(57)【要約】【課題】  設計対象とする地震動には高い免震効果（応答加速度低減効果）を提供しながら、且つ想定以上の強い地震動に対しても安全性を確保できる免震装置を実現する。【解決手段】  構造物の重量を支持し、水平方向に移動可能な免震装置であり、一面に摩擦係数を低減するすべり材を配置したスライダーとそれに対面接触するすべり面で構成されるすべり型免震支承において、すべり面を、中央から水平方向の周縁部に向って３領域以上に区分した複数のすべり板もしくはすべり面材料で構成し、領域を中央から数えて２番目の領域である第２領域の摩擦係数を最も低く設定した。【選択図】    図３
2005249103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の重量を支持し、水平方向に移動可能な免震装置であり、
一面に摩擦係数を低減するすべり材を配置したスライダーとそれに対面接触するすべり面で構成されるすべり型免震支承において、
前記すべり面を、中央から水平方向の周縁部に向って３領域以上に区分した複数のすべり板もしくはすべり面材料で構成し、
前記領域を中央から数えて２番目の領域である第２領域の摩擦係数を最も低く設定したことを特徴とする免震装置。
【請求項２】
請求項１に記載の免震装置において、
前記すべり面の中央部に中央すべり板を配置し、
その外側に外側すべり板を配置していることを特徴とする免震装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の免震装置において、
前記中央すべり板に表面をコーティング処理したステンレス鋼板を使用し、
前記外側すべり板にコーティング処理していないステンレス鋼板を使用していることを特徴とする免震装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の免震装置において、
前記中央すべり板もしくは外側すべり板の外側を、前記すべり板と表面高さを揃えたコンクリート面もしくは樹脂系材料の仕上げ面としていることを特徴とする免震装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の免震装置において、
摩擦係数が２段階以上に異なる前記すべり面が、曲率半径が２以上に異なる曲面で構成されていることを特徴とする免震装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の免震装置において、
前記スライダーのすべり材とスライダー本体の間にゴム層を配置し、
且つ前記すべり材の周囲に若干の隙間をおいてその外側に前記すべり材のスライダー本体に対する相対水平移動を止めるスライダー側壁を設けていることを特徴とする免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大地震時の強い地震動から構造物を保護するために、地盤と構造物の間に設置される免震装置（各種の積層ゴム、すべり系支承、転がり系支承等）や構造物内部の床、展示物や家具・備品等の器物、彫刻物等、構造物以外に適用される免震装置であって、低い水平抵抗力と大きな荷重支持性能を容易に提供できるすべり系免震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
免震構造は、大地震時の強い地震動に対して構造物の揺れそのものを低減できるので、建物の構造骨組みの耐震安全性が高まるだけでなく、内部の家具や設備備品など収容物の転倒や落下・衝突の危険性が下がり、建物全体の耐震安全性を飛躍的に高めることができる。
【０００３】
積層ゴムの実用化により現実のものとなった免震構造は、積層ゴムだけでも天然ゴム系積層ゴム、鉛プラグ入り積層ゴム、高減衰積層ゴムなど多様化が進み、近年はさらにすべり系免震装置や転がり系免震装置が開発され、免震構造の適用範囲の拡大や高性能化が進んでいる。
【０００４】
すべり系免震装置は、比較的小さな接触面積で大きな重量を支えることができるので、経済性に優れた免震装置となりやすく、これまでに実用化されているすべり系免震装置としては、図７に示すスライダー３と平板からなるすべり面２との組み合わせの他に、スライダーと凹型球面の組み合わせ、凹型球面をスライダーの上下２面に配置した２面すべり装置の３タイプがある。
【０００５】
すべり系免震装置において最も重要な技術課題は、そのすべり摩擦係数の低減と安定化にあると言えるが、その摩擦係数を支配するすべり材とすべり表面の組み合わせについても既に各種の提案があり、以下のようなすべり系免震装置が提案されている（特許文献１〜５参照）。
【特許文献１】特開２０００−１７０８２８
【特許文献２】特開２００１−０１２５４２
【特許文献３】特開２００２−０８１４９６
【特許文献４】特開２００２−０９８１８９
【特許文献５】特開２００３−２６９００８
【０００６】
上記特許文献１は、弾性すべり支承の経済化をめざすもの、特許文献２乃至特許文献４はすべり面の摩擦係数を低下させる材料に関する提案である。
これらの中で本発明に近い発想のものとして特許文献５がある。これは、免震装置の変形を抑制するために、すべり板の外周部に変位抑制面を設けるというもので、その具体策としてすべり板外周部の摩擦係数を中心部より外周部が大きくなるようにしてストッパーを省略する（＝ストッパー機能を与える）という提案である。
【０００７】
後述しているとおり、摩擦係数を高めることで減衰が小さい場合の過大な変形を防止し、最大応答変位を適切なレベルに抑制することは可能であるが、摩擦係数を高めてもすべりを許容する限り、応答変位をある一定値から小さくすることはできない。それは、発生する応答変位量が主として入力地震動の変位振幅に支配されているためである。即ち、減衰性能にストッパー機能を期待することはできない。もし、すべりが生じないほど摩擦係数を高めると、最早免震構造ではなくなり、もし何らかの方法ですべり変位を小さく抑制できたとすれば、それは相対変位を無理矢理制限したことになり、上部構造体にはストッパーで止めたと動揺の衝撃が発生する。また特許文献５には具体的な製造方法が示されていないが、１枚のすべり板で摩擦係数を変化させるには製造上・品質管理上多くの困難があること、１枚のすべり板では大変位を許容できる大型すべり板の製作が困難であることなど、解決すべき課題が残されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
免震構造は、言うまでもなく大地震に対する構造物やその内部収容物の安全性を高めることを目的とするものであるが、その具体的技術課題としては、
（１）免震効果：想定する地震動に対して、構造物の免震効果（応答加速度低減効果）を高めて、構造物の揺れの強さを弱くすることと、
（２）安全性確保：どこまで強い地震動に対して安全性を確保できるか、
という二つの課題がある。
【０００９】
免震効果を高めるためには、免震層の抵抗力を下げる程優れた応答加速度低減効果が発揮されるが、一般に抵抗力を下げるほど免震層に発生する応答変位が大きくなる。
即ち、上記の（１）免震効果と（２）安全性確保とは相反する関係にあるため、両者のバランスをどうとるか、どこで両者の折り合いをつけるかと言うのが、免震構造設計におけるこれまでの主要な課題であった。
【００１０】
そこで本発明は、上記の相反する２課題を同時に解決できる免震装置を実現しようとするものである。
即ち、設計対象とする地震動には高い免震効果（応答加速度低減効果）を提供しながら、且つ想定以上の強い地震動に対しても安全性を確保できる免震装置を実現すると言うのが本発明の課題である。ここで、過大入力に対する安全性確保とは、許容できる適切な応答加速度の範囲内で過大な変位を抑制する（＝入力に応じて必要となる変位は許容する）という意味であり、上部構造体に強い加速度（衝撃）が作用するストッパー機能は不適切である。
【００１１】
また、高い免震効果と高い安全性能という高性能をできるだけ低コストで実現するという経済性に優れた免震装置を実現することも本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉
構造物の重量を支持し、水平方向に移動可能な免震装置であり、
一面に摩擦係数を低減するすべり材を配置したスライダーとそれに対面接触するすべり面で構成されるすべり型免震支承において、前記すべり面を、中央から水平方向の周縁部に向って３領域以上に区分した複数のすべり板もしくはすべり面材料で構成し、前記領域を中央から数えて２番目の領域である第２領域の摩擦係数を最も低く設定したことを特徴とする免震装置。
【００１３】
本発明は、前記の相反する要求課題を解決するために、すべり系免震装置を対象とする。すべり支承においては、そのすべり摩擦抵抗力Ｆｓは、その鉛直荷重Ｐと摩擦係数μの積、即ちＦｓ＝Ｐ×μで表すことができる。これまでのすべり支承は、主としてすべり材とすべり面の組み合わせで決まる摩擦係数μを如何なる値に設定するかが主要課題であった。
【００１４】
一般に、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の個体潤滑材を利用するすべり支承の摩擦係数は通常μ＝０．１〜０．１５程度になるため、免震装置としては摩擦係数が高すぎる傾向があった。これを如何に下げるかがこれまでの技術課題であり、昨今ではμ＝０．０１〜０．０４程度の低摩擦すべり支承が実現されている。
【００１５】
μ＝０．０１程度の摩擦係数では免震効果は高いものの、免震層の抵抗力が下がりすぎて、強い地震動に対しては大きな変位が発生する危険性がある。逆に、μ≧０．１の摩擦係数では抵抗力が高すぎて免震効果が悪くなる。
そのため、両者を混用して免震層全体としてμ＝０．０４〜０．０６程度の適切な値に調整することも行われているが、配置位置によってはねじれ問題が発生する恐れがある。
また、μ≒０．０５前後の摩擦係数ではμ≒０．０１〜０．０２という低摩擦装置ほどの免震効果（応答加速度抑制効果）は出せないことになる。
また逆に、摩擦係数を下げすぎると風荷重に対する抵抗力が不足して、風による振動問題が発生する危険性が高くなる。
【００１６】
すべり面中央部に低い摩擦係数を設定すると、地震動に対しては優れた免震効果を発揮できるが、摩擦係数が低すぎると風荷重がすべり抵抗力を上回り、風による建物の振動問題が発生する。構成１はこの問題を解決する。即ち、中央すべり板において、スライダーのすべり材が接触している領域、もしくは風荷重に対する抵抗力が必要な面積だけ、すべり面中央部の摩擦係数を高めておき、その外側の第２領域の摩擦係数を最も低く設定する。
【００１７】
この場合、風荷重ではすべりが発生しないため安定した居住性を提供し、地震により一旦すべりが発生すると良好な免震効果が発揮される。変位が反転して中央部の摩擦係数の高い部分をすべる時にはすべり抵抗力が高まる可能性があるが、その面積が極めて限られているため、実際のすべり運動ではすべり面がこの領域に重なることは少なく、優れた免震効果が発揮される。
【００１８】
以上のとおり、摩擦係数を２段構えもしくは３段構え以上とすることにより、風荷重に対する安定性確保、設計用地震動に対する優れた免震効果、万一の過大な地震動入力に対する安全性確保など、これまでの免震構造では解決が難しかった問題を解決することができる。
【００１９】
〈構成２〉
構成１に記載の免震装置において、前記すべり面の中央部に中央すべり板を配置し、その外側に外側すべり板を配置していることを特徴とする免震装置。
【００２０】
構成２では、すべり面の中央部に「中央すべり板」を、その外側に「外側すべり板」を配置して、すべり摩擦係数が少なくとも２段階以上に異なるすべり領域を設定する。この時、すべり板の接続部においてすべり面表面に段差が生じないように配慮することが必要であり、その境界部分は面取りを行うことが望ましい。
【００２１】
例えば、比較的弱い地震動から優れた免震効果を発揮させたい場合には、中央すべり板の摩擦係数を、中央を除いて低く設定し、外側ほど高い摩擦係数を設定することができる。これに地震動が作用した場合、すべり変位が低摩擦ゾーン内にある場合には、摩擦係数が低いために極めて良好な免震効果が発揮される。
【００２２】
また地震動が強くなり、すべり変位が低摩擦ゾーンを越えるようになると、摩擦係数が上がるため、ある程度は応答加速度も上昇するが、すべり抵抗力が上昇することにより応答変位が抑制され、過大なすべり変位の発生を抑制することができる。この時、高い摩擦係数の設定と言っても、ストッパー機能が生じる（すべりを拘束する）程の高摩擦係数は設定すべきでない。
【００２３】
〈構成３〉
構成１又は構成２に記載の免震装置において、前記中央すべり板に表面をコーティング処理したステンレス鋼板を採用し、前記外側すべり板にコーティング処理をしていないステンレス鋼板を使用していることを特徴とする免震装置。
【００２４】
構成３は、本免震装置においてすべり摩擦係数の異なるすべり板の構成を示したものである。
即ち、すべり板をステンレス鋼板で構成し、中央すべり板にはすべり摩擦係数を低減させるフッ素コーティング被膜などのコーティング処理を行い、外部すべり板にはコーティング処理を行わないことで、摩擦係数を変えることができる。
また、コーティング処理を行う中央すべり板の中心付近のみコーティングを省略することによっても、構成１の要件を満たすすべり面を構成することが可能である。
【００２５】
〈構成４〉
構成１乃至構成３のいずれかに記載の免震装置において、前記中央すべり板もしくは外側すべり板の外側を、前記すべり板と表面高さを揃えたコンクリート面もしくは樹脂系材料の仕上げ面としていることを特徴とする免震装置。
【００２６】
構成４は、すべり板の外側に「すべり板を用いないすべり面」を組み合わせることによって、摩擦係数の異なるすべりゾーンを構成するものである。即ち、すべり板を取り付ける基礎構造体等のコンクリート躯体を利用し、すべり板外側にコンクリート面の表面を円滑に仕上げ、すべり面と同一高さの平面とすることで摩擦係数の異なる外周すべりゾーンを構成する。
【００２７】
コンクリート表面を円滑に仕上げるには、コンクリート表面に各種の浸透性塗料や塗膜を施す方法、エポキシ系樹脂などの高分子樹脂材料を表面仕上げとする方法などがある。
特に後者においては、セルフレベリング機能を備えた自己硬化性樹脂があるため、水平な円滑表面を構成することが可能である。
【００２８】
中央すべり板の外側にこのすべり面を組み合わせすと２段階の摩擦係数設定となり、外側すべり板の外側にこのすべり面を組み合わせすと３段階の摩擦係数設定となる。この方法では、広範囲に渡ってすべりゾーンを構成することが可能で、しかもステンレス鋼板などよりも遙かに低廉で広いすべり面を構成できるので、広い面積が必要となる外周部のすべりゾーンの構成方法として実用的である。
【００２９】
〈構成５〉
構成１乃至構成４のいずれかに記載の免震装置において、摩擦係数が２段階以上に異なる前記すべり面が、曲率半径が２以上に異なる曲面で構成されていることを特徴とする免震装置。
【００３０】
構成５は、摩擦係数が２段階以上異なる本発明を、すべり面が凹型球面のすべり支承に適用した場合である。すべり面が凹型球面で構成されているすべり支承は既に開発されている。
【００３１】
凹型球面のすべり支承は、１面すべりと２面すべりのものがあるが、共に金属部材を凹型球面に削りだしているのが通常である。一般には、その表面に潤滑と防錆を兼ねた表面被覆が施されているが、その表面処理方法を変えることによって、摩擦係数が２段階以上異なるように改良したものが構成６の免震装置である。
【００３２】
また、これまでの凹型球面は単一曲率もしくはすり鉢状の直線勾配のいずれかである。これを中央部の曲率半径は大きく、次に勾配を急にし、また緩くするなど、２曲率以上の複数曲率面とすることにより、免震効果を高め、且つ共振現象を避けることが可能となる。特に本発明では、この凹型球面の曲率による周期調整と摩擦係数の調整による減衰性能の両者を変動させ、自由に組み合わせることが容易にできるので、極めて高性能の免震性能を低コストで実現することができる。
【００３３】
〈構成６〉  
構成１乃至構成５のいずれかに記載の免震装置において、前記スライダーのすべり材とスライダー本体の間にゴム層を配置し、且つ前記すべり材の周囲に若干の隙間をおいてその外側に前記すべり材のスライダー本体に対する相対水平移動を止めるスライダー側壁を設けていることを特徴とする免震装置。
【００３４】
すべり支承においては、すべり面の摩擦係数の他に、免震性能を左右するもう一つの要因がある。それは一般に、「剛すべり支承」か「弾性すべり支承」かという問題である。剛すべり支承はすべり材がスライダー本体に直結されているもので、すべり発生前の初期剛性および除荷剛性が非常に高い装置となる。これに対して、弾性すべり支承は、すべり材とスライダー本体との間に積層ゴム体を介在させたものであり、この積層ゴム体の水平剛性によりすべり支承の初期剛性を自由に調整することができる。
【００３５】
剛すべり支承は構成が単純であるため経済性には優れているが、その高い初期剛性のために高次モードが励起されやすく、加速度応答性能が悪くなる傾向がある。一方、弾性すべり支承は加速度応答の抑制効果が優れているが、積層ゴム体を使用するために、コスト高になってしまう。
【００３６】
構成６は、この課題を解決したもので、すべり材の裏面にゴム層を貼り付け、それをスライダー本体に貼り付ける。そして、すべり材の周囲に若干（例えば１ｃｍ〜２ｃｍ程度）の隙間を設け、その周囲にスライダーの側壁を設ける。これにより、積層ゴムを使用することなく、復元力特性の初期剛性を緩やかにすることができ、従来の弾性すべり支承と同等の免震効果を発揮させることが可能となる。即ち、本発明は、弾性すべり支承の性能を剛すべり支承と同等のコストで提供することを可能としたのである。
【００３７】
本課題と同じ目的の提案に前記特許文献１があるが、同特許文献ではゴム層を単層に減らしてはいるものの、すべり材を受けるスライダー本体とは別製造のゴム層ユニット（鋼板付き加硫成形ゴム体）を設ける必要がある。これに対して本発明は、ゴム層のみが追加されるだけなので、より単純化されており、経済性に優れている。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の免震装置は、すべり面が３領域・２段階以上に異なる摩擦係数を有し、且つ外周部すべり面に限界がない形状を構成しているので、以下の特長と効果を有している。
ａ）風荷重に対する抵抗力が高く、風による建物の振動問題に対して高い居住性能を提供できる。
ｂ）すべり発生後は、一定範囲内のすべり領域内では極めて高い免震効果（応答加速度低減効果）を発揮できる。
ｃ）強い地震動に対しては高い抵抗力を発揮し、過大な応答変位を抑制できる。その上、万一の大きな応答変位も衝撃を与えることなく許容できる。
ｄ）すべり変位に応じて摩擦係数の変化が緩やかに生じるため、応答加速度の変化も滑らかである。
ｅ）従来のすべり支承では変位の増大と共に減衰定数が低下していたが、本発明では大変位領域でも高い減衰定数を維持できる。
ｆ）大きな許容すべり変位を容易に確保できる。
ｇ）上記２点より、設計想定を越える過大入力に対しても安全性を確保でき、フェールセ−フ機能を有する免震装置となっている。
ｈ）しかし見かけ上は、一般的なすべり支承と変わらず、特別の付加機構を必要としない。
ｉ）また、剛すべり支承の単純な構成で、弾性すべり支承と同等の性能を実現できる。
ｊ）従って、従来の剛すべり支承と同等の低コストで、より高性能の免震性能を提供できる。
【００３９】
以上のとおり、本発明は、極めて高い免震効果を発揮でき、且つ強い地震動に対する安全性をも確保できるという、これまでの相反する要求条件を、極めて単純な構成で解決した免震装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明を、実施例を示す図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００４１】
図１は、実施例１の構成を示したもので、図１（１）はすべり面を上から見下ろした平面図、図１（２）はすべり板境界接続部の拡大断面図、図１（３）はすべり面の領域に応じたすべり摩擦係数の変化を示した図である。
図１（１）に示すように、すべり面は、領域１のすべり面２１、領域２のすべり面２２、領域３のすべり面２４、領域４のすべり面２５から構成されている。これらの各すべり領域は同一もしくは複数のすべり板で構成されており、すべり面全体は複数のすべり板およびすべり面材料で構成されている。領域１のすべり面２１は、円形を呈している。領域２のすべり面２２は、領域１のすべり面２１を囲む正方形を呈しており、すべり摩擦係数を低減させるフッ素コーティング処理などの表面被覆処理が施されている。その中央部（領域１のすべり面２１）は風荷重に対する抵抗力を確保するためにコーティングが省略されている。領域３のすべり面２４は、領域２のすべり面２２の周囲に４枚の長方形の外側すべり板を配置してなる。領域４のすべり面２５は、領域３のすべり面２４を囲む正方形を呈しており、エポキシ樹脂などによる現場造成すべり面とされている。
【００４２】
中央すべり板（領域１および２）の外側に配置するステンレス鋼板（領域３のすべり面２４）にはコーティング処理をせず、中央すべり板の中央部（領域１のすべり面２１）と同じ摩擦係数としている。
すべり板同士の境界部は、段差を避けすべり材がすべり板上をスムーズに移動できるように、図１（２）の拡大断面図に示すように、面取りを行うことが望ましい。
【００４３】
外側すべり板（領域３のすべり面２４）の外側には、さらに摩擦係数の高い領域４（すべり面２５）が設けられている。領域４の具体的な構成方法としては、コンクリート基礎の表面上に、領域３のステンレス鋼板と同じ高さとなるように樹脂モルタル等の塗り床仕上げとしたり、エポキシ系樹脂のセルフレベリング床仕上げを行う方法などがある。この床面仕上げにより、広い面積のすべり面を低コストで構成することができる。
【００４４】
以上の方法で、摩擦係数を４領域に区分したすべり面が構成されるが、その摩擦係数μの具体的数値としては、すべり材をＰＴＦＥ等のフッ素樹脂やポリアミド樹脂などとした場合、領域１および３でμ＝0.06〜0.12程度の中程度の摩擦領域、領域２でμ＝0.01〜0.04程度の低摩擦領域、領域４でμ＝0.10〜0.25程度のかなり高めの摩擦領域を得ることができる。これを模式的に表現したのが、図１（３）であり、μ１は領域１のすべり摩擦係数、μ２は領域２のすべり摩擦係数、μ３は領域３のすべり摩擦係数、μ４は領域４のすべり摩擦係数をそれぞれ示している。
【実施例２】
【００４５】
図２は、実施例２の構成を示す図である。実施例２は最も単純且つ低コストで、高性能且つ高安全性のすべり面を構成した例である。図２はすべり面の平面図であり、中央部にコーティング処理した低摩擦係数の中央すべり板を配置し、その外側２５に図１に示した領域４のすべり面と同様のエポキシ樹脂面を設けて摩擦係数が３段階に変化するすべり面を構成する例である。中央すべり板は、図１と同様に領域１のすべり面２１、領域２のすべり面２２で構成されている。中央すべり板（領域１および２）は小さめに、外側の塗り床面２５は大きく構成することで、低コスト化と高性能・高安全化を実現している。
【実施例３】
【００４６】
図３は、実施例３の構成を示す図である。実施例３は、実施例２と同じく、１枚の中央すべり板とその外側の塗り床仕上げ面だけの組み合わせで４段階の摩擦係数領域を構成した場合である。図３（１）は、すべり面を上から見下ろした平面図、図３（２）は全体の断面構成図、図３（３）はすべり面の領域毎のすべり摩擦係数を示した概念図である。
図３（２）に示すように、実施例３の免震装置はすべり面を支持する構造体・基礎フーチング１の上面に設けられたすべり面２と、上部構造体の躯体４の底面に設けられた、積層ゴム体３２およびすべり材３０・その固定部３１（金物）からなるスライダー３とのすべり摩擦により動作する。
本例では、中央すべり板に円周上にコーティング処理を施すことで、中央部より領域１のすべり面２１、領域２のすべり面２２、領域３のすべり面２３を構成する。領域２のすべり摩擦係数μ２が最も低く、領域１のすべり摩擦係数μ１と領域３のすべり摩擦係数μ３が中程度となり、すべり板外側の樹脂床部の領域４のすべり面２５のすべり摩擦係数μ４が最も高くなる。
【実施例４】
【００４７】
図４は、実施例４の作用を示す図で、すべり面を４領域に構成した場合において、実際にすべり材がその上をすべった場合の摩擦係数の変化を示している。すべり材はある面積を有しており、しかも一般的にはその平面形状が円形である場合が多い。従って、すべり材とすべり面の実際の接触面は領域１の摩擦係数μ１から領域２の摩擦係数μ２にいきなり変化することはなく、接触面積が徐々に移動するために、摩擦係数も緩やかに移行することになる。その結果、上部構造体の応答加速度も滑らかに上昇することになる。この「摩擦面領域は明確に区分するが、摩擦係数の変化は滑らかである」という点も、本発明の優れた特長の一つである。
【実施例５】
【００４８】
図５は、実施例５の構成を示す図である。図５（１）が平面図、図５（２）がすべり面の断面形状の例を示している。各すべり面が同一曲率の円弧状の凹型球面となっているすべり支承は既に実用化されている。図５は、これに本発明を適用してすべり面の表面処理を変える（例えば領域２のすべり面２２のみ円周状にフッ素コーティング処理を行う）ことで複数の摩擦係数を与えると同時に、この湾曲面の曲率を２以上とすることで、固有周期も変化することになり、共振現象を避けることができる免震支承としたものである。
【実施例６】
【００４９】
図６は、実施例６の構成を示す図で、図３（２）と同一部分には同一符号を付している。図６（１）は、スライダーのすべり面側のすべり材受け金物３１に窪みを設け、この中にすべり材３０を挿入する構成を示したもので、これが一般的な剛すべり装置のすべり材の固定方法である。
【００５０】
図６（２）は、このすべり材３０とスライダー本体（＝すべり材受け金物）３１の間にゴム層３５を介在させた構成を示した図で、予め加硫成型されたゴムシートをすべり材およびスライダー本体の両面に接着する。そして、すべり材の周囲に若干のクリアランス３６を設けて、その外側にスライダー本体３１の側壁を配置してストッパーとする構成を示している。
【００５１】
この方法により、図６（３）に示すように剛すべり支承の有する高い初期剛性および除荷剛性を緩やかな勾配とすることが可能で、極めて低コストで弾性すべり支承と同じ効果を得ることができる。その結果、地震時の加速度応答特性が飛躍的に改善される。なお、図６（３）の実線は本発明のゴム層を介在させたすべり支承の復元力特性、破線は従来型剛すべり支承の復元力特性を示している。
【００５２】
図７は、従来のすべり支承の構成とすべりの復元力特性を示したもので、（１）はすべり面を示す平面図、（２）は弾性すべり支承の構成を示す断面図、（３）はすべり支承の復元力特性を示す線図である。従来のすべり支承は全て、図７（３）に示すようにすべり摩擦係数が一定の装置である。なお、破線は剛すべり支承、実線は弾性すべり支承の復元力特性を示している。
【００５３】
従来のすべり支承は、図７（２）に示すように、すべり板２の外側に段差が存在するため、すべり板からスライダー３がはみ出ることは不可能であった。これに対して本発明は、すべり板表面とその周囲を同一高さとすることを原則としているので、万一の過大入力に対しても安全性が確保されている。これも、本発明の大きな特長である。
【００５４】
図８は、従来型すべり支承と本発明のすべり支承との減衰性能の比較説明図で、（１）は免震層の復元力特性を示しており（実線ループは本発明、破線ループは従来型）、（２）は減衰定数と応答変位の関係を示している（実線は本発明、破線は従来型）。図８は本発明によるすべり変位の増大と共に、すべり摩擦係数を上昇させることの物理的意味を示したものである。免震装置の重要な特性である減衰定数ｈは、ｈ＝ΔＷ／（４πＷ）で表され、吸収エネルギーΔＷと歪みネルギーＷの比で決定されるため、従来の摩擦係数一定の装置では、図８（２）に破線に示すように、変位の増大と共に減衰定数ｈも急速に低下する。
【００５５】
これは、厳しい地震動入力を受けた場合、変位を少しでも抑制したいにも拘わらず、変位の増大によって減衰効果が低下するために益々変位が増大しやすいことを意味しており、過大入力に対する安全性確保という点で大きな問題点である。
これに対して本発明は、変位の増大によって摩擦係数を高めることにより、大変位領域におけるエネルギー吸収性能を高めているので、図８（２）実線に示すように大変位領域での減衰定数の低下が緩やかになり、高い減衰定数が保持されている。従って、本発明は、設計想定を超える万一の過大入力に対しても、良好な免震効果と安全性能が確保されている。
【００５６】
本発明は、あくまでもすべり変位を許容し、すべり運動を継続しながら減衰効果を高めるという基本思想である。これに対して特許文献５は、このような場合にすべりを拘束してストッパー機能を与える考え方であるが、すべりを拘束すると、たとえストッパーを用いなくても、耐震構造に移行したことになり、上部建物に大きな応答加速度や衝撃を発生させることになる。地盤に対して相対的な移動が可能であることが免震構造の基本条件であり、厳しい入力に対しては免震構造を放棄する特許文献５と、あくまで免震性能・安全性能を維持しつづける本発明は、設計の基本思想・目的・効果が根本的に異なっている。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の免震装置は、上記のとおり、低コストで大荷重を支持できるというすべり支承の長所を保持しながら、従来のすべり支承の抱えていた問題を解決し、高性能の免震効果を発揮できるものである。また、本発明の免震装置は、戸建て住宅から大型ビル、高層ビルまで広範囲の構造物に適用可能であり、低コストで高性能、格段の安全性能を備えているという点で、免震構造物の今後の普及に大いに貢献するものと期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施例１の、複数のすべり板とすべり面材料で摩擦係数が複数（本例では４領域）に変化するすべり面の構成を示す図で、  （１）平面図、  （２）すべり板の境界部の拡大鉛直断面図、  （３）摩擦係数と応答変位領域の関係を示す概念図である。
【図２】実施例２の中央すべり板とその外周の現場造成すべり面（塗り床やエポキシ樹脂など）を示す平面図である。
【図３】実施例３の中央すべり板とその外周の現場造成すべり面の組み合わせで、摩擦係数を４領域に区分したすべり面を構成する図で、  （１）平面図、  （２）全体の断面図、  （３）摩擦係数と応答変位領域の関係を示す概念図である。
【図４】実施例４の応答変位に応じて摩擦係数が滑らかに変化する様子を示す概念図である。
【図５】実施例５の、複数曲率を有する凹型球面で且つ摩擦係数も３段階に変化する状況を示す説明図で、  （１）凹型球面のすべり面を示す平面図、  （２）複数曲率を持つ凹型球面の鉛直断面図である。
【図６】実施例６のスライダー先端のすべり材の固定方法を示す説明図で、  （１）スライダーの窪み内にすべり材を埋め込む一般的な方法を示す断面図、  （２）すべり材とスライダー本体の間にゴム層を介在させ、且つすべり材の周囲に隙間を確保し、その外側にスライダーの側壁を設けた状況を示す断面図、  （３）本発明によって復元力特性が変化（初期剛性が低下）することを示す概念図である。      （実線＝本発明のゴム層を介在させたすべり支承の復元力特性、破線＝従来型剛すべり支承の復元力特性）
【図７】従来の一般的すべり支承の説明図で、  （１）すべり面を上から見下ろした平面図、  （２）弾性すべり支承の断面構成図、  （３）従来型すべり支承の復元力特性図である。      （実線＝弾性すべり支承の復元力特性、破線＝剛すべり支承の復元力特性）
【図８】従来型すべり支承と本発明のすべり支承との減衰性能の比較説明図で、  （１）免震層の復元力特性図、      （実線＝本発明、破線＝従来型）  （２）減衰定数と応答変位の関係を示す図である。      （実線＝本発明、破線＝従来型）
【符号の説明】
【００５９】
１  ：すべり面を支持する構造体・基礎フーチング
２  ：すべり面、もしくはすべり板全体
２１：領域１のすべり面（中央すべり板でコ−ティングなしの場合）
２２：領域２のすべり面（中央すべり板でコーティング有りの場合）
２３：領域３のすべり面（中央すべり板でコ−ティングなしの場合）
２４：領域３のすべり面（外側すべり板でコ−ティングなしの場合）
２５：領域４のすべり面（エポキシ樹脂などによる現場造成すべり面）
μ１：領域１のすべり摩擦係数
μ２：領域２のすべり摩擦係数
μ３：領域３のすべり摩擦係数
μ４：領域４のすべり摩擦係数
３  ：スライダー
３０：すべり材
３１：すべり材固定部（金物）
３２：積層ゴム体
３５：ゴム層
３６：すべり材周囲のクリアランス
４  ：上部構造体の躯体
５  ：積層ゴム等復元材による水平剛性
６１：従来型のすべり支承を用いた免震層の復元力特性
６２：本発明のすべり支承を用いた免震層の復元力特性
７１：従来型のすべり支承を用いた免震層の減衰定数と変形の関係
７２：本発明のすべり支承を用いた免震層の減衰定数と変形の関係
【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】
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【図７】
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【図８】
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