JP6668668B2 - 免震装置 - Google Patents

Description

本発明は、建築物等の構造物を支持し、地震時の振動を吸収する免震装置に関する。

従来、構造物と基礎との間に、地震等の振動を吸収する免震装置を設け、構造物に伝達する振動を低減することがある。この免震装置には、弾性体であるゴムと高剛性の金属板とを積層した積層ゴムと、積層ゴムの両面のフランジプレートとを備えた積層ゴムアイソレータが用いられていることがある。

このような免震装置を用いて支持される構造物においては、地震時には、軸組は変形せずに構造物全体が浮き上がるロッキング現象が発生する（例えば、特許文献１参照。）。そこで、特許文献１に記載の技術においては、基礎又は構造物に設けられたベースプレートに凹部を形成し、この凹部に、積層ゴムアイソレータのフランジ部を嵌入させる。これにより、積層ゴムアイソレータの浮き上がりを回避している。

特開２００３−２２７５４５号公報

上述した積層ゴムアイソレータのフランジプレートの外周には、複数の貫通孔が離散して設けられている。そして、これら貫通孔を挿通した取付ボルトによって、積層ゴムアイソレータは、構造物や基礎に固定される。しかしながら、積層ゴムアイソレータが浮き上がった場合には、この近傍における取付ボルトに作用する軸力が増大することがある。

図５には、浮き上がった場合における積層ゴムアイソレータの固定面の端部の拡大図を示している。
基礎９５の上に載置された積層ゴムアイソレータは、積層ゴム９１と、この積層ゴム９１の両面に備えられたフランジプレート９２とを備えている。フランジプレート９２には、複数の貫通孔９２ａが同一円周上に離散して形成されている。この貫通孔９２ａには、基礎９５に螺合する取付ボルトＢ１が貫通している。

積層ゴムアイソレータが浮き上がった場合には、フランジプレート９２と基礎９５との接触点Ｅ０を固定点として、取付ボルトＢ１に、てこ反力（軸力）が作用する。ここで、フランジプレート９２と積層ゴム９１との接続部に力Ｐ１が作用する場合、取付ボルトＢ１に作用するてこ反力Ｐ２は、接触点Ｅ０からの距離Ａ１，Ａ２に比例した値となる。従って、取付ボルトＢ１に作用するてこ反力Ｐ２が大きくなる場合には、このてこ反力Ｐ２を考慮して、取付ボルトＢ１を設計する必要があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされ、その目的は、積層ゴムアイソレータを固定する取付ボルトに作用する軸力を低減することができる免震装置を提供することにある。

上記課題を解決するための免震装置は、構造物と基礎との間に設ける免震装置であって、構造物及び基礎の固定部にそれぞれ固定されるフランジプレートと、前記フランジプレートの間に接合された積層ゴムとを備え、前記フランジプレートは、前記固定部に固定する取付ボルトを挿通する貫通孔を有し、前記フランジプレートの周縁部において、前記構造物及び基礎の少なくとも一方の前記固定部から離間させた空間を設ける。これにより、積層ゴムが浮き上がっても、フランジプレートの周縁部が固定部に強く圧接しないため、てこ反力による取付ボルトの軸力を低減することができる。

上記免震装置においては、前記フランジプレートは、前記固定部側の端部を、前記周縁部よりも、中心側に位置させることにより、前記空間を設けることが好ましい。これにより、フランジの形状を変更することによって、フランジプレートの周縁部において、少なくとも一方の固定部から離間させた空間を設けることができる。

上記免震装置においては、前記フランジプレートと前記固定部との間に配置されるスペーサを備え、前記スペーサの前記固定部側の端部を、前記周縁部よりも、中心側に位置させることにより、前記空間を設けることが好ましい。これにより、積層ゴムアイソレータと固定部との間にスペーサを配置することによって、フランジプレートの周縁部において、少なくとも一方の固定部から離間させた空間を設けることができる。

上記免震装置においては、前記固定部の前記フランジプレート側に配置されるベースプレートを備え、前記ベースプレートを、前記固定部側の端部を、前記周縁部よりも、中心側に位置させることにより、前記空間を設けることが好ましい。これにより、ベースプレートの形状を変更することによって、フランジプレートの周縁部において、少なくとも一方の固定部から離間させた空間を設けることができる。

上記免震装置においては、前記空間を、前記貫通孔の配置位置よりも前記フランジプレートの中心側から、前記周縁部まで設けることが好ましい。これにより、取付ボルトの軸力を更に低減することができる。

上記免震装置においては、前記固定部の前記フランジプレート側に配置されるベースプレートを備え、前記ベースプレートと前記フランジプレートとの間には、シアコッタを設けることが好ましい。空間を設けることにより取付ボルトの曲げ応力が大きくなることを、シアコッタに負担させて回避することができる。

上記課題を解決するための積層ゴムアイソレータは、取付ボルトを挿通する貫通孔を有したフランジプレートと、前記フランジプレートの間に接合された積層ゴムとを備えた積層ゴムアイソレータであって、前記フランジプレートの端面における外径を、前記フランジプレートの前記積層ゴム側の外径よりも小さくしている。これにより、積層ゴムアイソレータの端部が浮き上がっても、フランジプレートの周縁部が固定部に強く圧接しないため、てこ反力による取付ボルトの軸力を低減することができる。

本発明によれば、積層ゴムアイソレータを固定する取付ボルトに作用するてこ反力を低減することができる。

第１の実施形態における免震装置を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）における矢印方向から見たｂ−ｂ線断面図、（ｃ）は要部の拡大図、（ｄ）は（ｃ）の積層ゴムアイソレータが浮き上がった状態を示す説明図。 第２の実施形態における免震装置を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は要部の拡大図。 第３の実施形態における免震装置の要部の拡大図。 変更例における免震装置を示す図であり、（ａ）はスペーサとシアコッタとを兼用した構造、（ｂ）はテーパが形成された構造、（ｃ）は空間に吸収部材が配置された構造、（ｄ）は空隙の外周にカバーを設けた構造、（ｅ）は空隙の外周にシーリング部材を配置した構成を示す。 従来の取付ボルトに作用する力の関係を示す図。

以下、図１を用いて、免震装置及び積層ゴムアイソレータを具体化した第１の実施形態を説明する。
図１（ａ）は免震装置の側面図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）における矢印方向から見たｂ−ｂ線断面図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態の免震装置１０は、基礎１１と、建物等の構造物１２との間に配置される。
基礎１１の上部には、上方に開口した凹部１１ａが設けられている。そして、この凹部１１ａ内には、ベースプレート１３が設けられている。ベースプレート１３の中央部には、水平断面が円形状の凹部１３ａが形成されている。この凹部１３ａは、上方に開口している。

構造物１２の下部には、下方に開口した凹部１２ａが設けられている。そして、この凹部１２ａ内には、ベースプレート１４が設けられている。ベースプレート１４の中央部には、水平断面が円形状の凹部１４ａが形成されている。この凹部１４ａは、下方に開口している。

免震装置１０は、積層ゴム２１、フランジプレート２３，２４を備えた積層ゴムアイソレータ２０を有している。積層ゴム２１は円筒形状を有している。そして、この積層ゴム２１の軸方向に、略円板形状のフランジプレート２３，２４が一体化されている。本実施形態では、フランジプレート２３は、積層ゴム２１の下方に設けられ、フランジプレート２４は、積層ゴム２１の上方に設けられている。

積層ゴム２１は、円板形状の金属板とゴムとを積層して構成されている。
本実施形態の免震装置１０は、上下対称の形状となっており、フランジプレート２３とフランジプレート２４とは、上下を反転させた形状を有している。

フランジプレート２３の中央部には、フランジプレート２３が固定される基礎１１側（ベースプレート１３側）の面（上面）において、凹部２３ａが形成されている。この凹部２３ａは、下方に開口しており、水平断面が円形状を有している。そして、凹部２３ａは、ベースプレート１３の凹部１３ａと整合されている。凹部１３ａ，２３ａによって区画される空間には、シアコッタ１５が配置されている。

また、フランジプレート２４の中央部には、免震装置１０が固定される構造物１２側（ベースプレート１４側）の面（上面）において、凹部２４ａが形成されている。そして、凹部２４ａは、ベースプレート１４の凹部１４ａと整合されている。凹部１４ａ，２４ａによって区画される空間には、シアコッタ１６が配置されている。

図１（ｃ）は、フランジプレート２３の周縁部における要部の拡大断面図である。本実施形態のフランジプレート２３には、基礎１１側の端部が縮径した段差が設けられている。具体的には、フランジプレート２３のベースプレート１３側（下側）には、径が小さい小径部２３ｃが形成されている。このため、フランジプレート２３の接触面（被固定面）を、ベースプレート１３の固定面に当接した場合には、フランジプレート２３の大径部の周縁部において、ベースプレート１３との間に、空間Ｓ１が形成される。この空間Ｓ１の高さは、この小径部２３ｃの厚さＬ１（数ｍｍ程度）に一致する。

本実施形態では、上述したように免震装置１０は上下対称の形状であるため、フランジプレート２４は上下反転した構成となり、これの図示については省略する。具体的には、フランジプレート２４のベースプレート１４側（上側）には、径が小さい小径部が形成されている。このため、フランジプレート２４の接触面（被固定面）を、ベースプレート１４の固定面に当接した場合には、フランジプレート２４の大径部の周縁部とベースプレート１４との間に、空間Ｓ１が形成される。

また、図１（ｂ）に示すように、フランジプレート２３の大径部の周縁部には、同一円周ＣＬ上に、複数の貫通孔Ｂｈが離間して形成されている。各貫通孔Ｂｈには、図１（ａ）に示した取付ボルトＢ１が挿入される。本実施形態では、各取付ボルトＢ１は、貫通孔Ｂｈ及び空間Ｓ１を貫通して、ベースプレート１３及び基礎１１に螺合する。また、フランジプレート２４にも、同様に、取付ボルトＢ１が貫通する複数の貫通孔Ｂｈが離間して形成されている。これら取付ボルトＢ１は、それぞれ、貫通孔Ｂｈ及び空間Ｓ１を貫通して、ベースプレート１４及び構造物１２に螺合する。従って、複数の取付ボルトＢ１によって、積層ゴムアイソレータ２０は、ベースプレート１３，１４に固定されている。

次に、図１（ｄ）を用いて、本実施形態の免震装置１０の作用について説明する。図１（ｄ）は、ロッキング時のフランジプレート２３の周縁部における要部の拡大断面図である。

地震等の振動が基礎１１に加わった場合、積層ゴムアイソレータ２０の積層ゴム２１によって、この振動が減衰される。このため、構造物１２には、大きな振動が伝達されず、構造物１２内に設置された家具等の転倒が抑制される。

また、図１（ｄ）に示すように、ロッキングが発生した場合、積層ゴムアイソレータ２０が浮き上がることになる。この場合、フランジプレート２３，２４の周縁部には、空隙があり、ベースプレート１３，１４に圧接されない。このため、ロッキング現象に起因した取付ボルトＢ１に作用するてこ反力（軸力）を低減できる。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、免震装置１０は、フランジプレート２３，２４を有する積層ゴムアイソレータ２０を備える。フランジプレート２３のベースプレート１３側（下側）には、径が小さい小径部２３ｃが形成されている。更に、フランジプレート２３は、大径部の周縁部において、ベースプレート１３との間に、空間Ｓ１が設けられている。これにより、取付ボルトＢ１によって積層ゴムアイソレータ２０を固定することができ、取付ボルトＢ１を固定するフランジプレート２３，２４の周縁部が、ベースプレート１３，１４から浮いた状態となるので、てこ反力による取付ボルトＢ１に作用する軸力を低減することができる。

（２）本実施形態では、積層ゴムアイソレータ２０は、貫通孔Ｂｈが形成された大径部よりも径が小さい小径部２３ｃのフランジプレート２３を有している。これにより、積層ゴムアイソレータ２０を基礎１１に固定するだけで、フランジプレート２３の周縁部において、空間Ｓ１を形成することができる。

（３）本実施形態では、フランジプレート２３は、その小径部２３ｃが、貫通孔Ｂｈが配置される同一円周ＣＬの径よりも小さくなるように形成されている。すなわち、空間Ｓ１は、円周ＣＬの位置よりもフランジプレート２３の中心側から、フランジプレート２３の周縁部まで設けられている。これにより、取付ボルトＢ１の軸力を更に低減することができる。

（４）本実施形態では、凹部２３ａ，２４ａと凹部１３ａ，１４ａとの間に、シアコッタ１５，１６が配置されている。空間Ｓ１を設けることにより取付ボルトＢ１の曲げ応力が大きくなることを、シアコッタ１５，１６に負担させて回避することができる。

（第２の実施形態）
次に、図２を用いて、免震装置を具体化した第２の実施形態を説明する。本実施形態は、第１の実施形態の積層ゴムアイソレータ２０のフランジの構成を変更し、フランジとベースプレートとの間にスペーサを配置することにより空間を形成した構成である。本実施形態において、上記実施形態と同様な部分については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図２（ａ）は、本実施形態における免震装置３０の全体図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の要部の拡大断面図である。
図２（ａ）に示すように、本実施形態の免震装置３０は、積層ゴムアイソレータ４０と、円筒形状のスペーサ３５，３６とを備えている。

積層ゴムアイソレータ４０は、円筒形状をした積層ゴム２１と、この積層ゴム２１の軸方向の両面（上下の面）に一体形成されたフランジプレート４３，４４とを備えている。本実施形態のフランジプレート４３，４４は、段差のない円板形状を有している。フランジプレート４３は、基礎１１側の面の中央部に、水平断面が円形状の凹部４３ａが形成されている。また、フランジプレート４４は、構造物１２側の面の中央部に、水平断面が円形状の凹部４４ａが形成されている。これら凹部４３ａ，４４ａは、対応するベースプレート１３，１４の凹部１３ａ，１４ａ及びスペーサ３５，３６の貫通孔と整合し、空間を区画している。この空間には、シアコッタ１５，１６が配置される。

更に、積層ゴムアイソレータ４０は、上記第１実施形態と同様に、フランジプレート４３，４４において同一円周上に、複数の貫通孔Ｂｈが離間して形成されている。各貫通孔Ｂｈには、取付ボルトＢ１が挿入されている。本実施形態では、各取付ボルトＢ１は、貫通孔Ｂｈ及び空間Ｓ２を通過して、ベースプレート１３及び基礎１１、ベースプレート１４及び構造物１２に螺合している。

スペーサ３５は、ベースプレート１３と、積層ゴムアイソレータ４０との間に配置されている。スペーサ３６は、ベースプレート１４と、積層ゴムアイソレータ４０との間に配置されている。本実施形態では、数ｍｍ程度の厚さを有する各スペーサ３５，３６を用いる。

図２（ｂ）は、フランジプレート４３の周縁部における要部の拡大断面図である。フランジプレート４４は、フランジプレート４３と上下反転した構成をしている。このため、フランジプレート４４の説明については、省略する。

各スペーサ３５の外径を、積層ゴムアイソレータ４０のフランジプレート４３の外径よりも小さくしておく。本実施形態においては、スペーサ３５の外径を、フランジプレート２３の貫通孔Ｂｈが形成されている同一円周の直径よりも小さくする。このため、フランジプレート４３の接触面（被固定面）を、ベースプレート１３の固定面に当接した場合には、フランジプレート４３の大径部の周縁部とベースプレート１３との間に、空間Ｓ２が形成される。この空間Ｓ２の高さは、スペーサ３５の厚さに一致する。

本実施形態によれば、上記（１）、（３）、（４）に記載の効果と同様の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（５）本実施形態の免震装置１０は、積層ゴムアイソレータ４０とベースプレート１３，１４との間に、スペーサ３５，３６を配置する。このスペーサ３５，３６によって、フランジプレート４３，４４の大径部の周縁部において、空間Ｓ２を形成する。これにより、従来の積層ゴムアイソレータ４０及びベースプレート１３，１４を用いて、フランジプレート４３，４４の周縁部において、空間Ｓ２を形成することができる。

（第３の実施形態）
次に、図３を用いて、免震装置を具体化した第３の実施形態を説明する。本実施形態は、第２の実施形態の免震装置のベースプレートの構造を変更して空間を形成した構成である。本実施形態において、上記実施形態と同様な部分については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図３は、本実施形態における免震装置５０の要部であるベースプレート５３の拡大断面図である。
本実施形態の免震装置は、上記第２の実施形態の積層ゴムアイソレータを用いる。
また、本実施形態においては、基礎１１の凹部１１ａ内に、ベースプレート５３が設けられている。更に、ベースプレート５３には、積層ゴム２１側の端部が縮径した段差が設けられている。具体的には、ベースプレート５３のフランジプレート４３側（上側）には、径が小さい小径部５３ａが形成されている。このため、このベースプレート５３の固定面（上面）に、積層ゴムアイソレータのフランジプレート４３の接触面（被固定面）を当接した場合には、フランジプレート４３と、ベースプレート５３の大径部の周縁部との間に、空間Ｓ３が形成される。この空間Ｓ３の高さは、この小径部５３ａの厚さ（数ｍｍ程度）に一致する。

本実施形態によれば、上記（１）、（３）、（４）に記載の効果と同様の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（６）本実施形態では、免震装置１０は、積層ゴム２１側の径が小さい小径部５３ａを有するベースプレート５３を基礎１１に設けた。これにより、ベースプレート５３を、基礎１１との間に取り付けるだけで、フランジプレート４３の周縁部において空間Ｓ３を形成することができる。

また、上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記第２の実施形態においては、積層ゴムアイソレータ４０と各ベースプレート（１３，１４）との間に、スペーサ３５，３６を設けた。このスペーサ３５，３６をシアコッタと一体化してもよい。

ここでは、図４（ａ）に示すように、スペーサ３５の外径とほぼ同じ外径を有するシアコッタ４５を用いる。これにより、スペーサを省略して、フランジプレート４３の周縁部において空間Ｓ４を形成することができる。

・上記第１実施形態においては、積層ゴムアイソレータ２０のフランジプレート２３の形状によって、空間Ｓ１を形成した。また、上記第２実施形態においては、積層ゴムアイソレータ４０とベースプレート１３，１４の間にスペーサ３５，３６を配置して、空間Ｓ２を形成した。また、上記第３実施形態においては、ベースプレート５３の形状によって、空間Ｓ３を形成した。形成される空間は、フランジ、スペーサ及びベースプレートの１つによって形成される場合に限られず、これらの構成を組み合わせて形成してもよい。

・上記各実施形態においては、フランジプレート２３，２４やベースプレート５３に、段差を設けて、空間を形成するための部分を形成した。空間を形成するための構成は、これに限定されず、例えば、段差の代わりに、テーパ形状を設けてもよい。例えば、図４（ｂ）に示すように、上記第１の実施形態における小径部２３ｃの代わりに、テーパ部６３ｔを形成したフランジプレート６３を用いて空間Ｓ５を設けてもよい。また、上記第２の実施形態におけるスペーサ３５，３６の外形状を、ベースプレート１３，１４側が縮径となるようなテーパ形状で形成してもよい。更に、上記第３の実施形態におけるベースプレート５３の小径部５３ａを、フランジプレート４３側が縮径となるようなテーパ形状で形成してもよい。

・上記各実施形態及び変更例においては、積層ゴムアイソレータと基礎（又は構造物）との間に空間Ｓ１〜Ｓ５を形成した。この空間Ｓ１〜Ｓ５に、力を吸収する部材を配置してもよい。例えば、図４（ｃ）に示すように、上記第１の実施形態におけるフランジプレート２３の小径部２３ｃの外周に、環状のゴムやスポンジ等の吸収部材７０を配置する。この場合、吸収部材７０の外径が、フランジプレート２３の大径部の外径よりも小さいほうが好ましい。これにより、空間への埃など異物の侵入を抑制することができる。

・上記各実施形態においては、積層ゴムアイソレータと基礎（又は構造物）との間に形成した空間Ｓ１〜Ｓ５は、外部に露出させた。これに加えて、空間Ｓ１〜Ｓ５の開口部を被覆する被覆部材を設けてもよい。

例えば、図４（ｄ）に示すように、空間Ｓ１の開口部を塞ぐように、環状のカバー７１を設けてもよい。また、図４（ｅ）に示すように、空間Ｓ１の開口部を、形状変化自在なパテ状のシーリング部材７２によって塞いでもよい。空間の開口部を塞ぐことにより、空間への粉塵等の混入を抑制することができる。

・上記各実施形態及び他の実施形態においては、積層ゴムアイソレータと構造物との間、積層ゴムアイソレータと基礎との間に、空間Ｓ１〜Ｓ５を設けた。空間Ｓ１〜Ｓ５は、積層ゴムアイソレータの片方側のみであってもよい。また、上記実施形態においては、基礎及び構造物のそれぞれに、ベースプレートを配置する凹部を設けた。基礎や構造物に凹部を形成せずに、基礎や構造物の上に、ベースプレートを載置してもよい。更に、ベースプレートを省略して、基礎や構造物の上に、直接、積層ゴムアイソレータを配置してもよい。

Ｂ１…取付ボルト、Ｂｈ…貫通孔、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５…空間、１０，３０，５０…免震装置、１１…基礎、１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，２３ａ，２４ａ，４３ａ，４４ａ…凹部、１２…構造物、１３，１４，５３…ベースプレート、１５，１６，４５…シアコッタ、２０，４０…積層ゴムアイソレータ、２１…積層ゴム、２３，２４，４３，４４，６３…フランジプレート、２３ｃ，５３ａ…小径部、３５，３６…スペーサ、６３ｔ…テーパ部、７０…吸収部材、７１…カバー、７２…シーリング部材。

Claims (6)

1. 構造物と基礎との間に設ける免震装置であって、
   構造物及び基礎の固定部にそれぞれ固定されるフランジプレートと、
   前記フランジプレートの間に接合された積層ゴムと、
   前記固定部の前記フランジプレート側に配置されるベースプレートとを備え、
   前記フランジプレートは、前記固定部に固定する取付ボルトを挿通する貫通孔を有し、
   前記フランジプレートの周縁部の側端面が、平面視で、前記ベースプレートの周縁部の端面より内側に位置するように、前記フランジプレートを形成し、
   前記貫通孔より外側の領域において、前記フランジプレートが前記ベースプレートに接触しない空間を、前記フランジプレートと前記ベースプレートとの間に設けたことを特徴とする免震装置。
2. 前記フランジプレートは、
   前記フランジプレートの前記固定部側の側端部が、前記貫通孔よりも外側に位置し、
   前記貫通孔よりも中心側において、前記固定部と反対側に突出する突出部を備え、
   前記突出部によって、前記空間を設けることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
3. 前記フランジプレートと前記固定部との間に配置されるスペーサを備え、
   前記スペーサを前記貫通孔よりも中心側に配置することにより、前記空間を設けることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
4. 前記ベースプレートは、前記貫通孔よりも中心側において前記固定部から突出する突出部を備え、
   前記突出部によって、前記空間を設けることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
5. 前記空間を、前記貫通孔の配置位置よりも前記フランジプレートの中心側から、前記周縁部まで設けることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の免震装置。
6. 前記固定部の前記フランジプレート側に配置されるベースプレートを備え、
   前記ベースプレートと前記フランジプレートとの間には、シアコッタを設けることを特
   徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の免震装置。