JP2011089328A - 免震装置およびそれに用いる減衰機構ならびに免震装置の組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた減衰性能を有するとともに構成が簡略で容易にかつ安価に製作可能な免震装置と、それに用いる減衰機構、ならびに上記の免震装置を組み立てるための組立方法を提供する。
【解決手段】本発明の免震装置は積層ゴム３とその外側に同軸状態で装着された減衰機構４からなる。本発明の減衰機構４は複数枚の環状の鋼板６と複数枚の環状の粘弾性体７とが交互に積層されて一体に固着されることにより、水平断面形状が積層ゴム３を内嵌め可能な中心孔を有する環状に形成されたものである。本発明の組立方法では、上記の減衰機構４を積層ゴム３の外側に装着あるいは減衰機構４の内側に積層ゴム３を装着して、積層ゴム３を減衰機構４の中心孔に内嵌めすることで免震装置を組み立てるものである。減衰機構４を分割環状体の組み合わせにより形成することもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は構造物を免震支持するための免震装置、およびそれに用いる減衰機構、ならびにその免震装置の組立方法に関する。

周知のようにこの種の免震装置としてはゴムシートと鉄板とを交互に積層した積層ゴムが最も一般的であるが、単なる積層ゴムはそれ自体では充分な減衰性能を有するものではないため、振動を速やかに減衰させるためには他に何らかの減衰要素を併用する必要がある。
そのため、中心部に鉛プラグや錫プラグを封入して減衰性能を高めた積層ゴムが実用化されている。
また、特許文献１、２には、積層ゴムの中心部に柱状の粘弾性体や硬質板と粘弾塑性体とを交互に積層した柱状体を減衰要素として一体に組み込んだ構成のものが提案されている。

特開平６−１０１７４０号公報 特開平６−１３７３７８号公報

積層ゴムに鉛プラグや錫プラグを組み込むものでは、プラグの断面寸法をあまり大きくできないことから必ずしも充分な減衰効果が得られるものではない。
また、プラグが積層ゴム内に断熱状態で封入されていることから、長周期地震動によりプラグが長時間にわたって変形を受けたような場合にはプラグ温度が融点温度（鉛の場合は３２７℃、錫の場合は２３２℃）近くまで上昇してしまうことがあり、それによりプラグ剛性が著しく低下して所期の減衰性能を発揮できないことも想定される。

特許文献１，２において提案されているものは、積層ゴムを環状の形態の拘束体としてその中心部に粘弾性体を圧入して機械的に嵌合させるものであることから、その構造が複雑に過ぎて容易に製作できるものではないし、必然的にコスト高でもあるので、広く普及するに至っていない。

上記事情に鑑み、本発明は優れた減衰性能を有するとともに構成が簡略で容易にかつ安価に製作可能な免震装置と、それに用いる減衰機構、ならびに上記の免震装置を組み立てるための組立方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、下部構造と上部構造との間に介装されて上部構造を下部構造に対して水平方向に相対振動可能に免震支持するための免震装置であって、地震時に水平方向にせん断変形を受ける積層ゴムと、該積層ゴムの外側に同軸状態で装着されていて地震時に該積層ゴムと一体に水平方向に変形して振動エネルギーを吸収する減衰機構とからなり、前記減衰機構は、複数枚の環状の鋼板と複数枚の環状の粘弾性体とが交互に積層されて一体に固着されることにより、水平断面形状が前記積層ゴムを内嵌め可能な中心孔を有する環状に形成されてなることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の免震装置において積層ゴムの外側に装着される減衰機構であって、複数枚の環状の鋼板と複数枚の環状の粘弾性体とが交互に積層されて一体に固着されることにより、水平断面形状が積層ゴムを内嵌め可能な中心孔を有する環状に形成されてなることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の免震装置を組み立てるための方法であって、複数枚の環状の鋼板と複数枚の環状の粘弾性体とを交互に積層して一体に固着することにより水平断面形状が環状の減衰機構を製作し、該減衰機構を積層ゴムの外側に装着あるいは該減衰機構の内側に積層ゴムを装着することにより、該積層ゴムを該減衰機構の中心孔に内嵌めすることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明の免震装置を組み立てるための方法であって、複数枚の分割環状形の鋼板と複数枚の分割環状形の粘弾性体とを交互に積層して一体に固着することにより水平断面形状が分割環状をなす分割環状体を製作し、該分割環状体を積層ゴムの外側において周方向に並べることによって環状の減衰機構を形成するとともにその内側に前記積層ゴムを内嵌めすることを特徴とする。

本発明の免震装置は、鋼板と粘弾性体とを交互に積層した構成の減衰機構を備えているので、その減衰機構により優れた減衰性能を有するものであることはもとより、その減衰機構を環状の形態として積層ゴムの外側に装着しているので，従来一般の積層ゴムのように減衰要素である鉛プラグや錫プラグを積層ゴムの中心部に組み込む場合のようにそれらが過熱して減衰性能が損なわれるようなことはなく、安定かつ充分な減衰性能を発揮し得るものである。
また、減衰要素としての粘弾性体からなる柱状体を積層ゴムの中心部に圧入する構成の従来の積層ゴムに比べて、構成が遙かに簡略であって容易にかつ安価に製作することが可能である。

本発明の減衰機構は、単なる環状の鋼板と単なる環状の粘弾性体とを交互に積層して貼り合わせるだけで容易にかつ安価に製作することができるものであるし、減衰機構の外径寸法や、鋼板および粘弾性体の個々の厚みやそれらの積層枚数を任意に設定することにより、減衰性能を自由にかつ幅広く設定可能である。

本発明の免震装置の組立方法は、環状の減衰機構を積層ゴムの外側に装着する（換言すれば、環状の減衰機構の内側に積層ゴムを装着する）ことのみで、あるいは減衰機構を分割環状体として製作してそれらを積層ゴムの外側に環状をなすように組み立てることのみで、上記の免震装置を何ら複雑な工程を必要とすることなく極めて容易にかつ容易に製作することができる。

本発明の実施形態である免震装置の概略構成図である。 同、作動状態を示す図である。 同、組み立て工程を示す図である。

図１〜図３を参照して本発明の実施形態を説明する。
本実施形態の免震装置は、図１に示すように基礎等の下部構造１と建屋等の上部構造２との間に介装されて上部構造２を下部構造１に対して水平方向に相対振動可能に免震支持するためのもので、積層ゴム３と減衰機構４とにより構成されたものである。

積層ゴム３は、従来一般のものと同様に鋼板とゴムシートとを交互に積層してなるものであり、その上下がそれぞれフランジ５を介して上部構造２と下部構造１に対して接合されることにより上部構造２の荷重を支持しつつ地震時には図２に示すように水平方向にせん断変形を受けて上部構造２を免震支持するものである。

減衰機構４は、水平断面形状が環状とされて積層ゴム３の外側に同軸状態で装着されるものであり、地震時には図２に示すように積層ゴム３と一体に水平方向に変形することによって振動エネルギーを吸収して振動を速やかに減衰させるためのものである。
この減衰機構４は、複数枚（図示例では３枚）の環状の鋼板６と、複数枚（図示例では４枚）の環状の粘弾性体７とが交互に積層されて一体に固着されることによって環状に形成されたもので、その中心孔に積層ゴム３が内嵌めされて一体に組み付けられることにより上記のように地震時には積層ゴム３と一体に挙動するものとされている。

本実施形態の免震装置は、地震時には減衰機構４が積層ゴム３と一体に水平方向に変形することにより、粘弾性体７が上下の鋼板６の間でせん断変形を受けて振動エネルギーを効果的に吸収し、優れた減衰性能を発揮するものである。

そして、本実施形態の免震装置においては、減衰機構４を積層ゴム３の外側に装着していることから、積層ゴム３の中心部に減衰要素としての鉛プラグや錫プラグを組み込む場合のようにそれらプラグが地震時に過熱して減衰性能が低下してしまうようなことは生じる余地がなく、常に安定かつ充分な減衰性能を発揮し得るものである。

また、従来の鉛プラグや錫プラグによるものや特許文献１，２に示されるもののように積層ゴム３の中心部に減衰要素を組み込んだ状態で一体に製作するのではなく、積層ゴム３の外側に環状の減衰機構４を装着する（換言すれば、環状の減衰機構４の内側に積層ゴム３を装着する）構成であることから、その製作は図３に示す手順により極めて容易に行い得るものである。
すなわち、本実施形態の免震装置を製作する際には、図３（ａ）に示すように通常の積層ゴム３を下側のフランジ５に対して接合した後、（ｂ）に示すように別途製作した減衰機構４を積層ゴム３の外側に装着し、（ｃ），（ｄ）に示すようにそれらの上部に上側のフランジ５を接合すれば良い。あるいは、予め製作した減衰機構４を下側のフランジ５に対して接合してから、その内側に積層ゴム３を挿入して装着するようにしても良い。

なお、積層ゴム３を減衰機構４の中心孔内に密着状態で内嵌めすることにより積層ゴム３の変形に伴って減衰機構４も自ずと一体となって変形させられるから、減衰機構４自体は上下のフランジ５に対して敢えて接合する必要はないが、仮に積層ゴム３と減衰機構４との間に無視し得ない隙間が生じて積層ゴム３の変形が減衰機構４に対して直ちに伝達されないことが想定されるような場合には、減衰機構４も上下のフランジ５に対して接合して積層ゴム３と同時に水平変形が生じるようにすれば良い。
また、図３に示しているように減衰機構４の高さ寸法を積層ゴム３の高さ寸法よりもわずかに小さくして、上下のフランジ５にはその差に相当する分の凹部を形成しておくことにより、上部構造２の鉛直荷重を積層ゴム３のみで支持するようにして減衰機構４には鉛直荷重が作用しないようにしても良い。

以上のように、本発明の免震装置は積層ゴム３の外側に環状の減衰機構４を装着するという構成に基づき、何ら複雑な工程を必要とすることなく容易に製作できるものであるし、積層ゴム３としては汎用製品をそのまま利用することも可能であるから、充分に安価に製作することが可能である。
勿論、減衰機構４自体は単なる環状の鋼板６と単なる環状の粘弾性体７とを交互に積層して貼り合わせるだけで容易にかつ安価に製作することができるし、減衰機構４の外径寸法と鋼板６および粘弾性体７の個々の厚みやそれらの積層枚数は積層ゴム３の形状や寸法とは係わりなく任意に設定可能であるので、それらを適切に設定することにより所望の減衰性能を自由にかつ幅広く設定可能である。

なお、上記実施形態では減衰機構４をはじめから環状の形態で製作するものとしたが、本発明の免震装置や減衰機構はそれに限るものではなく、減衰機構４を複数の分割環状体の組み合わせとして構成することでも良い。すなわち、上記実施形態における環状の減衰機構４を周方向に２分割以上の適宜の分割数に分割した形態で製作し、それらの分割環状体を積層ゴム３の外側に環状をなすように装着することによっても、上記実施形態と同様に構成されて同様に機能する免震装置とすることができるから、そのような構成の免震装置および減衰機構も本発明に含まれるものである。
その場合の具体的な組立手順としては、複数枚の分割環状形の鋼板と複数枚の分割環状形の粘弾性体とを交互に積層して一体に固着することにより水平断面形状が分割環状をなす分割環状体を製作し、それら分割環状体を積層ゴム３の外側において環状をなすように並べて組み合わせ、その状態で各分割環状体を上下のフランジ５に対して接合すれば良い。この場合、各分割環状体が実質的に環状に組み合わせられてその内側に積層ゴム３が実質的に内嵌めされてそれらの全体が一体に変形すれば良いのであって、その限りにおいて各分割環状体どうしを周方向に接合する必要は必ずしもないし、各分割環状体の間に若干の間隙があいていても支障がない。

１ 下部構造
２ 上部構造
３ 積層ゴム
４ 減衰機構
５ フランジ
６ 鋼板
７ 粘弾性体

Claims (4)

1. 下部構造と上部構造との間に介装されて上部構造を下部構造に対して水平方向に相対振動可能に免震支持するための免震装置であって、
   地震時に水平方向にせん断変形を受ける積層ゴムと、該積層ゴムの外側に同軸状態で装着されていて地震時に該積層ゴムと一体に水平方向に変形して振動エネルギーを吸収する減衰機構とからなり、
   前記減衰機構は、複数枚の環状の鋼板と複数枚の環状の粘弾性体とが交互に積層されて一体に固着されることにより、水平断面形状が前記積層ゴムを内嵌め可能な中心孔を有する環状に形成されてなることを特徴とする免震装置。
2. 請求項１記載の免震装置において積層ゴムの外側に装着される減衰機構であって、
   複数枚の環状の鋼板と複数枚の環状の粘弾性体とが交互に積層されて一体に固着されることにより、水平断面形状が積層ゴムを内嵌め可能な中心孔を有する環状に形成されてなることを特徴とする減衰機構。
3. 請求項１記載の免震装置を組み立てるための方法であって、
   複数枚の環状の鋼板と複数枚の環状の粘弾性体とを交互に積層して一体に固着することにより水平断面形状が環状の減衰機構を製作し、該減衰機構を積層ゴムの外側に装着あるいは該減衰機構の内側に積層ゴムを装着することにより、該積層ゴムを該減衰機構の中心孔に内嵌めすることを特徴とする免震装置の組立方法。
4. 請求項１記載の免震装置を組み立てるための方法であって、
   複数枚の分割環状形の鋼板と複数枚の分割環状形の粘弾性体とを交互に積層して一体に固着することにより水平断面形状が分割環状をなす分割環状体を製作し、該分割環状体を積層ゴムの外側において周方向に並べることによって環状の減衰機構を形成するとともにその内側に前記積層ゴムを内嵌めすることを特徴とする免震装置の組立方法。

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