JP2007303497A - Laminated rubber bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層ゴム支承装置に係り、詳しくは、複数枚のゴム層と剛性板とを交互に積層して成る中空状の積層体を有する積層ゴム支承装置に関するものである。 The present invention relates to a laminated rubber bearing device, and more particularly to a laminated rubber bearing device having a hollow laminated body in which a plurality of rubber layers and rigid plates are alternately laminated.
一般に、免震建物では基礎の下に免震装置を配置し、建物の荷重を免震装置で支えるとともに、建物の固有周期を長周期化することで免震性能を発揮させる手段が採られる。積層ゴム支承装置による免震建物の固有周期は、建物の荷重と積層体(積層ゴム)の復元力によって決まり、この固有周期は、積層ゴムが支える荷重が大きくなるほど長くなり、復元力が大きくなるほど短くなる。従って、長周期化を図るには、積層ゴムに作用する荷重を大きく設定すれば良いことが解る。 In general, in a base-isolated building, a base-isolating device is arranged under the foundation, and the load of the building is supported by the base-isolating device, and a means for demonstrating the base-isolating performance by increasing the natural period of the building is taken. The natural period of a base-isolated building by a laminated rubber bearing device is determined by the building load and the restoring force of the laminated body (laminated rubber). This natural period becomes longer as the load supported by the laminated rubber increases, and the restoring force increases. Shorter. Therefore, it can be understood that the load acting on the laminated rubber may be set large in order to increase the period.
しかしながら、積層体が支えられる単位面積当りの荷重には限界があって、積層体に作用する単位面積当りの荷重はあまり大きくできない。故に、大きな荷重には大きなサイズの積層体が必要になるのであるが、大きなサイズの積層体は大きな復元力を発揮するので、前述の「荷重が大きくなることによる長周期化の効果」が低減され、積層ゴム支承装置を用いた免震建物の固有周期の長周期化には限界(概ね3秒程度)があった。 However, there is a limit to the load per unit area on which the laminated body is supported, and the load per unit area acting on the laminated body cannot be so large. Therefore, a large-sized laminate is required for a large load, but a large-sized laminate exhibits a large restoring force, reducing the above-mentioned “effect of increasing the period by increasing the load”. In addition, there is a limit (approximately 3 seconds) to lengthening the natural period of base-isolated buildings using laminated rubber bearings.
そこで、住宅等の軽量構造物に対する免震用の積層体においては、免震周期の長周期化を図る手段として、水平剛性(前述の復元力に相当)を小さくする手段が採られたものがある。即ち、受圧面積を小さく、かつ、ゴム総厚み大きくすることが必要であることから、積層体を中空としてその外径及び内径を大きくしたドーナツ状のものとする工夫が為された積層ゴム支承装置であり、例えば、特許文献1において開示されたものが知られている。このような中空状の積層体とすれば、見掛けのS2も大きくすることができるので、それによって座屈の防止作用も強化可能になるという利点もある。
Therefore, in a laminated body for seismic isolation for a light-weight structure such as a house, a means for reducing horizontal rigidity (corresponding to the restoring force described above) is adopted as a means for prolonging the seismic isolation period. is there. That is, since it is necessary to reduce the pressure receiving area and increase the total thickness of the rubber, the laminated rubber bearing device has been devised so that the laminated body is hollow and the outer diameter and inner diameter are increased. For example, the one disclosed in
ここで、S2とは積層体の二次形状係数のことであり、二次形状係数S2は、積層体における剛性板の長さを、ゴム層の積層方向厚みとゴム層の総数とを乗じた値で除した値であると定義される。つまり、剛性板の長さ(平面視形状が円形の場合は直径であり、矩形の場合は免震方向側の辺長である)をa、ゴム層の厚みをtでその積層数をnとすると、
S2=a/n・t……(1)
として表される。
Here, S2 is the secondary shape factor of the laminate, and the secondary shape factor S2 is obtained by multiplying the length of the rigid plate in the laminate by the thickness of the rubber layer in the stacking direction and the total number of rubber layers. Defined as the value divided by the value. That is, the length of the rigid plate (a diameter when the shape in plan view is a circle, or a side length on the seismic isolation direction side when it is a rectangle) is a, the thickness of the rubber layer is t, and the number of layers is n. Then
S2 = a / n · t (1)
Represented as:
特許文献1等において開示される中空状の積層体を有する積層ゴム支承装置においては、上式(1)から求まる二次形状係数S2は大きな値となるので、それが「見掛けのS2が大きくなる」ということになる。しかしながら、この式(1)には中空であることは考慮されていないので、実際には、中空部の長さをbとすると、真の二次形状係数S2rは、 S2r=(a/n・t)−(b/n・t)……(2)
となり、上式(1)よりも明確に小さくなる。従って、積層体を大径で中空状のものとして二次形状係数を大きくすることは可能ではあるが、長周期化を狙って中空部の径を大きくすると、上式(2)から解るように、二次形状係数は大きくなるどころか、逆に小さくなってしまい易いものであるため、大変形時における座屈のおそれは寧ろ増大する傾向があった。
Thus, it is clearly smaller than the above formula (1). Therefore, although it is possible to increase the secondary shape factor by making the laminated body large in diameter and hollow, if the diameter of the hollow part is increased with the aim of increasing the period, as understood from the above equation (2) However, since the secondary shape factor tends to become small rather than large, the risk of buckling during large deformation tends to increase.
本発明の目的は、更なる構造工夫により、免震周期を長周期化させる上で有利な中空状の積層体を有するものとしながら、大変形時における座屈のおそれが回避されるように改善された積層ゴム支承装置を実現し、提供する点にある。 The object of the present invention is to improve the structure so as to avoid the risk of buckling during large deformations while having a hollow laminate that is advantageous in extending the seismic isolation period by further structural improvements. It is in the point which implement | achieves and provides the laminated rubber bearing apparatus made.
請求項1に係る発明は、積層ゴム支承装置において、複数枚のゴム層1と剛性板2とを交互に積層して成る積層体3と、前記積層体3の中央部又はその周辺部に形成される積層方向に貫通する孔6と、前記孔6に配備される座屈防止用柱状体7とを有するとともに、前記座屈防止用柱状体7は、互いに横滑り移動が可能に積層された複数の滑り部材8で構成されていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の積層ゴム支承装置において、前記複数の滑り部材8どうしの間には、前記滑り部材8どうしの横滑り移動を促進させるための滑り板9が配備されていることを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the laminated rubber bearing device according to the first aspect, a
請求項3に係る発明は、請求項2に記載の積層ゴム支承装置において、前記滑り板9がPTFEシートで形成されていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載の積層ゴム支承装置において、前記複数の滑り部材8のうちの一つ又は複数には弾性層10が設けられていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項5に係る発明は、請求項4に記載の積層ゴム支承装置において、前記弾性層10が高減衰ゴムから構成されていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項1の発明によれば、積層体に形成された貫通孔には座屈防止用柱状体が配備されているので、激震等によって積層ゴム支承装置が大変形して積層体が大きくせん断変形した場合には、その大なるせん断変形に伴う上下方向の圧縮変位が所定以上に大きくはならないように座屈防止用柱状体によって規制されるようになる。即ち、座屈防止用柱状体の存在によって積層体の座屈が防止されるようになる。そして、大なるせん断変形時には、貫通孔に配備されている座屈防止用柱状体にもせん断荷重が作用することがあるが、その場合には座屈防止用柱状体を構成すべく積層された複数の滑り部材どうしが横滑り移動するので、積層体のせん断変形の妨げになるとか、座屈防止用柱状体が折損するといった不都合の発生なく、前述の座屈防止作用を発揮させることができる。その結果、免震性能の向上を図るべく、免震周期を長周期化させる上で有利な中空状の積層体を有するものとしながら、大変形時における座屈のおそれが回避されるように改善された積層ゴム支承装置を提供することができる。
According to the invention of
請求項2の発明によれば、滑り部材どうしの間に介装された滑り板により、積層体のせん断変形に伴う滑り部材どうしの横移動が円滑化され、請求項1の発明による効果が強化される利点がある。この場合、請求項3のように、滑り板をフッ素樹脂であるPTFEシートで形成すれば、より一層円滑な横滑り移動が得られる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、少なくとも一つの滑り部材には弾性層が形成されているので、大変形時における上下方向の圧縮荷重が急激に作用して座屈防止用柱状体に激しく上側のフランジ板等の衝突しても、弾性層による緩衝作用によってその衝突ショックが緩和され、建物の揺れ防止挙動がソフト化されるとともに、各部の亀裂や圧潰等の構成部材の損傷のおそれも回避可能となる良さがある。この場合、請求項5のように、弾性層を高減衰ゴムで形成すれば、ショックの緩和だけでなく、ショックを迅速に減衰させる作用も発揮されるので、請求項4の発明による前記効果を一層強化できる利点がある。
According to the invention of
以下に、本発明による積層ゴム支承装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図1,図2はそれぞれ積層ゴム支承装置の構造を示す縦断面図と横断面図、図3は大変形時における座屈防止状態を示す縦断面図、図4は中空断面の積層体と中空断面の積層体との各特性の比較図である。 Hereinafter, embodiments of a laminated rubber bearing device according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view showing the structure of the laminated rubber bearing device, respectively, FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a buckling prevention state at the time of large deformation, and FIG. It is a comparison figure of each characteristic with the laminated body of a cross section.
〔実施例1〕
実施例1による積層ゴム支承装置Aは、図1,図2に示すように、上下の円環状で厚肉のフランジ板4,4の上下間において、複数枚で円環状のゴム板(ゴム層の一例)1と、薄鋼板からなる複数枚で円環状の剛性板2とを交互に配置して積層し、かつ、それらによる積層物(ゴム板1、剛性板2、厚肉フランジ4,4)の内周及び外周のそれぞれに被覆ゴム1A,1Bを配置し、これらを加硫接着により一体化してなる筒状の積層体3の上下両端に、フランジ板4よりも大径の取付板5,5が固定接合されて構成されている。上側の取付板5には、上部構造物Kが載置固定され、下側の取付板5は下部構造物Bに載置固定される。
[Example 1]
As shown in FIGS. 1 and 2, the laminated rubber bearing device A according to the first embodiment includes a plurality of annular rubber plates (rubber layers) between the upper and lower
ゴム板1、剛性板2、及び厚肉フランジ4の内径寸法は等しく設定されており、薄肉状の内周被覆ゴム1Aの内側が中空となる大径で上下に貫通する貫通孔6が形成されており、その貫通孔6には座屈防止用柱状体7が配備されている。座屈防止用柱状体7は、互いに横滑り移動が可能に上下に積層された5枚(複数の一例)の滑り部材8で構成されている。各滑り部材8は鋼板等の硬質板によって形成されており、それら滑り部材8どうしの間には、滑り部材8どうしの横滑り移動を促進させるためのPTFE製の滑り板9が配備されている。そして、最上段の滑り部材8のみは、上下の薄肉滑り板8a,8aの上下間に高減衰ゴムで成る弾性層10が介装されたサンドイッチ構造のものに構成されている。
The
滑り板9は摩擦係数の低い材質のものであれば良く、PTFE等のフッ素樹脂以外の材料から成るものでも良い。また、弾性層10は天然ゴム等の一般的なゴム、或いはEPDM等でも可能であり、要は弾性材から成るものであれば良い。さて、このような積層ゴム支承装置Aにおいては、通常の支持時や設定範囲内の規模における地震時には、上部構造物Kの重量は、積層体3、即ちゴム板1のみで受けており、有効な免震作用が発揮される。
The sliding
ところが、強烈な地震等によって設定範囲外の大きな横揺れが作用して大変形した場合には、図3に示すようになる。即ち、大変形によって積層体3が耐え切れずに沈み込んで座屈し掛かるようになると、貫通孔6に配備されている座屈防止用柱状体7が、各滑り部材8が横滑り移動して積層体3のせん断変形の妨げとならないように追従変形しながら、横移動しながら下降してくる上側の取付板5を受け止めて踏ん張り、それ以上の下方への変位、即ち、積層体3の座屈を防止するのである。
However, when a large roll outside the set range acts due to a strong earthquake or the like, the deformation is as shown in FIG. That is, when the
この場合、最上段の滑り部材8に内装されている弾性層10がクッションとなって緩衝作用が発揮され、各滑り板8aに急激な荷重負担が避けられるとともに、積層ゴム支承装置Aとしてのショックも軽減されるようになる。また、上下に隣合う各滑り板8a,8a間には滑り板9が介装されているので、鋼板等で成る重い滑り部材8の前記追従移動が円滑で軽快に行われ、大変形時如何に拘らずに、滑り部材8の横移動が積層体3のせん断変形に対しては殆ど抵抗にはならない点も好ましい。
In this case, the
前述した免震周期の長周期化には、積層体3の一次形状係数S1を小さくすれば良いことが判っている。一次形状係数S1とは、ゴム板1の面積(平面視の面積)をAr、ゴム板1の1層あたりの側面(周面)の面積をAfとした場合、
S1=Ar/Af……(3)
と定義されるものである。
It has been found that the primary shape factor S <b> 1 of the
S1 = Ar / Af (3)
It is defined as
ここで一例として、図4に示すように、積層体の直径がRで中実の第1積層ゴム支承装置G1と、平面視の面積を同じとすべく、外径が3/√5Rで内径が2/√5Rの中空積層体を有する第2積層ゴム支承装置G2があるとし、これら両者のS1、S2、及びそれぞれの比率L1,L2を求めると、L1=0.745、L2=0.477となる。ここで各比率の分母がG2であり、分子がG1としている。尚、図4においては、側面(周面)の面積Afと、ゴム板1の厚みtと、その積層数nとの各記号はそのまま用いてある。また、簡単のため、ゴム層も剛性板とも同じ直径同じ内径であるとする。
Here, as an example, as shown in FIG. 4, the outer diameter is 3 / √5R and the inner diameter is 3 / √5R so that the area in plan view is the same as the solid laminated first laminated rubber bearing device G1 having a diameter of R. Suppose that there is a second laminated rubber bearing device G2 having a hollow laminated body of 2 / √5R, and S1 and S2 and their ratios L1 and L2 of both are obtained, L1 = 0.745, L2 = 0. 477. Here, the denominator of each ratio is G2, and the numerator is G1. In FIG. 4, the symbols for the area Af of the side surface (circumferential surface), the thickness t of the
このように、第2積層ゴム支承装置G2の積層体を、第1積層ゴム支承装置G1の積層体の直径が3/√5倍で、内径が2/√5倍となる中空状の(筒状の)形状及び寸法とした場合には、一次形状係数S1を明確に低減させて効果的に長周期化することができており、かつ、水平剛性の指針となる見掛けの二次形状係数S2は同じになるので、座屈のし難さも維持できているように思える。しかしながら、図4に示すように、第2積層ゴム支承装置G2の真の二次形状係数S2は大きく下がっているので、座屈に関しては条件が厳しくなっていることが解る。つまり、横断面積を等しくすべく積層体の大径化及び中空化を行って積層ゴム支承装置としての長周期化を図る手段では、二次形状係数S2は下がってしまい、ここに大変形時における座屈のおそれに対処する必要性が出てくるのである。
In this way, the laminated body of the second laminated rubber bearing device G2 is formed into a hollow (tubular shape) in which the laminated body of the first laminated rubber bearing device G1 has a
そこで本発明においては、上述したように、積層体3の中空部である貫通孔6に座屈防止用柱状体7を配備してあるので、大変形時には座屈防止用柱状体7が荷重を受け持って踏ん張るようになり、積層ゴム支承装置Aの座屈おそれが防止されるようになる。従って、前述した長周期化による優れた免震性能を、座屈のおそれがないようにしながら如何なく発揮することができる改善された積層ゴム支承装置が実現できるに至ったのである。
Therefore, in the present invention, as described above, the buckling prevention
〔別実施例〕
座屈防止用柱状体7は、滑り部材8が5段以外の複数段で積層されるとか、或いは単一の滑り部材8を有して成るものでも良い。また、弾性層10を持つ滑り部材8は最上段以外の位置に設定しても良いとともに、その弾性層10は単一の滑り板8aの上又は下に積層される構造としても良い。また、積層体3は、内周被覆ゴム1A、外周被覆ゴム1Bの両方、或いは何れか一方の無い構造のものでも良い。
[Another Example]
The
1 ゴム層
2 剛性板
3 積層体
6 孔
7 座屈防止用柱状体
8 滑り部材
9 滑り板
10 弾性層
A 積層ゴム支承装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
The laminated rubber bearing device according to claim 4, wherein the elastic layer is made of a high damping rubber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006130260A JP2007303497A (en) | 2006-05-09 | 2006-05-09 | Laminated rubber bearing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006130260A JP2007303497A (en) | 2006-05-09 | 2006-05-09 | Laminated rubber bearing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007303497A true JP2007303497A (en) | 2007-11-22 |
Family
ID=38837601
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006130260A Withdrawn JP2007303497A (en) | 2006-05-09 | 2006-05-09 | Laminated rubber bearing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007303497A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109235245A (en) * | 2018-10-29 | 2019-01-18 | 中北大学 | A kind of self-restoring lead core rubber earthquake isolation support |
CN114743455A (en) * | 2022-03-10 | 2022-07-12 | 广州大学 | Friction sliding type shock insulation support |
-
2006
- 2006-05-09 JP JP2006130260A patent/JP2007303497A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114743455A (en) * | 2022-03-10 | 2022-07-12 | 广州大学 | Friction sliding type shock insulation support |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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