JP2831889B2 - 積層ゴム支承体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建築物の免震等に利用さ
れる積層ゴム支承体に関する。

【０００２】

【従来の技術】積層ゴム支承体１は、図５(a)(b)に示す
ような構造を有する。

【０００３】これは、天然ゴム、合成ゴム等のゴム状弾
性板２と鋼板等の剛性材料を用いた中間板３を交互に積
層し、その上下面を取付け用のベースプレート４で挟ん
だもので、図６に示すように上部構造である建築物５
と、その下部構造である基礎６の間に緩衝材として組込
まれる。

【０００４】上記構造で免震が可能なのは、積層ゴム支
承体１の鉛直バネ剛性／水平バネ剛性比が非常に大きい
ことによる。すなわち、大きな鉛直バネ剛性によって、
大重量の建築物５を上下に動かさないで安定に支持し、
かつ、小さい水平バネ剛性によって、建築物５を水平方
向に振動可能とする。水平バネ剛性は小さいので、水平
方向の固有振動周期を、破壊の原因となる地震動の横波
の最大振幅成分のものより長くすることができ、地震発
生時に地盤に対して低速の並進運動を行わせる。これに
よって地震の入力加速度を低減し建築物５を保護する。

【０００５】本出願人は、上記積層ゴム支承体１の改良
案として、ゴム状弾性板２と中間板３を非接着状態で積
層するものを提案している（特開平２−１５３１３７号
公報）。

【０００６】この提案は、ゴム状弾性板２と中間板３を
接着固定した場合の欠点、すなわち大変形に対してゴム
状弾性板の周縁部が硬化し、特性劣化および寿命低下の
原因となる問題を解決したものである。

【０００７】この硬化現象は、大地震に対する免震動作
で、中間板３に接着されたゴム状弾性板２の変形量が大
きくなったとき、重量物の圧縮荷重による内部のゴム状
弾性板の外部への膨出を引伸ばされた状態で抑えている
ゴム状弾性板の周縁部の引伸ばし量が、特に大きくなっ
て高張力状態となり、降伏領域に達するため起きる。

【０００８】このような硬化が起きると、積層ゴム支承
体１の水平バネ剛性は大きくなり免震性能を低下させる
とともに、この硬化部分に亀裂が入り破断の引き金とな
って一気に破断を進めることになり、寿命を低下させ
る。

【０００９】ところが、上記改良案では、ゴム状弾性板
２の周縁部が剛性材料を用いた中間板３に接着されてい
ないので、大変形時に、これを挟む上下の中間板３のス
ライドに対して転がり運動を起こし、外部空間に露出す
る自由面を実質的に拡大し、応力集中を緩和して硬化を
なくす。これにより、水平バネ剛性を大変形時にも略一
定に保ち、かつ大変形時のゴム状弾性板２の亀裂の発生
をなくして、積層ゴム支承体１の免震性能及び耐久性の
向上を図ることができる。

【００１０】また、この改良構造は、大地震による大変
形を生じた場合に周縁部の最外縁部が大きな歪みを発生
し上下の中間板３に揉まれて弾塑性変形を起し、地震に
よるエネルギ−を大量に吸収し大きな減衰効果をもたら
すという効果をも発揮する。なお、この塑性化した周縁
部は殆んど鉛直加重を受けていないので、支持能力に変
化はなく、中小地震による小変形時には弾性バネとして
接着型の支承体と同様の挙動を示すものである。

【００１１】さらに、この改良構造は非接着のため、そ
の組み立ては単に位置決めして重ねるだけでよく、製造
コストを下げることもできる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記改良型の積層ゴム
支承体１は、中小規模の地震に対しては、載置する構造
物５の重量による摩擦力で、ゴム状弾性板２と中間板３
が固着状態を保つことができ、実用上全く問題がない。

【００１３】しかし、この改良された積層ゴム支承体１
は、接着していないため、大規模地震によって、水平方
向の変形量がかなり大きくなると、ゴム状弾性板２がハ
ードニング領域（硬化領域）に近づくことになり、ゴム
の粘性抵抗及び摩擦抵抗が低下して、ゴム状弾性板２と
剛性材料を用いた中間板３の間に微小なすべりが生じ
る。このすべりは、周縁部硬化防止の観点から甚だ好ま
しい挙動であるが、大変形の繰り返しに対して中間板３
の残留変位が累積し、免震性能が設計期待値から外れて
行く。

【００１４】このすべりは、ゴム状弾性板２と中間板３
の摩擦現象が、クーロン摩擦（乾燥摩擦）でなくゴム状
弾性板の性質変化を分子レベルで捉えて解析を行うべき
ものであり、現状では計算によって求めるのは困難なた
め、設計仕様が異なる積層ゴム支承体毎に測定実験を行
って調べる必要がある。

【００１５】上記すべりの発生は、直ちに実用性を損な
うものではない。しかし、この積層ゴム支承体１は、保
安装置として使用されるものであるため、このすべりが
発生しにくい構造とするか、または、実際に起りうる大
地震に対して、すべりの程度が安全範囲のものであるこ
と数字で示すといった性能保証が必要である。

【００１６】そこで、本発明は、非接着型の積層ゴム支
承体における上記性能保証を容易に行なえる構造を提供
することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ゴム状弾性板
と剛性材料を用いた中間板を非接着状態で交互に重ねた
積層体の上下面を、取付用のベースプレートで挟んで構
成され、載置した重量物を水平方向に揺動自在に支持す
る積層ゴム支承体の構造として、次に挙げるものを提供
する。

【００１８】 隣接する中間板の隙間に嵌まり込む隆
起、又は中間板の周縁部を密着状態で嵌め込ませる溝が
内周面に形成され、上下端がベースプレートに固定さ
れ、上記隆起又は溝で中間板の周縁を位置規制して、上
記積層体を筒状に覆い、積層体の水平方向変形に対し、
各中間板の変位量が均等になるように整列させる保護ゴ
ムを、中間板の整列姿勢を保つ弾性復元力を与えられる
強度を持たせて設けた積層ゴム支承体。

【００１９】 上記ゴム状弾性板の上下面に薄い剛体
層を形成し、ゴム状弾性板と中間板の接触を剛体同士の
摩擦接触とした積層ゴム支承体。

【００２０】

【作用】上記２つの構成は、次の作用によって、大
地震に対する免震性能を保証する。

【００２１】の構成において、上下端がベースプレー
ト４に固定された保護ゴム７は、その内周面に形成され
た隆起又は溝によって、中間板を上下方向に位置規制し
ながら、積層体を筒状に覆う。そして、積層体の水平方
向の相対変位に追従して傾斜変形する。この変形は、す
べりがなかったときの中間板３の端縁を倣う形状のもの
である。この保護ゴム７は、中間板３の周縁に密接して
位置規制を行うので、大変形時にも、中間板３に、すべ
りがなかったと同様の整列状態を保たせる。この作用に
よって、性能保証が可能になる。特に、保護ゴムに形成
された隆起又は溝によって、中間板の間隔を均一に保つ
ので、大変形時に積層体の各中間板の平行度が損なわれ
元の状態に復原しなくなる座屈を起り難くすることがで
き、積層ゴム支承体の水平方向大変形に対する免震性能
の向上が図れる。

【００２２】の構成は、剛性材料を用いた中間板３と
ゴム状弾性板２の接触が剛体同士で行なわれ、Ｆ＝μＷ
（Ｆ：摩擦力，μ：摩擦係数，Ｗ：建築物の重さ）で表
わされるクーロン摩擦となるため、すべり量を容易に計
算できる。したがって、大変形時のすべり量を計算デー
タで示して、容易に安全保証を行うことができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００２４】第１の発明（上記の構成）の積層ゴム支
承体１′は、図１の構造において、中間板とゴム状弾性
板の接合部分を、図２又は図３のような密着構造とした
ものである。 図１は、保護ゴム７の積層体への取付構造
例を示すもので、ゴム状弾性板２と剛性材料を用いた中
間板３を非接着状態で積層し、その上下面を取付け用の
ベースプレート４で挟み込んだ構造において、中間板３
の周縁に接して筒状に覆う保護ゴム７を、上下端をベー
スプレート４に固着して取り付けている。

【００２５】この実施例の取付構造は、円筒状の保護ゴ
ム７の両端に鋼製リング８を加硫接着し、この鋼製リン
グ８をベースプレート４の内面に設けた段状円形の凹部
９に内側から嵌め、さらに、円板状の押え板１０を鋼製
リング８の内側に嵌め込んで動かないように固定したも
のである。なお、鋼製リング８と押え板１０は、夫々、
ベースプレート８にネジ１１,１２で固定される。

【００２６】なお、保護ゴム７の整列作用を有効に働か
すため、中間板３の外形はゴム状弾性板２より、大きく
してある。また、ゴム状弾性板２、中間板３、保護ゴム
７、鋼製リング８は、必ずしも円形とする必要はなく角
形でもよく、保護ゴム７は分割して組付けの便を図った
ものでもよい。

【００２７】ここで、保護ゴム７は、積層ゴム支承体
１′の水平方向変形に影響を与えず、かつ中間板３に整
列姿勢を保つ弾性復元力を与えられるものを使用する。
例えば、ゴムとしての性質を保って３倍程度まで伸び、
さらに伸張を続け４０ｋｇ／ｃｍ²乃至１００ｋｇ／ｃ
ｍ²程度の力が加わって始めて破断する強度を持つもの
を使用する。３倍程度伸びれば、最大規模の地震に対す
る積層ゴム支承体１′の水平方向変形にも十分に対応で
き、この程度の強度を持つ保護ゴム７を使用すれば、仮
に中間板３が非整列状態となったとしても、振動を繰返
すうちに整列状態に復元できる。なお、このような強度
の保護ゴム７を使用しても、保護ゴム７は一層であるた
め、積層ゴム支承体１′の水平バネ剛性には殆ど影響を
与えない。保護ゴム７と中間板３の接合部分は、図２又
は図３のような構造にする。 図２の保護ゴム７ａは、隣
接する中間板３の隙間に嵌まり込む曲面形状の隆起１３
を内周面に所定間隔で形成している。図３の保護ゴム７
ｂは、中間板３の周縁部を密着状態で嵌め込ませる溝１
４を内周面に所定間隔で形成している。これらの構造
で、組立を容易化するために、保護ゴム７ａ，７ｂを分
割構造とすることができる。 この接合構造は、各中間板
３の平行姿勢を保ち易くして、座屈の可能性を低下させ
免震性能の安定化を図ったものである。

【００２８】上記の構造では、免震動作によって上下
のベースプレート４が、水平方向に相対変位すると保護
ゴム７がこれに追従して傾斜変形する。この変形は、す
べりがなかったときの中間板３の端縁に沿う形状であ
る。したがって、大地震に対する免震動作で積層ゴム支
承体１′が大変形しても、保護ゴム７の弾性力で、各中
間板３に、すべりのない整列状態を保持させる。

【００２９】また、この保護ゴム７は、ゴム状弾性板２
と中間板３を外気からシールドして、その劣化を防止
し、外観をよくする保護カバーとしての効果をも発揮す
る。積層ゴム支承体には、保護カバーを付けるのが通例
であるので、実質的なコストを増加させないで、上記効
果が得られることになり好都合である。

【００３０】特にの構造は、保護ゴムに形成された隆
起又は溝によって、積層ゴム支承体が水平方向に大変形
した時にも、中間板の間隔を均一に保つ作用があるの
で、座屈を起り難くして免震性能を向上できる。

【００３１】

【００３２】

【００３３】第２の発明（上記の構成）の積層ゴム支
承体１′′は、図４に示すように、ゴム状弾性板２の上
下面に薄い剛体層１５を形成するものである。この剛体
層１５の形成は、例えば薄い鋼板を加硫接着で貼り付け
る方法、或は薄いセラミック層を接着剤等で貼り付ける
方法で行なう。なお、この構造におけるゴム状弾性板等
は平面形状は、第１の発明と同様に任意である。

【００３４】この構成では、中間板３とゴム状弾性板２
の相互間の摩擦が、剛体板同士の接触によって行なわれ
るため、理論的に解明が進んでいるクーロン摩擦とな
り、水平方向の力が一定量を越えたとき発生するすべり
の大きさを、実物実験を行うことなく計算のみで行な
い、安全性の定量的保証を容易に行なえる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、ゴム状弾性板と剛性材
料を用いた中間板を非接着で積層する非接着型の積層ゴ
ム支承体において、大変形時のすべりに対する実用上の
安全保証を可能とできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の発明における積層ゴム支承体への保護
ゴムの取付構造例を示す半断面図

【図２】 第１の発明における保護ゴムと中間板の接合
構造例を示す断面図

【図３】 第１の発明における保護ゴムと中間板の他の
接合構造例を示す断面図

【図４】 ゴム状弾性板の上下面に薄い剛体層を形成す
る第２の発明の実施例を示す半断面図

【図５】 積層ゴム支承体の一般的構造を示す側面図
（ａ）と平面図（ｂ）

【図６】 積層ゴム支承体を建築物に用いた免震構造を
示す側面図

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム状弾性板と剛性材料を用いた中間板
   を非接着状態で交互に重ねた積層体の上下面を、取付用
   のベースプレートで挟んで構成され、載置した重量物を
   水平方向に揺動可能に支持する積層ゴム支承体におい
   て、隣接する中間板の隙間に嵌まり込む隆起、又は中間板の
   周縁部を密着状態で嵌め込ませる溝が内周面に形成さ
   れ、 上下端がベースプレートに固定され、上記隆起又は
   溝で中間板の周縁を位置規制して、上記積層体を筒状に
   覆い、積層体の水平方向変形に対し、各中間板の変位量
   が均等になるように整列させる保護ゴムを、中間板の整
   列姿勢を保つ弾性復元力を与えられる強度を持たせて、
   設けたことを特徴とする積層ゴム支承体。
2. 【請求項２】 ゴム状弾性板と剛性材料を用いた中間板
   を非接着状態で交互に重ねた積層体の上下面を、取付用
   のベースプレートで挟んで構成され、載置した重量物を
   水平方向に揺動可能に支持する積層ゴム支承体におい
   て、 上記ゴム状弾性板の上下面に薄い剛体層を形成し、ゴム
   状弾性板と中間板の接触を剛体同士の摩擦接触としたこ
   とを特徴とする積層ゴム支承体。