JP2003113897A

JP2003113897A - 免震ゴム支承構造体

Info

Publication number: JP2003113897A
Application number: JP2001306082A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Murota; 伸夫室田; Takashi Kikuchi; 隆志菊地
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】部材点数が少なく加工工程もシンプルで、且
つ軽量な免震ゴム支承構造体を提供する。【解決手段】上下の水平面が剛性のフランジに固着さ
れている粘弾性的性質を有するゴムブロックからなる支
承構造体であって、該粘弾性的性質を有するゴムブロッ
クの鉛直側面が鉛直方向に間隔を置いて高張力帯状体で
巻き付けられ、該巻き付けゴム部分の外側変位が拘束さ
れていることを特徴とする免震ゴム支承構造体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は免震ゴム支承構造体
に関し、詳しくは、簡易な部材構成よりなり有利に製造
される軽量な免震ゴム支承構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地震による被害から建築建造物を
守るために、図１に示されているような、硬質板１と軟
質ゴム層２からなる積層体を主要な構成要素とし、その
上下に剛性フランジ１０及び２０を固着した免震ゴム支
承構造体が、地盤の基礎土台部と建築建造物の下部との
間に設置され、地震の際に必要な防振性、吸振性、免震
性を満たす支承構造体として多用されるようになってき
た。

【０００３】このような免震ゴム支承構造体は、鉄筋或
いは鉄骨コンクリートの様な剛体建造物と基礎土台との
間にあって、水平方向（横方向）には柔らかく、即ち剪
断弾性率の低い免震ゴムを挿入することにより、コンク
リート建造物の固有周期を地震の周期から遅らせる作用
を有し、この作用効果により、地震により建造物が受け
る加速度は大幅に減少或いは免除される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一方で
は、免震ゴム支承構造体は、支承部材として建造物の荷
重を支えなければならず、鉛直方向（縦方向）には構造
体として高い剛性を必要とする。そのために、従来の免
震ゴム支承構造体では、上記軟質板としてのゴム層の厚
みを薄くして積層枚数を増やし、硬質板の板厚を厚くせ
ざるを得なかった。その結果、従来の免震ゴム支承構造
体は、全体として重量が極めて重くなり、また積層部材
数も極めて多くなり、製造に要する材料費と加工費が莫
大になるという問題があった。

【０００５】また、住宅用免震地盤或いは橋梁用免震支
承体等では、上下の水平面に剛性フランジが固着されて
いる通常の免震支承構造体（図１のもの）の他に、図２
に示されているように、一方の平面に水平方向に滑り面
を具備している免震支承構造体が混用される場合がある
が、この滑り機構付の免震支承構造体（図２のもの）
も、上記積層体を主要構成要素とする免震ゴム支障構造
体（図１のもの）の一方のフランジ面に滑り面（図２で
は、下面に取付けフランジ５０を介して固着された滑り
板６０とプレート板７０との間で滑り面を形成する。）
を具備している構造であるので、やはり重量が重く、部
材数が多く、製造に要する費用が莫大になるという問題
が指摘され、その改善が強く望まれている。

【０００６】本発明は上記の問題点を解決することを課
題とし、多数の重い硬質板とゴム積層を必要としないま
ったく新しい構成になる免震ゴム支承構造体を鋭意探求
して、下記の手段からなる本発明を完成するに至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の手段は、次の通りである。＜１＞上下の水平面が剛性のフランジに固着されてい
る粘弾性的性質を有するゴムブロックからなる支承構造
体であって、該粘弾性的性質を有するゴムブロックの鉛
直側面が鉛直方向に間隔を置いて高張力帯状体で巻き付
けられ、該巻き付けゴム部分の外側膨張変位が拘束され
ていることを特徴とする免震ゴム支承構造体。＜２＞上下水平面の一方が剛性のフランジに固着され
他方が水平方向に滑り面を具備している粘弾性的性質を
有するゴムブロックからなる支承構造体であって、該粘
弾性的性質を有するゴムブロックの鉛直側面が鉛直方向
に間隔を置いて高張力帯状体で巻き付けられ、該巻き付
けゴム部分の外側膨張変位が拘束されていることを特徴
とする免震ゴム支承構造体。＜３＞前記高張力帯状体で巻き付けられている面積
が、粘弾性的性質を有するゴムブロックの鉛直側面の全
面積の１０〜９０％である上記<１又は<２に記載の免震
ゴム支承構造体。＜４＞前記高張力帯状体が、複数の帯状環体よりなる
ことを特徴とする上記<１>乃至<３>のいずれかに記載の
免震ゴム支承構造体。＜５＞前記高張力帯状体が、連続した帯状螺旋体より
なることを特徴とする上記<１>乃至<３>のいずれかに記
載の免震ゴム支承構造体。＜６＞前記高張力帯状体が、高弾性繊維をゴム被覆し
た帯状コードである上記<１>乃至<５>のいずれかに記載
の免震ゴム支承構造体。＜７＞前記高弾性繊維が、芳香族ポリアミド繊維であ
る上記<６>に記載の免震ゴム支承構造体。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。本発明の免震ゴム
支承構造体は、上下の水平面が両面とも剛性のフラン
ジに固着されている形態（図３及び図４に例示する。）
と、上下水平面の一方が剛性のフランジに固着され他
方が水平方向に滑り面を具備している形態（図５及び図
６に下面滑り機構付を例示する。）の二通りの型がある
が、いずれも鉛直側面が鉛直方向に間隔を置いて高張力
帯状体で巻き付けられている粘弾性的性質を有するゴム
ブロックのみから実質的に成り立っていることを特徴と
している。本発明の免震ゴム支承構造体は、上述のよう
にシンプルな構成であるので、多数の硬質板と多数の軟
質ゴムの積層体からなる従来の免震ゴム支承構造体に比
べて、部材点数を大幅に削減でき加工工程も極めて単純
化できるので、材料費と加工費が安い産業上有益な免震
ゴム支承構造体の提供を可能にするものである。

【０００９】とりわけ、上記の滑り面を具備した免震
ゴム支承構造体の場合には、一般に要求される性能とし
ては、鉛直荷重支持と回転吸収及び滑り開始時までの初
期バネに相当するせん断剛性等であるが、該せん断時の
変形性能は、上記の両面フランジ固着の免震ゴム支承
構造体に要求される変形量に比べてかなり小さくてよい
ので、本発明の上述の簡易な構成からなる免震ゴム支承
構造体の優れたコストパフォーマンスが如実に発揮さ
れ、特に好適な実施の形態となる。

【００１０】尚、本発明の免震ゴム支承構造体におい
て、粘弾性的性質を有するゴムブロックの上下水平面に
剛性のフランジを固着する方法は、特に限定は設けられ
ていない。例えば、加硫後のゴムブロックと剛性フラン
ジを接着剤を使用して固着する方法や、ゴムブロックを
加硫する際に剛性フランジの表面と同時に加硫接着する
方法、及び加硫ゴムブロックと剛性フランジを物理的に
嵌合する方法等を適用できる。

【００１１】また、本発明の免震ゴム支承構造体におい
て、粘弾性的性質を有するゴムブロックの一水平面に滑
り機構を設ける方法にも制約はない。加硫ゴムブロック
に直接滑り板を接着する方法、ゴムブロックを加硫する
際に滑り板表面を加硫接着する方法、及び加硫ゴムブロ
ックと滑り板をを物理的に嵌合する方法等を適用でき
る。但し、上記方法による取り付けは信頼性に欠ける場
合もあるので、図５及び図６に示すように、上述の剛性
フランジを固着する方法と同様にして固着された取付け
フランジ５０を介して、滑り板６０を取り付ける方法が
一般的には好ましい。滑り板６０を取付けフランジ５０
に取り付ける方法は、例えばボルト締め或いは物理的嵌
合等がある。この様に取り付けられた滑り板６０は、プ
レート板７０との間で滑り面を形成するが、該滑り面に
二硫化モリブデン或いは潤滑剤等を介在させて、滑り板
６０とプレート板７０との間の摩擦係数を制御すること
も可能である。又、滑り板６０及び／又はプレート板７
０の接触面側に、凹凸及び／又は溝加工を施して両者間
の摩擦係数を制御することもできる。

【００１２】上記の滑り機構が設けられた免震ゴム支
承構造体において、滑り板６０の材質としては、所望の
表面摩擦係数を有し耐摩耗性に優れた高硬度な合成樹脂
が好ましく、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リエステル、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン等
が挙げられるが、この中でも特に、ポリテトラフルオロ
エチレンが好ましい。プレート板７０としては、鋼鈑、
ステンレス板、真鍮板、アルミニウム板等が用いられ
る。

【００１３】本発明に従う免震ゴム支承構造体は、粘弾
性的性質を有するゴムブロックの鉛直側面が鉛直方向に
間隔を置いて高張力帯状体で巻き付けられているので、
この免震ゴム支承構造体に鉛直荷重が印加されても、該
高張力帯状体で巻き付けられているゴムブロック部分の
外周部が外側へ膨張する変位が拘束され、その結果、該
高張力帯状体で巻き付けられたゴムブロック部分は鉛直
荷重に対して高剛性部分として機能する。即ち、高張力
帯状体で巻き付けられたゴムブロック部分は、従来の積
層体からなる免震ゴム支承構造体における硬質板と同様
の力学機能を果たしている。

【００１４】一方、高張力帯状体で巻き付けられていな
いゴムブロック部分が外側へ膨張する変位は拘束されず
自由であるので、その結果、該高張力帯状体で巻き付け
られていないゴムブロック部分は低剛性部分、即ち、従
来構造の免震ゴム支承構造体の軟質粘弾性ゴム層と同じ
力学機能を発揮でき、水平方向には柔らかく剪断弾性率
の低い部材として働き、支承されている建造物の固有周
期を地震の周期から遅らせる作用を有し、この作用によ
り、地震により建造物が受ける加速度は大幅に減免され
る。本発明に従う免震ゴム支承構造体は、上述の如く極
めてシンプルな構成であるにも拘わらず、積層体からな
る従来の免震ゴムと同じ効果を発揮することができる。

【００１５】上述したように、本発明に従う免震ゴム支
承構造体は、実質的に粘弾性的性質を有するゴムブロッ
クのみから成り立っているが、該粘弾性的性質を有する
ゴムとしては、特に制限はなく、従来の積層体からなる
免震ゴム支承構造体の軟質ゴム層に使用されているゴム
材料は全て使用できる。このようなゴム材料としては、
例えばＮＲ、ＩＲ、ＢＲ、ＳＢＲ、ハロゲン化ブチルゴ
ム、ＥＰＲ、ＥＰＤＭ、ＣＲよりなる群から選ばれた少
なくとも１種をゴム成分として選択し、これにカーボン
ブラック等の補強充填材、オイル等の軟化乃至可塑剤、
加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、接着性付
与乃至改良剤、その他各種の添加剤を必要に応じて配合
して、所定の条件で加硫したものを本発明の免震ゴム支
承構造体の粘弾性的性質を有するゴムブロックとして用
いることができる。特に、大変形が可能で破壊強度と引
き裂き強度が高く、ヒステリシスロス（損失）が大き
く、長期耐候性や金属フランジとの接着性等に優れたゴ
ム組成物からなるゴム材料を用いるのが好ましい。

【００１６】本発明の上記粘弾性的性質を有するゴムブ
ロックの水平断面形状としては、特に制限はなく、円
形、楕円形、方形、５角形や６角形などの多角形等のい
ずれでもよいが、略円形であることが成型のし易さと加
硫度の均一性を確保する上で好ましい。尚、ゴム組成物
からなる該ブロックの加硫工程で、特に中心部分への熱
伝導を良くするために、ゴムブロック及び上下フランジ
の略中心部に、全体を貫通する空洞を設けてもよく、加
硫効率を向上するためには好ましい。

【００１７】更に、前記したメカニズムによる荷重負荷
と免震効果を十分に発揮するためには、前記高張力帯状
体で巻き付けられている面積（図３〜図６のａで示され
る部分）が、粘弾性的性質を有するゴムブロックの鉛直
側面の全面積（図３〜図６のａとｂで示される部分）の
１０〜９０％を占めることが好ましく、２０〜８０％を
占めることが更に好ましく、３０〜７０％を占めること
が最も好ましい。該巻き付け部分の面積占有率が１０％
未満では、支承構造体としての荷重負担能力が低く過ぎ
ることがあり、一方９０％を越えると免震効果が低下す
る傾向があり、いずれも好ましくない。

【００１８】また、同様に荷重負荷と免震効果を十分に
発揮するためには、前記高張力帯状体の帯幅（ａ）が、
粘弾性的性質を有するゴムブロックの鉛直側面の高さの
１／３〜１／１００であることが好ましく、１／５〜１
／８０であることが更に好ましく、１／７〜１／６０で
あることが最も好ましい。該帯幅（ａ）が鉛直側面の高
さの１／３より大きいと、免震効果が低下することがあ
り、一方１／１００より小さいと、支承構造体としての
荷重負担能力が不十分になることがある。

【００１９】本発明の免震ゴム支承構造体の前記高張力
帯状体は、粘弾性的性質を有するゴムブロックの鉛直側
面を鉛直方向に間隔を置いて巻き付けておれば、免震ゴ
ム支承構造体としての荷重負担能力と免震性能を発揮す
る上で支障はないので、特にその形態や巻き付け方に制
限はないが、図３（上下フランジ型の例）の実施態様及
び図４（下面滑り機構型の例）の実施態様に示すよう
に、該高張力帯状体が複数の帯状環体よりなることが、
高張力帯状体で巻き付けられているゴムブロック部分の
外側へ膨張する変位が強く拘束され、鉛直荷重に対して
更に高剛性部分として機能できるので、荷重負担能力を
向上する観点より好ましい。

【００２０】また、本発明の免震ゴム支承構造体の前記
高張力帯状体が、図５（上下フランジ型）の実施態様及
び図６（下面滑り機構型）の実施態様に示すように、該
高張力帯状体が連続した帯状螺旋体よりなることも、高
張力帯状体の取り付けが連続した作業で行うことが出来
できる利点があり、高張力帯状体で巻き付けられている
ゴムブロック部分の外側へ膨張する変位が強く拘束さ
れ、鉛直荷重に対して更に高剛性部分として機能できる
ので好ましい。

【００２１】本発明で用いる前記高張力帯状体の材質
は、その引張り弾性率が粘弾性的性質を有するゴムブロ
ックの弾性率よりも高ければ、好ましくは５倍以上、更
に好ましくは１０倍以上であれば、いずれの物も使用で
きる。このような高張力帯状体の材質として、例えば金
属、鋼板、鉄板、真鍮、アルミニウム、ステンレス、セ
ラミック、硬質或いは補強プラスチック、繊維補強ゴ
ム、木材、紙板、スレート板等の所要の高剛性を有する
各種の材料を使用できる。ここで、繊維補強ゴムとは、
図７に示すように、複数本の高弾性繊維３（単繊維又は
撚り繊維）が並列に揃えられてゴムマトリックス４中に
埋め込まれた帯状コードのことである。また、免震ゴム
支承構造体の水平断面は通常円形であるので、図３〜図
６に示したように、高張力帯状体を帯状環体或いは帯状
螺旋体に変形加工する必要があり、この点より高張力帯
状体の材質として、曲げ加工の容易な金属板及び繊維補
強ゴムが好ましい。以上の中でも特に、高弾性繊維をゴ
ム被覆した帯状コードが、引張り弾性率が高くて軽量の
長所があり、帯状環体又は帯状螺旋体への加工が容易
で、且つ支承構造体のブロックゴム本体を加硫する際に
同時に本体ゴム部分と加硫接着することができる利点が
あるので最も好ましい。

【００２２】尚、上記帯状コードに埋め込まれる高弾性
繊維としては、タイヤ及び工業用ゴムベルト産業等で補
強用途に用いられる高弾性繊維を好適に使用できるが、
この中でもポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、スチール繊維、ガラス繊
維等が好ましい。中でも特に、芳香族ポリアミド繊維
（商品名「ケブラー」）とポリエチレン−２，６−ナフ
タレート及び高弾性率ポリエステル繊維からなるコード
が、その引張り弾性率の高さ故に好ましく、特に芳香族
ポリアミド繊維（商品名「ケブラー」）が最も好まし
い。

【００２３】本発明に使われる上記高弾性繊維は、ゴム
マトリックスとの間に強固な接着が得られる必要があ
り、予め高弾性繊維にディップ（接着）処理を施した
後、ゴム中に埋め込み加硫することが望ましい。このよ
うなディップ処理としては、通常タイヤ及び工業ベルト
等のプライコードに用いられる接着処理、例えば、ＲＦ
Ｌ（レゾルシンーフォルムアルデヒドーラテックス）接
着液等に浸漬した後、熱処理を加えるディップ処理等が
好適に使用される。

【００２４】免震ゴム支承構造体は、常に外気に曝され
ているため、酸素、水分、オゾン、紫外線、原子力用に
おいては放射線、海辺における場合では潮風等により、
その表面部より長期劣化を受ける。特に、建造物を支え
ているため、常に圧縮乃至せん断荷重を受けており、平
常時でもゴム層の表面部にはかなりの応力が負荷されて
いるので、上記の劣化の進行が促進される。

【００２５】以上のことから、本発明の免震ゴム支承構
造体の外表面は、図３〜図６のように形成した後、保護
層としてゴム組成物で覆うことが長期耐久性を確保する
ために好ましい。外表面部の上記保護ゴムとして用いら
れるゴム成分としては、特にブチルゴム、ポリウレタ
ン、エチレンプロピレンゴム、ハイパロン、塩素化ポリ
エチレン、エチレン酢酸ビニルゴム、クロロプレンゴム
が耐候性の面からは効果的である。更にゴムブロック等
との接着性を考慮した場合には、ブチルゴム、エチレン
プロピレンゴム、クロロプレンゴムが好ましく、特にエ
チレンプロピレンゴムを用いるのが最も好ましい。

【００２６】

【発明の効果】本発明の免震ゴム支承構造体は上記の構
成になるので、粘弾性ゴムと剛性板の積層体からなる従
来のものに比べて、部材点数が極端に少なく加工工程も
シンプルとなり、製造費用が大幅に低減される利点を有
す。また、重量の多大な剛性板を高張力帯状体で代替し
た分の軽量化の効果も極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の免震ゴム支承構造体の側面図である。

【図２】滑り支承を有する従来の免震ゴム支承構造体の
側面図である。

【図３】本発明に従う免震ゴム支承構造体の側面図であ
る。

【図４】本発明に従う免震ゴム支承構造体の側面図であ
る。

【図５】本発明に従う滑り支承を有する免震ゴム支承
構造体の側面図である。

【図６】本発明に従う滑り支承を有する免震ゴム支承
構造体の側面図である。

【図７】高弾性繊維をゴム被覆した帯状コードの図面で
ある。

【符号の説明】

１硬質板２軟質板３高弾性繊維４ゴムマトリックス１０上フランジ２０下フランジ３０高張力帯状環体４０高張力帯状螺旋体５０取付けフランジ６０滑り板７０プレート板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｆ 15/04 Ｆ１６Ｆ 15/04 ＥＦターム(参考） 2D059 AA37 GG01 3J048 AA01 AA03 BA04 BB02 BG04 CB05 EA38 3J059 AA03 AE04 BA54 BC06 BD01 CB01 DA20 GA42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下の水平面が剛性のフランジに固着さ
れている粘弾性的性質を有するゴムブロックからなる支
承構造体であって、該粘弾性的性質を有するゴムブロッ
クの鉛直側面が鉛直方向に間隔を置いて高張力帯状体で
巻き付けられ、該巻き付けゴム部分の外側膨張変位が拘
束されていることを特徴とする免震ゴム支承構造体。
【請求項２】上下水平面の一方が剛性のフランジに固
着され他方が水平方向に滑り面を具備している粘弾性的
性質を有するゴムブロックからなる支承構造体であっ
て、該粘弾性的性質を有するゴムブロックの鉛直側面が
鉛直方向に間隔を置いて高張力帯状体で巻き付けられ、
該巻き付けゴム部分の外側膨張変位が拘束されているこ
とを特徴とする免震ゴム支承構造体。
【請求項３】前記高張力帯状体で巻き付けられている
面積が、粘弾性的性質を有するゴムブロックの鉛直側面
の全面積の１０〜９０％である請求項１又は２に記載の
免震ゴム支承構造体。
【請求項４】前記高張力帯状体が、複数の帯状環体よ
りなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
載の免震ゴム支承構造体。
【請求項５】前記高張力帯状体が、連続した帯状螺旋
体よりなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
に記載の免震ゴム支承構造体。
【請求項６】前記高張力帯状体が、高弾性繊維をゴム
被覆した帯状コードである請求項１乃至５のいずれかに
記載の免震ゴム支承構造体。
【請求項７】前記高弾性繊維が、芳香族ポリアミド繊
維である請求項６に記載の免震ゴム支承構造体。