JP2019215050A - 免震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】座屈の発生を抑制することができる、新規の免震装置と、座屈の発生を抑制することができる、新規の免震装置を容易に製造可能な方法と、を提供する。【解決手段】免震装置1は、剛性層11と弾性層12とを上下方向に交互に配置してなる積層構造体10と、積層構造体10の外周面に取り付けられたストッパ部材40と、を備える。免震装置1を製造するための方法は、ストッパ部40として、伸縮性を有する環状のストッパ部材40を用い、当該ストッパ部材40を伸縮させて積層構造体10の外周面に取り付ける工程を含む。【選択図】図５

Description

本発明は、免震装置に関する。

従来の免震装置には、剛性層と弾性層とを交互に配置してなる積層構造体の外周に、環状のストッパ部材を配置し、当該ストッパ部材の接触面を傾斜させたものがある（例えば、特許文献１参照。）。前記ストッパ部材によれば、前記積層構造体の座屈を防止することができる。

特開２０１２−１７８０６号公報

その一方で、従来の免震装置によらずに、座屈の発生を抑制することができる、新規な免震装置が望まれていることも事実である。

本発明の目的は、座屈の発生を抑制することができる、新規の免震装置と、座屈の発生を抑制することができる、新規の免震装置を容易に製造可能な方法と、を提供することである。

本発明に係る、免震装置は、剛性層と弾性層とを上下方向に交互に配置してなる積層構造体と、前記積層構造体以外の部材と接触する接触面を有し、前記積層構造体の外周面に取り付けられたストッパ部材と、を備える。本発明に係る、免震装置によれば、座屈の発生を抑制することができる、新規の免震装置となる。

本発明に係る、免震装置において、前記ストッパ部材は、前記積層構造体の下端部及び上端部の少なくともいずれか一方に取り付けられていることが好ましい。この場合、座屈の発生を効果的に抑制することができる。

本発明に係る、免震装置において、前記接触面は、上下方向に対して傾斜していることが好ましい。この場合、積層構造体の変位を大きく許容しつつ、座屈の発生を効果的に抑制することができる。

本発明に係る、免震装置において、前記接触面は、外向きに凸の曲面であることが好ましい。この場合、ストッパ部材の接触面は、一度に接触することがないので、衝突時の衝撃を緩和しつつ座屈の発生を抑制することができる。

本発明に係る、免震装置において、前記ストッパ部材は、環状のストッパ部材であることが好ましい。この場合、積層構造体の全周にわたって、衝突時の衝撃を緩和しつつ座屈の発生を抑制することができる。

本発明に係る、免震装置において、前記ストッパ部材は、伸縮性を有するストッパ部材であることが好ましい。この場合、ストッパ部材を伸縮させることによって、積層構造体に対して容易に取り付けることができる。

本発明に係る、免震装置において、前記積層構造体の下端に固定された下部プレートと、前記積層構造体の上端に固定された上部プレートと、を更に備え、前記ストッパ部材は、前記下部プレート及び前記上部プレートの少なくともいずれか一方に接触するものであることが好ましい。この場合、積層構造体周辺の構成をほとんど変更することなく、座屈の発生を抑制することができる。

本発明に係る、免震装置の製造方法は、剛性層と弾性層とを上下方向に交互に配置してなる積層構造体と、前記積層構造体の外周面に取り付けられたストッパ部と、を備える免震装置を製造するための方法であって、前記ストッパ部として、伸縮性を有する環状のストッパ部材を用い、前記ストッパ部材を伸縮させて前記積層構造体の外周面に取り付ける工程を含む。この場合、座屈の発生を抑制することができる、新規の免震装置を容易に製造可能となる。

本発明によれば、座屈の発生を抑制することができる、新規の免震装置と、座屈の発生を抑制することができる、新規の免震装置を容易に製造可能な方法と、を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る免震装置を概略的に示す側面図である。 図１の免震装置の定常状態を概略的に示す縦断面図である。 図２Ａの拡大縦断面図である。 図１の免震装置の変位動作状態を概略的に示す縦断面図である。 図３Ａの拡大縦断面図である。 図２Ｂの拡大縦断面相当部分で、本実施形態に係るストッパ部材の他の機能を説明する説明図である。 本発明の一実施形態に係る、免震装置の製造方法を時系列で、概略的に説明するための説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る免震装置及び本発明の一実施形態に係る、免震装置の製造方法について説明をする。以下の説明において、実質的に同一の事項は、同一の符号を使用することにより、その説明を省略する。

［免震装置］
図１中、符号１は、本発明の、一実施形態に係る免震装置である。免震装置１Ａは、積層構造体１０、下部プレート２０、上部プレート３０及びストッパ部材４０を備えている。

図２Ａに示すように、積層構造体１０は、剛性層１１と弾性層１２とを上下方向(鉛直方向、高さ方向)に交互に配置してなる。免震装置１は、上下方向に延びる中心軸Ｏを有している。中心軸Ｏは、免震装置１を起立させたときに鉛直軸となる。

剛性層１１は、剛性を有する層である。本実施形態では、剛性層１１は、円形の金属板、具体的には、円形の鋼板からなる。弾性層１２は、変形及び復元が可能な弾性を有する層である。本実施形態では、円形の弾性板、具体的には、円形のゴム板である。本実施形態では、剛性層１１及び弾性層１２は、同一の厚さを有している。しかしながら、剛性層１１及び弾性層１２の厚さは、適宜変更することができる。更に、本実施形態では、剛性層１１の幅方向外縁１１ｅは、弾性層１２と共に外層１３によって被覆されている。外層１３は、円筒形のゴム板である。外層１３は、省略することができる。

下部プレート２０の上端２０ｅ１には、積層構造体１０の下端が固定されている。下部プレート２０の下端２０ｅ２は、ビル、橋、家等の構造物（図示省略）を支える基礎（図示省略）に固定することができる。上部プレート３０の下端３０ｅ１には、積層構造体１０の上端が固定されている。上部プレート３０の上端３０ｅ２は、例えば、前記構造物に固定することができる。本実施形態では、下部プレート２０及び上部プレート３０は、円形のステンレス鋼板で形成されている。

ストッパ部材４０は、積層構造体１０の外周面（本実施形態では、外層１３）に取り付けられている。本実施形態では、ストッパ部材４０は、積層構造体１０以外の部材と接触可能な接触面Ｆを有している。

ストッパ部材４０は、積層構造体１０の下端部及び上端部の少なくともいずれか一方に取り付けられていることが好ましい。本実施形態では、ストッパ部材４０は、積層構造体１０の下端部の外周面に取り付けられたストッパ部材４０Ａ及び積層構造体１０の上端部の外周面に取り付けられたストッパ部材４０Ｂである。

図１に示すように、本実施形態では、下端部のストッパ部材４０は、当該ストッパ部材４０の下端４０ｅ１が下部プレート２０の上端２０ｅ１と接する位置に取り付けられている。これにより、下端部のストッパ部材４０は、積層構造体１０の下端部の外周面に配置される。上端部のストッパ部材４０は、当該ストッパ部材４０の上端４０ｅ２が上部プレート３０の下端３０ｅ１と接する位置に取り付けられている。これにより、上端部のストッパ部材４０は、積層構造体１０の上端部の外周面に配置される。

ストッパ部材４０の接触面Ｆは、下部プレート２０及び上部プレート３０の少なくともいずれか一方に接触するものでる。本実施形態では、下端部のストッパ部材４０は、下部プレート２０に対して接触させることができる。また、本実施形態では、上端部のストッパ部材４０は、上部プレート３０に対して接触させることができる。

図２Ｂには、ストッパ部材４０の形状を、中心軸Ｏを含む断面（以下、「縦断面」ともいう。）で示す。図２Ｂに示すように、本実施形態では、ストッパ部材４０の接触面Ｆは、側面視（縦断面視）で、上下方向に対して傾斜している。

図２Ｂに示すように、下端部のストッパ部材４０の接触面Ｆは、下部プレート２０の上端面２０ｅ１に面している。下端部のストッパ部材４０の接触面Ｆは、下部プレート２０の上端面２０ｅ１から上下方向に遠ざかるに従い、積層構造体１０の外側面から遠ざかるように傾斜する。一方、図１に示すように、上端部のストッパ部材４０の接触面Ｆは、上端部プレート３０の下端面３０ｅ１に面している。上端部のストッパ部材４０の接触面Ｆは、上部プレート３０の下端面３０ｅ１から上下方向に遠ざかるに従い、積層構造体１０の外側面から遠ざかるように傾斜する。言い換えれば、図２Ａに示すように、接触面Ｆは、積層構造体１０の下端１０ｅ１又は上端１０ｅ２から当該下端１０ｅ１又は上端１０ｅ２の他方に向かうに従い、積層構造体１０から遠ざかるように、上下方向に対して傾斜している。

更に、図１に示すように、本実施形態では、ストッパ部材４０は、環状のストッパ部材である。これにより、本実施形態では、ストッパ部材４０は、周方向（中心軸Ｏ周りの方向）の全周にわたって、積層構造体１０を包囲する。

本実施形態では、ストッパ部材４０は、伸縮性を有するストッパ部材である。この場合、ストッパ部材４０は、硬質弾性材料とすることが好ましい。前記硬質弾性材料には、ゴム、樹脂、金属が含まれる。

ストッパ部材４０がゴムからなる場合、ストッパ部材４０は、積層構造体１０に対して加硫接着により又は接着剤により固定することができる。また、この場合、ゴムの収縮力（復元力）によって積層構造体１０に対して固定することができる。更に、樹脂としては、硬質弾性材料が挙げられる。前記樹脂の具体例としては、高硬度ウレタンが挙げられる。ストッパ部材４０が樹脂又は金属からなる場合、ストッパ部材４０は、積層構造体１０に対して接着剤により固定することができる。また、この場合、樹脂又は金属の収縮力（復元力）によって積層構造体１０に対して固定することができる。

従来の免震装置によれば、ストッパ部は、下部プレート２０、上部プレート３０等の、積層構造体１０から分離した位置に取り付けられている。このため、従来の免震装置によれば、積層構造体１０が横方向（径方向）に変形すると、ストッパ部は、積層構造体１０に対して直接接触する。これにより、従来の免震装置によれば、積層構造体１０の座屈の発生を抑制することができる。

これに対し、本実施形態に係る、免震装置１によれば、ストッパ部４０は、積層構造体１０に直接取り付けられている。このため、本実施形態に係る、免震装置１によれば、図３Ａに示すように、積層構造体１０が横方向（径方向）に変形すると、ストッパ部４０は、図３Ｂに示すように、積層構造体１０以外の部材（本実施形態では、下部プレート２０の上端面２０ｅ１又は上部プレート３０の下端面３０ｅ１）と接触することにより、当該積層構造体１０の座屈の発生を抑制することができる。

従って、本実施形態に係る、免震装置１によれば、座屈の発生を抑制することができる、新規の免震装置となる。加えて、本実施形態によれば、ストッパ部４０は、積層構造体１０の保護部材として機能させることができる。例えば、ストッパ部４０が接触する部分に異物が突出している場合、具体的には、図４に例示するように、下部プレート２０の上端面２０ｅ１からボルト１００のヘッド１０１が突出しているような場合、積層構造体１０が横方向に変位すると、ボルト１００のヘッド１０１には、ストッパ部４０が接触する。即ち、積層構造体１０は、直接ボルト１００のヘッド１０１と接触しない。従って、本実施形態によれば、ストッパ部４０は、積層構造体１０の保護部材として機能させることができる。

ところで、ストッパ部材４０は、積層構造体１０の下端部及び上端部の少なくともいずれか一方に取り付けられていることが好ましい。この場合、ストッパ部４０は、座屈を発生し易い、積層構造体１０の下端部及び上端部の少なくともいずれか一方を支持することができる。従って、積層構造体１０の下端部及び上端部の少なくともいずれか一方にストッパ部材４０を取り付ければ、座屈の発生を効果的に抑制することができる。特に、図２Ａに示すように、本実施形態では、ストッパ部材４０は、積層構造体１０の下端部及び上端部の両方に取り付けられている。このため、本実施形態によれば、座屈の発生を最も効果的に抑制することができる。

本実施形態において、ストッパ部材４０の接触面Ｆは、積層構造体１０の下端１０ｅ１又は上端１０ｅ２から当該下端１０ｅ１又は上端１０ｅ２の他方に向かうに従い、積層構造体１０から遠ざかるように、上下方向に対して傾斜していることが好ましい。即ち、接触面Ｆは、上下方向に対して傾斜していることが好ましい。この場合、ストッパ部４０は、積層構造体１０の横方向変位を大きく許容しつつ、積層構造体１０を効果的に支持することができる。このため、本実施形態によれば、積層構造体１０の変位を大きく許容しつつ、座屈の発生を効果的に抑制することができる。

更に、本実施形態では、ストッパ部材４０の接触面Ｆは、外向きに凸の曲面であることが好ましい。この場合、ストッパ部材４０の接触面Ｆは、下部プレート２０の上端面２０ｅ１又は上部プレート３０の下端面３０ｅ１に対して一度に接触することがないので、衝突時の衝撃を緩和しつつ座屈の発生を抑制することができる。本実施形態では、図４に示すように、ストッパ部材４０の接触面Ｆは、外向きに凸の曲面である。

ところで、ストッパ部材４０は、積層構造体１０の周りに間隔を置いて配置された部材とすることができる。これに対し、本実施形態では、図１に示すように、ストッパ部材４０は、環状のストッパ部材である。この場合、積層構造体１０の全周にわたって、衝突時の衝撃を緩和しつつ座屈の発生を抑制することができる。

更に。本実施形態において、ストッパ部材４０は、伸縮性を有するストッパ部材であることが好ましい。この場合、後述のとおり、ストッパ部材４０を伸縮させることによって、積層構造体１０に対して容易に取り付けることができる。本実施形態では、ストッパ部材４０は、高硬質ウレタンからなる。

また、本実施形態において、免震装置１は、積層構造体１０の下端に固定された下部プレート２０と、積層構造体１０の上端に固定された上部プレート３０と、を更に備え、ストッパ部材４０は、下部プレート２０及び上部プレート３０の少なくともいずれか一方に接触するものであることが好ましい。この場合、積層構造体１０周辺の構成をほとんど変更することなく、座屈の発生を抑制することができる。本実施形態では、下端部のストッパ部材４０は、下部プレート２０の上端面２０ｅ１に接触する。また、本実施形態では、上端部のストッパ部材４０は、上部プレート３０の上端面３０ｅ１に接触する。

また、本実施形態に係る免震装置１では、図１に示すように、ストッパ部材４０の端が積層構造体１０の端と一致する場合、積層構造体１０の高さをＨ１とし、ストッパ部材４０の高さをＨ４とすると、ストッパ部材４０の高さＨ４は、積層構造体１０の高さＨ１の、５％〜３０％であることが好ましい。この場合、効果的に、衝突時の衝撃を緩和しつつ座屈の発生を抑制することができる。具体的には、５％以上の場合、座屈の発生を抑制する効果が大きい。また、３０％以下の場合、衝突が緩やかとなることが期待される。また更に好ましくはストッパ部材４０の高さＨ４は、積層構造体１０の高さＨ１の、１０％〜２５％であると、より効果的に、衝突時の衝撃を緩和しつつ座屈の発生を抑制することができる。

［免震装置の製造方法］
次に、本発明の一実施形態に係る、免震装置の製造方法について説明をする。図５は、本実施形態に係る、免震装置の製造方法を時系列で、概略的に説明するための説明図である。以下の説明では、図１の免震装置１の製造方法として説明する。

本実施形態に係る、免震装置の製造方法は、剛性層と弾性層とを上下方向に交互に配置してなる積層構造体と、前記積層構造体の外周面に取り付けられたストッパ部と、を備える免震装置を製造するための方法である。本実施形態に係る、免震装置の製造方法は、ストッパ部４０として、伸縮性を有する環状のストッパ部材を用い、ストッパ部材４０を伸縮させて積層構造体１０の外周面に取り付ける工程を含む。

本実施形態に係る、免震装置の製造方法は、具体的には、以下の工程を含む。

まず図５の（i)に示すように、ストッパ部材４０として、伸縮性を有する環状のストッパ部材４０を用い、ストッパ部材４０を径方向外側に伸張させる。次いで、図５の（ii)に示すように、ストッパ部材４０を径方向外側に伸張させた状態で、積層構造体１０の外周面よりも外側の位置に配置する。次いで、図５の（iii)に示すように、ストッパ部材４０を径方向内側に収縮させる。これにより、ストッパ部材４０を積層構造体１０の外周面に取り付けることができる。このように、本実施形態に係る、免震装置の製造方法、座屈の発生を抑制することができる、新規の免震装置１を容易に製造可能となる。

１：免震装置， １０：積層構造体， １０ｅ１：積層構造体の下端， １０ｅ２：積層構造体の上端， １１：剛性層， １２：弾性層， ２０ 下部プレート， ３０ 上部プレート， ４０，４０Ａ〜４０Ｂ：ストッパ部材， Ｆ：接触面， Ｈ１：積層構造体の高さ， Ｈ４：ストッパ部材の高さ

Claims (8)

1. 剛性層と弾性層とを上下方向に交互に配置してなる積層構造体と、
   前記積層構造体以外の部材と接触する接触面を有し、前記積層構造体の外周面に取り付けられたストッパ部材と、を備える免震装置。
2. 前記ストッパ部材は、前記積層構造体の下端部及び上端部の少なくともいずれか一方に取り付けられている、請求項１に記載の免震装置。
3. 前記接触面は、上下方向に対して傾斜している、請求項１又は２に記載の免震装置。
4. 前記接触面は、外向きに凸の曲面である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の免震装置。
5. 前記ストッパ部材は、環状のストッパ部材である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の免震装置。
6. 前記ストッパ部材は、伸縮性を有するストッパ部材である、請求項５に記載の免震装置。
7. 前記積層構造体の下端に固定された下部プレートと、
   前記積層構造体の上端に固定された上部プレートと、を更に備え、
   前記ストッパ部材は、前記下部プレート及び前記上部プレートの少なくともいずれか一方に接触するものである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の免震装置。
8. 剛性層と弾性層とを上下方向に交互に配置してなる積層構造体と、前記積層構造体の外周面に取り付けられたストッパ部と、を備える免震装置を製造するための方法であって、
   前記ストッパ部として、伸縮性を有する環状のストッパ部材を用い、
   前記ストッパ部材を伸縮させて前記積層構造体の外周面に取り付ける工程を含む、免震装置の製造方法。

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