(57)【要約】【課題】  免震性能と免波性能とを備えた免震構造体を提供する。【解決手段】  構造物１８はその下方部分が基礎コンクリート１７に形成された収容部２４内に所定間隔を確保されて収容される。収容部２４の上端部の全周には緩衝体３５が取り付けられる。免震材は、収容部２４の底面２５に設置され、構造物１８の下面２０を支持する弾性材料よりなる支持体３７と、収容部２４内に緩衝体３５により封止状態で充填された流動性を有する粘性材料よりなる包囲体３８とから構成される。これにより、構造物１８の重量は主に支持体３７が受け持ち、津波の衝撃力を緩和する構造物１８の傾斜動作に対する抵抗力を包囲体３８が主に受け持つ。これにより、地震に対して所望の耐震性を調整することが可能となる。又、緩衝体３５は構造物１８の傾斜によっても自在に変形し、包囲体３８が流出しないように設定されている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
免震構造体であって、
基礎コンクリートの上に配置される免震材と、
前記免震材の上に設置された構造物とを備え、
前記構造物の下面は下方向に突出する形状を有し、前記構造物の重心は、前記構造物の前記重心を通る垂直線と前記構造物が傾斜した際の前記下面に作用する前記免震材から生じる垂直方向の反力の延長線との交点より下方に位置し、
前記基礎コンクリートは、平坦部と、前記平坦部から下方に凹むように形成され、底面と側壁面とを有する収容部とからなり、
前記構造物は、その少なくとも下方部分が前記収容部に収容されると共に、前記側壁面との間に所定間隔が設けられ、
前記免震材は、
前記底面に設置され、前記構造物の前記下面を支持する弾性材料よりなる支持体と、
前記構造物の少なくとも下部が囲まれるように、前記収容部全体に充填された粘性材料よりなる包囲体とを含み、
前記収容部の上端の全周には、弾性変形可能な緩衝体が取り付けられ、
前記緩衝体は地震によって生じる前記所定間隔の変動範囲において前記包囲体の封入状態を保持する、免震構造体。
【請求項２】
前記緩衝体は、前記構造物の周方向の断面が箱型形状を有する、請求項１に記載の免震構造体。
【請求項３】
前記緩衝体は、前記構造物の周方向の断面が、上端部が前記構造物又は前記収容部に固定され、下端部が前記収容部又は前記構造物に当接するスカート形状を有する、請求項１に記載の免震構造体。
【請求項４】
前記緩衝体は、前記構造物の周方向の断面が、上端部及び下端部が前記構造物又は前記収容部に固定され、中央部が前記収容部又は前記構造物に当接するΩ形状を有する、請求項１に記載の免震構造体。
【請求項５】
前記緩衝体は、内部に圧縮気体が封入され、前記構造物の周方向の断面が、中央部が前記構造物及び前記収容部に当接するリング形状を有する、請求項１に記載の免震構造体。
【請求項６】
前記緩衝体は、前記構造物の周方向の断面が、上端部が前記構造物又は前記収容部に固定され、下端部が前記収容部又は前記構造物に固定される、蛇腹形状を有する、請求項１に記載の免震構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は免震構造体に関し、特に地震に伴う各種現象の影響を緩和する免震構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
日本は地震頻発国であることを背景として、阪神大震災の後、近年の高層ビルと併せて耐震構造物の開発が進み、各種建物に種々の耐震対策が適用されておりそれなりの効果をもたらしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような耐震構造物では、内陸の構造物に対する地震に対しては有効で信頼性も向上したものとなっている。
【０００４】
しかしながら、インドネシア・スマトラ島沖地震や東日本大震災のような地震に対しては沿岸部が津波を伴う２重の衝撃力を受け大打撃を受けたのが実情である。
【０００５】
特に、沿岸構造物のうち、下水道処理施設などの地上と地下に亘り連続した空間を必要とする構造物は、液状化現象や津波に対する耐波性能が不足していることが明らかになった。
【０００６】
一方、従来では免震と免波（耐波）とは別々の対策が採られているのが実情である。即ち、免震構造としては鋼板積層ゴムなどが活用され、免波構造としては構造物に直接対策が講じられているものは少なく、防潮堤や防護壁によるものが一般的であった。これでは対策に必要なエリアが過大になり、又、コスト的にも有利なものとはならない。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、免震性能と免波性能とを備えた免震構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、免震構造体であって、基礎コンクリートの上に配置される免震材と、免震材の上に設置された構造物とを備え、構造物の下面は下方向に突出する形状を有し、構造物の重心は、構造物の重心を通る垂直線と構造物が傾斜した際の下面に作用する免震材から生じる垂直方向の反力の延長線との交点より下方に位置し、基礎コンクリートは、平坦部と、平坦部から下方に凹むように形成され、底面と側壁面とを有する収容部とからなり、構造物は、その少なくとも下方部分が収容部に収容されると共に、側壁面との間に所定間隔が設けられ、免震材は、底面に設置され、構造物の下面を支持する弾性材料よりなる支持体と、構造物の少なくとも下部が囲まれるように、収容部全体に充填された粘性材料よりなる包囲体とを含み、記収容部の上端の全周には、弾性変形可能な緩衝体が取り付けられ、緩衝体は地震によって生じる所定間隔の変動範囲において包囲体の封入状態を保持するものである。
【０００９】
このように構成すると、包囲体が常に封入された状態となると共に、傾斜時の構造物の収容部に対する衝撃が緩和される。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、緩衝体は、構造物の周方向の断面が箱型形状を有するものである。
【００１１】
このように構成すると、包囲体の注入及び封入が容易となる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、緩衝体は、構造物の周方向の断面が、上端部が構造物又は収容部に固定され、下端部が収容部又は構造物に当接するスカート形状を有するものである。
【００１３】
このように構成すると、構造が単純で設計が容易となる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、緩衝体は、構造物の周方向の断面が、上端部及び下端部が構造物又は収容部に固定され、中央部が収容部又は構造物に当接するΩ形状を有するものである。
【００１５】
このように構成すると、当接力が安定して発揮される。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、緩衝体は、内部に圧縮空気が封入され、構造物の周方向の断面が、中央部が構造物及び収容部に当接するリング形状を有するものである。
【００１７】
このように構成すると、全方位に安定した当接力が発揮される。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、緩衝体は、構造物の周方向の断面が、上端部が構造物又は収容部に固定され、下端部が収容部又は構造物に固定される、蛇腹形状を有するものである。
【００１９】
このように構成すると、上端部及び下端部が常に収容部又は構造物に固定される。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、請求項１記載の発明は、包囲体が常に封入された状態となると共に、傾斜時の構造物の収容部に対する衝撃が緩和されるので、構造体の耐震抵抗が増大すると共に構造物の損傷の虞が軽減する。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、包囲体の注入及び封入が容易となるので使い勝手が向上する。
【００２２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、構造が単純で設計が容易となるので、コスト的に有利となる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、当接力が安定して発揮されるので信頼性が向上する。
【００２４】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、全方位に安定した当接力が発揮されるので信頼性が向上する。
【００２５】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、上端部及び下端部が常に収容部又は構造物に固定されるので、包囲体の封入状態が確実になり信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の第１の実施の形態による免震構造体の概略構造を示す平面図である。
【図２】図１で示したＩＩ−ＩＩラインの端面図である。
【図３】津波が発生した時の図２に示した構造物１８の挙動を示した概略側面図である。
【図４】この発明の第２の実施の形態による免震構造体の概略端面図であり、第１の実施の形態の図２に対応するものである。
【図５】図４に示した“Ｘ”部分の拡大図である。
【図６】図４の実施の形態による免震構造体が地震による津波を受けた状態を示した概略端面図である。
【図７】この発明の第３の実施の形態による免震構造体における緩衝体の概略断面図であり、第２の実施の形態による図５に対応する図である。
【図８】この発明の第４の実施の形態による免震構造体における緩衝体の概略断面図であり、第３の実施の形態による図７の（１）に対応する図である。
【図９】この発明の第５の実施の形態による免震構造体における緩衝体の概略断面図であり、第３の実施の形態による図７の（１）に対応する図である。
【図１０】この発明の第６の実施の形態による免震構造体における緩衝体の概略断面図であり、第３の実施の形態による図７の（１）に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１はこの発明の第１の実施の形態による免震構造体の概略構造を示す平面図であり、図２は図１に示すＩＩ−ＩＩラインの端面図である。
【００２８】
これらの図を参照して、構造物１８は垂直方向に延びる円筒形状を有し、その下面２０が球面形状を有している。構造物１８はその下方部が基礎コンクリート１７に形成された収容部２４内に収容されている。収容部２４は基礎コンクリート１７の平坦部２３から下方に円柱状に凹むように形成され、底面２５と側壁面２６とを有する。
【００２９】
収容部２４の少なくとも底面２５の上には合成ゴム等の弾性材料を主体とした免震材１９が配置されている。構造物１８の側面は拘束されておらず、収容部２４の側壁面２６との間には全周に所定間隔２８が設けられており、構造物１８の一定範囲の揺動を可能としている。これによって、免震材１９が従来通りに地震が発生した時の免震機能を発揮し、併せて構造物１８の下面２０の形状が免波機能を発揮する。
【００３０】
次に、免波機能について説明する。
【００３１】
図３は津波が発生した時の図２に示した構造物１８の挙動を示した概略側面図である。
【００３２】
図を参照して、側面が拘束されていない構造物１８が津波の衝撃を受けると、下面２０は球面形状を有しているため図のように傾斜する。この時下面２０と免震材１９の表面との接触位置において下面２０は免震材１９から重力Ｗの大きさに等しい反力Ｆを受ける。一方、構造物１８の重心Ｇは、重心Ｇを通る垂直線３１と反力Ｆの延長線３２との交点Ｏより下方に位置するように設定されている。
【００３３】
そうすると、構造物１８の重心Ｇの位置に下向きの重力Ｗが作用し、構造物１８の下面２０には重力Ｗと同じ大きさの反力Ｆが上向きに距離Ｌを挟んで平行に生じることになり、これらによって構造物１８を元の位置に戻そうとする偶力（Ｗ・Ｌ）なるモーメントが発生する。従って、津波の衝撃力は構造物１８の傾斜動作によって緩和され、衝撃力が減少すると構造物１８は元の位置に復帰する。この場合、構造物１８の傾斜動作は津波の衝撃力に応じて変化する。又、この復帰に働く偶力は構造物１８の傾斜程度が大きければ大きい程距離Ｌが大きくなるのでその値も増加する。これによって構造物１８は、津波の衝撃力によって破壊や損傷する虞が低減する。
【００３４】
又、この実施の形態においては、構造物１８は所定間隔２８を介して収容部２４内にその一部が収容されている。そのため、所定間隔２８の範囲において構造物１８は揺動し、所定間隔２８の範囲を超える津波の衝撃力を受けると構造物１８は収容部２４の側壁面２６に接触し、それ以上の傾斜が拘束される。これにより、構造物１８の転倒の虞が回避され耐震構造の信頼性が向上する。
【００３５】
図４はこの発明の第２の実施の形態による免震構造体の概略端面図であり、第１の実施の形態の図２に対応するものであり、図５は図４に示した“Ｘ”部分の拡大図である。
【００３６】
この実施の形態にあっては、収容部の上端の部分を除いて第１の実施の形態と同一構造であるので、異なった部分を主に説明する。
【００３７】
図を参照して、免震材１９は、収容部２４の底面２５の全面に設置され、構造物１８の下面２０を支持する合成ゴム等の弾性材料よりなる支持体３７と、構造物１８の少なくとも下部が囲まれるように収容部２４に充填され、流動性を有する例えばアスファルト・ポリマー系の粘性材料よりなる包囲体３８とから構成されている。これにより、構造物１８の重量は主に支持体３７が受け持ち、津波の衝撃力による構造物１８の傾斜動作に対する抵抗力を包囲体３８が主に受け持つ。そのため、地震に対して所望の耐震性を調整することが可能となる。
【００３８】
更に、収容部２４の上端の全周に構造物１８の側壁に当接する弾性変形可能な緩衝体３５が取り付けられている。具体的には、基礎コンクリート１７の側壁面２６の上端と平坦部２３との間の角部に凹部４１が形成され、緩衝体３５は凹部４１と構造物１８との間のスペースを塞ぐように設置されている。
【００３９】
緩衝体３５はエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）に合成繊維を埋設した繊維補強ゴムの弾性材料よりなり、上方が解放された凹状の溝部４２と、溝部４２の上面に脱着自在に嵌合するゴム製の蓋部４３とから構成される。凹部４１の底部であって基礎コンクリート１７の側壁面２６と構造物１８の側壁面との間のスペースに面する部分には、周方向に所定間隔で注入孔４４が形成されている。これによって、緩衝体３５の注入孔４４を介して収容部２４に包囲体３８を緩衝体３５の位置まで充填することが可能となる。
【００４０】
このように包囲体３８は収容部２４に封入されるため、地震等によって揺動を受けても収容部２４から外部に不用意に流出する虞が無い。
【００４１】
図６は図４の実施の形態による免震構造体が地震による津波を受けた状態を示した概略端面図である。
【００４２】
図を参照して、地震による津波４７を受けると構造物１８は上述のようにその衝撃力で傾斜する。この場合、構造物１８の下面２０の挙動により支持体３７が変形し、更に、構造物１８の側壁の傾斜により緩衝体３５が変形して衝撃を緩和する。緩衝体３５が変形しても包囲体３８の封入状態は維持されているため、包囲体３８が外部に流出することは無く収容部２４に対する構造物１８の移動に応じて包囲体３８は流動する。これによって構造物１８の傾斜に対する包囲体３８の流動抵抗がより大きくなる。又、構造物１８の傾斜による津波からの受圧角度の変化により、後続の津波（押し波と引き波）の流水圧の軽減が期待できる。
【００４３】
又、津波４７が基礎コンクリート１７の上面を覆うような状態になっても、緩衝体３５により津波４７は収容部２４の中に侵入する虞が無い。そのため、海水の浸入による構造物１８の持ち上がりの虞も生じないので、構造物１８の設置の信頼性が向上する。更に、構造物１８の下部が包囲体３８で充填されて囲まれているため、基礎コンクリート１７下の地盤を介しての地下水の流入の虞も低減する。
【００４４】
地震が収まり津波４７が引いていくと、上述のように構造物１８の復元力により元の位置に回復し、収容部２４内の支持体３７も元の形状に復帰し、包囲体３８も元の充填状態になり、初期の耐震性能が発揮できる状態になる。
【００４５】
図７はこの発明の第３の実施の形態による免震構造体における緩衝体の概略断面図であり、第２の実施の形態による図５に対応する図である。
【００４６】
緩衝体以外の免震構造体の構成は第２の実施の形態と同一であるので、ここでは、緩衝体について主に説明する。
【００４７】
図の（１）を参照して、構造物１８と基礎コンクリート１７との間に設置されている緩衝体３５は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）に合成繊維を埋設した繊維補強ゴムで構成される変形可能な弾性体よりなり、構造物１８の周方向の断面が、上端部が構造物１８に固定され、下端部が基礎コンクリート１７（収容部）の側壁面２６に当接するスカート形状を有するものである。この状態で包囲体３８が緩衝体３５の下方に封入されている。
【００４８】
そして、地震の発生により構造物１８が傾いた状態になっても常に緩衝体３５の下端部は基礎コンクリート１７（収容部）の側壁面２６を押圧するようにその形状が設定されている。即ち、図の（２）に示されているように、地震によって構造物１８と基礎コンクリート１７との間隔が最少幅になった場合、緩衝体３５は弾性域において変形して包囲体３８の封入状態を保持し、その間隔が元の幅に戻ると図の（１）の初期状態に復帰するようにその特性（形態維持性）が設定されている。
【００４９】
一方、地震によって構造物１８と基礎コンクリート１７との間隔が最大幅になった場合、緩衝体３５は初期状態（図の（１）の状態）で付与された弾性力により広がるように変形して側壁部２６との当接状態が維持され、包囲体３８の封入状態を保持する。そして、その間隔が元の幅に戻ると図の（１）の初期状態に復帰するように緩衝体３５の特性（形態維持性）が設定されている。
【００５０】
これにより、緩衝体３５の構造が単純となるので、使用場所に応じた設計が容易となる。尚、緩衝体３５は、包囲体３８を充填した後に構造物１８に取り付ければ良い。
【００５１】
図８はこの発明の第４の実施の形態による免震構造体における緩衝体の概略断面図であり、第３の実施の形態による図７の（１）に対応する図である。
【００５２】
尚、緩衝体以外の免震構造体の構成は第３の実施の形態と同一であるので、ここでは、緩衝体について主に説明する。
【００５３】
図を参照して、構造物１８と基礎コンクリート１７との間に設置されている緩衝体３５は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）に合成繊維を埋設した繊維補強ゴムで構成される変形可能な弾性体よりなり、構造物１８の周方向の断面が、上端部及び下端部が構造物１８に固定され、中央部が基礎コンクリート１７（収容部）の側壁面２６に当接するΩ形状を有するものである。この状態で包囲体３８が緩衝体３５の下方に封入されている。
【００５４】
そして、第３の実施の形態による緩衝体と同様に、地震によって構造物１８と基礎コンクリート１７との間隔が変動しても常に緩衝体３５が基礎コンクリート１７の側壁面２６を押圧するようにその形状（形態維持性）が設定されている。
【００５５】
尚、この実施の形態による緩衝体３５は上端部及び下端部のいずれも構造物１８に固定されているため、側壁面２６に対する当接力が安定して発揮される。
【００５６】
図９はこの発明の第５の実施の形態による免震構造体における緩衝体の概略断面図であり、第３の実施の形態による図７の（１）に対応する図である。
【００５７】
尚、緩衝体以外の免震構造体の構成は第３の実施の形態と同一であるので、ここでは、緩衝体について主に説明する。
【００５８】
図を参照して、構造物１８と基礎コンクリート１７との間に設置されている緩衝体３５は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）に合成繊維を埋設した繊維補強ゴムで構成される変形可能な弾性体よりなり、構造物１８の周方向の断面がリング形状を有し、内部に圧縮気体が充填されている。緩衝体３５の上下の移動を阻止するために、構造物１８側には一対のＬ字状の第１固定具３９ａ、３９ｂが緩衝体３５の上下に、基礎コンクリート１７の側壁面２６には一対のＬ字状の第２固定具４０ａ、４０ｂが緩衝体３５の上下に各々取り付けられている。この状態で包囲体３８が緩衝体３５の下方に封入されている。
【００５９】
これによって、第３の実施の形態による緩衝体と同様に、地震によって構造物１８と基礎コンクリート１７との間隔が変動しても常に内部の圧縮気体の圧力により緩衝体３５が自在に変形し、構造物１８及び基礎コンクリート１７の側壁面２６を常に押圧するように緩衝体３５の形状（形態維持性）が設定されている。
【００６０】
尚、この実施の形態による緩衝体３５はリング状で内部に圧縮気体が充填されているので、構造物１８及び基礎コンクリート１７の側壁面２６に対する当接力が全方位に対して安定して発揮される。
【００６１】
図１０はこの発明の第６の実施の形態による免震構造体における緩衝体の概略断面図であり、第３の実施の形態による図７の（１）に対応する図である。
【００６２】
尚、緩衝体以外の免震構造体の構成は第３の実施の形態と同一であるので、ここでは、緩衝体について主に説明する。
【００６３】
図を参照して、構造物１８と基礎コンクリート１７との間に設置されている緩衝体３５は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）に合成繊維を埋設した繊維補強ゴムで構成される変形可能な弾性体よりなり、構造物１８の周方向の断面が、上端部が構造物１８に固定され、下端部が基礎コンクリート１７（収容部）の側壁面２６に固定される蛇腹形状を有するものである。この状態で包囲体３８が緩衝体３５の下方に封入されている。
【００６４】
そして、第３の実施の形態による緩衝体と同様に、地震によって構造物１８と基礎コンクリート１７との間隔が変動しても緩衝体３５の蛇腹構造が伸縮して包囲体３８の封入状態を保持するように緩衝体３５の形状が設定されている。
【００６５】
尚、この実施の形態による緩衝体３５は上端部及び下端部のいずれも構造物１８及び基礎コンクリート１７に固定されているため、包囲体３８の封入状態をより確実に維持できる。
【００６６】
尚、上記の各実施の形態では、構造物の胴部形状は円筒形状を有しているが他の形状であっても良い。
【００６７】
又、上記の各実施の形態では、収容部に構造物が半分程度収容されているが、少なくとも構造物の下方部分が収容されていれば良い。
【００６８】
更に、上記の各実施の形態では、構造物の下面は球面形状を有しているが、例えば円柱の側面形状のような球面以外の形状であっても良く、あるいは、平坦面や単なる突出形状であっても良い。この場合、いずれにおいても重心の位置は傾斜時に元の位置に復帰できるように設定しておけば良い。
【００６９】
更に、上記の各実施の形態では、収容部は基礎コンクリートに形成された凹部としているが、収容部の側壁面に相当する部分を鋼製矢板等で形成しても良い。
【００７０】
更に、上記の各実施の形態では、緩衝体の弾性材料として特定構成の合成ゴム材料を用いているが、天然ゴム材料でも良く、あるいは、これに代えて合成ゴムと繊維との積層体や合成樹脂材料を用いても良い。
【００７１】
更に、上記の第２以降の実施の形態では、包囲体にアスファルト・ポリマー系の粘性体を用いているが、これに代えて合成ゴムとアスファルトとの混合物でも良い。好ましくは、粘性性能だけではなく弾性性能も備えた粘弾性材料がより効果的である。
【００７２】
更に、上記の第３以降の実施の形態では、緩衝体は構造物又は基礎コンクリートの特定対象に取り付けられているが、取付け対象は逆であっても良い。例えば、第３の実施の形態による緩衝体は基礎コンクリート側に固定するようにしても良い。
【符号の説明】
【００７３】
１５…免震構造体
１７…基礎コンクリート
１８…構造物
１９…免震材
２０…下面
２３…平坦部
２４…収容部
２５…底面
２６…側壁面
２８…所定間隔
３１…垂直線
３２…延長線
３５…緩衝体
３７…支持体
３８…包囲体
尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
【図１】
2015017640.tif 000003
【図２】
2015017640.tif 000004
【図３】
2015017640.tif 000005
【図４】
2015017640.tif 000006
【図５】
2015017640.tif 000007
【図６】
2015017640.tif 000008
【図７】
2015017640.tif 000009
【図８】
2015017640.tif 000010
【図９】
2015017640.tif 000011
【図１０】
2015017640.tif 000012