JP2006070945A - 複合式免震支承装置 - Google Patents

Abstract

【課題】柔らかくて撓みやすい物理特性により低周波、軽荷重および微振動を良好に吸収し、吸振性能が向上して高周波成分から低周波成分にわたって広い吸振帯域を確保することができる複合式免震支承装置を提供する。
【解決手段】積層体３は、上側金属プレート５と下側金属プレート６との間で、ゴム層７と補強板８とを交互に複数段に積層している。有機基に珪素を結合させたシリコーン樹脂からなるゲル体９は、積層体３の中心部に補強板８の一部が接触する状態で密封されている。積層体３内に密封されたゲル体９により、柔らかくて撓みやすい物理特性が得られる。このため、積層体３の吸振性能が向上して高周波成分から低周波成分にわたって広い吸振帯域を確保することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、橋梁や高架道路などの建造物に取付けられて水平方向の揺れを吸収する複合式免震支承装置に関する。

地震発生時、橋梁などの建造物の振動を絶縁して建造物などに対する振動伝達を抑え、地震の入力加速度を減少させる構造体として、高減衰性ゴムを使用した積層ゴム体（例えば、特許文献１参照）がある。また、地震時に家屋内の備品などに対する振動を絶縁する構造体に防振ダンパー（例えば、特許文献２参照）がある。特許文献１では、ゴム層と平板状の補強板とを交互に多段に積層してなる積層ゴム体を備え、積層ゴム体を貫通する円柱状の鉛プラグが積層面に直交する方向に埋め込まれている。特許文献２では、振動吸収体のシリコーン被膜内にシリコーンゲルを充填し、シリコーンゲル内に補強材やコイルバネを埋設している。
特開平８−３２６８１２号公報 特開平９−２９６８４６号公報

特許文献１の積層ゴム体では、ゴム層により振動の高周波成分を吸収し、鉛プラグにより振動の低周波成分を吸収して地震時の振動に対処している。しかしながら、ゴム層と鉛プラグのみでは、低周波、軽荷重および微振動に対する防振対策が十分とはいえず、振動の吸振帯域が狭くならざるを得ず、幅広い吸振帯域にするためには改良の余地を残していた。特許文献２の振動吸収体は、シリコーン被膜内にシリコーンゲルを充填する構造のため、荷重の負担が小さな軽量機器に使用されるように特化している。このため、音響設備や計測機の防振に供されているものの、堅牢性に乏しく重量の大きな橋梁などの建造物には適当でないといった難点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は温度依存性が少なく堅牢性および耐候性に富み、柔らかくて撓みやすい物理特性により低周波、軽荷重および微振動を良好に吸収し、吸振性能が向上して高周波成分から低周波成分にわたって広い吸振帯域を確保することができ、橋梁や高架道路などの建造物に好適な複合式免震支承装置を提供することにある。

（請求項１について）
積層体は、上側金属プレートと下側金属プレートとの間で、ゴム層と補強板とを交互に複数段に積層している。有機基を珪素に結合させたシリコーン樹脂からなるゲル体は、積層体の中心部に補強板の一部が接触する状態で密封されている。
積層体内に密封されたゲル体により、温度依存性が少なく堅牢性および耐候性に富み、柔らかくて撓みやすい物理特性が得られる。このため、積層体の吸振性能が向上して高周波成分から低周波成分にわたって広い吸振帯域を確保することができ、橋梁や高架道路などの建造物の免震に好適となる。

（請求項２について）
ゲル体は、その中央部に立方体状の支柱を形成しているので、振動の低周波成分を吸収するとともに、縦方向の荷重を負担するように働く。

（請求項３について）
ゲル体は、その中央部に球体状の支柱を形成しているので、請求項２と同様に振動の低周波成分を吸収するとともに、縦方向の荷重を負担するように働く。

（請求項４について）
ゲル体は、積層体の左右両側で縦方向に配された柱状のプラグとして機能する。ゲル体が柱状のプラグとして機能するため、縦方向の荷重をより多く負担することができる。

（請求項５について）
上側金属プレートと下側金属プレートとの間で、積層体はゴム層と補強板とを交互に複数段に積層している。ゴム層と補強板との間に、有機基が珪素に結合したシリコーン樹脂からなるゲル層を密封状態で積層している。積層体の左右両側で縦方向に配された円柱状のゲル体をプラグとして機能させている。
ゲル層の積層により、積層体の吸振性能がさらに向上して高周波成分から低周波成分にわたって一層広い吸振帯域を確保することができる。円柱状のゲル体をプラグとして機能させたことにより、縦方向の荷重をより多く負担することができて積層体の堅牢化に寄与する。

（請求項６について）
左右両側のゲル体の間には、複数のゲル柱が左右方向に配置されているため、縦方向の荷重をより多く負担することができて積層体の堅牢化に寄与する。

積層体内に密封されたゲル体により、温度依存性が少なく堅牢性および耐候性に富み、柔らかくて撓みやすい物理特性が積層体に得られる。このため、積層体の吸振性能が向上して高周波成分から低周波成分にわたって広い吸振帯域を確保することができ、橋梁や高架道路などの建造物の免震に好適となる。

図１ないし図４は本発明の実施例１を示す。本発明に係る複合式免震支承装置１は、図１に示すように橋梁２などの建造物に適用されている。複合式免震支承装置１の積層体３は、橋梁２の橋桁２ａとコンクリート製の基礎擁壁４との間に設けられている。積層体３はゴムにより直方体状に形成されており、図２および図３に示すように上側金属プレート５と下側金属プレート６との間で、ゴム層７と薄肉な鋼製の補強板８とを交互に複数段に積層している。上側金属プレート５および下側金属プレート６は鋼板製で、積層体３の外側部はゴム製の保護膜Ｐにより被覆されている。有機基を珪素に結合させたシリコーン樹脂からなるゲル体９は、図３の（イ）、（ロ）に示すように積層体３の中央部に補強板８の一部が接触する状態で密封されている。ゲル体９は、立方体状の支柱として形成されて振動の低周波成分を吸収するとともに、縦方向の荷重を負担するように機能する。

積層体３およびゴム層７は、高減衰特性を目指して天然ゴムをはじめブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレインゴム、ブチレンゴム、イソブチレンゴムあるいはクロロプレインゴムなどにカーボンブラック、シリカや樹脂を添加剤として加えてなる。

ちなみに、ゲル体９は、図４の（イ）に示す温度依存特性のように温度変化（−４０℃〜２００℃）に対する反発弾性率が少なく、ゲル体９が反発弾性率に対して温度依存性が低いことを示している。また、ゲル体９は、図４の（ロ）に示す圧縮永久歪特性のように圧縮永久歪が少なく、圧縮力から解放した時の復元力が大きいことを示している。さらに、ゲル体９は、図４の（ハ）に示す防振特性のように振動の伝達率が小さく、特に高周波帯域（６０〜１００Ｈｚ）で優れた振動吸収作用を発揮する。

上記構成において、地震発生時、図１に示すように積層体３が水平方向の揺れを受けて剪断方向に変形する。積層体３の剪断変形により、基礎擁壁４からの揺れが絶縁されて橋梁２に対する免震機能を発揮する。
この場合、積層体３内に密封されたゲル体９により、温度依存性が少なく堅牢性および耐候性に富み、柔らかくて撓みやすい物理特性が得られる。このため、積層体３の吸振性能が向上して高周波成分から低周波成分にわたって広い吸振帯域を確保することができ、橋梁２や高架道路などの建造物の免震に好適となる。しかも、鉛製のプラグを用いるものと異なり、雨水を受けてもプラグから鉛成分が溶出することがなく環境汚染の虞がない。

図５は本発明の実施例２を示す。実施例２が実施例１と異なるところは、図５の（イ）、（ロ）に示すように、ゲル体９を中央部に球体状の支柱として形成したことである。この場合、実施例１と同様に振動の低周波成分を吸収するとともに、縦方向の荷重を負担するように機能する。

図６は本発明の実施例３を示す。実施例３が実施例１と異なるところは、ゲル体９は、図６の（イ）、（ロ）に示すように、積層体３の左右両側で縦方向に配された柱状のプラグとして機能することである。ゲル体９が柱状のプラグとして機能するため、縦方向の荷重をより多く負担することができる。

図７は本発明の実施例４を示す。実施例４では、図７の（イ）に示すように、上側金属プレート５と下側金属プレート６との間で、積層体３はゴム層７と補強板８とを交互に複数段に積層している。ゴム層７と補強板８との間に、有機基に珪素を結合させたシリコーン樹脂からなるゲル層１０を密封状態で積層している。積層体３の左右両側で縦方向に配された円柱状のゲル体９をプラグとして機能させている。
この場合、ゲル層１０の積層により、積層体３の吸振性能がさらに向上して高周波成分から低周波成分にわたって一層広い吸振帯域を確保することができる。円柱状のゲル体９をプラグとして機能させたことにより、縦方向の荷重をより多く負担することができて積層体３の堅牢化に寄与する。

図８は本発明の実施例５を示す。実施例５では、実施例４に示す左右両側のゲル体９の間に複数のゲル柱１１を左右方向に配置している。このため、積層体３が縦方向の荷重をより多く負担することができて積層体３の堅牢化に寄与する。

（変形例）
なお、ゴム層７およびゲル層１０の積層数については、上記の実施例に限らず使用状況などに応じて所望に設定することができる。ゲル体９は主成分をシリコーン樹脂としたが、フッ素樹脂を主成分としてもよい。また、橋梁２については、コンクリート橋でも鋼橋であってもよく、橋梁２に代わって家屋やビルなどの建造物に適用してもよく、要は地震時の揺れを絶縁できる対象物であればよい。
上側金属プレート５や下側金属プレート６は鋼板製に限らず鉄板、銅板あるいは種々の金属合金板であってもよい。また、ゲル体９やゲル層１０をシリコーン樹脂としたが、シリコーン樹脂は半有機性のポリマーを含む総称であり、例えば、ジメチルシリコーンや低分子シロキサンが挙げられる。さらに、積層体３はゴムにより直方体状に形成したが、円柱体、楕円体、五角面体や六角面体などの多角面体あるいは截頭錐体などに形成してもよい。

本発明に係る複合式免震支承装置では、積層体内に密封されたゲル体により、柔らかくて撓みやすい物理特性が得られる。このため、積層体の吸振性能が向上して高周波成分から低周波成分にわたって広い吸振帯域を確保することができ、橋梁や高架道路などの建造物の免震に好適となる。免震対策の普及に伴って需要の拡大を通して積層体の製造を促し、化学機械産業に広く適用することができる。

積層体が適用された橋梁の正面図および積層体の拡大縦断面図である（実施例１）。 一部は破断して示す積層体の斜視図である（実施例１）。 （イ）は積層体の平面図、（ロ）は積層体の縦断面図である（実施例１）。 （イ）は温度依存特性を示すグラフ、（ロ）は圧縮永久歪特性を示すグラフ、（ハ）は防振特性を示すグラフである（実施例１）。 （イ）は積層体の平面図、（ロ）は積層体の縦断面図である（実施例２）。 （イ）は積層体の平面図、（ロ）は積層体の縦断面図である（実施例３）。 （イ）は積層体の平面図、（ロ）は積層体の縦断面図である（実施例４）。 （イ）は積層体の平面図、（ロ）は積層体の縦断面図である（実施例５）。

符号の説明

１ 複合式免震支承装置
２ 橋梁（建造物）
３ 積層体
５ 上側金属プレート
６ 下側金属プレート
７ ゴム層
８ 補強板
９ ゲル体
１０ ゲル層
１１ ゲル柱

Claims (6)

1. 上側金属プレートと下側金属プレートとの間で、ゴム層と補強板とを交互に複数段に積層した積層体と、
   前記積層体の中心部に前記補強板の一部が接触する状態で密封され、有機基を珪素に結合させたシリコーン樹脂からなるゲル体とを設けたことを特徴とする複合式免震支承装置。
2. 前記ゲル体は、その中央部に立方体状の支柱を形成していることを特徴とする請求項１に記載の複合式免震支承装置。
3. 前記ゲル体は、その中央部に球体状の支柱を形成していることを特徴とする請求項１に記載の複合式免震支承装置。
4. 前記ゲル体は、前記積層体の左右両側で縦方向に配された柱状のプラグとして機能することを特徴とする請求項１に記載の複合式免震支承装置。
5. 上側金属プレートと下側金属プレートとの間で、ゴム層と補強板とを交互に複数段に積層した積層体と、
   前記ゴム層と前記補強板との間に、有機基が珪素に結合したシリコーン樹脂からなるゲル層を密封状態で積層するとともに、前記積層体の左右両側で縦方向に配された円柱状のゲル体をプラグとして機能させていることを特徴とする複合式免震支承装置。
6. 前記左右両側のゲル体の間には、複数のゲル柱が左右方向に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の複合式免震支承装置。

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