(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部構造物と上部構造物との間に、弾性免震装置と、積層して弾性体を備えるローラー支承からなる水平可動支持装置とを配置して構成する複合免震機構であって、上記弾性免震装置の支持可能な軸力の上限値（RBＮUC）と上記水平可動支持装置の支持可能な軸力の上限値（SRＮUC）及び地震時に想定される上記上部構造物の最大変位量（δmax）を関連付けて、ｍ個の該弾性免震装置とｎ個の該水平可動支持装置の鉛直剛性（RBＫV，SRＫV）を相互に平衡する状態にするために、下記の式により、該弾性免震装置と該水平可動支持装置の鉛直剛性の比率（SRＫV／RBＫV）の範囲を設定することで、該弾性免震装置と該水平可動支持装置とが上記上部構造物の荷重を相互に平衡に分担支持することを特徴とする複合免震機構。
【式１】
0004684384.tif 000014
但し、Ｗ      上部構造物の重量
SRＫV   水平可動支持装置の総合鉛直剛性
RBＫV   弾性性免震装置の鉛直剛性
ｍ      弾性免震装置の個数
ｎ      水平可動支持装置の個数
SRＮUC  水平可動支持装置の支持可能な軸力の上限値
RBＮUC  弾性免震装置の支持可能な軸力の上限値
α      弾性免震装置の鉛直剛性低下率
δmax   想定する上部構造物の最大変位量
【請求項２】
水平可動支持装置が、構造物に配置される弾性免震装置の外側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の複合免震機構。
【請求項３】
水平可動支持装置が、構造物に配置される弾性免震装置の内側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の複合免震機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合免震機構に関し、特に、軽量構造物や塔状構造物に対しても倒壊を防止しながら高い免震性能を付加することができる複合免震機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の建築・土木の構造物においては地震による災害を避けるために、構造物に免震装置を採用している。免震装置の基本は、図６（ａ）に概要を示すように下部構造物３１と上部構造物３２との間に免震装置３０を装備して上部構造物３２を支持している。そして、免震装置の採用は、地震等で下部構造物３１が水平方向に移動しても上部構造物３２を慣性力によって直ちに移動させずに、振動周期を長期化することで建物との共振状態を防ぎ、地震等の外部入力に対する構造物の応答加速度を減少させ、構造物に伝達するエネルギーを軽減させることにある。このために、構造物の振動周期を長期化する手段として積層ゴムを用いた免震装置が多く採用されている。
【０００３】
しかして、積層ゴムは水平変位と共に鉛直剛性が低下するために沈下量が増加する。このため、上部構造物３２の全荷重Ｐは積層ゴムを用いた免震装置３０で支持されていることから、図６（ｂ）の特性曲線が示すように過大な水平方向変位ｘが生じた場合には、図６（ｄ）のように座屈を起こすことになって免震装置３０の沈下量δが急激に増加し、同時に復元力Ｆも図６（ｃ）の特性曲線が示すように急激に低下して機能を損なうこととなる。又、軽量構造物の場合には固有周期を長く設定すると積層ゴムの必要径が小さくなり、結果的に座屈を起こして転倒し易くなるので、積層ゴムを用いた免震装置の適用が困難である。
【０００４】
特に、塔状構造物の場合には、図７に示すようにＡ点に配置した免震装置に引き抜き力が発生することから、地震で発生する水平方向の加速度を充分に低減する必要があり、高性能な免震装置が嘱望されることになる。
即ち、図示の建物３５の場合には、建物の重量と加えられる水平力とから、Ａ点で引抜き力が発生しないことを条件として、Ｂ点廻りでのモーメントのつり合いを考えると以下の式が成立する。
0004684384.tif 000002
但し、  ｍ    建物の質量
α    建物に作用する水平方向の加速度
ｇ    重力加速度
建物の幅ｂに対する高さｈの比（ｈ／ｂ）は、塔状比といわれているが、（２１）式においては塔状比の逆数が用いられていることになる。従って、上記の式は、塔状比が大きくなると（２１）式の右辺が小さくなることから、建物に作用する水平方向の加速度を小さな値にしなければＡ点において引抜き力が発生することを示している。
【０００５】
そこで、このような建物に対しても構造物の長周期化を図って高い免震性能を実現するために、金属ローラー支承と積層ゴムから成る免震装置を併用する方式が提案されている。この方式による免震機構４０は、図８に示すように積層ゴムから成る免震装置３０の一部を復元力のない金属ローラー支承４１に置き換えて上部構造物３２の荷重のみを支持させているので、免震機構４０の復元力が小さくなって構造物の長周期化が図られている。
【０００６】
しかし、この方式では、積層ゴムから成る免震装置３０と金属ローラー支承４１との鉛直剛性が、約５〜１０倍程度と極端に異なることから、上部構造物３２の鉛直荷重が金属ローラー支承４１に集中することになり、同時に、上部構造物３２の水平変位の増大に伴って免震装置の沈下量が増大しようとしても金属ローラー支承４１で規制されているので、免震装置３０の負担していた鉛直荷重が金属ローラー支承４１に漸増的に移行することから、金属ローラー支承４１に対する耐荷重性能の向上が必須になり、免震機構のコストアップを招来するという問題点を抱えている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の状況に鑑みて免震機構における問題点の解消を図るものであり、構造物の荷重に対して弾性免震装置と水平可動支持装置との間で負担荷重の平衡を図り、所望の免震性能を確立しながら水平可動支持装置の荷重耐力を制限して免震機構のコスト低減を向上できる複合免震機構を提供している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明である複合免震機構は、下部構造物と上部構造物との間に、弾性免震装置と、積層して弾性体を備えるローラー支承からなる水平可動支持装置とを配置して構成する複合免震機構であって、上記弾性免震装置の支持可能な軸力の上限値（RBＮUC）と上記水平可動支持装置の支持可能な軸力の上限値（SRＮUC）及び地震時に想定される上記上部構造物の最大変位量（δmax）を関連付けて、ｍ個の該弾性免震装置とｎ個の該水平可動支持装置の鉛直剛性（RBＫV，SRＫV）を相互に平衡する状態にするために、下記の式により、該弾性免震装置と該水平可動支持装置の鉛直剛性の比率（SRＫV／RBＫV）の範囲を設定することで、該弾性免震装置と該水平可動支持装置とが上記上部構造物の荷重を相互に平衡に分担支持することを特徴としており、地震時に水平可動支持装置が負担する上部構造物の荷重を、弾性免震装置と鉛直剛性を平衡させて相互に分担支持することで低減している。詳細には、水平可動支持装置の鉛直剛性を、弾性免震装置の鉛直剛性に基づいた特定をすることで両装置の鉛直剛性を相互に平衡させて、水平可動支持装置及び弾性免震装置への極端な負担を回避している。
【式２】
0004684384.tif 000003
但し、Ｗ      上部構造物の重量
SRＫV   水平可動支持装置の総合鉛直剛性
RBＫV   弾性性免震装置の鉛直剛性
ｍ      弾性免震装置の個数
ｎ      水平可動支持装置の個数
SRＮUC  水平可動支持装置の支持可能な軸力の上限値
RBＮUC  弾性免震装置の支持可能な軸力の上限値
α      弾性免震装置の鉛直剛性低下率
δmax   想定する上部構造物の最大変位量
【００１３】
請求項２に記載された発明である複合免震機構は、請求項１に記載された複合免震機構において、水平可動支持装置を構造物に配置される弾性免震装置の外側に配置することを特徴としており、上記機能に加えて、弾性免震装置を中心にして水平可動支持装置を配置している。
【００１４】
請求項３に記載された発明である複合免震機構は、請求項１に記載された複合免震機構において、水平可動支持装置を構造物に配置される弾性免震装置の内側に配置することを特徴としており、上記機能に加えて、水平可動支持装置を中心にして弾性免震装置を配置している。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明による複合免震機構は、下部構造物と上部構造物との間に、弾性免震装置と、積層して弾性体を備えるローラー支承からなる水平可動支持装置とを配置して構成する複合免震機構において、弾性免震装置の支持可能な軸力の上限値（RBＮUC）と水平可動支持装置の支持可能な軸力の上限値（SRＮUC）及び地震時に想定される上部構造物の最大変位量（δmax）を関連付けて、ｍ個の弾性免震装置とｎ個の水平可動支持装置の鉛直剛性（RBＫV，SRＫV）を相互に平衡する状態にするために、下記の式（１８）により、弾性免震装置と水平可動支持装置の鉛直剛性の比率（SRＫV／RBＫV）の範囲を設定することで、弾性免震装置と水平可動支持装置とが上部構造物の荷重を相互に平衡に分担支持しており、これによって、地震時に水平可動支持装置が負担する上部構造物の荷重を、弾性免震装置と鉛直剛性を平衡させて相互に分担支持することで低減している。以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明による複合免震機構を構造物の下部に装備した状態を示す側面図である。
図において、１は弾性免震装置、２は水平可動支持装置であり、上部構造物３と下部構造物４との間に相互に平衡した状態で配備されている。
本実施の形態では、弾性免震装置１はゴムと鋼板とを交互に積層した弾性体５から構成されており、弾性体５と一体に取り付けられた下部板６は下部構造物４に固定され、上部板７は上部構造物３の躯体に結合されている。
そして、水平可動支持装置２は、図３において詳細に説明するが、下部の取付板８と弾性材取付板９とが、中間に配置した金属ローラー等によって互いに水平方向の移動が可能であり、さらに、水平可動支持装置２と上部構造物３の躯体との間には、所定の鉛直剛性を発揮する弾性材１０を介在させている。
このために、平常時における上部構造物３の荷重は、弾性免震装置１と水平可動支持装置２とがそれぞれの鉛直剛性に従って決められる割合の下に平衡を図りながら分担して支持している。
【００１７】
しかしながら、図２に示すように地震等が発生して構造物に揺れが生じて水平方向の移動が起こった場合には、上記の平衡状態に変化が発生する。
即ち、水平可動支持装置２は、下部の取付板８と弾性材取付板９とが相互に移動することで、水平方向の移動が起こっても移動位置に関係なくその高さは一定に維持されて軸力を分担支持している。
【００１８】
これに対して、弾性免震装置１は、上部構造物３の躯体と下部構造物４とに結合されているために、分担支持している軸力から部分的に開放される状態を形成して、弾性体５が水平方向に変形することから沈込みを生じることになる。そのため、水平可動支持装置２に応分の軸力が転化されて作用することになり、通常の免震装置では上部構造物を支持することが可能な軸力の上限値に達してしまう。
【００１９】
しかして、本発明による複合免震機構では、弾性免震装置１と水平可動支持装置２との鉛直剛性を相互に平衡させることで、地震時においても上部構造物３の荷重を相互に分担支持するように構成しており、この構成によって上記の状態を回避している。
【００２０】
図３は、上述の機能を達成するために、本発明による複合免震機構に用いる水平可動支持装置を示しており、図３（ａ）は、水平可動支持装置２の側面図であって、ローラー支承での実施の形態を示している。
図示のように、水平可動支持装置を構成しているローラー支承１５は、中間に移動盤１１を挟んだ２段のローラー１２、１３及び上述した弾性材１０から構成されている。下段のローラー１２は、下部の取付板８と中間に配置された移動盤１１との間に１個又は複数個設けられており、上段のローラー１３は、下段のローラー１２と直交した配置で移動盤１１と上部の弾性材取付板９との間に１個又は複数個設けられている。
【００２１】
各ローラー１２、１３は、部分矢視図３（ｂ）に見られるように各ローラーの端部をラックもしくはピニオン等の連結体１４によって転動するように構成されており、取付板８と弾性材取付板９及び移動盤１１の表面に張った転動材１６の表面を回転して転動材１６の端部に設けたストッパー１７の間を転動している。
これによって、弾性材取付板９は、取付板８に対して図３（ｃ）に示すように、ローラー１３（もしくは１２）が弾性材取付板９（もしくは取付板８）及び移動盤１１の各ストッパー１７、１７と当接するまで移動することが可能であるから、取付板１８と結合している上部構造物３は、高さを変えることなく地震等の揺れによる水平移動が可能になると同時に、移動限界域を規制されている。
【００２２】
ローラー支承１５は、弾性材取付板９にゴム製の弾性材１０を貼設している。弾性材１０には、その上面に結合した取付板１８を設けており、この取付板１８を上部構造物３の躯体に結合することによって、弾性免震装置１と鉛直剛性を相互に平衡させて上部構造物３の重量を支持している。尚、上記実施の形態では、弾性材としてゴムを例示して説明したが、弾性材は上記例示に何ら限定されるものでなく、弾性力を発揮するばね等の部材であっても弾性材として適宜採用することが可能である。
【００２３】
ローラー支承１５において、弾性材１０を除いたローラー等の部分も鉛直剛性ＫVrを有しているが、この鉛直剛性ＫVrは、弾性免震装置１を構成している弾性体５が発揮する鉛直剛性の約５〜１０倍程度の高い値である。
しかして、ローラー支承１５のように弾性材１０を設けると、弾性材１０を除いたローラー等と弾性材１０とが直列ばねを形成することになるので、総合された鉛直剛性SRＫVは、弾性材１０の鉛直剛性ＫVgと鉛直剛性ＫVrとを関係させた以下の式で求められる。
【００２４】
【式３】
0004684384.tif 000004
【００２５】
従って、総合鉛直剛性SRＫV は、弾性材１０の形状や性質を適宜に定めることによって任意に設計することが容易であり、総合鉛直剛性の定め方によっては、弾性免震装置１とローラー支承１５とを同等の鉛直剛性に設定することが可能になる。これによって、水平可動支持装置の総合鉛直剛性を弾性免震装置の鉛直剛性に基づいた特定をすることで、両装置の鉛直剛性を相互に平衡させて水平可動支持装置への極端な負担を回避している。さらに、水平可動支持装置の総合鉛直剛性を、破壊することなく機能して上部構造物を支持できる範囲に限定することで、弾性免震装置１が弾性体５の変形で鉛直剛性の低下を生じた際も水平可動支持装置に発生する軸力を抑制して、上部構造物３を支持できる上限値に到達させることなく免震性能の低下を防止することが出来る。
【００２６】
次に、上部構造物３の荷重を分担支持するために、弾性免震装置１と水平可動支持装置２とが互いの鉛直剛性を相互に平衡させる構成について説明する。
図４（ａ）は、図１で説明した正常時において上部構造物３を支持する場合の軸力関係を示している。この状態では、上部構造物３の重量Wによって構造物が距離δ0だけ沈下するものと仮定した場合に以下の関係式が成立する。従って、式（１）〜（３）から明らかなように、弾性免震装置１と水平可動支持装置２に作用する軸力は、それぞれの鉛直剛性に比例して定められ、荷重を支える平衡状態は互いの鉛直剛性に沿って分担が定まることを示している。
鉛直方向の力の釣り合いから、
[２×SRＫV＋RBＫV]×δ0＝Ｗ                           （１）
弾性免震装置の軸力は、
RBＮ0＝RBＫV×δ0                             （２）
水平可動支持装置の軸力は、
SRＮ0＝SRＫV×δ0                                     （３）
【００２７】
そして、本実施の形態の場合には、水平可動支持装置２を弾性免震装置１の両側に配置しているから、弾性免震装置１と水平可動支持装置２とは上部構造物３の荷重をそれぞれの鉛直剛性に従って平衡に分担支持させることができる。
仮に、弾性免震装置の鉛直剛性RBＫV に対して水平可動支持装置の総合鉛直剛性SRＫV を等しく設定すると、上部構造物３の荷重は免震機構全体で均等に分担支持することになる。
【００２８】
尚、本実施の形態の場合には、水平可動支持装置２を弾性免震装置１の両側に配置していることから弾性免震装置の個数を１とし、水平可動支持装置の個数を２として計算しているが、一般式として弾性免震装置の個数をｍにし水平可動支持装置の個数をｎにした場合には、それぞれの鉛直剛性を個数倍したものとしてその平衡状態を図る必要があることから、上記の各式も当然に個数を加味したものになる。
【００２９】
しかして、図２に示すように大規模な地震等が発生し、構造物に大きな揺れが生じて水平方向の移動が起こった場合には、上記の平衡状態に変化が発生する。図４（ｂ）は、図２で説明した地震時において上部構造物３の支持状態に変化が発生する場合の軸力関係を示している。
図４（ｂ）に示すように、上部構造物３が水平方向に大きく移動した場合にも、水平可動支持装置２は移動後の位置に関係なくその高さに変化が発生しない。しかしながら、弾性免震装置１は、下部構造物２と上部構造物３に固定されて移動を拘束されているために水平方向の変形を生じることになって、弾性免震装置１の鉛直剛性は水平変位量δhに比例して小さくなる。
【００３０】
その結果、水平変位量δhを生じた時の弾性免震装置１の鉛直剛性が低下することによって沈込みδgが発生しようとするが、水平可動支持装置２による拘束を受けるために、上部構造物の沈み込みはδ1に止まる。しかし、弾性免震装置１は支持する軸力が抜けてしまうために、次式のように荷重の分担分を減少させることになる。
[ ２×SRＫV＋RBＫV（１−α×δh）]×（δ0＋δ1）＝Ｗ       （４）
RBＮ＝RBＫV（１−α×δh）×（δ0＋δ1）                （５）
但し、    α    弾性免震装置の鉛直剛性低下率
従って、上記軸力の減少分RBＮは、両側の水平可動支持装置２が移動した位置で追加分担することになり、本実施の形態では次式で対処することになる。
SRＮ＝SRＫV×（δ0＋δ1）                              （６）
【００３１】
一方、弾性免震装置１に発生しようとする沈込み量δgと、水平可動支持装置２の拘束によって発生する沈込み量δ1との差（δg−δ1）をあまり許すと弾性体５に大きな引張力が生じて、弾性体５のゴムと鋼板との接着面に剥離状態を生じさせることになる。そのために、沈込み（δg−δ1）を所定値に抑えるように制御する必要があることから、上部構造物３の水平移動量をローラー支承１５に設けた各ストッパー１７、１７によって限定している。これによって、ローラー１３（もしくは１２）は弾性材取付板９（もしくは取付板８）及び移動盤１１の各ストッパー１７、１７と当接するまで移動することが可能であるが、それ以上には移動しないことで弾性体５のゴムと鋼板との接着面に剥離を生じさせないようにして、弾性免震装置１が免震性能の低下をしないように対処している。
【００３２】
即ち、両方の変化する軸力は同じであるから、上記式（３）、（６）から水平可動支持装置２の増加軸力と弾性免震装置１の減少軸力とは、
ΔSRＮ＝SRＫV×δ1                                 （７）
となり、水平変位に伴う沈込み量δ1は式（１）、（４）から、式（８）のように表される。
【００３３】
【式４】
0004684384.tif 000005
（８）
【００３４】
式（７）、（８）からは、水平可動支持装置２の鉛直剛性が高いときと、弾性免震装置１の鉛直剛性低下率が大きいときに、水平可動支持装置２の軸力の増加が大きくなることが判る。
ここで、鉛直剛性について水平可動支持装置２と弾性免震装置１との関係を（９）式のように定めて、
SRＫV＝β× RBＫV   （９）
想定する最大変位量（δmax）における水平可動支持装置２の軸力は、式（４）（６）から式（１０）のように求まる。
【００３５】
【式５】
0004684384.tif 000006
（１０）
【００３６】
水平可動支持装置２が正常に作動して、その機能を発揮するためには支持可能な軸力の上限値（SRＮuc）以下である必要がある。従って、上記（１０）式から求まる軸力は、次のように設定する必要があり、（１０）式のβは、（１１）式のように定められる。
【００３７】
【式６】
0004684384.tif 000007
【００３９】
【式７】
0004684384.tif 000008
（１１）
【００４０】
一般に、弾性免震装置１の鉛直剛性低下率αは、弾性体５の径によって定まり、弾性体５の径は支持荷重によって定まるために容易に変更することができないが、水平可動支持装置２の鉛直剛性については、その一部を構成する弾性材１０の剛性を調整することで、水平可動支持装置２全体の鉛直剛性を設計することが可能になる。
【００４１】
そこで、最大変位量（δmax）と水平可動支持装置の支持可能な軸力の上限値（SRＮuc）とを想定し、弾性免震装置との鉛直剛性に関する比率βを式（１１）で算出した値以下に設計することで、地震による水平移動が発生した際にも水平可動支持装置が破壊することなく正常に作動して所望の免震性能を確保することが可能になる。
【００４２】
以上のように、上述の説明では、弾性免震装置と水平可動支持装置とが負担する軸力の平衡状態を図るため、先ず、地震による水平移動が発生した際に、水平可動支持装置が負担する軸力によって破壊あるいは故障しないで正常に作動できるように、水平可動支持装置と弾性免震装置との鉛直剛性に関する比率βの上限値を求めた。
【００４３】
次に、地震の際に水平移動した状態においても水平可動支持装置と弾性免震装置の鉛直剛性が平衡状態にあることを仮定して、通常時に弾性免震装置が負担する軸力によって破壊あるいは故障しないで、正常に作動できるように、水平可動支持装置と弾性免震装置との鉛直剛性に関する比率βの下限値を求める。
即ち、地震時において、弾性免震装置との鉛直剛性が水平変位量に比例して鉛直剛性低下率α分だけ小さくなることから、これを考慮した上で、想定される最大変位量（δmax）が生じた際に、水平可動支持装置と弾性免震装置とが鉛直剛性の平衡を図れるように水平可動支持装置の鉛直剛性を設定すると共に、常時において、水平可動支持装置と弾性免震装置の軸力がいずれか一方に極端に集中するのを避けるために、鉛直剛性の比率を設定する。
【００４４】
想定する最大変位量（δmax）が発生する状態において、弾性免震装置と水平可動支持装置とが鉛直剛性の平衡を図るために、一般的には、式（１２）を仮定できる。
SRＫV＝RBＫV（１−α×δmax）                （１２）
【００４５】
そして、通常の状態で各装置に作用する軸力は、下記の式（１３）、（１４）で表されるが、作用する軸力は鉛直剛性に比例することから、鉛直剛性の大きい弾性免震装置の軸力が大きくなっている。
弾性免震装置の軸力は、
RBＮ0＝RBＫV×δ0          （１３）
水平可動支持装置の軸力は、
SRＮ0＝SRＫV×δ0                        （１４）
従って、鉛直方向の力のつり合いから式（１５）が成立する。
[２×SRＫV＋RBＫV]×δ0＝Ｗ                      （１５）
式（１２）、（１３）及び（１５）を本実施の形態に展開して、通常の状態について検討すると、鉛直剛性が比較的大きい値を示す弾性免震装置の軸力は式（１６）で表される。
【００４６】
【式８】
0004684384.tif 000009
（１６）
【００４７】
一方、弾性免震装置が上部構造物を安定的に支持するためには、上記の式（１６）で算出される軸力が、支持可能な軸力の上限値（RBＮuc）以下でなければならないことから、以下の条件を満たす必要がある。
【００４８】
【式９】
0004684384.tif 000010
【００５０】
【式１０】
0004684384.tif 000011
（１７）
【００５１】
上述のように、弾性免震装置１の鉛直剛性低下率αは、容易に変更することができないが、水平可動支持装置２の鉛直剛性については、その一部を構成する弾性材１０の剛性を調整することで、水平可動支持装置２全体の鉛直剛性を設計することが可能である。このことから、最大変位量（δmax）と弾性免震装置１の支持可能な軸力の上限値（RBＮuc）とを想定し、水平可動支持装置２と弾性免震装置１との鉛直剛性に関する比率（１−α×δmax）を式（１７）で算出した値以上に設計することで、地震による水平移動が発生した際には支持力の平衡を保ち、通常時においても弾性免震装置を破壊することなく正常に作動させて所望の免震性能を確保することが可能になる。
【００５２】
以上の説明から明らかなように、本発明による複合免震機構は、下部構造物４と上部構造物３との間に弾性免震装置１と弾性材１０を積層して備える水平可動支持装置２とを配置して構成する複合免震機構において、弾性免震装置の支持可能な軸力の上限値（RBＮuc）と水平可動支持装置の支持可能な軸力の上限値（SRＮuc）及び上部構造物の地震時における最大変位量（δmax）とを次式のように関連付けて、下部構造物と上部構造物との間に配置されたｍ個の弾性免震装置とｎ個の水平可動支持装置との鉛直剛性を相互に平衡する状態にさせるために、水平可動支持装置と弾性免震装置との鉛直剛性の比率を式（１８）の範囲で設計している。
【００５３】
【式１１】
0004684384.tif 000012
（１８）
【００５４】
但し、Ｗ      上部構造物の重量
SRＫV    水平可動支持装置の総合鉛直剛性
RBＫV    弾性免震装置の鉛直剛性
ｍ       弾性免震装置の個数
ｎ       水平可動支持装置の個数
SRＮuc  水平可動支持装置の支持可能な軸力の上限値
RBＮuc  弾性免震装置の支持可能な軸力の上限値
α     弾性免震装置の鉛直剛性低下率
δmax   想定する上部構造物の最大変位量
【００５５】
これによって、弾性免震装置と水平可動支持装置とから構成する複合免震装置は、鉛直剛性を相互に平衡させることでそれぞれが分担している支持軸力の変化を減少させ、弾性免震装置の支持可能な軸力の上限値（RBＮuc）と水平可動支持装置の支持可能な軸力の上限値（SRＮuc）以下に設計することで、通常時及び地震時に水平可動支持装置と弾性免震装置とを破壊させることなく正常に作動させて、複合免震装置に所望の免震性能を確保している。
【００５６】
図５は、本発明による複合免震機構の他の実施形態を示す側面図である。
図において、上述した実施の形態と同様の装置等には同じ符号を付して説明しており、本実施の形態では、図１で説明した実施の形態と反対に、弾性免震装置１が水平可動支持装置２の両側に配置されている。
本実施の形態の場合には、上記の式（１８）における弾性免震装置１の個数ｍを２とし、水平可動支持装置２の個数ｎを１にすることによって算出される総合鉛直剛性SRＫV を水平可動支持装置２に設定することで、弾性免震装置１と水平可動支持装置２とは上部構造物３の荷重をそれぞれの鉛直剛性に従って平衡に分担支持することになる。同時に、通常時及び地震時にも水平可動支持装置と弾性免震装置は破壊することなく正常に作動して、複合免震装置に所望の免震性能を確保することを可能にしている。
【００５７】
以上のように、本発明による複合免震機構は、弾性免震装置と水平可動支持装置との配置関係を選択することによっても設計の自由度を拡大できるものであり、基本的にも、弾性免震装置と水平可動支持装置との各鉛直剛性の設定、特に、水平可動支持装置の弾性材を形状の選択や性質を特定することで、地震時に水平可動支持装置が負担する構造物の荷重を弾性免震装置と鉛直剛性を平衡させて相互に分担支持させることで低減しており、免震装置を過大にすることをなくして水平可動支持装置のコスト削減を図れるものである。
【００５８】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明による複合免震機構は、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、弾性免震装置やローラー支承からなる水平可動支持装置及び水平可動支持装置に備える弾性体等の具体的な構成もしくは弾性材の種類に関して、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは当然のことである。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１に記載された発明の複合免震機構は、下部構造物と上部構造物との間に、弾性免震装置と、積層して弾性体を備えるローラー支承からなる水平可動支持装置とを配置して構成する複合免震機構であって、上記弾性免震装置の支持可能な軸力の上限値（RBＮUC）と上記水平可動支持装置の支持可能な軸力の上限値（SRＮUC）及び地震時に想定される上記上部構造物の最大変位量（δmax）を関連付けて、ｍ個の該弾性免震装置とｎ個の該水平可動支持装置の鉛直剛性（RBＫV，SRＫV）を相互に平衡する状態にするために、下記の式により、該弾性免震装置と該水平可動支持装置の鉛直剛性の比率（SRＫV／RBＫV）の範囲を設定することで、該弾性免震装置と該水平可動支持装置とが上記上部構造物の荷重を相互に平衡に分担支持することを特徴としているので、地震時に水平可動支持装置が負担する上部構造物の荷重を弾性免震装置と鉛直剛性を平衡させて相互に分担支持させることで低減して、免震装置を過大にすることなく水平可動支持装置のコストを低減する効果を奏している。そして特に、水平可動支持装置の鉛直剛性を、弾性免震装置の鉛直剛性に基づいた特定をすることで両装置の鉛直剛性を相互に平衡させて、通常時及び地震時に水平可動支持装置と弾性免震装置とを共に破壊することなく正常に作動させて、複合免震装置に所望の免震性能を確保する効果を奏している。
【式１２】
0004684384.tif 000013
但し、Ｗ      上部構造物の重量
SRＫV   水平可動支持装置の総合鉛直剛性
RBＫV   弾性性免震装置の鉛直剛性
ｍ      弾性免震装置の個数
ｎ      水平可動支持装置の個数
SRＮUC  水平可動支持装置の支持可能な軸力の上限値
RBＮUC  弾性免震装置の支持可能な軸力の上限値
α      弾性免震装置の鉛直剛性低下率
δmax   想定する上部構造物の最大変位量
【００６４】
請求項２，３に記載された発明の複合免震機構は、請求項１に記載された複合免震機構において、水平可動支持装置を構造物に配置される弾性免震装置の外側もしくは内側に配置されることを特徴としているので、上記効果に加えて、弾性免震装置もしくは水平可動支持装置を中心にして平衡化の効率向上を図る効果を奏している。
【図面の簡単な説明】
【  図１】本発明による複合免震装置を配置した構造物の概要図
【  図２】本発明による複合免震装置を配置した構造物が地震等による水平力を受けた場合の概要図
【  図３】本発明による水平可動支持装置の側面図（ａ）、矢視図（ｂ）及び水平移動図（ｃ）
【  図４】本発明による複合免震装置を配置した構造物の軸力関連図であり、静止状態図（ａ）、水平移動図（ｂ）
【  図５】本発明による複合免震装置の他の配置状態を示す実施の形態図
【  図６】従来の免震装置を示す配置図（ａ）、水平変位と沈下量（ｂ）、復元量（ｃ）及び座屈図（ｄ）
【  図７】塔状建物における回転モーメント図
【  図８】従来の免震装置と補完用の金属ローラー支承から成る免震機構図
【符号の説明】
１  弾性免震装置、  ２  水平可動支持装置、  ３  上部構造物、
４  下部構造物、  ５  弾性体、  ６  下部版、  ７  上部版、
８  下部取付板、  ９  弾性材取付板、  １０  弾性材、  １１  移動盤、
１２，１３  上、下段のローラー、  １４  連結体、  １５ローラー支承、
１６  転動材、  １７  ストッパー、  １８  取付板、
３０  免震装置、  ３１  下部構造物、  ３２  上部構造物、  ３５  建物、
４０  免震機構、  ４１  金属ローラー支承、
【図１】
0004684384.tif 000015
【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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【図８】
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