JP2937983B2 - 上下衝撃緩和型積層ゴム支承 - Google Patents

上下衝撃緩和型積層ゴム支承

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JP2937983B2
JP2937983B2 JP2087298A JP2087298A JP2937983B2 JP 2937983 B2 JP2937983 B2 JP 2937983B2 JP 2087298 A JP2087298 A JP 2087298A JP 2087298 A JP2087298 A JP 2087298A JP 2937983 B2 JP2937983 B2 JP 2937983B2
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英三郎 橘
秀司 鈴木
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Ataka Kogyo KK
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  • Vibration Dampers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は従来の積層ゴム支承
に上下方向の衝撃を緩和する装置を付加した、上下衝撃
緩和型積層ゴム支承に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般に
通常の地震は、周期が1秒以下の短周期成分が卓越して
いる場合が多い。非免震の中低層ビルは、地震波の周期
に近い固有振動数であるため、大きな地震力を受ける。
建物の固有周期を超高層並に延ばして、地震力を低減し
ようとするのが従来の積層ゴム支承の考え方である。
【0003】図7は、免震装置例えば積層ゴム支承を用
いた場合、固有振動周期がT0 からT1 に延びると、応
答加速度が相応に低減することを示した概念図である。
【0004】図8は従来の積層ゴム支承の概念図で、薄
いゴムと鉄板を交互に重ね合わせて加硫接着することに
より、鉄板がない場合に比べて、水平方向に剛性が小さ
く、鉛直荷重に対しては、それと直角に広がろうとする
のを鉄板が拘束するので、剛性が高くなる。そこで積層
ゴム支承に要求される、水平方向に周期が長く、上下方
向に安定した建物の長期荷重を支える特性を備えること
になる。従って水平方向の剛性が小さいため水平方向に
軟らかく地震時の応答加速度を低減するに有効であるが
上下方向に対しては非免震の場合と略同じ挙動をとるこ
とになる。
【0005】しかるに、先の阪神大震災の報告によれば
最大加速度が水平で833Gal 上下で最大507Gal と
いわれ、水平動の大きさもさることながら、上下動も極
めて大きかったことになる。記録のなかには水平加速度
よりも上下加速度の方が大きな値を示したものもあると
言われる。
【0006】振動時間は水平、上下とも10〜15秒程
度と短く、略同時に観測されているという。瞬間的に大
きな力が水平、上下方向共かかったと言えよう。
【0007】そこで、このような都市直下型地震に対す
る対応策が、急激に注目を浴びるようになった。
【0008】本発明は、このような上下方向の瞬間的な
初期衝撃を緩和し、かつ初期衝撃以後の上下振動に対し
て固有振動周期を延ばして上下振動を低減すると同時に
水平振動に対しても従来どおりの振動低減効果を発揮す
る上下衝撃緩和型積層ゴム支承を提供することを課題と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1は、上下衝撃緩
和型積層ゴム支承であり、下部取付け板の上に円筒形に
薄いゴムと鉄板を交互に接着積層し、該積層ゴムの上に
中板を配設した水平振動吸収部と、積層ゴムと略同径で
中心部に孔を穿設した円板上の外周部周方向に、軸方
向の中央部に周に沿って焼きなまし部を有する複数の座
屈鋼管を立て、該座屈鋼管と干渉しないように薄い粘弾
性体を積層し、上部取付け板に設けた突出部を前記円板
の孔に嵌入し、前記複数の座屈鋼管と前記座屈鋼管と干
渉しないように配置した薄い粘弾性体の積層体を挟持す
る上下衝撃緩和部とを、中板を介してボルト締結してな
ることを特徴とする上下衝撃緩和型積層ゴム支承である
ことを要旨とする。
【0010】請求項2は、請求項1記載の上下衝撃緩和
型積層ゴム支承において、複数の座屈鋼管が、鋼管内部
軸方向の中央部に周に沿って座屈溝を有することを特
徴とする上下衝撃緩和型積層ゴム支承であることを要旨
とする。
【0011】請求項3は、請求項1または2記載の上下
衝撃緩和型積層ゴム支承において、複数の座屈鋼管の内
部にも、薄い粘弾性体を積層することを特徴とする上下
衝撃緩和型積層ゴム支承であることを要旨とする。
【0012】次にその作用について述べる。
【0013】薄いゴムと鉄板を交互に重ね合わせて積層
した部分は、鉄板がない場合に比べて、水平方向に剛性
が小さく、上下荷重に対しては、それと直角に広がろう
とするのを鉄板が拘束するので、剛性が高くなる。そこ
で積層ゴム支承に要求される、水平方向に周期が長く、
上下方向に安定した建物の長期荷重を支える特性を備え
ることになることは従来の積層ゴムと同様である。
【0014】請求項1に記載のものは通常時には、積層
ゴムからなる水平振動吸収部と、その上部の円板の外周
部に配置した複数の座屈鋼管と、座屈鋼管に干渉しない
ように配置した粘弾性体よりなる上下衝撃緩和部が鉛直
荷重を負担して長期荷重を安定に支持している。通常時
は円板の外周部に配置した鋼管の焼きなましした部分の
座屈強度は、焼きなまししない部分の1.5 分の1程度に
なることを考慮して、充分鉛直荷重に耐えるように設計
してある。また長期荷重は上下衝撃緩和部の粘弾性体と
略無縁とし得るので、その疲労劣化を防止することがで
き衝撃時正常な働きをする。
【0015】しかし地震時に水平方向の振動と上下方向
の衝撃が同時に加わった場合、上下衝撃緩和部に配置さ
れた複数の座屈鋼管の焼きなましした部分がまず提灯型
に座屈、塑性変形を起こし、衝撃のエネルギを緩和す
る。この時上下衝撃緩和部の粘弾性体は衝撃緩和に有効
である。また上下衝撃緩和部の粘弾性体は軟らかく曲げ
剛性が小さいため、ロッキング現象や剪断変形を起こす
可能性があるが、上部取付け板に設けられた突起部が円
板に設けたボスの孔に嵌合して、これらの悪影響を抑制
している。
【0016】上下方向の初期衝撃緩和後は、上下衝撃緩
和部の粘弾性体によって得られる固有周期より短い上下
方向の振動成分はこれを低減することができる。
【0017】請求項2記載のものは、焼きなまし座屈鋼
管の代わりに座屈溝を設けたものである。
【0018】請求項3記載のものは、円板の外周部と上
部取付け板に挟持された複数の座屈鋼管に、粘弾性体を
内装するもので上下衝撃緩和部の粘弾性体と同様の作用
をもたらすものである。
【0019】
【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の上下
衝撃緩和型積層ゴムを説明する。
【0020】図1は、この発明の上下衝撃緩和型積層ゴ
ムの立断面図(図2のA−A断面図)であり、図2は、
平断面図(図1のB−B断面図)である。
【0021】下部取付け板1の上にドーナツ型の薄いゴ
ム(天然ゴム、クロロプレンゴム等)2と鉄板3を交互
に重ねて積層し従来型の免震支承を形成する。積層ゴム
の上部は中板4を介し、該中板4に載上した中央部にボ
スを有する円板5とボルト締結する。円板5の外周部分
には、周に沿って、この例では4個の座屈鋼管10を配
設する。
【0022】そして円板5の中央部に設けたボスの上に
は、ボスを逃げて座屈鋼管10との干渉を避けるように
して粘弾性体を配置する。この場合は略十字状の粘弾性
体7を配設する。
【0023】これら略十字状の粘弾性体7と座屈鋼管1
0を上方より上部取付け板6で挟持する。この際、上部
取付け板6の中央部に円筒形突起9を設け、円板5のボ
スに穿設された孔8に嵌合せしめる。
【0024】また十字状の粘弾性体7は、上部取付け板
6で軽く押さえる程度に挟持するものとし、4個の座屈
鋼管10で鉛直荷重を受けるようにする。
【0025】図3(a)は、座屈鋼管10の立面図であ
り、(b)は平面図である。管の内周に座屈用の溝11
を設けるか、高さの中央部幅5cm 位を焼きなましする。
【0026】次にこのような構成の上下衝撃緩和型積層
ゴムの作動について説明する。
【0027】薄いゴム2と鉄板3を交互に重ね合わせて
積層した水平振動吸収部は、鉄板3がない場合に比べ
て、水平方向に剛性が小さく、上下荷重に対しては、そ
れと直角に広がろうとするのを鉄板3が拘束するので、
剛性が高くなる。そこで積層ゴム支承に要求される、水
平方向に周期が長く、上下方向に安定した建物の長期荷
重を支える特性を備えることになることは従来の積層ゴ
ムと同様である。
【0028】常時の長期鉛直荷重は、十字状の粘弾性体
7の外周部分に配設した座屈鋼管10と中板4から下の
水平振動吸収部に支持させ、十字状の粘弾性体7は、上
部取付け板6で軽く押さえる程度に挟持するものとし、
長期荷重は粘弾性体7と略無縁とし得るので、その疲労
劣化を防止することができる。
【0029】上下の衝撃が加わった場合、焼きなましし
た鋼管は、その座屈強度が、焼きなまししないものの約
1.5 分の1となるため、地震時に水平方向の振動と上下
方向の衝撃が同時に加わった場合、上部取付け板6と円
板5で挟持する座屈鋼管10の焼きなましした部分がま
ず提灯型に座屈、塑性変形を起こし、衝撃のエネルギを
緩和する。この時十字状の粘弾性体7は衝撃緩和に有効
である。また十字状の粘弾性体7は軟らかく曲げ剛性が
小さいため、ロッキング現象や剪断変形を起こす可能性
があるが、上部取付け板6に設けられた突起部9が円板
5のボスに穿設された孔8に嵌合して、これらの悪影響
を抑制している。
【0030】上下方向の初期衝撃緩和後は、十字状の粘
弾性体7によって得られる固有周期より短い上下方向の
振動成分はこれを低減することができる。
【0031】また高さの中央部の内周に座屈用の溝を設
けた鋼管10の場合も、同様の効果を示す。
【0032】図4(a)は、焼きなまし部を有する座屈
鋼管10が提灯型に座屈変形を生じた立面図である。
(b)は平面図である。
【0033】図5は、地震時の、初期上下衝撃によって
座屈に弱い部分が塑性変形を起こして提灯型に変形した
上下衝撃緩和型積層ゴムの図である。
【0034】図6は、請求項3に記載する上下衝撃緩和
型積層ゴムの図であり、座屈鋼管10の内部にも上下方
向の衝撃を緩和するために、粘弾性体13を内装したも
のである。
【0035】
【発明の効果】この発明は以上のような構成からなり次
のような効果を奏する。
【0036】薄いゴムと鉄板を交互に重ね合わせて積層
した部分は、鉄板がない場合に比べて、水平方向に剛性
が小さく、上下荷重に対しては、それと直角に広がろう
とするのを鉄板が拘束するので、剛性が高くなる。そこ
で積層ゴム支承に要求される、水平方向に周期が長く、
上下方向に安定した建物の長期荷重を支える特性を備え
ることになることは従来の積層ゴムと同様である。
【0037】本発明の上下衝撃緩和型ゴム支承は通常時
には、上部取付け板と円板に挟持された、円板の外周部
に配置した複数の座屈鋼管と、上記の下部粘弾性体が上
下荷重を負担して長期荷重を安定に支持している。円板
の外周部に配置した鋼管の焼きなましした部分の座屈強
度は、焼きなまししない部分の1.5 分の1程度になるこ
とを考慮して、充分上下荷重に耐えるように設計する。
また長期荷重は上下衝撃緩和部の粘弾性体と略無縁とし
得るので、その疲労劣化を防止することができ衝撃時正
常な働きをする。
【0038】しかし地震時に水平方向の振動と上下方向
の衝撃が同時に加わった場合、上部取付け板と円板で挟
持する複数の座屈鋼管の焼きなましした部分がまず提灯
型に座屈、塑性変形を起こし、衝撃のエネルギを緩和す
る。この時略十字状の粘弾性体は衝撃緩和に有効であ
る。また略十字状の粘弾性体は軟らかく曲げ剛性が小さ
いため、ロッキング現象や剪断変形を起こす可能性があ
るが、上部取付け板に設けられた突起部が円形板に穿設
された孔に嵌合して、これらの悪影響を抑制している。
上下方向の初期衝撃緩和後は、略十字状の粘弾性体によ
って得られる固有周期より短い上下方向の振動成分はこ
れを低減することができる。
【0039】また、円板と上部取付け板に挟持された複
数の座屈鋼管に、座屈用の溝を設けて提灯型の座屈を得
る場合も、その作用は上記に記載のものと同様である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の上下衝撃緩和型積層ゴムの立断面図
(図2のA−A断面図)である。
【図2】この発明の上下衝撃緩和型積層ゴムの平断面図
(図1のB−B断面図)である。
【図3】(a)は、座屈鋼管10の立面図であり、
(b)は平面図である。
【図4】(a)は、焼きなまし部を有する座屈鋼管10
が提灯型に座屈変形を生じた立面図である。(b)は平
面図である。
【図5】地震時の、初期上下衝撃によって座屈に弱い部
分が塑性変形を起こして提灯型に変形した上下衝撃緩和
型積層ゴムの図である。
【図6】請求項3に記載する上下衝撃緩和型積層ゴムの
図である。
【図7】免震装置例えば積層ゴム支承を用いた場合、固
有振動周期がT0 からT1 に延びると、応答加速度が相
応に低減することを示した概念図である。
【図8】従来の積層ゴム支承の概念図である。
【符号の説明】
1……下部取付け板 2……薄いゴム(天然ゴム、クロロプレンゴム等) 3……鉄板 4……中板 5……円板 6……上部取付け板 7……十字状の粘弾性体 8……円板に穿設した孔 9……上部取付け板に設けた円筒形突起 10……座屈鋼管 11……座屈用の溝 12……塑性変形部 13……粘弾性体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 達治 兵庫県神戸市西区王塚台7丁目14番 ス カイハイツ王塚台202号 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16F 1/00 - 6/00 E04H 9/02 331 E04B 1/36 F16F 15/00 - 15/32

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下衝撃緩和型積層ゴム支承であり、下
    部取付け板の上に円筒形に薄いゴムと鉄板を交互に接着
    積層し、該積層ゴムの上に中板を配設した水平振動吸収
    部と、 積層ゴムと略同径で中心部に孔を穿設した円板上の外周
    周方向に、軸方向の中央部に周に沿って焼きなまし
    部を有する複数の座屈鋼管を立て、該座屈鋼管と干渉し
    ないように薄い粘弾性体を積層し、上部取付け板に設け
    た突出部を前記円板の孔に嵌入し、前記複数の座屈鋼管
    前記座屈鋼管と干渉しないように配置した薄い粘弾性
    体の積層体を挟持する上下衝撃緩和部とを、 中板を介してボルト締結してなることを特徴とする上下
    衝撃緩和型積層ゴム支承。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の上下衝撃緩和型積層ゴム
    支承において、複数の座屈鋼管が、鋼管内部の軸方向の
    中央部に周に沿って座屈溝を有することを特徴とする上
    下衝撃緩和型積層ゴム支承。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の上下衝撃緩和型
    積層ゴム支承において、複数の座屈鋼管の内部にも、
    粘弾性体を積層することを特徴とする上下衝撃緩和型
    積層ゴム支承。
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CN110344502B (zh) * 2019-07-15 2021-10-26 广州大学 一种防屈曲低频隔振橡胶支座
CN114856001B (zh) * 2022-04-28 2023-07-11 广州大学 一种低频隔振支座

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