(57)【要約】【課題】風等による微小振動をも効果的に早期に減衰できて強風時の制振効果を得ることができ、しかも、小型の振動減衰装置を用いることができる制振型免震建物及びこれに用いる振動減衰装置を提供すること。【解決手段】制振型免震建物１は、地盤に杭等により固定されて設置されたコンクリート製の基礎２と、鉛支柱３入りのアイソレータ４からなる免震装置５と、免震装置５を介して基礎２に支持された上部構造物６と、基礎２と上部構造物６との間に配された振動減衰装置７とを具備している。【選択図】　　　図１
2004060828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震による振動に対して免震作動するアイソレータと振動を減衰させる弾塑性系又は摩擦系の第一の振動減衰装置とを具備した免震装置を介して上部構造物を下部構造物上で支承してなる制振型免震建物であって、上部構造物及び下部構造物に連結されていると共に、下部構造物に対して上部構造物が相対的に所定の水平変位を越えると上部構造物及び下部構造物のうちの少なくとも一方に対する該連結を解除する解除機構を備えた粘性系の第二の振動減衰装置を具備し、上部構造物に対する振動減衰に関して、所定の水平変位を越えない地震や風、交通振動等による小さな振動に対しては第一の振動減衰装置と第二の振動減衰装置とを共に作動させ、所定の水平変位を越える地震による大きな振動に対しては第一の振動減衰装置のみを作動させるようにしたことを特徴とする制振型免震建物。
【請求項２】
第二の振動減衰装置は、上部構造物及び下部構造物に固着された粘弾性体を具備しており、解除機構は、上部構造物が所定の水平変位を越えると粘弾性体自身が切断されることによって連結を解除するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の制振型免震建物。
【請求項３】
第二の振動減衰装置は、粘性ダンパーとトリガーピンを有したトリガーピン式の解除機構とを具備しており、トリガーピン式の解除機構は、上部構造物が所定の水平変位を越えるとトリガーピンが上部構造物側に設けた凹所から抜け落ちて連結を解除するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の制振型免震建物。
【請求項４】
第二の振動減衰装置は、粘性ダンパーと摩擦系の解除機構とを具備しており、下部構造物及び上部構造物のうちの一方に摩擦力で連結されており、摩擦系の解除機構は、所定の摩擦力を越えると滑り出して連結を解除するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の制振型免震建物。
【請求項５】
地震による振動に対して免震作動と弾塑性系又は摩擦系の振動減衰作動とを行う免震装置を介して上部構造物を下部構造物上で支承してなる制振型免震建物に用いるための粘性系の振動減衰装置であって、上部構造物及び下部構造物に連結されるようになっていると共に、下部構造物に対して上部構造物が相対的に所定の水平変位を越えると上部構造物及び下部構造物のうちの少なくとも一方に対する該連結を解除するようになっている解除機構を備えており、上部構造物に対する振動減衰に関して、所定の水平変位を越えない小さな振動に対しては免震装置と共に作動し、所定の水平変位を越える大きな振動に対しては免震装置のみを作動させるようになっている振動減衰装置。
【請求項６】
固定板と、固定板に対して隙間をもって水平方向に可動に粘性体内に配されている可動板と、固定板と可動板との間の隙間に配された粘性体とを有している粘性ダンパーを具備しており、解除機構は、上昇位置では上部構造物の凹所に嵌合する一方、下降位置では上部構造物の凹所への嵌合を解除するように、上下方向に可動に可動板に連結されたトリガーピンと、このトリガーピンの下面に対峙すると共に、トリガーピンを上昇位置に配するように設けられた突面とを具備しており、トリガーピンは、固定板に対して可動板が所定の水平変位を越えると、その下面で対峙する突面から外れて下降位置に配されるようになっている請求項５に記載の振動減衰装置。
【請求項７】
固定板と、固定板に対して隙間をもって水平方向に可動に粘性体内に配されている可動板と、固定板と可動板との間の隙間に配された粘性体と、可動板を囲繞する囲繞体とを有した粘性ダンパーを具備しており、解除機構は、互いに摩擦接合する一対の第一の摩擦接合部材と、互いに摩擦接合する一対の第二の摩擦接合部材とを具備しており、一対の第一の摩擦接合部材のうちの一方の摩擦接合部材は、上部構造物に取り付けられるようになっており、一対の第二の摩擦接合部材のうちの一方の摩擦接合部材は、可動板に連結されており、一対の第一の摩擦接合部材のうちの他方の摩擦接合部材と一対の第二の摩擦接合部材のうちの他方の摩擦接合部材とは相互に連結されており、一対の第一の摩擦接合部材のうちの一方の摩擦接合部材は、可動板の囲繞体への当接で、一対の第一の摩擦接合部材のうちの他方の摩擦接合部材との間の水平面内の一方の方向における所定の摩擦接合力を越えると当該他方の摩擦接合部材に対して滑り出すようになっており、一対の第二の摩擦接合部材の一方の摩擦接合部材は、可動板の囲繞体への当接で、一対の第二の摩擦接合部材の他方の摩擦接合部材との間の水平面内の一方の方向に交差する水平面内の他の方向における所定の摩擦接合力を越えると当該他方の摩擦接合部材に対して滑り出すようになっている請求項５に記載の振動減衰装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、免震装置で免震化された上部構造物の風等による微小振動を効果的に減衰させて強風時の制振効果を得るようにした事務所ビル、集合住宅又は戸建住宅等の制振型免震建物及びこれに用いる振動減衰装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、地震を対象とした免震建物は、建物の基部を地震による振動に対して免震作動するアイソレータと振動を減衰させるダンパーとからなる免震装置により基礎上に支承されている。斯かる免震建物では、元来、地震の他に小変位の交通振動や風による揺れについては考慮されないのが普通であり、例えば、ロック機構により所定の水平荷重を越える地震が作用するまでは免震装置を不作動にし、それより大きな振動荷重が発生すると、ロック機構を解除して免震装置が作動するようにしたものが一般である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、都市に建設される高層建物では、地震の他に小変位の交通振動や風の揺れを減衰させて居住性を改良することが要求されるようになっているが、単に、ロック機構を省いて、小変位の交通振動や風による揺れをも免震装置のダンパーにより減衰させようとしても、斯かる免震装置に用いられるダンパーの多くは、弾塑性ダンパー又は摩擦ダンパーであって、これらは、その特性上、小変位における振動エネルギの吸収効率が低いために、交通振動や風による揺れを効果的に早期に減衰させることが困難である。
【０００４】
一方、弾塑性ダンパー又は摩擦ダンパーに代えて、小変位における振動エネルギの吸収効率も高く、風や交通振動から大地震までの振動に対応できる粘性ダンパーを使用した免震装置も提案されているが、風や交通振動から大地震までの振動をカバーするには粘性ダンパーのストロークを長大にしなければならず、それに伴い免震装置も長大となって、建物にこの様な長大な免震装置を介装するには問題がある。
【０００５】
本発明は、前記諸点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、風等による微小振動をも効果的に早期に減衰できて強風時の制振効果を得ることができ、しかも、小型の振動減衰装置を用いることができる制振型免震建物及びこれに用いる振動減衰装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様の制振型免震建物は、地震による振動に対して免震作動するアイソレータと振動を減衰させる弾塑性系又は摩擦系の第一の振動減衰装置とを具備した免震装置を介して上部構造物を下部構造物上で支承してなり、上部構造物及び下部構造物に連結されていると共に、下部構造物に対して上部構造物が相対的に所定の水平変位を越えると上部構造物及び下部構造物のうちの少なくとも一方に対する該連結を解除する解除機構を備えた粘性系の第二の振動減衰装置を具備し、上部構造物に対する振動減衰に関して、所定の水平変位を越えない地震や風、交通振動等による小さな振動に対しては第一の振動減衰装置と第二の振動減衰装置とを共に作動させ、所定の水平変位を越える地震による大きな振動に対しては第一の振動減衰装置のみを作動させるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
第一の態様の制振型免震建物によれば、上部構造物及び下部構造物に連結されている粘性系の第二の振動減衰装置が、下部構造物に対する上部構造物の相対的な所定の水平変位を越える移動で上部構造物及び下部構造物のうちの少なくとも一方に対する当該連結を解除する解除機構を備えて、小さな振動に対しては第二の振動減衰装置を第一の振動減衰装置と共に作動させるようになっているために、粘性系の第二の振動減衰装置により風等による微小振動をも効果的に早期に減衰できて強風時の制振効果を得ることができ、しかも、所定の水平変位を越える地震による大きな振動に対しては上部構造物に対する振動減衰に関して第一の振動減衰装置のみを作動させるようにしているために、第二の振動減衰装置を大きな振動に対しても作動することができるようにストロークを長大にする必要もなく、したがって、小型の第二の振動減衰装置を用いることができる。
【０００８】
本発明において、第二の振動減衰装置は、その第二の態様の制振型免震建物のように、上部構造物及び下部構造物に固着された粘弾性体を具備していても、その第三の態様の制振型免震建物のように、粘性ダンパーとトリガーピンを有したトリガーピン式の解除機構とを具備していても、そして、その第四の態様の制振型免震建物のように、粘性ダンパーと摩擦系の解除機構とを具備して、下部構造物及び上部構造物のうちの一方に摩擦力で連結されていてもよく、そして、第二の態様の制振型免震建物での解除機構は、上部構造物が所定の水平変位を越えると粘弾性体自身が切断されることによって連結を解除するようになっており、第三の態様の制振型免震建物でのトリガーピン式の解除機構は、上部構造物が所定の水平変位を越えるとトリガーピンが上部構造物側に設けた凹所から抜け落ちて連結を解除するようになっており、第四の態様の制振型免震建物での摩擦系の解除機構は、所定の摩擦力を越えると滑り出して連結を解除するようになっている。
【０００９】
上記の制振型免震建物に用いる本発明の第一の態様の振動減衰装置は、地震による振動に対して免震作動と弾塑性系又は摩擦系の振動減衰作動とを行う免震装置を介して上部構造物を下部構造物上で支承してなる制振型免震建物に用いるための粘性系の振動減衰装置であって、上部構造物及び下部構造物に連結されるようになっていると共に、下部構造物に対して上部構造物が相対的に所定の水平変位を越えると上部構造物及び下部構造物のうちの少なくとも一方に対する該連結を解除するようになっている解除機構を備えており、上部構造物に対する振動減衰に関して、所定の水平変位を越えない小さな振動に対しては免震装置と共に作動し、所定の水平変位を越える大きな振動に対しては免震装置のみを作動させるようになっている。
【００１０】
斯かる振動減衰装置は、好ましくは、本発明の第二の態様の振動減衰装置のように、固定板と、固定板に対して隙間をもって水平方向に可動に粘性体内に配されている可動板と、固定板と可動板との間の隙間に配された粘性体とを有している粘性ダンパーを具備しており、ここで、解除機構は、上昇位置では上部構造物の凹所に嵌合する一方、下降位置では上部構造物の凹所への嵌合を解除するように、上下方向に可動に可動板に連結されたトリガーピンと、このトリガーピンの下面に対峙すると共に、トリガーピンを上昇位置に配するように設けられた突面とを具備しており、トリガーピンは、固定板に対して可動板が所定の水平変位を越えると、その下面で対峙する突面から外れて下降位置に配されるようになっていてもよく、更には、本発明の振動減衰装置は、好ましくは、その第三の態様の振動減衰装置のように、固定板と、固定板に対して隙間をもって水平方向に可動に粘性体内に配されている可動板と、固定板と可動板との間の隙間に配された粘性体と、可動板を囲繞する囲繞体とを有した粘性ダンパーを具備しており、ここで、解除機構は、互いに摩擦接合する一対の第一の摩擦接合部材と、互いに摩擦接合する一対の第二の摩擦接合部材とを具備しており、一対の第一の摩擦接合部材のうちの一方の摩擦接合部材は、上部構造物に取り付けられるようになっており、一対の第二の摩擦接合部材のうちの一方の摩擦接合部材は、可動板に連結されており、一対の第一の摩擦接合部材のうちの他方の摩擦接合部材と一対の第二の摩擦接合部材のうちの他方の摩擦接合部材とは相互に連結されており、一対の第一の摩擦接合部材のうちの一方の摩擦接合部材は、可動板の囲繞体への当接で、一対の第一の摩擦接合部材のうちの他方の摩擦接合部材との間の水平面内の一方の方向における所定の摩擦接合力を越えると当該他方の摩擦接合部材に対して滑り出すようになっており、一対の第二の摩擦接合部材の一方の摩擦接合部材は、可動板の囲繞体への当接で、一対の第二の摩擦接合部材の他方の摩擦接合部材との間の水平面内の一方の方向に交差する水平面内の他の方向における所定の摩擦接合力を越えると当該他方の摩擦接合部材に対して滑り出すようになっていてもよい。
【００１１】
本発明において、免震装置は、好ましくは、剛性層及び弾性層が交互に積層された積層ゴムからなるアイソレータと、この積層ゴムに埋設された鉛支柱からなる振動減衰装置とを具備しており、また上部構造物は、好ましくは、事務所ビル、集合住宅又は戸建住宅であるが、本発明はこれに限定されず、その他の上部構造物であってもよい。
【００１２】
次に本発明及びその実施の形態を、図を参照して更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何等限定されないのである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１から図３において、本例の制振型免震建物１は、地盤に杭等により固定されて設置されたコンクリート製の基礎２と、鉛支柱３入りのアイソレータ４からなる免震装置５と、免震装置５を介して基礎２に支持された上部構造物６と、基礎２と上部構造物６との間に配された振動減衰装置７とを具備している。
【００１４】
下部構造物としての基礎２と上部構造物６との間に介在されて、上部構造物６の上下方向（鉛直方向）Ｖの荷重を支持すると共に、上部構造物６の水平方向Ｈの振動を免震する免震装置５は、鋼板等からなる複数の剛性層１１及びゴム等からなる複数の弾性層１２が上下方向Ｖに交互に積層されている積層ゴムからなるアイソレータ４と、アイソレータ４に埋設されている弾塑性系の振動減衰装置としての鉛支柱３と、アイソレータ４を挟持していると共に基礎２と上部構造物６の事務所ビル１５との夫々にアンカーボルト等を介して固着された上下取付け鋼板１３及び１４とを具備している。斯かる免震装置５は、上部構造物６の荷重を受けるべく、基礎２上に適当に分散されて複数個配されている。
【００１５】
上部構造物６は、本例では、例えば高層の事務所ビル１５と、事務所ビル１５の下面１６にボルト等により固着された係合部材１７とを具備しており、係合部材１７の下面１８には、円形の凹所１９が形成されており、凹所１９の周りの係合部材１７の下面１８には、凹所１９を取り囲んで環状のテーパ面２０が形成されている。
【００１６】
凹所１９を、係合部材１７の下面１８に設ける代わりに、事務所ビル１５の下面１６に直接設けてもよく、この場合には係合部材１７を省き得る。
【００１７】
免震装置５を介して基礎２に対して水平方向Ｈの振動に関して免震支持された上部構造物６の当該水平方向Ｈの振動を減衰させる粘性系の振動減衰装置７は、水平方向Ｈの振動を減衰させる粘性ダンパー２１と、上部構造物６の水平方向Ｈの所定振幅、例えば略１００ｍｍ以下の強風等による微小の振動では、粘性ダンパー２１を上部構造物６に連結して、上部構造物６に対する振動減衰に関して、鉛支柱３と共に粘性ダンパー２１を作動させ、地震に起因する上部構造物６の水平方向Ｈの所定振幅、例えば略１００ｍｍを超える振動では、上部構造物６に対する該連結を解除する解除機構２２と、上部構造物６の水平方向Ｈの所定振幅を超える振動の消失後、粘性ダンパー２１の上部構造物６への連結を復帰させるように、解除機構２２を元に戻す戻し機構２３とを具備している。
【００１８】
粘性ダンパー２１は、粘性体３１と、粘性体３１を収容すると共に基礎２にアンカーボルト等により固着された容器３２と、容器３２の内周面３３に夫々の外周縁で溶接等により固着されていると共に上下方向Ｖにおいて互いに隙間をもって配された複数枚の環状であって矩形の固定板３４と、上下方向Ｖにおいて固定板３４に対して隙間をもって当該固定板３４間の隙間の夫々に配されている複数枚の矩形の可動板３５と、各可動板３５の内周縁が溶接等により外周面３６に固着されていると共に可動板３５を支持する円筒体３７と、円筒体３７の内周面３８に溶接等により固着されていると共に円周方向に等間隔、本例では９０゜の角度間隔をもって配された四個の係合突起３９と、固定板３４と可動板３５との間に隙間を保持すると共に固定板３４に摺動自在に接触して可動板３５の両面に固着されたスペーサ４２とを具備している。固定板３４及び可動板３５の夫々は粘性体３１内に配されており、したがって、固定板３４と可動板３５との間の隙間には粘性体３１が介在されている。
【００１９】
粘性ダンパー２１は、固定板３４に対する可動板３５の水平方向Ｈの移動において、固定板３４と可動板３５との間の隙間に配された粘性体３１に粘性剪断変形を生じさせることにより、可動板３５の水平方向Ｈの移動に対して粘性剪断変形に起因する抵抗力を及ぼして可動板３５の水平方向Ｈの振動、延いては上部構造物６の水平方向Ｈの振動を減衰させるようになっている。
【００２０】
解除機構２２は、上下方向Ｖに可動に配されたトリガーピン機構５１と、上部構造物６の水平方向Ｈの所定振幅以下の振動では、上部構造物６の係合部材１７の下面１８に形成された円形の凹所１９にトリガーピン機構５１のトリガーピン５８を嵌合させて粘性ダンパー２１を上部構造物６に連結する一方、上部構造物６の水平方向Ｈの所定振幅を超える振動では、凹所１９へのトリガーピン機構５１のトリガーピン５８の嵌合の解除を許容するように、トリガーピン機構５１を上下動させる突面５２とを具備している。
【００２１】
トリガーピン機構５１は、凹所１９に嵌合自在な円板状の部位５５、部位５５に一体な截頭円錐部５６及び截頭円錐部５６に一体な円柱部５７を有するトリガーピン５８と、トリガーピン機構５１を上下動させる突面５２に摺動自在に接触する底部５９及び底部５９に一体な円筒部６０を有する有底円筒状の摺動部材６１と、摺動部材６１の底部５９及びトリガーピン５８の円柱部５７間に介在されているコイルばねからなる弾性部材６２と、上部構造物６の下面１８に対面するトリガーピン５８の部位５５の上面６５に設けられていると共に、上部構造物６の下面１８に転がり接触可能な複数の球体（ボール）からなる転がり部材６６と、円筒部６０の外周面６７に溶接等により固着されていると共に係合突起３９に摺動自在に接触する円錐外面６８を有する中空の截頭円錐体６９とを具備している。
【００２２】
トリガーピン５８を上昇位置に配するように設けられた突面５２に対峙した下面を有するトリガーピン５８の円柱部５７は、摺動部材６１の円筒部６０内に上下動自在に挿入されており、截頭円錐体６９の円錐外面６８に摺動自在に接触する係合突起３９の面は、円錐外面６８と相補的な形状をもっており、而して、トリガーピン５８は、摺動部材６１、截頭円錐体６９、係合突起３９及び円筒体３７を介して上下方向に可動に可動板３５に連結されている。
【００２３】
戻し機構２３は、夫々の一端がトリガーピン５８の截頭円錐部５６に、夫々の他端が容器３２に固着された複数のコイルばね７５を具備しており、斯かる複数のコイルばね７５は、トリガーピン機構５１を初期位置としての容器３２の中央部に配するために、トリガーピン５８の周りで等角度間隔に放射状に配されている。
【００２４】
トリガーピン機構５１を上下動させる突面５２は、容器３２の底面４１の中央に形成された截頭円錐状の突起８０の外面からなり、突面５２は、水平方向Ｈに平行な平坦な頂面８１及び頂面８１から傾斜して下方に伸びた傾斜面８２を有しており、頂面８１に摺動部材６１が載置されるようになっている。
【００２５】
以上の制振型免震建物１では、通常時には、図２に示すように、頂面８１に摺動部材６１が載置されて、トリガーピン５８が上昇位置に配され、而して、トリガーピン５８の部位５５が凹所１９へ嵌合されている。この状態で、強風が生じて免震装置５の弾性層１２の剪断変形により基礎２に対して上部構造物６が水平方向Ｈに振動される場合であって、その振動が例えば強風等による所定振幅以下である場合には、部位５５の凹所１９への嵌合が維持される結果、アイソレータ４に埋設されている鉛支柱３の水平方向Ｈの弾塑性変形に加えて、上部構造物６の水平方向Ｈの移動が解除機構２２の截頭円錐体６９を介して係合突起３９に伝達されて可動板３５も上部構造物６の水平方向Ｈの移動と共に水平方向Ｈに移動されて、可動板３５の水平方向Ｈの移動により可動板３５と固定板３４との間の隙間の粘性体３１が粘性剪断変形され、而して、鉛支柱３の水平方向Ｈの弾塑性変形に起因する抵抗力に加えて、粘性ダンパー２１におけるこの粘性剪断変形に起因する抵抗力は、可動板３５の水平方向Ｈの振動を減衰させ、これにより上部構造物６の水平方向Ｈの振動を減衰させる。強風が収まると、免震装置５の弾性層１２による原点復帰機能により制振型免震建物１は、図２に示す状態に戻される。
【００２６】
地震が生じて免震装置５の弾性層１２の剪断変形により基礎２に対して上部構造物６が水平方向Ｈに振動される場合であって、その振動が所定振幅を越える場合には、換言すれば、トリガーピン５８を介して可動板３５が水平方向Ｈに移動させられて固定板３４に対して可動板３５が所定の水平変位を越える場合には、図４に示すように、摺動部材６１が頂面８１から水平方向Ｈに外れて底面４１に接触し、これによりトリガーピン５８もその下面で対峙する突面５２の頂面８１から水平方向Ｈに外れて下降して下降位置に配されて、部位５５の凹所１９への嵌合が解除される結果、上部構造物６に対する粘性ダンパー２１の連結が解除されて、可動板３５はその位置に停止されて減衰動作を行わないようになる一方、更なる上部構造物６の水平方向Ｈの移動で、図５に示すように、部位５５の上面６５が凹所１９以外の部位で上部構造物６の下面１８に対面するようになる。図５に示すような上部構造物６の水平方向Ｈの移動では、鉛支柱３が十分に変形されるために、鉛支柱３のこの弾塑性変形でもって上部構造物６の水平方向Ｈの大きな移動が好ましく早期に減衰されることになる。
【００２７】
水平方向Ｈに所定振幅を越えて最大まで変位した上部構造物６が水平方向Ｈにおいて前記と逆方向に移動すると、凹所１９が部位５５の上面６５を通過して、部位５５の上面６５が凹所１９以外の水平方向Ｈに関して前記とは反対の部位で上部構造物６の下面１８に対面するようになる。以下、地震に起因する上部構造物６の水平方向Ｈの振動が鉛支柱３の変形による減衰をもって小さくなって、最後に凹所１９が図２に示す初期位置に停止されると、トリガーピン機構５１がコイルばね７５に引っ張られて、この引っ張りでもって摺動部材６１が突起８０を乗り上げて突面５２の頂面８１に着座し、トリガーピン機構５１もまた図２に示す初期位置に戻される。
【００２８】
トリガーピン機構５１の初期位置への戻しに際し、転がり部材６６が下面１８に転がり接触すると共にトリガーピン５８の円柱部５７が摺動部材６１の円筒部６０により挿入されて弾性部材６２が縮められ、摺動部材６１の頂面８１への着座後、弾性部材６２が伸ばされて、部位５５が凹所１９に再び嵌合される。このように、戻し機構２３は、上部構造物６の水平方向Ｈの所定振幅を超える振動の消失後であって、凹所１９が図２に示す初期位置に停止された後に、解除機構２２を元に戻すようになっている。テーパ面２０は、部位５５の凹所１９への再嵌合を容易にするように部位５５を案内するようになっている。
【００２９】
以上の制振型免震建物１は、地震による基礎２の水平方向Ｈの振動に対して免震作動するアイソレータ４と上部構造物６の水平方向Ｈの振動を減衰させる鉛支柱３とを具備した免震装置５を介して上部構造物６を基礎２上で支承してなり、上部構造物６には解除機構２２のトリガーピン５８を介して解除自在に連結され、基礎２には容器３２及びアンカーボルト等を介して連結されていると共に、基礎２に対して上部構造物６が相対的に所定の水平変位を越えると上部構造物６に対する連結を解除するトリガーピン式のトリガーピン機構５１及び突面５２を備えた振動減衰装置７を具備し、上部構造物６に対する振動減衰に関して、所定の水平変位を越えない地震や風、交通振動等による小さな振動に対しては鉛支柱３と振動減衰装置７の粘性ダンパー２１とを共に作動させ、所定の水平変位を越える地震による大きな振動に対しては鉛支柱３のみを作動させるようになっており、そして、制振型免震建物１においては、トリガーピン機構５１及び突面５２からなるトリガーピン式の解除機構２２は、上部構造物６が所定の水平変位を越えるとトリガーピン機構５１のトリガーピン５８が上部構造物６側に設けた凹所１９から抜け落ちて解除機構２２を介する上部構造物６と振動減衰装置７との連結を解除するようになっている。
【００３０】
ところで、免震層に弾塑性系のダンパー（第一の振動減衰装置）を有するのみで、粘性ダンパー（第二の振動減衰装置）による粘性減衰定数（ｈ）が零の場合（ｈ＝０）の高層の免震建物は、風による上部構造物の応答加速度（ｃｍ／ｓｅｃ２）と層（階数）との関係の一例を示す図６において曲線ａで示すように、上部構造物と基礎とを剛に結合した場合（非免震であって図６において曲線ｂで示す）よりも風により大きく揺れるのであるが、振動減衰装置７を具備した本例の制振型免震建物１によれば、曲線ｃで示すように風による揺れを極めて小さくできる上に、小型の振動減衰装置７を用いることができる。
【００３１】
即ち、制振型免震建物１によれば、上部構造物６及び基礎２に連結されている振動減衰装置７が、基礎２に対して上部構造物６の相対的な所定の水平変位を越える振動で上部構造物６との連結を解除する解除機構２２を備えて、小さな振動変位に対しては振動減衰装置７の粘性ダンパー２１を鉛支柱３と共に作動させるようになっているために、振動減衰装置７の粘性ダンパー２１により風等による微小振動をも効果的に早期に減衰できて強風時の制振効果を得ることができ、しかも、所定の水平変位を越える地震による大きな振動に対しては鉛支柱３のみを作動させるようにしているために、振動減衰装置７の粘性ダンパー２１を大きな振動変位に対しても作動することができるようにストロークを長大にする必要もなく、したがって、小型の粘性ダンパー２１を用いることができる。
【００３２】
上記の例において、戻し機構２３を設けないで、手動によりトリガーピン機構５１を初期位置に戻すようにしてもよい。
【００３３】
ところで、振動減衰装置７を上記に代えて図７及び図８に示すように構成してもよい。即ち、図７及び図８に示す粘性系の振動減衰装置７は、水平方向Ｈの振動を減衰させる粘性ダンパー１０１と、強風等による上部構造物６の水平方向Ｈの所定振幅以下の小さな振動では、粘性ダンパー１０１を上部構造物６に連結して、上部構造物６に対する振動減衰に関して、鉛支柱３と共に粘性ダンパー１０１を作動させ、地震等に起因する上部構造物６の水平方向Ｈの所定振幅を超える大きな振動では、上部構造物６に対する該連結を解除する解除機構１０２とを具備している。
【００３４】
粘性ダンパー１０１は、可動板としての円板状の抵抗発生体１１１と、抵抗発生体１１１を囲繞する囲繞体としての円筒部１１２を有した容器１１３と、円筒部１１２内に配されて容器１１３内に収容された粘性体１１４とを具備しており、容器１１３は、固定板としてのその底板部１１５でアンカーボルト等を介して基礎２に固着されている。
【００３５】
粘性体１１４内に配されていると共に隙間１１６をもって容器１１３の底板部１１５と対面している抵抗発生体１１１は、その水平方向Ｈの移動により隙間１１６に配された粘性体１１４に粘性剪断変形を生じさせ、斯かる粘性体１１４の粘性剪断変形でその水平方向Ｈの移動に抗する抵抗力を発生し、而して、その水平方向Ｈの移動を減衰させるようになっている。
【００３６】
粘性ダンパー１０１は、抵抗発生体１１１の水平方向Ｈの移動で、抵抗発生体１１１と底板部１１５との間の隙間１１６に存在する粘性体１１４に粘性剪断変形を生じさせて減衰力を発生し、而して、抵抗発生体１１１の水平方向Ｈの移動を減衰させ、延いては上部構造物６の水平方向Ｈの移動を減衰させる。
【００３７】
解除機構１０２は、上部構造物６の事務所ビル１５の下面１６にボルト等により固着されて取り付けられていると共に水平面内において一方の方向Ｈ１に伸びた平行な一対のレール１０３（一個のみ図示）と、各レール１０３に方向Ｈ１に摺動自在に嵌合して摩擦接合していると共にレール１０３に吊り下げられた複数のスライダ１０４と、スライダ１０４に固着された可動板１０６と、可動板１０６の下面１２１にボルト等により固着されて斯かる可動板１０６を介してスライダ１０４に連結されていると共に水平面内において方向Ｈ１に交差、本例では直交する方向Ｈ２に伸びた平行な一対のレール１２２と、一対のレール１２２に方向Ｈ２に摺動自在に嵌合して摩擦接合していると共にレール１２２に吊り下げられた複数のスライダ１２３と、複数のスライダ１２３が上面に固着されて当該複数のスライダ１２３を支持した支持板１２５と、一端では支持板１２５に固着され、他端では抵抗発生体１１１に固着されていると共に支持板１２５と抵抗発生体１１１とを連結する連結部材１２６とを具備しており、スライダ１２３は、支持板１２５及び連結部材１２６を介して抵抗発生体１１１に連結されている。
【００３８】
互いに摩擦接合する一対の摩擦接合部材としてのレール１０３とスライダ１０４とは、事務所ビル１５からなる上部構造物６の水平方向Ｈにおける方向Ｈ１の所定振幅以下の振動に起因して粘性体１１４の粘性剪断変形により抵抗発生体１１１に発生される抵抗力では、互いの間に滑りが生じない一方、上部構造物６の水平方向Ｈにおける方向Ｈ１の所定振幅を超える振動に起因して抵抗発生体１１１の円筒部１１２への当接により発生される抵抗力では、互いの間に滑りが生じるような摩擦抵抗をもって互いに摩擦接触しており、他の一対の摩擦接合部材としてのレール１２２とスライダ１２３ともまた、事務所ビル１５からなる上部構造物６の水平面内における方向Ｈ２の所定振幅以下の振動に起因して粘性体１１４の粘性剪断変形により抵抗発生体１１１に発生される抵抗力では、互いの間に滑りが生じない一方、上部構造物６の水平方向Ｈにおける方向Ｈ２の所定振幅を超える振動に起因して抵抗発生体１１１の円筒部１１２への当接により発生される抵抗力では、互いの間に滑りが生じるような摩擦抵抗をもって互いに摩擦接触している。即ち、レール１０３は、抵抗発生体１１１の円筒部１１２への当接で、スライダ１０４との間の方向Ｈ１における所定の摩擦接合力を越えるとスライダ１０４に対して方向Ｈ１に滑り出すようになっており、スライダ１２３もまた、抵抗発生体１１１の円筒部１１２への当接で、レール１２２との間の方向Ｈ２における所定の摩擦接合力を越えるとレール１２２に対して方向Ｈ２に滑り出すようになっている。
【００３９】
図７及び図８に示す上部構造物６及び振動減衰装置７を有すると共に上述の免震装置５でもって上部構造物６が免震支持されてなる制振型免震建物１では、通常時、図７に示すように、抵抗発生体１１１は、最初は容器１１３の中央部に配されている。この状態で、強風が生じて免震装置５の弾性層１２の剪断変形により基礎２に対して上部構造物６が方向Ｈ１に振動される場合であって、その振動が強風等による上部構造物６の方向Ｈ１の所定振幅以下の小さな振動の場合は、粘性ダンパー１０１が一対のレール１０３とスライダ１０４との間の摩擦を介して上部構造物６に連結されている結果、上部構造物６の方向Ｈ１の移動が一対のレール１０３とスライダ１０４との摩擦を介して可動板１０６に伝達され、可動板１０６に伝達された上部構造物６の方向Ｈ１の移動が一対のレール１２２及びスライダ１２３、支持板１２５並びに連結部材１２６を介して抵抗発生体１１１に伝達され、これにより抵抗発生体１１１も上部構造物６の方向Ｈ１の移動と共に方向Ｈ１に移動されて、抵抗発生体１１１の方向Ｈ１の移動により抵抗発生体１１１と底板部１１５との間の隙間１１６の粘性体３１が粘性剪断変形され、粘性ダンパー１０１におけるこの粘性剪断変形に起因する抵抗力は、抵抗発生体１１１の方向Ｈ１の振動を減衰させ、而して、上部構造物６の方向Ｈ１の振動を減衰させる。強風が収まると、免震装置５の弾性層１２による原点復帰機能により制振型免震建物１は、図７に示す状態に戻されると共に、抵抗発生体１１１もまた、容器１１３の中央部に戻される。
【００４０】
地震が生じて免震装置５の弾性層１２の剪断変形により基礎２に対して上部構造物６が方向Ｈ１に振動される場合であって、その振動が所定振幅を越える場合には、解除機構１０２が抵抗発生体１１１を所定振幅まで方向Ｈ１に移動させた後に、図９に示すように、抵抗発生体１１１が円筒部１１２へ当接して抵抗発生体１１１が方向Ｈ１に移動できなくなる結果、粘性ダンパー１０１は、上部構造物６の方向Ｈ１の振動に対する減衰動作を行い得ないようになる一方、一対のレール１０３とスライダ１０４との間に滑りが生じて上部構造物６に対する粘性ダンパー１０１の連結が解除され、上部構造物６の方向Ｈ１の振動が粘性ダンパー１０１からの粘性剪断変形に起因する抵抗力を受けることなしに許容されるようになり、而して、更なる上部構造物６の方向Ｈ１の移動では、鉛支柱３が十分に変形されるために、鉛支柱３のこの変形でもって上部構造物６の方向Ｈ１の大きな移動が好ましく早期に減衰されることになる。
【００４１】
方向Ｈ１に所定振幅を越えて最大まで変位した上部構造物６が方向Ｈ１において前記と逆方向に移動すると、円筒部１１２への当接が解除されるように抵抗発生体１１１が移動されるために、一対のレール１０３とスライダ１０４との間の摩擦を介する上部構造物６に対する粘性ダンパー１０１の連結が復活して上部構造物６の方向Ｈ１における前記と逆方向の移動が可動板１０６に伝達され、これにより抵抗発生体１１１も上部構造物６の方向Ｈ１において前記と逆方向に移動されて、上部構造物６が粘性ダンパー１０１からの粘性剪断変形に起因する抵抗力を受けつつ移動される。この逆方向の移動で抵抗発生体１１１が再び円筒部１１２へ当接して抵抗発生体１１１が方向Ｈ１に移動できなくなると、一対のレール１０３とスライダ１０４との間に滑りが生じて上部構造物６に対する粘性ダンパー１０１の連結が再び解除され、上部構造物６の方向Ｈ１の振動が粘性ダンパー１０１からの粘性剪断変形に起因する抵抗力を受けることなしに許容されるようになり、而して、更なる上部構造物６の方向Ｈ１の移動では、鉛支柱３が十分に変形されるために、鉛支柱３のこの変形でもって上部構造物６の方向Ｈ１における前記と逆方向の大きな移動が好ましく早期に減衰されることになる。
【００４２】
以下、上記の動作が繰り返されて、上部構造物６の方向Ｈ１の振幅が徐々に小さくなり、抵抗発生体１１１が円筒部１１２へ当接しなくなると、上部構造物６の方向Ｈ１の振動と共に抵抗発生体１１１が方向Ｈ１に振動されて、地震が収まると、免震装置５の弾性層１２による原点復帰機能により上部構造物６は、図７に示す状態に戻される一方、抵抗発生体１１１は、円筒部１１２へ最後に当接した後の上部構造物６の方向Ｈ１の移動量との関連で場合により図７に示す状態から偏倚した位置に配される。
【００４３】
上部構造物６が方向Ｈ２に振動される場合も、図７及び図８に示す制振型免震建物１は、一対のレール１２２とスライダ１２３との間の摺動、非摺動でもって前記と同様な動作を行い、また、上部構造物６が水平面内における方向Ｈ１と方向Ｈ２との間の方向に振動される場合は、一対のレール１０３とスライダ１０４との間の摺動、非摺動及び一対のレール１２２とスライダ１２３との間の摺動、非摺動でもって前記と同様な動作を行う。
【００４４】
図７及び図８に示す制振型免震建物１も、上部構造物６には解除機構１０２を介して解除自在に連結され、基礎２には容器１１３及びアンカーボルト等を介して連結されていると共に、基礎２に対して上部構造物６が相対的に所定の水平変位を越えると上部構造物６に対する連結を解除する摩擦系の解除機構１０２を備えた振動減衰装置７を具備し、上部構造物６に対する振動減衰に関して、所定の水平変位を越えない地震や風、交通振動等による小さな振動に対しては鉛支柱３と振動減衰装置７の粘性ダンパー１０１とを共に作動させ、所定の水平変位を越える地震による大きな振動に対しては鉛支柱３のみを作動させるようになっており、そして、図７及び図８に示す制振型免震建物１において、振動減衰装置７の粘性ダンパー１０１は、上部構造物６に摩擦力で連結されており、摩擦系の解除機構１０２は、所定の摩擦力を越えると滑り出して上部構造物６と振動減衰装置７の粘性ダンパー１０１との連結を解除するようになっている。
【００４５】
以上のように図７及び図８に示す振動減衰装置７を具備する制振型免震建物１でも、鉛支柱３の変形による減衰を期待できないような強風等の風による上部構造物６の水平方向Ｈの微小振動を効果的に早期に減衰できて強風時の制振効果を得ることができ、しかも、所定振幅を超える振動に対する構成を必要としない結果、小型の粘性ダンパー１０１を用いることができる。
【００４６】
図７及び図８に示す振動減衰装置７では、地震が収まった後における抵抗発生体１１１の位置が種々変動する虞があって、一対のレール１０３からスライダ１０４が外れる場合又は一対のレール１２２からスライダ１２３が外れる場合が生じる虞があるために、これを防止すべく、一対のレール１０３及び１２２の夫々にストッパを設けてもよい。
【００４７】
更に、振動減衰装置７を上記に代えて図１０に示すように構成してもよい。即ち、図１０に示す振動減衰装置７は、上部取り付け板１８１と、下部取り付け板１８２と、上端面では上部取り付け板１８１に、下端面では下部取り付け板１８２に夫々固着されていると共に、上部取り付け板１８１と下部取り付け板１８２との間に介在された粘弾性体１８３とを有した粘弾性ダンパを具備しており、上部取り付け板１８１は、事務所ビル１５の下面にボルト等により固着されており、下部取り付け板１８２は、基礎２にアンカーボルト等を介して固着されており、こうして、上端面で上部構造物６に上部取り付け板１８１及びボルト等を介して連結され、下端面で基礎２に下部取り付け板１８２及びアンカーボルト等を介して連結されている粘弾性体１８３を具備した振動減衰装置７は、所定の水平変位を越えない地震や風、交通振動等による上部構造物６の水平方向Ｈの小さな振動に対しては、粘弾性体１８３に剪断変形を生じさせてその振動を減衰させるようになっており、そしてまた、図１０に示す振動減衰装置７では、上部構造物６が所定の水平変位を越えると粘弾性体１８３自身が切断されることによって、上部構造物６と基礎２との連結を解除するようになって、粘弾性体１８３自身の切断でもって解除機構が構成されている。
【００４８】
図１０に示す振動減衰装置７を有した制振型免震建物１も、上部構造物６に対する振動減衰に関して、所定の水平変位を越えない地震や風、交通振動等による小さな振動に対しては鉛支柱３と振動減衰装置７の粘弾性体１８３とを共に作動させ、所定の水平変位を越える地震による大きな振動に対しては鉛支柱３のみを作動させるようにしている。
【００４９】
なお、免震装置における振動減衰装置としては、鉛支柱３を用いる代わりに、摩擦を用いた摩擦系の振動減衰装置を用いてもよく、また、基礎２に対して上部構造物６が相対的に所定の水平変位を越える場合に、振動減衰装置７と上部構造物６との連結を解除する代わりに、振動減衰装置７と基礎２との連結を解除するようにしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、風等による微小振動を効果的に早期に減衰できて強風時の制振効果を得ることができ、しかも、小型の減衰装置を用いることができる制振型免震建物及びこれに用いる振動減衰装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様の好ましい例の正面説明図である。
【図２】図１に示す例の構造物用振動減衰装置の説明図である。
【図３】図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】図１に示す例の動作説明図である。
【図５】図１に示す例の動作説明図である。
【図６】図１に示す例の動作説明図である。
【図７】本発明の実施態様の好ましい他の例の正面説明図である。
【図８】図７に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面図である。
【図９】図７に示す例の動作説明図である。
【図１０】本発明の実施態様の好ましい更に他の例の正面説明図である。
【符号の説明】
１　制振型免震建物
２　基礎
３　鉛支柱
４　アイソレータ
５　免震装置
６　上部構造物
７　振動減衰装置
【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】
2004060828.tif 000008
【図７】
2004060828.tif 000009
【図８】
2004060828.tif 000010
【図９】
2004060828.tif 000011
【図１０】
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