JP2000193005A

JP2000193005A - 積層ゴム支承体

Info

Publication number: JP2000193005A
Application number: JP37040398A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kato; 直樹加藤; Yoshitaka Muramatsu; 佳孝村松; Masahiro Nagai; 正弘永井; Katsuyuki Yanagi; 勝幸柳; Shigeo Fukuda; 滋夫福田; Ikuko Sashita; 郁子指田
Original assignee: Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】地震力による取付板の面外変形や取付ボルトの
破壊を防ぐ。【解決手段】建築物２とコンクリート基礎３とを互いに
相対変位可能に振動絶縁するために、上部連結鋼板１１
と下部連結鋼板１２との間にゴム層１３と中間鋼板１４
とが交互に積層成型された積層ゴム体１０と、積層ゴム
体１０の上部連結鋼板１１および下部連結鋼板１２にそ
れぞれ固定される上部取付板１５および下部取付板１６
とを備え、各取付板１５、１６が建築物２およびコンク
リート基礎３に対して複数の取付ボルト１８によって固
定されており、これら取付板１５、１６は、板厚ｔfが
２５〜４５mm、且つ外径ｒfと複数の取付ボルト１８の
取付ピッチ円直径Ｒfとの比が１．１〜１．４で形成さ
れている。また、各取付板１５、１６は、外径ｒfがＤ
×１．５以下（但し、Ｄは積層ゴム体１０の各連結鋼板
１１、１２を除いた外径とする。）で形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は積層ゴム支承体に
係り、特に建築物や精密機器等の免震、除振あるいは防
振のために使用される積層ゴム支承体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、上部構造体および下部構造体
間に設けられ、両構造体間の相対的な水平方向の振動エ
ネルギを吸収して上部構造体への振動加速度を低減する
ために、積層ゴム支承体が使用されている。このような
積層ゴム支承体は図５に示すように、上部連結板５１と
下部連結板５２との間にゴム層５３と中間鋼板５４とが
交互に積層成型された積層ゴム体５０とを備え、この積
層ゴム体５０の上部連結板５１および下部連結板５２に
は、それぞれ上部取付板５５および下部取付板５６が連
結ボルト５７によって固定されている。なお、積層ゴム
体５０の外周には耐候性を目的とした保護ゴム層５８が
被覆され、この保護ゴム層５８が被覆された積層ゴム体
５０には養生ゴム５９が巻付けられ、この状態で積層ゴ
ム支承体５は設置現場に出荷される。

【０００３】この出荷された積層ゴム支承体５を使って
建築物を設置現場で設置するには、積層ゴム支承体５の
上部取付板５５に取付ボルト６０および取付ナット６１
によって上部ベースプレート６２を固定し、この上部ベ
ースプレート６２上にクレーン等によって吊り下げるた
めのアイボルト６３を螺合する。そして、この上部ベー
スプレート６２が固定された積層ゴム支承体５をクレー
ン等で吊り下げた状態で、予めコンクリート基礎に所定
深さまで埋設された下部ベースプレート上に移動させて
着座させ、取付ボルトによって締結する。

【０００４】なお、上部構造体が鉄筋コンクリートの場
合、上部ベースプレート６２上には型枠（図示せず）が
組立てられ、当該型枠内に所定量のコンクリートを流し
込めば、積層ゴム支承体５の組立作業が完了する。この
ようにして設置現場へ設置された積層ゴム支承体５にお
いては、通常時には建築物の鉛直荷重を座屈することな
く支承し、地震時には水平変形して地震力を吸収するこ
とができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに設置されている積層ゴム支承体５は、近年、１００
〜１５０kgf/cm²以上の高面圧で使用されているので、
地震力が入力されると図６に示す矢印Ａのような引張力
が上部取付板５５や下部取付板５６に加わることがあっ
た。この引張力は、上部取付板５５や下部取付板５６に
面外変形を生じさせ、また取付ボルト６０を破壊する虞
があった。さらに、上部構造体が比較的高層な建物の場
合、図７に示すように、建物にロッキング現象が発生し
易くなることから、上部取付板５５や下部取付板５６に
生じる引張や圧縮による面外変形や取付ボルト６０の破
壊が顕著になる虞があった。

【０００６】ここで、面外変形とは、上部取付板５５お
よび下部取付板５６を積層ゴム体５０に固定した際に、
当該積層ゴム体５０の外周部５０ａから突出する当該各
取付板５５、５６のフランジ部５５ａ、５６ａの曲げ変
形のことである。特に、連結ボルト５７および取付ボル
ト６０間で生じ易い。なお、このような難点を有する積
層ゴム支承体は、これに限らず、高減衰ゴムの積層ゴム
体を備えた積層ゴム支承体、天然ゴムの積層ゴム体の中
央中空部に柱状弾塑性金属が挿入された積層ゴム支承
体、天然ゴムの積層ゴム体の片端に低摩擦材が設けられ
平板上で滑らせることができる積層ゴム支承体、あるい
は天然ゴムの積層ゴム体を備えた積層ゴム支承体とダン
パーとを組合わせた免震装置においても、取付板の面外
変形や取付ボルトの破損が発生する虞があった。

【０００７】本発明は、このような従来の難点を解決す
るためになされたもので、地震力によって生ずる引張力
や圧縮力の悪影響を受けない積層ゴム支承体を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明の積層ゴム支承体は、上部構造体と下部構造体
とを互いに相対変位可能に振動絶縁するために、上部連
結板と下部連結板との間にゴム状弾性体と剛性材料とが
交互に積層成型された積層ゴム体と、積層ゴム体の上部
連結板および（または）下部連結板に固定される取付板
とを備え、取付板が上部構造体および（または）下部構
造体に対して複数の取付ボルトによって固定される積層
ゴム支承体において、取付板は、板厚が２５〜４５mm、
且つ外径と複数の取付ボルトの取付ピッチ円直径との比
が１．１〜１．４で形成されているものである。

【０００９】このような積層ゴム支承体によれば、取付
ボルトを取付板の外周部方向に位置させることができる
ので、地震力による取付板の面外変形や取付ボルトの破
壊を防ぐことができる。また、本発明の積層ゴム支承体
において取付板は、外径がＤ×１．５以下（但し、Ｄは
積層ゴム体の連結板を除いた外径とする。）で形成され
ていることが好ましい。これにより、地震力に対する強
度が最適な取付ボルトを選定しても取付板を小型化させ
ることができるので、地震力による取付板の面外変形や
取付ボルトの破壊を、より一層防ぐことができる。これ
は、取付板を積層ゴム体に固定した際に、当該積層ゴム
体の外周部から突出しているフランジ部を、従来の積層
ゴム支承体より小さくできるからである。なお、取付板
の最小外径は、外径と複数の取付ボルトの取付ピッチ円
直径との比によって必然的に求まる。

【００１０】さらに、本発明の積層ゴム支承体において
積層ゴム体の連結板は、外径がＤ＋（ｔR×３００％）
×２以上、Ｄ＋（ｔR×７００％）×２以下（但し、ｔR
はゴム状弾性体の１枚の厚さとする。）で形成されてい
ることが好ましい。これにより、積層ゴム体の大変形時
に、ゴム状弾性体が連結板から食み出して損傷すること
を防ぐことができるので、この食み出しによる積層ゴム
体の弾性強度の劣化による取付板の面外変形や取付ボル
トの破壊を防ぐことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の積層ゴム支承体の
実施の一形態について図面を参照して説明する。本発明
の積層ゴム支承体は図１に示すように、基本構成が従来
の積層ゴム支承体と同様で、上部構造体である建築物２
と下部構造体であるコンクリート基礎３とを互いに相対
変位可能に振動絶縁するもので、上部連結鋼板１１と下
部連結鋼板１２との間にゴム状弾性体であるゴム層１３
と剛性材料である中間鋼板１４とが交互に積層成型され
た積層ゴム体１０とを備え、この積層ゴム体１０の上部
連結鋼板１１および下部連結鋼板１２には、それぞれ上
部取付板１５および下部取付板１６が連結ボルト１７に
よって固定されている。

【００１２】積層ゴム体１０は円柱状に形成され、その
中央部には放熱用開口部１０ａが刳り貫かれている。な
お、放熱用開口部１０ａは、積層ゴム体１０の各連結鋼
板１１、１２を除く外径が小さければ、刳り抜かれてい
なくともよい。このような形状の積層ゴム体１０のゴム
層１３には、弾性機能に優れた天然ゴムまたはクロロプ
レンゴム等の合成ゴムが用いられる。また、上部連結鋼
板１１、下部連結鋼板１２および中間鋼板１４は、ゴム
層１３との付着性から、通常は鋼板を用いるが、ニッケ
ル板、銅板、黄銅板またはニッケルメッキ、銅メッキ、
黄銅メッキを施した鋼板を使用することもできる。な
お、この積層ゴム体１０の積層成型は加硫接着に限ら
ず、付着する際、非接着、部分接着または後接着しても
よい。また、積層ゴム体１０の形状は、中間鋼板露出型
もしくは中間鋼板被覆型の何れを用いてもよい。

【００１３】このような積層ゴム体１０の上部連結鋼板
１１と下部連結鋼板１２とは、それぞれ外径がＤ＋（ｔ
R×３００％）×２以上、Ｄ＋（ｔR×７００％）×２以
下（但し、Ｄは積層ゴム体１０の各連結鋼板１１、１２
を除いた外径、ｔRはゴム層１３の１枚の厚さとす
る。）で形成されている。これにより、図２に示すよう
に、積層ゴム体１０の大変形時において、ゴム層１３が
連結鋼板１２から食み出して損傷してしまう現象を防ぐ
ことができる。なお、Ｄ＋（ｔR×７００％）×２以下
に限定しているのは、これ以上の大きさになるとゴム層
１３に亀裂が生じるからである。

【００１４】上部取付板１５および下部取付板１６は、
円柱状の積層ゴム体１０を建築物２およびコンクリート
基礎３に固定させるもので、円板状に形成されている
（図１）。具体的には図３に示すように、上部取付板１
５は建築物２のフーチング２ａへ固着される上部ベース
プレート２１に、また、下部取付板１６はコンクリート
基礎３のフーチング３ａへ固着される下部ベースプレー
ト３１に、それぞれ複数の取付ボルト１８で固定され
る。なお、各取付板１５、１６の材料としては、一般構
造用圧延鋼材、機械構造用炭素鋼鋼材、ステンレス鋼な
どの鉄鋼が用いられているが、剛性を保つことができれ
ば、エンジニアリングプラスチックや非鉄金属等を用い
ることができる。また、取付板１５、１６に防錆を施す
には溶融亜鉛めっきが好ましいが、防錆塗装でもよい。

【００１５】このような各取付板１５、１６は図１に示
すように、板厚ｔfは材料の汎用性および経済性を考慮
して、２５〜４５mmとする。また、取付ボルト１８は、
JISB 0205に規定されているねじの呼びＭ２４〜Ｍ４２
のものを用い、強度区分は１０．９〜１２．９とする。
なお、１つの積層ゴム支承体あたりの取付ボルト本数の
低減、様々なサイズの積層ゴム支承体に対応させる適応
性、取付ボルトの軽量化を考慮すると、取付ボルト１８
はねじの呼びがＭ３０〜Ｍ３６のものが好ましい。ま
た、この取付ボルト１８の防錆は、ボルト締結後にボル
ト頭部に防錆塗装を施すことが一般的であるが、ボルト
自体に溶融亜鉛めっき、粉体塗装等を施しても防錆効果
を得ることができる。

【００１６】このような各取付板１５、１６の外径ｒf
と複数の取付ボルト１８の取付ピッチ円直径Ｒfとの比
は１．１〜１．４に設定される。この取付ボルト１８の
取付け間隔は、１円周上において６〜２４等分とするの
がよい。これにより、取付ボルト１８を各取付板１５、
１６の外周部方向に位置させることができるので、地震
力による各取付板１５、１６の面外変形や取付ボルト１
８の破壊を防ぐことができる。

【００１７】なお、上部取付板１５および上部連結鋼板
１１と、下部取付板１６および下部連結鋼板１２とをそ
れぞれ固定させる連結ボルト１７の取付ピッチ円上の取
付け間隔は、１円周上または２円周上において６〜２４
等分とするのがよい。また、各取付板１５、１６は、外
径ｒfがＤ×１．５以下で形成されている。これによ
り、地震力に対する強度が最適な取付ボルト１８を選定
しても各取付板１５、１６を小型化させることができる
ので、地震力による各取付板１５、１６の面外変形や取
付ボルト１８の破壊を、より一層防ぐことができる。な
お、各取付板１５、１６の最小外径ｒfは、外径ｒfと複
数の取付ボルト１８の取付ピッチ円直径Ｒfとの比によ
って必然的に求まる。

【００１８】このように形成された上部取付板１５およ
び下部取付板１６を備えた積層ゴム支承体１０によれ
ば、各取付板１５、１６の外径ｒfを従来のものより小
さくすることができるので、地震力による各取付板１
５、１６の面外変形や取付ボルト１８の破壊を防ぐこと
ができる。即ち、図４に示すように、各取付板１５、１
６を積層ゴム体１０に固定した際に、当該積層ゴム体１
０の外周部１０ａから突出している各フランジ部１５
ａ、１６ａを、従来の積層ゴム支承体より小さくできる
からで、建物荷重が積層ゴム体１０に集中することにな
り、積層ゴム体１０の不安定変形が防止され、建物の安
定支持および積層ゴム性能が有効に発現される。

【００１９】なお、本発明の実施の一形態によれば、上
部連結板と下部連結板との間にゴム状弾性体と剛性材料
とが交互に積層成型された積層ゴム体を備えた積層ゴム
支承体であったが、これに限らず、高減衰ゴムの積層ゴ
ム体を備えた積層ゴム支承体、天然ゴムの積層ゴム体の
中央中空部に柱状弾塑性金属が挿入された積層ゴム支承
体、天然ゴムの積層ゴム体の片端に低摩擦材が設けられ
平板上で滑らせることができる積層ゴム支承体、あるい
は天然ゴムの積層ゴム体を備えた積層ゴム支承体とダン
パーとを組合わせた免震装置においても、適用させるこ
とができる。

【００２０】また、本発明の積層ゴム支承体の設置箇所
は建築物およびコンクリート基礎間には限らず、例えば
上部構造物および下部構造物となるビルの８階と９階と
の間に設置してもよい。

【００２１】

【実施例】さらに、本発明の積層ゴム支承体１につい
て、以下のような条件で大変形実験および各取付板１
５、１６の強度計算を行った。

【００２２】

【表１】

【００２３】なお、大変形実験は、積層ゴム体１０の受
圧面積Ａに対し、鉛直軸力として面圧ρ＝１００、２０
０、３００kgf/cm²を載荷した状態で、ゴム層厚ntR
（n：層数、tR：ゴム厚）の１００、２００、３００、
３５０％の変形を３サイクルずつ与えた。なお、１サイ
クルは一往復とする。また、７００〜９００φのもの
は、４００％を供試した。ここで、受圧面積Ａは、

【００２４】

【数１】

【００２５】である。但し、Ｄは積層ゴム体の各連結鋼
板を除いた外径、ｄは積層ゴム体の内径である。また、
表１に示す各取付板１５、１６の引張側の面外曲げ剛性
は、積層ゴム体１０外の曲げ剛性であるＫ1部分と、積
層ゴム体１０内の曲げ剛性であるＫ2部分とでは板厚が
異なるので、それぞれ剛性を算出し、その直列ばねとし
た。即ち、各取付板１５、１６の引張側の面外曲げ剛性
をＫとすると、

【００２６】

【数２】

【００２７】となる。一方、各取付板１５、１６の圧縮
側の面外曲げ剛性は、それぞれＫ2部分に各連結鋼板１
１、１２の板厚が加わることからＫ1部分に比べてかな
り剛であるので、Ｋ1部分のみの剛性で算出した。表１
から明らかなように、各取付板１５、１６の引張側の面
外曲げ剛性が従来品に比べて１．３〜２．１倍上昇した
ので、水平方向の大変形時に加わる引張力の抵抗力が増
加することが確認できた。また、各取付板１５、１６の
圧縮側の面外曲げ剛性が従来品に比べて３．７〜９．２
倍上昇したので、水平方向の大変形時に加わる引張力の
抵抗力が増加することが確認できた。したがって、各取
付板１５、１６の面外変形を抑えることが可能になる。

【００２８】また、板厚が２５〜４５mmの各取付板１
５、１６、ねじの呼びがＭ３０〜Ｍ３６の取付ボルト１
８を使用する場合においては、各取付板１５、１６の外
径ｒfと積層ゴム体１０の連結鋼板１１、１２を除いた
外径Ｄとの比（ｒf／Ｄ）を１．３９〜１．５、各取付
板１５、１６の外径ｒfと複数の取付ボルト１８の取付
ピッチ円直径Ｒfとの比（ｒf／Ｒf）を１．１〜１．４
にすることにより、地震力による各取付板１５、１６の
面外変形や取付ボルト１８の破壊を防ぐことが実証でき
た。

【００２９】また、板厚が２５〜４５mmの各取付板１
５、１６、ねじの呼びがＭ３０〜Ｍ３６の取付ボルト１
８を使用する場合において、ｒf／Ｄを１．２０〜１．
４、ｒf／Ｒfを１．１５〜１．２０にすることにより、
地震力による各取付板１５、１６の面外変形や取付ボル
ト１８の破壊を防ぐことが実証できた。なお、板厚が２
５〜４５mmの各取付板１５、１６、ねじの呼びがＭ１６
〜Ｍ３６の取付ボルト１８を使用する場合における各取
付板１５，１６の最初外径ｒfは、外径ｒfと複数の取付
ボルトの取付ピッチ円直径Ｒfとの比によって必然的に
求まる。

【００３０】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の積層ゴ
ム支承体によれば、地震力に対する強度が最適な取付ボ
ルトを選定しても取付板を小型化できるので、地震力に
よる面外変形や取付ボルトの破壊を防ぐことができる。
したがって、地震力によって生ずる引張力や圧縮力に拘
らず、建築物や精密機器等を安定した状態で免震、除振
あるいは防振できる。また、取付板の外径を小さくでき
るので、建築におけるフーチングの小型化が可能となる
ので、免震、除振あるいは防振層の有効活用が可能とな
る。さらに、取付板の外径を小さくできるので、製品の
軽量化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層ゴム支承体の実施の一形態を示す
説明図。

【図２】本発明の積層ゴム支承体の積層ゴム体の大変形
時の状態を示す説明図。

【図３】本発明の積層ゴム支承体の施工例を示す説明
図。

【図４】本発明の積層ゴム支承体に加わる建物荷重と従
来の積層ゴム支承体に加わる建物荷重との比較を示す説
明図。

【図５】従来の積層ゴム支承体の構成を示す説明図。

【図６】積層ゴム支承体の免震機能を示す動作説明図。

【図７】高層建物に発生するロッキング振動を示す説明
図。

【符号の説明】

１・・・・・積層ゴム支承体２・・・・・建築物（上部構造体）３・・・・・コンクリート基礎（下部構造体）１０・・・・・積層ゴム支承体１１・・・・・上部連結鋼板１２・・・・・下部連結鋼板１３・・・・・ゴム層（ゴム状弾性体）１４・・・・・中間鋼板（剛性材料）１５・・・・・上部取付板１６・・・・・下部取付板１８・・・・・取付ボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永井正弘神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者柳勝幸神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者福田滋夫神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者指田郁子神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内Ｆターム(参考） 3J048 AB02 BA08 BB03 DA01 EA38 3J059 AB12 BA43 BC06 CC10 GA42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部構造体と下部構造体とを互いに相対変
位可能に振動絶縁するために、上部連結板と下部連結板
との間にゴム状弾性体と剛性材料とが交互に積層成型さ
れた積層ゴム体と、前記積層ゴム体の前記上部連結板お
よび（または）前記下部連結板に固定される取付板とを
備え、前記取付板が前記上部構造体および（または）前
記下部構造体に対して複数の取付ボルトによって固定さ
れる積層ゴム支承体において、前記取付板は、板厚が２５〜４５mm、且つ外径と前記複
数の取付ボルトの取付ピッチ円直径との比が１．１〜
１．４で形成されていることを特徴とする積層ゴム支承
体。
【請求項２】前記取付板は、前記外径がＤ×１．５以下
（但し、Ｄは前記積層ゴム体の前記連結板を除いた外径
とする。）で形成されていることを特徴とする請求項１
記載の積層ゴム支承体。
【請求項３】前記積層ゴム体の前記連結板は、外径がＤ
＋（ｔR×３００％）×２以上、Ｄ＋（ｔR×７００％）
×２以下（但し、ｔRは前記ゴム状弾性体の１枚の厚さ
とする。）で形成されていることを特徴とする請求項１
または２記載の積層ゴム支承体。