JP6118686B2 - 免震装置及び荷重伝達プレート - Google Patents

Description

本発明は、球面滑り支承を利用した免震装置及び荷重伝達プレートに関する。

下記特許文献１には、球面滑り支承と厚肉積層ゴムとを直列に組み合わせた免震装置が開示されている。
この免震装置の場合、球面滑り支承や厚肉積層ゴムをコンクリート基礎へ固定するには、それらの間に、フランジと呼称される金属製の平板を介在させている。この金属製の平板は、球面滑り支承や厚肉積層ゴムの下面全域に面接触する大きさに形成され、球面滑り支承や厚肉積層ゴムに作用する荷重を、コンクリート基礎に伝達する。従来では、この金属製の平板に圧延鋼板が使用されている。

特開２０００−６４６５７号公報

ところで、球面滑り支承や厚肉積層ゴムに作用する荷重をコンクリート基礎に伝達する金属製の平板（荷重伝達プレート）には、球面滑り支承や厚肉積層ゴムから受ける荷重をなるべく広域に分散させて、コンクリート基礎に伝達される単位面積当たりの荷重を、コンクリート基礎の許容支持応力度以下に抑えることが要求される。
そして、球面滑り支承や厚肉積層ゴムから受ける荷重をなるべく広域に分散させるには、金属製の平板に、十分な厚さと剛性を確保することが必要になる。
特に、球面滑り支承を利用する免震装置の場合、球面スライダとこの球面スライダと滑り接触するスライダ受け部との接触面積が非常に小さいので、球面滑り支承とコンクリート基礎との間に介装される前記金属製の平板や、コンクリート基礎に局所的に過大な荷重が加わる。
ここで、本件発明者等は、種々の実験や検証を行なった結果、滑り接触部分の動摩擦係数μを設定可能な４〜６％程度にし、球面スライダの支持力を６０ＭＰａ程度まで高めた場合、１００回以上の繰り返し耐久性があることが確認できた。つまり、球面スライダの支持力を６０ＭＰａ程度まで高めても、なんら支障が出ないことが確認できた。
このため、球面スライダの支持力を設計値で６０ＭＰａ程度まで高めることが可能であるのに対し、一般的なコンクリート基礎を使用する場合その強度はＦｃ３６以下であって、球面スライダの設計支持力と一般的なコンクリート基礎の強度との間には大きな開きがある。この結果、球面すべり支承に加わる荷重をコンクリート基礎に広く分散させるためには、前記金属製の平板の厚肉化が必須となる。例えば、球面滑り支承から６０ＭＰａ程度の荷重を、強度がＦｃ３６以下の一般的なコンクリート基礎に分散させるには、板厚１５０ｍｍ以上の金属製の平板が必要になる。

一方、建築基準法上では、板厚が１００ｍｍを超える平板の基準強度Ｆ値が定められていない。そのため、必要とされる剛性を確保する上で板厚が１００ｍｍを超える場合には、基準強度Ｆ値が定められている１００ｍｍ以下の複数の平板を重ねて使用することになる。しかし、板厚が５０ｍｍを超える圧延鋼板の場合、切断により反りが生じるため、反りを無くすための切削加工等が必要になる。そして、従来の金属製の平板は、球面滑り支承や厚肉積層ゴムの下面全域に面接触するため、反りを無くすための切削加工等を施す面積が大きく、機械加工費の増大がコストアップを招くという問題も生じた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、球面滑り支承とコンクリート基礎等のコンクリート構造体との間に配置するプレート（荷重伝達プレート）に工夫を施すことによって、軽量化及び低コスト化を図ることができる免震装置及び当該荷重伝達プレートを提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、請求項１の発明は、基礎部と被支持体との間に介装されて被支持部を免振支持する免振装置であって、前記基礎部と被支持体との少なくともいずれか一方がコンクリート構造体によって構成され、上側スライダ受け部と下側スライダ受け部の間に球面スライダが滑り接触可能に配置される球面滑り支承と、前記球面滑り支承と前記コンクリート構造体との間に介装されて両者の間で荷重伝達を行なう荷重伝達プレートとを備え、前記荷重伝達プレートが、前記コンクリート構造体に面接触する平面状のコンクリート構造体接触面及び前記球面滑り支承と接触する球面滑り支承接触面を備えるように鋳造によって一体形成され、かつ、前記荷重伝達プレートの前記球面滑り支承接触面側が複数のリブの間に窪みを有する網状に形成されていることを特徴とする。

本発明では、荷重伝達プレートの球面滑り支承接触面側を網状に形成する窪みは、軽め穴としての効力を発揮する。このため、当該免震装置を軽量化することができる。
また、荷重伝達プレートの球面滑り支承接触面側を網状に形成しているため、例えば球面滑り支承接触面が窪みのない平坦面に形成されていて平坦面全域が球面滑り支承と接触する場合と比較すると、反り等を除くために荷重伝達プレートに切削加工を施す場合に、その加工面積が小さくなる。そのため、機械加工量の低減による製造コストの低減を図ることができる。
また、荷重伝達プレートにおける球面滑り支承に対する接触面積が小さいため、少ない機械加工でも、接触面の全域を高精度に仕上げて、球面滑り支承の全域に対して、均等な接触性を確保することができる。このため、球面滑り支承からの荷重を荷重伝達プレートの広域に分散させることが容易になり、結果的にコンクリート構造体に作用する応力度を低減させることが可能になる。
また、この免震装置において、隣接する窪み間を仕切るリブは、窪みの周囲を囲う筒構造となり、かつ、隣接する筒構造相互が互いに繋がりあって互いを補強する支柱として機能する。したがって、高い剛性及び強度を確保することができる。そのため、高い剛性の確保と軽量化を両立させることができる。

請求項２の発明は、前記複数の窪みがいずれも角柱状でかつ縦横に所定の間隔で整列配置されて、前記球面滑り支承接触面側が格子形の網状に形成されていることを特徴とする。
これにより、窪みの形状が揃うとともに、それぞれの窪みの配列が規則的になることで、荷重伝達プレート内部における応力の分散性能を安定させることができる。その結果、球面滑り支承からの荷重をコンクリート構造体の広域に分散させて伝達することができ、コンクリート構造体に作用する単位面積当たりの負荷を軽減することが可能になる。

請求項３の発明は、前記リブが前記窪みの底部に向かって徐々に板厚が増加するテーパ構造とされ、前記リブと前記窪みの底部との繋ぎ目が断面円弧状に丸みをつけられていることを特徴とする。
これにより、球面滑り支承からの荷重によって荷重伝達プレート内に生じる応力を、リブのテーパ構造や、リブと窪みの底部との繋ぎ目に丸みをつけることによって、無理なく広域に分散させることができ、この結果、コンクリート構造体に作用する面圧を軽減することが可能になる。
したがって、例えば球面滑り支承における球面スライダの面圧が６０ＭＰａという高荷重の場合でも、窪みの横断面寸法、リブの板厚、及びリブと底部との繋ぎ目の丸みの寸法、窪みの底部の板厚寸法等を適宜に選定することで、荷重伝達プレートからコンクリート構造体に伝達される応力度が２４ＭＰａ以下となるように、荷重伝達プレートにおける応力分散性能を調整することが可能になる。その結果、コンクリート構造体として、設計基準強度が３６Ｎ／ｍｍ²となる一般的なコンクリートであるＦｃ３６、あるいは設計基準強度がそれ以下となるコンクリートを使用することができ、コンクリート構造体を容易かつ安価に構築することができる。

請求項４の発明は、前記窪みが横断面形状を扇形に形成されるとともに、前記窪みが前記球面滑り支承接触面の中心から多重の同心円状に配列されて、前記球面滑り支承接触面側が、該球面滑り支承接触面の中心から同心円状に並ぶ複数の環状接触面と、前記中心から放射状に延びて前記複数の環状接触面と連絡する複数の放射状接触面とを有する蜘蛛の巣形の網状に形成されていることを特徴とする。
これにより、例えば、球面滑り支承から荷重伝達プレートの球面滑り支承接触面の中心部に作用する荷重を、放射状接触面により効率良く荷重伝達プレートの径方向に分散させることができ、また、放射状接触面に伝達する応力を、環状接触面により周方向に分散させることができる。したがって、荷重伝達プレートが高い応力分散性能を発揮して、コンクリート構造体への負担を軽減することができる。

また、請求項５の発明は、前記窪みが横断面形状を正六角形状に形成されるとともに、これらの正六角形の窪みが正六角形状の一辺が対向するように所定の間隔で配列されて、前記球面滑り支承接触面側が蜂の巣形の網状に形成されていることを特徴とする。
この場合も、請求項２に記載の免震装置の場合と同様に、窪みの形状が揃うとともに、それぞれの窪みの配列が規則的になることで、荷重伝達プレート内部における応力の分散性能を安定させることができる。その結果、球面滑り支承から作用する荷重をコンクリート構造体の広域に分散させて伝達することができ、コンクリート構造体に作用する単位面積当たりの負荷を軽減することが可能になる。

また、請求項６の発明は、一端の位置を前記球面滑り支承接触面の位置に揃えられるとともに、他端側が前記コンクリート構造体接触面から所定の長さだけ突出するように前記荷重伝達プレートをその板厚方向に貫通して装備される連結用軸部材を備え、前記連結用軸部材の一端面には、該連結用軸部材と前記球面滑り支承と連結するボルトを螺合させる雌ネジが形成され、前記連結用軸部材の他端面には、前記コンクリート構造体内に埋設されるアンカープレートをねじ止めするための雌ネジが形成されていることを特徴とする。
これにより、荷重伝達プレートの下面に突出している連結用軸部材の下端面にアンカープレートをねじ止めし、コンクリート構造体の打設時に、前記連結用軸部材の荷重伝達プレートの下面に突出している部位とアンカープレートを、コンクリート構造体に埋設させることで、荷重伝達プレートのコンクリート構造体への固定を簡単に実現することができる。即ち、当該免震装置のコンクリート構造体への固定が容易になる。
また、球面滑り支承の荷重伝達プレートへの固定は、上側スライダ受け部または下側スライダ受け部を、連結用軸部材の上端面の雌ネジにボルトを介してねじ止めすることで完了する。即ち、荷重伝達プレートへの球面滑り支承の固定も容易にすることができる。

また、請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の免震装置に用いられることを特徴とする荷重伝達プレートである。
これにより、当該荷重伝達プレートでは、前述の請求項１〜６に記載した免震装置と同様な効果を奏する。

請求項１の発明によれば、荷重伝達プレートの球面滑り支承接触面側を網状に形成する窪みは、軽め穴としての効力を発揮する。このため、当該免震装置を軽量化することができる。
また、荷重伝達プレートの球面滑り支承接触面側を網状に形成しているため、例えば球面滑り支承接触面が窪みのない平坦面に形成されていて平坦面全域が球面滑り支承と接触する場合と比較すると、機械加工量の低減による製造コストの低減を図ることができる。
また、荷重伝達プレートにおける球面滑り支承に対する接触面積が小さいため、少ない機械加工でも、接触面の全域を高精度に仕上げて、球面滑り支承の全域に対して、均等な接触性を確保することができる。このため、球面滑り支承からの荷重を荷重伝達プレートの広域に分散させることが容易になる。
また、この免震装置において、隣接する窪み間を仕切るリブは、窪みの周囲を囲う筒構造となり、かつ、隣接する筒構造相互が互いに繋がりあって互いを補強する支柱として機能する。したがって、高い剛性及び強度を確保することができる。そのため、高い剛性の確保と軽量化を両立させることができる。

請求項２の発明によれば、窪みの形状が揃うとともに、それぞれの窪みの配列が規則的になることで、荷重伝達プレート内部における応力の分散性能を安定させることができる。その結果、球面滑り支承からの荷重をコンクリート構造体の広域に分散させて伝達することができ、コンクリート構造体に作用する単位面積当たりの負荷を軽減することが可能になる。

請求項３の発明によれば、球面滑り支承からの荷重によって荷重伝達プレート内に生じる応力を、リブのテーパ構造や、リブと窪みの底部との繋ぎ目に丸みをつけることによって、無理なく広域に分散させることができ、この結果、コンクリート構造体に作用する面圧を軽減することが可能になる。

請求項４の発明によれば、球面滑り支承から荷重伝達プレートの球面滑り支承接触面の中心部に作用する荷重を、放射状接触面により効率良く荷重伝達プレートの径方向に分散させることができ、また、放射状接触面に伝達する応力を、環状接触面により周方向に分散させることができる。したがって、荷重伝達プレートが高い応力分散性能を発揮して、コンクリート構造体への負担を軽減することができる。

請求項５の発明によれば、請求項２に記載の免震装置の場合と同様に、窪みの形状が揃うとともに、それぞれの窪みの配列が規則的になることで、荷重伝達プレート内部における応力の分散性能を安定させることができる。その結果、球面滑り支承から作用する荷重をコンクリート構造体の広域に分散させて伝達することができる。

請求項６の発明によれば、荷重伝達プレートのコンクリート構造体への固定を簡単に実現することができる。即ち、当該免震装置のコンクリート構造体への固定が容易になる。 また、荷重伝達プレートへの球面滑り支承の固定も容易にすることができる。

請求項７の発明によれば、前述の請求項１〜６に記載した免震装置と同様な効果を奏する。

本発明に係る第１実施形態における免震装置の概略構成を示す縦断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 第１実施形態の免震装置において、球面滑り支承に滑りが生じている状態の縦断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ線に沿う矢視図で、第１実施形態における荷重伝達プレートの平面図である。 図４のＣ−Ｃ断面図である。 図４に示した第１実施形態の荷重伝達プレートの平面図の拡大図である。 本発明に係る第２実施形態における荷重伝達プレートの平面図である。 本発明に係る第３実施形態における荷重伝達プレートの平面図である。

以下、本発明に係る免震装置及び荷重伝達プレートの各種実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

「第１実施形態」
まず、本発明に係る免震装置の第１実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１は、本発明に係る第１実施形態における免震装置の概略構成を示す縦断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、第１実施形態の免震装置において、球面滑り支承に滑りが生じている状態の縦断面図である。

本実施形態の免震装置１は、図１に示すように、コンクリート基礎（コンクリート構造体）３と、該コンクリート基礎３の上に固定される下側荷重伝達プレート４Ａと、下面６ａが下側荷重伝達プレート４Ａに固定される球面滑り支承６と、球面滑り支承６の上面６ｂが固定される上側荷重伝達プレート４Ｂと、を備えている。

本実施形態の場合、コンクリート基礎３には、建築基準法（JASS5）による呼び強度がＦｃ３６（設計基準強度が３６Ｎ／ｍｍ²）以下となるコンクリートが使用される。このコンクリート基礎３の上面３ａは、上側に下側荷重伝達プレート４Ａが載置されて、該下側荷重伝達プレート４Ａから荷重を受ける荷重受け面となる。

本実施形態の下側荷重伝達プレート４Ａは、鋳造によって形成される。また、下側荷重伝達プレート４Ａは、当該下側荷重伝達プレート４Ａに装備される連結用軸部材７により、コンクリート基礎３に固定される。なお、下側荷重伝達プレート４Ａ及び連結用軸部材７の詳細な構成は、後述する。

上側荷重伝達プレート４Ｂは、免震対象となるコンクリート製の構造物（コンクリート構造体）５の下面５ａに固定されている。この上側荷重伝達プレート４Ｂは、球面滑り支承６の上面６ｂが固定される部材である。本実施形態の場合、上側荷重伝達プレート４Ｂは、鋳造製で、下側荷重伝達プレート４Ａを上下反転させた構成になっている。

球面滑り支承６は、図１に示すように、下部球面支承（下側スライダ受け部）６１と、該下部球面支承６１の上方に対向配置される上部球面支承（上側スライダ受け部）６２と、下部球面支承６１と上部球面支承６２との間に、それら下部及び上部球面支承６１、６２に滑り接触可能に配置される球面スライダ６３と、を備えている。

下部球面支承６１は、図２にも示すように、外形が４角形の板状で、その上面６１１の中央に、上方に凹状をなす球面状滑り面６１２を有している。また、下部球面支承６１は、図２に示すように、４隅に取付用穴６１３が設けられている。この取付用穴６１３は、下部球面支承６１の板厚方向に貫通している。下部球面支承６１の下面６１４は、平坦面で、球面滑り支承６の下面６ａになる。この下部球面支承６１は、その下面６１４を下側荷重伝達プレート４Ａの上面に面接触させた状態で、取付用穴６１３を挿通するボルト６１５によって、下側荷重伝達プレート４Ａの上面に、固定される。

上部球面支承６２は、下部球面支承６１を上下反転させた構造である。即ち、上部球面支承６２は、外形が４角形の板状で、その下面６２１の中央に、下方に凹状をなす球面状滑り面６２２を有している。上部球面支承６２は、球面状滑り面６２２が球面状滑り面６１２と対向するように、下部球面支承６１の上方に対向配置される。また、上部球面支承６２は、４隅に取付用穴６２３が設けられている。この取付用穴６２３は、上部球面支承６２の板厚方向に貫通している。上部球面支承６２の上面６２４は、平坦面で、球面滑り支承６の上面６ｂになる。この上部球面支承６２は、その上面６２４を上側荷重伝達プレート４Ｂの下面に面接触させた状態で、取付用穴６２３を挿通するボルト６２５によって、上側荷重伝達プレート４Ｂの下面に、固定される。

球面スライダ６３は、図２に示すように円盤状である。この球面スライダ６３の下面６３１は、下部球面支承６１の球面状滑り面６１２と滑り接触可能な球面状である。また、球面スライダ６３の上面は、上部球面支承６２の球面状滑り面６２２と滑り接触可能な球面状である。球面スライダ６３は、図１に示すように、下部球面支承６１の球面状滑り面６１２と上部球面支承６２の球面状滑り面６２２との間に配置されていて、それぞれの球面状滑り面６１２に対して摺動可能である。

以上に説明した免震装置１は、地震等によって横揺れ振動が加わった場合に、図３に示すように、球面滑り支承６を構成する下部球面支承６１と上部球面支承６２との間に揺れ方向の滑りを生じさせることで、構造物５への振動の伝達を抑止する。

次に、本実施形態における下側荷重伝達プレート４Ａ及び連結用軸部材７の構成について、図１及び図４〜図６に基づいて説明する。
図４は、図１におけるＢ−Ｂ線に沿う矢視図で、第１実施形態における荷重伝達プレートの平面図である。図５は、図４のＣ−Ｃ断面図である。図６は、図４に示した第１実施形態の荷重伝達プレートの平面図の拡大図である。

本実施形態における下側荷重伝達プレート４Ａは、図１に示すように、球面滑り支承６とコンクリート基礎３との間に配置されて、球面滑り支承６とコンクリート基礎３との間における荷重伝達を担う。

下側荷重伝達プレート４Ａは、鋳造により平面視の形状が四角形の平板状に、一体形成されている。下側荷重伝達プレート４Ａは、鋼材料としては引張強さが４９０Ｎ／ｍｍ^２以上となるＳＭ４９０相当で製造する。この下側荷重伝達プレート４Ａは、図１に示すように、コンクリート基礎３の荷重受け面（上面３ａ）に面接触する平面状の下面（コンクリート構造体接触面）４１と、球面滑り支承６が載置される上面（球面滑り支承接触面）４２と、を備える。また、本実施形態の下側荷重伝達プレート４Ａは、上面４２に配列される複数の窪み４３と、連結用軸部材７が装着される複数の部材取付孔４４と、を備えている。

複数の窪み４３は、鋳造時に、下側荷重伝達プレート４Ａの上面４２に形成される。
本実施形態の下側荷重伝達プレート４Ａの上面４２は、複数の窪み４３が形成されることによって、球面滑り支承６との接触面４６が網状に形成されている。

本実施形態の場合、複数の窪み４３は、図４及び図５に示すように、いずれも角柱状で、かつ、縦横に所定の間隔ｐで整列配置されている。このような窪み４３の配列により、球面滑り支承６との接触面４６は、図６にも示すように、格子形の網状に形成されている。接触面４６は、必要に応じて、切削加工により、所定の平坦度に仕上げられる。

更に、本実施形態の場合、図５に示すように、隣接する窪み４３間を仕切っているリブ４７は、当該窪み４３の底部４３ａに向かって徐々に板厚が増加するテーパ構造になっている。リブ４７に付与されたテーパＴｐは、下側荷重伝達プレート４Ａを鋳造した際の型抜きを容易にする上でも、有用である。
また、本実施形態の下側荷重伝達プレート４Ａの場合、図５に示すように、リブ４７と窪み４３の底部４３ａとの繋ぎ目には、応力集中を防止するための丸みｒをつけている。

下側荷重伝達プレート４Ａ上の部材取付孔４４は、横断面形状が円径の孔で、当該下側荷重伝達プレート４Ａの四隅に、貫通形成されている。

部材取付孔４４に装着される連結用軸部材７は、略円柱状で、軸線を上下方向に向けた形態で、部材取付孔４４に嵌合装着される。更に詳しく説明すると、連結用軸部材７は、下側荷重伝達プレート４Ａをその板厚方向に貫通し、その上端面７１の位置を下側荷重伝達プレート４Ａの上面４２の接触面４６の位置に揃えると共に、下端側を下側荷重伝達プレート４Ａの平面状の下面４１から所定の長さだけ突出した形態に、下側荷重伝達プレート４Ａに固定される。また、連結用軸部材７は、図１に示すように、その上端面７１及び下端面７２に雌ネジ７３が形成されている。連結用軸部材７の上端面７１に形成された雌ネジ７３は、図１に示すように、接触面４６上に載置された球面滑り支承６の下部（下部球面支承６１）をねじ止めするためのネジ部である。連結用軸部材７の下端面７２に形成された雌ネジ７３は、図１に示すように、コンクリート基礎３内に埋設されるアンカープレート８をねじ止めするネジ部である。

以上に説明した第１実施形態の免震装置１では、下側荷重伝達プレート４Ａの上面４２側を網状に形成しており、この網状を形成する窪み４３は、軽め穴としての効力を発揮するため、下側荷重伝達プレート４Ａ並びに免震装置１を軽量化することができる。

また、下側荷重伝達プレート４Ａの上面４２側を網状に形成しているため、例えば上面４２が窪み４３のない平坦面に形成されていて上面全域が下部球面支承６１との接触面４６となる場合と比較すると、反り等を除くために切削加工を施す接触面４６の面積が小さくなる。そのため、機械加工量の低減による製造コストの低減を図ることができる。

また、下側荷重伝達プレート４Ａでは、球面滑り支承６に対する接触面積が小さいため、少ない機械加工でも、接触面４６の全域を高精度に仕上げて、球面滑り支承６の下面の全域に対して、均等な接触性を確保することができる。その結果、球面滑り支承６からの荷重を広域に分散させることが容易になり、コンクリート基礎３に作用する応力度を低減させることが可能になる。

また、当該下側荷重伝達プレート４Ａにおいて、隣接する窪み４３間を仕切るリブ４７は、窪み４３の周囲を囲う筒構造となり、かつ、隣接する筒構造相互が互いに繋がりあって互いを補強する支柱として機能する。したがって、高い剛性及び強度を確保することができる。そのため、高い剛性の確保と板厚の低減とを、両立させることができる。

また、本実施形態の下側荷重伝達プレート４Ａの場合、複数の窪み４３は、いずれも角柱状で、かつ、縦横に所定の間隔で整列配置することで、前記球面滑り支承６との接触面４６を、格子形の網状に形成している。
したがって、窪み４３の形状が揃うと共に、それぞれの窪み４３の配列が規則的になる。その結果、当該下側荷重伝達プレート４Ａ内部における応力の分散性能を安定させることができる。その結果、球面滑り支承６から作用する荷重のコンクリート基礎３の広域に分散させて伝達することができ、コンクリート基礎３に作用する単位面積当たりの負荷を軽減することが可能になる。

また、本実施形態の下側荷重伝達プレート４Ａの場合、隣接する窪み４３間を仕切っているリブ４７は、当該窪み４３の底部に向かって徐々に板厚が増加するテーパ構造で、かつ、リブ４７と底部との繋ぎ目は、応力集中を防止するための丸みを付けている。
したがって、球面滑り支承６から荷重によって下側荷重伝達プレート４Ａ内に発生する応力は、リブ４７のテーパ構造や、リブ４７と底部との繋ぎ目に形成した丸みｒによって、無理なく広域に分散させて、コンクリート基礎３に作用する面圧を軽減することが可能になる。
そのため、例えば球面滑り支承６における球面スライダ６３の面圧が６０ＭＰａという高荷重の場合でも、窪み４３の横断面寸法、リブ４７の板厚、及び仕切り壁と底部との繋ぎ目の丸みｒの寸法、前記窪み４３の底部の板厚寸法等を適宜に選定することで、当該下側荷重伝達プレート４Ａからコンクリート基礎３に伝達される応力度が２４ＭＰａ以下となるように、当該下側荷重伝達プレート４Ａにおける応力分散性能を調整することが可能になる。その結果、コンクリート基礎３として、設計基準強度が３６N／mm²となる一般的なコンクリートであるＦｃ３６、あるいは設計基準強度がそれ以下となるコンクリートを使用することができ、コンクリート基礎３の構築を容易にすることができる。

また、本実施形態の下側荷重伝達プレート４Ａの場合、当該下側荷重伝達プレート４Ａをその板厚方向（上下方向）に貫通する連結用軸部材７を備えている。そして、連結用軸部材７は、その上端面７１の位置が下側荷重伝達プレート４Ａの接触面４６の位置に揃えられると共に、下端側が下側荷重伝達プレート４Ａの平面状の下面４１から所定の長さだけ突出した形態に、下側荷重伝達プレート４Ａに装備される。また、連結用軸部材７の上下の端面には、それぞれ雌ネジ７３が形成されている。
これにより、当該下側荷重伝達プレート４Ａの下面に突出している連結用軸部材７の下端面７２にアンカープレート８をねじ止めし、コンクリート基礎３の打設時に、連結用軸部材７の当該下側荷重伝達プレート４Ａの下面に突出している部位と前記アンカープレート８とを、コンクリート基礎３に埋設状態にすることで、当該下側荷重伝達プレート４Ａのコンクリート基礎３への固定を簡単に実現することができる。即ち、当該下側荷重伝達プレート４Ａのコンクリート基礎３への固定が容易にできる。

また、球面滑り支承６の当該下側荷重伝達プレート４Ａへの固定は、球面滑り支承６の下側の下部球面支承６１を、連結用軸部材７の上端面７１の雌ネジ７３にボルトを介してねじ止めすることで完了する。即ち、当該下側荷重伝達プレート４Ａへの球面滑り支承６の固定も容易にすることができる。

以上に説明した本実施形態の免震装置１では、以上に説明した下側荷重伝達プレート４Ａの発揮する効用によって、軽量化及び低コスト化を図ることができる。なお、説明では省略したが、上側荷重伝達プレート４Ｂにおいても、下側荷重伝達プレート４Ａと同様な効果を発揮する。

なお、上記の第１実施形態において、部材取付孔４４及び連結用軸部材７の横断面形状を多角形状にして、これらの部材取付孔４４と連結用軸部材７との間の相対回転を防止するようにしても良い。

「第１実施形態の具体的な実施例」
コンクリート基礎３の呼び強度をＦｃ（単位：Ｎ／ｍｍ²＝ＭＰａ）とする。
下側荷重伝達プレート４Ａに確保する支圧強度Ｆａ＝２Ｆｃとする。
球面スライダ６３の面圧をＡ（単位：Ｎ／ｍｍ²＝ＭＰａ）とする。
図１に示すように、円盤状の球面スライダ６３の直径をＤ_１（単位：ｍｍ）とする。
球面スライダ６３の面圧Ａは、図１に示すように、球面スライダ６３の外形Ｄ_１から角度θ１で示す拡大範囲に分散させる。
図５に示した窪み４３の周囲のリブ４７の配列ピッチ（即ち、窪み４３の配列ピッチ）をｐとする。
リブ４７の板厚は、図５に示すように、板厚が最小となる頂部の板厚をｔ_１、中間部の板厚をｔ_２、板厚が最大となる最下部の板厚をｔ_３とする。
また、リブ４７の頂部から板厚がｔ_２となる中間部までの距離はｌ_１とする。
また、リブ４７の根本の丸みｒの曲率半径をＲ_１とする。
窪み４３の底部４３ａで、図５及び図６に示すように丸みｒの内側の距離をＬ_１とすると、このＬ_１は、次の（１）式で表すことができる。
Ｌ_１＝ｐ−ｔ_３ ……（１）
また、窪み４３の底部４３ａの板厚をｔ_４とすると、板厚をｔ_４は、次の（２）式で表せる。
ｔ_４＝ｈ−ｌ_１−Ｒ_１ ……（２）
また、リブ４７に作用する応力は、丸みｒの終端から４５度の角度で分散すると仮定し、図５に示すように、底部４３ａにおいて応力が作用しない領域の一辺の長さをＬ_２とすると、このＬ_２は、次の（３）式で表すことができる。
Ｌ_２＝Ｌ_１−２ｔ_４ ……（３）
したがって、底部４３ａにおいて応力が作用しない領域の面積をＳ_１とすると、Ｓ_１は、次の（４）式で表すことができる。
Ｓ_１＝（Ｌ_２）２ ……（４）
また、下側荷重伝達プレート４Ａのコンクリート基礎３への接触面積と、該接触面積の内の荷重伝達に有効な面積との比を受圧面積比Ｋ_１とすると、Ｋ_１は、次の（５）式で表すことができる。
Ｋ_１＝１−Ｓ_１／ｐ_２ ……（５）
したがって、コンクリート基礎３の支圧応力度σ_１は、次の（６）式で表すことができる。
σ_１＝Ａ×（Ｄ_１）２／（Ｄ_１＋２・ｈ）２／Ｋ_１ ……（６）
（６）式のσ_１は、コンクリート基礎３の長期の接地圧≦長期の許容応力度を満足させる値にする。ここに、コンクリート基礎３の長期の許容応力度を（２／３）Ｆｃとすると、（６）式から、次の（７）式が導かれる。
Ａ×（Ｄ_１）２／（Ｄ_１＋２・ｈ）２／Ｋ_１≦（２／３）Ｆｃ ……（７）

また、下側荷重伝達プレート４Ａの上面４２の総面積と該総面積の内の荷重伝達に有効なリブ４７上の面積との比を受圧面積比Ｋ２とすると、Ｋ_２は、次の（８）式で表すことができる。
Ｋ_２＝１−（ｐ−ｔ_１）２／ｐ_２ ……（８）
そして、Ａ／Ｋ２の値を、長期の許容応力度（２／３）Ｆｃ以下にする。

以上の仮定下において、ｐ＝１００ｍｍ、ｔ_１＝１６ｍｍとすると、（８）式より、
受圧面積比Ｋ２＝０．２９４４となる。
また、Ｆａ＝３２５ＭＰａ（ＳＭ４９０相当）、Ａ＝６３０ＭＰａとすると、リブ４７の上部における応力度は、Ａ／Ｋ_２＝６０／０．２９９４４＝２０３．８で、２／３）Ｆａを満足させることができる。
また、コンクリート基礎３の支持応力度は、Ｆｃ＝３６ＭＰａ、Ｄ_１＝５００ｍｍ、リブ４７におけるＴ_２，Ｔ_３などを、Ｋ_１＝１．０になるように選定すると、下側荷重伝達プレート４Ａの必要高さｈは、次の（９）式で表すことができる。
ｈ＝√（［Ａ／｛（２／３）Ｆｃ｝］×Ｄ_１−Ｄ_１）／２ ……（９）
（９）式に、Ａ＝６０、Ｆｃ＝３６、Ｄ_１＝５００を代入すると、
ｈ＝１４５．３となり、下側荷重伝達プレート４Ａの高さを１５０ｍｍ以下に抑えることも可能になる。

「第２実施形態」
次に、本発明に係る荷重伝達プレートの第２実施形態について、図７を参照して説明する。
図７に示す第２実施形態の下側荷重伝達プレート４ＡＢは、第１実施形態に示した下側荷重伝達プレート４Ａの一部の構成を改良したものである。第２実施形態の下側荷重伝達プレート４ＡＢは、鋳造製であること、四隅に連結用軸部材７が装着される、などの基本的な構成は、第１実施形態の場合と同様である。
改良点は、球面滑り支承６を支える網状の接触面４６を形成するために上面４２に形成される複数の窪み４３の形状と配列である。

この第２実施形態の下側荷重伝達プレート４ＡＢの場合、図７に示すように、複数の窪み４３は、横断面形状が扇形である。また、第２実施形態の下側荷重伝達プレート４ＡＢの場合、複数の扇形の窪み４３を、当該下側荷重伝達プレート４Ａの上面４２の中心Ｏ１に対して多重の同心円状に配列している。その結果、球面滑り支承６との接触面４６が、上面４２の中心Ｏ１に対して同心円状に並ぶ複数の環状接触面４６ａと、上面４２の中心に対して放射状に延びて数の環状接触面４６ａと連絡する複数の放射状接触面４６ｂと、からなる蜘蛛の巣形の網状に形成されている。

この第２実施形態の下側荷重伝達プレート４ＡＢでは、例えば、球面滑り支承６から当該下側荷重伝達プレート４Ａの上面４２の中心部に作用する荷重も、放射状接触面４６ｂにより効率良く径方向に分散させることができ、また、放射状接触面４６ｂを伝達する応力は、環状接触面４６ａにより周方向に分散させることができる。したがって、当該下側荷重伝達プレート４ＡＢの場合も、第１実施形態の下側荷重伝達プレート４Ａの場合と同様に、高い応力分散性能を発揮して、コンクリート基礎３への負担を軽減することができる。

「第３実施形態」
次に、本発明に係る荷重伝達プレートの第３実施形態について、図８を参照して説明する。
図８に示す第３実施形態の下側荷重伝達プレート４ＡＣは、第１実施形態に示した下側荷重伝達プレート４Ａの一部の構成を改良したものである。第３実施形態の下側荷重伝達プレート４ＡＣは、鋳造製であること、四隅に連結用軸部材７が装着される、などの基本的な構成は、第１実施形態の場合と同様である。
改良点は、球面滑り支承６を支える網状の接触面４６を形成するために上面４２に形成される複数の窪み４３の形状と配列である。

この第３実施形態の下側荷重伝達プレート４ＡＣの場合、図８に示すように、複数の窪み４３は、横断面形状が正六角形で、これらの正六角形の窪み４３を正六角形の一辺が対向するように所定の間隔で配列することで、球面滑り支承６との接触面４６が、蜂の巣形の網状に形成されている。

この第３実施形態の下側荷重伝達プレート４ＡＣの場合は、第１実施形態の下側荷重伝達プレート４Ａの場合と同様に、窪み４３の形状が揃うと共に、それぞれの窪み４３の配列が規則的になることで、当該下側荷重伝達プレート４ＡＣ内部における応力の分散性能を安定させることができる。その結果、球面滑り支承６から作用する荷重をコンクリート基礎３の広域に分散させて伝達することができ、コンクリート基礎３に作用する単位面積当たりの負荷を軽減することが可能になる。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
前記実施形態では、免震装置の上下にそれぞれコンクリート構造体を配置した例を示しているが、これに限られることなく、上側あるいは下側にのみコンクリート構造体が配置されたものでも、本発明は適用可能である。このとき、免震装置のコンクリート構造体側に上記説明した荷重伝達プレートが配置されることは言うまでもない。

１ 免震装置
３ コンクリート基礎（コンクリート構造体）
３ａ 上面（荷重受け面）
４Ａ 下側荷重伝達プレート
４Ｂ 上側荷重伝達プレート
５ 構造物（コンクリート構造体）
６ 球面滑り支承
７ 連結用軸部材
４１ 下面（コンクリート構造体接触面）
４２ 上面（球面滑り支承接触面）
４３ 窪み
４３ａ 底部
４６ 接触面
４６ａ 環状接触面
４６ｂ 放射状接触面
４７ 仕切り壁
６１ 下部球面支承（下側スライダ受け部）
６２ 上部球面支承（上側スライダ受け部）
７１ 上端面
７２ 下端面
７３ 雌ネジ

Claims (7)

1. 基礎部と被支持体との間に介装されて被支持部を免振支持する免振装置であって、
   前記基礎部と被支持体との少なくともいずれか一方がコンクリート構造体によって構成され、
   上側スライダ受け部と下側スライダ受け部の間に球面スライダが滑り接触可能に配置される球面滑り支承と、
   前記球面滑り支承と前記コンクリート構造体との間に介装されて両者の間で荷重伝達を行なう荷重伝達プレートとを備え、
   前記荷重伝達プレートが、前記コンクリート構造体に面接触する平面状のコンクリート構造体接触面及び前記球面滑り支承と接触する球面滑り支承接触面を備えるように鋳造によって一体形成され、
   かつ、前記荷重伝達プレートの前記球面滑り支承接触面側が複数のリブの間に窪みを有する網状に形成されていることを特徴とする免震装置。
2. 前記複数の窪みがいずれも角柱状でかつ縦横に所定の間隔で整列配置されて、前記球面滑り支承接触面側が格子形の網状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
3. 前記リブが前記窪みの底部に向かって徐々に板厚が増加するテーパ構造とされ、
   前記リブと前記窪みの底部との繋ぎ目が断面円弧状に丸みをつけられていることを特徴とする請求項１または２に記載の免震装置。
4. 前記窪みが横断面形状を扇形に形成されるとともに、前記窪みが前記球面滑り支承接触面の中心から多重の同心円状に配列されて、前記球面滑り支承接触面側が、該球面滑り支承接触面の中心から同心円状に並ぶ複数の環状接触面と、前記中心から放射状に延びて前記複数の環状接触面と連絡する複数の放射状接触面とを有する蜘蛛の巣形の網状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
5. 前記窪みが横断面形状を正六角形状に形成されるとともに、これらの正六角形の窪みが正六角形状の一辺が対向するように所定の間隔で配列されて、前記球面滑り支承接触面側が蜂の巣形の網状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
6. 一端の位置を前記球面滑り支承接触面の位置に揃えられるとともに、他端側が前記コンクリート構造体接触面から所定の長さだけ突出するように前記荷重伝達プレートをその板厚方向に貫通して装備される連結用軸部材を備え、
   前記連結用軸部材の一端面には、該連結用軸部材と前記球面滑り支承と連結するボルトを螺合させる雌ネジが形成され、前記連結用軸部材の他端面には、前記コンクリート構造体内に埋設されるアンカープレートをねじ止めするための雌ネジが形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の免震装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の免震装置に用いられることを特徴とする荷重伝達プレート。

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