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公開番号2024167850
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-04
出願番号2023084217
出願日2023-05-22
発明の名称構造物の免震装置
出願人株式会社安藤・間,国立大学法人東北大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F16F 15/02 20060101AFI20241127BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】地震時における免震層の応答変位及び構造物の上部構造の応答加速度の双方を良好に抑制できる構造物の免震装置を提供する。
【解決手段】本発明による構造物の免震装置1は、免震層MLに設けられており、両端間の変位差、両端間の速度差及び両端間の加速度差にそれぞれ比例する抵抗力を発生させる第1ばね要素S1、第1粘性要素D1及び第1慣性要素I1と、互いに直列に接続された第2慣性要素I2、第2ばね要素S2及び第2粘性要素D2を有するISD部を備える。これらの4つの力学要素は、互いに並列の関係にあるとともに、上部構造SUと下部構造SLに接続されており、4つの力学要素の諸元(h_p、h_s、κ_p、μ_p)は、免震層MLの動剛性を表す動剛性パラメータ(損失係数)が、互いに異なる所定の第1及び第2振動数においてそれぞれ所定の第1及び第2目標値になるように設定されている。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
構造物の上部構造と下部構造との間の免震層に設けられ、前記下部構造から前記上部構造への地震動の伝達を抑制する構造物の免震装置であって、
両端間の変位差に比例する抵抗力を発生させる第１ばね要素と、
両端間の速度差に比例する抵抗力を発生させる第１粘性要素と、
両端間の加速度差に比例する抵抗力を発生させる第１慣性要素と、
互いに直列に接続された第２慣性要素、第２ばね要素及び第２粘性要素を有するＩＳＤ部と、を備え、
前記第１ばね要素、前記第１粘性要素、前記第１慣性要素及び前記ＩＳＤ部は、互いに並列の関係にあるとともに、前記上部構造と前記下部構造に接続されており、
前記第１ばね要素、前記第１粘性要素、前記第１慣性要素及び前記ＩＳＤ部の諸元は、前記免震層の動剛性を表す動剛性パラメータが、互いに異なる所定の第１振動数及び第２振動数においてそれぞれ所定の第１目標値及び第２目標値になるように設定されていることを特徴とする構造物の免震装置。
続きを表示（約 520 文字）【請求項２】
前記動剛性パラメータは、前記免震層の損失係数であることを特徴とする、請求項１に記載の構造物の免震装置。
【請求項３】
互いに直列に接続された第３ばね要素及び第３粘性要素によって構成されたＳＤ部をさらに備え、
当該ＳＤ部は、前記第１ばね要素、前記第１粘性要素、前記第１慣性要素及び前記ＩＳＤ部と並列の関係にあるとともに、前記上部構造と前記下部構造に接続されており、
前記ＳＤ部の諸元は、前記第１粘性要素、前記第１慣性要素及び前記ＩＳＤ部の前記諸元とともに、前記免震層の動剛性パラメータが前記第１及び第２振動数においてそれぞれ前記第１及び第２目標値になるように設定されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の構造物の免震装置。
【請求項４】
前記ＩＳＤ部は複数の前記ＩＳＤ部によって構成され、当該複数のＩＳＤ部の前記諸元は、前記第１ばね要素、前記第１粘性要素及び前記第１慣性要素の前記諸元とともに、前記免震層の動剛性パラメータが前記第１及び第２振動数においてそれぞれ前記第１及び第２目標値になるように設定されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の構造物の免震装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震建物などの構造物に設けられ、下部構造から上部構造への地震動の伝達を抑制する構造物の免震装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の構造物の免震装置として、上部構造と下部構造との間の免震層にアイソレータとダンパを併設したタイプのものが知られており、例えば特許文献１に開示されている。このタイプの免震装置では、アイソレータは、積層ゴム支承や、滑り支承、転がり支承などで構成されており、上部構造の鉛直荷重を支持するとともに、地震時、下部構造に対する上部構造の水平方向の変位を許容することで、上部構造の動きを長周期化し、上部構造への振動の伝達を抑制する。一方、ダンパは、オイルダンパなどの流体系ダンパや、摩擦ダンパなどの履歴系ダンパで構成されており、上部構造の変位に対して減衰効果を発揮し、その振動を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－２２２０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したアイソレータとダンパを併設したタイプの免震装置では一般に、アイソレータの作用により、上部構造の変位が免震層に集中するため、大きな免震クリアランス（動きしろ）が必要になる。このため、都市部などの狭い敷地において、あるいは近年、発生が懸念される大きな地震に対して、必要な免震クリアランスを確保することが困難と判断され、免震化を断念せざるを得ない場合がある。
【０００５】
この問題に対応するために、例えば流体系ダンパの数を増やし、免震層の変位を抑制することが考えられる。しかし、その場合、免震層の動剛性 (Dynamic stiffness)は、振動数に応じて変化し、例えば減衰定数は振動数に比例して増加するという特性を有する。また、免震構造の地震応答において、免震層の変位は、構造物の１次固有振動数付近の動剛性との相関性が高いのに対し、上部構造の加速度は、２～３次固有振動数付近の動剛性との相関性が高い。このため、上記のように、流体系ダンパの数を増やし、１次固有振動数付近における減衰定数を、免震層の変位を抑制するように調整できたとしても、２次以上の固有振動数付近では、減衰定数が過大になってしまい、上部構造の加速度を抑制することができない。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、地震時における免震層の応答変位及び構造物の上部構造の応答加速度の双方を良好に抑制することができる構造物の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】
【０００７】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、構造物の上部構造と下部構造との間の免震層に設けられ、下部構造から上部構造への地震動の伝達を抑制する構造物の免震装置であって、両端間の変位差に比例する抵抗力を発生させる第１ばね要素と、両端間の速度差に比例する抵抗力を発生させる第１粘性要素と、両端間の加速度差に比例する抵抗力を発生させる第１慣性要素と、互いに直列に接続された第２慣性要素、第２ばね要素及び第２粘性要素を有するＩＳＤ部と、を備え、第１ばね要素、第１粘性要素、第１慣性要素及びＩＳＤ部は、互いに並列の関係にあるとともに、上部構造と下部構造に接続されており、第１ばね要素、第１粘性要素、第１慣性要素及びＩＳＤ部の諸元は、免震層の動剛性を表す動剛性パラメータが、互いに異なる所定の第１振動数及び第２振動数においてそれぞれ所定の第１目標値及び第２目標値になるように設定されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明による構造物の免震装置は、構造物の上部構造と下部構造の間の免震層に設けられており、第１ばね要素、第１粘性要素、第１慣性要素及びＩＳＤ部の計４つの力学要素を備える。ＩＳＤ部は、第２慣性要素、第２ばね要素及び第２粘性要素が互いに直列に接続されたものである。上記の４つの力学要素は、互いに並列の関係にあるとともに、上部構造と下部構造に接続されている。
【０００９】
また、上記の構成において、４つの力学要素の諸元は、免震層の動剛性を表す動剛性パラメータが、互いに異なる所定の第１振動数及び第２振動数においてそれぞれ所定の第１目標値及び第２目標値になるように設定されている。これにより、所定の２つの振動数において、免震層の動剛性パラメータがそれぞれの目標値に調整されることによって、地震時における免震層の応答変位を良好に抑制することができるとともに、従来の場合の減衰定数と異なり、より高い振動数域における動剛性パラメータの過大化が回避されるので、地震時における上部構造の応答加速度を良好に抑制することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の構造物の免震装置において、動剛性パラメータは、免震層の損失係数であることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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