JP2017009063A - 免震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】積層ゴム体の損傷を防止し、狭い設置スペースでもすべり支承を設置可能にする。【解決手段】免震装置１は、上部材１１、下部材１２、及びこれらの間に介装された積層ゴム体１３を備える積層ゴム支承１０と、上部構造２及び下部構造３の各々に固定される上部材２１及び下部材２２、鉛直剛性を調整する鉛直特性調整部２４、剛性層とゴム弾性層とを交互に積層した積層ゴム体２９を有し、水平移動量を調整する水平特性調整部２５、上部材２１又は下部材２２に固定されたすべり板２３、及び水平特性調整部２５に固定され、すべり板２３に対して摺動可能に当接するすべり材３０を備えるすべり支承２０とが並列に配置される。鉛直特性調整部２４は、積層ゴム体２６、積層ゴム体２６の内部に挿通されて水平方向への移動を制限するせん断ピン２８、積層ゴム体２６に積層される鋼板２７を有し、積層ゴム支承１０及びすべり支承２０の設計沈み込み量が近似する。【選択図】図１

Description

本発明は、滑り機構を備え、地震等による下部構造に対する上部構造の振動を低減する免震装置に関する。

近年、マンション等の集合住宅や戸建住宅等の構造物に対する地震等による地盤振動の影響を低減するための免震装置が開発され、実用化されている。免震装置は、剛性層と弾性層とが交互に積層された積層ゴム体を住宅等の上部構造と地盤等の下部構造との間に設置し、地震等によって下部構造が振動した際に、上部構造に対する当該振動の伝達を低減すると共に、伝達された振動を減衰させることができる。

このような免震装置としては、例えば、上端部及び下端部の各々を上部構造及び下部構造に固定して用いられるＲＢ（Rubber Bearing；天然積層ゴム型免震装置）やＬＲＢ（Lead Rubber Bearing；鉛プラグ入り天然積層ゴム型免震装置）と称される積層ゴム支承や、上端部及び下端部のいずれか一方を上部構造及び下部構造のいずれか一方に固定し、他方を上部構造及び下部構造のいずれか他方に対して滑るようにして用いられるＳＳＲ（Sliding Support with Rubber-pad；滑り天然積層ゴム型免震装置）と称されるすべり支承とがある。

積層ゴム支承は、上部構造及び下部構造の各々に一体的に取り付けられる上部材及び下部材と、これら上部材及び下部材の間に設けられ、薄い鋼板等の剛性層とゴム板等の弾性層とが鉛直方向に交互に積層された積層ゴム体とで構成される。

すべり支承は、上部材及び下部材と、これら上部材及び下部材のいずれか一方に設けられたすべり板と、上部材及び下部材のいずれか他方とすべり板との間に設けられた積層ゴム体と、すべり材とで構成される。

積層ゴム支承は、地震等の振動による上下部構造の相対変形に追従するため、積層ゴム体におけるゴム層の総厚さを厚くする必要がある。一方、すべり支承は、上部構造及び下部構造のいずれか一方とだけ固定され、すべり板の上又は下を滑ることによって上部構造の周期を伸ばす効果を有する。そのため、積層ゴム体におけるゴム層の総厚さは、積層ゴム支承と比較して薄くなるように設定される。

最近では、想定する巨大地震に対する上下部構造の相対変形量が従来の想定よりも大きくなってきているため、ゴム層の総厚さが厚い積層ゴム支承が採用されることが多い。また、巨大地震に対応するためには、上部構造の長周期化が必要となる。そのため、積層ゴム支承とすべり支承とを並列に配置して使用する場合が増えている。

図８は、積層ゴム支承及びすべり支承を並列に配置した免震装置の一例を示す。この例の免震装置１００では、上部構造２００と下部構造３００との間に積層ゴム支承１１０及びすべり支承１２０が配置される。

積層ゴム支承１１０は、上部構造２００に固定された上部材１１１と、下部構造３００に固定された下部材１１２と、上部材１１１及び下部材１１２の間に介装され、薄い鋼板等の剛性層とゴム板等の弾性層とが鉛直方向に交互に積層された積層ゴム体１１３とを備え、振動が発生した際の上下部構造の相対変形に対して積層ゴム体１１３が追従することにより、上部構造２００に対する振動を低減する。

すべり支承１２０は、上部構造２００に固定された上部材１２１と、下部構造３００に固定された下部材１２２と、上部材１２１及び下部材１２２のいずれか一方に固定されたすべり板１２３と、上部材１２１及び下部材１２２のいずれか他方とすべり板１２３との間に設けられた積層ゴム体１２４及びすべり材１２５とを備える。すべり支承１２０では、振動によって下部構造３００に付加された水平方向の力がすべり板１２３とすべり材１２５との間の最大静摩擦力以下のときに、積層ゴム体１２４が弾性変形して上部構造２００への振動を抑制する。また、水平方向の力がすべり板１２３とすべり材１２５との間の最大静摩擦力を超えると、すべり材１２５がすべり板１２３の上又は下を滑ることにより、上部構造２００に対する振動を低減する。

尚、積層ゴム支承１１０とすべり支承１２０とでは、ゴム層の総厚さが異なるため、これらの支承を並列に配置して使用する場合には、すべり支承１２０を固定する側の構造物に柱状体２１０を設け、積層ゴム支承１１０及びすべり支承１２０の高さを一致させる。

ところで、積層ゴム支承とすべり支承とを並列に配置する場合には、ゴム層の総厚さが異なるので、各々の支承における鉛直剛性が異なる。このように各々の支承における鉛直剛性が異なると、積層ゴム支承とすべり支承とに対する荷重負担が不均一となるため、構造物の梁材に対して曲げが働くという問題がある。また、各々の支承の鉛直剛性が異なることにより、施工誤差を吸収するのが容易ではないという問題もある。

さらに、構造物にロッキング挙動が生じた際に、鉛直剛性が異なる支承が設けられていると、構造物梁材に過大な歪みが生じる虞がある。また、積層ゴム支承とすべり支承とではクリープ特性が異なるため、施工後に各支承の荷重支持バランスが崩れることによって梁材に曲げが働き、上部構造において不同沈下が生じてしまう虞がある。

このような種々の問題は、積層ゴム支承におけるゴム層の総厚さがより厚くなってきている昨今では、より顕著に表れることが予想される。そこで、すべり支承におけるゴム層の総厚さを積層ゴム支承のゴム層の総厚さと同程度に設定し、各々の支承の鉛直剛性を近似させることにより、上述した問題を解決することができる。しかし、この場合には、すべり支承におけるゴム層の総厚さが従来よりも厚くなるため、水平方向に滑ることによって上下部構造の周期を伸ばすという本来の効果を奏することができない。

これに対して、例えば特許文献１に記載のように、すべり支承におけるゴム層の総厚さを従来よりも厚くし、積層ゴム支承におけるゴム層の総厚さと同一の厚さに形成しながら、上述した問題を解決する免震装置が提案されている。

この免震装置は、積層ゴム支承及びすべり支承が並列に配置され、すべり支承は、上部構造及び下部構造に対向するようにして固定的に取り付けられた上部材及び下部材と、上部材及び下部材のいずれか一方に固定されたすべり板と、上部材及び下部材のいずれか他方とすべり板との間に介装された、厚さが積層ゴム支承における積層ゴム体の厚さに一致する積層ゴム体と、すべり材とを備える。

また、このすべり支承は、すべり板から所定の距離の位置に、積層ゴム体の外周面に接触する拘束リングと、拘束リングをすべり板と対向する構造物に固定する連結アームとを有し、連結アームをすべり板と対向する構造物に固定して積層ゴムの変形領域を調整する変形拘束機構とを備える。

このように、両支承における積層ゴム体の厚さを同一にすることにより、両支承における鉛直剛性を同等にすることができる。また、変形拘束機構によって、積層ゴム体の一部が変形を制限されるため、上下部構造の周期を伸ばすというすべり支承による本来の効果を奏することができる。

特開平１１−２１０８２３号公報

しかし、特許文献１に記載の免震装置では、積層ゴム体の外周に接触するようにして変形拘束機構の拘束リングを設けるため、地震等の振動によって接触部分における積層ゴム体の損傷を招く虞があるという問題があった。

また、変形拘束機構の連結アームを、構造物に固定されたすべり支承の周囲に固定するため、変形拘束機構を含めたすべり支承全体として、より広い設置スペースが必要となるという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、積層ゴム体の損傷を防止し、狭い設置スペースでもすべり支承を設置することが可能な免震装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、積層ゴム支承及びすべり支承が並列に配置された免震装置であって、上部構造に固定される第１の上部材と、下部構造に固定される第１の下部材と、前記第１の上部材と前記第１の下部材との間に介装され、剛性層とゴム弾性層とを交互に積層した第１の積層ゴム体とを備える積層ゴム支承と、前記上部構造に固定される第２の上部材と、前記下部構造に固定される第２の下部材と、鉛直剛性を調整する鉛直特性調整部と、前記鉛直特性調整部に積層されると共に、剛性層とゴム弾性層とを交互に積層した第２の積層ゴム体を有し、水平移動量を調整する水平特性調整部と、前記第２の上部材及び前記第２の下部材のいずれか一方に固定されたすべり板と、前記水平特性調整部に固定され、前記すべり板に対して摺動可能に当接する摺動部材とを備えるすべり支承とからなり、前記鉛直特性調整部は、剛性層とゴム弾性層とを交互に積層した第３の積層ゴム体と、前記第３の積層ゴム体の内部に挿通し、前記第３の積層ゴム体の水平方向への移動を制限するせん断ピンと、前記第３の積層ゴム体に積層される鋼板とを有し、前記積層ゴム支承及び前記すべり支承における支持荷重及び鉛直剛性に基づく設計沈み込み量が近似することを特徴とする。

本発明によれば、すべり支承に設けられた鉛直特性調整部における第３の積層ゴム体の硬度を調整することにより、すべり支承の水平特性を適切に維持することができ、積層ゴム支承及びすべり支承のクリープ特性を近似させることができる。これにより、上下部構造の長周期化という本来の効果を維持しながら不同沈下を抑制することができる。

また、第３の積層ゴム体の内部に、積層ゴム体の水平方向への移動を制限するせん断ピンを設けたため、積層ゴム体の移動を制限する手段を積層ゴム体の周囲に設けることによる積層ゴム体の損傷を防止することができると共に、狭い設置スペースでもすべり支承を設置することができる。

上記免震装置において、前記せん断ピンの先端と前記鋼板との間に空隙を備えることができる。これにより、荷重による鉛直方向の沈み込み量を確保したり、クリープに適切に対応することができる。

上記免震装置において、前記せん断ピンをテーパ状に形成し、前記せん断ピンの周囲と前記第３の積層ゴム体との間に空隙を備えることができる。これにより、せん断ピンに作用する水平方向の力を抑制することができると共に、第３の積層ゴム体に圧縮荷重が加わった際に生じるゴムの孔部へのはらみ出しを阻害せず、第３の積層ゴム体の鉛直方向の変形をより容易に行うことができる。また、すべり支承がすべり始めるまでの第３の積層ゴム体の変形量を調整することができる。

また、本発明は、積層ゴム支承及びすべり支承が並列に配置された免震装置であって、上部構造に固定される第１の上部材と、下部構造に固定される第１の下部材と、前記第１の上部材と前記第１の下部材との間に介装され、剛性層とゴム弾性層とを交互に積層した第１の積層ゴム体とを備える積層ゴム支承と、前記上部構造に固定される第２の上部材と、前記下部構造に固定される第２の下部材と、剛性層とゴム弾性層とを交互に積層した第２の積層ゴム体と、前記第２の積層ゴム体の内部に挿通し、前記第２の積層ゴム体の水平方向への移動を制限するせん断ピンと、前記第２の上部材及び前記第２の下部材のいずれか一方に固定されたすべり板と、前記すべり板に対して摺動可能に当接する摺動部材とを備えるすべり支承とからなり、前記積層ゴム支承及び前記すべり支承における支持荷重及び鉛直剛性に基づく設計沈み込み量が近似することを特徴とする。

本発明によれば、前記発明と同様に、すべり支承の水平特性を適切に維持することができると共に、積層ゴム支承及びすべり支承のクリープ特性を近似させることができ、上下部構造の長周期化という本来の効果を維持しながら不同沈下を抑制することができる。また、第２の積層ゴム体の内部に、積層ゴム体の水平方向への移動を制限するせん断ピンを設けたため、積層ゴム体の損傷を防止することができると共に、狭い設置スペースでもすべり支承を設置することができる。さらに、前記発明の水平特性調整部に相当する構成を設けないため、すべり支承をより簡単に製造することができる。

上記免震装置において、前記せん断ピンの周囲と前記第２の積層ゴム体との間に空隙を備えることができる。これにより、第２の積層ゴム体に圧縮荷重が加わった際に生じるゴムの孔部へのはらみ出しを阻害せず、第２の積層ゴム体の鉛直方向の変形をより容易に行うことができる。また、すべり支承がすべり始めるまでの第２の積層ゴム体の変形量を調整することができる。

上記免震装置において、前記せん断ピンをテーパ状に形成することができる。これにより、せん断ピンに作用する水平方向の力を抑制することができると共に、すべり支承がすべり始めるまでの第２の積層ゴム体の変形量を調整することができる。

上記免震装置において、前記せん断ピンの先端に中間部よりも径が大きい平面部を形成することができる。これにより、すべり支承がすべり始めるまでの第２の積層ゴム体の変形量を抑制することができる。

上記免震装置において、前記せん断ピンは、頭部から中央近傍まで同一径で形成された円柱状部と、前記円柱状部の端部から先端に向かってテーパ状に形成されたテーパ状部とを有することができる。これにより、すべり支承がすべり始めるまでの第２の積層ゴム体の変形量と、変形するゴム層の高さを調整することができ、第２の積層ゴム体の水平特性を調整することができる。また、第２の積層ゴム体がせん断ピンに当接する際の水平力を、すべり支承がすべり始めるときの水平力に対して調整することができる。

上記免震装置において、前記せん断ピンは、頭部から中央近傍まで同一径で形成された大径部と、前記大径部の端部から先端に向かって該大径部よりも径が小さい小径部とを有することができる。これにより、せん断ピンをテーパ状にすることなく、第２の積層ゴム体の水平特性を調整することができると共に、第２の積層ゴム体がせん断ピンに当接する際の水平力を、すべり支承がすべり始めるときの水平力に対して調整することができる。

以上のように、本発明によれば、積層ゴム体の損傷を防止し、狭い設置スペースでもすべり支承を設置することが可能になる。

本発明に係る免震装置の第１の実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る免震装置の第１の実施形態におけるすべり支承を示す概略断面図である。 本発明に係る免震装置の第２の実施形態におけるすべり支承を示す概略断面図である。 本発明に係る免震装置の第３の実施形態におけるすべり支承を示す概略断面図である。 第３の実施形態及び第３の実施形態の第１の変形例について説明するための概略断面図である。 第３の実施形態の第２の変形例及び第３の変形例について説明するための概略断面図である。 第３の実施形態の第４の変形例及び第５の変形例について説明するための概略断面図である。 従来の積層ゴム支承及びすべり支承の設置例を示す概略図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る免震装置の第１の実施形態を示し、この免震装置１は、積層ゴム支承１０及びすべり支承２０からなり、これらの積層ゴム支承１０及びすべり支承２０が上部構造２及び下部構造３の間に並列に配置される。積層ゴム支承１０及びすべり支承２０は、同図では１つずつ描かれているが、免震装置１の取付対象の構造物の規模に合わせて適切な個数配置される。また、これらは同図の紙面に垂直な方向にも構造物の規模に合わせて適切な個数配置される。

積層ゴム支承１０は、上部構造２に固定された上部材１１と、下部構造３に固定された下部材１２と、積層ゴム体１３等で構成される。

積層ゴム体１３は、例えば、薄い鋼板等の剛性層とゴム板等の弾性層とが鉛直方向に交互に積層され、直方体状や円柱状等に形成される。積層ゴム体１３は、地震等の振動によって水平方向に弾性変形する。

この例では、積層ゴム体１３の内部に鉛プラグ１４が挿通され、両端が上部材１１及び下部材１２に固定される。鉛プラグ１４は、地震等の振動による積層ゴム体１３の変形に応じて塑性変形することにより、地震等のエネルギーを吸収すると共に、上部構造の振動を速やかに減衰させることができる。

また、鉛プラグ１４を設けることにより、所定の力が加わるまでは鉛プラグの剛性で上部構造２を固定するため、暴風等の地震以外の要因による振動を抑制することができる。尚、積層ゴム体１３は、この例に限らず、鉛プラグ１４を設けなくてもよく、錫プラグ等の鉛プラグ以外の減衰材を使用してもよい。

すべり支承２０は、図１及び図２に示すように、上部構造２に固定された上部材２１と、下部構造３に固定された下部材２２と、下部材２２に固定されたすべり板２３と、鉛直剛性を調整するための鉛直特性調整部２４と、地震等の振動によって弾性変形することによって水平移動量を調整するための水平特性調整部２５と、水平特性調整部２５の下端に固定された摺動部材としてのすべり材３０等で構成される。

鉛直特性調整部２４及び水平特性調整部２５は、鉛直方向に積層され、水平特性調整部２５の下端に固定されたすべり材３０がすべり板２３に当接するように配置される。尚、この例では、すべり板２３を下部材２２に固定した場合を示すが、これに限らず、すべり板２３を上部材２１に固定してもよい。

鉛直特性調整部２４は、積層ゴム体１３と同様に形成された積層ゴム体２６と、積層ゴム体２６の水平特性調整部２５との境界面に設けられた内部鋼板２７と、積層ゴム体２６の内部に挿通されるせん断ピン２８とで構成される。

積層ゴム体２６は、例えば、薄い鋼板等の剛性層とゴム板等の弾性層とが鉛直方向に交互に積層されて形成される。また、積層ゴム体２６は、すべり支承２０の鉛直剛性が積層ゴム支承１０の鉛直剛性と近似するように硬度が調整されると共に、積層ゴム支承１０及びすべり支承２０の高さが同一となる厚さが望ましい。積層ゴム体２６には、後述するせん断ピン２８を挿通するための挿通孔が設けられる。

尚、上述した「すべり支承の鉛直剛性が積層ゴム支承の鉛直剛性と『近似』する」とは、所定の支持荷重を有する積層ゴム支承の鉛直剛性を「１００」とした場合に、同等の支持荷重を有するすべり支承の鉛直剛性を「７０〜１３０」とするものとし、以下の説明においても同様とする。

内部鋼板２７は、すべり支承２０全体としての鉛直剛性を確保するために用いられ、積層ゴム体２６に積層される。この内部鋼板２７は、上述した積層ゴム体２６の硬度をより硬く調整することにより、すべり支承２０の鉛直剛性を確保しながらその厚さを薄くすることができる。また、内部鋼板２７には、積層ゴム体２６に挿通されたせん断ピン２８に対応する位置に孔部又は凹部が設けられる。

せん断ピン２８は、地震等の振動による積層ゴム体２６の水平方向への移動を制限するためのものであり、積層ゴム体２６の内部鋼板２７と対向する側の面から挿通孔に挿通される。せん断ピン２８の先端は、積層ゴム体２６の挿通孔を介して内部鋼板２７に達し、先端部と内部鋼板２７の孔部又は凹部との間に、載荷による沈み込みや長期クリープに対応するための空隙３５が形成される。

水平特性調整部２５は、積層ゴム体１３及び２６と同様に形成された積層ゴム体２９と、すべり材３０を収容するすべり材ホルダー３１とで構成される。

すべり材３０は、すべり材ホルダー３１に収容されることによって水平特性調整部２５に固定され、すべり板２３に当接するように配置される。

次に、上記構成を有する免震装置１におけるすべり支承２０の動作について、図２を中心に参照しながら説明する。

下部構造３に水平方向の力（以下「水平力」という。）が付加され、この水平力がすべり板２３とすべり材３０との間の最大静摩擦力以下のとき、すべり支承２０では、水平特性調整部２５における積層ゴム体２９が弾性変形することにより、上部構造２への振動を抑制する。そして、水平力がすべり板２３とすべり材３０との間の最大静摩擦力を超えると、水平特性調整部２５に固定されたすべり材３０がすべり板２３上を滑ることにより、上部構造２への振動を抑制する。このとき、鉛直特性調整部２４における積層ゴム体２６は、せん断ピン２８によって水平方向への移動が制限されるため、弾性変形しない。

ここで、すべり支承２０を設置する際には、鉛直特性調整部２４における積層ゴム体２６の硬度が調整され、すべり支承２０全体における鉛直剛性と積層ゴム支承１０における鉛直剛性とが近似するように調整される。これにより、積層ゴム支承１０及びすべり支承２０に対する荷重負担を均一化することができると共に、施工誤差を容易に吸収することができる。

また、積層ゴム支承１０及びすべり支承２０の鉛直剛性が近似することにより、両支承でのクリープ特性が近似し、不同沈下を抑制することができる。さらに、せん断ピン２８の先端部と内部鋼板２７の孔部又は凹部との間に形成された空隙３５により、荷重による鉛直方向の沈み込み量やクリープ量を確保することができる。

以上のように、第１の実施形態によれば、すべり支承２０に積層ゴム体２６を有する鉛直特性調整部２４を設け、鉛直特性調整部２４における積層ゴム体２６の硬度を調整することにより、すべり支承２０の水平特性を適切に維持することができ、積層ゴム支承１０及びすべり支承２０の鉛直剛性やクリープ特性を近似させることができる。そのため、上下部構造の長周期化という本来の効果を維持しながら、両支承に対する荷重負担の均一化や不同沈下を抑制することができる。

また、鉛直特性調整部２４の積層ゴム体２６の内部に、積層ゴム体２６の水平方向への移動を制限するせん断ピン２８を設けたため、積層ゴム体２６の移動を制限する手段を積層ゴム体２６の周囲に設けることによる積層ゴム体２６の損傷を防止することができると共に、狭い設置スペースでもすべり支承２０を設置することができる。

次に、本発明に係る免震装置の第２の実施形態について説明する。尚、以下の説明において、第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図３は、免震装置の第２の実施形態におけるすべり支承の一例を示し、このすべり支承４０は、上部材２１、下部材２２、すべり板２３、鉛直特性調整部４４、水平特性調整部２５及びすべり材３０等で構成される。

鉛直特性調整部４４及び水平特性調整部２５は、鉛直方向に積層され、水平特性調整部２５の下端に固定されたすべり材３０がすべり板２３に当接するように配置される。尚、この例では、第１の実施形態と同様に、すべり板２３を下部材２２に固定した場合を示すが、これに限らず、すべり板２３を上部材２１に固定してもよい。

鉛直特性調整部４４は、積層ゴム体１３と同様に形成された積層ゴム体４６と、積層ゴム体４６の水平特性調整部２５との境界面に設けられた内部鋼板４７と、積層ゴム体４６の内部に挿通されるせん断ピン４８とで構成される。

積層ゴム体４６は、第１の実施形態における積層ゴム体２６と同様に、剛性層と弾性層とが鉛直方向に交互に積層されて形成され、すべり支承４０の鉛直剛性が積層ゴム支承１０の鉛直剛性と近似するように硬度が調整されると共に、積層ゴム支承１０及びすべり支承４０の高さが同一となる厚さが望ましい。積層ゴム体４６には、後述するせん断ピン４８を挿通するための挿通孔が設けられる。

内部鋼板４７は、第１の実施形態における内部鋼板２７と同様に、すべり支承４０全体としての鉛直剛性を確保するために用いられ、積層ゴム体４６に積層される。また、内部鋼板４７には、積層ゴム体４６に挿通されたせん断ピン４８に対応する位置に孔部又は凹部が設けられる。

せん断ピン４８は、第１の実施形態におけるせん断ピン２８と同様に、地震等の振動による積層ゴム体４６の水平方向への移動を制限するためのものであり、積層ゴム体４６の内部鋼板４７と対向する側の面から挿通孔に挿通される。せん断ピン４８は、例えば先端に向かってテーパ状に形成される。

せん断ピン４８の先端は、積層ゴム体４６の挿通孔を介して内部鋼板４７に達し、先端部と内部鋼板４７の孔部又は凹部との間、及びせん断ピン４８の周囲と積層ゴム体４６との間に、載荷による沈み込みや長期クリープに対応すると共に、せん断ピン４８に作用する水平方向の力を抑制するためなどの目的で空隙４５が形成される。

次に、上記構成を有する免震装置１におけるすべり支承４０の動作について、図３を中心に参照しながら説明する。

下部構造３に水平力が付加され、この水平力がすべり板２３とすべり材３０との間の最大静摩擦力以下のとき、すべり支承４０では、第１の実施形態と同様に、水平特性調整部２５における積層ゴム体２９が弾性変形し、上部構造２への振動を抑制する。また、水平力がすべり板２３とすべり材３０との間の最大静摩擦力を超えると、水平特性調整部２５に固定されたすべり材３０がすべり板２３上を滑り、上部構造２への振動を抑制する。このとき、鉛直特性調整部４４における積層ゴム体４６は、せん断ピン４８によって水平方向への移動が制限されるため、ほとんど弾性変形しないが、せん断ピン４８の周囲と積層ゴム体４６との間に空隙４５が形成されているため、せん断ピン４８が積層ゴム体４６に接触するまでの水平力に対しては、積層ゴム体４６が弾性変形することによって上部構造２への振動を抑制する機能を果たす。

ここで、すべり支承４０を設置する際には、第１の実施形態と同様に、鉛直特性調整部４４における積層ゴム体４６の硬度が調整され、すべり支承４０全体における鉛直剛性と積層ゴム支承１０における鉛直剛性とが近似するように調整される。

以上のように、第２の実施形態によれば、積層ゴム支承１０及びすべり支承４０の鉛直剛性を近似させて設定することにより、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。また、これに加え、鉛直特性調整部４４の積層ゴム体４６に挿通されたせん断ピン４８の周囲にも空隙を形成することにより、せん断ピン４８に作用する水平方向の力を抑制することができると共に、積層ゴム体４６に圧縮荷重が加わった際に生じるゴムの孔部へのはらみ出しを阻害せず、積層ゴム体４６の鉛直方向の変形をより容易に行うことができる。また、すべり支承４０がすべり始めるまでの積層ゴム体４６の変形量を調整することができる。

次に、本発明に係る免震装置の第３の実施形態について説明する。尚、以下の説明において、第１及び第２の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。この第３の実施形態においては、第１及び第２の実施形態における水平特性調整部を除いた点で、第１及び第２の実施形態と異なる。

図４は、免震装置の第３の実施形態におけるすべり支承の一例を示し、このすべり支承５０は、上部材２１、下部材２２、すべり板２３、すべり材３０、積層ゴム体５６、すべり材３０を収容するすべり材ホルダー５７及びせん断ピン５８Ａ等で構成される。

積層ゴム体５６は、剛性層と弾性層とが鉛直方向に交互に積層されて形成され、すべり支承５０の鉛直剛性が積層ゴム支承１０の鉛直剛性と近似するように硬度が調整されると共に、積層ゴム支承１０及びすべり支承５０の高さが同一程度となるように厚さが調整される。積層ゴム体５６には、後述するせん断ピン５８Ａを挿通するための挿通孔が設けられる。

すべり材ホルダー５７は、すべり材３０を収容するために設けられ、積層ゴム体５６に積層される。すべり材ホルダー５７には、積層ゴム体５６に挿通されたせん断ピン５８Ａに対応する位置に凹部が設けられる。

せん断ピン５８Ａは、第２の実施形態におけるせん断ピン４８と同様に、地震等の振動による積層ゴム体５６の水平方向への移動を制限するためのものである。図５（ａ）に示すように、せん断ピン５８Ａは、先端に向かってテーパ状に形成される。

せん断ピン５８Ａの先端は、積層ゴム体５６の挿通孔を介してすべり材ホルダー５７に達し、先端部とすべり材ホルダー５７の凹部との間、及びせん断ピン５８Ａの周囲と積層ゴム体５６との間に空隙５５が形成される。

ここで、すべり支承５０を設置する際には、第１及び第２の実施形態と同様に、積層ゴム体５６の硬度が調整され、すべり支承５０全体における鉛直剛性と積層ゴム支承１０における鉛直剛性とが近似するように調整される。

次に、上記構成を有する免震装置１におけるすべり支承５０の動作について、図４を中心に参照しながら説明する。

下部構造３に水平力が付加され、この水平力がすべり板２３とすべり材３０との間の最大静摩擦力以下のとき、すべり支承５０では積層ゴム体５６が弾性変形するが、この実施形態では、積層ゴム体５６にせん断ピン５８Ａが挿通されるため、積層ゴム体５６の変形が制限される。せん断ピン５８Ａが積層ゴム体５６に接触するまでの水平力に対しては、積層ゴム体５６が弾性変形することによって上部構造２への振動を抑制する機能を果たすことができる。尚、せん断ピン５８Ａがテーパ状に形成されているため、せん断ピン５８Ａに作用する水平方向の力を抑制することができる。また、せん断ピン５８Ａの周囲と積層ゴム体５６との間に空隙５５が形成されているため、積層ゴム体５６に圧縮荷重が加わった際に生じるゴムの孔部へのはらみ出しを阻害せず、積層ゴム体５６の鉛直方向の変形をより容易に行うことができる。また、すべり支承５０がすべり始めるまでの積層ゴム体４６の変形量を調整することができる。

水平力がすべり板２３とすべり材３０との間の最大静摩擦力を超えると、第１及び第２の実施形態と同様に、すべり材３０がすべり板２３上を滑り、上部構造２への振動を抑制する。

次に、第３の実施形態における第１の変形例について説明する。この第１の変形例では、図５（ｂ）に示すように、せん断ピンとして第１の実施形態におけるせん断ピン２８と同様のせん断ピン５８Ｂを用いる。すなわち、せん断ピン５８Ｂは、頭部を除いた全体に渡って同一径を有するように形成される。また、この場合には、せん断ピン５８Ｂの周囲と積層ゴム体５６との間に空隙５５が形成される。

このように、せん断ピン５８Ｂの周囲と積層ゴム体５６との間に空隙５５が形成されることにより、積層ゴム体５６に圧縮荷重が加わった際に生じるゴムの孔部へのはらみ出しを阻害せず、積層ゴム体５６の鉛直方向の変形をより容易に行うことができる。また、せん断ピン５８Ｂの周囲に空隙５５を設けることで、せん断ピンをテーパ状にすることなく、すべり支承５０がすべり始めるまでの積層ゴム体５６の変形量を調整することができる。

次に、第３の実施形態における第２の変形例について説明する。この第２の変形例では、図６（ａ）に示すように、せん断ピンとして先端に向かってテーパ状に形成されると共に、先端に中間部よりも径が大きい平面部６０が形成されたせん断ピン５８Ｃを用いる。

このように、せん断ピン５８Ｃを用いることにより、上述したせん断ピン５８Ａを用いた場合と同様の効果を得ることができる。さらに、平面部６０を設けることにより、すべり支承５０がすべり始めるまでの積層ゴム体５６の変形量を抑制することができる。

次に、第３の実施形態における第３の変形例について説明する。この第３の変形例では、図６（ｂ）に示すように、せん断ピンとして頭部及び先端部を除いた全体に渡って同一径を有するように形成されると共に、先端に中間部よりも径が大きい平面部６０が形成されたせん断ピン５８Ｄを用いる。また、この場合には、せん断ピン５８Ｄの周囲と積層ゴム体５６との間に空隙５５が形成される。

このように、せん断ピン５８Ｄを用いることにより、上述したせん断ピン５８Ｂを用いた場合と同様の効果を得ることができる。さらに、平面部６０を設けることにより、すべり支承５０がすべり始めるまでの積層ゴム体５６の変形量を抑制することができる。

次に、第３の実施形態における第４の変形例について説明する。この第４の変形例では、図７（ａ）に示すように、せん断ピンとして頭部から中央近傍まで同一径で形成された円柱状部６１と、円柱状部６１の端部から先端に向かってテーパ状に形成されたテーパ状部６２とを有するせん断ピン５８Ｅを用いる。この場合には、テーパ状部６２の周囲と積層ゴム体５６との間に空隙５５が形成される。

このように、せん断ピン５８Ｅを用いることにより、すべり支承５０がすべり始めるまでの積層ゴム体５６の変形量と、変形するゴム層の高さを調整することができ、積層ゴム体５６の水平特性を調整することができる。例えば、テーパ状部６２の長さを短くすることにより、すべり支承５０がすべり始めるまでの水平ばねが大きくなる。また、これにより、積層ゴム体５６がせん断ピン５８Ｆに当接する際の水平力を、すべり支承５０がすべり始めるときの水平力に対して調整することができる。

次に、第３の実施形態における第５の変形例について説明する。この第５の変形例では、図７（ｂ）に示すように、せん断ピンとして頭部から中央近傍まで同一径で形成された大径部６３と、大径部６３の端部から先端に向かって大径部６３よりも径が小さい小径部６４とを有するせん断ピン５８Ｆを用いる。この場合には、小径部６４の周囲と積層ゴム体５６との間に空隙５５が形成される。

このように、せん断ピン５８Ｆを用いることにより、せん断ピンをテーパ状にすることなく、上述したせん断ピン５８Ｅと同様の効果を得ることができる。

以上のように、第３の実施形態によれば、第１及び第２の実施形態と同様の効果を奏することができると共に、第１及び第２の実施形態における水平特性調整部を除き、鉛直特性調整部のみとすることにより、すべり支承をより簡単に製造することができる。

以上、本発明の第１、第２及び第３の実施形態について説明したが、本発明は、上述した本発明の第１、第２及び第３の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、鉛直特性調整部に挿通されるせん断ピンの形状は、上述した各種の例に限られず、例えば、水平力が付加された際の鉛直特性調整部における積層ゴム体の弾性変形を制限することが可能であれば、どのような形状でもよい。

また、上記の各実施形態では、積層ゴム支承及びすべり支承に対して同等の支持荷重が載荷された場合について説明したが、一般的には、上部構造における柱支間割りや階高の変動、中間柱及び端柱の違い等により、各支承に対して異なる支持荷重が載荷されることが考えられる。

そこで、各支承に対して載荷される支持荷重が異なる場合には、積層ゴム支承及びすべり支承の鉛直剛性を近似させることに代えて、積層ゴム支承及びすべり支承の設計沈み込み量を近似させることが好ましい。設計沈み込み量δは、支承に載荷される支持荷重Ｒ及び支承の鉛直剛性ＫＶに基づき、式（１）を用いて算出することができる。
δ＝Ｒ／ＫＶ ・・・（１）

式（１）に示すように、設計沈み込み量δは、支持荷重Ｒが変動する場合であっても、積層ゴム体の硬度を調整して鉛直剛性ＫＶを追随させることにより、調整することができる。これにより、積層ゴム支承及びすべり支承の鉛直剛性を近似させる場合と同様に、すべり支承の水平特性を適切に維持することができると共に、上下部構造の長周期化という本来の効果を維持しながら不同沈下を抑制することができる。

尚、「積層ゴム支承及びすべり支承の設計沈み込み量を『近似』させる」とは、支持荷重を載荷した場合における積層ゴム支承の設計沈み込み量を「１００」とした場合に、すべり支承の設計沈み込み量を「７０〜１３０」とするものとする。

また、積層ゴム支承及びすべり支承に載荷される支持荷重が同等である場合でも、上述のように両支承の設計滑り込み量を近似させることにより、同様の効果を奏することができる。

１ 免震装置
２ 上部構造
３ 下部構造
１０ 積層ゴム支承
１１ 上部材
１２ 下部材
１３ 積層ゴム体
１４ 鉛プラグ
２０、４０ すべり支承
２１ 上部材
２２ 下部材
２３ すべり板
２４、４４ 鉛直特性調整部
２５ 水平特性調整部
２６、４６ 積層ゴム体
２７、４７ 内部鋼板
２８、４８ せん断ピン
２９ 積層ゴム体
３０ すべり材
３１ すべり材ホルダー
３５、４５ 空隙
５０ すべり支承
５５ 空隙
５６ 積層ゴム体
５７ すべり材ホルダー
５８（５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄ、５８Ｅ、５８Ｆ） せん断ピン
６０ 平面部
６１ 円柱状部
６２ テーパ状部
６３ 大径部
６４ 小径部

Claims (9)

1. 積層ゴム支承及びすべり支承が並列に配置された免震装置であって、
   上部構造に固定される第１の上部材と、
   下部構造に固定される第１の下部材と、
   前記第１の上部材と前記第１の下部材との間に介装され、剛性層とゴム弾性層とを交互に積層した第１の積層ゴム体とを備える積層ゴム支承と、
   前記上部構造に固定される第２の上部材と、
   前記下部構造に固定される第２の下部材と、
   鉛直剛性を調整する鉛直特性調整部と、
   前記鉛直特性調整部に積層されると共に、剛性層とゴム弾性層とを交互に積層した第２の積層ゴム体を有し、水平移動量を調整する水平特性調整部と、
   前記第２の上部材及び前記第２の下部材のいずれか一方に固定されたすべり板と、
   前記水平特性調整部に固定され、前記すべり板に対して摺動可能に当接する摺動部材とを備えるすべり支承とからなり、
   前記鉛直特性調整部は、
   剛性層とゴム弾性層とを交互に積層した第３の積層ゴム体と、
   前記第３の積層ゴム体の内部に挿通し、前記第３の積層ゴム体の水平方向への移動を制限するせん断ピンと、
   前記第３の積層ゴム体に積層される鋼板とを有し、
   前記積層ゴム支承及び前記すべり支承における支持荷重及び鉛直剛性に基づく設計沈み込み量が近似することを特徴とする免震装置。
2. 前記せん断ピンの先端と前記鋼板との間に空隙を備えることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
3. 前記せん断ピンがテーパ状に形成され、
   前記せん断ピンの周囲と前記第３の積層ゴム体との間に空隙を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の免震装置。
4. 積層ゴム支承及びすべり支承が並列に配置された免震装置であって、
   上部構造に固定される第１の上部材と、
   下部構造に固定される第１の下部材と、
   前記第１の上部材と前記第１の下部材との間に介装され、剛性層とゴム弾性層とを交互に積層した第１の積層ゴム体とを備える積層ゴム支承と、
   前記上部構造に固定される第２の上部材と、
   前記下部構造に固定される第２の下部材と、
   剛性層とゴム弾性層とを交互に積層した第２の積層ゴム体と、
   前記第２の積層ゴム体の内部に挿通し、前記第２の積層ゴム体の水平方向への移動を制限するせん断ピンと、
   前記第２の上部材及び前記第２の下部材のいずれか一方に固定されたすべり板と、
   前記すべり板に対して摺動可能に当接する摺動部材とを備えるすべり支承とからなり、
   前記積層ゴム支承及び前記すべり支承における支持荷重及び鉛直剛性に基づく設計沈み込み量が近似することを特徴とする免震装置。
5. 前記せん断ピンの周囲と前記第２の積層ゴム体との間に空隙を備えることを特徴とする請求項４に記載の免震装置。
6. 前記せん断ピンは、テーパ状に形成されることを特徴とする請求項４又は５に記載の免震装置。
7. 前記せん断ピンは、先端に中間部よりも径が大きい平面部が形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の免震装置。
8. 前記せん断ピンは、
   頭部から中央近傍まで同一径で形成された円柱状部と、
   前記円柱状部の端部から先端に向かってテーパ状に形成されたテーパ状部とを有することを特徴とする請求項１又は４に記載の免震装置。
9. 前記せん断ピンは、
   頭部から中央近傍まで同一径で形成された大径部と、
   前記大径部の端部から先端に向かって該大径部よりも径が小さい小径部とを有することを特徴とする請求項１又は４に記載の免震装置。

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