JP2016109286A

JP2016109286A - 免震装置

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Publication number: JP2016109286A
Application number: JP2015001197A
Authority: JP
Inventors: 知貴和氣; Tomotaka Wake
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2015-01-06
Publication date: 2016-06-20
Anticipated expiration: 2035-01-06
Also published as: US20170268225A1; CN107002813A; EP3225876A4; JP6693698B2; CN107002813B; JP6891305B2; EP3225876A1; TWI673414B; TW201629304A; JP2020073823A

Abstract

【課題】安定したひずみ依存性、温度依存性及び面圧依存性を有すると共に繰り返し加振に対しての降伏荷重の変化が少なく、長時間地震における繰り返し加振に対して安定したエネルギ吸収性能を有する免震装置を提供すること。【解決手段】免震装置１は、弾性層３及び剛性層７が互いに交互に積層されてなる積層弾性体８と、積層弾性体８の円柱状中空部１１に圧入されている減衰体１２からなる柱体円柱体１４とを具備しており、減衰体１２の夫々は、熱伝導性フィラーと、黒鉛と、熱硬化性樹脂とを含有している。【選択図】図１

Description

本発明は、減衰体を具備した免震装置に関する。

弾性層及び剛性層が交互に積層されてなる積層弾性体と、この積層弾性体の内周面で規定された円柱状中空部に充填された鉛プラグとを有した免震装置は、特許文献１及び２により知られているように、上部構造物の荷重を支持した上で、地震等による地盤振動の上部構造物への伝達を積層弾性体によりできるだけ阻止すると共に上部構造物に伝達された振動を鉛プラグにより可及的に速やかに減衰させるように、地盤と上部構造物との間に設置される。

免震装置に用いられる斯かる鉛プラグは、振動エネルギを好ましく吸収して、塑性変形後も振動エネルギ吸収に伴って発生する熱により容易に再結晶して機械的疲労を招来しないために、振動エネルギ吸収体として極めて優れている。

特開平９−１０５４４０号公報特開２０００−３４６１３２号公報特開２００９−１３３４８１号公報

しかしながら、鉛は、周知のとおりその比重が極めて大きいために、積層弾性体に鉛プラグを組み込んだ免震装置においては、その施工現場への運搬及び構造物への施工には、極めて大きな労力を必要とする上に、面圧依存性、即ち、支持する重量の異なる上部構造物に応じた免震効果を発揮できる特性を得ることができないという問題がある。

特許文献３には、エラストマー組成物に鉄粉等の粉体を配合した組成物から製造したプラグを組み込んだ免震装置が提案されているが、斯かる免震装置でも、面圧依存性についての考慮が払われていない。

本発明は、上記諸点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、免震効果に対する各依存性、例えば安定したひずみ依存性、温度依存性及び面圧依存性を有すると共に繰り返し加振に対しての降伏荷重の変化が少なく、長時間地震における繰り返し加振に対して安定したエネルギ吸収性能を有する免震装置を提供することにある。

本発明の免震装置は、剛性層及び弾性層が交互に積層されてなる積層弾性体と、少なくともこの積層弾性体の内周面で規定された少なくとも一つの柱状中空部、好ましくは円柱状中空部に配された減衰体からなる柱体、好ましくは円柱体とを備えており、減衰体は、熱伝導性フィラーと黒鉛と熱硬化性樹脂とを含んでいる。

本発明の免震装置はまた、剛性層及び弾性層が交互に積層されてなる積層弾性体と、少なくともこの積層弾性体の内周面で規定された少なくとも一つの柱状中空部、好ましくは円柱状中空部に配されていると共に柱状中空部、好ましくは円柱状中空部の軸方向に積層された複数個の減衰体からなる柱体、好ましくは円柱体とを備えており、各減衰体は、熱伝導性フィラーと黒鉛と熱硬化性樹脂とを含んでいる。

本発明の免震装置によれば、減衰体は、付加される振動に起因する繰り返し剪断変形を相互の摩擦により減衰させる熱伝導性フィラーと、同じく付加される振動に起因する繰り返し剪断変形を少なくとも熱伝導性フィラーとの摩擦により減衰させる黒鉛と、減衰体の初期の形状保持のためにこれらを相互に接着すると共に高温で硬化する熱硬化性樹脂とを含んでいるので、長時間継続して作用する地震において、エネルギ吸収に伴う減衰体の温度上昇が生じても熱硬化性樹脂が溶融しないので、熱硬化性樹脂の溶融化による熱伝導性フィラー相互及び熱伝導性フィラーと黒鉛との間の低摩擦をもった流動現象を回避でき、熱伝導性フィラー自体の相互の摩擦及び黒鉛の熱伝導性フィラーとの摩擦による本来の減衰効果を温度上昇に拘わらず継続して維持できる結果、硬化後、エネルギ吸収性能の低下を来すことがない。

また、柱状中空部に配されていると共に柱状中空部の軸方向に積層されている複数個の減衰体からなる柱体を備えた本発明の免震装置によれば、減衰体間の相対的変位と各減衰体での剪断（撓み）変形とにより好ましい柱体の変位追従性を得ることができる。

本発明において、熱硬化性樹脂は、最初の地震の減衰体の剪断変形で減衰体に対するその形状保持性が解除される一方、硬化後の剪断変形でその粉砕、粒子化が行われる結果、硬化後をも含めてその後の地震においては、熱硬化性樹脂自体の相互摩擦、熱伝導性フィラー及び黒鉛間の相互摩擦で、熱伝導性フィラー及び黒鉛による繰り返し剪断変形の減衰に同様にして寄与するようになっている。

熱伝導性フィラーは、減衰効果に加えて、減衰体の形状を保持する形状保持効果及び減衰体中で生じる摩擦熱を放散する放熱効果をも有するので、製造時及び剪断変形後の柱体の型崩れ及び地震での柱体の温度上昇を防ぎ得る。

熱伝導性フィラーは、好ましい例では、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化カルシウム（ＣａＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）及び酸化銅（ＣｕＯ）等の金属酸化物、窒化硼素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）及び窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等の金属窒化物、炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）、炭化アルミニウム（Ａｌ_４Ｃ_３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び炭化チタン（ＴｉＣ）等の金属炭化物並びに水酸化アルミニウム〔Ａｌ（ＯＨ）_３〕、水酸化マグネシウム〔Ｍｇ（ＯＨ）_２〕、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カルシウム〔Ｃａ（ＯＨ）_２〕及び水酸化亜鉛〔Ｚｎ（ＯＨ）_２〕等の金属水酸化物の粒子のうちの一種若しくは二種以上を含んでおり、就中、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素及び炭化ケイ素等の粒子は、高い熱伝導性を有すると共に分散性の観点から熱伝導性フィラーとして更に好ましい。

熱伝導性フィラーは、好ましくは、平均粒径１０μｍｍから５０μｍの粒度をもっており、特に、粒度の異なる粒子、例えば平均粒径が１０μｍ程度の細かい粒度の金属酸化物と平均粒径が５０μｍ程度の粗い粒度の金属酸化物とを５０：５０又は４０：６０の割合で配合してなる熱伝導性フィラーでは、分散した５０μｍ程度の粗い粒度の金属酸化物の粒子間の隙間が１０μｍ程度の細かい粒度の金属酸化物の粒子で埋められているために、金属酸化物の粒子の連続性が得られて熱放散性が高められており、また、異なる金属酸化物の粒子、例えば酸化アルミニウムの粒子と酸化マグネシウムの粒子とを５０：５０の割合で配合してなる熱伝導性フィラーでは、熱の放散性が高められている。

これら金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物及び金属炭化物等の粒子から選択される熱伝導性フィラーの減衰体に対する配合割合は、好ましくは、３５〜７０体積％である。配合割合が３５体積％未満では、ヒステリシス（履歴）曲線で囲まれる領域の面積で評価される減衰性に不安定さを招来し、また配合割合が７０体積％を超えると、減衰体の成形性を悪化させ、所望の形状、例えば円盤状（円板状）又は円柱状の減衰体の作製が難しくなる。

黒鉛は、好ましくは、人造黒鉛及び鱗片状黒鉛等の天然黒鉛のうちの少なくとも一方からなり、黒鉛の好ましい例としての鱗片状黒鉛は、鱗片状（フレーク状）をなし、粒状の黒鉛に比べると大きな表面面積を有しており、減衰体が振動、衝撃等の外力を受けたときに生じるその層間すべり摩擦と、熱伝導性フィラーとの摩擦とにより当該振動、衝撃等の外力を減衰する作用をより効果的に発揮する。黒鉛には、好ましくは、平均粒径が１００μｍを超えるものを用い、鱗片状黒鉛には、好ましくは、平均粒径が１００μ〜１０００μｍ、より好ましくは５００μｍ〜７００μｍの接触面積の大きい粒径のものを用いる。

黒鉛、特に鱗片状黒鉛の減衰体に対しての配合割合は、好ましくは、５〜５０体積％である。配合割合が５体積％未満では十分な摩擦減衰が発揮されず、また、配合割合が５０体積％を超えると、減衰体の成形性を悪化させる虞があり、仮に成形できたとしても減衰体の強度を低下させ、脆さが発現する。

熱硬化性樹脂は、減衰体の形成材料に粘着性及び圧縮成形性を付与する。例えば、熱硬化性樹脂を含む減衰体において、熱硬化性樹脂は、その空隙率を減少させる作用を発揮して耐久性を向上させる。減衰体に対する熱硬化性樹脂の配合割合は、好ましくは、１０〜３０体積％である。配合割合が１０体積％未満では、減衰体の形成材料に十分な粘着性を付与し難く、また配合割合が３０体積％を超えると、減衰体の形成材料の混練り加工性、成形性を悪化させる虞がある。

熱硬化性樹脂は、好ましくは、フェノール樹脂を含んでおり、フェノール樹脂としては、各種のフェノール類とホルムアルデヒドとをアルカリ触媒の存在下で反応させてなるレゾール型フェノール樹脂や酸触媒の存在下で反応させてなるノボラツク型フェノール樹脂を例示し得、具体的には、群栄化学工業株式会社製の「レジトップ（アルキル基の炭素数８のアルキルフェノール樹脂）：軟化点７８〜１０５℃」等を例示し得る。

好ましい例では、減衰体は、熱伝導フィラー３５〜７０体積％と、黒鉛５〜５０体積％と、熱硬化性樹脂１０〜３０体積％とを含んでいる。

本発明の免震装置において、減衰体は、他の成分として、加硫ゴム及びシリコーンゴムのうちの少なくとも一方のゴム粉末及び結晶性ポリエステル樹脂のうちの少なくとも一方を更に含んでいてもよく、ゴム粉末の配合割合は、減衰体の成分組成に対して、好ましくは４０体積％以下、より好ましくは７〜３０体積％であり、結晶性ポリエステル樹脂の配合割合は、減衰体の成分組成に対して、好ましくは２５体積％以下、より好ましくは３〜２２体積％である。

ゴム粉末、特に加硫ゴム粉末は、成形して得られる減衰体に柔軟性を付与して当該減衰体の動き易さを助長すると共にエネルギ吸収量を増大させる役割を果たす。加硫ゴム粉末には、好ましくは、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エチレン酢酸ビニルゴム又はエチレン−メチルアクリレート共重合体等の加硫ゴムを粉砕して形成される平均粒径が９０μｍの粉砕粉末が使用され、これら粉砕粉末の一種又は二種以上が選択されて使用される。

シリコーンゴムは、無機のゴムであり、耐熱性、耐寒性、耐候性、電気絶縁性、難燃性、無毒性などに優れた特長を兼ね備えており、シリコーンゴムとして、メチルシリコーンゴム（ＭＱ）、ビニル・メチルシリコーンゴム（ＶＭＱ）、フェニル・メチルシリコーンゴム（ＰＭＱ）を好ましい例として挙げることができる。

ゴム粉末の配合割合は、熱伝導性フィラー、黒鉛、特に鱗片状黒鉛及び熱硬化性樹脂からなる減衰体又は熱伝導性フィラー、黒鉛、特に鱗片状黒鉛、熱硬化性樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂からなる減衰体に対して、好ましくは４０体積％以下、より好ましくは７〜３０体積％である。

結晶性ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリグルコール酸、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン及びポリエチレンサクシネート等の脂肪族ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート及びポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート等の半芳香族ポリエステル、エステル系エラストマー等を例示し得る。結晶性ポリエステル樹脂の具体例としては、東洋紡株式会社製の「バイロンＧＭ９００」、「バイロンＧＭ９２０」及び「バイロンＧＭ９９０」（いずれも商品名）等を挙げることができる。結晶性ポリエステル樹脂の分子量は、好ましくは１００００〜３５０００、より好ましくは１５０００〜３００００である。

本明細書において「平均粒径」は、レーザー回析・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径を意味する。

好ましい例では、柱状中空部に配されている、好ましくは、柱状中空部に圧入されている減衰体からなる柱体は、積層弾性体と共に積層方向の荷重をも支持するようになっているが、これに代えて、柱体は、専ら振動エネルギを吸収するようになっていてもよい。

本発明において、剛性を有する剛性層及び弾性を有する弾性層は、好ましい例では、円環状であるが、これに代えて、多角形、例えば四角形の環状であってもよく、積層弾性体は、柱状中空部が一つの場合において、通常は、筒状であるが、剛性層及び弾性層が円環状である場合には、円筒状であり、これに代えて、剛性層及び弾性層が多角形、例えば四角形の環状である場合には、四角筒状であってもよい。

本発明において、柱状中空部は、一個又は複数個であってもよく、複数個の柱状中空部が積層弾性体の内周面で規定されている場合には、全ての柱状中空部に本発明に係る減衰体からなる柱体が配されている必要はなく、要求される機能、効果との観点にから一部の柱状中空部に減衰体からなる柱体が、好ましくは圧入されて配されてもよく、また、一個又は複数個の柱状中空部に配された柱体が複数個の減衰体からなる場合、当該複数個の全ての減衰体が本発明に係る減衰体からなっている必要はなく、一部の減衰体が本発明に係る減衰体であってもよい。

本発明によれば、安定したひずみ依存性、温度依存性及び面圧依存性を有すると共に繰り返し加振に対しての降伏荷重の変化が少なく、長時間地震における繰り返し加振に対して安定したエネルギ吸収性能を有する免震装置を提供することができる。

図１は、本発明の免震装置の実施の形態の好ましい例の縦断面説明図である。図２は、図１に示す例の積層弾性体の平面説明図である。図３は、図１に示す例の円柱体の斜視説明図である。図４は、図１に示す例の動作説明図である。図５は、図１に示す例の水平方向の変位と水平方向荷重との関係を示す説明図である。図６は、鉛直面圧１５ＭＰａにおける図１に示す例の水平方向の変位と水平方向荷重との関係の試験結果の説明図である。図７は、加振回数と降伏荷重維持率との関係の試験結果の説明図である。図８は、加振回数と降伏荷重維持率との関係の試験結果の説明図である。

次に、本発明を、図に示す好ましい具体例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの具体例に何等限定されないのである。

図１から図３において、本例の免震装置１は、円環状のゴム等の弾性板２からなる複数の弾性層３並びに円環状の剛性金属板等からなる薄肉剛性鋼板４、厚肉剛性鋼板５及び６を有した複数の剛性層７が互いに加硫接着されて交互に積層されてなる円筒状の積層弾性体８と、積層弾性体８の外周面を被覆した円筒状の被覆層９と、積層弾性体８の円柱状の内周面１０で規定された円柱状中空部１１に圧入されていると共に円柱状中空部１１の軸方向（上下方向）Ｖに密に積層された複数個の円盤状（円板状）の減衰体１２からなる円柱体１４と、厚肉剛性鋼板５及び６に夫々ボルト１３を介して連結された上フランジプレート１５及び下フランジプレート１６と、円柱状中空部１１の上端及び下端に位置する減衰体１２の上面及び下面において上フランジプレート１５及び下フランジプレート１６と厚肉剛性鋼板５及び６とを互いに剪断方向（水平方向）Ｈに関して固定する円盤状（円板状）の剪断キー１７とを具備しており、複数個の減衰体１２が密に多層に積み重ねられて配された円柱状中空部１１は、内周面１０に加えて、下方の剪断キー１７の上面１８と上方の剪断キー１７の下面１９とによって規定されている。

弾性層３及び薄肉剛性鋼板４を軸方向Ｖにおいて挟んだ厚肉剛性鋼板５及び６は、積層弾性体８の上下端面側の夫々に配されており、円柱状中空部１１の最下端に位置する減衰体１２は、円柱状中空部１１の下端部を規定する厚肉剛性鋼板６の内周面に密に接して配されており、円柱状中空部１１の最上端に位置する減衰体１２は、円柱状中空部１１の上端部を規定する厚肉剛性鋼板５の内周面に密に接して配されている。

各減衰体１２は、円形の一端面２０及び一端面２０に対面する円形の他端面２１並びに一端面２０及び他端面２１を橋絡した円筒状の側面２２で規定されており、最上端に位置する減衰体１２の一端面２０は、一方では、上フランジプレート１５の円形凹所２５において、他方では、厚肉剛性鋼板５の円形凹所２６において、夫々上フランジプレート１５及び厚肉剛性鋼板５に嵌装された上方の剪断キー１７の下面１９に密に接触しており、最下端に位置する減衰体１２の他端面２１は、一方では、下フランジプレート１６の円形凹所２７において、他方では、厚肉剛性鋼板６の円形凹所２８において、夫々下フランジプレート１６及び厚肉剛性鋼板６に嵌装された下方の剪断キー１７の上面１８に密に接触しており、最上端及び最下端に位置する減衰体１２を除く他の減衰体１２は、その一端面２０及び他端面２１で隣接する減衰体１２の他端面２１及び一端面２０に密に接触しており、減衰体１２の夫々は、一端面２０に対して平行な方向である水平方向Ｈにおける他端面２１の一端面２０に対する相対的な剪断（撓み）変形で当該剪断変形のエネルギを吸収して当該剪断変形を減衰させるようになっている。

斯かる免震装置１は、上フランジプレート１５側が上部構造物３１に、下フランジプレート１６側が下部構造物である基礎３２に、夫々ボルト３３を介して連結されて固定されており、こうして上部構造物３１と基礎３２との間に配された免震装置１は、積層弾性体８と円柱体１４とによって上部構造物３１の積層方向（鉛直方向）Ｖの荷重を支持するようになっている。

減衰体１２の夫々は、基本的に、熱伝導性フィラーと、黒鉛と、主として粘着付与剤として機能する熱硬化性樹脂とを含有している。

各減衰体１２は、熱伝導性フィラー、黒鉛として鱗片状黒鉛及び熱硬化性樹脂粉末又はこれらに更に加えるゴム粉末及び結晶性ポリエステル樹脂のうちの少なくとも一方を所定量の割合に秤量し、これらをミキサーなどの撹拌混合機に投入して均一に撹拌混合し、この混合物をニーダー（混練機）に投入し、加熱混練し、加熱混練された減衰体材料を８０〜１５０℃の温度に加熱された金型の円柱状中空部に充填し、成型圧力１０〜１００Ｎ／ｍｍ^２で圧縮成形し、圧縮成形後、金型の円柱状中空部で加圧状態を維持しながら徐冷し、ついで金型の円柱状中空部から取り出すことにより製造される。

円盤状（円板状）の減衰体１２を多層に積み重ねてなる円柱体１４を有した免震装置１を製造するには、まず、中央部に円孔を備えた円環状のゴム板等の弾性板２と中央部に円孔を備えた円環状の剛性金属板等からなる薄肉剛性鋼板４とを交互に積層して、その最下面及び最上面に中央部に円孔を備えた環状の剛性金属板等からなる厚肉剛性鋼板５及び６を配置し、型内における加圧下での加硫によりこれらを相互に固定して、中央部に円柱状中空部１１を備えた円筒状の積層弾性体８を作製し、その後、複数個の円盤状（円板状）の減衰体１２からなる円柱体１４を円柱状中空部１１に形成すべく、円柱状中空部１１に複数個の円盤状（円板状）の減衰体１２を圧入して積層する。減衰体１２の圧入は、円盤状（円板状）の減衰体１２が積層弾性体８の内周面１０に対して隙間が生じないようにして、複数個の円盤状（円板状）の減衰体１２の夫々を油圧ラム等により円柱状中空部１１に順次押し込んで行う。減衰体１２の圧入後、剪断キー１７を円柱状中空部１１の下端部及び上端部に、その上面１８を最下端に位置する減衰体１２の一端面２０に、その下面１９を減衰体１２の他端面２１に隙間なしに接触させて配し、上下フランジプレート１５及び１６を厚肉剛性鋼板５及び６にそれぞれボルト１３を介して取り付ける。なお、型内における加圧下での加硫による積層弾性体８の形成において、薄肉剛性鋼板４並びに厚肉剛性鋼板５及び６の外周面を覆って、弾性板２からなる弾性層３にゴム等からなる被覆層９が一体的に形成されるようにするとよい。

免震装置１は、円柱状中空部１１に該円柱状中空部１１の軸方向に沿って多層に積み重ねられた複数個の円盤状（円板状）の減衰体１２が圧入されており、振動、衝撃等により基礎３２に対して上部構造物３１が水平方向Ｈに移動されて水平方向Ｈの剪断力を受けた際には、図４に示すように、積層弾性体８と共に減衰体１２が水平方向Ｈに剪断変形して水平方向Ｈの振動エネルギを吸収し、振動、衝撃等の外力を速やかに減衰させることができる。熱伝導性フィラー、黒鉛としての鱗片状黒鉛及び熱硬化性樹脂からなる減衰体材料又はこれらにゴム粉末及び結晶性ポリエステル樹脂のうちの少なくとも一方を含有した減衰体材料から製造した円盤状（円板状）の減衰体１２が円柱状中空部１１に多層に積み重ねられ、かつ圧入されてなる円柱体１４を具備した免震装置１は、安定したひずみ依存性、温度依存性及び面圧依存性の特性を有すると共に長時間地震における繰り返し加振に対して安定した性能を有する。

実施例１〜実施例１０
熱導電性フィラー及び黒鉛としての鱗片状黒鉛及び熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂又はこれらにゴム粉末及び結晶性ポリエステル樹脂のうちの少なくとも一方を表１及び表２に示す配合割合（体積％）に秤量し、これらをミキサーなどの撹拌混合器に投入し、均一に撹拌混合した混合物を１２０℃の温度に加熱したニーダーに投入し、加熱しながら混錬して減衰体材料を作製し、この減衰体材料を１２０℃の温度に加熱した金型の円柱状中空部に充填し、成型圧力６０Ｎ／ｍｍ^２で圧縮成形し、圧縮成形後、金型の円柱状中空部で加圧状態を保持しながら減衰体材料を徐冷し、常温まで冷却した後、金型の円柱状中空部から直径φ５０ｍｍ、長さ１０ｍｍの円盤状（円板状）の減衰体１２を取り出した。

外径が２５０ｍｍで、厚みが１．４ｍｍであって剛性を有する薄肉剛性鋼板４を２３枚と、同じく外径が２５０ｍｍで、厚みが２．０ｍｍであって弾性を有する弾性板（加硫天然ゴム：ゴム剪断弾性率Ｇ＝０．４Ｎ／ｍｍ^２）２を２４枚とを交互に積層し、更に、その下面及び上面に、直径７０ｍｍの円形凹所２６及び２８を夫々有すると共に同じく外径が２５０ｍｍで、厚みが２５ｍｍである厚肉剛性鋼板５及び６を配置し、これらを内径２６０ｍｍの型内における加圧下での加硫により相互に固定した高さ１３０．２ｍｍであって、径方向の厚み５ｍｍの円筒状の被覆層９で被覆された積層弾性体（高さ１３０．２ｍｍ、外径２５０ｍｍ）８の中央部の円柱状中空部１１に、直径が５０ｍｍで、厚みが１０ｍｍであって実施例１ないし実施例１０からなる円盤状（円板状）の減衰体１２を１１個積み重ね、かつ隙間なく圧入して図１に示す免震装置１を作製した。

免震装置１の減衰性能、面圧依存性及び降伏荷重維持率については、次の方法により評価した。

＜減衰性能＞
免震装置１に、鉛直方向に５ＭＰａ、１０ＭＰａ、１５ＭＰａ及び２０ＭＰａの夫々の鉛直面圧Ｐを負荷した状態で水平方向Ｈに０．３３Ｈｚの加振周波数で加振して水平方向剪断変形（±４８ｍｍ＝±１００％剪断歪）を生じさせた。免震装置１の下端に対するその上端の水平方向の変位（横軸δ）と免震装置１の水平方向荷重（水平力）（縦軸Ｑ）との関係（水平復元力特性図）を示す図５において、ヒステリシス曲線（実線）で囲まれた領域の面積ΔＷが大きくなるほど、振動エネルギを多く吸収できることを意味するが、ここでは、水平方向剪断変形、即ち±１００％剪断歪における切片荷重（降伏荷重）Ｑｄ（ヒステリシス曲線が縦軸Ｑと交差する点での水平方向荷重Ｑｄ１及び│Ｑｄ２│を用いて、式：Ｑｄ＝（Ｑｄ１＋│Ｑｄ２│）／２で計算した値）で円柱体１４の減衰性能を評価（切片荷重Ｑｄが大きくなるほど、ヒステリシス曲線で囲まれた領域の面積が広くなり、減衰性能が優れることを示す）した。

＜面圧依存性＞
免震装置１に、先に示した５ＭＰａ、１０ＭＰａ、１５ＭＰａ及び２０ＭＰａの鉛直面圧（鉛直荷重）Ｐを夫々負荷し、各鉛直面圧Ｐにおける切片荷重Ｑｄを求め、１０ＭＰａ、１５ＭＰａ及び２０ＭＰａの各鉛直面圧Ｐによる切片荷重Ｑｄの変化を、鉛直面圧５ＭＰａの切片荷重Ｑｄを１．００とした比（倍率）で算出して、この比で面圧依存性を評価した。この比が鉛直面圧Ｐの増加に伴って増加する免震装置１は、鉛直面圧Ｐに応じた切片荷重Ｑｄを発生し、支持する荷重の異なる上部構造物に応じた免震効果を発揮できる特性を有することになる。

面圧依存性の試験結果を示す表１及び表２から分かるように、表１及び表２に示す減衰体材料からなる円柱体１４の夫々を具備した免震装置１は、鉛直面圧Ｐの上昇につれて切片荷重Ｑｄが増加し、具体的には、各鉛直面圧Ｐにおける切片荷重Ｑと鉛直面圧５ＭＰａでの切片荷重との比が、鉛直面圧Ｐが５ＭＰａに対して２倍の１０ＭＰａで、１．２８〜１．４８、鉛直面圧Ｐが５ＭＰａに対して３倍の１５ＭＰａで、１．５２〜１．９２、そして、鉛直面圧Ｐが５ＭＰａに対して４倍の２０ＭＰａで、１．８２〜２．３１となって、鉛直面圧Ｐに応じて切片荷重Ｑｄの値が増加し、鉛直面圧Ｐとなる積載荷重に応じた免震効果を得ることができる。図６は、実施例６の円柱体１４を具備した免震装置１における水平方向の変位δ（ｍｍ）と水平方向荷重（水平力）Ｑ（ｋＮ）との関係である水平復元力特性の試験結果（ヒステリシス曲線）を示す。

円柱体１４に代えて円柱状の鉛（鉛プラグ）を具備した免震装置における鉛直面圧５ＭＰａでの切片荷重と、鉛直面圧１０ＭＰａ、１５ＭＰａ及び２０ＭＰａの夫々での切片荷重との比は、鉛直面圧１０ＭＰａで１．０２、鉛直面圧１５ＭＰａで１．０４、そして、鉛直面圧２０ＭＰａで１．０６であり、鉛プラグを具備した免震装置では、支持する荷重が異なっても、切片荷重が殆ど変化せず、荷重の異なる上部構造物に応じた免震効果を発揮する面圧依存性の観点から、斯かる鉛プラグを圧入した免震装置は、本例の免震装置１よりも劣っている。

＜加振回数とエネルギ吸収性能の維持率（降伏荷重維持率）＞
免震装置１に、（１）水平方向変形率１００％、０．１Ｈｚ及び（２）水平方向変形率３００％、０．３３Ｈｚの繰り返し加振を行い、エネルギ吸収性能の維持率を降伏荷重維持率（＝Ｑｄｎ／Ｑｄ１、ここで、Ｑｄ１は、一回目の加振での切片荷重Ｑｄの値であって、Ｑｄｎは、ｎ回目の加振での切片荷重Ｑｄの値）として求める試験を行った。

水平方向変形率１００％及び周波数０．１Ｈｚの４サイクルの加振試験では、図７に示す試験結果から、実施例９と比較例１及び２との免震装置に性能の大きな差は見られなかったが、水平方向変形率３００％及び周波数０．３３Ｈｚの１０サイクルの加振試験では、図８に示す試験結果から、実施例９の免震装置１は、降伏荷重変化率が小さく、長時間地震における繰り返し加振に対して性能が安定していることが分かる。

試験において使用した比較例１の免震装置は、積層弾性体８の中央部の円柱状中空部１１に円柱体１４に代えて鉛プラグを圧入した免震装置であり、比較例２の免震装置は、鉛プラグの代わりに、熱導電性フィラー、鱗片状黒鉛、加硫ゴム粉末、結晶性ポリエステル樹脂及びクマロン樹脂からなる減衰体材料を圧縮成形して得られる円柱体を圧入した免震装置である。

なお、円柱状中空部１１に一個の減衰体１２からなる円柱体１４を隙間なく圧入した免震装置１でも、上記と同様の効果が得られることを確認した。

１免震装置
２弾性板
３弾性層
４薄肉剛性鋼板
５、６厚肉剛性鋼板
７剛性層
８積層弾性体
９被覆層
１０内周面
１１円柱状中空部
１２減衰体
１４円柱体

Claims

剛性層及び弾性層が交互に積層されてなる積層弾性体と、少なくともこの積層弾性体の内周面で規定された少なくとも一つの柱状中空部に配された減衰体からなる柱体とを備えており、減衰体は、熱伝導性フィラーと黒鉛と熱硬化性樹脂とを含んでいる免震装置。
剛性層及び弾性層が交互に積層されてなる積層弾性体と、少なくともこの積層弾性体の内周面で規定された少なくとも一つの柱状中空部に配されていると共に柱状中空部の軸方向に積層された複数個の減衰体からなる柱体とを備えており、各減衰体は、熱伝導性フィラーと黒鉛と熱硬化性樹脂とを含んでいる免震装置。
減衰体は、熱伝導フィラー３５〜７０体積％と、黒鉛５〜５０体積％と、熱硬化性樹脂１０〜３０体積％とを含んでいる請求項１又は２に記載の免震装置。
熱伝導フィラーは、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物及び金属水酸化物の粒子のうちの一種若しくは二種以上を含んでいる請求項１から３のいずれか一項に記載の免震装置。
黒鉛は、人造黒鉛及び天然黒鉛のうちの少なくとも一方からなる請求項１から４のいずれか一項に記載の免震装置。
熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂を含んでいる請求項１から５のいずれか一項に記載の免震装置。
減衰体は、ゴム粉末及び結晶性ポリエステル樹脂のうちの少なくとも一方を更に含んでいる請求項１から６のいずれか一項に記載の免震装置。
減衰体は、ゴム粉末４０体積％以下と結晶性ポリエステル樹脂２５体積％以下とのうちの少なくとも一方を含んでいる請求項７に記載の免震装置。
ゴム粉末は、加硫ゴム粉末及びシリコーンゴム粉末のうちの少なくとも一方からなる請求項７又は８に記載の免震装置。
柱体は、積層弾性体と共に積層方向の荷重をも支持するようになっている請求項１から９のいずれか一項に記載の免震装置。