JP2005257001A

JP2005257001A - すべり型免震装置のすべり板

Info

Publication number: JP2005257001A
Application number: JP2004070972A
Authority: JP
Inventors: Yoritaka Sasaki; 頼孝佐々木
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】過大な水平変位時にも特別なストッパー壁部材を使用せずに、しかも上部構造体に衝撃や被害を加えることなく摺動支承の過大な移動を阻止できるストッパー機能を発揮できるすべり型免震装置のすべり板を提供する。
【解決手段】すべり板本体２の表面の中心部に形成された所定の動摩擦係数のトリガーゾーン３と、このトリガーゾーンの外周に形成されて該トリガーゾーンの動摩擦係数よりも小さい動摩擦係数を有する免震ゾーン４と、この免震ゾーンの外周に形成されて該免震ゾーンの動摩擦係数よりも大きい動摩擦係数を有するブレーキゾーン５と、このブレーキゾーンの外周に形成されて前記トリガーゾーン及び前記ブレーキゾーンの動摩擦係数よりも大きい動摩擦係数を有するストッパーゾーン６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、すべり型免震装置に好適に使用されるすべり板に関する。

従来のすべり型免震装置として、例えば、図４、図５に示すようなものがある（例えば、特許文献１参照。）。図４はすべり型免震装置の縦断面図、図５は図４におけるＸ−Ｘ線断面図である。図４、図５に示されるすべり型免震装置は、建物基礎や橋脚等の下部構造体Ｂ側に固定されるすべり板２０がこの中心部に形成される中心すべり面２１ａの摩擦係数を、該中心すべり面２１ａの外周に形成される外周すべり面２１ｂの摩擦係数よりも大きくなるように構成し、そして通常時（初期状態）では建物や橋梁等の上部構造体Ａ側に固定された摺動支承２２を中心すべり面２１ａ上に当接させておくというものである。これによれば、通常時（初期状態）に風荷重や交通振動等のように地震以外の日常的荷重により一定の変位力が作用したとき、摺動支承２２と中心すべり面２１ａとの間での摩擦抵抗力により上部構造体Ａの揺れ動きを抑制するといったトリガー機能を発揮する。そして、地震により下部構造体Ｂ側に一定以上の水平変位力が作用した時は摺動支承２２が中心すべり面２１ａから摩擦係数の小さい外周すべり面２１ｂへ移動し、この時は摺動支承２２と外周すべり面２１ｂ間での摩擦抵抗は非常に少なくなり、上部構造体Ａと下部構造体Ｂとが相対的になめらかにすべり移動しやすい状態となるため、下部構造体Ｂ側の水平変位が上部構造体Ａ側へ伝わるのを抑制できるという免震機能を発揮する。つまり、風荷重等の日常的荷重に対するトリガー機能と地震動に対する免震機能を両立でき、したがってトリガー機構を免震装置とは別途設置しなくて済むというものである。

特開２０００−１９３０２２号公報

しかしながら、外周すべり面２１ｂは摩擦係数が小さいため、震度の大きい大規模の地震が発生して過大に水平変位した場合に、摺動支承２２がすべり板２０の外周すべり面２１ｂからはみ出してしまうという問題があった。この問題を解消するために、たとえば、すべり板２０の外周すべり面２１ｂの外周に、摺動支承２２の過大な移動を阻止するためのストッパー壁部材（図示せず）を別途起立状に設置することがあるが、これでは免震装置とは別にストッパー壁部材を設置する施工を要し、コスト高にもなるという別の問題が発生する。

そこで本発明の目的は、上記のようなトリガー機能を備えたすべり型免震装置のすべり板において、すべり面の摩擦係数を変化させるにあたり更に工夫を凝らすことにより過大な水平変位時にも特別なストッパー壁部材を使用せずに、しかも上部構造体に衝撃や被害を加えることなく摺動支承の過大な移動を阻止できるストッパー機能を発揮できるすべり型免震装置のすべり板を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のすべり型免震装置のすべり板は、すべり板本体の表面の中心部に形成された所定の動摩擦係数のトリガーゾーンと、このトリガーゾーンの外周に形成されて該トリガーゾーンの動摩擦係数よりも小さい動摩擦係数を有する免震ゾーンと、この免震ゾーンの外周に形成されて該免震ゾーンの動摩擦係数よりも大きい動摩擦係数を有するブレーキゾーンと、このブレーキゾーンの外周に形成されて前記トリガーゾーン及び前記ブレーキゾーンの動摩擦係数よりも大きい動摩擦係数を有するストッパーゾーンと、を備えていることに特徴を有するものである。

一つの好適な態様として、本発明によるすべり型免震装置のすべり板は、前記免震ゾーンの動摩擦係数（μ）がすべり支承のすべり材の面圧が２０Ｎ／ｍｍ^２の状態下で０．００５〜０．０１５、前記トリガーゾーンの動摩擦係数（μ）が前記免震ゾーンの動摩擦係数（μ）の１０倍、前記ブレーキゾーンの動摩擦係数（μ）が前記トリガーゾーンと同じ動摩擦係数、前記ストッパーゾーンの動摩擦係数（μ）が前記ブレーキゾーンの３〜４倍である。

上記構成のすべり型免震装置のすべり板は、使用に際し、建物基礎や橋脚等の下部構造体側に固定され、その中心のトリガーゾーンのすべり面上に建物や橋梁等の上部構造体側に固定された摺動支承が当接するように設置される。しかるときは、通常時の初期状態において風荷重等の日常的荷重により一定の変位力が作用したときはトリガー機能を発揮すべく所定の動摩擦係数を有するトリガーゾーンのすべり面と摺動支承との間での摩擦抵抗力により上部構造体の揺れ動きを抑制する。したがって、このすべり型免震装置とは別個にトリガー機構を設置しなくて済み、それだけ免震装置全体の小型化、簡素化、およびコストダウンを図ることができる。

また、中・小規模の地震により下部構造体Ｂ側に一定以上の水平変位力が作用した時は摺動支承がトリガーゾーンから該トリガーゾーンの動摩擦係数よりも小さい動摩擦係数を有する免震ゾーンへ移動し、この時は免震ゾーンのすべり面と摺動支承との間での摩擦抵抗は非常に少なくなり、上部構造体と下部構造体とが相対的になめらかにすべり移動しやすい状態となるため、下部構造体側の水平変位が上部構造体側へ伝わるのを抑制できるという低免震機能を発揮する。

大規模の地震時には摺動支承が免震ゾーンから該免震ゾーンの動摩擦係数よりも大きい動摩擦係数を有するブレーキゾーンへ移動し、この時は摺動支承とブレーキゾーンのすべり面との間での動摩擦抵抗により高免震機能を発揮する。このとき、摺動支承がブレーキゾーンのすべり面上で過大に移動するとブレーキゾーンから最も動摩擦係数の大きいストッパーゾーンへ移動し、摺動支承はストッパーゾーンのすべり面との間での大きい摩擦抵抗によりすべり板からはみ出すのを阻止できる。したがって、摺動支承の過大な移動を阻止するためのストッパー壁部材を免震装置に別途設ける必要が無くなり、トリガー機構を併設しなくて済むことと相俟って免震装置全体をより一層小型化、簡素化することができ、またコストダウンを図ることができる。

特に、免震ゾーンとストッパーゾーンとの間にブレーキゾーンを形成することによって、大規模の地震動に対して高免震機能を発揮するばかりか、摺動支承が免震ゾーンからストッパーゾーンの方向へ移動するときに緩やかな制動機能を発揮し、この制動作用により上部構造体に衝撃を加えるのを吸収緩和できて上部構造体に被害を加えるのを防止できるという特有の効果を奏する。すなわち、摺動支承が免震ゾーンからストッパーゾーンの方向へ移動してストッパーゾーンで急停止させると、上部構造体が大きい衝撃を受けて損壊等の被害を受ける恐れが生じるが、上記のように摺動支承が免震ゾーンからストッパーゾーンの方向へ移動するときに緩やかに制動を加えるブレーキゾーンを設けることによって、上部構造体への衝撃を緩和できて上部構造体の保護を図ることできる。

本発明の好適な実施形態を図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施例を示すすべり型免震装置のすべり板の平面図、図２は剛すべり支承に適用した場合の縦断面図、図３は弾性すべり支承に適用した場合の縦断面図である。

図１において、すべり型免震装置のすべり板１は、すべり板本体２の表面の中心部に所定の動摩擦係数のトリガーゾーン３を形成し、このトリガーゾーン３の外周に該トリガーゾーン３の動摩擦係数よりも小さい動摩擦係数を有する免震ゾーン４を、更にこの免震ゾーン４の外周に該免震ゾーン４の動摩擦係数よりも大きい動摩擦係数を有するブレーキゾーン５を形成し、更に又このブレーキゾーン５の外周にトリガーゾーン３及びブレーキゾーン５の動摩擦係数よりも大きい動摩擦係数を有するストッパーゾーン６をそれぞれ同心円状に形成したものである。

各ゾーンの好ましいの動摩擦係数は、免震ゾーン４の動摩擦係数（μ）がすべり支承のすべり材（図２中のすべり材１２、図３中のすべり材１７）の面圧が２０Ｎ／ｍｍ^２の状態下で０．００５〜０．０１５、トリガーゾーン３の動摩擦係数（μ）が免震ゾーン４の動摩擦係数（μ）の１０倍、ブレーキゾーン５の動摩擦係数（μ）がトリガーゾーン３と同じ動摩擦係数、ストッパーゾーン６の動摩擦係数（μ）がブレーキゾーン５の３〜４倍である。

すべり板本体２はステンレス板等で形成される。免震ゾーン４はＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）等のフッ素樹脂をコーティングすることにより形成される。トリガーゾーン３とブレーキゾーン５には、フッ素樹脂をコーティングすることなく、ステンレス板等よりなるすべり板本体２の光沢表面を露出状態にすることで形成される。ストッパーゾーン６はステンレス板等よりなるすべり板本体２の光沢表面をつや消し仕上げして粗面化することで形成される。

上記構成のすべり板１は剛すべり支承や弾性すべり支承に適用することができる。
剛すべり支承に適用する場合は、図２に示すように、建物基礎や橋脚等の下部構造体Ｂ側にすべり板１を固定し、建物や橋梁等の上部構造体Ａ側に摺動支承７を固定する。摺動支承７は、上部構造体Ａの下面側に固定されたポット沓８と、このポット沓８の下面に設けた凹部９内に鉛直変形用ゴム１０を介して嵌合保持された上部すべり板１１と、この上部すべり板１１の下面に直貼り固定したＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）等フッ素樹脂等によるすべり材１２と、を備えてなる。

この剛すべり支承によれば、ポット沓８内の鉛直変形用ゴム１０により上部構造体Ａの鉛直方向の振動を吸収するとともに、風荷重や交通振動等の日常的荷重や地震時に次のようなすべり支承の機能を発揮する。
通常時の初期状態では、上部構造体Ａ側に固定された摺動支承７は中心のトリガーゾーン３上に当接しており、上部構造体Ａに風荷重等の日常的荷重が作用したとしても、摺動支承７とトリガーゾーン３のすべり面との相対変位を規制するトリガー機能が発揮されて上部構造体Ａが揺れ動くのを防止できる。そして、中・小規模の地震が発生すると、下部構造体Ｂ側に一定以上の水平変位力が作用して摺動支承７がトリガーゾーン３から動摩擦係数の小さい免震ゾーン４にすべり移動し、この免震ゾーン４のすべり面と摺動支承７との間では摩擦抵抗が非常に少なくなり、したがって上部構造体Ａと下部構造体Ｂとの水平方向の相対変位を円滑にするため、下部構造体Ｂ側の水平変位が上部構造体Ａ側へ伝わるのを抑制できるという免震機能を発揮する。

また、それよりも大規模の地震が発生した時は摺動支承７が免震ゾーン４から該免震ゾーン４の動摩擦係数よりも大きいブレーキゾーン５へ移動し、この時は摺動支承７とブレーキゾーン５のすべり面との間での大きい摩擦抵抗により高免震機能を発揮する。このとき摺動支承７がブレーキゾーン５のすべり面上で過大に移動すると動摩擦係数の最も大きいストッパーゾーン６へ移動し、この時摺動支承７はストッパーゾーン６のすべり面との間での大きい摩擦抵抗によりすべり板１からはみ出すのを阻止できる。その際、摺動支承７が免震ゾーン４からストッパーゾーン６の方向へ移動する途上でブレーキゾーン５によって緩やかに制動が加えられるので、上部構造体Ａに強い衝撃を加えるのを緩和でき上部構造体Ａに被害を加えるのを防止できる。

弾性すべり支承に適用する場合は、図３に示すように、下部構造体Ｂ側にすべり板１を固定し、上部構造体Ａ側に摺動支承７を固定する。摺動支承７は、上部構造体Ａの下面側に上部フランジ１３を介して固定された積層ゴム１４と、この積層ゴム１４の下部フランジ１５の下面に固定されたすべりフランジ１６と、このすべりフランジ１６の下面に直貼り固定したＰＴＦＥ等のフッ素樹脂等よりなるすべり材１７と、を備えてなる。積層ゴム１４はゴム層１８と鋼板１９を上下方向に交互に積層して加硫成形したものである。

この弾性すべり支承によれば、地震時に積層ゴム１４が柔らかく水平変形して地震のエネルギーを吸収するとともに、風荷重や交通振動等の日常的荷重や地震時には、剛すべり支承の場合と同様に、次のようなすべり支承の機能を発揮する。
トリガーゾーン３により風荷重等の日常的荷重に対するトリガー機能を発揮する。そして、中・小規模の地震動に対しては免震ゾーン４により免震機能を発揮することができ、大規模の地震動に対してはブレーキゾーン５により高免震機能を発揮することができる。摺動支承７がブレーキゾーン５のすべり面を過大に移動してすべり板１からはみ出すのをストッパーゾーン６により阻止できる。

本発明の一実施例を示すすべり型免震装置のすべり板の平面図である。剛すべり支承に適用した場合の縦断面図である。弾性すべり支承に適用した場合の縦断面図である。従来例のすべり型免震装置の縦断面図である。図４におけるＸ−Ｘ線断面図である。

符号の説明

１すべり板
２すべり板本体
３トリガーゾーン
４免震ゾーン
５ブレーキゾーン
６ストッパーゾーン
１２，１７すべり材

Claims

すべり板本体の表面の中心部に形成された所定の動摩擦係数のトリガーゾーンと、このトリガーゾーンの外周に形成されて該トリガーゾーンの動摩擦係数よりも小さい動摩擦係数を有する免震ゾーンと、この免震ゾーンの外周に形成されて該免震ゾーンの動摩擦係数よりも大きい動摩擦係数を有するブレーキゾーンと、このブレーキゾーンの外周に形成されて前記トリガーゾーン及び前記ブレーキゾーンの動摩擦係数よりも大きい動摩擦係数を有するストッパーゾーンと、を備えていることを特徴とする、すべり型免震装置のすべり板。
前記免震ゾーンの動摩擦係数（μ）がすべり支承のすべり材の面圧が２０Ｎ／ｍｍ^２の状態下で０．００５〜０．０１５、前記トリガーゾーンの動摩擦係数（μ）が前記免震ゾーンの動摩擦係数（μ）の１０倍、前記ブレーキゾーンの動摩擦係数（μ）が前記トリガーゾーンと同じ動摩擦係数、前記ストッパーゾーンの動摩擦係数（μ）が前記ブレーキゾーンの３〜４倍である、請求項１記載のすべり型免震装置のすべり板。