JP2021085453A

JP2021085453A - 滑り免震装置

Info

Publication number: JP2021085453A
Application number: JP2019214146A
Authority: JP
Inventors: 伸介山崎; Shinsuke Yamazaki; 直以野呂; Tadayuki Noro; 康行田村; Yasuyuki Tamura
Original assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2021-06-03
Anticipated expiration: 2039-11-27
Also published as: JP6723426B1

Abstract

【課題】メンテナンス性に優れた滑り免震装置を提供すること。【解決手段】滑り免震装置５０は、受け台１０と、受け台１０の表面に配設されて第一凹球面２３を備えている球座２０と、第一凹球面２３に収容される第一凸球面３１を備え、かつ第一凸球面３１の反対側に第二凸球面３２を備え、第二凸球面３２の表面に第一摩擦材３３が取り付けられている可動体３０と、第二凸球面３２が摺動する第二凹球面４２を備えている沓４０とを有し、受け台１０に対して球座２０が着脱自在に配設されている。【選択図】図１

Description

本発明は、滑り免震装置に関する。

地震国であるわが国においては、ビルや橋梁、高架道路、戸建の住宅といった様々な構造物に対して、地震力に抗する技術、構造物に入る地震力を低減する技術など、様々な耐震技術や免震技術、制震技術が開発され、各種構造物に適用されている。中でも免震技術は、構造物に入る地震力そのものを低減する技術であることから、地震時の構造物の振動は効果的に低減される。この免震技術を概説すると、下部構造物である基礎と上部構造物との間に免震装置を介在させ、地震による基礎の振動の上部構造物への伝達を低減し、上部構造物の振動を低減して構造安定性を保証するものである。尚、この免震装置は、地震時のみならず、構造物に対して常時作用する交通振動の上部構造物への影響低減にも効果を発揮する。

免震装置には、鉛プラグ入り積層ゴム支承装置や高減衰積層ゴム支承装置、積層ゴム支承とダンパーを組み合わせた装置、滑り免震装置など、様々な形態の装置が存在している。その中で、滑り免震装置には平面滑り免震装置と球面滑り免震装置があり、平面滑り免震装置は復元力を有しないが、球面滑り免震装置は復元力を有し、地震時のセルフセンタリング機能を有する。

ところで、滑り免震装置においては、片面のみが凹球面を備えた沓（滑り板）となっている片面滑り免震装置（シングルタイプの滑り免震装置）がある。この片面滑り免震装置では、可動体がその上下に第一凸球面と第二凸球面を備え、例えば第一凸球面が、受け台に設けられている第一凹球面に収容され、第一凹球面の内部で可動体が可動できるように構成されている。

このような片面滑り免震装置である、球面滑り支承装置が提案されている。具体的には、凹球面が形成された凹球面部材と、凹球面が形成された対向部材と、凸球面を有し、当該凸球面が凹球面部材の凹球面に摺動自在に当接されている一方、他の凸球面を有し、当該他の凸球面が対向部材の凹球面に摺動自在に当接されている可動体とを具備する球面滑り支承装置である。この球面滑り支承装置において、凹球面部材は、凹球面部材本体と、凹球面部材本体の一方の面の凹球面凹所に一体に形成されて、露出表面が凹球面を構成する低摩擦層とを具備する（例えば、特許文献１参照）。

特開平０９−３１０４０９号公報

特許文献１に記載の球面滑り支承装置によれば、凹球面部材と可動体との間の当接面における摩擦抵抗の低減が図られ、当接面での容易な滑り変位を確保できるとしている。ところで、滑り免震装置の長期供用により、特にメンテナンスや取り換えを要する部位は、様々な態様で回動する可動体を収容する受け台の立ち上がり部や、可動体等の摺動面に取り付けられている摩擦材である。しかしながら、特許文献１をはじめとする従来の滑り免震装置では、板部と板部から上方に立ち上がる立ち上がり部とが一体となっているため、立ち上がり部をメンテナンスするに当たり、板部と立ち上がり部の全体（からなる受け台）を下部構造体（例えば基礎）と上部構造体（例えば柱）の間から取り外してメンテナンスする必要があり、メンテナンスに過大な手間が生じていた。

本発明は、メンテナンス性に優れた滑り免震装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成すべく、本発明による滑り免震装置の一態様は、
受け台と、
前記受け台の表面に配設されて第一凹球面を備えている球座と、
前記第一凹球面に収容される第一凸球面を備え、かつ第一凸球面の反対側に第二凸球面を備え、該第二凸球面の表面に第一摩擦材が取り付けられている可動体と、
前記第二凸球面が摺動する第二凹球面を備えている沓と、を有し、
前記受け台に対して前記球座が着脱自在に配設されていることを特徴とする。

本態様によれば、可動体を収容する球座と下部構造体もしくは上部構造体に取り付けられる受け台が分離され、受け台に対して球座が着脱自在に配設されていることにより、特にメンテナンスを要する球座のみを受け台から取り外してメンテナンスすることができるため、従来の滑り免震装置に比べてメンテナンス性が格段に向上する。また、可動体は収容されている球座から容易に取り外すことができるため、可動体の摺動面に取り付けられている第一摩擦材も容易にメンテナンスすることが可能になる。尚、第一摩擦材には、例えば、ＰＴＦＥ繊維（polytetrafluoroethylene、ポリテトラフルオロエチレン）と、ＰＴＦＥ繊維よりも引張強度の高い繊維（高強度繊維であり、例えばＰＰＳ繊維（polyphenylenesulfide、ポリフェニレンサルファイド））とにより形成される、二重織物等が挙げられる。

本態様の滑り免震装置は、球面滑り免震装置と平面滑り免震装置の双方が対象であり、受け台が例えば下部構造体の上に固定され、沓が上部構造体の下に固定されて（あるいは、その逆の形態であってもよい）、可動体に対して沓が摺動する、片面滑り免震装置である。

また、本発明による滑り免震装置の他の態様は、前記第一凹球面と前記第一凸球面のいずれか一方に、複数の油路が設けられていることを特徴とする。

本態様によれば、第一凹球面と第一凸球面のいずれか一方に、複数の油路が設けられていることにより、可動体を球座から取り外すことなく、可動体の可動面（摺動面）の全域にグリースを行き渡らせることができる。

また、受け台と球座が分離されていることから、可及的に小さな部材である球座の第一凹球面や可動体の第一凸球面に対して油路を加工することができるため、加工性が良好になる。

また、本発明による滑り免震装置の他の態様は、複数の前記油路の格点に油溜まりが設けられ、前記球座の外周面もしくは前記可動体の外周面に油注入孔が設けられ、該油注入孔が前記油路に連通していることを特徴とする。

本態様によれば、球座の第一凹球面と可動体の第一凸球面のいずれか一方に油注入孔が設けられ、油注入孔に上記する複数の油路が連通するようにして設けられるとともに、油路の格点に油溜まりが設けられていることにより、可動体を球座から取り外すことなく、可動体の可動面（摺動面）の全域にグリースを行き渡らせることに加えて、複数の油溜まりにはグリースを溜めておくことができるため、可動体の可動面に一度グリースを提供した後は、可及的長期に亘りグリースの再提供が不要になる。また、受け台と球座が分離されていることから、可及的に小さな部材である球座の第一凹球面や可動体の第一凸球面に対して油路や油溜まりを加工することができるため、加工性が良好になる。

尚、受け台に対する球座の取り付け形態としては、受け台の平坦な表面に球座を載置し、双方をボルト等により固定する形態、受け台の表面に球座の下端が嵌まり込む座ぐり溝を設けておき、座ぐり溝に球座の下端を落とし込んで固定する形態、座ぐり溝に球座の下端を落とし込むとともにさらにボルト等により固定する形態などが挙げられる。受け台の座ぐり溝に球座の下端を落とし込んで固定する形態では、球座に作用する地震時のせん断力の一部もしくは全部をこの座ぐり溝への球座の落とし込み部にて負担することが可能になる。

また、本発明による滑り免震装置の他の態様は、前記第一凹球面と前記第一凸球面のいずれか一方に、第二摩擦材が取り付けられていることを特徴とする。

本態様によれば、球座の第一凹球面と可動体の第一凸球面のいずれか一方に第二摩擦材が取り付けられていることにより、可動体の可動面におけるグリース切れを懸念することなく、可及的に長期間の摺動機能を担保することができる。尚、第二摩擦材も、例えば第一摩擦材と同様にＰＴＦＥ繊維とＰＰＳ繊維による二重織物等が適用できる。

また、本発明による滑り免震装置の他の態様は、前記受け台が下部構造体の上に配設され、前記沓が上部構造体の下に配設されるようになっていることを特徴とする。

本態様によれば、下部構造体の上に受け台配設されて固定され、受け台の上に配設された球座の第一凹球面に可動体が収容されることから、滑り免震装置の取り付け性が良好となり、球座等のメンテナンス性が良好となる。

また、本発明による滑り免震装置の他の態様は、前記受け台が上部構造体の下に配設され、前記沓が下部構造体の上に配設されるようになっていることを特徴とする。

本態様によれば、上部構造体の下に受け台が配設され、受け台の下方において下方に対向する球座の第一凹球面に可動体が収容されることから、可動体の摺動面となる第一凹球面に雨水等が浸入し難くなり、メンテナンス期間を長期化することができる。

以上の説明から理解できるように、本発明の滑り免震装置によれば、メンテナンス性に優れた滑り免震装置を提供することができる。

第１の実施形態に係る滑り免震装置の分解斜視図である。図１のII方向矢視図であって、球座を上方から見た平面図である。第１の実施形態に係る滑り免震装置の縦断面図である。第２の実施形態に係る滑り免震装置の分解斜視図である。第２の実施形態に係る滑り免震装置の縦断面図である。

以下、各実施形態に係る滑り免震装置について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

［第１の実施形態に係る滑り免震装置］
はじめに、図１乃至図３を参照して、第１の実施形態に係る滑り免震装置の一例について説明する。ここで、図１は、第１の実施形態に係る滑り免震装置の分解斜視図であり、図２は、図１のII方向矢視図であって、球座を上方から見た平面図である。また、図３は、第１の実施形態に係る滑り免震装置の縦断面図である。

滑り免震装置５０は、受け台１０と、受け台１０の表面１１に配設されて第一凹球面２３を備えている球座２０と、第一凹球面２３に収容される第一凸球面３１を備え、かつ第一凸球面３１の反対側に第二凸球面３２を備え、第二凸球面３２の表面に第一摩擦材３３が取り付けられている可動体３０と、第二凸球面３２が摺動する第二凹球面４２を下面４１に備えている沓４０とを有する。

受け台１０は、例えば平面視矩形（正方形を含む）を呈し、その中央に球座２０の下端が嵌まり込む座ぐり溝１２を有しており、座ぐり溝１２に複数のボルト孔１３が設けられている。尚、受け台１０の平面視形状は図示例に限定されるものでなく、円形等であってもよい。

また、受け台１０は、溶接鋼材用圧延鋼材（ＳＭ４９０Ａ、Ｂ、Ｃ、もしくはＳＮ４９０Ｂ、Ｃ、もしくはＳ４５Ｃ）、あるいはステンレス材（ＳＵＳ材）や鋳鋼材、鋳鉄、鉄筋コンクリート、高硬度プラスチック等から形成されている。

球座２０は、平面視円形で座ぐり溝１２に嵌まる底板２１と、底板２１から立設して切頭円錐状のテーパー本体２２とを有し、テーパー本体２２の頂面において所定の曲率を有する第一凹球面２３が設けられている。

底板２１の周端には複数のボルト孔２５が設けられており、底板２１が座ぐり溝１２に落とし込まれた際に、それぞれのボルト孔１３に対応する位置にボルト孔２５があり、双方のボルト孔１３，２５に対してボルト１５が螺合されることにより受け台１０に対して球座２０が取り付けられる。すなわち、図示例の滑り免震装置５０は、受け台１０に対して球座２０が着脱自在に取り付けられている。

第一凹球面２３には、複数の周方向油路２７と複数の径方向油路２８が設けられており、各油路２７，２８の格点には半球状もしくは略半球状の油溜まり２９が設けられている。そして、球座２０のテーパー本体２２の外周面の複数箇所（図示例は二箇所）には、油注入孔２６が設けられており、油注入孔２６が径方向油路２８に連通している。

図３に示す滑り免震装置５０が、例えば、建築物を構成する下部構造体である基礎と上部構造体である柱の間に配設されている状態において、油注入孔２６からグリースＧを充填することにより、グリースＧは、第一凹球面２３と可動体３０の間において、径方向油路２８に充填され、径方向油路２８に通じる周方向油路２７に充填されることにより、第一凹球面２３と可動体３０の間の全域に行き渡ることができる。すなわち、上部構造体や下部構造体から滑り免震装置５０を取り外すことなく、第一凹球面２３と可動体３０の間にグリースＧを充填することができる。

さらに、各油路２７，２８の格点に油溜まり２９が設けられていることにより、各油溜まり２９にグリースＧが溜められることから、可及的長期に亘りグリースＧを第一凹球面２３と可動体３０の間に保持することが可能になる。

可動体３０は、第一凸球面３１と第二凸球面３２を備え、第二凸球面３２の表面に第一摩擦材３３が取り付けられている。ここで、上記する球座２０と可動体３０は、溶接鋼材用圧延鋼材（ＳＭ４９０Ａ、Ｂ、Ｃ、もしくはＳＮ４９０Ｂ、Ｃ、もしくはＳ４５Ｃ）、あるいはステンレス材（ＳＵＳ材）や鋳鋼材、鋳鉄等から形成されており、面圧６０Ｎ／ｍｍ^２（６０ＭＰａ）程度の耐荷強度を有している。

図３に示すように、第一凸球面３１と第一凸球面３１が収容される第一凹球面２３は同様の曲率を有しており、第二凸球面３２と第二凸球面３２が摺動する沓４０の第二凹球面４２も同様の曲率を有している。また、例えばステンレス面からなる第一凸球面３１は、鏡面仕上げ面であるのが好ましい。

第一摩擦材３３は、例えば、ＰＴＦＥ繊維と、ＰＴＦＥ繊維よりも引張強度の高い繊維とからなる二重織物層により形成される。そして、ＰＴＦＥ繊維が沓４０の下面４１側に配設されるようにして、第二凸球面３２の表面に第一摩擦材３３が固定される。ここで、「ＰＴＦＥ繊維よりも引張強度の高い繊維」としては、ナイロン６・６、ナイロン６、ナイロン４・６などのポリアミドやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、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などのポリエステルやパラアラミドなどの繊維を挙げることができる。また、メタアラミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ガラス、カーボン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ＬＣＰ、ポリイミド、ＰＥＥＫなどの繊維を挙げることができる。また、さらに、熱融着繊維や綿、ウールなどの繊維を適用してもよい。その中でも、耐薬品性、耐加水分解性に優れ、引張強度の極めて高いＰＰＳ繊維が望ましい。

二重織物の構成は、第二凸球面３２側にＰＰＳ繊維の緯糸が配設され、これを巻き込むようにしてＰＰＳ繊維の経糸が編み込まれる。また、これらの上方（沓４０側の位置）にはＰＴＦＥ繊維の緯糸が配され、ＰＴＦＥ繊維の経糸がＰＴＦＥ繊維の緯糸を巻き込むようにして編み込まれるとともに、ＰＴＦＥ繊維の経糸はさらに下方のＰＰＳ繊維の緯糸も巻き込むようにして編み込まれている。そして、ＰＴＦＥ繊維が沓４０側に位置するようにして、二重織物からなる第一摩擦材３３が第二凸球面３２に対して、エポキシ樹脂系接着剤等により固定される。

沓４０は平面視矩形を呈し、下面４１に可動体３０が摺動する第二凹球面４２を有しており、受け台１０や可動体３０、及び球座２０と同様の素材により形成されている。尚、沓４０が平面視円形等、図示例以外の平面視形状を呈していてもよい。また、例えばステンレス面からなる第二凹球面４２は、鏡面仕上げ面であるのが好ましい。

図示を省略するが、鉄筋コンクリート製の立ち上り部と、立ち上り部の上面に配設されている鋼製のベースプレートとを有する下部構造体に対して、受け台１０が複数のアンカーボルトを介して固定される。また、鉄筋コンクリート製もしくは鋼製の柱と柱の下面に配設されている鋼製のベースプレートとを有する上部構造体に対して、沓４０が複数のアンカーボルトを介して固定されることにより、上部構造体と下部構造体の間に滑り免震装置５０が取り付けられる。

図示例の滑り免震装置５０は片面の球面滑り免震装置であり、建物に地震力が作用した際に、球座２０の第一凹球面２３内で可動体３０がＸ１方向に回動し、可動体３０の第二凸球面３２上において沓４０がＸ２方向にスライドすることにより、地震力を低減する。

滑り免震装置５０のうち、特にメンテナンスや取り換えを要する部位は、回動する可動体３０を収容する球座２０や、可動体３０の有する第一摩擦材３３である。滑り免震装置５０においては、可動体３０を収容する球座２０と下部構造体に取り付けられる受け台１０が分離され、受け台１０に対して球座２０が着脱自在に配設されていることにより、特にメンテナンスを要する球座２０のみを受け台１０から取り外してメンテナンスすることができるため、従来の滑り免震装置に比べてメンテナンス性が格段に向上する。また、可動体３０は収容されている球座２０から容易に取り外すことができるため、可動体３０の摺動面に取り付けられている第一摩擦材３３も容易にメンテナンスすることができる。

また、既述するように、第一凹球面２３に径方向油路２８と周方向油路２７が設けられ、油注入孔２６からグリースＧを充填して各油路２７，２８に行き渡らせることにより、上部構造体や下部構造体から滑り免震装置５０を取り外すことなく、第一凹球面２３と可動体３０の間にグリースＧを充填することができる。さらに、各油路２７，２８の格点に油溜まり２９が設けられていることにより、各油溜まり２９にグリースＧが溜められることから、可及的長期に亘りグリースＧを第一凹球面２３と可動体３０の間に保持することができる。

さらに、受け台１０と球座２０が分離されていることから、可及的に小さな部材である球座２０の第一凹球面２３に対して油路２７，２８や油溜まり２９を加工することができるため、加工性が良好になる。

尚、図示例の滑り免震装置５０は、下部構造体側から順に、受け台１０、球座２０、可動体３０、沓４０が配設され、沓４０が上部構造体に取り付けられる形態であるが、完全に逆の構成であって、上部構造体側から順に、受け台１０、球座２０、可動体３０、沓４０が配設され、沓４０が下部構造体に取り付けられる形態であってもよい。

また、図示例の滑り免震装置５０は、球座２０の第一凹球面２３に油路２７，２８が設けられている形態であるが、球座２０に代わり、可動体３０の第一凸球面の表面に油路が設けられている形態であってもよい。

さらに、図示例の滑り免震装置５０は、球座２０の第一凹球面２３に、油路２７，２８と、油溜まり２９と、油注入孔２６を備えている形態であるが、球座２０の第一凹球面２３（もしくは可動体３０の第一凸球面）に油路２７，２８のみを有する形態であってもよく、この形態によれば、加工手間が低減されることから、より安価に滑り免震装置を製作することが可能になる。

［第２の実施形態に係る滑り免震装置］
次に、図４及び図５を参照して、第２の実施形態に係る滑り免震装置の一例について説明する。ここで、図４は、第２の実施形態に係る滑り免震装置の分解斜視図であり、図５は、第２の実施形態に係る滑り免震装置の縦断面図である。

図示する滑り免震装置５０Ａは、球座２０Ａの第一凹球面２３において、油路に代わり第二摩擦材２４が取り付けられている点において滑り免震装置５０と相違する。

ここで、第二摩擦材２４も第一摩擦材３３と同様に、ＰＴＦＥ繊維と、ＰＴＦＥ繊維よりも引張強度の高い繊維とからなる二重織物層が適用されてよい。

滑り免震装置５０Ａによれば、球座２０Ａの第一凹球面２３に第二摩擦材２４が取り付けられていることにより、可動体３０の可動面におけるグリース切れを懸念することなく、可及的に長期間の摺動機能を担保することができる。

尚、図示例は、球座２０Ａの第一凹球面２３に第二摩擦材２４が取り付けられている形態であるが、これに代わり、可動体３０の第一凸球面に第二摩擦材が取り付けられている形態であってもよい。

上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１０：受け台
１１：上面（表面）
１２：座ぐり溝
１５：ボルト
２０，２０Ａ：球座
２１：底板
２２：テーパー本体
２３：第一凹球面
２４：第二摩擦材
２６：油注入孔
２７：周方向油路（油路）
２８：径方向油路（油路）
２９：油溜まり
３０：可動体
３１：第一凸球面
３２：第二凸球面
３３：第一摩擦材
４０：沓
４１：下面
４２：第二凹球面
５０，５０Ａ：滑り免震装置
Ｇ：グリース

Claims

受け台と、
前記受け台の表面に配設されて第一凹球面を備えている球座と、
前記第一凹球面に収容される第一凸球面を備え、かつ第一凸球面の反対側に第二凸球面を備え、該第二凸球面の表面に第一摩擦材が取り付けられている可動体と、
前記第二凸球面が摺動する第二凹球面を備えている沓と、を有し、
前記受け台に対して前記球座が着脱自在に配設されていることを特徴とする、滑り免震装置。
前記第一凹球面と前記第一凸球面のいずれか一方に、複数の油路が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の滑り免震装置。
複数の前記油路の格点に油溜まりが設けられ、前記球座の外周面もしくは前記可動体の外周面に油注入孔が設けられ、該油注入孔が前記油路に連通していることを特徴とする、請求項２に記載の滑り免震装置。
前記第一凹球面と前記第一凸球面のいずれか一方に、第二摩擦材が取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の滑り免震装置。
前記受け台が下部構造体の上に配設され、前記沓が上部構造体の下に配設されるようになっていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の滑り免震装置。
前記受け台が上部構造体の下に配設され、前記沓が下部構造体の上に配設されるようになっていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の滑り免震装置。