JP2009228855A - 免震用積層ゴム - Google Patents

Abstract

【課題】水平変形時の曲げ剛性の低下による荷重支持能力の低下による座屈を抑制し、荷重支持能力、せん断変形能力を高めることのできる免震用積層ゴムを提供する。
【解決手段】ゴム層４と中間鋼板５を交互に積層して加硫接着し、かつ中心に中空部８を設けるとともに、各中間鋼板５の外径をゴム層４の外径より大きく形成して各中間鋼板５の外周面を露出させており、中空部８にはゴム層４と一体加硫成型した中心ゴム体７を設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、免震用積層ゴム、特に住宅など軽量構造物に好適な免震用積層ゴムに関する。

住宅など軽量構造物用の免震用積層ゴムは、長周期化を図る場合、水平剛性を小さくするために受圧面積を小さく、ゴム総厚を大きくする方法が採られる。この時、座屈を防止するために、見掛けの二次形状係数（Ｓ₂）が大きくなるように、積層ゴムの外径、内径を大きくした中空構造を採っている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平９−７２３７８号公報

しかしながら、積層ゴム外径、内径を大きくした中空構造を採る上記免震用積層ゴムでは、水平変形能力は向上するが、大変形時の曲げ剛性の低下により荷重支持能力が低下し、これによる座屈現象が生じやすいという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、水平変形時の曲げ剛性の低下による荷重支持能力の低下による座屈を抑制し、荷重支持能力、せん断変形能力を高めることのできる免震用積層ゴムを提供することにある。

本発明の免震用積層ゴムは、請求項１に記載のように、ゴム層と中間鋼板を交互に積層して加硫接着し、かつ中心に中空部を設けるとともに、各中間鋼板の外径をゴム層の外径より大きく形成して各中間鋼板の外周面を露出させており、前記中空部には前記ゴム層と一体加硫成型した中心ゴム体を設けていることに特徴を有するものである。
このような構成の免震用積層ゴムによれば、各中間鋼板の外径をゴム層の外径より大きく形成して各中間鋼板の外周面を露出するといった鋼板露出構造にしているため、中空部を設ける積層ゴムの加硫成型時には、中間鋼板の位置決め保持は該中間鋼板の外径部からでき、すなわち中間鋼板の外周を囲む加硫成型用金型（中型）の内周に複数本の溝を設け、各溝に各中間鋼板の外周縁を嵌合させて位置決め保持することができるため、加硫成型時に中間鋼板同士間の隙間および中空部にゴム層および中心ゴム体の材料であるゴムを一体加硫で充填可能であり、中空部にゴム層と一体加硫された中心ゴム体を形成することにより曲げ剛性を大きくすることができる。したがって、水平変形時の曲げ剛性の低下による荷重支持能力の低下による座屈を抑制でき、荷重支持能力、せん断変形能力を高めることができる。
また、中間鋼板の外径はゴム層の外径より大きく形成することにより中間鋼板の投影形状の断面二次モーメントを大きくて曲げ剛性を更に大きくすることができて、水平変形時の曲げ剛性の低下による荷重支持能力の低下による座屈の抑制効果を更に高める。

請求項１記載の免震用積層ゴムは、請求項２に記載のように、前記ゴム層および中心ゴム体には高減衰ゴムを使用した構成を採用することができる。この構成によると、ゴム層の材料としてゴム自体に減衰性能を付加させた高減衰ゴムを使用しているので、免震支承として必要な荷重支持機能、復元機能、減衰機能を集約できる。
また、高減衰ゴムの特性で、低ひずみ時は剛性が高いため、風荷重や交通振動等に対してトリガー機能を十分に果たすことができる。さらに、高減衰ゴムの減衰性能により地震時の応答変位を低く抑えられるので、フェイルセーフ機能も果たすことができる。
中心ゴム体にも高減衰ゴムを使用することにより水平剛性アップを抑えつつ、減衰性能を大幅にアップさせることができるので、風荷重等に対してトリガー機能を更にアップさせることができる。また、地震時の応答変位を低く抑えるとともに限界性能をアップさせてフェイルセーフ機能も更にアップさせることができる。

請求項１又は２記載の免震用積層ゴムは、請求項３に記載のように、前記中間鋼板の板厚を前記ゴム層の厚みよりも厚くした構成を採用することができる。この構成によると、中間鋼板の外径をゴム層の外径より大きく形成することと相俟って中間鋼板の投影形状および断面方向の断面二次モーメントを大きくする剛直な構造となって曲げ剛性を更に一層大きくすることができ、これにより水平変形時の曲げ剛性の低下による荷重支持能力の低下による座屈の抑制効果を更に一層向上でき、前述した従来の中空構造の免震積層ゴムよりも、荷重支持能力、せん断変形能力を一層高めることができる。

本発明の免震用積層ゴムによれば、水平変形時の曲げ剛性の低下による荷重支持能力の低下による座屈を抑制できて荷重支持能力、せん断変形能力を高めことができ、とくに住宅など軽量構造物の長周期化を図ることができて有利である。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施例の免震用積層ゴムの断面図、図２は図１の免震用積層ゴムの加硫成型用金型の断面図である。

本発明に係る免震用積層ゴム１は、図１に示すように、上部連結板２および下部連結板３間にゴム層４と中間鋼板５とが交互に積層され加硫接着された積層ゴム本体６と、積層ゴム本体６内にゴム層４と一体加硫成型された中心ゴム体７とを備えている。

積層ゴム本体６は、ドーナツ形状のゴム層４と、ゴム層４の内径と同一内径でかつゴム層４の外径より大きい外径のドーナツ形状の中間鋼板５を交互に積層して中心に中空部８を設けている。この中空部８に中心ゴム体７が一体加硫成型されることになる。ゴム層４および中心ゴム体７には天然ゴムや高減衰ゴムが用いられる。
中間鋼板５の外径はゴム層４の外径より大きくして各中間鋼板５の外周面が露出する構造としている。中間鋼板５の板厚をゴム層４の厚みよりも厚く（ゴム層厚の１〜３倍）している。このように中間鋼板５の板厚をゴム層４の厚みよりも厚くすることと、中間鋼板５の外径をゴム層４の外径より大きくすることにより、中間鋼板５の投影形状および断面方向の断面二次モーメントを大きくして剛直で曲げ剛性を上げることができ、これにより水平変形時の曲げ剛性の低下による荷重支持能力の低下による座屈を抑制し、荷重支持能力、せん断変形能力を高めることができる。
中間鋼板５は接着下地処理として化成処理により、リン酸亜鉛被膜を形成することで防錆効果を付与しており、さらに露出部分にエポキシ樹脂を塗布することにより防錆機能を高めている。

次に、このように構成された免震用積層ゴム１の製造方法について説明する。

この免震用積層ゴム１は一体加硫成型するので、加硫成型用金型が使用される。加硫成型用金型は、図２に示すように、上型１０、中型１１、下型１２および芯型（コアピン）１３からなり、中型１１の内周には複数本の溝１４を上下方向に所定間隔置きに設けている。この加硫成型用金型に、下部連結板３、複数の中間鋼板４、および上部連結板２を組み込む。その際、中型１１の各溝１４に各中間鋼板４の露出外周縁を嵌合させて位置決め保持する。

このように加硫成型用金型に下部連結板３、複数の中間鋼板４、および上部連結板２が組み込まれた後、天然ゴムまたは高減衰ゴムが図外の充填口から中間鋼板５，５同士間、および中空部８と芯型１３との間に圧入充填される。その充填後、加硫成型用金型が加熱されることにより、図１のように中間鋼板５，５同士間にゴム層４が加硫成型される同時に、中空部８と芯型１３との間に中心孔７ａを有する中心ゴム体７が各ゴム層４と一体加硫成型される。
なお、芯型１３を除去することにより、免震用積層ゴム１の中空部８には中心孔７ａの無い中実状の中心ゴム体７を一体加硫成型することもできる。

上記のように一体加硫成型された免震用積層ゴム１は、中空部８に中心ゴム体７をゴム層一体加硫成型しているので、曲げ剛性を大きくすることができ、水平変形時の曲げ剛性の低下による荷重支持能力の低下による座屈を抑制し、荷重支持能力、せん断変形能力を高めることができる。
また、ゴム層４および中心ゴム体７に高減衰ゴムを使用した場合は、水平剛性アップを抑えつつ、減衰性能を大幅にアップさせることができ、風荷重等に対してトリガー機能をアップさせる。また、地震時の応答変位を抑えるとともに限界性能もアップさせてフェイルセーフ機能をアップさせることもできる。なお、中空部８の内径の大きさで中空部８内への充填ゴムの充填量を変えることにより減衰性能を調整することができる。

本発明の一実施例を示す免震用積層ゴムの断面図である。 図１の免震用積層ゴムの加硫成型用金型の断面図である。

符号の説明

１ 免震用積層ゴム
４ ゴム層
５ 中間鋼板
６ 積層ゴム本体
７ 中心ゴム体
８ 中空部

Claims (3)

1. ゴム層と中間鋼板を交互に積層して加硫接着し、かつ中心に中空部を設けるとともに、各中間鋼板の外径をゴム層の外径より大きく形成して各中間鋼板の外周面を露出させており、前記中空部には前記ゴム層と一体加硫成型した中心ゴム体を設けていることを特徴とする、免震用積層ゴム。
2. 前記ゴム層および中心ゴム体には高減衰ゴムを使用している、請求項１記載の免震用積層ゴム。
3. 前記中間鋼板の板厚を前記ゴム層の厚みよりも厚くしている、請求項１又は２記載の免震用積層ゴム。

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