JP2017008955A - 支承 - Google Patents

Abstract

【課題】回転方向の変位が大きい場合でも回転変位に対し容易に追随させることが可能な支承を提供することを目的とする。【解決手段】支承１は、略円柱形状又は略多角柱形状を有する凸状部分７が形成された金属製の第１部材３と、凸状部分７の外側壁に沿って配置される内側壁を有する凹状部分８が形成され、第１部材３に対して水平方向の移動が外側壁と内側壁の接触によって拘束された構成を有する金属製の第２部材４と、第１部材３の凸状部分７と第２部材４の凹状部分８との間に設置されるゴム部材５とを備えた支承１において、第１部材３の凸状部分７とゴム部材５との間、及び／又は、第２部材４の凹状部分８とゴム部材５との間に滑り材６を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、支承に関するものである。

支承は、例えば、橋梁等の構造物において、温度変化による伸縮の吸収や耐震性の向上を図るため、上部構造体としての主桁と、下部構造体としての橋台との間に設置される。この支承のうち、回転方向の変位に追随するものとして、ピン支承、ピボット支承などが知られている。ピン支承は、上沓と下沓とをピンによって連結した、１方向の回転機構を有する固定支承であり、ピボット支承は、上沓に球面状の凹面を形成し、下沓に球面状の凸面を形成して、両者を重ね合わせることで、鉛直荷重を支持しつつ、全方向の回転に追随可能な固定支承である。

また、回転方向に加えて水平方向の変位にも追随する支承板支承のひとつとして、密閉ゴム支承板支承が知られている。この密閉ゴム支承板支承は、鉛直荷重を上沓、中間プレート、ゴム、下沓の間の相互の面接触で支持し、水平方向の変位に対しては、上沓と中間プレートの間に設置される滑り板で追随させ、回転方向の変位に対しては、ゴムの弾性変形によって追随させる支承板支承である。下記の特許文献１では、密閉ゴム支承板支承の密閉構造の改良に関する発明が開示されている。

特開２０００−１７８９２１号公報

上記のとおり、ピン支承やピボット支承は、互いに接触する二つの金属製部材を相対的に滑らせることによって回転方向の変位に追随し、それと同時に、金属製部材の接触部分で鉛直荷重を支持するため、摩擦係数が大きく、抵抗モーメントが大きい。特に大きな鉛直荷重等が加わるような場合には、ピン支承やピボット支承は、回転方向の変位に対する追随性能が低いという問題がある。また、ピン支承やピボット支承は、これらを構成する金属製部材の形状が複雑であるため、製造にコストがかかってしまうという問題がある。

他方、ゴムの弾性変形によって回転方向の変位に追随する密閉ゴム支承板支承では、上沓の凸形状部分が下沓の凹形状部分に嵌められ、凹形状部分と凸形状部分の間に形成される密閉空間内に隙間が無いようにゴムが収容されている。

このように、下沓の凹形状部分の内側壁と上沓の凸形状部分の外側壁との隙間を小さくすることで回転方向の変位によるゴムのはみ出しの防止が図られているが、回転方向の変位が大きい場合には、下沓の凹形状部分の内側壁と上沓の凸形状部分の外側壁との干渉によって生じるこじりモーメントが大きくなり、支承の回転を妨げるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、回転方向の変位が大きい場合でも回転変位に対し容易に追随させることが可能な支承を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の支承は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る支承は、略円柱形状又は略多角柱形状を有する凸状部分が形成された金属製の第１部材と、前記凸状部分の外側壁に沿って配置される内側壁を有する凹状部分が形成され、前記第１部材に対して水平方向の移動が前記外側壁と前記内側壁の接触によって拘束された構成を有する金属製の第２部材と、前記第１部材の前記凸状部分と前記第２部材の前記凹状部分との間に設置されるゴム部材とを備えた支承において、前記第１部材の前記凸状部分と前記ゴム部材との間、及び／又は、前記第２部材の前記凹状部分と前記ゴム部材との間に滑り材を備えている。

この構成によれば、第１部材が一方の上部又は下部構造体と結合され、第２部材が他方の下部又は上部構造体と結合される支承であり、上部構造体からの鉛直荷重を第１部材、ゴム部材、第２部材の間の面接触で支持し、回転方向の変位に対しては、ゴム部材の弾性変形によって追随する。第２部材が第１部材に対して外側壁と内側壁の接触によって水平方向の移動が拘束される構成を有することで水平変位には追随しない。

また、滑り材が、第１部材の凸状部分とゴム部材との間、及び／又は、第２部材の凹状部分とゴム部材との間に設置される。滑り材と、第１部材の凸状部分、第２部材の凹状部分、又は、ゴム部材とが接触して生じる摩擦係数が、第１部材の凸状部分とゴム部材、又は、第２部材の凹状部分とゴム部材が直接接触して生じる摩擦係数よりも低い。

そして、発明者らは、滑り材と第１部材の凸状部分との間、滑り材と第２部材の凹状部分との間、又は、滑り材とゴム部材との間の摩擦係数が低くなるにつれて、支承における回転剛性が低くなるという知見が得られた。したがって、滑り材を設置することで、第１部材の凸状部分とゴム部材との間、及び、第２部材の凹状部分とゴム部材との間に滑り材を設置しない場合に比べ、回転剛性を低くすることができる。

本発明に係る支承は、略円柱形状又は略多角柱形状を有する凸状部分が形成された金属製の第１部材と、前記凸状部分の外側壁に沿って配置される内側壁を有する凹状部分が形成され、前記第１部材に対して水平方向の移動が前記外側壁と前記内側壁の接触によって拘束された構成を有する金属製の第２部材と、前記第１部材の前記凸状部分と前記第２部材の前記凹状部分との間に設置されるゴム部材とを備えた支承において、前記第１部材の前記凸状部分の表面、前記第２部材の前記凹状部分の表面、及び、前記ゴム部材の表面の少なくともいずれかにおいて摩擦係数を低減させる表面処理が施されている。

この構成によれば、第１部材が一方の上部又は下部構造体と結合され、第２部材が他方の下部又は上部構造体と結合される支承であり、上部構造体からの鉛直荷重を第１部材、ゴム部材、第２部材の間の面接触で支持し、回転方向の変位に対しては、ゴム部材の弾性変形によって追随する。第２部材が第１部材に対して外側壁と内側壁の接触によって水平方向の移動が拘束される構成を有することで水平変位には追随しない。

また、第１部材の凸状部分の表面、第２部材の凹状部分の表面、及び、ゴム部材の表面の少なくともいずれかにおいて摩擦係数を低減させる表面処理が施されており、ゴム部材が、第１部材の凸状部分又は第２部材の凹状部分と接触して生じる摩擦係数は、第１部材、第２部材、又は、ゴム部材が、摩擦係数を低減させる表面処理が施されずに接触して生じる摩擦係数よりも低い。

そして、発明者らは、第１部材の凸状部分とゴム部材との間、及び／又は、第２部材の凹状部分とゴム部材との間における摩擦係数が低くなるにつれて、支承における回転剛性が低くなるという知見が得られた。したがって、第１部材の凸状部分、第２部材の凹状部分、ゴム部材の少なくともいずれかの表面において、摩擦係数を低減させる表面処理が施されていることから、表面処理が施されない場合に比べ、回転剛性を低くすることができる。

上記発明において、前記凸状部分の前記外側壁、又は、前記凹状部分の前記内側壁が、前記第１部材又は前記第２部材の高さ方向に対し傾斜した面を有してもよい。
また、上記発明において、前記凸状部分の前記外側壁、又は、前記凹状部分の前記内側壁が、前記第１部材及び／又は前記第２部材の高さ方向に延びる曲面を有してもよい。

この構成によれば、凸状部分の外側壁又は凹状部分の内側壁が傾斜面又は曲面を有することから、支承において回転方向の変位が発生し、第１部材に対して第２部材が傾斜したとき、凸状部分の外側壁が凹状部分の内側壁に干渉しにくい。そのため、傾斜面又は曲面を設けない場合に比べ、支承の回転方向の変位が大きくなったときのこじりモーメントを小さくでき、支承をより滑らかに回転させることができる。

上記発明において、前記第２部材の外側壁には、径方向外側に突出した第１突出部が設けられ、前記第１部材には、前記第１突出部よりも外側から前記第１部材の中心側に向かって突出し、かつ、前記第１突出部と係り合うように設けられた第２突出部が設けられている。

この構成によれば、第１部材に設けられた第２突出部が、第２部材の外側壁に設けられた第１突出部と係り合うように設けられることから、必要以上に第１部材に対して第２部材が傾斜することを防止できる。

上記発明において、前記第１突出部及び前記第２突出部のいずれか一方は、前記第１部材又は前記第２部材の周方向に沿った突出形状を有し、前記突出形状を有さない他方の前記第１突出部又は前記第２突出部の平面視形状に対応した切欠きが、前記突出形状の一部に形成されている。

この構成によれば、第１部材又は第２部材の周方向に沿った突出形状を有する第１突出部又は第２突出部において、他方の第２突出部又は第１突出部の平面視形状に対応した切欠きが形成されており、第１部材と第２部材を組み合わせる前に、他方の第２突出部又は第１突出部を、切欠きに挿入できる。そして、第１部材と第２部材を相対的に回転させることで、他方の第２突出部又は第１突出部が、切欠きが設けられた位置から離れて、第２突出部が第１突出部と係り合うように設けられる。

本発明によれば、第１部材に対して第２部材が傾斜して、回転方向の変位が大きい場合でも回転変位に対し容易に追随させることができる。

本発明の一実施形態に係る支承を示す平面図であり、使用状態（第１突出部及び第２突出部を嵌め合わせた状態）を示す。 図１のII−II線で切断した縦断面図である。 図２のIII−III線で切断した横断面図である。 図１のIV−IV線で切断した縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る支承を示す横断面図であり、設置中（第１突出部及び第２突出部を嵌め合わせる前の状態）を示す。 図５のVI−VI線で切断した縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る支承の第１変形例を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る支承の第２変形例を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る支承の第３変形例を示す縦断面図である。 本発明の一実施例に係る支承のモデルを示す縦断面図である。 モーメントと回転角の関係を示すグラフである。 回転剛性（Ｍ／θ）と摩擦係数の関係を示すグラフである。

以下に、本発明の一実施形態に係る支承について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る支承１は、例えば、橋梁や建築物などの上部構造体と下部構造体との間に適用される。橋梁では、支承１は、上部構造体としての主桁と下部構造体としての橋台の接点などに設けられる。また、建築物では、支承１は、例えば図２に示すように、下部構造体としての鉄筋コンクリート製の基礎３１の上面と上部構造体としての鉄筋コンクリート柱（ＲＣ柱）や端面にベースプレートを溶接した鋼管柱などの柱３２の下端部の間に設けられる。なお、支承１は、鉄筋コンクリート製の基礎と一体的に形成された鉄筋コンクリート柱や基礎に打設された杭の杭頭などを下部構造体としてその上面などに設けられてもよい。また、支承１は、基礎と鉄骨置屋根との間に設置される鉄骨置屋根構造に適用されてもよい。

支承１は、上部構造体から下部構造体に、鉛直荷重及び水平荷重を伝達する。また、支承１は、構造物の回転支点として機能し、水平方向や鉛直方向の変位（スライド）には追随できないが、回転方向の変位に追随可能である。

支承１は、図１から図４に示すように、基礎３１の上面に固定され凸状部分７を有する第１部材３と、柱３２の下面に固定され凹状部分８を有する第２部材４と、第１部材３と第２部材４の間に設けられるゴム部材５と、ゴム部材５の周囲に配置される滑り材６などを備える。第１部材３と第２部材４は、金属製であり、例えば鋳造によって製造される。

なお、ここでは、第１部材３が基礎３１に、第２部材４が柱３２に、それぞれ固定される例について説明するが、本発明は、この例に限定されない。本実施形態とは反対に、第２部材４が基礎３１に、第１部材３が柱３２にそれぞれ固定されてもよい。

第１部材３は、基礎３１にアンカーボルト３３（図４参照）等で固定される板状の基板部２１と、基板部２１に対し凸状に形成された凸状部分７などを有する。基板部２１は、その一面側、すなわち、第１部材３が設置されたときの下面側が、平面状に形成され、基礎３１の上面に固定される。また、凸状部分７は、基板部２１の他面側、すなわち、第１部材３が設置されたときの上面側において、上方向に突出する凸状に形成される。

第１部材３の凸状部分７は、所定の高さを有する柱状であって、例えば円柱形状、又は正六角柱、正八角柱などの多角柱形状を有する。基板部２１に対して凸状部分７が設けられることで、凸状部分７の周縁部にて段差が形成される。凸状部分７の上面は、平面状に形成され、後述する滑り材６と面接触する。

第２部材４は、柱３２の下面とボルト３４（図２参照）又は溶接によって結合される基板部２２と、凹状に形成された凹状部分８などを有する。基板部２２の一面側、すなわち、第２部材４が設置されたときの上面側が、平面状に形成され、柱３２の下面に結合される。

また、凹状部分８は、基板部２２の他面側、すなわち、第２部材４が設置されたときの下面側に形成される。例えば、基板部２２に対して環状の壁部が設けられることで形成され、壁部に囲まれた部分が凹状部分８となる。

凹状部分８の内側壁は、第１部材３の凸状部分７の外側壁に対応した形状を有し、凸状部分７が例えば円柱形状であれば、凹状部分８の内面は円柱形状の縁部を有する。これにより、支承１の水平方向の移動が拘束される。また、凹状部分８と凸状部分７の間に形成される密閉空間内にゴム部材５が収容される。

第１部材３、ゴム部材５、第２部材４が組み合わされたとき、凸状部分７の外側壁と、凹状部分８の内側壁は、互いに面しており、凹状部分８は、内側壁が、凸状部分７の外側壁に沿うように配置される。

ゴム部材５は、全面にわたって略均一の所定厚さの平板形状を有し、第１部材３と第２部材４との間に配置される。ゴム部材５の平面視形状は、凸状部分７の平面視形状と同一の大きさであって、略同一形状を有する。

ゴム部材５と第１部材３、及び／又は、ゴム部材５と第２部材４との間には、滑り材６が設置される。滑り材６は、例えば、潤滑剤、塗布剤、又はシート材などである。シート材は、例えばポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））製のシートである。

この滑り材６を介することにより、第１部材３とゴム部材５、又は、第２部材４とゴム部材５とが接触して生じる摩擦係数は、例えば約０．１以下となる。すなわち、滑り材６は、第１部材３又は第２部材４とゴム部材５とが接触して生じる摩擦係数が、第１部材３又は第２部材４とゴム部材５とが、滑り材６を介さずに直接接触して生じる摩擦係数よりも低くなる。

ゴム部材５の下面周縁部、すなわち、滑り材６を介して第１部材３の凸状部分７と対向する部分の周縁部には、段差状の切欠きが形成され、この段差状の切欠きに環状のシール部材９が嵌め込まれる。シール部材９は、ゴム部材５が円板状である場合は、円形環状であり、多角形板状である場合は、多角形環状である。シール部材９は、例えば塩化ビニル製であり、塩化ビニルと同等の強度と変形性能を有するものであれば、他の材質でもよい。

ゴム部材５は、第１部材３の凸状部分７の上面と第２部材４の凹状部分８の下面との間で、第１部材３と第２部材４によって拘束される。ゴム部材５は、ポアソン比が０．５であって、非圧縮性又は微圧縮性の材料を用いる。したがって、ゴム部材５は、周囲と拘束されていることで、ゴム部材５に対し大きな鉛直荷重をかけても、変形が生じない。すなわち、ゴム部材５は、鉛直方向に対しきわめて剛である。ただし、ゴム部材５の周囲にてゴム部材５を拘束する部材において、僅かな隙間がある場合、ゴム部材５にかかる圧力が所定値よりも大きくなると、ゴム部材５はその隙間から水のようにはみ出してしまう。そこで、上述したとおり、シール部材９が設けられることによって、ゴム部材５に圧力が作用したとき、ゴム部材５の周囲において隙間が無くなり、ゴム部材５を密閉して拘束することができる。
なお、シール部材９は、摩擦による抵抗モーメントが小さくなるように、摩擦係数が小さいものが好ましい。

上述した本実施形態に係る支承１によれば、第１部材３、ゴム部材５、ゴム部材５の上面及び／又は下面に設置される滑り材６、第２部材４が積層されて、鉛直荷重を第１部材３、ゴム部材５、滑り材６、第２部材４の間の面接触で支持する。そして、支承１は、回転方向の変位に対しては、ゴム部材５の弾性変形によって追随する。

そして、滑り材６が、第１部材３とゴム部材５との間、及び、第２部材４とゴム部材５との間に設置され、滑り材６は、第１部材３又は第２部材４と接触して生じる摩擦係数が、第１部材３又は第２部材４とゴム部材５とが接触して生じる摩擦係数よりも低い。

そして、発明者らは、後述するように、滑り材６と第１部材３との間、又は、滑り材６と第２部材４との間の摩擦係数が低くなるにつれて、支承１における回転剛性が低くなるという知見が得られた。したがって、本実施形態に係る支承１によれば、滑り材６を設置することで、第１部材３の凸状部分７とゴム部材５との間、及び、第２部材４の凹状部分８とゴム部材５との間に滑り材６を設置しない場合に比べ、回転剛性を低くすることができる。

第１部材３の凸状部分７における外側壁は、第１部材３の高さ方向、すなわち、水平面に対する鉛直方向に対し傾斜した面を有し、凸状部分７は、下方に向けて縮径する。すなわち、凸状部分７が略円柱形状である場合、凸状部分７の基板部２１側が、凸状部分７の先端部側に比べて、直径が小さい。これにより、凸状部分７の外側壁に沿って、凹状部分８の内側壁が配置されているが、支承１において回転方向の変位が発生し、第１部材３に対して第２部材４が傾斜したとき、凸状部分７の外側壁が凹状部分８の内側壁に干渉しにくい。そのため、傾斜面を設けない場合に比べ、支承１の回転角が大きくなったときのこじりモーメントを小さくでき、回転剛性を小さくして、支承１をより滑らかに回転させることができる。

なお、上述した例では、凸状部分７の外側壁において、凸状部分７が下方に向けて縮径する傾斜面が形成される場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。すなわち、第２部材４の凹状部分８における内側壁が、第２部材４の高さ方向に対し傾斜する面を有し、上方に向けて縮径する形状を有してもよい。そして、凹状部分８の周縁部が円形状である場合、凹状部分８の先端部側が、凹状部分８の基板部２２側に比べて、直径が大きい。この場合も、支承１において回転方向の変位が発生し、第１部材３に対して第２部材４が傾斜したとき、凸状部分７の外側壁が凹状部分８の内側壁に干渉しにくい。

また、凸状部分７の外側壁、凹状部分８の内側壁には、傾斜面の代わりに、凸状部分７の高さ方向に延びる曲面が形成されてもよい。曲面は、凸状の曲面でもよいし、凹状の曲面でもよい。また、図７に示すように、凸状部分７の外側壁と凹状部分８の内側壁の両方に曲面が形成されてもよいし、図８に示すように、凸状部分７の外側壁のみに曲面が形成されてもよいし、図９に示すように、凹状部分８の内側壁のみに曲面が形成されてもよい。これにより、支承１において回転方向の変位が発生し、第１部材３に対して第２部材４が傾斜したとき、凸状部分７の外面側壁が凹状部分８の内面側壁に干渉しにくい。

また、第２部材４の凹状部分８の外側壁には、外側壁よりも径方向外側に突出した第１突出部２３が設けられる。第１突出部２３の平面視形状は、例えば円弧形状である。一方、第１部材３には、第１突出部２３よりも外側から第１部材３の中心側に向かって突出し、かつ、第１突出部２３を覆うように設けられた第２突出部２４が設けられる。第２突出部２４の形状も、第１突出部２３と同様に、例えば、周方向に所定長さを有する円弧形状である。

これにより、第１部材３に設けられた第２突出部２４が、第２部材４の凹状部分８の外側壁に設けられた第１突出部２３の上方にて、第１突出部２３と係合し、第１突出部２３を覆うように設けられることから、第１部材３に対して第２部材４が過度に傾斜して、第２部材４が浮き上がることを防止できる。

第２部材４の浮き上がり防止としては、第１突出部２３と第２突出部２４の組み合わせに限定されず、第２部材４と第１部材３の中央にて、第２部材４と第１部材３を結合するボルトによってもよい。

第１部材３の第２突出部２４は、図３に示すように、環状形状を有し、環状形状を有さない第１突出部２３の平面視形状（円弧形状）に対応した切欠き２４ａが、環状形状の一部に形成されているように構成されてもよい。

この構成によれば、環状形状を有する第２突出部２４において、他方の第１突出部２３の平面視形状に対応した切欠き２４ａが形成されており、第１部材３と第２部材４を組み合わせる前に、図５及び図６に示すように、他方の第１突出部２３を、切欠き２４ａに挿入できる。そして、第１部材３と第２部材４を相対的に回転させることで、図３に示すように、他方の第１突出部２３が、切欠き２４ａが設けられた位置から離れて、第２突出部２４が第１突出部２３と係合し、第１突出部２３を覆うように設けられる。

例えば、第２部材４の第２突出部２４を、第１部材３の切欠き２４ａに嵌め合わせて、第２部材４を回転させる。図１及び図３の例では、第２部材４を４５°回転させた場合を示している。なお、回転させる角度はこの例に限られない。また、第２部材４の第１突出部２３及び第１部材３の第２突出部２４に形成される切欠き２４ａは、１箇所でもよいし、２箇所以上の複数箇所に設けられてもよい。

また、上述した例では、第１部材３の第２突出部２４が、環状形状を有し、環状形状を有さない他方の第１突出部２３の平面視形状に対応した切欠き２４ａが、環状形状の一部に形成されているように構成されるとしたが、反対の構成であってもよい。すなわち、第２部材４の第１突出部２３が、環状形状を有し、環状形状を有さない第２突出部２４の平面視形状（円弧形状）に対応した切欠きが、環状形状の一部に形成されているように構成されてもよい。

また、上述した例では、第１部材３の第２突出部２４、又は、第２部材４の第１突出部２３が、環状形状を有するとしたが、本発明はこの例に限定されない。すなわち、第１突出部２３と第２突出部が係り合うことができればよく、第２部材４又は第１部材３の外周の周方向に沿った形状を有した円弧形状等の他の形状でもよい。

［実施例］
本実施形態の一実施例に係る支承１０において、ゴム部材１５の直径が１５０ｍｍ、厚さが１２．５ｍｍである場合について、有限要素法（ＦＥＭ）によって、回転剛性と摩擦係数の関係を解析した。その結果、本実施形態に係る支承１のように、第２部材１３又は第１部材１４とゴム部材１５との間の摩擦係数を下げることによって、回転剛性を低下させることができるという結果が得られた。

なお、解析モデルは、図１０に示すように、第２部材１３に凹状部分１８が形成され、第１部材１４に凸状部分１７が形成される。また、ゴム部材１５の周縁部には塩化ビニルを想定したシール部材１９が設置されるとした。

ＦＥＭ解析は、汎用構造解析プログラムＭＡＲＣ２０１０を用い、プリポストプロセッサは、ＭＥＮＴＡＴ２０１０を用いた。第２部材１３、第１部材１４、シール部材１９は、３次元ソリッド要素でモデル化し、ゴム部材１５はハーマン要素でモデル化した。モデル化範囲は、対称性を考慮した１／２モデルとしている。

荷重は、第１部材１４に軸力とせん断力を加えた後、強制変位（回転）によって支承１０にモーメントを載荷することとした。モーメントは、回転角１／２０ｒａｄまで増分載荷した。物性については、金属を想定した第２部材１３と第１部材１４は、弾塑性体とし、シール部材１９は弾性体とし、ゴム部材１５の構成則は、ムーニーリブリン則とした。

摩擦係数については、第２部材１３と第１部材１４間は０．３、第２部材１３又は第１部材１４とシール部材１９との間は０．１、ゴム部材１５とシール部材１９間は０．５として一定とした。一方、第２部材１３とゴム部材１５間の摩擦係数、及び、第１部材１４とゴム部材１５間の摩擦係数を０、０．０５、０．１、０．２と変化させた。

上述した解析条件下で得られるＭ−θ関係は、図１１及び図１２のとおりである。図１１は、縦軸がモーメント、横軸が回転角θであり、摩擦係数の違いによるＭ−θ関係を示している。また、図１２は、縦軸が回転剛性（Ｍ／θ）、横軸が摩擦係数であり、回転角の違いによる回転剛性と摩擦係数の関係を示している。

解析結果によれば、第２部材１３とゴム部材１５間の摩擦係数、及び、第１部材１４とゴム部材１５間の摩擦係数を下げることで、支承１０の回転剛性が低下することが分かった。なお、初期（回転角０ｒａｄ）の回転剛性は、摩擦係数によらず同じである。

また、図１２における回転剛性と摩擦係数の関係を示すグラフから、回転角０．００５ｒａｄと０．０１ｒａｄの場合、摩擦係数が０．０５以下で回転剛性が急激に低下することが分かる。さらに、回転角０．０２ｒａｄから０．０５ｒａｄの範囲では、摩擦係数が０．１以下で回転剛性が急激に低下することが分かる。以上の結果より、摩擦係数を０．１以下にすることで、回転剛性を確実に低下させることができることが分かる。

従来においても、回転方向の変位に追随させる目的で金属製の下部部材又は上部部材とゴム部材を直接接触させる構成の支承については知られていたところ、この支承は、ゴム部材の弾性変形性にのみ着目したものであり、この場合の下部部材又は上部部材とゴム部材間の摩擦係数は、一般に０．１よりも大きい値であり、このゴム部材の粘着質的な挙動が回転方向の変位に対する追随性を阻害したり、ゴム部材のはみ出しを発生させるなどの原因となっていたのである。これに対し、本実施形態によれば、滑り材６をゴム部材５の上面及び／又は下面に配置して、下部部材又は上部部材とゴム部材と間の摩擦係数以下の値にすることで、支承１の回転剛性を確実に低下させることができ、かかる問題の発生を防止できる。

上述した実施形態では、第１部材３が、基礎３１に対しアンカーボルトによって固定される場合について説明した。支承１は、支承１に作用する軸力とせん断力を下方の基礎３１に伝達する必要がある。軸力のうち圧縮力は、支承１から基礎３１に直接伝達され、引張力は、アンカーボルトを介して基礎３１に伝達される。一方、せん断力はアンカーボルトを介して伝達することも可能であるが、アンカーボルトのみでは十分ではない場合がある。そこで、第１部材３の基礎３１と接触する部分に複数の突起を設けてもよい。これにより、支承１から基礎３１に直接せん断力を伝達できる。

また、上述した実施形態では、滑り材６が、第１部材３とゴム部材５との間、及び、第２部材４とゴム部材５との間に設置されることによって、第１部材３とゴム部材５との間、又は、第２部材４とゴム部材５との間における摩擦係数が、第１部材３又は第２部材４とゴム部材５とが直接接触して生じる摩擦係数よりも低くなるようにする場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。すなわち、滑り材６を設けずに、第１部材３の表面、第２部材４の表面、及び、ゴム部材５の表面の少なくともいずれかにおいて摩擦係数を低減させる表面処理が施されることによって、表面処理が施されない場合に比べて摩擦係数を低減させるようにしてもよい。ここで、表面処理とは、機械的表面加工、化学的表面処理など、いずれの場合も含む。

この場合も、上述した実施例によれば、第１部材３とゴム部材５の間、又は、第２部材４とゴム部材５の間の摩擦係数が低くなるにつれて、支承１における回転剛性が低くなる。したがって、第１部材３、第２部材４、ゴム部材５に摩擦係数を低減させる表面処理が施されない場合に比べ、回転剛性を低くすることができる。

なお、本実施形態に係る支承１は、ローラー支点として機能するように、水平方向へ変位に追随可能なローラー支承などの可動支承との組み合わせによって使用されてもよい。具体的には、第２部材４と、鉄骨製の柱の間に水平方向へ移動可能なローラーや上述した滑り板とは別の滑り板が設置される。

１，１０ 支承
３，１４ 第１部材
４，１３ 第２部材
５，１５ ゴム部材
６ 滑り材
７，１７ 凸状部分
８，１８ 凹状部分
９，１９ シール部材
２１，２２ 基板部
２３ 第１突出部
２４ 第２突出部
３１ 基礎（下部構造体）
３２ 柱（上部構造体）
３３ アンカーボルト

Claims (6)

1. 略円柱形状又は略多角柱形状を有する凸状部分が形成された金属製の第１部材と、
   前記凸状部分の外側壁に沿って配置される内側壁を有する凹状部分が形成され、前記第１部材に対して水平方向の移動が前記外側壁と前記内側壁の接触によって拘束された構成を有する金属製の第２部材と、
   前記第１部材の前記凸状部分と前記第２部材の前記凹状部分との間に設置されるゴム部材と、
   を備えた支承において、
   前記第１部材の前記凸状部分と前記ゴム部材との間、及び／又は、前記第２部材の前記凹状部分と前記ゴム部材との間に滑り材を備えた支承。
2. 略円柱形状又は略多角柱形状を有する凸状部分が形成された金属製の第１部材と、
   前記凸状部分の外側壁に沿って配置される内側壁を有する凹状部分が形成され、前記第１部材に対して水平方向の移動が前記外側壁と前記内側壁の接触によって拘束された構成を有する金属製の第２部材と、
   前記第１部材の前記凸状部分と前記第２部材の前記凹状部分との間に設置されるゴム部材と、
   を備えた支承において、
   前記第１部材の前記凸状部分の表面、前記第２部材の前記凹状部分の表面、及び、前記ゴム部材の表面の少なくともいずれかにおいて摩擦係数を低減させる表面処理が施された支承。
3. 前記凸状部分の前記外側壁、又は、前記凹状部分の前記内側壁が、前記第１部材又は前記第２部材の高さ方向に対し傾斜した面を有する請求項１又は２に記載の支承。
4. 前記凸状部分の前記外側壁、又は、前記凹状部分の前記内側壁が、前記第１部材及び／又は前記第２部材の高さ方向に延びる曲面を有する請求項１又は２に記載の支承。
5. 前記第２部材の外側壁には、径方向外側に突出した第１突出部が設けられ、
   前記第１部材には、前記第１突出部よりも外側から前記第１部材の中心側に向かって突出し、かつ、前記第１突出部と係り合うように設けられた第２突出部が設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載の支承。
6. 前記第１突出部及び前記第２突出部のいずれか一方は、前記第１部材又は前記第２部材の周方向に沿った突出形状を有し、前記突出形状を有さない他方の前記第１突出部又は前記第２突出部の平面視形状に対応した切欠きが、前記突出形状の一部に形成されている請求項５に記載の支承。
   

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