(57)【要約】【課題】構造物に積層ゴム支承のような弾性免震体を適用した場合にも、地震時に構造物に作用する、構造物の変位方向とは反対方向の水平力を減少させることにより、構造物の水平方向変位の周期を長周期化してロッキングモーメントをも減少させると共に、引抜き力が発生しないようにした免震装置を提供する。【解決手段】構造物１を積層ゴム支承２により支承すると共に、構造物１と地盤側３との間に、斥力発生手段としてコイルばね４を設置し、積層ゴム支承２により構造物１の変位方向とは反対方向へ水平力を付与し得るよう構成すると共に、コイルばね４により、構造物１の変位方向と同一方向へ水平力を付与し得るように構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物を地盤側に支持された弾性免震体により支承すると共に、前記構造物と地盤側との間に、斥力発生手段を設置し、前記弾性免震体により、構造物の変位方向とは反対方向へ水平力を付与し得るよう構成すると共に、斥力発生手段により、構造物の変位方向と同一方向へ水平力を付与し得るように構成したことを特徴とする免震装置。
【請求項２】
構造物が水平方向へ所定量変位した場合において、弾性免震体による水平力の絶対値を斥力発生手段による水平力の絶対値よりも大きくなるよう構成した請求項１記載の免震装置。
【請求項３】
弾性免震体は積層ゴム支承である請求項１又は２記載の免震装置。
【請求項４】
斥力発生手段はコイルばねである請求項１、２又は３記載の免震装置。
【請求項５】
斥力発生手段は板ばねである請求項１、２又は３記載の免震装置。
【請求項６】
斥力発生手段は磁石である請求項１、２又は３記載の免震装置。
【請求項７】
斥力発生手段は流体圧シリンダである請求項１、２又は３記載の免震装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は免震装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の免震装置としては、例えば図１０に示すごときものがある。図中、１は免震対象となる構造物、２は地盤側３に支持されると共に、構造物１を支承するようにした弾性免震体である積層ゴム支承である。積層ゴム支承２はゴム板と鋼板が交互に積層されると共に、各当接面は固設されている。而して、斯かる免震装置においては、地震時に構造物１の水平方向変位により発生する水平力は積層ゴム支承２により吸収される。
【０００３】
ところが、アスペクト比（縦横比）が高い縦長の構造物１の場合には、構造物１に水平力の影響によって、図１０の矢印イに示すごとくロッキング現象が生じる虞がある。
【０００４】
斯かるロッキング現象を低減させるようにした免震装置としては、積層ゴム支承と弾性滑り支承の併用により水平方向変位の長周期化を図った免震装置や、積層ゴム支承にリニアガイドを併用してロッキングモーメントをリニアガイド（水平可動支持装置）に負担させるようにした免震装置（特許文献１）がある。
【０００５】
なお、地盤側と構造物との間に、本件発明の一例のようにコイルばねを設けた免震装置としては、特許文献２に示すごとき装置がある。しかし、本件発明では、コイルばねは斥力発生手段として機能しており、斥力発生手段により斥力を発生させて構造物の水平方向変位の長周期化を図るようにしているのに対し、特許文献２では、コイルばねにより滑り支承の滑り相手材を初期位置に復帰させるよう、復元力を付与するようにしており、従って、本件発明は特許文献２とは技術思想において根本的に異なるものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２８８９２８号公報
【特許文献２】
特開平１１−２８０２９５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１０の免震装置では、上述のごとくロッキング現象が生じる虞があるが、ロッキング現象が生じた場合には、アスペクト比が高い縦長の構造物１の場合には、積層ゴム支承２に引抜き力が発生する虞があり、具合が悪い。
【０００８】
又、上記の積層ゴム支承と弾性滑り支承の併用により水平方向変位の長周期化を図った免震装置の場合には、ロッキング現象は減少させることができるが、弾性滑り支承の摩擦力は該弾性滑り支承に作用する面圧に依存するため、弾性滑り支承の摺動面を所定の状態に保持するための管理が難しい。
【０００９】
更に、特許文献２のように、積層ゴム支承にリニアガイドを併用してロッキングモーメントをリニアガイドに負担させるようにした免震装置の場合にも、ロッキング現象を減少させることができるが、リニアガイドにより引抜き力を負担させる場合、リニアガイドが固設される地盤及び構造物も引抜き力に耐えることができるようにしなければならない。
【００１０】
本発明は、上述の実情に鑑み、構造物に積層ゴム支承のような弾性免震体を適用した場合にも、地震時に構造物に作用する、構造物の変位方向とは反対方向の水平力を減少させることにより、構造物の水平方向変位の周期を長周期化してロッキングモーメントをも減少させると共に、引抜き力が発生しないようにした免震装置を提供することを目的としてなしたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の免震装置は、構造物を地盤側に支持された弾性免震体により支承すると共に、前記構造物と地盤側との間に、斥力発生手段を設置し、前記弾性免震体により、構造物の変位方向とは反対方向へ水平力を付与し得るよう構成すると共に、斥力発生手段により、構造物の変位方向と同一方向へ水平力を付与し得るように構成したものである。
【００１２】
請求項２の免震装置は、構造物が水平方向へ所定量変位した場合において、弾性免震体による水平力の絶対値を斥力発生手段による水平力の絶対値よりも大きくなるよう構成したものである。
【００１３】
請求項３の免震装置においては、弾性免震体は積層ゴム支承である。
【００１４】
請求項４の免震装置においては、斥力発生手段はコイルばねであり、請求項５の免震装置においては、斥力発生手段は板ばねであり、請求項６の免震装置においては、斥力発生手段は磁石であり、請求項７の免震装置においては、斥力発生手段は流体圧シリンダである。
【００１５】
本発明によれば、構造物の水平方向変位の周期は長周期化されて、ロッキングモーメントも減少するうえ、引抜き力が発生しないため、引抜き力による不具合が発生することはなく、更に弾性滑り支承を設ける必要はないため、摺動面の管理を行う必要がない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１〜図７は本発明の免震装置の一例である。而して、本図示例において特長とする点は、構造物１を支承する弾性免震体である積層ゴム支承２の他に、上端が構造物１にピン枢着され、下端が地盤側３にピン枢着されたコイルばね４を、斥力発生手段として構造物１と地盤側３との間に設けた点である。コイルばね４は、地震が発生していない初期状態においては、図１に示すように鉛直に保持され、地震が発生した場合には、構造物１は水平方向変位し得るようになっている。図２は構造物１が図１の初期状態から右方向へ変位した状態を示している。
【００１７】
コイルばね４は、地震が発生していない初期状態における長さＬ１（図３参照）及び地震時に構造物１が最大に水平方向変位した場合における長さＬ２（図４参照）の何れにおいても、コイルばね４に荷重が負荷されない状態の自然長Ｌよりも短い状態で構造物１と地盤側３との間に設定されている。このため、コイルばね４は常時、余圧縮された状態に保持されており、軸方向へ斥力Ｎが発生している。
【００１８】
積層ゴム支承２のばね特性は図５に示されており、地震時の水平方向変位ｘと水平力Ｆの関係は直線となる。水平力Ｆは構造物１が水平方向変位した場合に、構造物１の変位方向と反対方向へ向けて作用する力で、構造物１を元の位置に戻そうとする復元力である。図５では、直線は右上がりに示されており、構造物１が図１の状態から図２に示すように右側へ変位した場合の水平力Ｆを正に、又、構造物１が図１の状態から左側に変位した場合の水平力Ｆを負に定めている。ここで、図５からも明らかなごとく、構造物１の水平方向変位ｘが大きくなると、構造物１を元の位置に戻そうとする水平力Ｆは大きくなる。
【００１９】
コイルばね４は負ばねで斥力Ｎが発生するようになっており、構造物１が水平方向変位した際のばね特性は負ばね要素特性である。コイルばね４の負ばね特性は図６に示されており、コイルばね４の地震時の水平方向変位ｘと水平力Ｗの関係は曲線となる。水平力Ｗは構造物１に水平方向変位が発生した場合に、構造物１の変位の方向と同一方向へ向けて作用する力で、構造物１を元の位置から更に離反させようとする力である。図６では、曲線は右下がりに示されており、構造物１が図１の状態から図２に示すように右側へ変位した場合の水平力Ｗを負に、又、構造物１が図１の状態から左側に変位した場合の水平力Ｗを正に定めている。ここで、図６から明らかなごとく、構造物１の水平方向変位ｘが大きくなると、構造物１を更に初期状態から離反する方向へ変位させようとする水平力Ｗは大きくなる。水平力Ｗは図３においては右方向となる。
【００２０】
免震装置の水平方向における全体のばね剛性は、積層ゴム支承２による正のばね剛性とコイルばね４による負のばね剛性の和となり、免震装置全体のばね剛性は、積層ゴム支承２のみによるばね剛性と比較して低くすることができる。
【００２１】
すなわち、構造物１の水平方向変位ｘにおける積層ゴム支承２による水平力Ｆとコイルばね４による水平力Ｗとを合わせた水平力Ｓは、Ｓ＝Ｆ−Ｗであり、積層ゴム支承２のばね剛性ｋ１をコイルばね４のばね剛性ｋ２よりも大きく設定すると（ｋ１＞ｋ２）、構造物１の変位が零でない位置では、積層ゴム支承２の水平力Ｆの絶対値｜Ｆ｜はコイルばね４の水平力Ｗの絶対値｜Ｗ｜よりも大きくなり（｜Ｆ｜＞｜Ｗ｜）、これを図示すると、図７に示すように、緩い右上がりの曲線となる。積層ゴム支承２のばね剛性ｋ１とコイルばね４によるばね剛性ｋ２を合わせたばね剛性ｋは小さくなり、免震装置全体としてのばね特性が緩やかになる。
【００２２】
水平力Ｓは構造物１が変位した場合に構造物１の変位方向に対し反対方向へ作用し、構造物１を元の位置に戻そうとする復元力となるが、構造物１の水平方向変位ｘが大きくなっても、構造物１を元の位置に戻そうとする水平力Ｓは、積層ゴム支承２のみによる構造物１を元の位置に戻そうとする水平力Ｆよりも小さくなる。
【００２３】
すなわち、本図示例において地震により構造物１が水平力を受けて変位した場合、構造物１には積層ゴム支承２による正のばね剛性とコイルばね４による負のばね剛性の和から定まるばね剛性を基とした、減少した水平力Ｓが作用し、構造物１は緩やかに水平方向変位する。このため、構造物１の水平方向変位の周期は長周期化して、ロッキングモーメントも減少する。
【００２４】
又、本図示例によれば、引抜き力が発生しないため、引抜き力による不具合が発生することはなく、更に弾性滑り支承を設ける必要はないため、摺動面の管理を行う必要がない。
【００２５】
図８、図９は本発明の免震装置に適用する斥力発生手段として板ばねを用いた例である。図８では斥力発生手段として、構造物１の下面に複数枚の板ばね５を積層、固定すると共に、地盤側３の上面にも複数枚の板ばね６を積層、固定し、地震のない初期時には鉛直に保持されるようにしたロッド７の上下端を板ばね５，６に枢着したものである。又、図９では、構造物１側には板ばねを設けず、地盤側３に板ばね６を設け、構造物１と板ばね６とを、図８と同様のロッド７により連結したものである。
【００２６】
図８、図９においては、常時付力を発生させるため地震のない場合も地震が発生した場合も、板ばね５の長手方向中心側は荷重を負荷しない場合よりも下方へ撓むようにし、板ばね６の長手方向中心側は荷重を負荷しない場合よりも上方へ撓むようにする必要がある。すなわち、板ばね５，６の曲率半径は自由状態の場合の曲率半径よりも大きくする必要がある。
【００２７】
斥力発生手段として板ばね５，６を用いても、前述の実施の形態のようにコイルばね４を用いたと同様の作用効果を奏し得ることができる。又、図８、図９の変形例としては、構造物１の下面にのみ、図８に示すように板ばね５を設け、地盤側３には板ばねは設けず、板ばね５と地盤側３とをロッド７により連結するようにしても良い。
【００２８】
斥力発生手段としては、上記コイルばね４、板ばね５，６以外に、例えば、同極が対向するよう、構造物１及び地盤側３に夫々磁石を設けても良いし、或は、空気ばねを利用したシリンダをピストンロッドが突出する方向へ付勢した状態で構造物１と地盤側３との間に地震のない場合に鉛直となるように設置しても良い。
【００２９】
なお、本発明の免震装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１〜７記載の免震装置によれば、構造物の水平方向変位の周期は長周期化されて、ロッキングモーメントも減少するうえ、引抜き力が発生しないため、引抜き力による不具合が発生することはなく、更に弾性滑り支承を設ける必要はないため、摺動面の管理を行う必要がない、等種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の免震装置の実施の形態の一例を示す立面図で、地震が発生しておらず、水平方向変位が生じていない場合の状態を示す立面図である。
【図２】本発明の免震装置の実施の形態の一例を示す立面図で、地震により水平変位が生じた場合の状態を示す立面図である。
【図３】図１におけるコイルばねの部分の拡大図である。
【図４】図２におけるコイルばねの部分の拡大図である。
【図５】図１、図２に示す構造物が水平方向へ変位した際の水平方向変位と積層ゴム支承により発生する水平力との関係を示すグラフである。
【図６】図１、図２に示す構造物が水平方向へ変位した際の水平方向変位とコイルばねにより発生する水平力との関係を示すグラフである。
【図７】図５と図６に示すグラフを合わせることにより得られた構造物の水平方向変位と水平力との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の免震装置に適用する斥力発生手段の他の例の立面図である。
【図９】本発明の免震装置に適用する斥力発生手段の又他の例の立面図である。
【図１０】従来の免震装置の立面図である。
【符号の説明】
１    構造物
２    積層ゴム支承（弾性免震体）
３    地盤側
４    コイルばね（斥力発生手段）
５    板ばね（斥力発生手段）
６    板ばね（斥力発生手段）
Ｆ    水平力
Ｗ    水平力
【図１】
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【図２】
2004360742.tif 000004
【図３】
2004360742.tif 000005
【図４】
2004360742.tif 000006
【図５】
2004360742.tif 000007
【図６】
2004360742.tif 000008
【図７】
2004360742.tif 000009
【図８】
2004360742.tif 000010
【図９】
2004360742.tif 000011
【図１０】
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