JP2010180962A

JP2010180962A - 免震装置

Info

Publication number: JP2010180962A
Application number: JP2009025337A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Mori; 隆浩森; Takashi Kikuchi; 隆志菊地; Yusuke Samejima; 祐介鮫島
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2010-08-19

Abstract

【課題】軸方向と直交する面内で互いに交差する２方向の独立した加振力が作用した場合、それによる局部剪断歪みを抑え耐久性を向上することのできる免震装置を提供する。
【解決手段】免震装置において、積層体４の半径方向外側に、ゴム層１より高い弾性係数を有するゴム強化層１１を部分的に貼り付けることにより、軸方向と直行する面内で互いに交差する２方向の独立した加振力が作用しても局部剪断歪を抑え耐久性を向上させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、円板状のゴム層と剛性板とを軸方向に交互に積層してなる免震装置に関し、特に、２方向の加振入力に対して高い耐久性を確保することができるものに関する。

従来から、地震などによって建物等に加わる加振力を減衰するとともにその衝撃を和らげるために、これらの建物を支持する、円板状のゴム層と剛性板とを軸方向に交互に積層した免震装置が用いられている。

このような免震装置（例えば、特許文献１参照。）は、軸方向と直交する面内で互いに交差する２方向の独立した加振力が作用した場合、図１に斜視図で、図２に平面図でそれぞれ模式的に示すように、Ｒ方向の第1の加振力によってＲ方向に変形した状態の免震装置に、Ｒ方向と交差する方向の加振力Ｆが作用したとき、Ｒ方向の変形量Ｌと、加振力ＦのＲ方向に直角の方向θの成分Ｆ_θとの積のねじりモーメントが作用し、これによって、単純に１方向Ｒの加振力が作用する場合に対比して局部剪断歪みが増加し、免震装置の終局性能、すなわち、破断歪みの低下に繋がることがわかってきた。なお、図１において、符号９１はゴム層、符号２は鉄板等の剛性板、そして、符号６はゴム層と剛性板を交互に積層した積層体の軸方向両側端に設けられ、免震装置を地盤側および建物側に取り付けるためのフランジである。また、図２において、曲線Ｑは、免震装置が変形する際の下側フランジに対する上側フランジの移動軌跡を表す。

特開平７−２５９３７８号公報

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、軸方向と直交する面内で互いに交差する２方向の独立した加振力が作用した場合、それによる局部剪断歪みを抑え耐久性を向上することのできる免震装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数枚の円板状のゴム層と複数枚の剛性板とを軸方向に交互に積層した積層体を具える免震装置において、この積層体の半径方向外側に、前記ゴム層より高い弾性係数を有するゴム強化層を部分的に貼り付けてなる免震装置である。

本発明において、前記ゴム強化層を、軸方向両端に寄せて貼り付けるのが好ましい。

また、本発明において、積層体の全周面を覆う外皮ゴムを配設する場合には、これを前記積層体と前記ゴム強化層との間に配設するのが好ましい。

本発明によると、詳細を後述するように、積層体の外側に、前記ゴム層より高い弾性係数を有するゴム強化層を部分的に貼り付けるので、その衝撃吸収力をさほど犠牲にすることなく、２方向の独立した加振入力に対する耐久性を大幅に向上させることができる。

また、前記ゴム強化層を、軸方向両端に寄せて貼り付けることによりその効果を一層高めることができる。さらに、積層体の全周面を覆う外皮ゴムを配設する場合には、これを前記積層体と前記ゴム強化層との間に配設するのが、前記効果を高める点において好ましい。

免震装置において、2方向の加振力が加わった場合に作用するモーメントを説明するための模式的斜視図である。同上の目的のための、模式的平面図である。本発明に係る実施形態の免震装置を示す側面図である。本発明に係る実施形態の免震装置を示す断面図である。本発明に係る他の実施形態の免震装置を示す側面図である。本発明に係る上記以外の実施形態の免震装置を示す側面図である。本発明に係る上記以外の実施形態の免震装置を示す側面図である。本発明に係る上記以外の実施形態の免震装置を示す側面図である。

本発明の実施形態について図に基づいて説明する。図３は、免震装置を加振入力がない状態において示す側面図であり、図４は、その軸心を通る断面を示す断面図である。免震装置１０は、上下のフランジ６の間に、複数枚の円板状のゴム層１と複数枚の剛性板２とを軸方向に交互に積層した積層体４を具え、その特徴として、積層体４の半径方向外側に、ゴム層１より高い弾性係数を有するゴム強化層１１を部分的に配設して構成される。

ここで、ゴム強化層１１は、図示のように、軸方向両端に寄せて貼り付けるのが好ましく、また、積層体４の半径方向外側を全周にわたって覆う外皮ゴム５を設けてもよく、この場合、外皮ゴム５は、積層体４とゴム強化層１１との間に配設するのがよい。なお、以下の説明において、便宜上、積層体４、外皮ゴム５がある場合には外皮ゴム５、および、ゴム強化層１１よりなる構造体を弾性構造体７と呼ぶものとする。

この構成による効果を次に説明する。水平入力に対して、外からの衝撃を吸収する性能は、弾性構造体７全体の弾性係数が低ければ低いほど高くなるが、弾性構造体７が弾性係数の異なる複数のゴム部材（この場合、積層体４、外皮ゴム５、および、ゴム強化層１１を指す）よりなっている場合、弾性構造体７全体の弾性係数は、それらのゴム部材の弾性係数の、各面積で重み付けした加重平均で表される。すなわち、各ゴム部材の剪断弾性係数をG_i（i=1,2・・・・,n）とし、各ゴム部材が占める部分の面積をS_i（i=1,2・・・・,n）とし、ゴム層全体の面積をSとすると、ゴム層全体の剪断弾性係数は、式（１）で表される。

一方、図２に示すように、上下のフランジ間でＲ方向にＬだけ変位した上下のフランジ６間にＲ方向と直交する力F_θが作用したとき、これらの積で表されるモーメントが働き、このモーメントによって弾性構造体７には、その中心軸周りのねじり応力が作用する。このときのねじり剛性は一般的に、剪断弾性係数Gと断面二次モーメントIpの積で表され、複数のゴム部材で成り立っている場合には、それぞれの積の和となる。すなわち、各ゴム部材の剪断弾性係数をG_i（i=1,2・・・・,n）とし、各ゴム部材が占める部分の断面二次モーメントをIp_i（i=1,2・・・・,n）ととすると、弾性構造体７全体のねじり剛性は、式（２）で表される。

したがって、半径方向内側のゴム部材よりも、断面二次モーメントのより大きい半径方向外側のゴム部材の剪断弾性係数を高めた方が、ゴム層全体のねじり剛性に寄与させることができる。

上記のことから、本発明の弾性構造体７にように、ゴム層１より半径方向外側にゴム層１より弾性係数の高いゴム強化層１１を部分的に配置することにより、全体の弾性係数の低下にさほど影響を及ぼすことなく、ねじり剛性を高めことができ、このことによって、ねじり変形を抑制して局部剪断歪みを抑え耐久性を向上することができる。
なお、弾性係数の高いゴム強化層１１を配置する際に、これを部分的に配置するのは、もし全面的に配置した場合には、全体の弾性係数が高くなりすぎて、免震装置が本来有するべき弾性体としての性能を低下させてしまうからであり、特に、この場合、ねじり剛性を高めるのに効果的な軸方向両端に部分的に配置することによって、同じねじり剛性向上効果であっても、弾性構造体全体の弾性係数上昇を一層効果的に抑制することができる。

また、耐候性等の目的で配置される外皮ゴム５は、その目的からその弾性係数をそれほど変化させることができず、そのため、ねじり剛性向上効果を確保しつつ、弾性構造体全体の弾性係数上昇を抑えるためには、外皮ゴム５はゴム強化層１１の内側に配設するのが好ましい。

ゴム強化層を積層体４の外側に貼り付ける場合の他の実施形態として、図５に示すように、積層体４の外側に、ゴム強化層１１を螺旋巻きして貼り付けたもの、図６に示すように、積層体４の外側に、ゴム強化層１１をクロスに貼ったもの、図７に示すように、積層体４の外側に、ゴム強化層１１のリボンを軸方向に複数本貼り付けたもの、図８に示すように、積層体４の外側に、水玉状のゴム強化層１１を複数個貼り付けたものなどを例示することができる。

１ゴム層
２剛性板
４積層体
５外皮ゴム
６フランジ
７弾性構造体
１０免震装置
１１、１２、１３、１４、１５ゴム強化層

Claims

複数枚の円板状のゴム層と複数枚の剛性板とを軸方向に交互に積層した積層体を具える免震装置において、
この積層体の半径方向外側に、前記ゴム層より高い弾性係数を有するゴム強化層を部分的に貼り付けてなる免震装置。
前記ゴム強化層を、軸方向両端に寄せて貼り付ける請求項１に記載の免震装置。
前記積層体と前記ゴム強化層との間に、積層体の全周面を覆う外皮ゴムを配設してなる請求項１もしくは２に記載の免震装置。