免震構造
【課題】地震時等において、上部構造物の外周領域に作用する鉛直変動荷重の影響を受けることなく上部構造物への免震性を発揮させることができる免震構造を提供する。
【解決手段】上部構造物１６の外周領域３０を支持する荷重支持装置２４と、荷重支持装置２４と上部構造物１６とを滑り可能とする第２滑り手段２６と、地震時に荷重支持装置２４に生じる水平せん断変形量を規制する変形規制手段と、を有する免震構造１８により、地震時等において、上部構造物１６の外周領域３０に作用する鉛直変動荷重の影響を受けることなく上部構造物１６への免震性を発揮させることができる。
【解決手段】上部構造物１６の外周領域３０を支持する荷重支持装置２４と、荷重支持装置２４と上部構造物１６とを滑り可能とする第２滑り手段２６と、地震時に荷重支持装置２４に生じる水平せん断変形量を規制する変形規制手段と、を有する免震構造１８により、地震時等において、上部構造物１６の外周領域３０に作用する鉛直変動荷重の影響を受けることなく上部構造物１６への免震性を発揮させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下部構造物上に上部構造物を免震支持する免震構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、基礎上に固定された積層ゴム体と、積層ゴム体の上端面に取り付けられた滑り材と、上部構造物の下面に固定され、滑り材が滑り変形する滑り面を下面に有する介在体と、を備えた免震支承装置が開示されている。
【０００３】
このような滑り型の免震支承装置（以下、「滑り免震装置」とする）は、積層ゴム体が基礎上に上部構造物を免震支持して、地震等の振動の上部構造物への伝達を低減するとともに、積層ゴム体を構成するゴム層に過大な変形が生じてハードニングを起こす前に滑り材が滑り出すように滑り材の滑り出し荷重（滑り材の上面と、介在体の滑り面との間に生じる静止摩擦力）を設定することによって、大地震時においても上部構造物への免震性を発揮させることができる。
【０００４】
ここで、上部構造物を、平面視にて内側の中央領域と外側の外周領域とに分けて考えると、地震等によりロッキングが生じた上部構造物の外周領域に作用する鉛直荷重は、静止状態にある上部構造物の外周領域に作用する鉛直荷重（以下、「標準鉛直荷重」とする）に対して大きく変動する。
【０００５】
滑り材の上面と介在体の滑り面との間に生じる静止摩擦力は、滑り材の上面と介在体の滑り面との間の静止摩擦係数に、滑り材の上面に作用する鉛直荷重を掛けた値になるので、滑り材の上面と介在体の滑り面との間の静止摩擦係数に標準鉛直荷重を掛けた値を滑り免震装置の滑り出し荷重として設定した場合、上部構造物の外周領域に作用する鉛直荷重が標準鉛直荷重よりも大きくなると、実際の滑り出し荷重は、設定した滑り出し荷重よりも大きくなってしてしまう。これにより、滑り出し時における積層ゴム体の水平せん断変形量が過大になり、積層ゴム体を構成するゴム層の水平せん断歪みも過大になってゴム層がハードニングを起こし、上部構造物への免震性が低下してしまうことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３１０４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は係る事実を考慮し、地震時等において、上部構造物の外周領域に作用する鉛直変動荷重の影響を受けることなく上部構造物への免震性を発揮させることができる免震構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、下部構造物上に設置され、上部構造物の中央領域を支持する第１積層ゴム体と、前記第１積層ゴム体と前記上部構造物、又は前記第１積層ゴム体と前記下部構造物とを滑り可能とする第１滑り手段と、前記下部構造物上に設置され、前記上部構造物の外周領域を支持する荷重支持装置と、前記荷重支持装置と前記上部構造物、又は前記荷重支持装置と前記下部構造物とを滑り可能とする第２滑り手段と、地震時に前記荷重支持装置に生じる水平せん断変形量を規制する変形規制手段と、を有する免震構造である。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、第１積層ゴム体、第１滑り手段、及び第２滑り手段によって、上部構造物を免震支持することにより、地震等の振動の上部構造物への伝達を低減することができる。また、地震時等において、上部構造物の外周領域に作用する鉛直変動荷重の影響を受けることなく上部構造物への免震性を発揮させることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記変形規制手段は、前記荷重支持装置の水平せん断剛性の大きさを前記第１積層ゴム体の水平せん断剛性の大きさよりも大きくしている。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、荷重支持装置の水平せん断剛性の大きさを第１積層ゴム体の水平せん断剛性の大きさよりも大きくすることにより、荷重支持装置に生じる水平せん断変形量を所定値よりも小さくすることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記変形規制手段は、前記荷重支持装置を、積層ゴム体を備えていない荷重支持部材にしている。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、荷重支持装置を、積層ゴム体を備えていない荷重支持部材によって構成することにより、荷重支持装置を積層ゴム体とした場合に考えられる「積層ゴム体を構成するゴム体がハードニングを起こすことにより、上部構造物への免震性が低下する。」といった問題が発生しない。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記荷重支持装置は、第２積層ゴム体であり、前記変形規制手段は、前記第２積層ゴム体の水平せん断変形量を規制するストッパー部材である。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、第１積層ゴム体と第２積層ゴム体とにより、下部構造物上に上部構造物を免震支持して、地震等の振動の上部構造物への伝達を低減することができる。また、ストッパー部材により第２積層ゴム体に生じる水平せん断変形量を規制し、第２積層ゴム体の水平せん断変形量を所定値よりも小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上記構成としたので、地震時等において、上部構造物の外周領域に作用する鉛直変動荷重の影響を受けることなく上部構造物への免震性を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る建築物を示す立面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る免震構造を示す正面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る免震構造を示す正面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る免震構造を示す正面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るストッパー部材を示す平面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るストッパー部材の変形例を示す正面断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る鉛プラグ入り積層ゴム体の設置変形例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明の実施形態では、鉄筋コンクリート造の建築物に本発明を適用した例を示すが、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、ＣＦＴ造（Concrete-Filled Steel Tube：充填形鋼管コンクリート構造）、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模の建築物に対して適用することができる。
【００１９】
まず、本発明の第１の実施形態に係る免震構造について説明する。
【００２０】
図１の立面図に示すように、建築物１０は、地盤１２上に設けられた下部構造物としての鉄筋コンクリート造の基礎１４と、上部構造物としての鉄筋コンクリート造の上部建物１６と、基礎１４と上部建物１６との間に配置された免震構造１８とを有している。
【００２１】
図２の正面図に示すように、免震構造１８は、第１積層ゴム体としての鉛プラグ入り積層ゴム体２０、第１滑り手段としての滑り支承２２、荷重支持装置となる第２積層ゴム体としての鉛プラグ入り積層ゴム体２４、第２滑り手段としての滑り支承２６、及び変形規制手段を有している。
【００２２】
鉛プラグ入り積層ゴム体２０は、基礎１４上に設置され、上部建物１６の平面視における中央領域２８を支持している。鉛プラグ入り積層ゴム体２４は、基礎１４上に設置され、上部建物１６の平面視における外周領域３０（上部建物１６の平面視における中央領域２８以外の領域）を支持している。
【００２３】
鉛プラグ入り積層ゴム２０は、円盤状のゴム体３２と円盤状の鋼製の板部材３４とを交互に複数積層して形成されており、平面視にてゴム体３２及び板部材３４の略中央に形成された孔に圧入された円柱状の鉛プラグの塑性変形によって減衰機能を発揮する。
【００２４】
鉛プラグ入り積層ゴム２４は、円盤状のゴム体３６と円盤状の鋼製の板部材３８とを交互に複数積層して形成されており、平面視にてゴム体３６及び板部材３８の略中央に形成された孔に圧入された円柱状の鉛プラグの塑性変形によって減衰機能を発揮する。
【００２５】
滑り支承２２は、滑り板４０及び滑り材４２によって構成されている。滑り板４０は、下面に滑り面４４が形成されており、上部建物１６の下面に取り付けられている。滑り材４２は、鉛プラグ入り積層ゴム体２０の上部フランジ４６上面に取り付けられており、上面が滑り板４０の滑り面４４に摺動可能に接触している。これにより、鉛プラグ入り積層ゴム体２０と、上部建物１６とを滑り変形可能としている。
【００２６】
滑り支承２６は、滑り板４８及び滑り材５０によって構成されている。滑り板４８は、下面に滑り面５２が形成されており、上部建物１６の下面に取り付けられている。滑り材５０は、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の上部フランジ５４上面に取り付けられており、上面が滑り板４８の滑り面５２に摺動可能に接触している。これにより、鉛プラグ入り積層ゴム体２４と、上部建物１６とを滑り変形可能としている。
【００２７】
滑り面４４、５２は、例えば、ステンレス鋼によって形成され、滑り材４２、５０は、例えば、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）によって形成されている。
【００２８】
そして、これらの構成により、滑り支承２２、２６は、滑り出し荷重以上の水平力が上部建物１６に作用したときに滑り変形し、基礎１４と上部建物１６とを水平方向へ相対移動させる。
【００２９】
また、免震構造１８では、式（１）に示すように、鉛プラグ入り積層ゴム体２４を構成するゴム体３６のせん断弾性係数Ｇｏｕｔを、鉛プラグ入り積層ゴム体２０を構成するゴム体３２のせん断弾性係数Ｇｉｎよりも大きくすることによって、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断剛性の大きさを鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断剛性の大きさよりも大きくしており、この構成を変形規制手段としている。そして、この変形規制手段により、地震時に鉛プラグ入り積層ゴム体２４に生じる水平せん断変形量を規制する。
【００３０】
【数１】
次に、本発明の第１の実施形態に係る免震構造の作用と効果について説明する。
【００３１】
本発明の第１の実施形態の免震構造１８では、鉛プラグ入り積層ゴム体２０、２４、及び滑り支承２２、２６が、基礎１４上に上部建物１６を免震支持して上部建物１６を免震化することにより、地震等の振動の上部建物１６への伝達を低減することができる。
【００３２】
また、変形規制手段によって、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断剛性の大きさを鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断剛性の大きさよりも大きくすることにより、滑り支承２６が滑り出す(滑り５０の上面に対して、滑り板４８の滑り面５２が摺動し始める）前の状態において、鉛プラグ入り積層ゴム体２４により基礎１４上に上部建物１６を確実に支持することができる。
【００３３】
また、変形規制手段により鉛プラグ入り積層ゴム体２４に生じる水平せん断変形量が規制されるので、地震時等に生じる上部建物１６のロッキング等によって標準鉛直荷重（静止状態にある上部建物１６の外周領域３０に作用する鉛直荷重）よりも大きな鉛直荷重が上部建物１６の外周領域３０に作用し、標準鉛直荷重に基づいて設定した（滑り支承２６の静止摩擦係数に標準鉛直荷重を掛けて求めた）滑り出し荷重よりも実際の滑り出し荷重が大きくなってしまった場合においても、上部建物１６に所定の免震性を与えることができる。
【００３４】
具体的には、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断剛性の大きさを鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断剛性の大きさよりも大きくすることにより、滑り支承２６が滑り出す（滑り５０の上面に対して、滑り板４８の滑り面５２が摺動し始める）時の鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量を、鉛プラグ入り積層ゴム体２４を構成するゴム体３６がハードニングを起こす所定値よりも小さくすることができる。
すなわち、地震時等において、上部建物１６の外周領域３０に作用する鉛直変動荷重の影響を受けることなく上部建物１６への免震性を発揮させることができる。
【００３５】
ここで、ハードニングとは、地震等により積層ゴム体が大変形を生じたときに、積層ゴム体を構成するゴム体が急激に硬化する現象のことを意味する。積層ゴム体を構成するゴム体にハードニングが発生すると、下部構造物（第１の実施形態では、基礎１４）から上部構造物（第１の実施形態では、上部建物１６）へ伝達される荷重が急増して免震効果が大きく損なわれる。
【００３６】
以上、本発明の第１の実施形態に係る免震構造について説明した。
【００３７】
なお、本発明の第１の実施形態では、鉛プラグ入り積層ゴム体２４を構成するゴム体３６のせん断弾性係数Ｇｏｕｔを、鉛プラグ入り積層ゴム体２０を構成するゴム体３２のせん断弾性係数Ｇｉｎよりも大きくすることによって、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断剛性の大きさを鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断剛性の大きさよりも大きくした例を示したが、式（２）に示すように、鉛プラグ入り積層ゴム体２４を構成するゴム体３６の総厚さＨｏｕｔを、鉛プラグ入り積層ゴム体２０を構成するゴム体３２の総厚さＨｉｎよりも小さくすることによって、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断剛性の大きさを鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断剛性の大きさよりも大きくしてもよいし、式（３）に示すように、鉛プラグ入り積層ゴム体２４を構成するゴム体３６の受圧面積Ａｏｕｔを、鉛プラグ入り積層ゴム体２０を構成するゴム体３２の受圧面積Ａｉｎよりも大きくすることによって、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断剛性の大きさを鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断剛性の大きさよりも大きくしてもよい。
【００３８】
【数２】
【数３】
次に、本発明の第２の実施形態に係る免震構造について説明する。
【００３９】
第２の実施形態の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。第２の実施形態の免震構造５６では、図３の正面図に示すように、上部建物１６の平面視における外周領域３０（上部建物１６の平面視における中央領域２８以外の領域）を支持する荷重支持装置を、積層ゴム体を備えていない荷重支持部材５８とし、この構成を変形規制手段としている。そして、この変形規制手段により、地震時に荷重支持装置に生じる水平せん断変形量を規制する。なお、荷重支持部材５８は、地震時に荷重支持装置に生じる水平せん断変形量を規制することが可能な水平せん断剛性を有する部材であればよく、例えば、荷重支持部材５８を、鉄筋コンクリートにより形成された柱状部材や鋼管としてもよい。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施形態に係る免震構造の作用と効果について説明する。
【００４１】
本発明の第２の実施形態の免震構造５６では、荷重支持装置を、積層ゴム体を備えていない荷重支持部材５８により構成することにより、荷重支持装置を積層ゴム体とした場合に考えられる「積層ゴム体を構成するゴム体がハードニングを起こすことにより、上部建物１６への免震性が低下する。」といった問題が発生しない。
【００４２】
また、荷重支持部材５８の鉛直剛性を、鉛プラグ入り積層ゴム体２０よりも大きくすることにより、上部建物１６から生じる鉛直荷重は、鉛直剛性の小さい鉛プラグ入り積層ゴム体２０に支持された中央領域２８の方が、鉛直剛性の大きい荷重支持部材５８に支持された外周領域３０よりも小さくなる。よって、滑り支承２２の静止摩擦力は大きくならないので、鉛プラグ入り積層ゴム体２０を構成するゴム体３２がハードニング起こすことを懸念する必要が無くなる。
【００４３】
次に、本発明の第３の実施形態に係る免震構造について説明する。
【００４４】
第３の実施形態の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。第３の実施形態の免震構造６０では、図４の正面図に示すように、変形規制手段を、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量を規制するストッパー部材６２としている。
【００４５】
ストッパー部材６２は、図４のＡ−Ａ矢視図である図５（ａ）に示すように、鋼製の底部６４と、底部６４上に一体に設けられた鋼製の円筒部６６とによって構成され、基礎１４上に設置されている。そして、鉛プラグ入り積層ゴム体２４は、底部６４上に設置されている。また、ストッパー部材６２の円筒部６６は、正面視にて上部フランジ５４の全部又は一部が円筒部６６内に配置される高さを有している。
【００４６】
ここで、図５（ａ）に示すように、上部建物１６の静止状態における、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の上部フランジ５４の外周面と、ストッパー部材６２の円筒部６６の内周面との間の水平距離を所定値としての値ｄとすると、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量が値ｄに達したときに、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の上部フランジ５４の外周面が、ストッパー部材６２の円筒部６６の内周面に接触し、それ以上の変形を阻止する。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施形態に係る免震構造の作用と効果について説明する。
【００４８】
本発明の第３の実施形態の免震構造６０では、ストッパー部材６２により鉛プラグ入り積層ゴム体２４に生じる水平せん断変形量を規制し、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量を値ｄよりも小さくすることができる。
【００４９】
例えば、免震性能を発揮させることが可能な（鉛プラグ入り積層ゴム体２４を構成するゴム体３６がハードニングを起こさない）鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量の最大値を値ｄとすれば、地震時等に生じる上部建物１６のロッキング等によって標準鉛直荷重（静止状態にある上部建物１６の外周領域３０に作用する鉛直荷重）よりも大きな鉛直荷重が上部建物１６の外周領域３０に作用し、標準鉛直荷重に基づいて設定した（滑り支承２６の静止摩擦係数に標準鉛直荷重を掛けて求めた）滑り支承２６の滑り出し荷重よりも実際の滑り出し荷重が大きくなってしまったときにおいても、鉛プラグ入り積層ゴム体２４に所定の免震性を発揮させることができる。
すなわち、地震時等において、上部建物１６の外周領域３０に作用する鉛直変動荷重の影響を受けることなく上部建物１６への免震性を発揮させることができる。
【００５０】
以上、本発明の第３の実施形態に係る免震構造について説明した。
【００５１】
なお、本発明の第３の実施形態では、鉛プラグ入り積層ゴム体２４を構成するゴム体３６がハードニングを起こさない、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量の最大値を値ｄとした一例を示したが、積層ゴム体を構成するゴム体は、一般的に、積層ゴム体の水平せん断歪が２５０％（水平せん断変形量がゴム体の総厚さの２．５倍）になったときにハードニングを起こすので、この水平せん断変形量（＝ゴム体の総厚さ×２．５）よりも値ｄを小さくするのが好ましい。
【００５２】
また、本発明の第３の実施形態では、底部６４と円筒部６６とによってストッパー部材６２を構成した例を示したが、ストッパー部材は、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量を規制することができれば、どのような形状でもよいし、どのような材料によって形成してもよい。
【００５３】
例えば、図５（ｂ）の平面図に示すストッパー部材６８のように、鋼製の底部７０と、底部７０上に一体に設けられた鋼製の角筒部７２とによって構成してもよいし、図５（ｃ）の平面図に示すストッパー部材７４のように、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の上部フランジ５４の周囲を取り囲むように等間隔に配置された複数の鋼製の棒状部材７６によって構成してもよい。なお、図５（ｂ）には、上部フランジ５４の平面形状を正方形にした例が示されている。
【００５４】
また、例えば、図６の正面断面図に示すように、基礎１４上に設置した高減衰積層ゴム体７８を荷重支持装置にして、平面視にて高減衰積層ゴム体７８の略中央に略鉛直に形成された孔８２へ、周囲に隙間を有するようにして挿入され、基礎１４上に設置された下部フランジ８４に下端部が固定された鋼製の円柱部材８０をストッパー部材としてもよい。
【００５５】
以上、本発明の第１〜第３の実施形態について説明した。
【００５６】
なお、本発明の第１〜第３の実施形態では、第１積層ゴム体２０、及び第２積層ゴム体２４を、鉛プラグ入り積層ゴム体とした例を示したが、他の構成の積層ゴム体としてもよい。例えば、第１積層ゴム体、及び第２積層ゴム体を、高減衰積層ゴム体や天然ゴム系積層ゴム体としてもよい。
【００５７】
また、本発明の第１〜第３の実施形態では、変形規制手段により第２積層ゴム体２４の水平せん断剛性を大きくすることによって、上部建物１６の外周領域３０に作用する鉛直変動荷重の影響を受けることなく上部建物１６への免震性を発揮させる例を示したが、式（４）に示すように、第２滑り手段としての滑り支承２６（滑り材５０の上面と、滑り板４８の滑り面５２との間）の静止摩擦係数μｏｕｔの大きさを、第１滑り手段としての滑り支承２２（滑り材４２の上面と、滑り板４０の滑り面４４との間）の静止摩擦係数μｉｎの大きさよりも小さくしてもよい。
【００５８】
【数４】
また、滑り材４２、５０の上面と、滑り面４４、５２との間の静止摩擦係数が、滑り材４２、５０の上面の面圧に反比例するように、滑り支承２２、２６を構成してもよい。このようにすれば、滑り材４２、５０の上面の面圧が変化しても、滑り材４２、５０の上面と、滑り面４４、５２との間の静止摩擦力は常に同じ値になる。これにより、標準鉛直荷重よりも大きな鉛直荷重が上部建物１６の外周領域３０に作用した場合の滑り出し荷重は、標準鉛直荷重に基づいて設定した滑り出し荷重と同じになるので、上部建物１６に所定の免震性を与えることができる。
【００５９】
また、本発明の第１〜第３の実施形態では、鉛プラグ入り積層ゴム体２０と上部建物１６との間に第１滑り手段としての滑り支承２２を配置して、鉛プラグ入り積層ゴム体２０と上部建物１６とを滑り可能とし、鉛プラグ入り積層ゴム体２４と上部建物１６との間に第２滑り手段としての滑り支承２６を配置して、鉛プラグ入り積層ゴム体２４と上部建物１６とを滑り可能とした例を示したが、これに限らない。
【００６０】
例えば、図７の正面図に示すように、鉛プラグ入り積層ゴム体２０と基礎１４との間に第１滑り手段としての滑り支承２２を配置して、鉛プラグ入り積層ゴム体２０と基礎１４とを滑り可能とし、鉛プラグ入り積層ゴム体２４と基礎１４との間に第２滑り手段としての滑り支承２６を配置して、鉛プラグ入り積層ゴム体２４と基礎１４とを滑り可能としてもよい。
【００６１】
また、本発明の第１〜第３の実施形態で示した中央領域２８や外周領域３０の範囲は、あくまでも一例であり、中央領域２８や外周領域３０の範囲は、適宜設定すればよい。中央領域２８や外周領域３０の範囲の設定方法は、地震等によりロッキングが生じた上部建物１６の外周領域３０に作用する鉛直荷重が、変動して、標準鉛直荷重よりも大きくなり、滑り支承２６の滑り出し時における鉛プラグ入り積層ゴム体２４のゴム体３６の水平せん断歪みが過大になってゴム体３６がハードニングを起こしてしまう領域を外周領域３０とし、上部建物１６における平面視にて外周領域３０以外の領域を中央領域２８とする。
【００６２】
以上、本発明の第１〜第３の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、第１〜第３の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００６３】
(実施例）
【００６４】
本実施例では、数式を用いて、式（１）〜（４）の場合に、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量を、鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断変形量よりも小さくできることについて説明する。
【００６５】
まず、滑り支承において、係数をα、β、面圧（滑り材の上面に生じる圧力)をσ、受圧面積（滑り材の上面の面積）をＡとし、０≦β≦１とすると、摩擦係数（滑り材の上面と、滑り板の滑り面との間の摩擦係数)μは式（５）、軸力Ｎは式（６）、滑り出し荷重（滑り材の上面に対して滑り板の滑り面が滑り始める水平荷重)Ｑｓは式（７）によって求めることができる。
【００６６】
【数５】
【数６】
【数７】
そして、式（７）に式（５）、（６）を代入することにより、式（８）が得られる。
【００６７】
【数８】
次に、鉛プラグ入り積層ゴム体を構成するゴム体において、ゴム体のせん断弾性係数をＧ、ゴム体の総厚さをＨ、鉛プラグ入り積層ゴム体の水平せん断変形量をδとすると、せん断力Ｑは式（９）により求められる。ここで、Ｑｓ＝Ｑなので、式（８）、（９）より、式（１０）が得られる。
【００６８】
【数９】
【数１０】
次に、中央領域２８を支持する鉛プラグ入り積層ゴム体２０（図２を参照のこと）のα、β、Ｇ、Ｈ、σを、αｉｎ、β、Ｇｉｎ、Ｈｉｎ、σｉｎとし、外周領域３０を支持する鉛プラグ入り積層ゴム体２４（図２を参照のこと）のα、β、Ｇ、Ｈ、σを、αｏｕｔ、β、Ｇｏｕｔ、Ｈｏｕｔ、σｏｕｔとし、地震等によりロッキングが生じた上部建物１６の外周領域３０に作用する鉛直荷重が、中央領域２８に作用する鉛直荷重よりも大きくなった状態を想定して、σｉｎ＜σｏｕｔとすると、式（１０）は、式（１１）、（１２）になる。
【００６９】
【数１１】
【数１２】
ここで、δｉｎ＝δｏｕｔとすると、式（１１）、（１２）より式（１３）が成り立つ。そして、σｉｎ＜σｏｕｔ、かつ、０≦β≦１の条件下では、式（１４）が成り立つので、式（１５）が求められる。なお、β＝１の場合にのみ、式（１４）、（１５）において等号が成り立つ。
【００７０】
【数１３】
【数１４】
【数１５】
以下、β≒１の場合を考えると、αｉｎ＝αｏｕｔとしたときには、式（１５）は式（１６）となるので、式（１）及び式（２）の場合に、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量を、鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断変形量よりも小さくできることがわかる。
【００７１】
また、Ｇｉｎ／Ｈｉｎ＝Ｇｏｕｔ／Ｈｏｕｔとしたときには、式（１５）は式（１７）となるので、式（４）の場合に、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量を、鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断変形量よりも小さくできることがわかる。
【００７２】
【数１６】
【数１７】
【００７３】
また、式（９）より、受圧面積Ａが大きいほどせん断力Ｑが大きくなることがわかるので、式（３）の場合に、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量を、鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断変形量よりも小さくできることがわかる。
【００７４】
なお、β＝１の場合に、滑り材４２、５０の上面と、滑り面４４、５２との間の静止摩擦係数が、滑り材４２、５０の上面の面圧に反比例する構成になる。
【符号の説明】
【００７５】
１４ 基礎（下部構造物）
１６ 上部建物（上部構造物）
１８、５６、６０ 免震構造
２０ 鉛プラグ入り積層ゴム体（第１積層ゴム体）
２２ 滑り支承（第１滑り手段）
２４ 鉛プラグ入り積層ゴム体（第２積層ゴム体、荷重支持装置）
２６ 滑り支承（第２滑り手段）
２８ 中央領域
３０ 外周領域
５８ 荷重支持部材（荷重支持装置）
６２、６８、７４ ストッパー部材（変形規制手段）
７８ 高減衰積層ゴム体（第２積層ゴム体、荷重支持装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下部構造物上に上部構造物を免震支持する免震構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、基礎上に固定された積層ゴム体と、積層ゴム体の上端面に取り付けられた滑り材と、上部構造物の下面に固定され、滑り材が滑り変形する滑り面を下面に有する介在体と、を備えた免震支承装置が開示されている。
【０００３】
このような滑り型の免震支承装置（以下、「滑り免震装置」とする）は、積層ゴム体が基礎上に上部構造物を免震支持して、地震等の振動の上部構造物への伝達を低減するとともに、積層ゴム体を構成するゴム層に過大な変形が生じてハードニングを起こす前に滑り材が滑り出すように滑り材の滑り出し荷重（滑り材の上面と、介在体の滑り面との間に生じる静止摩擦力）を設定することによって、大地震時においても上部構造物への免震性を発揮させることができる。
【０００４】
ここで、上部構造物を、平面視にて内側の中央領域と外側の外周領域とに分けて考えると、地震等によりロッキングが生じた上部構造物の外周領域に作用する鉛直荷重は、静止状態にある上部構造物の外周領域に作用する鉛直荷重（以下、「標準鉛直荷重」とする）に対して大きく変動する。
【０００５】
滑り材の上面と介在体の滑り面との間に生じる静止摩擦力は、滑り材の上面と介在体の滑り面との間の静止摩擦係数に、滑り材の上面に作用する鉛直荷重を掛けた値になるので、滑り材の上面と介在体の滑り面との間の静止摩擦係数に標準鉛直荷重を掛けた値を滑り免震装置の滑り出し荷重として設定した場合、上部構造物の外周領域に作用する鉛直荷重が標準鉛直荷重よりも大きくなると、実際の滑り出し荷重は、設定した滑り出し荷重よりも大きくなってしてしまう。これにより、滑り出し時における積層ゴム体の水平せん断変形量が過大になり、積層ゴム体を構成するゴム層の水平せん断歪みも過大になってゴム層がハードニングを起こし、上部構造物への免震性が低下してしまうことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３１０４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は係る事実を考慮し、地震時等において、上部構造物の外周領域に作用する鉛直変動荷重の影響を受けることなく上部構造物への免震性を発揮させることができる免震構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、下部構造物上に設置され、上部構造物の中央領域を支持する第１積層ゴム体と、前記第１積層ゴム体と前記上部構造物、又は前記第１積層ゴム体と前記下部構造物とを滑り可能とする第１滑り手段と、前記下部構造物上に設置され、前記上部構造物の外周領域を支持する荷重支持装置と、前記荷重支持装置と前記上部構造物、又は前記荷重支持装置と前記下部構造物とを滑り可能とする第２滑り手段と、地震時に前記荷重支持装置に生じる水平せん断変形量を規制する変形規制手段と、を有する免震構造である。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、第１積層ゴム体、第１滑り手段、及び第２滑り手段によって、上部構造物を免震支持することにより、地震等の振動の上部構造物への伝達を低減することができる。また、地震時等において、上部構造物の外周領域に作用する鉛直変動荷重の影響を受けることなく上部構造物への免震性を発揮させることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記変形規制手段は、前記荷重支持装置の水平せん断剛性の大きさを前記第１積層ゴム体の水平せん断剛性の大きさよりも大きくしている。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、荷重支持装置の水平せん断剛性の大きさを第１積層ゴム体の水平せん断剛性の大きさよりも大きくすることにより、荷重支持装置に生じる水平せん断変形量を所定値よりも小さくすることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記変形規制手段は、前記荷重支持装置を、積層ゴム体を備えていない荷重支持部材にしている。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、荷重支持装置を、積層ゴム体を備えていない荷重支持部材によって構成することにより、荷重支持装置を積層ゴム体とした場合に考えられる「積層ゴム体を構成するゴム体がハードニングを起こすことにより、上部構造物への免震性が低下する。」といった問題が発生しない。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記荷重支持装置は、第２積層ゴム体であり、前記変形規制手段は、前記第２積層ゴム体の水平せん断変形量を規制するストッパー部材である。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、第１積層ゴム体と第２積層ゴム体とにより、下部構造物上に上部構造物を免震支持して、地震等の振動の上部構造物への伝達を低減することができる。また、ストッパー部材により第２積層ゴム体に生じる水平せん断変形量を規制し、第２積層ゴム体の水平せん断変形量を所定値よりも小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上記構成としたので、地震時等において、上部構造物の外周領域に作用する鉛直変動荷重の影響を受けることなく上部構造物への免震性を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る建築物を示す立面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る免震構造を示す正面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る免震構造を示す正面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る免震構造を示す正面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るストッパー部材を示す平面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るストッパー部材の変形例を示す正面断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る鉛プラグ入り積層ゴム体の設置変形例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明の実施形態では、鉄筋コンクリート造の建築物に本発明を適用した例を示すが、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、ＣＦＴ造（Concrete-Filled Steel Tube：充填形鋼管コンクリート構造）、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模の建築物に対して適用することができる。
【００１９】
まず、本発明の第１の実施形態に係る免震構造について説明する。
【００２０】
図１の立面図に示すように、建築物１０は、地盤１２上に設けられた下部構造物としての鉄筋コンクリート造の基礎１４と、上部構造物としての鉄筋コンクリート造の上部建物１６と、基礎１４と上部建物１６との間に配置された免震構造１８とを有している。
【００２１】
図２の正面図に示すように、免震構造１８は、第１積層ゴム体としての鉛プラグ入り積層ゴム体２０、第１滑り手段としての滑り支承２２、荷重支持装置となる第２積層ゴム体としての鉛プラグ入り積層ゴム体２４、第２滑り手段としての滑り支承２６、及び変形規制手段を有している。
【００２２】
鉛プラグ入り積層ゴム体２０は、基礎１４上に設置され、上部建物１６の平面視における中央領域２８を支持している。鉛プラグ入り積層ゴム体２４は、基礎１４上に設置され、上部建物１６の平面視における外周領域３０（上部建物１６の平面視における中央領域２８以外の領域）を支持している。
【００２３】
鉛プラグ入り積層ゴム２０は、円盤状のゴム体３２と円盤状の鋼製の板部材３４とを交互に複数積層して形成されており、平面視にてゴム体３２及び板部材３４の略中央に形成された孔に圧入された円柱状の鉛プラグの塑性変形によって減衰機能を発揮する。
【００２４】
鉛プラグ入り積層ゴム２４は、円盤状のゴム体３６と円盤状の鋼製の板部材３８とを交互に複数積層して形成されており、平面視にてゴム体３６及び板部材３８の略中央に形成された孔に圧入された円柱状の鉛プラグの塑性変形によって減衰機能を発揮する。
【００２５】
滑り支承２２は、滑り板４０及び滑り材４２によって構成されている。滑り板４０は、下面に滑り面４４が形成されており、上部建物１６の下面に取り付けられている。滑り材４２は、鉛プラグ入り積層ゴム体２０の上部フランジ４６上面に取り付けられており、上面が滑り板４０の滑り面４４に摺動可能に接触している。これにより、鉛プラグ入り積層ゴム体２０と、上部建物１６とを滑り変形可能としている。
【００２６】
滑り支承２６は、滑り板４８及び滑り材５０によって構成されている。滑り板４８は、下面に滑り面５２が形成されており、上部建物１６の下面に取り付けられている。滑り材５０は、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の上部フランジ５４上面に取り付けられており、上面が滑り板４８の滑り面５２に摺動可能に接触している。これにより、鉛プラグ入り積層ゴム体２４と、上部建物１６とを滑り変形可能としている。
【００２７】
滑り面４４、５２は、例えば、ステンレス鋼によって形成され、滑り材４２、５０は、例えば、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）によって形成されている。
【００２８】
そして、これらの構成により、滑り支承２２、２６は、滑り出し荷重以上の水平力が上部建物１６に作用したときに滑り変形し、基礎１４と上部建物１６とを水平方向へ相対移動させる。
【００２９】
また、免震構造１８では、式（１）に示すように、鉛プラグ入り積層ゴム体２４を構成するゴム体３６のせん断弾性係数Ｇｏｕｔを、鉛プラグ入り積層ゴム体２０を構成するゴム体３２のせん断弾性係数Ｇｉｎよりも大きくすることによって、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断剛性の大きさを鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断剛性の大きさよりも大きくしており、この構成を変形規制手段としている。そして、この変形規制手段により、地震時に鉛プラグ入り積層ゴム体２４に生じる水平せん断変形量を規制する。
【００３０】
【数１】
次に、本発明の第１の実施形態に係る免震構造の作用と効果について説明する。
【００３１】
本発明の第１の実施形態の免震構造１８では、鉛プラグ入り積層ゴム体２０、２４、及び滑り支承２２、２６が、基礎１４上に上部建物１６を免震支持して上部建物１６を免震化することにより、地震等の振動の上部建物１６への伝達を低減することができる。
【００３２】
また、変形規制手段によって、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断剛性の大きさを鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断剛性の大きさよりも大きくすることにより、滑り支承２６が滑り出す(滑り５０の上面に対して、滑り板４８の滑り面５２が摺動し始める）前の状態において、鉛プラグ入り積層ゴム体２４により基礎１４上に上部建物１６を確実に支持することができる。
【００３３】
また、変形規制手段により鉛プラグ入り積層ゴム体２４に生じる水平せん断変形量が規制されるので、地震時等に生じる上部建物１６のロッキング等によって標準鉛直荷重（静止状態にある上部建物１６の外周領域３０に作用する鉛直荷重）よりも大きな鉛直荷重が上部建物１６の外周領域３０に作用し、標準鉛直荷重に基づいて設定した（滑り支承２６の静止摩擦係数に標準鉛直荷重を掛けて求めた）滑り出し荷重よりも実際の滑り出し荷重が大きくなってしまった場合においても、上部建物１６に所定の免震性を与えることができる。
【００３４】
具体的には、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断剛性の大きさを鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断剛性の大きさよりも大きくすることにより、滑り支承２６が滑り出す（滑り５０の上面に対して、滑り板４８の滑り面５２が摺動し始める）時の鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量を、鉛プラグ入り積層ゴム体２４を構成するゴム体３６がハードニングを起こす所定値よりも小さくすることができる。
すなわち、地震時等において、上部建物１６の外周領域３０に作用する鉛直変動荷重の影響を受けることなく上部建物１６への免震性を発揮させることができる。
【００３５】
ここで、ハードニングとは、地震等により積層ゴム体が大変形を生じたときに、積層ゴム体を構成するゴム体が急激に硬化する現象のことを意味する。積層ゴム体を構成するゴム体にハードニングが発生すると、下部構造物（第１の実施形態では、基礎１４）から上部構造物（第１の実施形態では、上部建物１６）へ伝達される荷重が急増して免震効果が大きく損なわれる。
【００３６】
以上、本発明の第１の実施形態に係る免震構造について説明した。
【００３７】
なお、本発明の第１の実施形態では、鉛プラグ入り積層ゴム体２４を構成するゴム体３６のせん断弾性係数Ｇｏｕｔを、鉛プラグ入り積層ゴム体２０を構成するゴム体３２のせん断弾性係数Ｇｉｎよりも大きくすることによって、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断剛性の大きさを鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断剛性の大きさよりも大きくした例を示したが、式（２）に示すように、鉛プラグ入り積層ゴム体２４を構成するゴム体３６の総厚さＨｏｕｔを、鉛プラグ入り積層ゴム体２０を構成するゴム体３２の総厚さＨｉｎよりも小さくすることによって、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断剛性の大きさを鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断剛性の大きさよりも大きくしてもよいし、式（３）に示すように、鉛プラグ入り積層ゴム体２４を構成するゴム体３６の受圧面積Ａｏｕｔを、鉛プラグ入り積層ゴム体２０を構成するゴム体３２の受圧面積Ａｉｎよりも大きくすることによって、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断剛性の大きさを鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断剛性の大きさよりも大きくしてもよい。
【００３８】
【数２】
【数３】
次に、本発明の第２の実施形態に係る免震構造について説明する。
【００３９】
第２の実施形態の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。第２の実施形態の免震構造５６では、図３の正面図に示すように、上部建物１６の平面視における外周領域３０（上部建物１６の平面視における中央領域２８以外の領域）を支持する荷重支持装置を、積層ゴム体を備えていない荷重支持部材５８とし、この構成を変形規制手段としている。そして、この変形規制手段により、地震時に荷重支持装置に生じる水平せん断変形量を規制する。なお、荷重支持部材５８は、地震時に荷重支持装置に生じる水平せん断変形量を規制することが可能な水平せん断剛性を有する部材であればよく、例えば、荷重支持部材５８を、鉄筋コンクリートにより形成された柱状部材や鋼管としてもよい。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施形態に係る免震構造の作用と効果について説明する。
【００４１】
本発明の第２の実施形態の免震構造５６では、荷重支持装置を、積層ゴム体を備えていない荷重支持部材５８により構成することにより、荷重支持装置を積層ゴム体とした場合に考えられる「積層ゴム体を構成するゴム体がハードニングを起こすことにより、上部建物１６への免震性が低下する。」といった問題が発生しない。
【００４２】
また、荷重支持部材５８の鉛直剛性を、鉛プラグ入り積層ゴム体２０よりも大きくすることにより、上部建物１６から生じる鉛直荷重は、鉛直剛性の小さい鉛プラグ入り積層ゴム体２０に支持された中央領域２８の方が、鉛直剛性の大きい荷重支持部材５８に支持された外周領域３０よりも小さくなる。よって、滑り支承２２の静止摩擦力は大きくならないので、鉛プラグ入り積層ゴム体２０を構成するゴム体３２がハードニング起こすことを懸念する必要が無くなる。
【００４３】
次に、本発明の第３の実施形態に係る免震構造について説明する。
【００４４】
第３の実施形態の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。第３の実施形態の免震構造６０では、図４の正面図に示すように、変形規制手段を、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量を規制するストッパー部材６２としている。
【００４５】
ストッパー部材６２は、図４のＡ−Ａ矢視図である図５（ａ）に示すように、鋼製の底部６４と、底部６４上に一体に設けられた鋼製の円筒部６６とによって構成され、基礎１４上に設置されている。そして、鉛プラグ入り積層ゴム体２４は、底部６４上に設置されている。また、ストッパー部材６２の円筒部６６は、正面視にて上部フランジ５４の全部又は一部が円筒部６６内に配置される高さを有している。
【００４６】
ここで、図５（ａ）に示すように、上部建物１６の静止状態における、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の上部フランジ５４の外周面と、ストッパー部材６２の円筒部６６の内周面との間の水平距離を所定値としての値ｄとすると、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量が値ｄに達したときに、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の上部フランジ５４の外周面が、ストッパー部材６２の円筒部６６の内周面に接触し、それ以上の変形を阻止する。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施形態に係る免震構造の作用と効果について説明する。
【００４８】
本発明の第３の実施形態の免震構造６０では、ストッパー部材６２により鉛プラグ入り積層ゴム体２４に生じる水平せん断変形量を規制し、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量を値ｄよりも小さくすることができる。
【００４９】
例えば、免震性能を発揮させることが可能な（鉛プラグ入り積層ゴム体２４を構成するゴム体３６がハードニングを起こさない）鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量の最大値を値ｄとすれば、地震時等に生じる上部建物１６のロッキング等によって標準鉛直荷重（静止状態にある上部建物１６の外周領域３０に作用する鉛直荷重）よりも大きな鉛直荷重が上部建物１６の外周領域３０に作用し、標準鉛直荷重に基づいて設定した（滑り支承２６の静止摩擦係数に標準鉛直荷重を掛けて求めた）滑り支承２６の滑り出し荷重よりも実際の滑り出し荷重が大きくなってしまったときにおいても、鉛プラグ入り積層ゴム体２４に所定の免震性を発揮させることができる。
すなわち、地震時等において、上部建物１６の外周領域３０に作用する鉛直変動荷重の影響を受けることなく上部建物１６への免震性を発揮させることができる。
【００５０】
以上、本発明の第３の実施形態に係る免震構造について説明した。
【００５１】
なお、本発明の第３の実施形態では、鉛プラグ入り積層ゴム体２４を構成するゴム体３６がハードニングを起こさない、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量の最大値を値ｄとした一例を示したが、積層ゴム体を構成するゴム体は、一般的に、積層ゴム体の水平せん断歪が２５０％（水平せん断変形量がゴム体の総厚さの２．５倍）になったときにハードニングを起こすので、この水平せん断変形量（＝ゴム体の総厚さ×２．５）よりも値ｄを小さくするのが好ましい。
【００５２】
また、本発明の第３の実施形態では、底部６４と円筒部６６とによってストッパー部材６２を構成した例を示したが、ストッパー部材は、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量を規制することができれば、どのような形状でもよいし、どのような材料によって形成してもよい。
【００５３】
例えば、図５（ｂ）の平面図に示すストッパー部材６８のように、鋼製の底部７０と、底部７０上に一体に設けられた鋼製の角筒部７２とによって構成してもよいし、図５（ｃ）の平面図に示すストッパー部材７４のように、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の上部フランジ５４の周囲を取り囲むように等間隔に配置された複数の鋼製の棒状部材７６によって構成してもよい。なお、図５（ｂ）には、上部フランジ５４の平面形状を正方形にした例が示されている。
【００５４】
また、例えば、図６の正面断面図に示すように、基礎１４上に設置した高減衰積層ゴム体７８を荷重支持装置にして、平面視にて高減衰積層ゴム体７８の略中央に略鉛直に形成された孔８２へ、周囲に隙間を有するようにして挿入され、基礎１４上に設置された下部フランジ８４に下端部が固定された鋼製の円柱部材８０をストッパー部材としてもよい。
【００５５】
以上、本発明の第１〜第３の実施形態について説明した。
【００５６】
なお、本発明の第１〜第３の実施形態では、第１積層ゴム体２０、及び第２積層ゴム体２４を、鉛プラグ入り積層ゴム体とした例を示したが、他の構成の積層ゴム体としてもよい。例えば、第１積層ゴム体、及び第２積層ゴム体を、高減衰積層ゴム体や天然ゴム系積層ゴム体としてもよい。
【００５７】
また、本発明の第１〜第３の実施形態では、変形規制手段により第２積層ゴム体２４の水平せん断剛性を大きくすることによって、上部建物１６の外周領域３０に作用する鉛直変動荷重の影響を受けることなく上部建物１６への免震性を発揮させる例を示したが、式（４）に示すように、第２滑り手段としての滑り支承２６（滑り材５０の上面と、滑り板４８の滑り面５２との間）の静止摩擦係数μｏｕｔの大きさを、第１滑り手段としての滑り支承２２（滑り材４２の上面と、滑り板４０の滑り面４４との間）の静止摩擦係数μｉｎの大きさよりも小さくしてもよい。
【００５８】
【数４】
また、滑り材４２、５０の上面と、滑り面４４、５２との間の静止摩擦係数が、滑り材４２、５０の上面の面圧に反比例するように、滑り支承２２、２６を構成してもよい。このようにすれば、滑り材４２、５０の上面の面圧が変化しても、滑り材４２、５０の上面と、滑り面４４、５２との間の静止摩擦力は常に同じ値になる。これにより、標準鉛直荷重よりも大きな鉛直荷重が上部建物１６の外周領域３０に作用した場合の滑り出し荷重は、標準鉛直荷重に基づいて設定した滑り出し荷重と同じになるので、上部建物１６に所定の免震性を与えることができる。
【００５９】
また、本発明の第１〜第３の実施形態では、鉛プラグ入り積層ゴム体２０と上部建物１６との間に第１滑り手段としての滑り支承２２を配置して、鉛プラグ入り積層ゴム体２０と上部建物１６とを滑り可能とし、鉛プラグ入り積層ゴム体２４と上部建物１６との間に第２滑り手段としての滑り支承２６を配置して、鉛プラグ入り積層ゴム体２４と上部建物１６とを滑り可能とした例を示したが、これに限らない。
【００６０】
例えば、図７の正面図に示すように、鉛プラグ入り積層ゴム体２０と基礎１４との間に第１滑り手段としての滑り支承２２を配置して、鉛プラグ入り積層ゴム体２０と基礎１４とを滑り可能とし、鉛プラグ入り積層ゴム体２４と基礎１４との間に第２滑り手段としての滑り支承２６を配置して、鉛プラグ入り積層ゴム体２４と基礎１４とを滑り可能としてもよい。
【００６１】
また、本発明の第１〜第３の実施形態で示した中央領域２８や外周領域３０の範囲は、あくまでも一例であり、中央領域２８や外周領域３０の範囲は、適宜設定すればよい。中央領域２８や外周領域３０の範囲の設定方法は、地震等によりロッキングが生じた上部建物１６の外周領域３０に作用する鉛直荷重が、変動して、標準鉛直荷重よりも大きくなり、滑り支承２６の滑り出し時における鉛プラグ入り積層ゴム体２４のゴム体３６の水平せん断歪みが過大になってゴム体３６がハードニングを起こしてしまう領域を外周領域３０とし、上部建物１６における平面視にて外周領域３０以外の領域を中央領域２８とする。
【００６２】
以上、本発明の第１〜第３の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、第１〜第３の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００６３】
(実施例）
【００６４】
本実施例では、数式を用いて、式（１）〜（４）の場合に、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量を、鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断変形量よりも小さくできることについて説明する。
【００６５】
まず、滑り支承において、係数をα、β、面圧（滑り材の上面に生じる圧力)をσ、受圧面積（滑り材の上面の面積）をＡとし、０≦β≦１とすると、摩擦係数（滑り材の上面と、滑り板の滑り面との間の摩擦係数)μは式（５）、軸力Ｎは式（６）、滑り出し荷重（滑り材の上面に対して滑り板の滑り面が滑り始める水平荷重)Ｑｓは式（７）によって求めることができる。
【００６６】
【数５】
【数６】
【数７】
そして、式（７）に式（５）、（６）を代入することにより、式（８）が得られる。
【００６７】
【数８】
次に、鉛プラグ入り積層ゴム体を構成するゴム体において、ゴム体のせん断弾性係数をＧ、ゴム体の総厚さをＨ、鉛プラグ入り積層ゴム体の水平せん断変形量をδとすると、せん断力Ｑは式（９）により求められる。ここで、Ｑｓ＝Ｑなので、式（８）、（９）より、式（１０）が得られる。
【００６８】
【数９】
【数１０】
次に、中央領域２８を支持する鉛プラグ入り積層ゴム体２０（図２を参照のこと）のα、β、Ｇ、Ｈ、σを、αｉｎ、β、Ｇｉｎ、Ｈｉｎ、σｉｎとし、外周領域３０を支持する鉛プラグ入り積層ゴム体２４（図２を参照のこと）のα、β、Ｇ、Ｈ、σを、αｏｕｔ、β、Ｇｏｕｔ、Ｈｏｕｔ、σｏｕｔとし、地震等によりロッキングが生じた上部建物１６の外周領域３０に作用する鉛直荷重が、中央領域２８に作用する鉛直荷重よりも大きくなった状態を想定して、σｉｎ＜σｏｕｔとすると、式（１０）は、式（１１）、（１２）になる。
【００６９】
【数１１】
【数１２】
ここで、δｉｎ＝δｏｕｔとすると、式（１１）、（１２）より式（１３）が成り立つ。そして、σｉｎ＜σｏｕｔ、かつ、０≦β≦１の条件下では、式（１４）が成り立つので、式（１５）が求められる。なお、β＝１の場合にのみ、式（１４）、（１５）において等号が成り立つ。
【００７０】
【数１３】
【数１４】
【数１５】
以下、β≒１の場合を考えると、αｉｎ＝αｏｕｔとしたときには、式（１５）は式（１６）となるので、式（１）及び式（２）の場合に、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量を、鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断変形量よりも小さくできることがわかる。
【００７１】
また、Ｇｉｎ／Ｈｉｎ＝Ｇｏｕｔ／Ｈｏｕｔとしたときには、式（１５）は式（１７）となるので、式（４）の場合に、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量を、鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断変形量よりも小さくできることがわかる。
【００７２】
【数１６】
【数１７】
【００７３】
また、式（９）より、受圧面積Ａが大きいほどせん断力Ｑが大きくなることがわかるので、式（３）の場合に、鉛プラグ入り積層ゴム体２４の水平せん断変形量を、鉛プラグ入り積層ゴム体２０の水平せん断変形量よりも小さくできることがわかる。
【００７４】
なお、β＝１の場合に、滑り材４２、５０の上面と、滑り面４４、５２との間の静止摩擦係数が、滑り材４２、５０の上面の面圧に反比例する構成になる。
【符号の説明】
【００７５】
１４ 基礎（下部構造物）
１６ 上部建物（上部構造物）
１８、５６、６０ 免震構造
２０ 鉛プラグ入り積層ゴム体（第１積層ゴム体）
２２ 滑り支承（第１滑り手段）
２４ 鉛プラグ入り積層ゴム体（第２積層ゴム体、荷重支持装置）
２６ 滑り支承（第２滑り手段）
２８ 中央領域
３０ 外周領域
５８ 荷重支持部材（荷重支持装置）
６２、６８、７４ ストッパー部材（変形規制手段）
７８ 高減衰積層ゴム体（第２積層ゴム体、荷重支持装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部構造物上に設置され、上部構造物の中央領域を支持する第１積層ゴム体と、
前記第１積層ゴム体と前記上部構造物、又は前記第１積層ゴム体と前記下部構造物とを滑り可能とする第１滑り手段と、
前記下部構造物上に設置され、前記上部構造物の外周領域を支持する荷重支持装置と、
前記荷重支持装置と前記上部構造物、又は前記荷重支持装置と前記下部構造物とを滑り可能とする第２滑り手段と、
地震時に前記荷重支持装置に生じる水平せん断変形量を規制する変形規制手段と、
を有する免震構造。
【請求項２】
前記変形規制手段は、前記荷重支持装置の水平せん断剛性の大きさを前記第１積層ゴム体の水平せん断剛性の大きさよりも大きくしている請求項１に記載の免震構造。
【請求項３】
前記変形規制手段は、前記荷重支持装置を、積層ゴム体を備えていない荷重支持部材にしている請求項１に記載の免震構造。
【請求項４】
前記荷重支持装置は、第２積層ゴム体であり、
前記変形規制手段は、前記第２積層ゴム体の水平せん断変形量を規制するストッパー部材である請求項１に記載の免震構造。
【請求項１】
下部構造物上に設置され、上部構造物の中央領域を支持する第１積層ゴム体と、
前記第１積層ゴム体と前記上部構造物、又は前記第１積層ゴム体と前記下部構造物とを滑り可能とする第１滑り手段と、
前記下部構造物上に設置され、前記上部構造物の外周領域を支持する荷重支持装置と、
前記荷重支持装置と前記上部構造物、又は前記荷重支持装置と前記下部構造物とを滑り可能とする第２滑り手段と、
地震時に前記荷重支持装置に生じる水平せん断変形量を規制する変形規制手段と、
を有する免震構造。
【請求項２】
前記変形規制手段は、前記荷重支持装置の水平せん断剛性の大きさを前記第１積層ゴム体の水平せん断剛性の大きさよりも大きくしている請求項１に記載の免震構造。
【請求項３】
前記変形規制手段は、前記荷重支持装置を、積層ゴム体を備えていない荷重支持部材にしている請求項１に記載の免震構造。
【請求項４】
前記荷重支持装置は、第２積層ゴム体であり、
前記変形規制手段は、前記第２積層ゴム体の水平せん断変形量を規制するストッパー部材である請求項１に記載の免震構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１４９１１（Ｐ２０１３−１４９１１Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４７３７８（Ｐ２０１１−１４７３７８）
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（５９６０３３５７６）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（５９６０３３５７６）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
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