JP2008169548A - すべり支承 - Google Patents

Abstract

【課題】橋梁用として好適となるように基本的には方向性を有する仕様としながらも、ビルマンションな等の建物に好適となるように全方向性を有する仕様として用いることも可能となるようにして、優れた汎用性を持つものに改善されたすべり支承を提供する。
【解決手段】すべり支承において、上部構造体の下面側に取付け可能な上沓１と、下部構造体の上面側に取付け可能な下沓２と、これら上沓１と下沓２との上下間に介装される弾性体３とを有するとともに、上沓１が、互いに水平方向における特定方向に摺動移動自在な上側部材４と下側部材５とを有する滑り機構６に構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、マンション、ビル、戸建住宅といった建物、或いは鉄道橋、道路橋といった橋梁等の免震に使用されるすべり支承に関するものである。

上記建物や橋梁に使用されるすべり支承としては、特許文献１において開示されたものが知られている。つまり、上部構造体の下面側に取付け可能な上沓と、下部構造体の上面側に取付け可能な下沓と、これら上沓と下沓との上下間に介装されるすべり材とを有してすべり支承が構成されている。このすべり支承は、水平方向の３６０度に滑り移動可能であり、全方向性のすべり支承として有用なものである。

例えば、すべり支承を橋梁用として使用する場合には、主に橋軸方向（橋長手方向或いは橋の架設方向）に滑り移動させ、橋軸直交方向（橋左右方向）には殆ど滑り移動しない動作状況を呈する特性を持つものが要求されるが、上記構造のすべり支承ではその要求に答えることができない。また、建物用として使用する場合でも、例えば、東西方向には十分な土地面積があって建物が多少揺れ動いても問題ないが、南北方向には隣地建物との間隔が狭くてあまり揺れ動かないようにしたい、というような状況には適用させることができないものであった。

そこで、特許文献２において開示されるもののように、サイドストッパーを有することですべり移動距離に方向性を持たせるように構成されたすべり支承を用いることにより、橋梁や上記条件付建物の免震用として好適なすべり支承とすることが可能である。しかしながら、特許文献２によるすべり支承では、土地制約の無いビルやマンション等の全方向性のものとして使用するには役不足になる。このように、従来のすべり支承では、全方向性の仕様にすれば方向性のある免震には使用できず、方向性を持たせた仕様にすれば全方向性の免震には使用できないというものであり、さらなる改善の余地が残されているものであった。
特開２００３−１４７９９２号公報 特開２００４−２３２２５９号公報

本発明の目的は、橋梁用として好適となるように基本的には方向性を有する仕様としながらも、ビルやマンション等の建物に好適となるように全方向性を有する仕様として用いることも可能となるようにして、優れた汎用性を持つものに改善されたすべり支承を提供する点にある。

請求項１に係る発明は、すべり支承において、上部構造体の下面側に取付け可能な上沓１と、下部構造体の上面側に取付け可能な下沓２と、これら上沓１と下沓２との上下間に介装される弾性体３とを有するとともに、前記上沓１又は前記下沓２が、互いに水平方向における特定方向に摺動移動自在な上側部材４と下側部材５とを有する滑り機構６に構成されていることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のすべり支承において、前記滑り機構６は、前記上側部材４の下面９と前記下側部材５の上面１２とで形成される滑り部ｄと、前記上側部材４と前記下側部材５との互いの上下方向への離れ移動を規制する抜止め部ｅとを有して構成されていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のすべり支承において、前記下側部材５が断面Ｔ字形の凸条８を有し、前記上側部材４が前記凸条８に嵌合する断面下向きＣ字形の凹条１５を有するように構成されており、前記凸条８の上面１２と前記凹条１５の内側上部平面９とで前記滑り部ｄが構成され、かつ、前記凸条８と前記凸条１５との嵌合によって前記抜止め部ｅが構成されていることを特徴とするものである。

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すべり支承において、前記滑り機構６は、前記上側部材４と前記下側部材５との間に介装されるＰＴＦＥコーティング又はＰＴＦＥ製滑り板１２を有していることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載のすべり支承において、前記弾性体３は、複数の弾性ゴム層１６と複数の剛性板１７とを交互に積層して成る積層ゴムに構成されていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、全方向性（方向性が無いこと）を有する弾性体と方向性を有する滑り機構とが上下に積層配置されてすべり支承が構成されているので、上側部材と下側部材とが摺動移動する方向である水平方向における特定方向には、従来のすべり支承と同等の機能、即ち上沓と下沓とが相対滑り移動しての免震作用が発揮される。そして、水平方向における前記特定方向に交差する方向には、滑り機構が機能しない又は機能し難くなるが、弾性体が水平方向に弾性変形することによる免震作用が発揮されるようになる。つまり、特定方向には滑り機構の滑り移動による免震が行われ、特定方向に交差する方向には弾性体の弾性変形による免震が行われ、特定方向に交差する方向と特定方向との中間の斜め方向には滑り機構の滑り移動と弾性体の弾性変形との双方による免震が行われるように機能するすべり支承が実現できている。

その結果、弾性体と滑り機構とを一体的に有する構造工夫により、橋梁用として好適となるように基本的には方向性を有する仕様としながらも、ビルやマンション等の建物にも好適となるように全方向性を有する仕様として用いることも可能となるよう、優れた汎用性を持つものに改善されたすべり支承を提供することができる。

請求項２の発明によれば、上側部材の下面下側部材の上面とが面接触することで滑り部が構成されており、上部構造物の荷重を支えるに適した構造であるとともに、地震等によって上部構造物が上方に加振されるといった引張り力が作用する場合には、抜止め部がそれに抗して耐える作用を発生するものとなる。これにより、請求項１の這発明によう前記効果を奏しながら、上沓と下沓とが相対的に上下に離れるような引張りに良好に耐える滑り支承を提供できている。この場合、請求項３のように、下側部材の断面Ｔ字形の凸条と上側部材の断面下向きＣ字形の凹条とが嵌合する合理的な構成が好都合である。また、請求項４のように、ＰＴＦＥコーティング又はＰＴＦＥ製滑り板を上側部材と下側部材との間に介装すれば、低摩擦係数によって軽快に滑り移動する優れた特性を得ることが可能になる。

請求項５の発明によれば、弾性体が、複数の弾性ゴム層と複数の剛性板とを交互に積層して成る積層ゴムに構成されており、上部構造物の荷重に対しては圧縮変形少なく踏ん張れるとともに、水平方向には有効に弾性変形できるので、上部構造物をしっかりと支えながらも地震等による水平方向の揺れは方向性無く効果的に免震できる優れたすべり支承が実現できている。

以下に、本発明によるすべり支承の実施の形態、及びこれを用いた免震支承装置を、図面を参照しながら説明する。図１〜図３はすべり支承の構造を示す各図、図４は下側部材の単品斜視図、図５〜図７は外力に対するすべり支承の変位状況を示す作用図、図８は積層ゴムの断面図、図９，１０は免震支承装置としての各支承の配置図である。

〔実施例１〕
実施例１によるすべり支承Ａは、図１〜図３に示すように、上部構造体Ｂの下面側に取付け可能な上沓１と、下部構造体Ｃの上面側に取付け可能な下沓２と、これら上沓１と下沓２との上下間に介装される弾性体３と、滑り機構６とを有して構成されている。上部構造体Ｂとしては、ビル、マンション等の建物や橋梁等が挙げられ、下部構造体Ｃとしては、コンクリート基礎、橋脚等が挙げられる。

上沓１は、図１〜図３に示すように、上部構造体Ｂの下面にボルト等によって固定される基板７と、この基板７にボルト等によって固定される上側部材４と、この上側部材４に直線スライド自在に嵌合される下側部材５と、これら互いに水平方向に摺動移動自在な上側部材４と下側部材５とを有する滑り機構６とを有して構成されている。基板７は鋼材等で成る長尺フランジ板であり、その下面側に上側部材４がボルト固定される。尚、図示は省略するが、上側部材４の長手方向の両端にストッパー部材を設ける等して、上側部材４と下側部材５との相対移動量を制限する手段を滑り機構６に設ければ好都合である。

上側部材４は、図１〜図３に示すように、上横壁４Ａ，左右の縦側壁４Ｂ，４Ｃ、左縦側壁４Ｂの下端から内横に突出する左下横壁４Ｄ、及び右縦側壁４Ｃの下端から内横に突出する右下横壁４Ｅとを有する断面下向き略Ｃ字状で長尺状のチャンネル材（チャンネル形鋼）で形成されている。そして、上横壁４Ａの下面側、及び左右下横壁４Ｄ，４Ｅの上面側と側面側のそれぞれにはステンレス鋼板やその他の材料から成る滑り板９〜１１が添着されている。尚、下横滑り板１０と下縦滑り板１１とを、９０度屈曲による一枚板で形成しても良い。

下側部材５は、図１〜図４に示すように、上横壁５Ａと下横壁５Ｂと、これら上下の横壁５Ａ，５Ｂを左右中央で連結一体化する縦壁５Ｃとから成る断面鉄道レール状（略エ状）の形鋼で形成されており、上横壁５Ａと縦壁５Ｃとで断面Ｔ字形の凸条８を形成し、この凸条８が、上側部材４において同様に断面がＴ字状を呈する空間部ｓを形成する凹条１５に直線スライド自在に嵌合されている。そして、上横壁５Ａの上面側と左右の下面側、及び縦壁５Ｃの左右縦側面側のそれぞれにはＰＴＦＥやその他の低摩擦係数の材料である成る滑り材１２〜１４がコーティングされているコーティングに代えて、ＰＴＦＥ製の滑り板を添着する構成でも良い。上横壁５Ａの横幅は、上側部材４の空間部ｓの内幅よりも短く形成されており、左右の縦側壁４Ｂ，４Ｃと上横壁５Ａとには左右方向の間隙が存在している。

上側部材４と下側部材５とが嵌合している状態では、上横滑り板９と上横滑り材１２とが荷重を支えるべく当接しており、これら両者９，１２の相対摺動移動が免震用の滑り移動となる。下横滑り板１０と下横滑り材１３とは、上部構造体Ｂと下部構造体Ｃとが互いに上下に引き離されるような引張り力が作用した場合に当接摺動し、横方向の力が作用した場合には左右いずれかの下縦滑り板１１と下縦滑り材１４とが当接するようになる。

実施例１においては、上側部材４の下面に相当する上横滑り板９と下側部材５の上面に相当する上横滑り材１２とで形成される滑り部ｄと、左右下横壁４Ｄ，４Ｅと上横壁５Ａとの当接による上側部材４と下側部材５との互いの上下方向への離れ移動を規制する抜止め部ｅとよって滑り機構６が構成されている。つまり、滑り部ｄは、凸条８の上面である上横滑り材１２と凹条１５の内側上部平面である上横滑り板９とで構成され、凸条８と凹条１５との嵌合によって抜止め部ｅが構成されている。

弾性体３は、図１に示すように、上下方向視で円形の下横壁５Ｂと、上下方向視の形状が円形でその径が基板７の横幅と同寸の下沓２との上下間に配置されており、複数の弾性ゴム層１６と複数の剛性板１７とを交互に積層して成る積層ゴムに構成されている。剛性板１７の外周側は、弾性ゴム層１６と同材質のゴムによる皮膜層１８によって覆われており、各ゴム層１６，１８の加硫による加硫接着によって下横壁５Ｂ及び下沓２と弾性体３とが一体化されている。

以上のような構成のすべり支承Ａは、図２，図３に示すように、上側部材４の長手方向（矢印イ方向）である縦方向には滑り機構６によって滑り移動し、上側部材４の長手方向に直交（交差の一例）する横方向（矢印ロ方向）には弾性体３による弾性変形で移動する挙動を示すものとなる。即ち、すべり支承Ａに横方向（矢印ロ方向）の力が作用した場合には、図５に示すように、弾性体３が弾性変形して変位を吸収し、滑り機構６は動作しない。すべり支承Ａに縦方向（矢印イ方向）の力が作用した場合には、図６に示すように、滑り機構６のみが動作して上側部材４と下側部材５とが摺動移動して変位を吸収し、弾性体３の弾性変形は生じない。

そして、すべり支承Ａに縦及び横の複合である斜め方向（矢印ハ方向）の力が作用した場合には、図７に示すように、滑り機構６が動作するとともに弾性体３も弾性変形して変位を吸収するようになる。即ち、上側部材４と下側部材５とが相対的に縦方向に摺動移動し、かつ、弾性体３が横方向に弾性変形するのであり、弾性体３としては横方向にのみ弾性変形するものとなっている（滑り機構６の存在により、上側部材４に対して弾性体３が斜め横に弾性変形することは殆ど無い）。

次に、実施例１によるすべり支承Ａを建物を免震支持するシステムとしての免震支承装置Ｆに適用した一例を図９に示す。図９は、特定方向である一方向（左右方向）に長く、特定方向に交差する他方向（前後方向）に短い矩形の土地Ｇに、他方向に長い平面視が矩形のビルＢ（上部構造体の一例）を免震支承する場合であり、６個のすべり支承（第１支承）Ａと４個の積層ゴム（第２支承）Ｍとを、コンクリート基礎ＣとビルＢとの上下間に横２列で縦に交互に配置して免震支承装置Ｆが構成されている。

因みに、第２支承である積層ゴムＭは、図８に示すように、上下のフランジ板２１，２２の上下間に、複数の弾性ゴム層２３と複数の剛性板２４とを交互に積層するとともに、弾性ゴム層２３と同材質の外周ゴム層２５で剛性板２４を被覆した一般的な構造のものである。この積層ゴムＭは、水平方向３６０度のに弾性変形する全方向性の支承として機能する。

さて、各すべり支承Ａは、上側部材４の長手方向が左右に向く状態で左右二列で前後端及び前後中央の計６箇所において、左右方向（矢印イ方向）には摺動移動（滑り移動）し、前後方向には弾性変形する状態に配置されている。積層ゴムＭは、前後方向で各すべり支承Ａの間となるように前後左右の計４箇所に配置されている。この配置形態では、全すべり支承Ａが滑り移動自在な左右方向には、４個の積層ゴムＭの弾性変形による低いバネ定数によって大きく揺れ動くことが可能であり、前後方向（矢印ロ方向）には６個の弾性体（積層ゴム）３と４個の積層ゴムＭとによる（つまり１０個の積層ゴム）高いバネ定数によって僅かに揺れ動くことが可能となっている。つまり、ビルＢが前後方向にはあまり動いては困る矩形の土地Ｇに好適な免震支承装置Ｆが構築されているのである。

図９に示す免震支承装置Ｆと同等の性能を発揮する免震支承装置Ｆを、積層ゴムＭを用いずにすべり支承Ａのみで構成することが可能である。例えば、図１０に示すように、左右二列の左右向きすべり支承Ａ，Ａを挟むように４個のすべり支承Ａを略Ｘ字状に前後左右に斜め姿勢で並べた計６個のすべり支承Ａで成る支承群を、前後に２列並べて免震支承装置Ｆを構成する。斜め姿勢のすべり支承Ａは左右向き姿勢のすべり支承Ａと３０度（これ以外の角度でも良い）の角度を為すように配置する。このように配置すれば、左右方向（矢印イ方向）には低いバネ定数となって比較的大きく揺れ動くことが可能で、かつ、前後方向（矢印ロ方向）にはぽ高いバネ定数となって比較的少ししか動けない免震支承装置Ｆが構築される。

〔別実施例〕
滑り機構６は、上側部材４と下側部材５とが図１に示す構成に対して上下逆さまに配置構成されたものでも良い。滑り機構６と弾性体３とが図１に示す構成に対して上下逆さまに配置構成されたすべり支承Ａでも良い。上側部材４は、図２等に示す直線状のものの他、平面視形状が円弧状やＳ字状に湾曲する形状のものでも良い。下側部材５は、縦壁５Ｃや上横壁５Ａが、上下方向視で円形の下横壁５Ｂと同心状の円形を呈する形状でも良い。弾性体３は積層ゴム構造以外の構造でも良い。

以上述べたように、本発明によるすべり支承Ａは、弾性体３と滑り機構６とを上下直列に設けて構成してあることが特徴である。即ち、弾性体３の全方向性と滑り機構６の方向性とのマッチングにより、水平方向における特定方向には柔かい弾性（低いバネ定数）を有し、かつ、特定方向に交差する方向には硬い弾性（高いバネ定数）を有するものに構成されており、水平方向での方向によっては揺れ動き量に差を付けたい、という要望に的確に答えることが可能なものとなっている。また、上側部材４を断面Ｃ字形として引張りにも対応できるとともに、ＰＴＦＥ等による滑り材９〜１１や積層ゴム構造の弾性体３の調整により、滑り方向（特定方向）や特定方向に交差する方向のバネ定数を、使用目的等に合せて調節することができる利点もある。

すべり支承の構造を示す一部切欠きの側面図（実施例１） 図１のすべり支承の底面図 図１のすべり支承の正面図 下側部材の形状例を示す斜視図 横方向の入力に対する変位状況を示す模式的な平面図 縦方向の入力に対する変位状況を示す模式的な平面図 斜め方向の入力に対する変位状況を示す模式的な平面図 第２支承の構造を示す断面図 免震支承装置のすべり支承と積層ゴムとの配置構造を示す平面図 免震支承装置のすべり支承と積層ゴムとの別配置構造を示す平面図

符号の説明

１ 上沓
２ 下沓
３ 弾性体
４ 上側部材
５ 下側部材
６ 滑り機構
８ 凸条
９ 上側部材の下面、凹条の内側上部平面
１２ 下側部材の上面、凸条８の上面、ＰＴＦＥコーティング又は滑り板
１５ 凹条
１６ 弾性ゴム層
１７ 剛性板
Ａ すべり支承
ｄ 滑り部
ｅ 抜止め部

Claims (5)

1. 上部構造体の下面側に取付け可能な上沓と、下部構造体の上面側に取付け可能な下沓と、これら上沓と下沓との上下間に介装される弾性体とを有するとともに、
   前記上沓又は前記下沓が、互いに水平方向における特定方向に摺動移動自在な上側部材と下側部材とを有する滑り機構に構成されているすべり支承。
2. 前記滑り機構は、前記上側部材の下面と前記下側部材の上面とで形成される滑り部と、前記上側部材と前記下側部材との互いの上下方向への離れ移動を規制する抜止め部とを有して構成されている請求項１に記載のすべり支承。
3. 前記下側部材が断面Ｔ字形の凸条を有し、前記上側部材が前記凸条に嵌合する断面下向きＣ字形の凹条を有するように構成されており、前記凸条の上面と前記凹条の内側上部平面とで前記滑り部が構成され、かつ、前記凸条と前記凸条との嵌合によって前記抜止め部が構成されている請求項２に記載のすべり支承。
4. 前記滑り機構は、前記上側部材と下側部材との間に介装されるＰＴＦＥコーティング又はＰＴＦＥ製滑り板を有している請求項１〜３の何れか一項に記載のすべり支承。
5. 前記弾性体は、複数の弾性ゴム層と複数の剛性板とを交互に積層して成る積層ゴムに構成されている請求項１〜４の何れか一項に記載のすべり支承。

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