JP3008954B2 - 免震支承 - Google Patents

免震支承

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は免震支承に関し、詳しくは複数の硬質板とゴ
ム状弾性板とを交互に積層した積層体の外周部に被覆ゴ
ム体を被着形成したもので、建築物などの上部構造物を
基礎などの下部構造物上に水平方向に揺動自在に支持
し、地震の入力加速度を低減することにより上部構造物
の損壊を未然に防止して地震から上部構造物を保護する
免震支承に関する。
〔従来の技術〕
建築物などの上部構造物を基礎などの下部構造物上に
水平方向に揺動自在に支持する免震支承は、上部構造物
の固有振動周期を地震の最大振幅成分よりも長くし、地
震の入力加速度を低減させて高い鉛直ばね定数でもって
上部構造物を地震の破壊力から保護している。
この免震支承は、第10図に示すように鋼板などの硬質
板(1′)(1′)及び(1)(1)…と圧縮永久歪み
の小さい軟質のゴム状弾性板(2)(2)…とを交互に
積層した積層体(3)の外周部に被覆ゴム体(4)を被
着形成した構造を基本とする。また、免震動作時の振動
エネルギー吸収能力を上げて減衰性能の向上を図る周囲
拘束型のものがある。この周囲拘束型免震支承は、第11
図に示すように鋼板などの硬質板(1′)(1′)及び
(1)(1)…と圧縮永久歪みの小さい軟質のゴム状弾
性板(2)(2)…とを交互に積層した積層体(3)の
中央にその積層方向の両端に開口する筒形中空部(5)
を形成し、その筒形中空部(5)に高減衰性能を持つ柱
状の粘弾性体(6)を挿入・充填すると共に、上記積層
体(3)の外周部に被覆ゴム体(4)を被着形成した構
造を有する。尚、上記粘弾性体(6)の上下面には、硬
質の受圧板(7)(7)が加硫接着などにより一体化さ
れている。
上記免震支承はその実使用状態で取り替えることが困
難であるため、コンクリート構造物と同じように60年程
度の耐久寿命が要求されている。そこで、硬質板
(1′)(1′)及び(1)(1)…とゴム状弾性板
(2)(2)…とからなる積層体(3)を外部と完全に
遮断し、酸素、オゾン、紫外線或いは酸、アルカリ、塩
などの薬品を含んだ水分により、ゴム状弾性板(2)
(2)…が劣化したり、また、硬質板(1′)(1′)
及び(1)(1)…が酸化(錆の発生)したりすること
を防止するため、耐候性に優れたゴム材料からなる被覆
ゴム体(4)で上記積層体(3)を被覆した構造とする
ことにより免震支承の長期耐久性の向上を図っている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上述した従来の免震支承は、積層体(3)
のすべての硬質板(1′)(1′)及び(1)(1)…
の外径寸法が等しい構造となっている。このような免震
支承では、第12図(a)に示すように地震発生による水
平剪断変形時、最下硬質板(1′)のすぐ上に位置する
中間硬質板(1)の外周端部が最下硬質板(1′)側に
引っ張られ、第12図(b)に示すように最終的にその外
周端部に曲げ変形(a)が発生する。図示しないが、こ
の曲げ変形(a)は最上硬質板(1′)のすぐ下に位置
する中間硬質板(1)の外周端部にも同様に発生する。
この曲げ変形(a)により中間硬質板(1)の外周端部
付近に局所歪みが生じ、この局所歪みが免震支承の損
傷、破断を招来するという問題があった。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案されたもの
で、その目的とするところは、水平剪断変形時、最上下
硬質板のすぐ上下に位置する中間硬質板の外周端部に曲
げ変形が発生することを簡単な構造により阻止し得る免
震支承を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕 本発明における上記目的を達成するための技術的手段
は、複数の硬質板とゴム状弾性板とを交互に積層し、前
記硬質板のうちの最上下硬質板の厚みがその他の中間硬
質板より大きく、前記最上下硬質板を含む全体を被覆ゴ
ム体で一体に被覆した免震支承において、上記硬質板の
うち、最上下硬質板の外周端部を、その他の中間硬質板
の外周端部よりゴム状弾性板1層の厚みの100〜400%分
の長さだけ突出させると共に、前記被覆ゴム体と接する
前記最上下硬質板のエッジ部を断面円弧形状とし、この
断面円弧形状における円弧半径rを、ゴム状弾性板の厚
みをtとした時、0.1t<r<3tとしたことである。
また、上記免震支承は、積層体の中央にその積層方向
の両端に開口する筒形中空部を形成し、その筒形中空部
に柱状の粘弾性体或いは弾塑性体を挿入・充填する場合
もある。
〔作用〕
本発明に係る免震支承では、最上下硬質板の外周端部
を、その他の中間硬質板の外周端部より、ゴム状弾性板
1層の厚みの100〜400%分の長さだけ突出させると共
に、前記被覆ゴム体と接する前記最上下硬質板のエッジ
部を断面円弧形状とし、この断面円弧形状における円弧
半径rを、ゴム状弾性板の厚みをtとした時、0.1t<r
<3tとしたから、地震発生による水平剪断変形時、最上
下硬質板のすぐ上下に位置する中間硬質板の外周端部が
最上下硬質板の外周端部よりも常に内側に位置すること
になり、上記中間硬質板の外周端部が最上下硬質板側に
引張られることもなくて曲げ変形せず、局所歪みの発生
を回避できる。
〔実施例〕
本発明に係る免震支承の実施例を第1図乃至第9図を
参照しながら説明する。
第1図に示す免震支承は、鋼板などの複数の硬質板
(11′)(11′)及び(11)(11)…と圧縮永久歪みが
小さい軟質のゴム状弾性板(12)(12)…とを交互に積
層した積層体(13)の外周部に耐候性及び耐薬品性に優
れた被覆ゴム体(14)を被着形成したものである。これ
により積層体(13)のすべての硬質板(11′)(11′)
及び(11)(11)…とゴム状弾性板(12)(12)…の外
周端部が被覆ゴム体(14)で完全に被覆される。上記積
層体(13)は、硬質板(11′)(11′)及び(11)(1
1)…とゴム状弾性板(12)(12)…とを積層状態で加
硫接着などにより一体化される。また、被覆ゴム体(1
4)は、積層体(13)の成形と同時か或いは成形後に加
硫接着などにより積層体(13)と一体化される。この被
覆ゴム体(14)は、例えばEPT、EPDM、IIR、ハロゲン化
IIR、CR、クロロスルフォン化ポリエチレン等の耐候性
及び耐薬品性に優れたゴム材料からなり、免震支承の実
使用時、硬質板(11′)(11′)及び(11)(11)…と
ゴム状弾性板(12)(12)…とからなる積層体(13)を
外部と完全に遮断し、酸素、オゾン、紫外線或いは酸、
アルカリ、塩などの薬品を含んだ水分により、ゴム状弾
性板(12)(12)…が劣化したり或いは硬質板(11′)
(11′)…が酸化(錆の発生)したりすることを防止し
て免震支承の長期耐久性を向上させている。
本発明の特徴は、積層体(13)の硬質板(11′)(1
1′)及び(11)(11)…にある。即ち、最上下硬質板
(11′)(11′)の外周端部を、その他の中間硬質板
(11)(11)…の外周端部より、ゴム状弾性板1層の厚
みtの100〜400%、より好ましくは200〜300%分の長さ
xだけ突出させる。
尚、ゴム状弾性板(12)(12)…の厚みが各層で異な
る場合は、最上下硬質板(11′)(11′)に接している
ゴム状弾性板(12)(12)の厚みをtとする。
この免震支承では、第2図に示すように地震発生によ
る水平剪断変形時、最下硬質板(11′)のすぐ上に位置
する中間硬質板(11)の外周端部が最下硬質板(11′)
の外周端部よりも常に内側に位置することになる。これ
により中間硬質板(11)の外周端部が最下硬質板(1
1′)側に引張られる応力を抑制することができる。こ
れは、図示しないが、最上硬質板(11′)のすぐ下に位
置する中間硬質板(11)の外周端部についても同様であ
る。この引張力の抑制により中間硬質板(11)の外周端
部の曲げ変形がなくなり、中間硬質板(11)の外周端部
付近での局所歪みの発生を抑止して免震支承の損傷、破
断を回避する。尚、水平剪断変形時における中間硬質板
(11)の外周端部の変位量は、ゴム状弾性板1層の厚み
tと水平剪断歪み率によって決定される。
ここで、中間硬質板(11)の外周端部に対する最上下
硬質板(11′)(11′)の外周端部の突出長さxがゴム
状弾性板(12)の厚みtの100%より小さいと、免震支
承が100%以上の水平剪断歪みを受けた時に中間硬質板
(11)の外周端部が最上下硬質板(11′)(11′)の外
周端部より外側に位置してしまい、上記中間硬質板(1
1)の外周端部に曲げ変形が発生してしまう。また、最
上下硬質板(11′)(11′)の外周端部の突出長さxが
ゴム状弾性板(12)の厚みtの400%より大きいと、水
平剪断変形時において中間硬質板(11)の外周端部が曲
げ変形を起こさない水平剪断歪み領域は大きくなる。し
かしながら、免震支承の通常の作動領域以上に大きくす
る必要はなく、必要以上に大きくした場合、積層体(1
3)を覆う被覆ゴム体(14)の体積が大きくなり過ぎて
コスト高になってしまう。以上のことから、最上下硬質
板(11′)(11′)の外周端部の突出長さxはゴム状弾
性板(12)の厚みtの100〜400%分に設定することが好
適である。
次に、本発明に係る免震支承の他の実施例について説
明する。
まず、第1図に示す実施例では、被覆ゴム体(14)の
厚みが、最上下硬質板(11′)(11′)の外周部よりも
中間硬質板(11)(11)…及びゴム状弾性板(12)(1
2)…の外周部の方が大きくなっているが、第3図に示
すように上記被覆ゴム体(14)の厚みを、最上下硬質板
(11′)(11′)の外周部と中間硬質板(11)(11)…
及びゴム状弾性板(12)(12)…の外周部とで略同一に
してもよい。この免震支承では、中間硬質板(11)(1
1)…とゴム状弾性板(12)(12)…との積層部分に沿
って凹形状となり、その分被覆ゴム体(14)の体積を低
減させることができて加硫並びにコストの面で好適であ
る。
また、最上下硬質板(11′)(11′)の被覆ゴム体
(14)と接する外周端部のエッジ部(11a′)(11a′)
についても、水平剪断変形時に局所歪みが発生し易いた
め、第4図に示すように上記エッジ部(11a′)(11
a′)を断面円弧形状にして局所歪みの発生を未然に防
止するようにしてもよい。この時、エッジ部(11a′)
(11a′)の断面円弧形状における円弧半径rは、ゴム
状弾性板(12)の厚みをtとすると、0.1t<r<3tとす
ることが望ましい。尚、上記エッジ部(11a′)(11
a′)を断面円弧形状とする場合には、その円弧半径r
分の寸法は最上下硬質板(11a′)(11a′)の外周端部
の突出長さx分には含まれず、従って、上記円弧半径r
分の寸法は上記最上下硬質板(11′)(11′)の外周端
部の突出長さx分に付加されることになる。
第4図の免震支承は、第1図の免震支承において最上
下硬質板(11′)(11′)の外周端部のエッジ部(11
a′)(11a′)を断面円弧形状にした適用例であり、第
3図の免震支承においても上記エッジ部(11a′)(11
a′)を断面円弧形状としてもよいのは勿論である。
次に、第5図に示す免震支承は、第1図の免震支承に
おける積層体(13)の中央にその積層方向の両端に開口
する筒形中空部(15)を形成し、その筒形中空部(15)
に高減衰性能を持つ柱状の粘弾性体(16)或いは弾塑性
体を挿入・充填した構造のものである。尚、上記粘弾性
体(16)の上下面には硬質の受圧板(17)(17)が加硫
接着などにより一体化される。この免震支承では粘弾性
体(16)或いは弾塑性体が積層体(13)で周囲拘束され
るので、第1図の免震支承よりも減衰性能をより一層向
上させることができる。また、この周囲拘束型免震支承
において、被覆ゴム体(14)を中間硬質板(11)(11)
…とゴム状弾性板(12)(12)…との積層部分に沿わせ
て凹形状としたり、或いは最上下硬質板(11′)(1
1′)の外周端部のエッジ部(11a′)(11a′)を断面
円弧形状としてもよい。また、これらを組合わせて被覆
ゴム体(14)を凹形状とし、且つ、エッジ部(11a′)
(11a′)を断面円弧形状としてもよいのは勿論であ
る。
また、第6図に示す免震支承は、第5図の免震支承に
おける積層体(13)の筒形中空部(15)に挿入・充填さ
れた粘弾性体(16)に、その挿入方向に複数の硬質板
(18)(18)…を埋設した構造のものである。この粘弾
性体(16)中の硬質板(18)(18)…は、積層体(13)
の中間硬質板(11)(11)…と高さを揃えて配置しなけ
ればならず、その間隔は積層体(13)の中間硬質板(1
1)(11)…の間隔と同一かあるいは一つないし複数お
きに設定すればよい。この周囲拘束型免震支承において
も、被覆ゴム体(14)を中間硬質板(11)(11)…とゴ
ム状弾性板(12)(12)…との積層部分に沿わせて凹形
状としたり、或いは最上下硬質板(11′)(11′)の外
周端部のエッジ部(11a′)(11a′)を断面円弧形状と
してもよい。また、これらを組合せて被覆ゴム体(14)
を凹形状とし、且つ、エッジ部(11a′)(11a′)を断
面円弧形状としてもよいのは勿論である。
最後に、従来品と本発明品とを比較検討するため、本
出願人が行った実験について以下説明する。
第7図は最上下硬質板(1′)(1′)と中間硬質板
(1)(1)…との外径寸法が等しい従来品を示し、そ
の仕様については下記の通りである。
最上下硬質板(1′)(1′):鉄板 D1=180mm、t
119mm 中間硬質板(1):鉄板 D2=180mm、t2=1mm、13層 ゴム状弾性体(2):ゴム板 D=180mm、t=4mm、
14層 被覆ゴム体(4): D3=190mm、t3=5mm 第8図は最上下硬質板(11′)(11′)の外径寸法を
中間硬質板(11)(11)…よりも大きくし、上記最上下
硬質板(11′)(11′)のエッジ部(11a′)(11a′)
を断面円弧形状とした本発明品を示し、その仕様につい
ては下記の通りである。
最上下硬質板(11′)(11′):鉄板 D1=196mm、t
119mm 中間硬質板(11):鉄板 D2=180mm、t2=1mm、13層 ゴム状弾性体(12):ゴム板 D=180mm、t=4mm、
14層 被覆ゴム体(14): D3=206mm 最上下硬質板(11′)(11′)の突出長さ:x=8mm 最上下硬質板(11′)(11′)のエッジ部(11a′)
(11a′):r=3mm 上記諸条件に基づき本出願人が行った実験結果によれ
ば、第7図に示す従来品で水平剪断歪み200%までの動
的試験を行った場合、従来品では第9図に示すように試
験後の切断面状態において、最上下硬質板(1′)
(1′)のすぐ上下に位置する中間硬質板(1)(1)
の外周端部が最上下硬質板(1′)(1′)側に曲げら
れ、その部分での被覆ゴム体(4)が外観上でも判別で
きる程度に膨れ上がり、しかも、中間硬質板(1)
(1)の曲がった外周端部付近には微小な亀裂が発生し
ていた。これに対して、最上下硬質板(11′)(11′)
の外周端部を、その他の中間硬質板(11)(11)…の外
周端部より、ゴム状弾性板(12)の厚みt(4mm)の200
%(8mm)分だけ突出させた本発明品では、水平剪断歪
み200%までの動的試験を繰返し行っても、試験後の切
断面状態において何の異常も認められなかった。
〔発明の効果〕
本発明に係る免震支承によれば、最上下硬質板の外周
端部を、その他の中間硬質板の外周端部より、ゴム状弾
性板1層の厚みの100〜400%分の長さだけ突出させると
共に、前記被覆ゴム体と接する前記最上下硬質板のエッ
ジ部を断面円弧形状とし、この断面円弧形状における円
弧半径rを、ゴム状弾性板の厚みをtとした時、0.1t<
r<3tとしたから、地震発生による水平剪断変形時、最
上下硬質板のすぐ上下に位置する中間硬質板の外周端部
が最上下硬質板の外周端部よりも常に内側に位置するの
で、上記中間硬質板の外周端部が最上下硬質板側に引張
られることなくて曲げ変形せず、中間硬質板の外周端部
付近での局所歪みが発生しないので免震支承の損傷、破
断を未然に防止でき、長期耐久性に優れた実用的価値大
なる免震支承を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る免震支承の一実施例を示す断面
図、第2図は第1図の免震支承を水平剪断変位させた状
態を示す要部拡大断面図、第3図は被覆ゴム体を中間硬
質板とゴム状弾性板との積層部分に沿って凹形状とした
免震支承を示す断面図、第4図は最上下硬質板の外周端
部のエッジ部を断面円弧形状とした免震支承を示す要部
拡大断面図、第5図は積層体の筒形中空部に粘弾性体を
挿入・充填した周囲拘束型免震支承を示す断面図、第6
図は第5図の粘弾性体に硬質板を埋設した周囲拘束型免
震支承を示す断面図である。 第7図乃至第9図は本発明において中間硬質板の外周端
部の曲げ変形の防止を実証するため、本出願人が行った
実験について説明するためのもので、第7図は実験で使
用した従来品の免震支承を示す断面図、第8図は実験で
使用した本発明品の免震支承を示す断面図、第9図は第
7図の従来品の水平剪断変形状態を示す要部拡大断面図
である。 第10図は免震支承の従来例を示す断面図、第11図は周囲
拘束型免震支承の従来例を示す断面図、第12図(a)
(b)は免震支承の水平剪断変形状態を示す各要部拡大
断面図である。 (11)……中間硬質板、 (11′)(11′)……最上下硬質板、 (12)……ゴム状弾性板、(13)……積層体、 (14)……被覆ゴム体、(15)……筒形中空部、 (16)……粘弾性体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−29540(JP,A) 特開 昭63−225739(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16F 1/40 F16F 15/00 - 15/04 E04H 9/02 331

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の硬質板とゴム状弾性板とを交互に積
    層し、前記硬質板のうちの最上下硬質板の厚みがその他
    の中間硬質板より大きく、前記最上下硬質板を含む全体
    を被覆ゴム体で一体に被覆した免震支承において、 上記硬質板のうち、最上下硬質板の外周端部を、その他
    の中間硬質板の外周端部よりゴム状弾性板1層の厚みの
    100〜400%分の長さだけ突出させると共に、前記被覆ゴ
    ム体と接する前記最上下硬質板のエッジ部を断面円弧形
    状とし、この断面円弧形状における円弧半径rを、ゴム
    状弾性板の厚みをtとした時、0.1t<r<3tとしたこと
    を特徴とする免震支承。
  2. 【請求項2】積層体の中央にその積層方向の両端に開口
    する筒形中空部を形成し、その筒形中空部に柱状の粘弾
    性体或いは弾塑性体を挿入・充填したことを特徴とする
    請求項(1)記載の免震支承。
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