(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎と上部建物との間に免震装置を備えた免震建物であって、
前記上部建物の外周付近の前記基礎と前記上部建物との間で、上部建物を含む免震層の重心と上部建物を含む免震層の剛心とを結ぶ線の延長線と上部建物の外周辺との交差する位置に前記免震装置の水平剛性の総和に対し、減衰定数が小さい低弾性の補助復元装置を設置し、
前記重心と前記剛心との偏心量を小さくすることで、重心と剛心とのずれにより、水平荷重が加わったときに生じる捩れを小さくすることを特徴とする免震建物。
【請求項２】
前記上部建物の外周付近の下部に補助質量を設置したことを特徴とする請求項１に記載の免震建物。
【請求項３】
前記上部建物は、ボックスラーメン構造の複数の建物ユニットを連結したものであり、最下層には前記複数の建物ユニットを設置する補強架台が位置していることを特徴とする請求項１に記載の免震建物。
【請求項４】
前記補助質量は、前記補強架台に固定されることを特徴とする請求項３に記載の免震建物。
【請求項５】
前記補助質量は、Ｈ型鋼で形成された前記補強架台のウェブの両側に固定されることを特徴とする請求項３に記載の免震建物。
【請求項６】
前記補助質量は、前記補強架台にボルトで固定されることを特徴とする請求項３に記載の免震建物。
【請求項７】
基礎と上部建物との間に免震装置を備えた免震建物であって、
前記上部建物の外周付近の前記基礎と前記上部建物との間の下部に補助質量を設置し、
前記上部建物を含む免震層の平面的な重心と、前記上部建物を含む免震層の剛心との偏心量を小さくすることで、重心と剛心とのずれにより、水平荷重が加わったときに生じる捩れを小さくすることを特徴とする免震建物。
【請求項８】
前記補助質量は、前記重心と前記剛心とを結ぶ線の延長線と前記上部建物の外周辺との交差する位置に設置することを特徴とする請求項７に記載の免震建物。
【請求項９】
前記上部建物は、ボックスラーメン構造の複数の建物ユニットを連結したものであり、最下層には前記複数の建物ユニットを設置する補強架台が位置していることを特徴とする請求項７に記載の免震建物。
【請求項１０】
前記補助質量は、前記補強架台に固定されることを特徴とする請求項９に記載の免震建物。
【請求項１１】
前記補助質量は、Ｈ型鋼で形成された前記補強架台のウェブの両側に固定させることを特徴とする請求項９に記載の免震建物。
【請求項１２】
前記補助質量は、前記補強架台にボルトで固定されることを特徴とする請求項９に記載の免震建物。
【請求項１３】
前記免震装置は、免震支承装置及び復元減衰装置より構成され、前記基礎と前記補強架台との間に設置されることを特徴とする請求項３〜６のいずれか又は請求項９〜１２のいずれかに記載の免震建物。
【請求項１４】
前記補助復元装置は、前記基礎と前記補強架台との間に設置されることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の免震建物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、免震復元装置を使用した免震建物に係り、特に、基礎等の非免震部に対して、上部建物等の免震部の回転や捩れ振動を防止できるようにした免震建物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の免震構造としては、特開平６−６６３４７号公報に記載された技術がある。この技術は、免震床下面の左右方向中間部の前後位置に、鉛直軸を中心に回転自在な対の滑車を夫々取付けると共に、建屋床の左側前後位置及び右側前後位置に、前後方向に移動自在な支持部を夫々設け、左側前方位置に支持部と右側後方位置の支持部との間に、前側の一方の滑車と後側の一方の滑車に巻き掛けたワイヤを張設し、且つ右側前方位置に支持部と左側後方位置の支持部との間に、前側の他方の滑車と後側の他方の滑車に夫々巻き掛けたワイヤを張設している。
【０００３】
これは、免震部の非免震部に対する相対的な並進運動を抑制することなく、回転運動のみを確実に抑制し得るものであり、例えば地震時において免震部が非免震部に対して左右方向に相対変位しても、両ワイヤにおける各滑車に巻き掛けられて屈曲する部分が変位するだけで、両ワイヤの長さ自体は変化しないので、免震部の非免震部に対する左右方向の相対変位は何ら拘束を受けないものである。
また、弾性体により復元または水平振動絶縁する免震建物においては、通常、上部建物の重心と免震層の剛心がなるべく一致するように免震装置が設置され、１邸毎に免震層の１次固有周期と偏心を、目標値に合うような復元装置の剛性を設計する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記の免震構造は、免震層の剛心と上部建物の重心のずれにより、免震時に生じる捩れを強制的に並進運動に持っていくもので、捩れのエネルギーが抑制される部分の並進運動に影響を及ぼす。また、機構的にも大かがりなものとなり、施工性、実現性の面で実現が難しいという問題点があった。
また、上部建物の重心と免震層の剛心が一致するように免震装置を設置し、１邸毎に免震層の１次固有周期と偏心を目標値に合うように復元装置の剛性を設計する場合、工業化住宅のような規格化された住宅では、非効率で煩雑な作業となり、非常に高価なものとなってしまう虞がある。
【０００５】
本発明は、このような問題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、機構的に小規模であり、施工性がよくコスト的にも有利な免震建物を提供することにある。また、後から補助的に付加することができ、これにより水平荷重が加わったときに捩れを小さくすることができ、地震等の水平荷重が加わったときに十分な捩れ強さを有する免震建物を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、請求項１に記載の発明による免震建物は、基礎と上部建物との間に免震装置を備えた免震建物であって、上部建物の外周付近の基礎と上部建物との間で、上部建物を含む免震層の重心と上部建物を含む免震層の剛心とを結ぶ線の延長線と上部建物の外周辺との交差する位置に免震装置の水平剛性の総和に対し、減衰定数が小さい低弾性の補助復元装置を設置し、前記重心と前記剛心との偏心量を小さくすることで、重心と剛心とのずれにより、水平荷重が加わったときに生じる捩れを小さくすることを特徴とする。この構成によれば、免震装置の復元に対する水平剛性の総和に対し低弾性の補助復元装置を設置することにより剛心を重心に接近させることができ、剛心と重心との偏心量を小さくできるため、水平荷重が作用したときの捩れを小さくすることができる。このため、地震力等の水平荷重に対して必要な捩れ強度を有する免震建物を最適設計することができ、構成が簡単でコストダウンが可能な免震建物を達成できる。また、工業化された住宅においては、製造、設計施工の効率化が図れる。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明による免震建物は、前記上部建物の外周付近の下部に補助質量を設置したことを特徴とし、請求項３に記載の発明による免震建物は、前記上部建物は、ボックスラーメン構造の複数の建物ユニットを連結したものであり、最下層には前記複数の建物ユニットを設置する補強架台が位置していることを特徴としている。さらに、請求項４に記載の発明による免震建物は、前記補助質量は、前記補強架台に固定されることを特徴とし、請求項５に記載の発明による免震建物は、前記補助質量は、Ｈ型鋼で形成された前記補強架台のウェブの両側に固定されることを特徴とし、請求項６に記載の発明による免震建物は、前記補助質量は、前記補強架台にボルトで固定されることを特徴としている。
【０００８】
さらに、請求項７に記載の発明による免震建物は、基礎と上部建物との間に免震装置を備えた免震建物であって、前記上部建物の外周付近の前記基礎と前記上部建物との間の下部に補助質量を設置し、前記上部建物を含む免震層の平面的な重心と、前記上部建物を含む免震層の剛心との偏心量を小さくすることで、重心と剛心とのずれにより、水平荷重が加わったときに生じる捩れを小さくすることを特徴とする。この構成によれば、上部建物の外周下部に補助質量を設置することにより剛心を重心に接近させることができ、剛心と重心との偏心量を小さくできるため、水平荷重が作用したときの免震層の捩れを小さくすることができる。また、工業化された住宅においては、製造、設計施工の効率化が図れる。
【０００９】
請求項８に記載の発明による免震建物は、前記補助質量は、前記重心と前記剛心とを結ぶ線の延長線と前記上部建物の外周辺との交差する位置に設置することを特徴とし、請求項９に記載の発明による免震建物は、前記上部建物は、ボックスラーメン構造の複数の建物ユニットを連結したものであり、最下層には前記複数の建物ユニットを設置する補強架台が位置していることを特徴とし、請求項１０に記載の発明による免震建物は、前記補助質量は、前記補強架台に固定されることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明による免震建物は、前記補助質量は、Ｈ型鋼で形成された前記補強架台のウェブの両側に固定させることを特徴とし、請求項１２に記載の発明による免震建物は、前記補助質量は、前記補強架台にボルトで固定されることを特徴とする。
請求項１３に記載の発明による免震建物は、前記免震装置は、免震支承装置及び復元減衰装置より構成され、前記基礎と前記補強架台との間に設置されることを特徴とし、請求項１４に記載の発明による免震建物は、前記補助復元装置は、前記基礎と前記補強架台との間に設置されることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る免震建物の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る免震建物の床伏せ図、図２は、図１のＡ−Ａ線から見た正面図、図３は図１のＢ−Ｂ線から見た側面図、図４は図１の補強架台上に設置される建物ユニットの概略平面図である。図１〜４において、免震建物１は基礎２と上部建物３との間に、免震支承装置４及び復元減衰装置（以下復元装置という）５を備えており、基礎２の変位を上部建物３に直接伝達しない構成となっている。免震支承装置４、復元装置５により免震装置を構成する。上部建物３は、本例ではボックスラーメン構造の建物ユニットＵ1〜Ｕ5を５個連結したものであり、最下層には補強架台６が位置している。
【００１１】
免震支承装置４は、上部建物３の垂直荷重を支承するものであり、本例では直動装置を直交するように固定したクロスリニアベアリング装置を上部建物３のコーナ部に対応して、基礎２と補強架台６との間に８個用いている。復元装置５は天然ゴム、クロロプレーン系ゴム、シリコーンゴム、アクリル樹脂等の弾性体で構成されており、地震時に地震エネルギーを吸収して減衰させると共に、変位を復元するものである。復元装置５は下方の支持部５ａが基礎２に固定され、上方の支持部５ｂが上部建物３の補強架台６に固定され、中間の弾性体５ｃが上下の支持部を連結している。本例では、補強架台６の梁の中間部に対応して復元装置５を７個使用している。
【００１２】
そして、免震支承装置４及び復元装置５の部分が免震層を構成し、基礎２と上部建物３との相対移動を許容して地震エネルギーを吸収、減衰する。なお、本例では免震支承装置４として、クロスリニアベアリング装置を使用し、復元装置５として、弾性体で連結した復元装置を使用しているが、免震支承装置４として、滑り支承装置や、ゴムと鋼鈑を多層に積層した積層ゴム装置等を用いてもよく、復元装置５として鉛プラグを使用する減衰装置等を用いてもよい。
【００１３】
免震層における上部建物３の平面的な重心は、重心Ｇにて示される。重心Ｇは、夫々の建物ユニットＵ1〜Ｕ5の重心のＸ座標、Ｙ座標と、その重量とから求めることができる。すなわち、５個の建物ユニットの重心のＸ座標がＸ1〜Ｘ5、Ｙ座標がＹ1〜Ｙ5、重量がＷ1〜Ｗ5であると、重心ＧのＸ、Ｙ座標Ｇｘ、Ｇｙは、それぞれ次の数１、数２で求められる。
【００１４】
【数１】
0004693271.tif 000002
【００１５】
【数２】
0004693271.tif 000003
【００１６】
【数３】
0004693271.tif 000004
【００１７】
【数４】
0004693271.tif 000005
なお、前記した各建物ユニットＵ1〜Ｕ5のバネ定数は、例えば１つの建物ユニットの下辺を固定し、上辺に水平力を作用させたときに上辺が水平方向に変形するが、このとき加えた水平力と、水平方向の変形との傾きが剛性を表すバネ定数である。
【００１８】
そして、重心Ｇと剛心Ｋが一致しないと、水平荷重が作用したとき免震層において捩れが生じる。重心Ｇと剛心Ｋとの間の距離を偏心距離とすると、偏心距離の大小が地震や風力等の水平荷重に対する建物の捩れ強さの一つの指標となる。すなわち、水平荷重は建物の重心Ｇに作用し、重心Ｇと剛心Ｋが一致しないと、建物は水平方向に変形すると共に、剛心Ｋ回りの回転力が作用する。そして、偏心距離が大きい建物は建物の角部で部分的に過大な変形を強いられる部材が生じ、それらの部材に損傷が生じることがある。
【００１９】
本発明は、前記のように生じる捩れを少なくするものである。重心Ｇと剛心Ｋとを結ぶ線の延長線Ｌと、上部建物３の外周辺との交差する位置に補助復元装置１０が設置されている。補助復元装置１０は、前記したように水平荷重が作用したときに免震層の捩れを小さくするものであり、復元装置５と比較して減衰定数が小さく設定された低弾性の装置が採用されている。すなわち、補助復元装置１０は水平剛性の総和に対し低弾性の復元装置である。そして、補助復元装置１０は基礎２のフーティング２ａと補強架台６との間に設置されている。
【００２０】
前記の如く構成された本実施形態の免震建物の動作について以下に説明する。この種の弾性体により復元または水平振動を絶縁する免震建物では、通常、上部建物３の重心Ｇと免震層の剛心Ｋがなるべく一致するように免震装置が設置されるが、工業化住宅のような規格化された住宅における免震を実現するためには、１邸ごとに免震層の１次固有周期と偏心を目標値に合うように復元装置５の剛性を設計していたのでは、非効率で煩雑な作業となり、非常に高価なものとなってしまう。
【００２１】
本例の免震建物１も、１次固有周期及び重心Ｇと剛心Ｋの偏心が目標値に合致せず、地震等により水平荷重が作用した場合、重心Ｇと剛心Ｋによる捩れ力７が生じる。この捩れ力７は上部建物３の外周付近に位置する補助復元装置１０による反対方向の捩れ抵抗力８によって打ち消される。すなわち、捩れ抵抗力８は回転中心である剛心Ｋに対して捩れ力７を打ち消すように作用する。このように、補助復元装置１０を付けるだけの簡単な構成で、捩れを小さくすることができる。このため、免震建物１は、剛心Ｋ回りの回転力を小さくでき、外周部の部材の過大な変形を防止することができ、最適な免震性能を実現できる。
【００２２】
次に、本発明の他の実施形態を図５に基づき説明する。図５（ａ）は本発明に係る免震建物の他の実施形態の床伏せ図、（ｂ）は補助質量部分の断面図である。なお、この実施形態は前記した実施形態に対し、補助復元装置に代わって補助質量を用いたことを特徴とする。そして、他の実質的に同等の構成については、同じ参照符号を付して詳細な説明は省略する。図５において、重心Ｇと剛心Ｋとを結ぶ線の延長線Ｌと、上部建物３の外周付近の下部である補強架台６との交差する位置Ｍに補助質量１１が設置されている。この補助質量１１は、例えば上部建物３の質量をｍとし、重心Ｇと剛心Ｋとの距離をＬ１、剛心Ｋと位置Ｍとの距離をＬ２としたとき、｛（Ｌ１／Ｌ２）×ｍ｝程度の質量を有する鉄等の金属製の塊状のもので構成され、補強架台６のＨ型鋼を両側より挟んでボルト締め等により固定されている。
【００２３】
この実施形態においては、前記した実施形態と同様に地震等により水平荷重が作用した場合、重心Ｇと剛心Ｋの偏心による捩れ力７が生じるが、この捩れ力７は上部建物３の外周付近に位置する補助質量１１によって生じる同方向の捩れ抵抗力９によって打ち消される。すなわち、捩れ抵抗力９は回転中心である剛心Ｋに対して、捩れ力７を打ち消すように作用する。このように、補助質量１１を付けるだけの簡単な構成で、捩れを小さくすることができ、前記の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
なお、前記した実施形態では、重心Ｇと剛心Ｋを結ぶ延長線Ｌと、上部建物３の外周辺との交差する一方の位置に補助復元装置１０または補助質量１１を設置する例を示したが、延長線Ｌと外周辺の交差する両方の位置に設置するようにしてもよい。この場合は、補助復元装置１０は減衰定数が半分程度のものを使用し、補助質量１１は１／２の質量のものを使用することができる。
【００２５】
また、一方に補助復元装置１０を、他方に補助質量１１を設置してもよい。免震復元装置として、クロスリニアベアリングを使用した免震支承装置と、復元減衰装置を用いた例を示したが、復元減衰装置のみでもよい。補助質量として塊状の部材を付加する例を示したが、捩れが生じたときに負荷となって捩れ抵抗力が得られるものであれば、直方体状、円柱状等、形状は問わない。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明の免震建物は、低弾性で簡易な補助復元装置を上部建物の外周位置に補助的に設置するだけで、免震層における捩れを小さくすることができる。このため、施工性がよく経済的である。また、免震周期に及ぼす水平剛性の影響を最大限に押えているので、様々なプランの工業化住宅において設計値通りの免震性能を実現することができる。さらに、上部建物の外周位置に補助質量を設置するだけの簡単な構成で、前記した補助復元装置の場合と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る免震建物の一実施形態の床伏せ図。
【図２】図１のＡ−Ａ線から見た正面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線から見た側面図。
【図４】図１の補強架台上に設置される建物ユニットの概略平面図。
【図５】（ａ）は本発明に係る免震建物の他の実施形態の床伏せ図、（ｂ）は補助質量部分の断面図。
【符号の説明】
１  免震建物
２  基礎
３  上部建物
４  免震支承装置（免震装置）
５  復元減衰装置（免震装置）
６  補強架台
７  捩れ力
８、９  捩れ抵抗力
１０  補助復元装置
１１  補助質量
Ｕ1〜Ｕ5  建物ユニット
Ｇ  重心
Ｋ  剛心
Ｌ  延長線
Ｍ  補助質量の位置
【図１】
0004693271.tif 000006
【図２】
0004693271.tif 000007
【図３】
0004693271.tif 000008
【図４】
0004693271.tif 000009
【図５】
0004693271.tif 000010