JP2000008641A - 建築物の免震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉛直方向に対する剛性を向上させて建築物の
鉛直荷重を支持し、建築物とその基礎との接触部分のず
れを防止できる建築物の免震装置を提供する。 【解決手段】 建築物の土台１とその基礎２との間に介
在される免震装置３を、上下一対のゴム板フランジ４
と、一対のゴム板フランジ４の間に介在される複数の積
層ゴム部材５とから構成する。複数の積層ゴム部材５を
水平方向に隙間をおいて並べ、各積層ゴム部材５を、ゴ
ム９とステンレスプレート１０とを鉛直方向に交互に積
層して構成するとともに、各積層ゴム部材５の高さをそ
の直径よりも高くする。ゴム９間にステンレスプレート
１０が介在されているので、ゴム単体の場合に比べ、大
きな剛性を得ることができ、大きな荷重を支持すること
もできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層ゴムのアイソ
レータ(isolator)からなる建築物の免震装置の改良に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄筋コンクリート製の建築物の基
礎部分に免震積層ゴム等を設置した免震装置が広く知ら
れている。しかし、この種の装置は、木造建築等の一般
住宅には不向きであるため、近年、一般住宅に対応可能
な免震装置の開発が進められている。

【０００３】この点に鑑み、特開平７−１３９２１７号
公報には、横揺れ及び縦揺れを吸収するため、木造建築
物の土台と基礎上面との間に免震耐荷重用ゴムからなる
ブロック体を介装し、このブロック体にその幅方向に沿
って複数個の溝及び中空穴を形成した免震装置が開示さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の免震装置は、以
上のように構成され、ブロック体に設けた溝及び中空穴
が幅方向に沿って形成されているので、ブロック体の幅
方向の水平剛性が高く、幅方向に振動する地震動に対し
て免震効果が小さいという問題があった。また、中空部
の存在により、仕切壁のみに建築物の鉛直荷重が作用す
るので、建築物を十分に支持することが困難になるとい
う問題があった(ブロック体の鉛直方向の剛性が十分に
確保できない)。さらに、上記ブロック体では、鉛直方
向に圧縮した場合、水平外方向に凸状に膨出するので、
鉛直方向に対して高い剛性(ばね定数)を得ることができ
ないという問題もあった。

【０００５】本発明は上記に鑑みなされたもので、横揺
れを良好に吸収し、鉛直方向に対する剛性を向上させて
建築物の鉛直荷重を良好に支持し、建築物とその基礎と
の接触部分のずれを有効に防止することのできる建築物
の免震装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明にお
いては、上記課題を達成するため、建築物に対する地震
エネルギを免震装置で遮断吸収するものにおいて、上記
免震装置は、上記建築物とその基礎との間に介在される
上下一対のゴムフランジと、この一対のゴムフランジの
間に介在される複数の積層ゴム部材とを含み、該複数の
積層ゴム部材を水平方向に隙間をおいて並べ、各積層ゴ
ム部材を、ゴムと中間膨出規制板とを鉛直方向に交互に
積層して構成するとともに、該各積層ゴム部材の高さを
その直径よりも高くしたことを特徴としている。

【０００７】なお、少なくとも上記一対のゴムフランジ
のいずれか一方にほぼ鉛直に設けられる取付突部を備え
てなることが好ましい。また、上記各中間膨出規制板の
積層面から上記ゴムに突出埋設される分断防止ピンを備
えてなることが好ましい。また、上記各中間膨出規制板
に貫通口を備え、この貫通口を介して上下のゴムを一体
成形することが望ましい。さらに、上記取付突部の自由
端部外周にテーパを備えると良い。

【０００８】ここで、特許請求の範囲における建築物に
は、少なくとも木造建築等の一般住宅や個人住宅が含ま
れる。また、上下一対のゴムフランジとゴムとは、耐老
化性や耐油性に優れるクロロプレンゴム(CR)、耐老化性
に優れるエチレン−プロピレンゴム(EPDM)、耐油性に優
れるアクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、耐老化
性、耐候性、及び耐熱性等に優れるシリコーンゴム(け
い素ゴム)、優れた機械的性質や弾性を有する天然ゴ
ム、又は高減衰積層ゴム等を用いてインサート成形や接
着等により構成される。これらのゴムには、加硫剤(硫
黄等)、加硫促進剤(チアノゾール類やチウラム剤等)、
補強剤(カーボンブラック等)、充填剤(酸化カルシウム
等)、又は老化防止剤(アミノ系又はフェノール系ラジカ
ル禁止剤等)等を適宜配合することができる。

【０００９】ゴムフランジは、平面円形、矩形、小判
形、楕円形、又は多角形等に構成することができる。各
積層ゴム部材、ゴム、及び中間膨出規制板も、平面円
形、矩形、小判形、楕円形、又は多角形等に構成するこ
とができる。また、複数の積層ゴム部材は、XY方向にマ
トリックスや千鳥形等の配列で適宜並べられる。複数の
積層ゴム部材の数やその相互間の隙間は、適宜増減変更
することができる。

【００１０】各積層ゴム部材は、５mmから１５mm程度の
径を有すると良い。中間膨出規制板は、SS４００、SN４
００Ａ、SPCC鋼板、又はSPHC鋼板(熱間圧延材)等を使用
して構成することができる。また、取付突部は、一対の
ゴムフランジや一のゴムフランジの中央部、側部、若し
くは隅部等に単数複数一体的に、あるいは別体として成
形、垂設、螺着、又は立設等される。また、ほぼ鉛直と
いう用語には、厳密な意味の鉛直と、おおよそ鉛直と認
められる状態の鉛直のいずれもが含まれる。

【００１１】分断防止ピンは、各中間膨出規制板の表裏
面に単数複数設けられる。この分断防止ピンは、拡径部
や縮径部を単数複数備えたピン構造(横断面円形、矩
形、小判形、楕円形、又は多角形等いずれでも良い)に
構成されたり、周面に凹凸部(例えば、凹み穴や釘形等)
を単数複数備えた円錐又は角錐構造等に適宜構成され
る。さらに、貫通口は、横断面円形、矩形、小判形、楕
円形、又は多角形等の形で各中間膨出規制板に単数複数
設けられる。

【００１２】請求項１記載の発明によれば、地震エネル
ギの入力時に建築物と基礎とが相対的に水平方向に変位
すると、上下一対のゴムフランジが相互に逆向きに変位
し、この変位作用に伴い複数の積層ゴム部材がそれぞれ
変形し、基礎から建築物に対する地震動が遮断吸収され
る。また、鉛直方向に積層ゴム部材が圧縮されると、ゴ
ムの水平横方向に対する動きが中間膨出規制板との結合
により規制され、水平横方向に対するはみだしが小さく
なる。このため、中間膨出規制板を有しないゴム単体の
場合に比べ、大きな剛性を得ることができ、しかも、ほ
ぼ密集した複数の積層ゴム部材が大きな建築物の鉛直荷
重を支持する。

【００１３】また、水平方向に対しては、ゴム特有の柔
軟な剛性と変形性とを得ることができる。また、建築物
には上方のゴムフランジが、基礎には下方のゴムフラン
ジがそれぞれ接触するので、接触面積を拡大でき、ゴム
フランジが建築物及び基礎に対してずれにくくなる。さ
らに、各積層ゴム部材が縦長なので、免震構造が長周期
化する。

【００１４】また、請求項２の発明によれば、建築物及
び又は基礎に取付突部が保持されて一体化するので、建
築物及び又は基礎に対してゴムフランジのずれることが
ない。また、請求項３記載の発明によれば、建築物と基
礎とが水平方向に変位しても、上下のゴムの内部に中間
膨出規制板の分断防止ピンがそれぞれ突出して内蔵され
ているので、これらが分離しにくく、ゴム及び中間膨出
規制板の損傷や破断等が抑制防止される。また、請求項
４記載の発明によれば、ゴムと中間膨出規制板との一体
成形が容易化する。さらに、請求項５記載の発明によれ
ば、建築物及び又は基礎に対する取付突部の差し込みが
容易になる。また、建築物及び又は基礎と免震装置との
間の締結力も強まる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態になんら
限定されるものではない。本実施形態における建築物の
免震装置は、図１や図２に示すように、個人住宅等の木
造建築物の土台１と基礎２との間に介在される免震装置
３を備え、この免震装置３を、上下一対のゴム板フラン
ジ４と、この一対のゴム板フランジ４間の隙間に介在さ
れる複数の積層ゴム部材５とから一体構成するようにし
ている。

【００１６】土台１は、例えば木製の角材からなり、そ
の上面に図示しない大引きや根太等が支持される。ま
た、基礎２は、コンクリートからなる横断面ほぼ矩形に
成形され、図示しないアンカボルトが埋設されており、
このアンカボルトの外周には図示しないゴム製の免震筒
が嵌合されている。このアンカボルトは、土台１を貫通
してその上端部が図示しないナットで螺締めされること
により、土台１と基礎２とを結合するよう機能する。

【００１７】ゴム板フランジ４は、土台１及び基礎２と
ほぼ同じ幅寸法の板形に成形され、上部ゴム板フランジ
６の上面全体が土台１の下面に密接され、下部ゴム板フ
ランジ７の下面全体が基礎２の上面に密接される。これ
ら上部ゴム板フランジ６と下部ゴム板フランジ７の両側
には、図３や図５に示すように、取付穴がそれぞれ穿設
され、各取付穴には取付突部８が鉛直に嵌着されてい
る。各取付突部８は、その外径寸法が１５〜２０mm程度
のほぼ円柱形に構成され、土台１あるいは基礎２の図示
しない保持孔にそれぞれ嵌着される。

【００１８】複数の積層ゴム部材５は、上部ゴム板フラ
ンジ６と下部ゴム板フランジ７の対向面間のほぼ全域に
わたり、水平方向に向けほぼ千鳥形に並設されるととも
に、隙間をおいてほぼ均一に隣接されており、上部ゴム
板フランジ６と下部ゴム板フランジ７とに端部が一体成
形されている(図４及び図５参照)。隙間は、５〜１５mm
程度とされ、複数の積層ゴム部材５に鉛直荷重が作用し
て圧縮しても、隣接する積層ゴム部材５同士が相互に干
渉しないよう機能する。

【００１９】各積層ゴム部材５は、図５ないし図７に示
すように、円柱形のゴム９と、耐酸や耐食性に優れる円
板形のステンレスプレート１０とを鉛直方向に交互に一
体積層した縦長構造に構成されている。この積層ゴム部
材５は、その高さが直径の２倍以上の高さに成形され、
水平変形量が十分に確保されている。また、ステンレス
プレート１０は、レーザカット等で加工され、表裏面
(積層面)の中心部及び外周部からは分断防止ピンとして
複数のステンレスピン１１が所定の間隔で突出してお
り、各ステンレスピン１１の自由端部(先端部)外周には
エンドレスの凹部１２が周方向に向けて形成されてい
る。このような複数のステンレスピン１１は、上下のゴ
ム９の内部にそれぞれ突出埋設され、ゴム９とステンレ
スプレート１０との分離・抜脱を簡易な構成で防止する
よう機能する。

【００２０】上記構成によれば、一対のゴム板フランジ
４にわたってほぼ均一に配置された複数の積層ゴム部材
５が各々変形するので、水平方向のあらゆる向きの横揺
れに対し、基礎２から土台１に伝わる地震動をきわめて
良好に吸収することができる。また、複数の積層ゴム部
材５が相互に近接配置されているので、密集した複数の
積層ゴム部材５により建築物の鉛直荷重を確実に支持す
ることができる。また、土台１及び基礎２に対して一対
のゴム板フランジ４がそれぞれ接触するので、広い接触
面積の確保が期待できる。また、土台１と基礎２とに取
付突部８がそれぞれ嵌入・保持されるので、土台１と基
礎２に対して一対のゴム板フランジ４がずれることが全
くなく、確実に密着した状態を維持することが可能にな
る。

【００２１】また、ゴム９間にステンレスプレート１０
が介在されているので、ゴム単体の場合に比べ、実に大
きな剛性を得ることができるとともに、大きな荷重を支
持することができる。この点を詳説すると、ゴム単体の
場合には、鉛直方向に圧縮すると、周方向にゴムが凸状
に膨出する。これに対し、ゴム間にステンレスプレート
１０が介在密着されている場合、圧縮変形に対するゴム
９の周方向への動きがステンレスプレート１０に拘束さ
れるので、ゴム自体の膨出が非常に小さくなる。すなわ
ち、自由表面積を小さくすることにより、ゴム本体が有
する自由な変形を拘束し、ゴム９の非圧縮性(ポアソン
比ν≒０．４９９９)による体積弾性率程度の鉛直弾性
を得ることができる。

【００２２】この結果、積層ゴム部材５の圧縮変形はゴ
ム９より小さくなり、鉛直方向に高い剛性(ばね定数)が
得られる。これに対し、水平方向に対しては、ゴム９が
せん断変形し、接着が拘束条件とならないため、両者と
も同じ剛性となる。したがって、積層ゴム部材５では鉛
直方向に高い剛性、水平方向には柔らかい剛性が得ら
れ、その比率はゴム９のせん断弾性係数とゴム９の１層
当たりの厚さにより変化させることができる。さらにま
た、各積層ゴム部材５が縦長構造に構成されているの
で、免震装置を長周期にすることが可能になる。

【００２３】次に、図８は本発明の第２の実施形態を示
すもので、この場合には、各取付突部８の自由端部の外
周に先細りのテーパ１３を形成して挿入しやすくしてい
る。その他の点に関しては、上記実施形態と同様である
ので説明を省略する。本実施形態においても、上記実施
形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、先細りのテ
ーパ１３を備えているので、土台１と基礎２に対する取
付突部８のセットがきわめて容易化する。

【００２４】次に、図９は本発明の第３の実施形態を示
すもので、この場合には、各ステンレスプレート１０の
中心部に円形の貫通口１４を穿設し、全てのゴム９とス
テンレスプレート１０とを一体成形するようにしてい
る。他の点に関しては、上記実施形態と同様であるので
説明を省略する。

【００２５】本実施形態においても、上記実施形態と同
様の作用効果が期待でき、しかも、ゴム９とステンレス
プレート１０との一体成形が容易化するとともに、剛性
や接着性が大幅に向上することは明らかである。また、
加硫の均一性を向上させるため、中心部分から加熱する
ことも可能となる。さらに、貫通口１４を使用すれば、
ステンレスプレート１０の整列のための位置決めが実に
容易になる。

【００２６】なお、上記実施形態では木造建築物の土台
１と基礎２との間に免震装置３を単に介在したものを示
したが、免震装置３の外周にセラミックファイバーブラ
ンケット等を施して耐火性を向上させても良い。また、
取付突部８の代わりに単数複数のアンカーフレーム、各
種ボルト、又は締結具を適宜使用しても良い。また、一
対のゴム板フランジ４間に複数の積層ゴム部材５のみを
並べて介在したものを示したが、なんらこれに限定され
るものではない。

【００２７】例えば、一対のゴム板フランジ４の中心部
間に縦長筒形の鉛プラグを連結してこの鉛プラグを複数
の積層ゴム部材５中に封入し、鉛プラグ(高純度の鉛か
らなる)入り積層ゴム(Lead Rubber Bearing、略してLRB)
を構成することも可能である。こうすれば、鉛プラグが
ダンパ機能を発揮するので、安定したせん断変形を実現
することができる。さらに、省スペース化や施工・維持
管理の容易化も期待できる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、横揺れを良好に吸収するとともに、建築物の鉛直荷
重を良好に支持し、建築物とその基礎との接触部分のず
れを防止することができるという効果がある。さらに、
鉛直方向に対して高い剛性を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建築物の免震装置の実施形態を示
す斜視図である。

【図２】本発明に係る建築物の免震装置の実施形態にお
ける設置状態を示す断面側面図である。

【図３】本発明に係る建築物の免震装置の実施形態を示
す平面図である。

【図４】本発明に係る建築物の免震装置の実施形態にお
ける積層ゴム部材を示す断面平面図である。

【図５】本発明に係る建築物の免震装置の実施形態を示
す正面図である。

【図６】本発明に係る建築物の免震装置の実施形態にお
ける積層ゴム部材を示す縦断面説明図である。

【図７】本発明に係る建築物の免震装置の実施形態にお
けるステンレスプレートを示す説明図である。

【図８】本発明に係る建築物の免震装置の第２の実施形
態を示す正面図である。

【図９】本発明に係る建築物の免震装置の第３の実施形
態を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 土台(建築物の一部) ２ 基礎 ３ 免震装置 ４ ゴム板フランジ(ゴムフランジ) ５ 積層ゴム部材 ８ 取付突部 ９ ゴム １０ ステンレスプレート(中間膨出規制板) １１ ステンレスピン(分断防止ピン) １３ テーパ １４ 貫通口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建築物に対する地震エネルギを免震装置
   で遮断吸収する建築物の免震装置において、 上記免震装置は、上記建築物とその基礎との間に介在さ
   れる上下一対のゴムフランジと、この一対のゴムフラン
   ジの間に介在される複数の積層ゴム部材とを含み、 該複数の積層ゴム部材を水平方向に隙間をおいて並べ、
   各積層ゴム部材を、ゴムと中間膨出規制板とを鉛直方向
   に交互に積層して構成するとともに、該各積層ゴム部材
   の高さをその直径よりも高くしたことを特徴とする建築
   物の免震装置。
2. 【請求項２】 少なくとも上記一対のゴムフランジのい
   ずれか一方にほぼ鉛直に設けられる取付突部を備えてな
   る請求項１記載の建築物の免震装置。
3. 【請求項３】 上記各中間膨出規制板の積層面から上記
   ゴムに突出埋設される分断防止ピンを備えてなる請求項
   １又は２記載の建築物の免震装置。
4. 【請求項４】 上記各中間膨出規制板に貫通口を備え、
   この貫通口を介して上下のゴムを一体成形した請求項１
   ないし３記載の建築物の免震装置。
5. 【請求項５】 上記取付突部の自由端部外周にテーパを
   備えてなる請求項２記載の建築物の免震装置。