(57)【要約】【課題】上下方向の振動を滑らかにして免震効果を高めることを可能にするとともに、水平力の伝達メカニズムを明確にすることを可能にした３次元免震装置を提供する。【解決手段】上部構造体５と下部構造体２の間に介設して、上部構造体５の水平方向Ｔ１と上下方向Ｔ２の双方の振動に対してそれぞれ免震効果を発揮する３次元免震装置Ａを、下部構造体２上に設置されて水平方向Ｔ１の振動を吸収する水平免震装置１１と、水平免震装置１１上に設置され、上下方向Ｔ２に延設された側壁部１２ｂを備える架台１２と、架台１２上に設置されて上下方向Ｔ２の振動を吸収する第１上下免震装置１３と、第１上下免震装置１３と上部構造体５の間に介設された介設部材１４と、介設部材１４の水平方向Ｔ１両側端部と架台１２の側壁部１２ｂの間に介設されて上下方向Ｔ２の振動を吸収する第２上下免震装置１５とを備えて構成する。【選択図】図１
2012042016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造体と下部構造体の間に介設して、前記上部構造体の水平方向と上下方向の双方の振動に対してそれぞれ免震効果を発揮する３次元免震装置であって、
前記下部構造体上に設置されて水平方向の振動を吸収する水平免震装置と、
前記水平免震装置上に設置され、上下方向に延設された側壁部を備える架台と、
前記架台上に設置されて上下方向の振動を吸収する第１上下免震装置と、
前記第１上下免震装置と前記上部構造体の間に介設された介設部材と、
前記介設部材の水平方向両側端部と前記架台の側壁部の間に介設されて上下方向の振動を吸収する第２上下免震装置とを備えて構成されていることを特徴とする３次元免震装置。
【請求項２】
請求項１記載の３次元免震装置において、
前記水平免震装置及び／又は前記第２上下免震装置が積層ゴム体であることを特徴とする３次元免震装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の３次元免震装置において、
前記第１上下免震装置が空気ばねであることを特徴とする３次元免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平方向及び上下方向の双方の振動に対してそれぞれ免震効果を発揮する３次元免震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高層建物などにおいては、建物と基礎の間など、上部構造体と下部構造体の間に免震装置を介設し、地震時に、上部構造体の固有周期を例えば地震動の卓越周期帯域から長周期側にずらし、応答加速度を小さくして揺れを抑えるようにしている。
【０００３】
そして、この種の免震装置には、高減衰ゴムなどのゴム材と鋼板（弾性体と補剛体）を上下方向に交互に積層してなる積層ゴム型免震装置（積層ゴム体、水平免震装置）が多用されている。この積層ゴム型免震装置では、鉛直荷重に対してゴム材及び鋼板によって高ばね化され、水平荷重に対しては、ゴム材が水平方向に変形するように低ばね化されている。このため、地震時にゴム材が水平方向に変形することによって振動エネルギー（地震エネルギー）を吸収し、免震効果が発揮される。
【０００４】
一方、上記従来の積層ゴム型免震装置では、水平方向の優れた免震効果が得られる反面、上下方向にはほとんど免震効果が発揮されない。
【０００５】
これに対し、上部構造体の水平方向及び上下方向（鉛直方向）の双方の振動に対してそれぞれ免震効果を発揮する３次元免震装置が提案、実用化されている（例えば、特許文献１参照）。そして、３次元免震装置１には、例えば図２に示すように、下部構造体２と鉄骨架台３の間に介設された空気ばね（上下免震装置）４と、鉄骨架台３と上部構造体５の間に介設された積層ゴム型免震装置６と、下部構造体２と鉄骨架台３に繋げて設けられたせん断力伝達装置７を備えて構成したものがある。また、せん断力伝達装置７には、例えば図３に示すように、ロッド８とブッシュ９を係合させ、ロッド８とブッシュ９が摺動することによる摩擦で水平力を伝達させるスライド機構１０が設けられている。
【０００６】
そして、上記のように構成した３次元免震装置１においては、上部構造体５の水平方向Ｔ１の振動（水平変位）が積層ゴム型免震装置６によって吸収され、上下方向Ｔ２の振動（上下変位）が空気ばね４によって吸収されて、上部構造体５の水平方向Ｔ１及び上下方向Ｔ２の双方の振動に対してそれぞれ免震効果を発揮する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２９１９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の３次元免震装置１においては、空気ばね４が水平力Ｆに抵抗しないため、スライド機構１０を設け、ロッド８とブッシュ９が摺動して生じる摩擦で水平力Ｆ（Ｆ´）を積層ゴム型免震装置６に伝達させるようにしているが、このスライド機構１０は、上部構造体５からの曲げモーメントとせん断力を同時に受け、ロッド８とブッシュ９がこじれた状態で摺動する。このため、上下方向Ｔ２の振動が滑らかに伝達されず、複雑な応力状態になる（水平力Ｆ（Ｆ´）の伝達メカニズムが複雑になる）という問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、上下方向の振動を滑らかにして免震効果を高めることを可能にするとともに、水平力の伝達メカニズムを明確にすることを可能にした３次元免震装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１１】
本発明の３次元免震装置は、上部構造体と下部構造体の間に介設して、前記上部構造体の水平方向と上下方向の双方の振動に対してそれぞれ免震効果を発揮する３次元免震装置であって、前記下部構造体上に設置されて水平方向の振動を吸収する水平免震装置と、前記水平免震装置上に設置され、上下方向に延設された側壁部を備える架台と、前記架台上に設置されて上下方向の振動を吸収する第１上下免震装置と、前記第１上下免震装置と前記上部構造体の間に介設された介設部材と、前記介設部材の水平方向両側端部と前記架台の側壁部の間に介設されて上下方向の振動を吸収する第２上下免震装置とを備えて構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の３次元免震装置においては、前記水平免震装置及び／又は前記第２上下免震装置が積層ゴム体であることが望ましい。
【００１３】
さらに、本発明の３次元免震装置においては、前記第１上下免震装置が空気ばねであることがより望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の３次元免震装置においては、下部構造体上に設置された積層ゴム型免震装置などの水平免震装置の上に、架台を介して空気ばねなどの第１上下免震装置を設置して構成されているため、空気ばねの上に積層ゴム型免震装置を設けて構成した従来の３次元免震装置と比較し、水平免震装置で水平方向の振動を吸収し、上部構造体に加えて架台や第１上下免震装置に作用する水平力を大幅に低減することが可能になる。
【００１５】
また、上部構造体の上下方向の振動を空気ばねなどの第１上下免震装置で吸収することが可能になる。これとともに、介設部材の両側端部と架台の側壁部の間に、積層方向を水平方向に向けて設置した積層ゴム型免震装置などの第２上下免震装置によっても上部構造体の上下方向の振動を吸収することが可能になる。
【００１６】
さらに、上部構造体と第１上下免震装置の間に介設された介設部材の両側端部と架台の側壁部との間に第２上下免震装置が設けられていることによって、従来の３次元免震装置のようにスライド機構を設けることなく、空気ばねなどの第１上下免震装置に作用するせん断力を第２上下免震装置の軸力で（介設部材と第２上下免震装置と架台（側壁部）で）処理することが可能になる。
【００１７】
よって、本発明の３次元免震装置においては、ロッドとブッシュが摺動して生じる摩擦で水平力を伝達させる従来のスライド機構が不要になり、上下方向の振動を滑らかにして免震効果を高めることが可能になる。また、従来のスライド機構を備えた３次元免震装置と比較し、水平力の伝達メカニズムを明確にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る３次元免震装置を示す図である。
【図２】従来の３次元免震装置を示す図である。
【図３】従来の３次元免震装置のスライド機構を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る３次元免震装置について説明する。本実施形態は、上部構造体と下部構造体の間に介設して、上部構造体の水平方向と上下方向の双方の振動に対してそれぞれ免震効果を発揮する３次元免震装置に関するものである。
【００２０】
本実施形態の３次元免震装置Ａは、図１に示すように、水平免震装置１１と架台１２と第１上下免震装置１３と介設部材１４と第２上下免震装置１５を備えて構成されている。  
【００２１】
水平免震装置１１は、ゴム材と鋼板を交互に積層して形成した積層ゴム型免震装置であり、積層方向を上下方向Ｔ２に向け、下端を下部構造体２に繋げて、下部構造体２上に設置されている。
【００２２】
架台１２は、例えば鉄骨を用いて形成されるとともに、水平方向Ｔ１に延設された基台部１２ａと上下方向Ｔ２に延設された側壁部１２ｂを備えて断面コ字状に形成され、基台部１２ａを水平免震装置１１の上端に繋げて、水平免震装置１１上に設置されている。
【００２３】
第１上下免震装置１３は、空気ばねであり、軸線方向（伸縮方向）を上下方向Ｔ２に向け、下端を架台１２の基台部１２ａに繋げて、架台１２上に設置されている。
【００２４】
介設部材１４は、例えば鉄骨であり、水平方向Ｔ１に延設されるとともに、第１上下免震装置１３の上端と上部構造体５に繋げて、第１上下免震装置１３と上部構造体５の間に介設されている。
【００２５】
第２上下免震装置１５は、ゴム材と鋼板を交互に積層して形成した積層ゴム型免震装置であり、積層方向を水平方向Ｔ１に向け、積層方向両端をそれぞれ、介設部材１４の水平方向Ｔ１側端部と架台１２の側壁部１２ｂに繋げて、介設部材１４の両側端部と架台１２の側壁部１２ｂの間に介設されている。
【００２６】
そして、上記構成からなる本実施形態の３次元免震装置Ａにおいては、地震時に、水平免震装置１１が水平方向Ｔ１に変形することによって振動エネルギー（地震エネルギー）が吸収され、水平方向Ｔ１の免震効果が発揮される。
【００２７】
また、このとき、積層ゴム型免震装置の水平免震装置１１の上に、架台１２を介して空気ばねの第１上下免震装置１３を設置して構成されているため、空気ばね４の上に積層ゴム型免震装置６を設けて構成した従来の３次元免震装置１と比較し、水平免震装置１１で水平方向Ｔ１の振動を吸収することで、上部構造体５に加えて架台１２や第１上下免震装置１３に作用する水平力Ｆ´が地震力（水平力）Ｆの例えば１／４程度になり、大幅に低減する。
【００２８】
また、上部構造体５の上下方向Ｔ２の振動は、空気ばねの第１上下免震装置１３が伸縮することによって吸収され、この第１上下免震装置１３で上下方向Ｔ２の免震効果が発揮される。さらに、本実施形態の３次元免震装置Ａにおいては、介設部材１４の両側端部と架台１２の側壁部１２ｂの間に、積層方向を水平方向Ｔ１に向けて設置した積層ゴム型免震装置の第２上下免震装置１５が設けられているため、この第２上下免震装置１５が上下方向Ｔ２に変形することによっても振動エネルギーが吸収され、さらなる上下方向Ｔ２の免震効果が発揮される。
【００２９】
また、このように介設部材１４の側端部と架台１２の側壁部１２ｂの間に第２上下免震装置１５が設けられていることによって、地震時に空気ばねの第１上下免震装置１３に作用するせん断力が第２上下免震装置１５の軸力で（介設部材１４と第２上下免震装置１５と架台１２の側壁部１２ｂで）処理される。
【００３０】
したがって、本実施形態の３次元免震装置Ａにおいては、下部構造体２上に設置された積層ゴム型免震装置の水平免震装置１１の上に、架台１２を介して空気ばねの第１上下免震装置１３を設置して構成されているため、空気ばね４の上に積層ゴム型免震装置６を設けて構成した従来の３次元免震装置１と比較し、水平免震装置１１で水平方向Ｔ１の振動を吸収し、上部構造体５に加えて架台１２や第１上下免震装置１３に作用する水平力Ｆ（Ｆ´）を大幅に低減することが可能になる。
【００３１】
また、上部構造体５の上下方向Ｔ２の振動を空気ばねの第１上下免震装置１３で吸収することが可能になる。これとともに、介設部材１４の両側端部と架台１２の側壁部１２ｂの間に設置した積層ゴム型免震装置の第２上下免震装置１５によっても上部構造体５の上下方向Ｔ２の振動を吸収することが可能になる。
【００３２】
さらに、上部構造体５と第１上下免震装置１３の間に介設された介設部材１４の両側端部と架台１２の側壁部１２ｂとの間に第２上下免震装置１５が設けられていることによって、従来の３次元免震装置１のようにスライド機構１０を設けることなく、空気ばねの第１上下免震装置１３に作用するせん断力を第２上下免震装置１５の軸力で（介設部材１４と第２上下免震装置１５と架台１２（側壁部１２ｂ）で）処理することが可能になる。
【００３３】
よって、本実施形態の３次元免震装置Ａにおいては、ロッド８とブッシュ９が摺動して生じる摩擦で水平力Ｆを伝達させるスライド機構１０が不要になり、上下方向Ｔ２の振動を滑らかにして免震効果を高めることが可能になる。また、従来のスライド機構１０を備えた３次元免震装置１と比較し、水平力Ｆの伝達メカニズムを明確にすることが可能になる。
【００３４】
以上、本発明に係る３次元免震装置の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、水平免震装置１１と第２上下免震装置１５が積層ゴム型免震装置であるものとして説明を行ったが、本発明にかかる水平免震装置及び／又は第２上下免震装置は、水平方向Ｔ１あるいは上下方向Ｔ２の振動を吸収でき、第１上下免震装置１３に作用するせん断力を処理することが可能であれば、例えば粘性ダンパー、粘弾性ダンパーなどを積層ゴム型免震装置と組み合わせたものや、すべり支承、リニアレールなどの他の免震装置であってもよい。また、第１上下免震装置１３が空気ばねであるものとしたが、この第１上下免震装置１３においても、上下方向Ｔ２の振動を吸収することが可能であれば、例えばコイルばねなど、他の免震装置であってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１      従来の３次元免震装置
２      下部構造体
３      鉄骨架台
４      空気ばね
５      上部構造体
６      積層ゴム型免震装置
７      せん断力伝達装置
８      ロッド
９      ブッシュ
１０    スライド機構
１１    水平免震装置（積層ゴム型免震装置）
１２    架台
１２ａ  基台部
１２ｂ  側壁部
１３    第１上下免震装置（空気ばね）
１４    介設部材
１５    第２上下免震装置（積層ゴム型免震装置）
Ａ      ３次元免震装置
Ｆ      水平力（地震力）
Ｆ´    水平力
Ｔ１    水平方向
Ｔ２    上下方向（鉛直方向）
【図１】
2012042016.tif 000003
【図２】
2012042016.tif 000004
【図３】
2012042016.tif 000005