(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造体と下部構造体との間に介挿されて、前記上部構造体を三次元免震する三次元免震装置であって、
前記上部構造体を水平方向に免震する積層ゴムと、
前記積層ゴムの上下方向の両側にそれぞれ直列配置されて、前記上部構造体を上下方向に免震する一対の空気ばねと、を備え、
前記一対の空気ばねは、それぞれ圧縮気体を収容する袋体を前記空気ばねの本体として有し、
前記袋体における水平方向の外周部と、当該外周部よりも水平方向の内側の部分とを比べた場合に、前記外周部は、前記内側の部分よりも上下方向の両側に突出しているとともに、当該内側の部分は、上下方向の大きさが少なくとも前記外周部と同じになるまで膨張可能であり、
前記外周部が前記積層ゴムよりも水平方向の外方に位置していることを特徴とする三次元免震装置。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元免震装置であって、
前記一対の空気ばねのうちの上側の空気ばねの上方には、前記積層ゴムとは別に積層ゴムが直列配置されており、
前記上側の空気ばねに係る前記袋体の前記外周部は、前記積層ゴムよりも水平方向の外方に位置していることを特徴とする三次元免震装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の三次元免震装置であって、
前記一対の空気ばねのうちの下側の空気ばねの下方には、前記積層ゴムとは別に積層ゴムが直列配置されており、
前記下側の空気ばねに係る前記袋体の前記外周部は、前記積層ゴムよりも水平方向の外方に位置していることを特徴とする三次元免震装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の三次元免震装置であって、
前記袋体の上側に隣接して配された前記積層ゴムの下面と、前記袋体の下側に隣接して配された前記積層ゴムの上面との水平方向の相対変位を規制しつつ、前記袋体の上下方向の膨張・収縮変形を許容可能に案内する水平方向相対変位規制部材を有することを特徴とする三次元免震装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の三次元免震装置であって、
上下方向の所定値を超えて前記空気ばねの前記袋体が変形することを規制する上下方向変形規制部材を有することを特徴とする三次元免震装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の三次元免震装置であって、
前記圧縮気体を給排可能に貯留するタンクを有し、
前記袋体と前記タンクとの間で前記圧縮気体を給排するための流路が、前記積層ゴムの内部に設けられていることを特徴とする三次元免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物などの構造体を三次元免震する三次元免震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地面に設置された基礎などの下部構造体上に設けられて、建物などの上部構造体を三次元免震する三次元免震装置が知られている。そして、当該装置の一例として、上部構造体を水平方向に免震する積層ゴムと、同上部構造体を上下方向に免震する空気ばねとを上下方向に直列配置したものが挙げられる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２７９８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、空気ばねは一般に座屈し易く、軽量の建物にしか適用できない。そのため、より重い建物にも適用したい場合には、座屈防止策を講じる必要がある。そして、かかる座屈防止策の一案としては、空気ばねの水平方向の変形を規制する規制部材を設けることが挙げられる。
【０００５】
しかし、免震対象の建物の重量が更に大きくなれば、かかる規制部材の大型化も必至であり、このことは、三次元免震装置の大型化を招き得て、最終的に、建設規模の拡大を来すなどの問題を起こし得る。
【０００６】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、空気ばねの耐座屈性を高めながらも、三次元免震装置のコンパクト化を図ることにある。
【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に請求項１に示す発明は、
上部構造体と下部構造体との間に介挿されて、前記上部構造体を三次元免震する三次元免震装置であって、
前記上部構造体を水平方向に免震する積層ゴムと、
前記積層ゴムの上下方向の両側にそれぞれ直列配置されて、前記上部構造体を上下方向に免震する一対の空気ばねと、を備え、
前記一対の空気ばねは、それぞれ圧縮気体を収容する袋体を前記空気ばねの本体として有し、
前記袋体における水平方向の外周部と、当該外周部よりも水平方向の内側の部分とを比べた場合に、前記外周部は、前記内側の部分よりも上下方向の両側に突出しているとともに、当該内側の部分は、上下方向の大きさが少なくとも前記外周部と同じになるまで膨張可能であり、
前記外周部が前記積層ゴムよりも水平方向の外方に位置していることを特徴とする。
【０００８】
上記請求項１に示す発明によれば、少なくとも上記一対の空気ばねが、上下方向に直列配置されている。よって、空気ばね一つ当たりの上下方向の寸法の縮小化を通して、その耐座屈性を高めることができる。
また、空気ばねに係る袋体の上記外周部は、上記内側の部分よりも上下方向の両側に突出しているとともに、当該外周部は、積層ゴムよりも水平方向の外方に位置している。よって、これら外周部と積層ゴムとを互いに上下方向にオーバーラップさせながら、袋体と積層ゴムとを直列配置することができる。そして、これにより、当該オーバーラップ分だけ、三次元免震装置の上下方向の寸法を縮小可能であり、結果、三次元免震装置のコンパクト化を図れる。
【０００９】
請求項２に示す発明は、請求項１に記載の三次元免震装置であって、
前記一対の空気ばねのうちの上側の空気ばねの上方には、前記積層ゴムとは別に積層ゴムが直列配置されており、
前記上側の空気ばねに係る前記袋体の前記外周部は、前記積層ゴムよりも水平方向の外方に位置していることを特徴とする。
【００１０】
上記請求項２に示す発明によれば、上側の空気ばねの上方にも別途積層ゴムが直列配置されている。よって、水平方向の免震ストロークを拡大することができる。また、この積層ゴムに対しても、上記の空気ばねの外周部は、水平方向の外方に位置していて、これにより、これら外周部と積層ゴムとを互いに上下方向にオーバーラップさせながら配置可能であり、その結果、このオーバーラップ分だけ、上記の三次元免震装置の上下方向の寸法の縮小化を図れる。
また、この場合には、仮に上記積層ゴムの直上に上部構造体を配置したとしても、上記の空気ばねの袋体の外周部と上部構造体の下面との干渉を上記積層ゴムが未然に回避する。よって、かかる干渉回避目的で、空気ばねと上部構造体との間にスペーサー部材を介挿せずに済んで、これにより、当該スペーサー部材の如き免震に何等寄与しない部材の介挿起因で三次元免震装置の上下方向の寸法が実質的に大きくなってしまうことを有効に防ぐことができる。
【００１１】
請求項３に示す発明は、請求項１又は２に記載の三次元免震装置であって、
前記一対の空気ばねのうちの下側の空気ばねの下方には、前記積層ゴムとは別に積層ゴムが直列配置されており、
前記下側の空気ばねに係る前記袋体の前記外周部は、前記積層ゴムよりも水平方向の外方に位置していることを特徴とする。
【００１２】
上記請求項３に示す発明によれば、下側の空気ばねの下方にも別途積層ゴムが直列配置されている。よって、水平方向の免震ストロークを拡大することができる。また、この積層ゴムに対しても、上記の空気ばねの外周部は、水平方向の外方に位置していて、これにより、これら外周部と積層ゴムとを互いに上下方向にオーバーラップさせながら配置可能であり、その結果、このオーバーラップ分だけ、上記の三次元免震装置の上下方向の寸法の縮小化を図れる。
また、この場合には、仮に上記積層ゴムの直下に下部構造体を配置したとしても、上記の空気ばねの袋体の外周部と下部構造体の上面との干渉を上記積層ゴムが回避する。よって、かかる干渉回避目的で、空気ばねと下部構造体との間にスペーサー部材を介挿せずに済んで、これにより、当該スペーサー部材の如き免震に何等寄与しない部材の介挿起因で三次元免震装置の上下方向の寸法が実質的に大きくなってしまうことを有効に防ぐことができる。
【００１３】
請求項４に示す発明は、請求項２又は３に記載の三次元免震装置であって、
前記袋体の上側に隣接して配された前記積層ゴムの下面と、前記袋体の下側に隣接して配された前記積層ゴムの上面との水平方向の相対変位を規制しつつ、前記袋体の上下方向の膨張・収縮変形を許容可能に案内する水平方向相対変位規制部材を有することを特徴とする。
【００１４】
上記請求項４に示す発明によれば、水平方向の免震時に三次元免震装置に入力され得る水平荷重を上記水平方向相対変位規制部材で受けることができて、これにより、当該水平荷重が空気ばねに係る上記袋体に作用することを有効に防ぐことができる。よって、袋体の座屈をより確実に防ぐことができる。
また、同規制部材は、空気ばねに係る袋体の上下方向の膨張・収縮変形を許容するので、当該袋体が奏し得る上下方向の免震作用を同規制部材が阻害することは有効に回避される。
【００１５】
請求項５に示す発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の三次元免震装置であって、
上下方向の所定値を超えて前記空気ばねの前記袋体の前記内側部分が変形することを規制する上下方向変形規制部材を有することを特徴とする。
【００１６】
上記請求項５に示す発明によれば、袋体の前記内側部分の上下方向の変形は、上下方向変形規制部材によって上記所定値以下に収められる。よって、当該変形が過大な場合に袋体に起こり得る座屈を有効に防ぐことができて、その結果、上下方向の免震作用の安定化を図れる。
【００１７】
請求項６に示す発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の三次元免震装置であって、
前記圧縮気体を給排可能に貯留するタンクを有し、
前記袋体と前記タンクとの間で前記圧縮気体を給排するための流路が、前記積層ゴムの内部に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
上記請求項６に示す発明によれば、上記圧縮気体を給排するための流路が積層ゴムの内部に設けられている。よって、流路の形成目的で積層ゴムの外方に設けられる管部材の数量を減らすことができて、その結果、三次元免震装置のコスト削減やコンパクト化を図れる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、空気ばねの耐座屈性を高めながらも、三次元免震装置のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る三次元免震装置１０の概略中心縦断面図である。
【図２】水平方向に免震時の三次元免震装置１０の概略中心縦断面図である。
【図３】図３Ａは、空気ばね３０の概略平面図であり、図３Ｂは、図３Ａ中のＢ−Ｂ断面図であり、図３Ｃは、上下方向に膨張状態の空気ばね３０を図３Ａ中のＢ−Ｂ断面で示した図である。
【図４】図４Ａ乃至図４Ｃは、空気ばね３０の膨張・収縮変形に基づいて三次元免震装置１０が、建物１を上下方向に免震する様子を示す概略中心縦断面図である。
【図５】本実施形態の三次元免震装置１０が奏する作用効果を説明するための概略図である。
【図６Ａ】水平方向相対変位規制部材４０及びその近傍部分を拡大して示す概略中心縦断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａ中のＢ−Ｂ矢視図である。
【図７】積層ゴム２０及び空気ばね３０の数が本実施形態とは異なる三次元免震装置１０ａの一例の概略中心縦断面図である。
【図８Ａ】第１変形例の三次元免震装置１０’の説明図であって、その要部を示す概略中心縦断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａ中のＢ−Ｂ矢視図である。
【図９Ａ】第２変形例の三次元免震装置１０’’の概略中心縦断面図である。
【図９Ｂ】第２変形例に係る上記工夫を、前述の第１変形例の三次元免震装置１０’に対して施してなる三次元免震装置１０’’’の概略中心縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＝＝＝本実施形態＝＝＝
図１は、本実施形態に係る三次元免震装置１０の概略中心縦断面図である。図２は、水平方向に免震時の三次元免震装置１０の概略中心縦断面図である。
【００２２】
図１に示すように、この例では、三次元免震装置１０は、下部構造体の一例としてＲＣ造等で地面に設けられた基礎スラブ５の上に配置されており、そして、同装置１０は、上部構造体の一例としての建物１を三次元免震する。すなわち、当該三次元免震装置１０は、基礎スラブ５の上面と建物１の下面との間の隙間に介挿されていて、建物１の重量を支承するとともに、地面の水平変位及び上下変位の建物１への入力を抑制する。
【００２３】
但し、三次元免震装置１０の上下方向（鉛直方向）の配置位置は、何等上記に限らない。例えば、建物１が、上下方向に互いに隣接する上層階と下層階とを有する場合には、当該三次元免震装置１０を上層階と下層階との間に介挿しても良い。そして、このようにすれば、上層階を層間で三次元免震することができる。
【００２４】
また、不図示であるが、この例では、かかる三次元免震装置１０は、基礎スラブ５の上面における複数の平面位置に配置されている。そして、これら複数の三次元免震装置１０が互いに共同して、建物１の重量を支承しているが、これら複数の三次元免震装置１０は、基本的に互いに同構造である。よって、以下では、一つの三次元免震装置１０について説明する。ちなみに、三次元免震装置１０が配置される平面位置の一例としては、例えば建物１の柱の真下の位置等を挙げることができる。
【００２５】
三次元免震装置１０は、建物１を水平方向に免震する積層ゴム２０ｍ（２０）と、積層ゴム２０ｍの上下方向の両側にそれぞれ直列配置されて、建物１を上下方向に免震する一対の空気ばね３０，３０と、を備えている。また、この図１の例では、上側の空気ばね３０ｕ（３０）の更に上方には、別の積層ゴム２０ｕ（２０）が直列配置されているとともに、下側の空気ばね３０ｄ（３０）の更に下方にも、別の積層ゴム２０ｄ（２０）が直列配置されている。但し、これら二つの積層ゴム２０ｕ，２０ｄは必須構成ではなく、つまり、場合によっては省略可能である。
【００２６】
積層ゴム２０は、略水平なゴム層（不図示）と略水平な鋼板層（不図示）とが上下方向に交互に複数並んでなる積層体２０ａを本体とする。そして、この積層体２０ａの上面及び下面には、それぞれ鋼製の水平フランジ板２０ｆ，２０ｆが一体に固定されていて、これにより、各水平フランジ板２０ｆは、それぞれ積層ゴム２０の上面２０ｓｕ及び下面２０ｓｄをなしている。
【００２７】
そして、地震時に地面と一体となって基礎スラブ５が水平変位した際には、図２に示すように、各積層ゴム２０が速やかに水平方向に弾性の剪断変形をして、これにより、建物１への水平変位の入力を抑制する。
【００２８】
図３Ａは、空気ばね３０の概略平面図であり、図３Ｂは、図３Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。また、図３Ｃは、上下方向に膨張状態の空気ばね３０を図３Ａ中のＢ−Ｂ断面で示した図である。
【００２９】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、空気ばね３０は、平面視略円形で且つ扁平形状の袋体３１を本体とする。詳しくは、袋体３１における水平方向の外周部３１Ｒは、円環状に形成されているとともに、同外周部３１Ｒよりも水平方向の内側の部分３１Ｐと同外周部３１Ｒとを比べた場合に、同外周部３１Ｒは、内側の部分３１Ｐよりも上下方向の両側に突出している（図３Ｂ）。より詳しくは、図３Ｂに示すように、同外周部３１Ｒは、断面Ｃ字状で内部が空洞のドーナツ型をなしており、他方、上記内側の部分３１Ｐは、平面視円形の上下一対の円板状部分３１Ｐｕ，３１Ｐｄが上下方向に間隔Ｇ３１Ｐを空けて対向配置されたような扁平形状をなしている。そして、この間隔Ｇ３１Ｐに上記の断面Ｃ字状の隙間Ｇ３１Ｒが繋がるようにしながら、当該内側の部分３１Ｐと外周部３１Ｒとが一体に繋がっていて、これにより、上述のような外周部３１Ｒと比べて内側の部分３１Ｐが扁平に潰れた形状の袋体３１が形成されている。
【００３０】
また、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、当該内側の部分３１Ｐの上面３１Ｐｕａ及び下面３１Ｐｄａは、それぞれ円形の水平面に形成されているとともに、積層ゴム２０の下面２０ｓｄ及び上面２０ｓｕ以上の大きさに形成されている。よって、図１に示すように、当該内側の部分３１Ｐの上面３１Ｐｕａは、その上側に位置する積層ゴム２０の下面２０ｓｄに略全面に亘って当接可能であり、他方、同内側の部分３１Ｐの下面３１Ｐｄａは、その下側に位置する積層ゴム２０の上面２０ｓｕに略全面に亘って当接可能である。よって、各空気ばね３０と積層ゴム２０との間で、上下方向の荷重伝達を速やかに行うことができて、このことは、空気ばね３０による速やかな上下方向の免震作用の実現に有効に寄与する。
【００３１】
かかる袋体３１は、高い弾性変形能を有した適宜な弾性素材で形成されており、この例では、鋼よりも高い弾性変形能を有した超弾性合金鋼製である。よって、袋体３１の内部の圧縮空気（圧縮気体に相当）の圧力に応じて、上記内側の部分３１Ｐは、上下方向に柔軟に膨張及び収縮変形可能である。すなわち、圧縮空気の圧力を高めれば、袋体３１の上記内側の部分３１Ｐは、その高い弾性変形能に基づいて、図３Ｂの状態から図３Ｃの状態へと、上下方向の大きさが少なくとも外周部３１Ｒと同じになるまで膨張可能である。よって、地震時に地面と一体となって基礎スラブ５が上下変位した際には、当該上下変位に応じて、図４Ａ乃至図４Ｃに示すように、同袋体３１が速やかに上下方向に収縮変形或いは膨張変形して、これにより、建物１への上下変位の入力を抑制する。
【００３２】
また、図１に示すように、三次元免震装置１０は、圧縮空気を給排可能に貯留するタンク３５Ｔを有している。そして、同タンク３５Ｔは、空気ばね３０の各袋体３１の外周部３１Ｒに、高圧フレキシブルホース等の適宜な管部材３５Ｐを介して連結されていて、これにより、同タンク３５Ｔは各袋体３１に対して圧縮空気を給排可能である。よって、図４Ａのように地面が上方に変位した際には、袋体３１の上下方向の寸法が速やかに小さくなるように袋体３１内の圧縮空気をタンク３５Ｔへと排気する一方、図４Ｃのように地面が下方に変位した際には、袋体３１の上下方向の寸法が速やかに大きくなるようにタンク３５Ｔは袋体３１へと圧縮空気を供給する。そして、これにより、各袋体３１は、地面の上下変位と連動して速やかに膨張・収縮変形することができて、その結果、空気ばね３０の上下方向の免震周期の長期化が図られている。
【００３３】
ところで、かかる構成の三次元免震装置１０によれば、空気ばね３０の耐座屈性を高めながらも、三次元免震装置１０のコンパクト化も実現可能である。詳しくは次の通りである。
【００３４】
先ず、図５の概略図に模式的に示すように、この例では、二つの空気ばね３０，３０が、上下方向に直列配置されている。よって、空気ばね３０一つ当たりの上下方向の寸法の縮小化を通して、その耐座屈性が高められている。
また、同図５に示すように、各空気ばね３０の袋体３１の外周部３１Ｒは、上記内側の部分３１Ｐよりも上下方向の両側に突出しているとともに、当該外周部３１Ｒは、空気ばね３０，３０同士の間に介挿された積層ゴム２０ｍ（２０）よりも水平方向の外方に位置している。よって、各外周部３１Ｒと同積層ゴム２０ｍ（２０）とを互いに上下方向にオーバーラップさせながら、袋体３１と積層ゴム２０ｍ（２０）とを直列配置することができる。そして、これにより、当該オーバーラップＯＬ１，ＯＬ２分だけ、三次元免震装置１０の上下方向の寸法を縮小可能であり、その結果として、三次元免震装置１０のコンパクト化が図られている。
【００３５】
更に、この例では、既述のように上側の空気ばね３０ｕの上方にも別途積層ゴム２０ｕが直列配置されている。よって、水平方向の免震ストロークを拡大することができる。また、この積層ゴム２０ｕに対しても、上側の空気ばね３０ｕの袋体３１の外周部３１Ｒは、水平方向の外方に位置している。そして、これにより、これら外周部３１Ｒと積層ゴム２０ｕとは互いに上下方向にオーバーラップしながら配置されている。よって、このオーバーラップＯＬ３分だけ、上記の三次元免震装置１０の上下方向の寸法が縮小されている。
【００３６】
また、このように上側の空気ばね３０ｕの上方に積層ゴム２０ｕを有した構成によれば、同上側の空気ばね３０ｕの袋体３１の外周部３１Ｒと建物１の下面との干渉を未然に回避可能である。すなわち、袋体３１の外周部３１Ｒは、上記内側の部分３１Ｐよりも上側に突出しているので、そのままでは、当該外周部３１Ｒが建物１の下面と干渉し得るが、ここで、この例では、同図５に示すように、当該上側の空気ばね３０ｕの上方に積層ゴム２０ｕが配置されていて、これにより、当該積層ゴム２０ｕは、下面２０ｓｄでは上記内側の部分３１Ｐの上面３１Ｐｕａに速やかに当接する一方、上面２０ｓｕでは、建物１の下面と確実に当接する。よって、空気ばね３０ｕの袋体３１の外周部３１Ｒと建物１の下面との干渉は未然に回避される。そして、これにより、かかる干渉回避目的で、空気ばね３０ｕと建物１との間に適宜なスペーサー部材を介挿せずに済んで、結果、当該スペーサー部材の如き免震に何等寄与しない部材の介挿起因で三次元免震装置１０の上下方向の寸法が実質的に大きくなってしまうことを有効に防ぐことができる。
【００３７】
なお、これと同様のことが、図５に示す下側の空気ばね３０ｄの下方に別途直列配置された積層ゴム２０ｄについても言える。すなわち、このように下側の空気ばね３０ｄの下方に積層ゴム２０ｄを有した構成によれば、当該下側の空気ばね３０ｄの袋体３１の外周部３１Ｒと基礎スラブ５の上面との干渉を未然に回避可能であり、その結果、かかる干渉回避目的で、空気ばね３０ｄと基礎スラブ５との間に適宜なスペーサー部材を介挿せずに済む。そして、これにより、当該スペーサー部材の如き免震に何等寄与しない部材の介挿起因で三次元免震装置１０の上下方向の寸法が実質的に大きくなってしまうことを有効に防ぐことができる。ちなみに、この積層ゴム２０ｄの介挿に基づいて、水平方向の免震ストロークが拡大されるという作用効果や、袋体３１の外周部３１Ｒと積層ゴム２０ｄとの上下方向のオーバーラップＯＬ４に基づいて三次元免震装置１０の上下方向の寸法が縮小されるという作用効果についても奏し得るのは言うまでもない。
【００３８】
ここで望ましくは、この図１の例のように、空気ばね３０毎に、水平方向相対変位規制部材４０を設け、当該水平方向相対変位規制部材４０が、袋体３１の上側に隣接して配された積層ゴム２０の下面２０ｓｄと、袋体３１の下側に隣接して配された積層ゴム２０の上面２０ｓｕとの水平方向の相対変位を規制しつつ、袋体３１の上下方向の膨張・収縮変形を許容可能に案内すると良い。
そして、当該水平方向相対変位規制部材４０が上記のように動作すれば、袋体３１の上下方向の免震作用を同規制部材４０が阻害しないようにしながらも、水平方向の免震時に三次元免震装置１０に入力され得る水平荷重については同規制部材４０で速やかに受けることができる。よって、当該水平荷重が空気ばね３０の袋体３１に作用することを有効に防ぐことができて、その結果、同袋体３１の座屈をより確実に防ぐことができる。
以下、図６Ａ及び図６Ｂを参照しつつ、当該水平方向相対変位規制部材４０の構成を、より詳しく説明する。図６Ａは、同水平方向相対変位規制部材４０及びその近傍部分を拡大して示す概略中心縦断面図である。また、図６Ｂは、同図６Ａ中のＢ−Ｂ矢視図である。
【００３９】
図６Ａに示すように、かかる水平方向相対変位規制部材４０は、空気ばね３０の袋体３１の上側に隣接して配された積層ゴム２０（２０ｕ）において下面２０ｓｄをなす水平フランジ板２０ｆｄ（以下、「下面用水平フランジ板２０ｆｄ」とも言う）と、同袋体３１の下側に隣接して配された積層ゴム２０（２０ｍ）において上面２０ｓｕをなす水平フランジ板２０ｆｕ（以下、「上面用水平フランジ板２０ｆｕ」とも言う）とに対して設けられている。
すなわち、先ず、前者の下面用水平フランジ板２０ｆｄには、その外周縁部を全周に亘って水平方向の外方から囲むように、第１円環状部材４１がボルト止めなどで移動不能に固定されている。詳しくは、図６Ａに示すように、当該第１円環状部材４１は、円環状の水平部４１ａと、同水平部４１ａの外周縁部から下方に突出した円環状の鉛直部４１ｂとを有している。そして、水平部４１ａが下面用水平フランジ板２０ｆｄの外周縁部の上面に重ね合わせられてボルト止めで移動不能に固定されていて、これにより、当該第１円環状部材４１の鉛直部４１ｂは、下面用水平フランジ板２０ｆｄよりも水平方向の外方の位置に、下方が開放した空間ＳＰを区画している。そして、当該空間ＳＰには、空気ばね３０の袋体３１の外周部３１Ｒが収容されている。
【００４０】
一方、後者の上面用水平フランジ板２０ｆｕには、第２円環状部材４２が、第１円環状部材４１の鉛直部４１ｂを全周に亘って水平方向の外方から囲むように配されつつボルト止め等で移動不能に固定されている。詳しくは、当該第２円環状部材４２は、円環状の水平部４２ａと、同水平部４２ａの外周縁部から上方に突出した円環状の鉛直部４２ｂとを有している。そして、水平部４２ａが上面用水平フランジ板２０ｆｕの外周縁部の下面に重ね合わせられてボルト止めで移動不能に固定されていて、これにより、当該第２円環状部材４２の鉛直部４２ｂは、上記第１円環状部材４１の鉛直部４１ｂの側方に若干の隙間をもって対向して配されている。よって、水平方向の免震時には、第１円環状部材４１の鉛直部４１ｂと第２円環状部材４２の鉛直部４２ｂとが当接することで、前者の下面用水平フランジ板２０ｆｄと後者の上面用水平フランジ板２０ｆｕとの水平方向の相対変位が規制されて、これにより、袋体３１に水平荷重が作用することが有効に防止される。また、このとき第１円環状部材４１の鉛直部４１ｂと第２円環状部材４２の鉛直部４２ｂとは、上下方向には摺動可能である。よって、袋体３１に係る前述の内側の部分３１Ｐの上下方向の膨張・収縮変形は許容されて、これにより、同袋体３１は上下方向の免震作用を円滑に奏し得る。
【００４１】
更に望ましくは、この水平方向相対変位規制部材４０には、袋体３１に係る上記内側の部分３１Ｐが上下方向の所定値を超えて変形することを規制する上下方向変形規制部材４３が設けられていると良い。そして、このような上下方向変形規制部材４３が設けられていれば、上記内側の部分３１Ｐの上下方向の変形は、所定値以下に収められる。よって、当該変形が過大な場合に袋体３１に起こり得る座屈を有効に防ぐことができて、その結果、上下方向の免震作用の安定化を図れる。
【００４２】
かかる上下方向変形規制部材４３は、例えば図６Ａに示すような縦断面視逆Ｌ字状の鉤型部材であり、図６Ｂに示すように、第２円環状部材４２の周方向に等ピッチで複数設けられている。そして、図６Ａに示すように、各上下方向変形規制部材４３は、それぞれ、第２円環状部材４２の鉛直部４２ｂから上下方向の上方に延びる鉛直部４３ｂと、鉛直部４３ｂの上端部から水平方向の内側に延びる水平部４３ａと、を有しているとともに、図６Ｂに示すように、水平部４３ａの内側の端部４３ａｅの平面位置は、第１円環状部材４１の少なくとも外周縁部４１ｅと重なる位置とされている。
【００４３】
よって、仮に図６Ａの袋体３１に係る内側の部分３１Ｐが上下方向に過大に変形しようとした場合には、例えば当該内側の部分３１Ｐに基づいて下面用水平フランジ板２０ｆｄが上方へ押し上げられて、同フランジ板２０ｆｄに固定された第１円環状部材４１も一緒に上方へ移動するが、そうすると、当該第１円環状部材４１が、上下方向変形規制部材４３に係る水平部４３ａの内側の端部４３ａｅに当接して、これにより、それ以上の袋体３１に係る内側の部分３１Ｐの変形を規制する。
【００４４】
なお、図６Ａ及び図６Ｂの例では、第１円環状部材４１を下面用水平フランジ板２０ｆｄに移動不能に固定するとともに、第２円環状部材４２を上面用水平フランジ板２０ｆｕに移動不能に固定していたが、何等これに限らず、配置関係を逆にしても良い。すなわち、第１円環状部材４１を、その鉛直部４１ｂが上方に突出するような向きで上面用水平フランジ板２０ｆｕに移動不能に固定するとともに、第２円環状部材４２を、その鉛直部４２ｂが下方に突出するような向きで下面用水平フランジ板２０ｆｄに移動不能に固定しても良い。そして、その場合も、上下方向変形規制部材４３の鉛直部４３ｂは、第２円環状部材４２の鉛直部４２ｂに設けられるが、ここで、当該上下方向変形規制部材４３の鉛直部４３ｂは、第２円環状部材４２の鉛直部４２ｂから下方に延びて設けられるとともに、同上下方向変形規制部材４３の鉛直部４３ｂの下端部には、水平方向の内側に延びて水平部４３ａが設けられることになる。
【００４５】
以上、本実施形態の三次元免震装置１０の一例として、二つの空気ばね３０，３０と三つの積層ゴム２０，２０，２０とを上下方向に交互に並べて直列配置した構成について説明したが、空気ばね３０の数や積層ゴム２０の数は、何等これに限らない。すなわち、三つ以上の空気ばね３０と四つ以上の積層ゴム２０とを上下方向に交互に並べて直列配置しても良い。例えば、図７の例では、五つの空気ばね３０と六つの積層ゴム２０とを上下方向に交互に並べて直列配置されているが、このようにしても良い。そして、このことは、以下で説明する第１変形例及び第２変形例についても同様である。
【００４６】
図８Ａは、第１変形例の三次元免震装置１０’の説明図であって、その要部を示す概略中心縦断面図である。また、図８Ｂは、図８Ａ中のＢ−Ｂ矢視図である。前述の実施形態との主な相違点は、水平方向相対変位規制部材４０’及び上下方向変形規制部材４３’の構成にあり、これ以外の点は、概ね前述の実施形態と同じである。よって、同一の構成については同じ符号を付して、その説明については省略する。
【００４７】
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、この水平方向相対変位規制部材４０’も円環状部材４０’であるが、当該円環状部材４０’は、下面用水平フランジ板２０ｆｄ及び上面用水平フランジ板２０ｆｕの両者を水平方向の外方から囲むように配置されている。すなわち、当該円環状部材４０’の内周面４０ｓ’は、下面用水平フランジ板２０ｆｄ及び上面用水平フランジ板２０ｆｕの各外周面と小さな隙間を隔てて対向して配されている。また、同内周面４０ｓ’の上下方向の中央部には、凹部４０ｈ’が全周に亘って連続して形成されていて、かかる凹部４０ｈ’には、空気ばね３０の袋体３１の外周部３１Ｒが収容されている。よって、水平方向の免震時には、下面用水平フランジ板２０ｆｄ及び上面用水平フランジ板２０ｆｕの各外周面が、円環状部材４０’の内周面４０ｓ’に当接することにより、これら水平フランジ板２０ｆｄ，２０ｆｕ同士の水平方向の相対変位を規制して、その結果、空気ばね３０の袋体３１への水平荷重の入力を防ぐことができる。
【００４８】
一方、図８Ｂに示すように、上下方向変形規制部材４３’は、上記の円環状部材４０’の周方向に等ピッチで複数設けられている。そして、図８Ａに示すように、各上下方向変形規制部材４３’は、上記円環状部材４０’の上面及び下面から水平方向の内方に延びる上下一対の水平部４４ｕ’，４４ｄ’を有する。また、上側の水平部４４ｕ’と下面用水平フランジ板２０ｆｄとの間、及び下側の水平部４４ｄ’と上面用水平フランジ板２０ｆｕとの間には、それぞれ複数の皿ばね４５’，４５’…が介挿されている。そのため、空気ばね３０の袋体３１に係る上記内側の部分３１Ｐは、当該皿ばね４５’の弾発力に抗いながら膨張することになるが、このようになっていれば、当該内側の部分３１Ｐが水平方向に非対称に変形することが上記弾発力で適度に抑制されて、その結果、同内側の部分３１Ｐの変形が安定化される。そして、当該内側の部分３１Ｐの膨張が進んで皿ばね４５’の圧縮限に達すると、それ以上の膨張は不能に規制されて、これにより、袋体３１の変形は完全に規制される。つまり、このときには、前述の実施形態の上下方向変形規制部材４３と同様の上下方向の変形規制作用を奏し得る。
【００４９】
なお、この例では、各皿ばね４５’の配置位置を安定させるべく、上側の水平部４４ｕ’と下面用水平フランジ板２０ｆｄとを上下方向に掛け渡してガイドピン４５ｐ’が設けられており、同じく、下側の水平部４４ｄ’と上面用水平フランジ板２０ｆｕとを上下方向に掛け渡してガイドピン４５ｐ’が設けられている。つまり、各ガイドピン４５ｐ’は、各皿ばね４５’の中央に形成された貫通孔に通されていて、これにより、各皿ばね４５’は、側方に外れないように固定されている。
【００５０】
また、既述のように、上下方向変形規制部材４３’は、円環状部材４０’の周方向に等ピッチで複数設けられている（図８Ｂ）。よって、上記の皿ばね４５’の弾発力は、周方向に偏り無く概ね均等に作用し得て、結果、袋体３１の変形の規制作用も周方向に偏り無く発揮される。
【００５１】
図９Ａは、第２変形例の三次元免震装置１０’’の概略中心縦断面図である。前述の実施形態では、図１に示すように、空気ばね３０の袋体３１とタンク３５Ｔとを、積層ゴム２０の外側に配した管部材３５Ｐによって給排可能に連結していたが、この図９Ａに示す第２変形例では、各積層ゴム２０の平面中心に上下方向に沿った貫通孔２０ｈをそれぞれ形成し、当該貫通孔２０ｈを圧縮空気の給排用の流路として使用している点で主に相違する。よって、これ以外の構成は概ね前述の実施形態と同じであるので、同様の構成については同じ符号を付して示し、その説明については省略する。
【００５２】
図９Ａに示すように、積層ゴム２０の貫通孔２０ｈに対向させて、各空気ばね３０の袋体３１の平面中心にも上下方向に沿った貫通孔３１ｈが形成されている。よって、当該貫通孔３１ｈを介して袋体３１内への圧縮空気の給排を行うことができる。なお、この例では、タンク３５Ｔから積層ゴム２０の上記貫通孔２０ｈまでの給排路については、最も下に位置する積層ゴム２０の下面に連結された高圧フレキシブルホース等の管部材３５Ｐ１で形成されているが、前述の実施形態が示された図１との対比からわかるように、この第２変形例によれば、少なくとも積層ゴム２０の外方に設けられる管部材３５Ｐを省略可能であり、これにより、当該管部材３５Ｐの数量を減らすことができる。そして、その結果、三次元免震装置１０’’のコスト削減やコンパクト化を図れる。
【００５３】
ちなみに、図９Ｂには、このような第２変形例に係る工夫を、前述の第１変形例の三次元免震装置１０’に対して施した場合を例示しているが、このようにしても良い。なお、この三次元免震装置１０’’’の構成については、前述した第１及び第２変形例の説明から把握可能であるので、その説明については省略する。
【００５４】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記の実施形態は、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。また、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更や改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれるのはいうまでもない。例えば、以下に示すような変形が可能である。
【００５５】
上述の実施形態では、空気ばね３０の袋体３１内に収容される圧縮気体の一例として圧縮空気を例示したが、何等これに限らない。例えば、窒素や不活性ガスなどを用いても良い。
【００５６】
上述の実施形態では、空気ばね３０の袋体３１を超弾性合金鋼で形成していたが、何等これに限らない。すなわち、超弾性合金鋼と同等の弾性変形能を有していれば、他の素材で形成しても良く、場合によってはゴム製でも良い。
【００５７】
上述の第２変形例では、上下方向変形規制部材４３’において皿ばね４５’を用いていたが、何等これに限らない。例えば、板ばねを用いても良いし、コイルばねを用いても良い。
【符号の説明】
【００５８】
１  建物（上部構造体）、５  基礎スラブ（下部構造体）、
１０  三次元免震装置、１０’  三次元免震装置、１０’’  三次元免震装置、１０’’’  三次元免震装置、１０ａ  三次元免震装置、
２０  積層ゴム、２０ａ  積層体、
２０ｕ  積層ゴム、２０ｍ  積層ゴム、２０ｄ  積層ゴム、
２０ｆ  水平フランジ板、
２０ｆｕ  上面用水平フランジ板、２０ｆｄ  下面用水平フランジ板、
２０ｈ  貫通孔（圧縮気体を給排するための流路）、
２０ｓｕ  上面、２０ｓｄ  下面、
３１  袋体、３１Ｐ  内側の部分、３１Ｐｕ  円板状部分、
３１Ｐｕａ  上面、３１Ｐｄａ  下面、
３１Ｒ  外周部、３１ｈ  貫通孔、
３５Ｔ  タンク、３５Ｐ  管部材、３５Ｐ１  管部材、
４０  水平方向相対変位規制部材、４０ｓ  内周面、４０ｈ  凹部、
４０’  円環状部材、
４１  第１円環状部材、４１ａ  水平部、４１ｂ  鉛直部、
４２  第２円環状部材、４２ａ  水平部、４２ｂ  鉛直部、
４３  上下方向変形規制部材、４３ａ  水平部、４３ｂ  鉛直部、
４４ｕ’  水平部、４４ｄ’  水平部、
４５ｈ’  貫通孔、  ４５ｐ’  ガイドピン、
ＳＰ  空間、Ｇ３１Ｐ  間隔、Ｇ３１Ｒ  隙間
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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