JP2021017904A - 剛滑り支承装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来構造に比べて鉛直方向の変形性を向上できる剛滑り支承装置を提供することを目的とする。【解決手段】上部建造物及び下部建造物におけるそれぞれの対向部分に配設した上沓１０及び下沓２０で構成され、上沓１０及び下沓２０との対向部分における摺動面（１０ａ，２０ａ）同士が摺動する剛滑り支承装置１であって、上沓１０は、下沓２０に向かって開口する装着凹部１１ａを有するベースポット１１と、上沓摺動面１０ａを構成する合成樹脂製のスライドベアリング３５と、スライドベアリング３５を保持するとともに、移動可能に装着凹部１１ａに収容されるピストン３４と、装着凹部１１ａに収容されたピストン３４とベースポット１１との間に介在する弾性プレート３１とで構成され、装着凹部１１ａへの収容状態におけるピストン３４とベースポット１１との間に、弾性プレート３１の変形を促進する変形空間Ｈが形成された。【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、建物などの上部建造物を基礎構造物などの下部建造物で支持する剛滑り支承装置に関する。

従来より、例えば、建物などの上部建造物を基礎構造物などの下部建造物で支持する免震建造物における支持構造において地震動等に対して可動支持する剛滑り支承装置が用いられている。

例えば、従来構造の剛滑り支承装置１００は、図７に示すように、上部建造物及び下部建造物におけるそれぞれの対向部分に配設した上沓１１０及び下沓１２０で構成されている。剛滑り支承装置１００は、上沓１１０及び下沓１２０との対向部分における上沓摺動面１１０ａ，下沓摺動面１２０ａ同士が摺動する構成である。

そして、上沓１１０は、下沓１２０に向かって開口する装着凹部１１１ａを有するベースポット１１１と、上沓摺動面１１０ａを構成する合成樹脂製のスライドベアリング１３５と、スライドベアリング１３５を保持するとともに、移動可能に装着凹部１１１ａに収容されるピストン１３４と、装着凹部１１１ａに収容されたピストン１３４とベースポット１１１との間に介在する弾性プレート１３１とで構成されている。

このような剛滑り支承装置は、主桁等の被支持建造物と、橋脚等の支持建造物との間に配設され、被支持建造物に固定された上沓と、支持建造物に固定された下沓との境界面、つまり摺動面同士が摺動することで、境界面における面内方向に変位可能に支持することができる。

このような剛滑り支承装置は、上述したように、面内方向の相対変位を許容することができるものの、相対変位後に変位前の相対位置に復帰することができない。そのため、剛滑り支承装置は、特許文献１で開示されるように、例えば、積層ゴムが弾性変形することで、相対変位に追従するとともに、当初の位置に復帰させることができる積層ゴム支承装置と併用される。

積層ゴム支承装置は、例えば、鋼板とゴムとを積層して構成しており、図７に示すような従来構造の剛滑り支承装置に比べて鉛直方向の変形性が高いため、鉛直方向の荷重や相対変位によって、剛滑り支承装置に比べて積層ゴム支承装置が鉛直方向に大きく変形するおそれがあった。

剛滑り支承装置と積層ゴム支承装置とを複数配置した支持構造では、剛滑り支承装置に比べて積層ゴム支承装置が鉛直方向に大きく変形すると、剛滑り支承装置に大きな荷重が作用することとなる。このように、剛滑り支承装置と積層ゴム支承装置とを複数併用した支持構造において、剛滑り支承装置に大きな荷重が作用すると、剛滑り支承装置や、剛滑り支承装置で支持する被支持箇所に大きな負荷が作用し、損傷するおそれがあった。

特開２００６−１６１４３６号公報

そこで本発明では、従来構造に比べて鉛直方向の変形性を向上できる剛滑り支承装置を提供することを目的とする。

この発明は、第１建造物及び第２建造物におけるそれぞれの対向部分に配設した第１沓及び第２沓で構成され、前記第１沓及び前記第２沓との対向部分における摺動面同士が摺動する剛滑り支承装置であって、前記第１沓及び前記第２沓の一方は、他方の沓に向かう側が開口する収容空間を有する本体部と、前記摺動面を構成する滑り部材と、該滑り部材を保持するとともに、移動可能に前記収容空間に収容される保持部材と、前記収容空間において、前記保持部材とともに収容されるとともに、前記保持部材と前記本体部との間に介在する弾性支持部材とで構成され、前記収容空間に収容された状態における前記保持部材と前記本体部との間に、前記弾性支持部材の変形を促進する変形促進空間が形成されたことを特徴とする。

前記収容空間に収容された状態における前記保持部材と前記本体部との間に形成された変形促進空間は、前記保持部材及び前記本体部で構成する前記収容空間における前記弾性支持部材との隙間、弾性支持部材の表面に設けた凹部、あるいは弾性支持部材を貫通する貫通空間などで構成することができる。さらには、前記本体部に前記収容空間に面する凹部を設けて変形促進空間を形成してもよい。

この剛滑り支承装置により、収容空間に収容された弾性支持部材の変形を促進する変形促進空間が前記保持部材と前記本体部との間に形成されているため、収容空間における弾性支持部材の変形性を向上することができる。そのため、従来構造の剛滑り支承装置に比べて鉛直方向の変形性を向上することができる。

本発明により、従来構造に比べて鉛直方向の変形性を向上できる剛滑り支承装置を提供することができる。

剛滑り支承装置の概略断面図。 上沓の摺動部の分解斜視図。 図１のＡ−Ａ矢視断面図。 図１のａ部拡大図による説明図。 剛滑り支承装置の組み立て説明図。 別の実施形態の弾性プレート３１の説明図。 従来構造の剛滑り支承装置の概略断面図。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
図１は剛滑り支承装置１の概略断面図を示し、図２は上沓１０における摺動部３０の底面側からの分解斜視図を示している。図３は図１のＡ−Ａ矢視断面図を示し、図４は図１のａ部拡大図による説明図を示している。

詳しくは、図４（ａ）は図１のａ部拡大図を示し、図４（ｂ）は、剛滑り支承装置１に偏荷重が作用し、弾性プレート３１が圧縮変形した状態のａ部拡大図を示している。
また、図５は剛滑り支承装置１の組み立て説明図を示し、図６は別の実施形態の弾性プレート３１の説明図を示している。

詳しくは、図５（ａ）はベースポット１１に対して弾性プレート３１を装着する状態の底面側からの斜視図を示している。図５（ｂ）は弾性プレート３１を装着したベースポット１１に対してシム３２及びシールリング３３を装着する状態の底面側からの斜視図を示している。図５（ｃ）は弾性プレート３１，シム３２及びシールリング３３を装着したベースポット１１に対してピストン３４及びスライドベアリング３５を装着する状態の底面側からの斜視図を示している。図５（ｄ）は上沓１０の底面側からの斜視図を示している。

また、図６（ａ）は間隔保持部３１１を有する弾性プレート３１ａの斜視図を示している。図６（ｂ）は変形促進凹部３１２を有する弾性プレート３１ｂの断面斜視図を示している。図６（ｃ）は変形促進孔３１３を有する弾性プレート３１ｃの断面斜視図を示している。

剛滑り支承装置１は、上部建造物（図示省略）と下部建造物（図示省略）との間に配設されて免震構造を構成する免震装置であり、上部建造物に固定された上沓１０と、下部建造物に固定された下沓２０とで構成されている。

剛滑り支承装置１は、上沓１０の境界面である上沓摺動面１０ａと下沓２０の境界面である下沓摺動面２０ａとが摺動することで、上部建造物及び下部建造物を境界面（摺動面）における面内方向に変位可能に支持している。そのため、例えば、地震や強い風等による振動エネルギーを吸収し、免震構造とすることができる。

なお、このような剛滑り支承装置１は、例えば、積層ゴムが弾性変形することで、相対変位に追従するとともに、当初の位置に復帰させることができる積層ゴム支承装置（図示省略）と併用される。

図１に示すように、下沓２０は、下部建造物の上面に固定されたソールプレート２１と、ソールプレート２１に装着されたスライドプレート２２とで構成されている。下沓２０は、スライドプレート２２の上面が、後述する上沓１０の上沓摺動面１０ａと摺動する下沓摺動面２０ａを形成している。なお、スライドプレート２２は、ステンレス板で構成している。

上沓１０は、上部建造物の底面に固定される鋼製のベースポット１１と、ベースポット１１の底面側中央の装着凹部１１ａに配置された平面視円形状の摺動部３０とを備える。
装着凹部１１ａは、下側が開放された、つまり下沓２０に向かって開放された円筒形状の空間である。

ベースポット１１の装着凹部１１ａに装着される摺動部３０は、図２に示すように、上から順に、弾性プレート３１、シム３２、シールリング３３、ピストン３４、及びスライドベアリング３５で構成されている。

弾性プレート３１は、所定の厚みを有する平面視円形のゴム製のプレートであって、円筒状に形成された装着凹部１１ａの内径よりひとまわり小さな外径を有する。
シム３２は、装着凹部１１ａの内径と略同径の平面視円形形状に形成され、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂製等で形成された薄板である。

シールリング３３は、径外側が垂直面となり、径内側が下方に向かって径外側に傾斜する傾斜面である片断面台形状の円形リングである。シールリング３３の外径はシム３２と同径に形成され、シールリング３３の内径は弾性プレート３１の外径よりひとまわり小さな径に形成される。

ピストン３４は、ステンレス製の略円柱形状であり、シールリング３３の嵌合を許容する円形凹部３４ａを上面の外周縁に沿って形成している。ピストン３４の底面には、スライドベアリング３５を装着する凹状の取付部３４ｂを設けている。

なお、本実施形態では、取付部３４ｂにスライドベアリング３５を装着することとしたが、取付部３４ｂにベアリングホルダーを設置し、当該ベアリングホルダーを介してスライドベアリング３５を取り付けてもよい。また、ピストン３４の底面に取付部３４ｂを設けず、スライドベアリング３５をピストン３４の底面に直接、接着固定してもよい。さらに、シム３２を省略してもよい。

スライドベアリング３５は、自己潤滑性を有するとともに、低摩擦係数のＰＴＦＥ製の平面視円形の板状体である。スライドベアリング３５の底面３５ａが、下沓２０のスライドプレート２２の表面である下沓摺動面２０ａと摺動する上沓摺動面１０ａとされる。

なお、スライドベアリング３５は、適宜の変形性と強度を有する所定の厚みで板状に形成されている。本実施形態のスライドベアリング３５は、厚さが約１．０ｍｍ〜８．０ｍｍに形成されている。

このように各要素を構成した上沓１０の摺動部３０は以下の要領で組み付けられる。
まず、図５（ａ）に図示するように、ベースポット１１の装着凹部１１ａに対して下方から弾性プレート３１を装着する。このとき、弾性プレート３１は、装着凹部１１ａの底面視中央に配置する。そのため、図３に示したように、弾性プレート３１の径外側には、装着凹部１１ａの内面との間に変形空間Ｈが形成される。

そして、図５（ｂ）に図示するように、弾性プレート３１が装着された装着凹部１１ａの下方から、シム３２及びシールリング３３を装着する。
ここで、弾性プレート３１は装着凹部１１ａの内径よりひと回り小さな径で形成されているため、装着凹部１１ａに装着した弾性プレート３１は固定されない。これに対し、シム３２及びシールリング３３は、装着凹部１１ａの内径と略同径で形成されているため、装着凹部１１ａに装着された状態で固定することができる。よって、装着凹部１１ａの上面に対して弾性プレート３１を設置してからシム３２及びシールリング３３を装着してもよい。また、装着凹部１１ａに装着された弾性プレート３１を固定することなく仮保持した状態で、その下方からシム３２及びシールリング３３を装着してもよい。

また、このとき、弾性プレート３１の外径より内径をひとまわり小さく形成したシールリング３３は、装着凹部１１ａ内に装着された状態で、シム３２を介して、弾性プレート３１と装着凹部１１ａとの間に形成される変形空間Ｈを下方から塞ぐように装着される。

なお、装着凹部１１ａへの弾性プレート３１の装着や、シム３２やシールリング３３の装着と並行して、ピストン３４の取付部３４ｂにスライドベアリング３５を挿入し、固定する。
このように取付部３４ｂにスライドベアリング３５が装着されたピストン３４を、弾性プレート３１、シム３２、及びシールリング３３が装着された装着凹部１１ａの下方から装着する（図５（ｃ）参照）。

図５（ｄ）に示すように、装着凹部１１ａにピストン３４が装着されることで、弾性プレート３１、シム３２、シールリング３３、ピストン３４、及びスライドベアリング３５により構成される摺動部３０のベースポット１１への組付けが完了する。なお、組付けが完了後、上部建造物の荷重が弾性プレート３１に生じると、装着凹部１１ａに装着された摺動部３０は、ベースポット１１に対して上下方向に撓むことになる。

このようにして、下沓２０の下沓摺動面２０ａと、上沓１０の上沓摺動面１０ａとを摺動可能に対向させることによって剛滑り支承装置１が構成されている。
上述したように、上沓１０は、装着凹部１１ａに収容された状態におけるピストン３４とベースポット１１との間に、弾性プレート３１の変形を促進する変形空間Ｈが形成されている。そのため、図７に示すような従来構造の剛滑り支承装置１００に比べて鉛直方向の変形性を向上することができる。

詳述すると、図４（ａ）に示すように、装着凹部１１ａに収容された弾性プレート３１の変形を促進する変形空間Ｈが弾性プレート３１と、シム３２またはシールリング３３と、ベースポット１１との間に形成されている。そのため、図４（ｂ）に示すように、装着凹部１１ａ内における弾性プレート３１の変形性を向上することができる。したがって、変形空間Ｈが設けられた上述の剛滑り支承装置１は、支持力を大きく低下させることなく、従来構造の剛滑り支承装置１００に比べて鉛直方向の変形性を向上することができる。

また、弾性プレート３１を、装着凹部１１ａの平面視形状より小さく形成し、装着凹部１１ａに収容された状態で弾性プレート３１の平面視外側に変形空間Ｈが形成されている。そのため、従来構造の剛滑り支承装置１００に比べて鉛直方向の変形性を簡易に向上することができる。

詳述すると、変形空間Ｈを、弾性プレート３１の表面に設けた凹部、あるいは弾性プレート３１を貫通する貫通空間などで構成する場合、弾性プレート３１の形状が複雑になる。弾性プレート３１の形状が複雑になると、弾性プレート３１の加工性が低下したり、弾性プレート３１の弾性支持力が部分的に変化したりするおそれがある。

これに対し、円盤状の弾性プレート３１を装着凹部１１ａの平面視形状より小さく形成し、弾性プレート３１を装着凹部１１ａに収容するだけで、弾性プレート３１の平面視外側の外側に変形空間Ｈを簡易に形成することができる。したがって、弾性プレート３１の加工性が低下したり、弾性支持力が部分的に変化したりすることなく、従来構造の剛滑り支承装置１００に比べて鉛直方向の変形性を向上することができる。

また、弾性プレート３１とピストン３４との間には、装着凹部１１ａの収容された弾性プレート３１の抜け出しを防止するシールリング３３が設けられ、シールリング３３は、弾性プレート３１と変形空間Ｈとを跨ぐ大きさで形成されている。シールリング３３は弾性プレート３１と変形空間Ｈとを跨ぐ大きさ、すなわちシールリング３３は弾性プレート３１と変形空間Ｈとにわたって形成されているため、変形空間Ｈがあっても荷重を支持することができる。
さらに、スライドベアリング３５はＰＴＦＥ製板材で構成されているため、所望の滑り性能を有するスライドベアリング３５を構成することができる。

以上、本発明の構成と、前述の実施態様との対応において、本発明の第１建造物は上部建造物に対応し、
以下同様に、
第２建造物は下部建造物に対応し、
第１沓は上沓１０に対応し、
第２沓は下沓２０に対応し、
摺動面は上沓摺動面１０ａ，下沓摺動面２０ａに対応し、
剛滑り支承装置は剛滑り支承装置１に対応し、
収容空間は装着凹部１１ａに対応し、
本体部はベースポット１１に対応し、
滑り部材はスライドベアリング３５に対応し、
保持部材はピストン３４に対応し、
弾性支持部材は弾性プレート３１に対応し、
変形促進空間及び外側空間は変形空間Ｈに対応し、
抜出し防止体はシールリング３３に対応するも、上記実施形態に限定するものではない。

上述の説明では、摺動面１０ａ，２０ａにおける面内方向の任意の方向に可動する全方向可動支承である剛滑り支承装置１について説明したが、面内方向の一方向に可動する一方向可動支承としてもよい。また、例えば橋脚で主桁を支持する場合、ビルとビルとを連絡する渡り廊下をビルから支持する場合、トラス屋根を柱で支持する場合などにおける剛滑り支承装置として用いてもよい。さらには、ビル同士を接続するエキスパンション構造における剛滑り支承装置として用いてもよい。

また、上述の説明における上沓１０の構成を下沓に代え、下沓２０の構成を上沓に代えた剛滑り支承装置を構成してもよい。
また、スライドベアリング３５をＰＴＦＥ製板材で構成したが、ＰＴＦＥ製のみならず、適宜の変形性、強度、及び滑り性能を備えていれば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のＰＴＦＥとは異なるフッ素樹脂や、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の熱可塑性樹脂で構成してもよい。

さらに、上述の説明では、装着凹部１１ａより平面視小径に形成した弾性プレート３１の径外側に変形空間Ｈを形成したが、装着凹部１１ａに収容された状態でピストン３４とベースポット１１との間に形成されれば他の形態であってもよい。

例えば、図６（ａ）に示すように、平面視円形状に形成された弾性プレート３１ａの外周面に沿って凸状の間隔保持部３１１を複数備えていてもよい。
間隔保持部３１１は周方向に所定間隔を隔てて複数設けられている。また、間隔保持部３１１の突出量は変形空間Ｈの径方向の間隔と略同一である。そのため、装着凹部１１ａの平面視中央に装着された弾性プレート３１ａは、間隔保持部３１１が装着凹部１１ａの内面に当接することにより、径外側に変形空間Ｈを形成することができる。

また、径外側に変形空間Ｈが形成された弾性プレート３１と異なり、図６（ｂ）に図示する弾性プレート３１ｂは、装着凹部１１ａの内径と略同一の外径を有する平面視円形状である。そして、弾性プレート３１ｂは、上面と下面とに高さ方向に凹む変形促進凹部３１２を有している。

このように構成された弾性プレート３１ｂは、装着凹部１１ａに装着された状態で、径外側に変形空間Ｈは形成されない。その反面、装着凹部１１ａに装着された弾性プレート３１ｂと装着凹部１１ａの上面（ベースポット１１の底面）との間、及び弾性プレート３１ｂとシム３２との間に、変形促進凹部３１２による変形空間Ｈｂが形成される。

なお、弾性プレート３１ｂを装着凹部１１ａの内径よりひとまわり小さく形成し、径外側の変形空間Ｈと、上述の変形空間Ｈｂとを併用してもよい。また、変形促進凹部３１２は、弾性プレート３１ｂの上面と下面との一方にのみ形成されていてもよい。

さらに、図６（ｃ）に図示する弾性プレート３１ｃは、装着凹部１１ａの内径と略同一の外径を有する平面視円形状であり、高さ方向に貫通する変形促進孔３１３を有している。変形促進孔３１３は、弾性プレート３１ｃの平面視内側及び外周に沿って、所定間隔を隔てて複数設けている。

このように構成された弾性プレート３１ｃは、装着凹部１１ａに装着された状態で、径外側に変形空間Ｈは形成されない。その反面、装着凹部１１ａに装着された弾性プレート３１ｃと装着凹部１１ａの上面（ベースポット１１の底面）との間、及び弾性プレート３１ｃとシム３２との間に、変形促進孔３１３によって上下方向に貫通する変形空間Ｈｃが形成される。

なお、弾性プレート３１ｃを装着凹部１１ａの内径よりひとまわり小さく形成し、径外側の変形空間Ｈと、上述の変形空間Ｈｃとを併用してもよい。さらには、弾性プレート３１ｃの上面と下面との少なくとも一方に変形促進凹部３１２を設け、変形空間Ｈｂと変形空間Ｈｃとを併用してもよい。

このように、変形空間Ｈ，Ｈｂ，Ｈｃを形成できる間隔保持部３１１，変形促進凹部３１２，変形促進孔３１３を有する弾性プレート３１ａ，弾性プレート３１ｂ，弾性プレート３１ｃを備えた剛滑り支承装置１は、弾性プレート３１を備えた剛滑り支承装置１と同様に、変形空間Ｈ，Ｈｂ，Ｈｃにより弾性プレート３１ａ，弾性プレート３１ｂ，弾性プレート３１ｃの変形を促進することができる。

したがって、弾性プレート３１ａ，弾性プレート３１ｂ，弾性プレート３１ｃを備えた剛滑り支承装置１も、従来構造の剛滑り支承装置１００に比べて鉛直方向の変形性を向上することができる。

さらに、図示を省略するが、剛滑り支承装置１００の弾性プレート１３１のように、装着凹部１１ａと同径の弾性プレートを設け、装着凹部１１ａの内面に変形空間Ｈに相当する径方向の凹みを設けてもよい。装着凹部１１ａの内面に凹部を設けることで弾性プレート３１の変形を促進することができる。

したがって、装着凹部１１ａの内面に凹部を設けた剛滑り支承装置１も、弾性プレート３１を設けた剛滑り支承装置１と同様に従来構造の剛滑り支承装置１００に比べて鉛直方向の変形性を向上することができる。

１…剛滑り支承装置
１０…上沓
１０ａ…上沓摺動面
１１…ベースポット
１１ａ…装着凹部
２０…下沓
２０ａ…下沓摺動面
３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…弾性プレート
３３…シールリング
３４…ピストン
３５…スライドベアリング
Ｈ，Ｈｂ，Ｈｃ…変形空間

Claims (3)

1. 第１建造物及び第２建造物におけるそれぞれの対向部分に配設した第１沓及び第２沓で構成され、前記第１沓及び前記第２沓との対向部分における摺動面同士が摺動する剛滑り支承装置であって、
   前記第１沓及び前記第２沓の一方は、
   他方の沓に向かう側が開口する収容空間を有する本体部と、
   前記摺動面を構成する滑り部材と、
   該滑り部材を保持するとともに、移動可能に前記収容空間に収容される保持部材と、
   前記収容空間において、前記保持部材とともに収容されるとともに、前記保持部材と前記本体部との間に介在する弾性支持部材とで構成され、
   前記収容空間に収容された状態における前記保持部材と前記本体部との間に、前記弾性支持部材の変形を促進する変形促進空間が形成された
   剛滑り支承装置。
2. 前記弾性支持部材を、前記収容空間の平面視形状より小さく形成し、
   前記変形促進空間が、前記収容空間に収容された状態で前記弾性支持部材の平面視外側に形成された
   請求項１に記載の剛滑り支承装置。
3. 前記弾性支持部材と前記保持部材との間に、前記収容空間の収容された前記弾性支持部材の抜け出しを防止する抜出し防止体が設けられた
   請求項２に記載の剛滑り支承装置。

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