(57)【要約】【課題】免震建物内部の計画に制限を加えずに、免震層の許容限界を超える過大変形を抑制することができる免震建物のフェールセーフ機構を提供すること。【解決手段】中間階に免震層２を有する免震建物１において前記免震層２よりも上方に設けられた上部構造体３の水平方向への過大変形を防止するための免震建物のフェールセーフ機構であって、前記上部構造体３から水平方向に離間した位置に、前記免震層２によって支持されない状態で前記免震層２よりも上方にまで延び、前記上部構造体３の水平方向の移動を規制するためのアウトリガーフレーム６を設けてある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間階に免震層を有する免震建物において前記免震層よりも上方に設けられた上部構造体の水平方向への過大変形を防止するための免震建物のフェールセーフ機構であって、
前記上部構造体から水平方向に離間した位置に、前記免震層によって支持されない状態で前記免震層よりも上方にまで延び、前記上部構造体の水平方向の移動を規制するためのアウトリガーフレームを設けてあることを特徴とする免震建物のフェールセーフ機構。
【請求項２】
前記アウトリガーフレームが、階段、エレベータシャフト、通路、倉庫、設備機械室、便所のうち、少なくとも何れか一つを含むように構成されている請求項１に記載の免震建物のフェールセーフ機構。
【請求項３】
前記上部構造体と前記アウトリガーフレームとの間に過大変形抑制装置が設けられ、該過大変形抑制装置は、前記上部構造体から前記アウトリガーフレームまでの距離が一定範囲から外れそうになると、前記距離が前記一定範囲内に留まるように前記上部構造体と前記アウトリガーフレームとを拘束し、前記距離が前記一定範囲内であれば前記上部構造体と前記アウトリガーフレームとを拘束しないように構成されている請求項１または２に記載の免震建物のフェールセーフ機構。
【請求項４】
前記免震建物において前記免震層よりも下方に設けられた下部構造体または前記上部構造体と前記アウトリガーフレームとがダンパーによって接続されている請求項１〜３の何れか一項に記載の免震建物のフェールセーフ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、中間階に免震層を有する免震建物において免震層よりも上方に設けられた上部構造体の水平方向への過大変形を防止するための免震建物のフェールセーフ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
免震建物では、地震時に免震層に変形を集中させて地震エネルギーの吸収を図ることにより、免震層の上方に入力する地震エネルギーを低減している。免震層を構成する免震材料に関しては、材料ごとに変形限界値が規定されており、Ｌ１地震（稀に発生する地震：震度５程度）時はもちろん、Ｌ２地震（極めて稀に発生する地震：震度６強）時にも限界値を超える変形が発生しないように設計される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１４０７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、現状の法令基準（Ｌ２地震）を超える極大地震動（震度７以上）等により免震層に限界値以上の変形（過大変形）が発生することも考えられる。この点、図６（Ａ）に示す基礎免震構造では、免震層５１の最大変形量は免震建物５２外周に設けられた擁壁５３と免震建物５２との距離で決まり、免震建物５２が最大変形量以上に変形したときには免震建物５２と擁壁５３の衝突が発生するので、衝突により免震建物５２の構造安全性が確保されているかの検討は必要となるが、免震層５１の過大変形を抑止する機構は存在していると言える。
【０００５】
これに対して、図６（Ｂ）に示すような地上部に免震層５１を設置する中間階免震構造においては、適宜の装置等を別途設置しない限り、免震層５１の過大変形を防止することができず、免震層５１が限界値を超えて変形する場合に対して、免震建物５２の構造安全性は確保されていない。
【０００６】
そこで、中間階免震層の過大変形を抑制するために、図７に示すように、エレベータシャフト５４を免震層５１に貫入させて免震層５１の過大変形抑制に利用することが考えられる（特許文献１参照）。しかし、斯かる技術を用いる場合、免震建物５２内部でのクリアランスの設定や平面プランの調整が必要になるというデメリットがある。
【０００７】
本発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、免震建物内部の計画に制限を加えずに、免震層の許容限界を超える過大変形を抑制することができる免震建物のフェールセーフ機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る免震建物のフェールセーフ機構は、中間階に免震層を有する免震建物において前記免震層よりも上方に設けられた上部構造体の水平方向への過大変形を防止するための免震建物のフェールセーフ機構であって、前記上部構造体から水平方向に離間した位置に、前記免震層によって支持されない状態で前記免震層よりも上方にまで延び、前記上部構造体の水平方向の移動を規制するためのアウトリガーフレームを設けてあることを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
上記免震建物のフェールセーフ機構において、前記アウトリガーフレームが、階段、エレベータシャフト、通路、倉庫、設備機械室、便所のうち、少なくとも何れか一つを含むように構成されていてもよい（請求項２）。
【００１０】
上記免震建物のフェールセーフ機構において、前記上部構造体と前記アウトリガーフレームとの間に過大変形抑制装置が設けられ、該過大変形抑制装置は、前記上部構造体から前記アウトリガーフレームまでの距離が一定範囲から外れそうになると、前記距離が前記一定範囲内に留まるように前記上部構造体と前記アウトリガーフレームとを拘束し、前記距離が前記一定範囲内であれば前記上部構造体と前記アウトリガーフレームとを拘束しないように構成されていてもよい（請求項３）。
【００１１】
上記フェールセーフ機構が、前記免震建物において前記免震層よりも下方に設けられた下部構造体または前記上部構造体と前記アウトリガーフレームとがダンパーによって接続されているものであってもよい（請求項４）。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明では、免震建物内部の計画に制限を加えずに、免震層の許容限界を超える過大変形を抑制することができる免震建物のフェールセーフ機構が得られる。
【００１３】
すなわち、本願の各請求項に係る発明の免震建物のフェールセーフ機構では、免震建物と分離した状態でアウトリガーフレームを構築することにより、免震建物内部の計画に制約を与えないようにすることができる。また、上部構造体の水平方向への移動をアウトリガーフレームによって規制することにより、免震層の過大変形の抑制を図ることができる。
【００１４】
請求項２に係る発明の免震建物のフェールセーフ機構では、コアスペースをアウトリガーフレームに形成することにより、免震建物内部の計画の自由度を向上させることができる。
【００１５】
請求項３に係る発明の免震建物のフェールセーフ機構では、免震建物の免震層の許容範囲内の地震時（例えば小〜中規模の地震時）には、免震層が有する免震効果がフルに発揮されるようにし、免震層の限界を超えるような大きな地震時には、過大変形抑制装置によって上部構造体とアウトリガーフレームとを拘束し、免震層の過大変形の抑制を図るようにすることができる。
【００１６】
また、過大変形抑制装置による上部構造体とアウトリガーフレームとの拘束時には、実質的に免震建物とアウトリガーフレームとは結合し、免震建物のスタンスは広がった状態となるので、それだけ安定性が高まる上、免震層の免震材料に作用する引抜力をアウトリガーフレームが負担し、免震材料へ過大な引抜力が作用することは抑制されることになる。
【００１７】
請求項４に係る発明の免震建物のフェールセーフ機構では、免震建物とアウトリガーフレームを制震ダンパーで結合する連結制振を採用することにより、免震建物とアウトリガーフレームとの応答特性差による減衰を付加して耐震性能を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施の形態に係る免震建物のフェールセーフ機構の構成を概略的に示す説明図及び平面図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、前記フェールセーフ機構における過大変形防止装置の一例及び他の例の構成を概略的に示す断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、免震建物とアウトリガーフレームとをダンパーで接続した変形例を示す説明図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、アウトリガーフレームの配置のそれぞれ異なる例を示す平面図である。
【図５】（Ａ）はアウトリガーフレームに衝撃吸収材を設けた例、（Ｂ）は下部構造体とアウトリガーフレームを一体化した例をそれぞれ示す説明図である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、従来の基礎免震構造及び中間階免震構造の構成を概略的に示す説明図である。
【図７】エレベータシャフトを免震層過大変形抑制のフェールセーフに利用する従来技術の構成を概略的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら以下に説明する。
【００２０】
まず、図１（Ａ）に示す免震建物１は、地上部に位置する中間階に免震層２を有し、免震層２よりも上方に設けられた上部構造体３は、免震層２に配された免震装置４を介して下部構造体５に支持されている。そして、本実施の形態に係る免震建物のフェールセーフ機構では、この免震建物１と分離した状態で構築したアウトリガーフレーム６を、上部構造体３の水平方向への移動を規制するために利用して、免震建物１の免震層２及び上部構造体３の水平方向への過大変形の防止を図る。
【００２１】
すなわち、本実施形態では、図１（Ｂ）に示すように、免震建物１は平面視が縦長の矩形状を呈し、免震建物１の短辺方向片側にアウトリガーフレーム６を配する。このアウトリガーフレーム６は、図１（Ａ）に示すように、上部構造体３から水平方向に離間した位置に設けられ、免震層２によって支持されない状態で免震層２よりも上方にまで延びている。
【００２２】
そして、図１（Ａ）に示すように、免震建物１の上部構造体３とアウトリガーフレーム６との間に、過大変形抑制装置７を設けてある。この過大変形抑制装置７は、上部構造体３からアウトリガーフレーム６までの距離が一定範囲から外れそうになると、前記距離が前記一定範囲内に留まるように上部構造体３とアウトリガーフレーム６とを拘束し、前記距離が前記一定範囲内であれば上部構造体３とアウトリガーフレーム６とを拘束しないように構成されている。尚、図１（Ｂ）において過大変形抑制装置７の図示は省略している。
【００２３】
具体的に説明すると、過大変形抑制装置７は、図２（Ａ）に示すように、球状の先端部８を有する雄型アーム９と、先端部８を揺動回動自在に収容保持する中空球状のハウジング１０を先端に有する雌型アーム１１とを具備し、ハウジング１０内には粘性体（例えばオイル）１２が充填され、また、ハウジング１０の先端には開口１３が設けられ、この開口１３を雄型アーム９が貫通すると共に、開口１３内にはシールのための変形可能な粘弾性体１４が配されている。
【００２４】
そして、雄型アーム９の先端部８の外面よりも雌型アーム１１のハウジング１０の内面をある程度大きくすることによって、雄型アーム９と雌型アーム１１とは、互いに一定範囲において接近・離間自在であり、互いになす角度も可変となっている。
【００２５】
このように構成した過大変形抑制装置７の雄型アーム９、雌型アーム１１の何れか一方を上部構造体３に、他方をアウトリガーフレーム６に固定する。これにより、雄型アーム９の先端部８が雌型アーム１１のハウジング１０の内面に接触しない間は、免震建物１とアウトリガーフレーム６とは過大変形抑制装置７によって拘束されないので、免震建物１が有する免震効果がフルに発揮される。また、例えばトリガーレベル（一例としては震度７の極大地震）を超えた外力が免震建物１に加わり、上部構造体３が水平方向に移動し、雄型アーム９の先端部８が雌型アーム１１のハウジング１０の内面に接触した状態になると、この接触によって両者３，６のそれ以上の接近または離間は抑止されるので、免震層２あるいは上部構造体３の水平方向の過大変形が抑制されることになる。
【００２６】
また、アスペクト比の大きな免震建物１では、想定を超える外力作用時には免震層２の免震材料に限界を超える引抜力が作用する問題点がある。しかし、免震建物１とアウトリガーフレーム６との間に過大変形抑制装置７を設ける本実施形態では、過大変形抑制装置７が免震建物１とアウトリガーフレーム６とを拘束する状態になるような大きな外力（例えばトリガーレベルを超えた外力）が免震建物１に加わると、過大変形抑制装置７の拘束によって免震建物１とアウトリガーフレーム６とは実質的に結合した状態となる。そして、この結合状態では、図１（Ａ）に示すように免震建物１のスタンスはＳ１からＳ２へと実質的に広がるので、それだけ安定性が高まる上、免震材料に作用する引抜力Ｆをアウトリガーフレーム６が負担し、免震材料へ過大な引抜力が作用することは抑制される。
【００２７】
しかも、アウトリガーフレーム６は免震建物１の傍に構築されるものであるので、免震建物１の内部の計画に制約を与えることはなく、アウトリガーフレーム６を免震建物１に連絡させた上で、このアウトリガーフレーム６が、コアスペースやバックヤード等としての階段、エレベータシャフト、通路（避難通路や連絡通路）、倉庫、設備機械室、便所等のうち、少なくとも何れか一つを含むようにすれば、免震建物１内部の計画の自由度を向上させることもできる。
【００２８】
なお、本発明は、上記の実施の形態に何ら限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々に構成等を変えて実施し得ることは勿論である。例えば、以下のように変更することができる。
【００２９】
図２（Ａ）に示す過大変形抑制装置７では、雄型アーム９の先端部８を球状とし、雌型アーム１１のハウジング１０を中空球状としているが、これに限らず、例えば、図２（Ｂ）に示すように、雄型アーム９の先端部８の形状を球状ではなく前後に凹球面１５を有する形状とし、これに合わせて、雌型アーム１１のハウジング１０を、中空球状から円筒状に変更すると共に、ハウジング１０の内面の前後に凸球面１６を設けるようにしてもよい。
【００３０】
図３（Ａ）に示すように、上部構造体３及び下部構造体５を、それぞれダンパー（制震ダンパー）１７によってアウトリガーフレーム６に接続してもよい。勿論、ダンパー１７によってアウトリガーフレーム６に接続する対象を、下部構造体５のみ（図３（Ｂ）参照）、あるいは上部構造体３のみ（図３（Ｃ）参照）としてもよい。何れの場合でも、免震建物１とアウトリガーフレーム６をダンパー１７で結合する連結制震を採用することにより、免震建物１とアウトリガーフレーム６との応答特性差による減衰を付加して耐震性能を向上させることが可能である。なお、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す各例において、過大変形抑制装置７とダンパー１７の数は、配置や性能等に応じて任意に変更可能である。例えば、過大変形抑制装置７は免震層２に近いほど有効に働くので、過大変形抑制装置７を免震層２の近くに配置する場合は、同じ性能の過大変形抑制装置７を免震層２の遠くに配置する場合よりも、過大変形抑制装置７を設ける数を減らすことができる。
【００３１】
本実施形態では、図１（Ｂ）に示すように、免震建物１の短辺方向片側のみにアウトリガーフレーム６を配しているが、これに限らず、例えば図４（Ａ）に示すように、免震建物１の短辺方向両側にアウトリガーフレーム６を配してもよい。また、免震建物１の平面視形状が正方形に近い場合には、例えば、免震建物１を四方から取り囲むようにアウトリガーフレーム６を配したり（図４（Ｂ）参照）、免震建物１の隣り合う二辺の外側にアウトリガーフレーム６を配したり（図４（Ｃ）参照）してもよい。
【００３２】
ここで、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すようにアウトリガーフレーム６を配する場合、免震建物１とアウトリガーフレーム６との間に過大変形抑制装置７及びダンパー１７の何れか一方または両方を設けず、その代わりとして、図５（Ａ）に示すように、防舷材等の衝撃吸収材１８をアウトリガーフレーム６において免震建物１による衝突を受け得る位置に設けてもよい。また、このようにアウトリガーフレーム６に衝撃吸収材１８を設けつつ、あるいは設ける代わりに、免震建物１においてアウトリガーフレーム６に衝突し得る位置に衝撃吸収材１８を設けてもよい。そして、勿論、過大変形抑制装置７、ダンパー１７と、衝撃吸収材１８とを併用してもよい。
【００３３】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す例では、アウトリガーフレーム６を免震建物１と分離した状態で構築しているが、これに限らず、例えば図５（Ｂ）に示すように、下部構造体５の一部を上部構造体３の側方に突出させ、その突出部分の上方にアウトリガーフレーム６を構築して、アウトリガーフレーム６と下部構造体５とを一体化するようにしてもよい。
【００３４】
なお、本明細書で挙げた種々の例どうしを適宜組み合わせてもよいことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３５】
１    免震建物
２    免震層
３    上部構造体
４    免震装置
５    下部構造体
６    アウトリガーフレーム
７    過大変形抑制装置
８    先端部
９    雄型アーム
１０    ハウジング
１１    雌型アーム
１２    粘性体
１３    開口
１４    粘弾性体
１５    凹球面
１６    凸球面
１７    ダンパー
１８    衝撃吸収材
５１    免震層
５２    免震建物
５３    擁壁
５４    エレベータシャフト
Ｆ    引抜力
Ｓ１  スタンス
Ｓ２  スタンス
【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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