JP5854871B2

JP5854871B2 - 免震構造体

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Publication number: JP5854871B2
Application number: JP2012027674A
Authority: JP
Inventors: 隆浩森
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2032-02-10
Also published as: JP2013164135A

Description

本発明は、免震構造体に関する。

ビル等の構造物の支承部として、ゴム板と剛板を交互に積層した積層ゴムによる免震構造体が用いられている。しかしながら、積層ゴムを構成する高減衰ゴムは、高減衰ゴムの温度が高くなると軟らかくなり、高減衰ゴムの温度が低くなると硬くなる温度依存性を有している。

このため、天然ゴムを主成分とし、カーボンブラックと、軟化点が１３５℃以上の粘着付与剤とが配合された高減衰ゴムを用いた免震構造体が知られている（特許文献１）。

特開２００３−３０６５７８号公報

本発明は上記事実を考慮し、材料面ではなく構造面に注目して、積層ゴムの温度変化に伴う免震性能の変動を抑制する等の免震性能を調整できる免震構造体を提供することを目的とする。

請求項１に記載の免震構造体は、支持体と被支持体との間に配置され、ゴム板と剛板とが交互に積層された積層ゴムと、前記積層ゴムの積層方向に移動して、前記積層ゴムのせん断変形する領域を変化させる拘束部材と、前記拘束部材を前記積層方向へ移動させるアクチュエータと、前記積層ゴムの温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段が測定した前記積層ゴムの温度が高いとき、前記積層ゴムのせん断変形する領域が減少する方向へ前記拘束部材を移動させ、前記温度測定手段が測定した前記積層ゴムの温度が低いとき、前記積層ゴムのせん断変形する領域が増加する方向へ前記拘束部材を移動させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、を有する。

請求項１に記載の免震構造体では、ゴム板と剛板とが交互に積層された積層ゴムの温度が高いとき、積層ゴムを構成するゴム板が軟らかくなり、積層ゴムの水平剛性が低くなる。一方で、制御部は、温度測定手段が測定した積層ゴムの温度を取得して、積層ゴムの温度上昇分だけアクチュエータによって拘束部材を積層ゴムのせん断変形する領域が減少する方向へ移動させる。これにより、積層ゴムの水平剛性の変化が相殺され、免震性能の変動を抑制できる。

また逆に、積層ゴムの温度が低いとき、積層ゴムを構成するゴム板が硬くなり、積層ゴムの水平剛性が高くなる。一方で、制御部は、温度測定手段が測定した積層ゴムの温度を取得して、積層ゴムの温度低下分だけアクチュエータによって拘束部材を積層ゴムのせん断変形する領域が増加する方向へ移動させる。これにより、積層ゴムの水平剛性の変化が相殺され、免震性能の変動を抑制できる。

請求項２に記載の免震構造体は、請求項１に記載の免震構造体であって、前記制御部は、前記積層ゴムの使用年数に応じて、前記積層ゴムのせん断変形する領域が増加する方向へ前記拘束部材を移動させる。

請求項２に記載の免震構造体では、積層ゴムの経年劣化によってゴム板が硬くなり、積層ゴムの水平剛性が高くなるが、積層ゴムの使用年数に応じて拘束部材の移動量を補正することで、経年劣化による積層ゴムの水平剛性の変化を相殺する。

具体的には、積層ゴムの使用年数と積層ゴムの水平剛性の推移との関係から、使用年数に応じて、拘束部材の温度変化に対する移動量をどれだけ補正させるかについてのデータを制御部に予め記憶させておき、制御部は、このデータに基づいて、年月の経過と共に拘束部材の移動量を補正することで、積層ゴムの経年劣化による免震性能の変動を抑制できる。

請求項３に記載の免震構造体は、請求項１又は２に記載の免震構造体であって、前記積層ゴムの積層方向の両端には、前記支持体及び前記被支持体へ固定されるフランジが設けられ、前記フランジの少なくとも一方には、凹状の収納部が形成され、前記拘束部材は、前記収納部に一部が収納された状態で前記積層ゴムの積層方向へ移動して、前記積層ゴムのせん断変形する領域を変化させることを特徴とする。

請求項３に記載の免震構造体では、フランジに形成された凹状の収納部に、拘束部材の一部が収納された状態で積層ゴムの積層方向へ移動して、積層ゴムのせん断変形する領域を変化させるため、簡単な構成で積層ゴムの水平方向の移動を拘束することができる。

請求項４に記載の免震構造体は、請求項３に記載の免震構造体であって、前記積層ゴムの内部には、前記フランジの中央に設けられた前記収納部と連通する中空部が形成され、前記拘束部材は、前記収納部と前記中空部に跨って設けられた柱体である。

請求項４に記載の免震構造体では、柱体は、積層ゴムの内部に設けられているので、免震構造体をコンパクトに設計できる。

請求項５に記載の免震構造体は、請求項３に記載の免震構造体であって、前記収納部は、前記フランジの外周部に形成され、前記アクチュエータは、前記拘束部材を前記積層ゴムの外周面に沿って移動させる。

請求項５に記載の免震構造体では、拘束部材の位置を目視で確認することができるので、管理やメンテナンス等を容易に行うことができる。

本発明は、上記の構成としたので、積層ゴムの温度変化に伴う免震性能の変動を抑制する等の免震性能を調整できる免震構造体を提供できる。

第１実施形態に係る免震構造体の一部破断斜視図である。第１実施形態に係る常温の免震構造体がせん断変形している状態を示す断面図である。第１実施形態に係る温度計が測定した積層ゴムの表面温度と、円柱の高さとの関係を示すグラフである。第１実施形態に係る免震構造体を設置してからの使用年数と、基準高さのシフト量との関係を示すグラフである。第１実施形態に係る高温の免震構造体がせん断変形している状態を示す断面図である。第２実施形態に係る免震構造体の断面図である。第３実施形態に係る免震構造体の一部破断斜視図である。第３実施形態に係る常温の免震構造体の断面図である。第３実施形態に係る常温の免震構造体がせん断変形している状態を示す断面図である。第３実施形態に係る高温の免震構造体がせん断変形している状態を示す断面図である。

（第１実施形態）
図を参照しながら第１実施形態に係る免震構造体について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る免震構造体１０は、円柱状の積層ゴム１２と、積層ゴム１２の積層方向の両端に設けられた上フランジ１４及び下フランジ１６とによって構成されている。

積層ゴム１２は、高減衰ゴム製のゴム板１８と剛板２０とが上下方向に交互に積層され、加硫接着されて一体となっており、ゴム板１８及び剛板２０の厚みは、１枚あたり３〜１０ｍｍとなっている。また、ゴム板１８及び剛板２０の外形寸法は、免震構造体１０の設置環境によって適宜設定される。本実施形態では、一例として、ゴム板１８、及び剛板２０の厚みを共に５ｍｍとしており、外形寸法を２００ｍｍとしている。また、積層ゴム１２が劣化を抑制するため、積層ゴム１２の外周面を被覆ゴム２１で被覆している。

積層ゴム１２の上端に設けられた上フランジ１４は、２段構造となっており、積層ゴム１２の上面に加硫接着された小径部１４Ａと、小径部１４Ａの上部に形成され、小径部１４Ａよりも大径の大径部１４Ｂとによって構成されている。大径部１４Ｂは円板状であり、大径部１４Ｂの外周部には、上フランジ１４を貫通して複数のボルト孔１５が形成されている。

積層ゴム１２の下端に設けられた下フランジ１６は、円板状の部材で、積層ゴム１２の下面に加硫接着されている。下フランジ１６の外周部には、上フランジ１４の大径部１４Ｂと同様に複数のボルト孔１５が形成されており、上フランジ１４及び下フランジ１６に形成されたボルト孔１５にボルト１７が挿通され、免震構造体１０を上部構造体４２及び下部構造体４４へ固定する（図２参照）。

なお、上フランジ１４及び下フランジ１６は、積層ゴム１２の直径より大きければ、外形の形状を円形に限定しない。例えば、矩形や多角形に形成してもよい。また、上フランジ１４又は下フランジ１６と積層ゴム１２との接着は、加硫接着に限らず、接着剤等で接着してもよい。

積層ゴム１２の内部には、積層ゴム１２の中央部を積層方向に貫通した中空部２２が形成されており、上フランジ１４の小径部１４Ａに形成された収納部２３と連通している。図２に示すように、収納部２３は、上フランジ１４の小径部１４Ａの下面を大径部１４Ｂ側へ凹ませて形成されており、収納部２３の径は、中空部２２と同一の径となっている。

また、上フランジ１４には、大径部１４Ｂの上面を小径部１４Ａ側へ凹ませて載置部２４が形成されている。載置部２４は、収納部２３と同軸的に形成されており、載置部２４の底部２４Ａに形成された貫通孔２６を介して収納部２３と連通している。

載置部２４には、アクチュエータとしてのシリンダ２８が載置されている。シリンダ２８としては、油圧式のシリンダが用いられる。また、シリンダ２８は、筒状のシリンダ本体３０と、シリンダ本体３０から収納部２３側に突出したロッド３２とで構成されており、シリンダ本体３０の底面の外周部は、載置部２４の底面２４Ａに支持されている。

ロッド３２の先端には、拘束部材としてスチール製の円柱３４が取付けられている。円柱３４は、一部が収納部２３に収納された状態で、中空部２２と収納部２３に跨っており、円柱３４の下端部は、積層ゴム１２の最上層の剛板２０Ａの下面と同一の高さに位置している。また、円柱３４の直径は、中空部２２と収納部２３を摺動可能な大きさに形成されている。なお、円柱３４の摩擦抵抗を小さくするため、円柱３４の外周面に潤滑油等の潤滑剤をコーティングしてもよい。

下フランジ１６には、積層ゴム１２の温度を測定する温度測定手段としての赤外線温度計３６が設けられている。赤外線温度計３６のセンサヘッドは、積層ゴム１２に向けられており、非接触で積層ゴム１２の表面温度を測定している。

赤外線温度計３６は、上フランジ１４の小径部１４Ａの外周面に取り付けられた制御部４０と接続している。制御部４０は、積層ゴム１２の温度を測定するように赤外線温度計３６に命令し、赤外線温度計３６が測定した積層ゴム１２の表面温度を取得する。また、制御部４０は、圧力ポンプ４１に接続されており、赤外線温度計３６から取得した積層ゴム１２の表面温度に応じて圧力ポンプ４１を駆動させ、シリンダ２８に送り込むオイルの量を調整して、シリンダ２８のロッド３２に取り付けられた円柱３４を積層方向に移動させる。

制御部４０によるシリンダ２８の制御方法の一例について、図３のグラフを用いて説明する。グラフの縦軸は、基準高さＨを０ｍｍとした場合の円柱３４の下面の高さを示しており、正の数字であれば、円柱３４が基準高さＨより上方に位置していることになる。ここで、基準高さＨは、積層ゴム１２の最上層から２層目の剛板２０Ｂの下面の高さに設定されている（図２参照）。

図３のグラフの横軸は、制御部４０が赤外線温度計３６から取得した積層ゴム１２の表面温度を示している。ここで、積層ゴム１２の温度が２０℃〜２４℃の範囲にあるとき、円柱３４が基準高さＨに位置するように設定されており、制御部４０は、積層ゴム１２の表面温度が１９℃以下になると、円柱３４を上方へ移動させ、積層ゴム１２の表面温度が２５℃以上になると、円柱３４を下方へ移動させる。

ここで、例えば、積層ゴム１２の表面温度が１３℃であった場合、図３のグラフから、円柱３４の下面は、基準高さＨより１０ｍｍ上方の高さに位置していることになる。つまり、円柱３４は、図２に示す高さに位置している。次に、積層ゴム１２の温度が上昇して１５℃になると、制御部４０は、シリンダ２８を作動させて円柱３４を基準高さＨより５ｍｍ上方の高さになるまで移動させる（図３参照）。つまり、円柱３４は、図２の高さから５ｍｍだけ下方へ移動される。

また、制御部４０は、図４のグラフに示すように、積層ゴム１２の使用年数に応じて基準高さＨをシフトして、円柱３４の移動量の補正を行う。本実施形態では、使用年数が５年未満であれば、基準高さＨをシフトしないが、免震構造体１０を使用して５年が経過すると、制御部４０は、基準高さＨを５ｍｍだけ上方へシフトし、円柱３４の移動量を補正する。

なお、本実施形態では、赤外線温度計３６によって積層ゴム１２の表面温度を測定したが、他の方法で積層ゴム１２の温度を測定してもよい。例えば、熱起電力を利用して温度を測定する熱電対やサーミスタ等の接触式の温度センサを用いられてもよい。

また、積層ゴム１２の温度を直接測定せずに、積層ゴム１２の周辺の外気温を測定する方法を用いてもよい。この場合、外気温が変化してから一定時間後に積層ゴム１２の温度が変化するので、制御部４０は、赤外線温度計３６から外気温を取得した後、一定時間後に円柱３４を移動させるようにシリンダ２８を制御する。

また、本実施形態では、制御部４０は、積層ゴム１２の温度が５℃変化する度に円柱３４を５ｍｍ移動させたが、温度変化に対する円柱３４の移動量は、免震構造体１０の設置環境や積層ゴム１２の劣化度合い、又はゴム板１８や剛板２０の厚みに応じて適宜設定される。例えば、温度が１℃変化する度に、円柱３４を１ｍｍ移動するように設定してもよい。

また、本実施例では、積層ゴム１２の温度が０℃以下にならない場所に免震構造体１０が設置されているので、図３では積層ゴム１２の温度が０℃より低くなったときの円柱３４の高さが示されていないが、免震構造体１０を設置する場所によっては、積層ゴム１２の温度範囲をさらに広げてもよい。

次に、本実施形態に係る免震構造体１０の作用について説明する。図２に示すように、免震構造体１０の付近で地震が発生すると、地震力により下部構造体４４が矢印Ａの方向に上部構造体４２と相対移動して、積層ゴム１２を水平方向にせん断変形させる。このように積層ゴム１２がせん断変形することで、振動が上部構造体４２へ伝わるのを抑制する。

このとき、円柱３４の下端部は、積層ゴム１２の最上層の剛板２０Ａの下面と同一高さに位置しているので、基準高さＨより１０ｍｍ上方の高さに位置していることになる。また、制御部４０が赤外線温度計３６から取得した積層ゴム１２の表面温度は１３℃であった。

ここで、積層ゴム１２の最上層のゴム板１８Ａと最上層の剛板２０Ａの内周壁は、円柱３４に係止されているので、最上層のゴム板１８Ａと最上層の剛板２０Ａは、上フランジ１４と一体に移動する。従って、せん断変形している積層ゴム１２の領域は、積層ゴム１２の最上層から２層目のゴム板１８Ｂ以下の領域だけとなっている。

次に、図２の状態から積層ゴム１２の温度が上昇して、制御部４０が赤外線温度計３６から取得した積層ゴム１２の表面温度が３０℃に到達したとき、制御部４０は、圧力ポンプ４１を駆動させ、シリンダ２８に送り込むオイルの量を調整して、シリンダ２８のロッド３２に取り付けられた円柱３４を基準高さＨから下方へ１０ｍｍの高さまで移動させる（図３参照）。従って、円柱３４は、シリンダ２８によって基準高さＨより１層分（１０ｍｍ）だけ下方の高さまで移動し、図５の状態となる。

このとき、積層ゴム１２の最上層のゴム板１８Ａから３層目の剛板２０Ｃまでの領域の水平方向の移動が拘束される。これによって、積層ゴム１２が水平方向へせん断変形する領域は減少し、最上層から４層目のゴム板１８Ｄより下の領域だけが、せん断変形可能となる。

一方で、温度の上昇に伴ってゴム板１８が軟らかくなるため、積層ゴム１２の水平剛性が低くなり、ゴム板１８の水平方向の移動量が増加する。

従って、下部構造体４４が矢印Ｂの方向に往復運動（振動）したとき、積層ゴム１２の最上層から４層目のゴム板１８Ｄより下の領域だけしかせん断変形しないが、温度の上昇に伴ってゴム板１８の水平剛性が低くなっているので、積層ゴム１２の水平剛性の変化が相殺される。これにより、温度の上昇による免震構造体１０の免震性能の変動が抑制される。

また逆に、図４の状態から積層ゴム１２の温度が低下したときは、ゴム板１８が硬くなって、積層ゴム１２の水平剛性が高くなり水平方向の移動量が減少する。一方で、積層ゴム１２の表面温度を取得した制御部４０は、円柱３４を上方へ移動させて、せん断変形する積層ゴム１２の領域を増やす。これにより、積層ゴム１２の水平剛性の変化が相殺される。

次に、免震構造体１０を使用してから年月が経過すると、積層ゴム１２を構成するゴム板１８は、経年劣化によって硬くなり、積層ゴム１２の水平剛性が高くなる。ここで、積層ゴム１２の使用年数が５年を経過した状態における免震構造体１０の作用について以下に説明する。

図４に示すように、積層ゴム１２の使用年数が５年を経過すると、制御部４０は、基準高さＨを５ｍｍ上方へシフトする。これにより、シフト後の基準高さＨ１は、図５に示すように、積層ゴム１２の最上層から２層目のゴム板１８Ｂの下面の高さとなる。このため、制御部４０が赤外線温度計３６から取得した積層ゴム１２の表面温度が３０℃であれば、円柱３４の高さは、図５の状態から５ｍｍ上方へ移動して、円柱３４の下端部が３層目のゴム板１８Ｃの下面と同一の高さになる。このように、円柱３４の移動量を補正することで、積層ゴム１２のせん断変形する領域を増加させ、積層ゴム１２の経年劣化による水平剛性の増加を相殺する。

なお、本実施形態に係る中空部２２は、積層ゴム１２を貫通して形成されているが、必ずしも積層ゴム１２を貫通している必要はなく、少なくとも円柱３４の長さと同様の長さの中空部２２が形成されていればよい。換言すれば、円柱３４は、積層ゴム１２と収納部２３に跨って移動するので、円柱３４の長さと同様の高さまでしか移動しない設定とされている。

また、本実施形態に係る円柱３４は、積層ゴム１２の一部を拘束可能な柱体であれば、柱体の形状は特に制限しない。例えば、断面が矩形や多角形角の柱体であってもよい。この場合、中空部２２及び収納部２３の形状は、円柱３４と対応する形状に形成される。

さらに、円柱３４の長さは、免震構造体１０を設置する環境などによって適宜設定される。例えば、温度変化の激しい環境で免震構造体１０を使用する場合、円柱３４の長さを長くして、積層ゴム１２を拘束できる領域を増やし、逆に温度変化が少ない場所では、積層ゴム１２を拘束できる領域は少なくて済むので、円柱３４の長さを短くする。以下の第２実施形態、第３実施形態においても同様である。

また、本実施形態では、シリンダ２８が上フランジ１４の内部に設けられていたが、シリンダ２８を上部構造体４２の内部に設けてもよい。この場合、上フランジ１４の厚みが減少し、免震構造体１０がコンパクトになる。

また、本実施形態では、円柱３４を上下へ移動させて、せん断変形する積層ゴム１２の領域を変化させたが、例えば、積層ゴム１２の外周面に沿って複数の円弧部材を配設し、シリンダ等で拘束部材を積層ゴム１２の径方向に移動させて、円弧部材で積層ゴム１２を挟んで拘束してもよい。この場合、ゴム板１８又は剛板２０と同じ厚みの円弧部材を積層方向に配設して、各円弧部材にシリンダを接続することで、任意のゴム板１８又は剛板２０の水平方向の移動を拘束できる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る免震構造体５０について説明する。なお、第１実施形態と同じ構成のものは同一の符号を付すと共に、適宜説明を省略する。図６に示すように、本実施形態に係る免震構造体５０は、積層ゴム１２と、積層ゴム１２の積層方向の上端及び下端に設けられた上フランジ５２及び下フランジ５４とで構成されている。

下フランジ５４は、２段構造となっており、積層ゴム１２の下面に加硫接着された小径部５４Ｂと、小径部５４Ｂの下部に形成され、小径部５４Ｂよりも大径の大径部５４Ａとによって構成されている。大径部５４Ａの外周部には、複数のボルト孔１５が形成されており、免震構造体５０は、ボルト孔１５に挿通されたボルト１７によって下部構造体４４へ固定されている。

積層ゴム１２の内部には、積層ゴム１２の中央部を積層方向に貫通した中空部２２が形成されており、下フランジ５４に形成された収納部２３と連通している。収納部２３は、下フランジ５４を貫通しており、中空部２２と同一の径で形成されている。

収納部２３には、シリンダ本体３０とロッド３２からなるシリンダ２８が収納されており、シリンダ本体３０は、下部構造体４４に接している。また、シリンダ本体３０から上方に突出したロッド３２には円柱３４が取り付けられている。円柱３４は、一部が収納部２３に収納された状態で、中空部２２と収納部２３に跨っている。

下フランジ５４の小径部５４Ｂの上面には、赤外線温度計３６が設けられており、赤外線温度計３６のセンサヘッドは、積層ゴム１２に向けられている。また、下フランジ５４の大径部５４Ａには、制御部４０が設けられており、圧力ポンプ４１及び赤外線温度計３６と接続している。

次に、本実施形態に係る免震構造体５０の作用について説明する。本実施形態に係る制御部４０は、赤外線温度計３６から取得した積層ゴム１２の表面温度が上昇すると、圧力ポンプ４１を駆動させ、シリンダ２８に送り込むオイルの量を調整して、シリンダ２８のロッド３２に取り付けられた円柱３４を上方へ移動させる。これにより、せん断変形する積層ゴム１２の領域が減少する。一方で、積層ゴム１２の温度が上昇すると、ゴム板１８が軟らかくなり、積層ゴム１２の水平剛性が低くなる。このため、積層ゴム１２の水平剛性の変化が相殺され、免震構造体５０の免震性能の変動が抑制される。

また、逆に、積層ゴム１２の表面温度が低下すると、圧力ポンプ４１を駆動させ、シリンダ２８に送り込むオイルの量を調整して、シリンダ２８のロッド３２に取り付けられた円柱３４を下方へ移動させる。これにより、せん断変形する積層ゴム１２の領域を増加させる。一方で、積層ゴム１２の温度が低下すると、ゴム板１８が硬くなり、積層ゴム１２の水平剛性が高くなる。このため、積層ゴム１２の水平剛性の変化が相殺され、免震構造体５０の免震性能の変動が抑制される。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る免震構造体６０について説明する。なお、第１実施形態と同じ構成のものは同一の符号を付すとともに、説明を省略する。図７に示すように、本実施形態に係る免震構造体６０は、円柱状の積層ゴム６２と、積層ゴム６２の積層方向の両端に設けられた上フランジ６４及び下フランジ６６とによって構成されている。

積層ゴム６２は、高減衰ゴム製のゴム板６８と剛板７０とが上下方向に交互に積層され、加硫接着されて一体となっている。ゴム板６８及び剛板７０の厚みは、１枚あたり３〜１０ｍｍであり、ゴム板６８及び剛板７０の外形寸法は、免震構造体６０の設置環境によって適宜設定される。本実施形態では、一例として、ゴム板６８、及び剛板７０の厚みを共に５ｍｍとしており、外形を２００ｍｍとしている。また、積層ゴム６２が劣化するのを抑制するため、積層ゴム６２の外周面を被覆ゴム６３で被覆している。

積層ゴム１２の上端に設けられた上フランジ６４は、円板状の部材で、積層ゴム６２の下面に加硫接着されている。上フランジ６４の外周部には、上フランジ６４を貫通して複数のボルト孔６５が形成されている。

積層ゴム６２の下端に設けられた下フランジ６６は、２段構造となっており、積層ゴム６２の下面に加硫接着された小径部６６Ａと、小径部６６Ａの下部に形成され、小径部６６Ａよりも大径の大径部６６Ｂとによって構成されている。大径部６６Ｂの外周部には、複数のボルト孔６５が形成されている。

下フランジ６６を構成する小径部６６Ａの外周部には、積層ゴム１２の周方向に等間隔で３つの収納部７２が形成されている。それぞれの収納部７２は、積層ゴム１２の外周に沿って形成されており、大径部６６Ｂまで延びている。

それぞれの収納部７２の底部７２Ａには、シリンダ７４が設けられている。シリンダ７４は、筒状のシリンダ本体７６と、シリンダ本体７６から上方に突出したロッド７８とで構成されており、ロッド７８の先端には、積層ゴム１２の外周面に沿って湾曲した拘束板８０が取り付けられている。

図８に示すように、拘束板８０は、収納部７２に一部が収納された状態で、上方に突出しており、拘束板８０の上端部は、積層ゴム６２の最下層の剛板７０Ａの高さに位置している。また、３つの収納部７２に収納された拘束板８０は、全て同じ高さに位置している。

下フランジ６６を構成する小径部６６Ａの上面には、積層ゴム６２の温度を測定する赤外線温度計８２が設けられている。赤外線温度計８２のセンサヘッドは、積層ゴム６２に向けられており、積層ゴム６２の表面温度を非接触で測定する。

また、小径部６６Ａの外周面には、制御部８６が取り付けられており、赤外線温度計８２、及び圧力ポンプ８７と接続している。制御部８６は、赤外線温度計８２から定期的に積層ゴム６２の表面温度を取得する。また、制御部８６は、第１実施形態と同様に、赤外線温度計８２から取得した積層ゴム６２の表面温度に応じて、圧力ポンプ８７を駆動させ、３つのシリンダ７４のロッド７８に取り付けられた各拘束板８０を積層ゴム６２の外周面に沿って積層方向に移動させる。

次に、本実施形態に係る免震構造体６０の作用について説明する。図８の免震構造体６０の付近で地震が発生したとき、図９に示すように、地震力により下部構造体４４が矢印Ｃの方向に上部構造体４２と相対移動して、積層ゴム６２を水平方向にせん断変形させる。このように積層ゴム１２がせん断変形することで、振動が上部構造体４２へ伝わるのを抑制している。

このとき、拘束板８０の上端は、積層ゴム６２の最下層の剛板７０Ａの上面の高さに位置しており、制御部８６が温度計８２から取得した積層ゴム６２の表面温度が１３℃であったとする。

ここで、積層ゴム６２の最下層のゴム板６８Ａと最下層の剛板７０Ａの外周壁は、３つの拘束板８０に係止されているので、最下層のゴム板６８Ａと最下層の剛板７０Ａは、下フランジ６６と一体に移動する。従って、せん断変形している積層ゴム６２の領域は、積層ゴム６２の最下層から２層目のゴム板６８Ｂより上の部分だけとなっている。

次に、積層ゴム６２の温度が上昇して、制御部８６が赤外線温度計８２から取得した積層ゴム６２の表面温度が３０℃に到達したとき、制御部８６は、圧力ポンプ８７を駆動させることにより、３つのシリンダ７４を同時に作動させて拘束板８０を２０ｍｍだけ上方へ移動させる。ここで、ゴム板６８及び剛板７０の厚みは共に５ｍｍであるため、拘束板８０は、図９の高さから２層分だけ上方へ移動し、図１０に示す高さとなる。

このとき、積層ゴム６２の最下層のゴム板６８Ａから３層目の剛板７０Ｃまでの領域の水平方向の移動が拘束板８０によって拘束される。このため、積層ゴム６２が水平方向へせん断変形する領域は減少し、最下層から４層目のゴム板６８Ｄより上の領域だけが、せん断変形可能となる。

一方で、温度の上昇に伴ってゴム板６８が軟らかくなるため、積層ゴム６２の水平剛性が低くなり、ゴム板６８の水平方向の移動量が増加する。

従って、下部構造体４４が矢印Ｄの方向に往復運動（振動）したとき、積層ゴム６２の最下層から４層目のゴム板６８Ｄより上の領域しかせん断変形しないが、温度の上昇に伴ってゴム板６８の水平剛性が低くなっているので、積層ゴム６２の水平剛性の変化が相殺される。これにより、温度の上昇による免震構造体６０の免震性能の変動が抑制される。

また、拘束板８０が積層ゴム６２より外側に形成されているので、拘束板８０の管理やメンテナンス等を容易に行うことができる。

なお、本実施形態では、拘束板８０を積層ゴム６２の外周に沿って３つ設けたが、拘束板８０の数、及び隣り合う拘束板８０の間隔は、ゴム板６８と剛板７０の水平方向の移動が拘束できれば、自由に設定される。例えば、１つの拘束板８０で積層ゴム６２の外周面を取り囲んでもよい。

以上、本発明の第１実施形態〜第３実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、図２の免震構造体１０において、積層ゴム１２の両端に円柱３４を設け、２つの円柱３４を同時に移動させてもよい。

１０免震構造体
１２積層ゴム
１４上フランジ（フランジ）
１６下フランジ（フランジ）
１８ゴム板
１８Ａゴム板
１８Ｂゴム板
１８Ｃゴム板
１８Ｄゴム板
２０剛板
２０Ａ剛板
２０Ｂ剛板
２０Ｃ剛板
２２中空部
２３収納部
２８シリンダ（アクチュエータ）
３４円柱（拘束部材）
３６赤外線温度計（温度測定手段）
４０制御部
４２上部構造体（支持体）
４４下部構造体（被支持体）
５０免震構造体
５２上フランジ（フランジ）
５４下フランジ（フランジ）
６０免震構造体
６２積層ゴム
６４上フランジ（フランジ）
６６下フランジ（フランジ）
６８ゴム板
６８Ａゴム板
６８Ｂゴム板
６８Ｃゴム板
６８Ｄゴム板
７０剛板
７０Ａ剛板
７０Ｃ剛板
７２収納部
７４シリンダ（アクチュエータ）
８０拘束板（拘束部材）
８２赤外線温度計（温度測定手段）
８６制御部

Claims

支持体と被支持体との間に配置され、ゴム板と剛板とが交互に積層された積層ゴムと、
前記積層ゴムの積層方向に移動して、前記積層ゴムのせん断変形する領域を変化させる拘束部材と、
前記拘束部材を前記積層方向へ移動させるアクチュエータと、
前記積層ゴムの温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段が測定した前記積層ゴムの温度が高いとき、前記積層ゴムのせん断変形する領域が減少する方向へ前記拘束部材を移動させ、前記温度測定手段が測定した前記積層ゴムの温度が低いとき、前記積層ゴムのせん断変形する領域が増加する方向へ前記拘束部材を移動させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、
を有する免震構造体。
前記制御部は、前記積層ゴムの使用年数に応じて、前記積層ゴムのせん断変形する領域が増加する方向へ前記拘束部材を移動させる請求項１に記載の免震構造体。
前記積層ゴムの積層方向の両端には、前記支持体及び前記被支持体へ固定されるフランジが設けられ、前記フランジの少なくとも一方には、凹状の収納部が形成され、前記拘束部材は、前記収納部に一部が収納された状態で前記積層ゴムの積層方向へ移動して、前記積層ゴムのせん断変形する領域を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の免震構造体。
前記積層ゴムの内部には、前記フランジの中央に設けられた前記収納部と連通する中空部が形成され、前記拘束部材は、前記収納部と前記中空部に跨って設けられた柱体であることを特徴とする請求項３に記載の免震構造体。
前記収納部は、前記フランジの外周部に形成され、前記アクチュエータは、前記拘束部材を前記積層ゴムの外周面に沿って移動させる請求項３に記載の免震構造体。