角度を算出する算出ステップと、
前記緩衝材の材質及び３次元形状を仮設定する緩衝材設定ステップと、
前記上部構造が前記第１変形量、前記第２変形量、及び、前記回転角度変位する場合に、前記外面が前記壁部と前記緩衝材とに同時に接触するときの前記緩衝材の前記第１水平方向の第１位置を求める第１位置算出ステップと、
前記緩衝材を前記第１位置よりも前記壁部の前記第１水平方向の端部に近づけて、前記極大地震動が発生しても前記上部構造が前記緩衝材の変形により前記壁部に衝突しないことを確認する確認ステップと、
前記上部構造が前記壁部に衝突しないと確認された第２位置に、前記仮設定された材質、形状の前記緩衝材を設置する緩衝材設計ステップと、
を有することを特徴とする免震構造の設計方法。
【請求項２】
請求項１に記載の免震構造の設計方法であって、
前記第２位置は、前記第１位置のときの前記上部構造の前記外面と前記壁部との接触位置よりも前記壁部の前記第１水平方向の中央に近い、
ことを特徴とする免震構造の設計方法
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の免震構造の設計方法であって、
前記回転角度と前記緩衝材の水平剛性との関係が予め求められており、
前記上部構造が前記壁部に衝突しないことの確認は、前記回転角度に対応する前記緩衝材の前記水平剛性に基づいて行なう、
ことを特徴とする免震構造の設計方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の免震構造の設計方法であって、
前記確認ステップで前記上部構造が前記壁部に衝突しないことを確認できなかった場合、前記緩衝材の材質、形状を見直す、
ことを特徴とする免震構造の設計方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の免震構造の設計方法であって、
前記確認ステップで前記上部構造が前記壁部に衝突しないことを確認できなかった場合、前記緩衝材の位置を見直す、
ことを特徴とする免震構造の設計方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の免震構造の設計方法であって、
前記緩衝材設計ステップよりも前に、前記所定距離と前記緩衝材の前記第２水平方向の厚さとの差分が、前記免震機構の設計限界変位より大きいことを確認する設計確認ステップをさらに有する、
ことを特徴とする免震構造の設計方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載の免震構造の設計方法であって、
前記壁部の前記側面と反対側の面は地盤と接している、
ことを特徴とする免震構造の設計方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の免震構造の設計方法であって、
設計時の前記上部構造の許容エネルギーが、衝突後の前記上部構造の残余エネルギーよりも大きいことを確認する健全性確認ステップ、
をさらに有することを特徴とする免震構造の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震構造の設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、長周期・長時間地震動やパルス成分を含む地震動などにより、免震装置の応答変位が増大する傾向にある。そこで、免震構造において上部構造よりも下方の下部構造に擁壁（壁部）を設け、上部構造の擁壁への衝突を想定外入力に対するフェイルセーフ機構（変位制御機構）として利用するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−７７２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
擁壁衝突で発生するエネルギーを効率良く背後地盤等へ逸散し、上部構造の健全性を保つには、擁壁及び背後地盤の変形が最大となる位置（具体的には、擁壁の長さ方向の中央部）で衝突することが望ましい。
【０００５】
しかしながら、上部構造が下部構造に対して水平方向へ変位するのと同時に、水平面で回転変形することがある。この場合、上部構造が擁壁の端部（剛性の大きい部位）に衝突し、衝突で発生するエネルギーを効率良く逸散できないおそれがあった。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、衝突エネルギーを効率よく逸散させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するため、本発明の免震構造の設計方法は、鉛直方向及び第１水平方向に沿った外面を有する上部構造と、前記上部構造よりも下方の下部構造であって、前記上部構造の前記外面から前記第１水平方向と直交する第２水平方向に所定距離を隔てて前記外面と平行に立設された壁部を有する下部構造と、前記上部構造と前記下部構造との間に設けられた免震機構と、を備える免震構造において、前記上部構造の前記外面と対向する前記壁部の側面に緩衝材を設ける免震構造の設計方法であって、極大地震動での地震応答解析により、前記下部構造に対する前記上部構造の前記第１水平方向への第１変形量、前記第２水平方向への第２変形量、及び、水平面における回転角度を算出する算出ステップと、前記緩衝材の材質及び３次元形状を仮設定する緩衝材設定ステップと、前記上部構造が前記第１変形量、前記第２変形量、及び、前記回転角度変位する場合に、前記外面が前記壁部と前記緩衝材とに同時に接触するときの前記緩衝材の前記第１水平方向の第１位置を求める第１位置算出ステップと、前記緩衝材を前記第１位置よりも前記壁部の前記第１水平方向の端部に近づけて、前記極大地震動が発生しても前記上部構造が前記緩衝材の変形により前記壁部に衝突しないことを確認する確認ステップと、前記上部構造が前記壁部に衝突しないと確認された第２位置に、前記仮設定された材質、形状の前記緩衝材を設置する緩衝材設計ステップと、を有することを特徴とする。
このような免震構造の設計方法によれば、上部構造が下部構造に対して回転して壁部の端部に衝突することを防止でき、衝突エネルギーを効率よく逸散させることができる。
【０００８】
かかる免震構造の設計方法であって、前記第２位置は、前記第１位置のときの前記上部構造の前記外面と前記壁部との接触位置よりも前記壁部の前記第１水平方向の中央に近い、
ことが望ましい。
このような免震構造の設計方法によれば、壁部の変形の大きいところに衝突させることができ、衝突エネルギーをより逸散させることができる。
【０００９】
かかる免震構造の設計方法であって、前記回転角度と前記緩衝材の水平剛性との関係が予め求められており、前記上部構造が前記壁部に衝突しないことの確認は、前記回転角度に対応する前記緩衝材の前記水平剛性に基づいて行うことが望ましい。
このような免震構造の設計方法によれば、上部構造と壁部との衝突の有無を簡易に確認することができる。
【００１０】
かかる免震構造の設計方法であって、前記確認ステップで前記上部構造が前記壁部に衝突しないことを確認できなかった場合、前記緩衝材の材質、形状を見直してもよい。また、前記緩衝材の位置を見直してもよい。
このような免震構造の設計方法によれば、緩衝材を適切に機能させるようにすることができる。
【００１１】
かかる免震構造の設計方法であって、前記緩衝材設計ステップよりも前に、前記所定距離と前記緩衝材の前記第２水平方向の厚さとの差分が、前記免震機構の設計限界変位より大きいことを確認する設計確認ステップをさらに有することが望ましい。
このような免震構造の設計方法によれば、設計範囲で擁壁衝突が生じないようにすることができる。
【００１２】
かかる免震構造の設計方法であって、前記壁部の前記側面と反対側の面は地盤と接していることが望ましい。
このような免震構造の設計方法によれば、衝突エネルギーをより逸散させることができる。
【００１３】
かかる免震構造の設計方法であって、設計時の前記上部構造の許容エネルギーが、衝突後の前記上部構造の残余エネルギーよりも大きいことを確認する健全性確認ステップをさら有していることが望ましい。
このような免震構造の設計方法によれば、設計時に定めた耐震性能を満たすようにすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、衝突エネルギーを効率よく逸散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１Ａは、本実施形態の免振構造の構成を示す概略平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ断面図である。
【図２】本実施形態における免震構造の設計方法の一例を示すフロー図である。
【図３】図３Ａは、上部構造２が回転角度θ＝０(ゼロ)度で緩衝材２０に衝突した状態を示す図であり、図３Ｂは、上部構造２が回転角度θ＝θiで緩衝材２０に衝突する瞬間の状態を示す図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｃは、衝突角度に対する水平剛性の試験方法の一例についての説明図である。図４Ａは、衝突角度θ＝０(ゼロ)度のとき、図４Ｂは、衝突角度θ＝θ1のとき、図４Ｃは衝突角度θ＝θ2（＞θ1）のときの図である。
【図５】図４の試験結果の一例を示す図である。
【図６】上部構造２が下部構造４に対して水平変位及び回転した状態の一例を示す図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、位置設定方法を示す説明図である。
【図８】図８Ａは、上部構造２との衝突による壁部４１の変形状態を示す概念図であり、図８Ｂは、衝突解析のモデル概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
＝＝＝実施形態＝＝＝
＜＜免震構造の構成について＞＞
図１Ａは、本実施形態の免振構造の構成を示す概略平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ断面図である。以下の説明では、図１Ａ、図１Ｂに示すように方向を定める。すなわち、水平面において直交する２方向のうちの一方をＸ方向（第２水平方向に相当）とし、他方をＹ方向（第１水平方向に相当）とする。また、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向（鉛直方向）とする。
【００１８】
本実施形態の免震構造は、上部構造２、下部構造４、免震装置１０を備えている。
【００１９】
上部構造２は、例えば、建物、床、大型装置等の構造物である。本実施形態の上部構造２は平面形状が矩形であり、４つの外面（外面２Ａ，２Ｂ、２Ｃ，２Ｄ）を有している。
【００２０】
外面２Ａ及び外面２Ｃは、ＹＺ平面に平行である（換言すると、Ｙ方向及びＺ方向に沿っている）。また、外面２Ｂ及び外面２Ｄは、ＸＺ平面に平行である（換言するとＸ方向及びＺ方向に沿っている）。
【００２１】
下部構造４は、上部構造２を支えて荷重を地盤に伝達させる構造物であり、上部構造２の下方に形成されている。図１Ｂに示すように、上部構造２と下部構造４との間には、Ｚ方向の隙間Ｓが設けられている。
【００２２】
また、下部構造４は、上部構造２の外側を囲むように設けられた擁壁４０を有している。擁壁４０の材料としては、高弾性性能を有するコンクリート（例えば、セラミック材料のコンクリート）や高減衰性能を有するコンクリート（例えば、骨材の一部に高減衰ゴムを使用したコンクリート）がよい。
【００２３】
本実施形態の擁壁４０は、壁部４１，壁部４２，壁部４３，及び、壁部４４で構成されている。
【００２４】
壁部４１は、上部構造２の外面２ＡからＸ方向に所定距離（クリアランス）を隔てて外面２Ａと平行に立設されている。壁部４２は、上部構造２の外面２ＢからＹ方向に所定距離を隔てて外面２Ｂと平行に立設されている。壁部４３は、上部構造２の外面２ＣからＸ方向に所定距離を隔てて外面２Ｃと平行に立設されている。壁部４２は、上部構造２の外面２ＤからＹ方向に所定距離を隔てて外面２Ｄと平行に立設されている。
【００２５】
また、図１Ａ、図１Ｂに示すように、壁部４１の上部構造２の外面２Ａと対向する側面４１Ａには緩衝材２０が２個設置されている。２個の緩衝材２０は、壁部４１のｙ方向の中央を挟むようにｙ方向に離間して設けられている。なお、緩衝材２０は、衝突による衝撃を緩和するための部材であり、例えば樹脂製（例えばポリプロピレン製）のハニカム構造板やゴム製の防舷材である。
【００２６】
上部構造２と対向する壁部４２の側面、壁部４３の側面、及び、壁部４４の側面にも同様に緩衝材２０が２個設置されている。つまり、擁壁４０の各辺につき緩衝材２０がそれぞれ２個設置されている。各壁部の構成は同様であるので、以下、壁部４１（及び緩衝材２０）を用いて説明することとする。
【００２７】
壁部４１の側面４１Ａとは反対側の側面４１Ｂは、背後地盤５０と接している。背後地盤５０としては、粘土質地盤などの高減衰性能を有する地盤が望ましい。
【００２８】
免震装置１０（免震機構に相当）は、図１Ｂに示すように、上部構造２と下部構造４との隙間Ｓに介在されている。以下の説明において、免震装置１０が設けられた部位（隙間Ｓ）のことを免震層ともいう。本実施形態では、図１Ａに示すように、免震層に免震装置１０が４つ（上部構造２の各角部に１つ）配置されている。そして、各免震装置１０は、それぞれの位置において上部構造２の重量を分担支持している。なお、免震装置１０の数や配置場所はこれには限られない。
【００２９】
本実施形態の免震装置１０は、図１Ｂに示すように、積層ゴム１２（例えば、円形の薄い鋼板１２ａとゴム層１２ｂとを上下に交互に積層してなる円柱状の弾性体）を、上下一対のフランジ板（上フランジ板１１、下フランジ板１３）で挟んで構成されている。また、下フランジ板１３は、不図示のボルトなどにより下部構造４に固定され、上フランジ板１１は、不図示のボルトなどにより上部構造２に固定されている。そして、免震装置１０は、上部構造２を支承するとともに、上部構造２と下部構造４との相対変位による水平力に応じて積層ゴム１２が水平方向に剪断変形して、上部構造２の水平振動を長周期化する（免震支承として機能する）。
【００３０】
以上の構成の免震構造において、上部構造２が擁壁４０（例えば壁部４１）に衝突する場合、衝突で発生するエネルギーを効率よく背後地盤５０へ逸散し、上部構造２の健全性を保つには、壁部４１の剛性が小さく背後地盤５０の変形が最大となる位置で衝突することが望ましい。ここで、壁部４１の端部（Ｙ方向の端部）は擁壁４０の隅角部であり、中央部に比べて剛性が大きい（変形しにくい）。よって、壁部４１の中央に近い位置で衝突することが望ましい。しかし、上部構造２は、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）の変位のみでなく、水平面において回転変形することがあり、このように回転変形が発生する場合、壁部４１の端部で衝突しやすくなる。
【００３１】
そこで、本実施形態では、壁部４１に設置する緩衝材２０の材質や位置の設定により、壁部４１の中央に近い位置で衝突させて衝突エネルギーの背後地盤５０等への逸散効果を確保するようにしている。
【００３２】
＜＜設計方法について＞＞
図２は、本実施形態における免震構造の設計方法の一例を示すフロー図である。
【００３３】
まず、図１の免震構造の基本設計（一般的な免震建物の設計）を行う（Ｓ１００）。例えば、上部構造２及び下部構造４（擁壁４０）の形状や、免震層の設計限界変位（δｄ）、クリアランス（Ｃ）の設計などを行う。
【００３４】
次に、通常の設計では考慮しない極大地震動を応答解析モデルに入力し、想定を超える極大地震動による上部構造２の下部構造４に対する変形量（δ）と回転角度（θ）を算出する（Ｓ１０１：算出ステップに相当）。
【００３５】
次に、緩衝材２０の材質と３次元形状を仮設定する（Ｓ１０２：緩衝材設定ステップに相当）。
【００３６】
本実施形態では緩衝材２０を縦（ｂ）、横（ｄ）、厚さ（ｈ）の直方体とし、厚さ方向に垂直な面の断面積をＡ（＝ｂ×ｄ）とする。また、緩衝材２０に使用する材料の材質によりヤング率（Ｅ）を設定する。
【００３７】
また、回転角度（衝突角度）によって緩衝材２０の水平剛性が異なるため、予め、衝突角度に対する緩衝材２０の水平剛性を実験等で評価しておく。
【００３８】
図３Ａは、上部構造２が回転角度θ＝０(ゼロ)度で緩衝材２０に衝突した状態を示す図であり、図３Ｂは、上部構造２が回転角度θ＝θiで緩衝材２０に衝突する瞬間の状態を示す図である。
【００３９】
図３Ａに示すように、回転角度θ＝０(ゼロ)度の場合、上部構造２の外面２Ａが緩衝材２０の表面と接触（面接触）する。これに対し、回転角度θ＝θiの場合、図３Ｂに示すように、上部構造２の外面２Ａが緩衝材２０の角部（端部）に接触する。このような衝突時の状態の違い（回転角度θの違い）によって緩衝材２０の変形形状や水平剛性が異なる。
【００４０】
図４Ａ〜図４Ｃは、衝突の角度に対する水平剛性の試験方法の一例についての説明図である。図４Ａは、衝突角度θ＝０(ゼロ)度のとき、図４Ｂは、衝突角度θ＝θ1のとき、図４Ｃは衝突角度θ＝θ2（＞θ1）のときの図である。各図の左側は緩衝材２０に荷重Ｐを加える前の図、右側は緩衝材２０に荷重Ｐを加えた後（衝突後）の図を示している。
【００４１】
なお、衝突角度θがゼロ度の場合、理論的な緩衝材２０の水平剛性Ｋh（理論値）は、
Ｋh＝ＥＡ／ｈ          ・・・（１）
となる。
【００４２】
本実施形態では、図４Ａ〜図４Ｃのような試験を実施し、衝突角度が変化した際の水平剛性Ｋhを求めている。
【００４３】
図４Ａのように緩衝材２０の表面に衝突角度θ＝０度で荷重Ｐを加えた場合、緩衝材２０は全体的に変形する。緩衝材２０の厚さがｈからｈ0に変化したとすると、この場合の水平剛性Ｋh0は、
Ｋh0＝Ｐ／（ｈ-ｈ0）        ・・・（２）
となる。式（２）の値は、式（１）の値（理論値）とほぼ等しくなる。
【００４４】
衝突角度θ＝θ1のとき、図４Ｂに示すように、緩衝材２０の角部に荷重Ｐが加えられる。これにより、緩衝材２０が局所的に変形して厚さｈ1となる。なお、局所的に変形することにより、厚さｈ1は厚さｈ0よりも小さい（ｈ1＜ｈ0）。この場合の水平剛性Ｋh1は、
Ｋh1＝Ｐ／（ｈ-ｈ1）        ・・・（３）
ｈ1＜ｈ0より、式（３）で得られる水平剛性Ｋh1は、式（２）で得られる水平剛性Ｋh0よりも小さくなる。
【００４５】
衝突角度θ＝θ2のときも、図４Ｃに示すように、緩衝材２０の角部に荷重Ｐが加えられる。これにより、緩衝材２０が局所的に変形して厚さｈ2（＜ｈ1）となる。この場合の水平剛性Ｋh2は、
Ｋh2＝Ｐ／（ｈ-ｈ2）        ・・・（４）
ｈ2＜ｈ1より式（４）で得られる水平剛性Ｋh2は式（３）で得られる水平剛性Ｋh1よりも小さくなる。
【００４６】
以上のように衝突角度θと水平剛性Ｋhとの関係を、θの大きさを変えて（例えば、５度くらいの大きさまで）求める。
【００４７】
図５は、図４の試験結果の一例を示す図である。図の横軸は衝突角度θの大きさを示し、縦軸は水平剛性Ｋhの大きさを示している。図に示すように、水平剛性Ｋhは衝突角度θに依存しており、衝突角度θが大きくなるにつれて水平剛性Ｋhが低くなっている。このため、衝突角度θが大きいほど、必要な水平剛性Ｋhが大きくなるといえる。なお、図５では衝突角度θと水平剛性Ｋhとの関係が直線となっているが、直線的に変化するとは限らない。また、ここでは緩衝材２０の縦横の寸法（ｂ、ｄ）を一定にして評価したが、寸法ｂ、寸法ｄの大きさによる影響も考慮する必要がある。
【００４８】
以上のように衝突角度（回転角度）θに応じた緩衝材２０の水平剛性の特性を、使用する材質や３次元形状（ｂ、ｄ、ｈ）毎に事前に試験等で確認しておく。
【００４９】
次に、緩衝材２０の設置位置を設定する（Ｓ１０３）。
【００５０】
図６は、上部構造２が下部構造４に対して水平変位及び回転した状態の一例を示す図である。また、図７Ａ及び図７Ｂは、位置設定方法の一例を示す説明図である。
【００５１】
図６において、上部構造２がＸ方向にδｘｉ及びＹ方向にδｙｉ変位した状態を破線で示し、さらにそのときの剛心位置Ｊを中心に上部構造２が回転角θｉで回転した状態を一点鎖線で示している。なお、δｘｉは極大地震動による上部構造２の変形量δのＸ方向成分であり、δｙｉは変形量δのＹ方向成分である。また、Ｘ方向のクリアランス（上部構造２と壁部４１との距離）をＣｘ、Ｙ方向のクリアランス（上部構造２と壁部４２との距離）をＣｙとする。ここでは説明の都合上δｘｉ＜Ｃｘ、δｙｉ＜Ｃｙとしている。
【００５２】
また、剛心位置Ｊから上部構造２の隅角部までの距離をｒとし回転角度θｉ回転したあとの隅角部のｘ方向への変位量をＲｘｉ、ｙ方向への変位量をＲｙｉとする。また、壁部４１のＹ方向の端から緩衝材２０までの距離をαとする。
【００５３】
図６より、
Ｒｘｉ＝ｒ×（ｃｏｓθi−ｃｏｓθ0）        ・・・（５）
Ｒｙｉ＝ｒ×（ｓｉｎθ0−ｓｉｎθi）        ・・・（６）
Ｒｉ´＝α−（Ｒｙi＋Ｃｙ−δｙｉ）          ・・・（７）
Ｒｉ"＝Ｒｉ´×ｔａｎθｉ                    ・・・（８）
の関係式が成り立ち、上部構造２が壁部４１に衝突しない場合（ただし接触は含む）
ｈ−Ｒｉ" ≧０                                              ・・・（９）
式（９）より、
α≦ｈ／tanθｉ＋ｒ（sinθ0−sinθi）＋Ｃｙ−δｙｉ        ・・・（１０）
あるいは、
ｈ≧｛α−ｒ（sinθ0−sinθi）−Ｃｙ＋δｙｉ｝tanθi        ・・・（１１）
の関係が成り立つ。
【００５４】
まず、仮設定した厚さｈについて、Ｘ方向への変位δｘｉ、Ｙ方向への変位δｙｉ、且つ、回転角度θｉのときに、上部構造２の外面２Ａが壁部４１と緩衝材２０とに同時に接触するときのα１の値を求める。換言すると、緩衝材２０のＹ方向の位置（第１位置に相当）を求める（第１位置算出ステップに相当）。なお、α１は、式（９）が等式となるときのαの値である。
【００５５】
ただし、図７Ａにおいて、上部構造２と壁部４１が衝突しないためには、緩衝材２０の必要水平剛性Ｋhが無限大となってしまうので、緩衝材２０の位置をα１からα２に変更する（図７Ｂ参照）。すなわち、緩衝材２０を壁部４１のＹ方向の端部側に近づける。ただし、緩衝材２０の設置位置は壁部４１の長さ方向（Ｙ方向）の中央に近い位置が望ましいので、α２はα１にできるだけ近い位置に設定する。これにより、図７Ｂに示すように、上部構造２が緩衝材２０に衝突する瞬間に、上部構造２は壁部４１に接触していないことになる。また、緩衝材２０の位置をα２に変えた場合の、上部構造２が緩衝材２０に接触する瞬間（図７Ｂの状態）におけるθi、δi、Ｐiを、解析結果により求める。
【００５６】
そして、前述した水平剛性の試験結果（図５参照）より、衝突角度（回転角度）θｉのときの水平剛性Ｋhθを求め、以下の関係であるかを確認する。
【００５７】
Ｐi／Ｋhθ＜δｉ        ・・・（１２）
式（１２）が成立する場合は、上部構造２が壁部４１に衝突しないことになる。こうして、図７Ｂのように上部構造２が緩衝材２０に接触した後、さらに上部構造２が変位して壁部４１に衝突しないかを確認する（Ｓ１０４：確認ステップに相当）。
【００５８】
衝突すると判断した場合（Ｓ１０４でＮＯ）、ステップＳ１０２に戻り、設定した緩衝材２０の設計の見直しを行う。つまり、緩衝材２０の材質、形状、あるいは、位置を再設定する。このフローを繰り返し行うことにより、緩衝材２０を適切に機能させる（つまり上部構造２が壁部４１に衝突しないようにする）ことができる。
【００５９】
衝突しないと判断した場合（Ｓ１０４でＹＥＳ）、クリアランス（Ｃ）と緩衝材２０の厚さ（ｈ）との差分が、免震層（免震装置１０）の設計限界変位（δｄ）がより大きい（δｄ＜Ｃ−ｈ）ことを確認する（Ｓ１０５：設計確認ステップに相当）。
【００６０】
δｄ≧Ｃ−ｈの場合（Ｓ１０５でＮＯ）、通常の設計範囲で、上部構造２が擁壁４０（緩衝材２０）に衝突するおそれがある。よって、この場合、ステップＳ１０２に戻り、設定した緩衝材２０の設計の見直し（再設定）を行う。
【００６１】
δｄ＜Ｃ−ｈの場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）、仮設定した材質、形状の緩衝材２０を壁部４１の設定した位置に設置し（緩衝材設計ステップに相当）、上部構造２と壁部４１（緩衝材２０）との衝突解析を行う（Ｓ１０６）。
【００６２】
図８Ａは、上部構造２との衝突による壁部４１の変形状態を示す概念図であり、図８Ｂは、衝突解析のモデル概念図である。ここでは、自由度が小さい質点系モデルを用いる。
【００６３】
図８Ａのように上部構造２との衝突により壁部４１が変形すると、壁部４１の側面４２ｂ側の背後地盤５０が壁部４１によって押し込まれる（図の濃いハッチングの部分）。
【００６４】
このとき押し込まれる背後地盤５０の領域は、図８Ｂに示すように、付加マス効果として擁壁の運動エネルギー量に考慮される。そして、図８Ｂの質点系モデルを用いて衝突解析を行うことができる。
【００６５】
本実施形態の免震構造では、図７Ｂに示すように壁部４１に緩衝材２０を設けているため、上部構造２が、図７Ａの壁部４１との衝突位置（α１の中央付近）より、壁部４１の中央に近い位置（α２）で壁部４１（緩衝材２０）と衝突することになる。これにより上部構造２と壁部４１（緩衝材２０）との衝突によるエネルギーが背後地盤５０に逸散されやすくなる。
【００６６】
なお、質点系モデル以外にも、例えば、自由度の大きい３次元ＦＥＭを用いた解析などを行ってもよい。
【００６７】
そして、この解析結果又は以下のエネルギー評価式（１３）により構造設計時に定めた設計目標（耐震性能）を満足できるかを判断する（Ｓ１０７：健全性確認ステップに相当）。
【００６８】
ＥR＜ＥD        ・・・（１３）
式（１３）において、ＥRは、衝突後の上部構造２の残余エネルギー量であり、衝突エネルギー量をＥB、壁部４１の吸収エネルギー量をＥW、背後地盤５０の吸収エネルギー量をＥSとしたとき
ＥR＝ＥB−ＥW−ＥS        ・・・（１４）
である。
【００６９】
また、ＥDは、設計時の上部構造２の許容エネルギー量である。
ＥDを上部構造２の各部材（各層）の変位−荷重関係に置換することで、部材の断面算定や層間変形等を評価する。
【００７０】
設計目標を満足していないと判断した場合（Ｓ１０７でＮＯ）、ステップＳ１０２に戻り、緩衝材２０の設計の見直しを行う。設計目標を満足していると判断した場合（Ｓ１０７でＹＥＳ）、免震構造の設計を終了する。
【００７１】
なお、本実施形態では、上部構造２と壁部４１（緩衝材２０）との衝突を考慮した免震構造の設計について説明したが、他の壁部（壁部４２、壁部４３、壁部４４）についても同様である。
【００７２】
＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
【００７３】
前述の実施形態では、免震装置１０は積層ゴムタイプの免震装置であったが、これには限られない。例えば、滑り支承や転がり支承の免震装置であってもよい。また、免震層にダンパー等の減衰装置を設置してもよい。
【００７４】
また、前述の実施形態では、緩衝材２０の材質及び形状（ｂ、ｄ、ｈ）を設定した後、緩衝材２０の設置位置を設定していたが、この順序が逆でもよい。つまり、緩衝材２０の位置を設定した後、緩衝材２０の材質及び形状を設定してもよい。
【００７５】
また、前述の実施形態では、緩衝材２０の形状は直方体であったが、これには限られず、他の形状（例えば円柱形状）であってもよい。
【００７６】
また、前述の実施形態では、擁壁４０の外側（例えば壁部４１の側面４１Ｂ側）は背後地盤５０であったが、地盤でなくてもよい。ただし、擁壁４０の外側を高減衰性能の材料や改良地盤とすれば、より衝突エネルギーを逸散させることができる。
【符号の説明】
【００７７】
２  上部構造、
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ  外面、
４  下部構造、
１０  免震装置（免震機構）、
１１  上フランジ板、
１２  積層ゴム、１２ａ  鋼板、１２ｂ  ゴム層、
１３  下フランジ板、
２０  緩衝材、
４０  擁壁、
４１，４２，４３，４４  壁部、
４１Ａ  側面、４１Ｂ  側面、
５０  背後地盤（地盤）
【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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