(57)【要約】【課題】  免震性能と免波性能を備えた免震構造体を提供する。【解決手段】  構造物１８はその下方部分が基礎コンクリート１７に形成された収容部２４内に所定間隔を確保されて収容される。収容部２４の上端部の全周には緩衝体３５が取り付けられる。免震材は、収容部２４の底面に設置され、構造物１８の下面２０を所定間隔で支持する複数の弾性材料よりなる支持体３７と、収容部２４内に緩衝体３５により封止状態で充填された流動性を有する粘性材料よりなる包囲体３８とから構成される。これにより、構造物１８の重量は主に支持体３７が受け持ち、津波４７の衝撃力を緩和する構造物１８の傾斜動作に対する抵抗力を包囲体３８が主に受け持つ。これにより、地震に対して所望の耐震性を調整することが可能となる。又、支持体３７によって、構造物１８の下面２０から下方の部分も含め包囲体３８の充填が容易となる。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
免震構造体であって、
基礎コンクリートの上に配置される免震材と、
前記免震材の上に設置された構造物とを備え、
前記構造物の下面は下方向に突出する形状を有し、前記構造物の重心は、前記構造物の前記重心を通る垂直線と前記構造物が傾斜した際の前記下面に作用する前記免震材から生じる垂直方向の反力の延長線との交点より下方に位置する、免震構造体。
【請求項２】
前記基礎コンクリートは、平坦部と、前記平坦部から下方に凹むように形成され、底面と側壁面とを有する収容部とからなり、
前記免震材は前記収容部の少なくとも前記底面に配置され、
前記構造物は、その少なくとも下方部分が前記収容部に収容されると共に、前記側壁面との間に所定間隔が設けられる、請求項１記載の免震構造体。
【請求項３】
前記免震材は、
前記底面に設置され、前記構造物の前記下面を所定間隔で支持する複数の弾性材料よりなる支持体と、
前記構造物の少なくとも下部が囲まれるように、前記収容部に充填された粘性材料よりなる包囲体とを含む、請求項２記載の免震構造体。
【請求項４】
前記構造物の下面は、球面形状を有する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の免震構造体。
【請求項５】
前記構造物の下面は、複数の同心円よりなる段部形状を有する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の免震構造体。
【請求項６】
前記収容部の上端の全周には、前記構造物に当接する弾性変形可能な緩衝体が取り付けられ、
前記収容部全体に前記包囲体が充填される、請求項４又は請求項５記載の免震構造体。
【請求項７】
前記構造物の下面は、円柱の側面形状を有する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の免震構造体。
【請求項８】
前記構造物の前記下面は、曲率半径が一定の曲面により構成され、
前記免震材の上面は、前記下面に沿った形状に構成される、請求項１又は請求項２記載の免震構造体。
【請求項９】
前記収容部の上端であって少なくとも前記構造物の傾斜方向に対応する部分には、前記構造物に当接する弾性変形可能な緩衝体が取り付けられる、請求項２記載の免震構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は免震構造体に関し、特に地震に伴う各種現象の影響を緩和する免震構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
日本は地震頻発国であることを背景として、阪神大震災の後、近年の高層ビルと併せて耐震構造物の開発が進み、各種建物に種々の耐震対策が適用されておりそれなりの効果をもたらしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような耐震構造物では、内陸の構造物に対する地震に対しては有効で信頼性も向上したものとなっている。
【０００４】
しかしながら、インドネシア・スマトラ島沖地震や東日本大震災のような地震に対しては沿岸部が津波を伴う２重の衝撃力を受け大打撃を受けたのが実情である。
【０００５】
特に、沿岸構造物のうち、下水道処理施設などの地上と地下に亘り連続した空間を必要とする構造物は、液状化現象や津波に対する耐波性能が不足していることが明らかになった。
【０００６】
一方、従来では免震と免波（耐波）とは別々の対策が採られているのが実情である。即ち、免震構造としては鋼板積層ゴムなどが活用され、免波構造としては構造物に直接対策が講じられているものは少なく、防潮堤や防護壁によるものが一般的であった。これでは対策に必要なエリアが過大になり、又、コスト的にも有利なものとはならない。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、免震性能と免波性能とを備えた免震構造体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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、免震構造体であって、基礎コンクリートの上に配置される免震材と、免震材の上に設置された構造物とを備え、構造物の下面は下方向に突出する形状を有し、構造物の重心は、構造物の重心を通る垂直線と構造物が傾斜した際の下面に作用する免震材から生じる垂直方向の反力の延長線との交点より下方に位置するものである。
【０００９】
このように構成すると、構造物が地震や津波で傾くと、元の位置に戻る方向のモーメントが発生する。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、基礎コンクリートは、平坦部と、平坦部から下方に凹むように形成され、底面と側壁面とを有する収容部とからなり、免震材は収容部の少なくとも底面に配置され、構造物は、その少なくとも下方部分が収容部に収容されると共に、側壁面との間に所定間隔が設けられるものである。
【００１１】
このように構成すると、構造物の傾斜範囲が制限される。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の構成において、免震材は、底面に設置され、構造物の下面を所定間隔で支持する複数の弾性材料よりなる支持体と、構造物の少なくとも下部が囲まれるように、収容部に充填された粘性材料よりなる包囲体とを含むものである。
【００１３】
このように構成すると、構造物が傾斜すると、支持体及び包囲体が抵抗を生じる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明の構成において、構造物の下面は、球面形状を有するものである。
【００１５】
このように構成すると、構造物の全方位に対して同じ抵抗が生じる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明の構成において、構造物の下面は、複数の同心円よりなる段部形状を有するものである。
【００１７】
このように構成すると、構造物の製造が容易で全方位に対して同じ抵抗が生じる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項４又は請求項５記載の発明の構成において、収容部の上端の全周には、構造物に当接する弾性変形可能な緩衝体が取り付けられ、収容部全体に包囲体が充填されるものである。
【００１９】
このように構成すると、包囲体が封入された状態となると共に、傾斜時の構造物の収容部に対する衝撃が緩和される。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明の構成において、構造物の下面は、円柱の側面形状を有するものである。
【００２１】
このように構成すると、円柱の軸方向に直交する方向に加わる力の影響が緩和される。
【００２２】
請求項８記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明の構成において、構造物の下面は、曲率半径が一定の曲面により構成され、免震材の上面は、下面に沿った形状に構成されるものである。
【００２３】
このように構成すると、構造物と免震材とは、常時全面に渡って接する状態となる。
【００２４】
請求項９記載の発明は、請求項２記載の発明の構成において、収容部の上端であって少なくとも構造物の傾斜方向に対応する部分には、構造物に当接する弾性変形可能な緩衝体が取り付けられるものである。
【００２５】
このように構成すると、傾斜時の構造物の収容部からの衝撃が緩和される。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、請求項１記載の発明は、構造物が地震や津波で傾くと、元の位置に戻る方向のモーメントが発生するので、地震等に対して建物自体が傾斜して津波の衝撃を緩和する。
【００２７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、構造物の傾斜範囲が制限されるので、構造物の転倒が防止されるので、信頼性が向上する。
【００２８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の効果に加えて、構造物が傾斜すると、支持体及び包囲体が抵抗を生じるので、構造体の耐震抵抗が増大すると共に、包囲体の充填が容易となる。
【００２９】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、構造物の全方位に対して同じ抵抗が生じるので、耐震抵抗の信頼性が向上する。
【００３０】
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、構造物の製造が容易で全方位に対して同じ抵抗が生じるので、コスト的に有利となると共に耐震抵抗の信頼性が向上する。
【００３１】
請求項６記載の発明は、請求項４又は請求項５記載の発明の効果に加えて、包囲体が封入された状態となると共に、傾斜時の構造物の収容部に対する衝撃が緩和されるので、構造体の耐震抵抗が更に増大すると共に構造物の損傷の虞が軽減する。
【００３２】
請求項７記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、円柱の軸方向に直交する方向に加わる力の影響が緩和されるので、限定的な用途に対応が可能となる。
【００３３】
請求項８記載の発明は、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、構造物と免震材とは、常時全面に渡って接する状態となるので、平常時も含め、構造物の設置状態がより安定する。
【００３４】
請求項９記載の発明は、請求項２記載の発明の効果に加えて、傾斜時の構造物の収容部からの衝撃が緩和されるので、構造物の損傷の虞が軽減する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の第１の実施の形態による免震構造体の概略構造を示す平面図である。
【図２】図１で示したＩＩ−ＩＩラインの端面図である。
【図３】津波が発生した時の図２に示した構造物１８の挙動を示した概略側面図である。
【図４】この発明の第２の実施の形態による免震構造体の概略端面図であり、第１の実施の形態の図２に対応するものである。
【図５】この発明の第３の実施の形態による免震構造体の概略端面図であり、第１の実施の形態の図２に対応するものである。
【図６】この発明の第４の実施の形態による免震構造体の概略端面図であり、第１の実施の形態の図２に対応するものである。
【図７】この発明の第５の実施の形態による免震構造体の概略端面図であり、第４の実施の形態の図６に対応するものである。
【図８】図７に示した“Ｘ”部分の拡大図である。
【図９】図７の実施の形態による免震構造体が地震による津波を受けた状態を示した概略端面図である。
【図１０】この発明の第６の実施の形態による免震構造体の概略端面図であり、第５の実施の形態の図７に対応するものである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、この発明の第１の実施の形態による免震構造体の概略構造を示す平面図であり、図２は図１に示すＩＩ−ＩＩラインの端面図である。
【００３７】
これらの図を参照して、構造物１８は垂直方向に延びる円筒形状を有し、その下面２０が球面形状を有している。構造物１８はその下方部が基礎コンクリート１７に形成された収容部２４内に収容されている。収容部２４は基礎コンクリート１７の平坦部２３から下方に円柱状に凹むように形成され、底面２５と側壁面２６とを有する。
【００３８】
収容部２４の少なくとも底面２５の上には合成ゴム等の弾性材料を主体とした免震材１９が配置されている。構造物１８の側面は拘束されておらず、収容部２４の側壁面２６との間には全周に所定間隔２８が設けられており、構造物１８の一定範囲の揺動を可能としている。これによって、免震材１９が従来通りに地震が発生した時の免震機能を発揮し、併せて構造物１８の下面２０の形状が免波機能を発揮する。
【００３９】
次に、免波機能について説明する。
【００４０】
図３は津波が発生した時の図２に示した構造物１８の挙動を示した概略側面図である。
【００４１】
図を参照して、側面が拘束されていない構造物１８が津波の衝撃を受けると、下面２０は球面形状を有しているため図のように傾斜する。この時下面２０と免震材１９の表面との接触位置において下面２０は免震材１９から重力Ｗの大きさに等しい反力Ｆを受ける。一方、構造物１８の重心Ｇは、重心Ｇを通る垂直線３１と反力Ｆの延長線３２との交点Ｏより下方に位置するように設定されている。
【００４２】
そうすると、構造物１８の重心Ｇの位置に下向きの重力Ｗが作用し、構造物１８の下面２０には重力Ｗと同じ大きさの反力Ｆが上向きに距離Ｌを挟んで平行に生じることになり、これらによって構造物１８を元の位置に戻そうとする偶力（Ｗ・Ｌ）なるモーメントが発生する。従って、津波の衝撃力は構造物１８の傾斜動作によって緩和され、衝撃力が減少すると構造物１８は元の位置に復帰する。この場合、構造物１８の傾斜動作は津波の衝撃力に応じて変化する。又、この復帰に働く偶力は構造物１８の傾斜程度が大きければ大きい程距離Ｌが大きくなるのでその値も増加する。これによって構造物１８は、津波の衝撃力によって破壊や損傷する虞が低減する。
【００４３】
又、この実施の形態においては、構造物１８は所定間隔２８を介して収容部２４内にその一部が収容されている。そのため、所定間隔２８の範囲において構造物１８は揺動し、所定間隔２８の範囲を超える津波の衝撃力を受けると構造物１８は収容部２４の側壁面２６に接触し、それ以上の傾斜が拘束される。これにより、構造物１８の転倒の虞が回避され耐震構造の信頼性が向上する。
【００４４】
図４はこの発明の第２の実施の形態による免震構造体の概略端面図であり、第１の実施の形態の図２に対応するものである。
【００４５】
この実施の形態にあっては、収容部の上端の部分を除いて第１の実施の形態と同一構造であるので、異なった部分を主に説明する。
【００４６】
図を参照して、収容部２４の上端の全周に構造物１８の側壁に当接する弾性変形可能な緩衝体３５が取り付けられている。これにより、構造物１８が津波等の衝撃力で大きく傾斜した時でも基礎コンクリート１７に直接接触せずに損傷を防止することができる。又、緩衝体３５は弾性を有しているため、弾性特性を調整することにより、緩衝体３５を介しての構造物１８に対する反力の大きさを所望の値に調整することが可能となる。
【００４７】
図５はこの発明の第３の実施の形態による免震構造体の概略端面図であり、第１の実施の形態の図２に対応するものである。
【００４８】
この実施の形態にあっては、免震材の上面の形状を除いて第１の実施の形態と同一構造であるので、異なった部分を主に説明する。
【００４９】
図を参照して、免震材１９の上面は構造物１８の下面２０の下面に沿った形状に形成されている。従って第１の実施の形態のように免震材１９の上面が平坦なものに比べて通常時の構造物１８の重量が免震材１９に分散し、設置状態が安定する。一方、上述のように構造物１８の下面２０は球面形状を有している。即ち下面２０の全ての箇所に対する曲率半径Ｍは中心Ｏから変わらない。従って、津波の衝撃力を受けて構造物１８が傾斜する際に滑り抵抗以外に免震材１９は形状的にその移動を阻害する虞が無い。又、傾斜した場合でも構造物１８の下面２０と免震材１９の上面とは全面に渡って接する状態が維持されるため、免震材１９の上面が全面で構造物１８の重量を受け持つことになり、地震状態においても設置状態がより安定する。この場合であっても、津波の衝撃力が減少すると構造物１８は元の位置に復帰する。
【００５０】
図６はこの発明の第４の実施の形態による免震構造体の概略端面図であり、第１の実施の形態の図２に対応するものである。
【００５１】
この実施の形態にあっては、免震材の構成を除いて第１の実施の形態と同一構造であるので、異なった部分を主に説明する。
【００５２】
図を参照して、免震材１９は、収容部２４の底面２５に設置され、構造物１８の下面２０を所定間隔で支持する複数の合成ゴムや特定の繊維材等の弾性材料よりなる支持体３７と、構造物１８の少なくとも下部が囲まれるように収容部２４に充填され、流動性を有する例えばアスファルト・ポリマー系の粘性材料よりなる包囲体３８とから構成されている。これにより、構造物１８の重量は主に支持体３７が受け持ち、津波の衝撃力による構造物１８の傾斜動作に対する抵抗力を包囲体３８が主に受け持つ。そのため、地震に対して所望の耐震性を調整することが可能となる。
【００５３】
又、支持体３７によって構造物１８が収容部２４の底面２５から嵩上げされた状態になるため、構造物１８の下面２０から下方の部分も含め包囲体３８の充填が容易となる。尚、支持体３７に既存の免震材を採用して高減衰性を付与することも可能であるが、この実施の形態では支持体３７が包囲体３８で周囲を拘束されている。そのため、従来の鋼板積層ゴムを使用することなく、又、従来のような免震システム用の地下構造の設置が不要となる。その結果、大幅なコスト低減が可能となる。
【００５４】
図７はこの発明の第５の実施の形態による免震構造体の概略端面図であり、第４の実施の形態の図６に対応するものであり、図８は図７に示した“Ｘ”部分の拡大図である。
【００５５】
この実施の形態にあっては、収容部の上端の部分を除いて第４の実施の形態と同一構造であるので、異なった部分を主に説明する。
【００５６】
図を参照して、収容部２４の上端の全周に構造物１８の側壁に当接する弾性変形可能な緩衝体３５が取り付けられている。具体的には、基礎コンクリート１７の側壁面２６の上端と平坦部２３との間の角部に凹部４１が形成され、緩衝体３５は凹部４１と構造物１８との間のスペースを塞ぐように設置されている。
【００５７】
緩衝体３５はエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）に合成繊維を埋設した繊維補強ゴムの弾性材料よりなり、上方が解放された凹状の溝部４２と、溝部４２の上面に脱着自在に嵌合するゴム製の蓋部４３とから構成される。凹部４１の底部であって基礎コンクリート１７の側壁面２６と構造物１８の側壁面との間のスペースに面する部分には、周方向に所定間隔で注入孔４４が形成されている。これによって、緩衝体３５の注入孔４４を介して収容部２４に包囲体３８を緩衝体３５の位置まで充填することが可能となる。
【００５８】
このように包囲体３８は収容部２４に封入されるため、地震等によって揺動を受けても収容部２４から外部に不用意に流出する虞が無い。
【００５９】
図９は図７の実施の形態による免震構造体が地震による津波を受けた状態を示した概略端面図である。
【００６０】
図を参照して、地震による津波４７を受けると構造物１８は上述のようにその衝撃力で傾斜する。この場合、構造物１８の下面２０の挙動により支持体３７が変形し、構造物１８の側壁の傾斜により緩衝体３５が変形して衝撃を緩和する。緩衝体３５が変形しても包囲体３８の封入状態は維持されているため、包囲体３８が外部に流出することは無く収容部２４に対する構造物１８の移動に応じて包囲体３８は流動する。これによって構造物１８の傾斜に対する包囲体３８の流動抵抗がより大きくなる。又、構造物１８の傾斜による津波からの受圧角度の変化により、後続の津波（押し波と引き波）の流水圧の軽減が期待できる。
【００６１】
又、津波４７が基礎コンクリート１７の上面を覆うような状態になっても、緩衝体３５により津波４７は収容部２４の中に侵入する虞が無い。そのため、海水の浸入による構造物１８の持ち上がりの虞も生じないので、構造物１８の設置の信頼性が向上する。更に、構造物１８の下部が包囲体３８で充填されて囲まれているため、基礎コンクリート１７下の地盤を介しての地下水の流入の虞も低減する。
【００６２】
地震が収まり津波４７が引いていくと、上述のように構造物１８の復元力により元の位置に回復し、収容部２４内の支持体３７も元の形状に復帰し、包囲体３８も元の充填状態になり、初期の耐震性能が発揮できる状態になる。
【００６３】
図１０はこの発明の第６の実施の形態による免震構造体の概略端面図であり、第５の実施の形態の図７に対応するものである。
【００６４】
この実施の形態にあっては、構造物の下面の形状を除いて第５の実施の形態と同一構造であるので、異なった部分を主に説明する。
【００６５】
図を参照して、構造物１８の下面は下方向に突出して形状を有しているが第５の実施の形態のように球面形状を有したものでは無い。即ち、構造物１８の下面は水平面を有し、各々の外縁が同心円形状となる、第１段部４９、第２段部５０及び第３段部５１から構成されている。そして、第１段部４９、第２段部５０及び第３段部５１の各々と収容部２４の底面２５との間には垂直方向の長さの異なる支持体３７が設置されている。この第１段部４９、第２段部５０及び第３段部５１の各々の形状を図の２点鎖線の円弧に対応する曲面形状に近似すれば、これらは中心Ｏから曲率半径Ｍが一定の球面形状と仮定することができる。そして、構造物１８の重心Ｇの位置を同様に中心Ｏより下方の位置に設定しておけば良い。その結果、構造物１８の下面を簡易な段部形状とすることができ、第５の実施の形態による免震構造体と同様の免震効果を期待することができる。
【００６６】
尚、上記の各実施の形態では、収容部を有しているが収容部は必ずしも無くても良く、又、構造物の胴部形状は円筒形状を有しているが他の形状であっても良い。
【００６７】
又、上記の各実施の形態では、収容部に構造物が半分程度収容されているが、少なくとも構造物の下方部分が収容されていれば良い。
【００６８】
更に、上記の各実施の形態では、構造物の下面は球面形状を有しているが、例えば円柱の側面形状のような球面以外の形状であっても良く、あるいは、単なる突出形状であっても良い。この場合、重心の位置は傾斜時に元の位置に復帰できるように設定しておけば良い。
【００６９】
更に、上記の各実施の形態では、収容部は基礎コンクリートに形成された凹部としているが、収容部の側壁面に相当する部分を鋼製矢板等で形成しても良い。
【００７０】
更に、上記の各実施の形態では、弾性材料として合成ゴム材料を用いているが、天然ゴム材料でも良く、あるいは、これに代えて合成ゴムと繊維との積層体や合成樹脂材料を用いても良い。
【００７１】
更に、上記の第４以降の実施の形態では、包囲体にアスファルト・ポリマー系の粘性体を用いているが、これに代えて合成ゴムとアスファルトとの混合物でも良い。好ましくは、粘性性能だけではなく弾性性能も備えた粘弾性材料がより効果的である。
【００７２】
更に、上記の第４以降の実施の形態では、構造物の下面は球面形状を有しているが、平坦面であっても良い。
【符号の説明】
【００７３】
１５…免震構造体
１７…基礎コンクリート
１８…構造物
１９…免震材
２０…下面
２３…平坦部
２４…収容部
２５…底面
２６…側壁面
２８…所定間隔
３１…垂直線
３２…延長線
３５…緩衝体
３７…支持体
３８…包囲体
尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
【図１】
2013142440.tif 000003
【図２】
2013142440.tif 000004
【図３】
2013142440.tif 000005
【図４】
2013142440.tif 000006
【図５】
2013142440.tif 000007
【図６】
2013142440.tif 000008
【図７】
2013142440.tif 000009
【図８】
2013142440.tif 000010
【図９】
2013142440.tif 000011
【図１０】
2013142440.tif 000012