JP6980503B2 - Laminated rubber bearings - Google Patents
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Description
本発明は、建物などの構造物に免震装置などとして設けられる積層ゴム支承に関し、特に水平剛性の低減を図るようにした積層ゴム支承に関する。 The present invention relates to a laminated rubber bearing provided as a seismic isolation device in a structure such as a building, and particularly to a laminated rubber bearing designed to reduce horizontal rigidity.
積層ゴム支承は、複数のゴム板と複数の鋼板を交互に積層した積層ゴムにより、鉛直荷重に対する高い支持機能を得るとともに、水平剛性が低いことで水平荷重に対して柔軟に変形し、建物を長周期化することによって、免震機能を発揮するものである。また、積層ゴム支承は、建物の屋上などに設置されるTMD(Tuned Mass Damper) 機構にも利用され、その場合、TMD機構を長周期化し、TMD機構を含む付加振動系の固有振動数を建物の固有振動数と同調させることによって、TMD機構の制振機能を発揮させる。 Laminated rubber bearings are made of laminated rubber made by alternately laminating multiple rubber plates and multiple steel plates to obtain a high support function against vertical loads, and because of their low horizontal rigidity, they flexibly deform against horizontal loads to form a building. By lengthening the cycle, the seismic isolation function is exhibited. The laminated rubber support is also used for the TMD (Tuned Mass Damper) mechanism installed on the roof of a building. In that case, the TMD mechanism is lengthened and the natural frequency of the additional vibration system including the TMD mechanism is set in the building. By synchronizing with the natural frequency of the TMD mechanism, the vibration damping function of the TMD mechanism is exerted.
一方、巨大地震による超高層建物の長周期振動を想定し、建物やTMD機構をさらに長周期化することが求められている。これに対し、現状の積層ゴム支承は、積層ゴムとしてせん断弾性係数が最も低いG3積層ゴムを用いた場合でも、あるいはTMD機構に利用する際にゴムの総厚を大きくした2段重ねで構成した場合でも、ある程度以上の水平剛性を有するため、積層ゴム支承だけでは、建物などを十分に長周期化させるのに限界がある。また、上記の積層ゴムを2段重ねで構成した場合には、鉛直荷重に対して座屈が生じやすくなる。このため、積層ゴム支承に加えて、摩擦係数が非常に小さい低摩擦滑り支承や転がり支承を併用することが、従来行われており、例えば特許文献1に開示されている。 On the other hand, assuming long-period vibrations of skyscrapers due to a huge earthquake, it is required to further extend the period of buildings and TMD mechanisms. On the other hand, the current laminated rubber bearings are composed of two layers in which the total thickness of the rubber is increased even when the G3 laminated rubber having the lowest shear elastic modulus is used as the laminated rubber or when it is used for the TMD mechanism. Even in this case, since it has a certain level of horizontal rigidity or more, there is a limit to sufficiently lengthening a building or the like with only laminated rubber bearings. Further, when the above-mentioned laminated rubber is composed of two layers, buckling is likely to occur with respect to a vertical load. For this reason, in addition to laminated rubber bearings, low friction sliding bearings and rolling bearings having a very small coefficient of friction have been conventionally used in combination, and are disclosed in, for example, Patent Document 1.
この特許文献1は、建物用の免震装置に関するものである。この免震装置では、建物の上部構造と下部構造の間に、通常の構成の積層ゴム支承と以下の構成の滑り支承が併用されている。滑り支承は、積層ゴム支承と同じ高さを有しており、建物の上部構造及び下部構造に固定された上部材及び下部材と、下部材に固定された滑り板と、上部材と下部材の間に配置され、鉛直剛性及び水平剛性をそれぞれ調整するための鉛直剛性調整部及び水平剛性調整部と、水平剛性調整部の下端部に固定され、滑り板に接する滑り材などで構成されている。鉛直剛性調整部及び水平剛性調整部は、それぞれ積層ゴム支承と同様の構成の積層ゴムを有する。また、鉛直剛性調整部には、自身の積層ゴムの移動を制限するためのせん断ピンが設けられている。 This Patent Document 1 relates to a seismic isolation device for a building. In this seismic isolation device, a laminated rubber bearing having a normal configuration and a sliding bearing having the following configuration are used together between the superstructure and the substructure of the building. The sliding support has the same height as the laminated rubber support, and the upper and lower members fixed to the upper and lower structures of the building, the sliding plate fixed to the lower member, and the upper and lower members. It is composed of a vertical rigidity adjusting part and a horizontal rigidity adjusting part for adjusting the vertical rigidity and the horizontal rigidity, respectively, and a sliding material fixed to the lower end of the horizontal rigidity adjusting part and in contact with the sliding plate. There is. The vertical rigidity adjusting unit and the horizontal rigidity adjusting unit each have a laminated rubber having the same structure as the laminated rubber bearing. Further, the vertical rigidity adjusting portion is provided with a shear pin for limiting the movement of its own laminated rubber.
上述した従来の免震装置は、積層ゴム支承と滑り支承を併用するものであり、滑り支承は、上述したような非常に多くの構成部品を有しており、積層ゴム支承と比較して、構成が複雑であるとともに高価である。このことは、既存の低摩擦滑り支承や転がり支承にも一般的にあてはまる。また、低摩擦滑り支承や転がり支承は、その摩擦力(摩擦係数×支持荷重)を水平荷重が超えるまでは作動せず、免震効果やTMD機構に適用した場合における同調効果を発揮しないため、入力の小さい中小地震に対して有効に用いることができない。 The conventional seismic isolation device described above uses both a laminated rubber bearing and a sliding bearing, and the sliding bearing has a large number of components as described above, and is compared with the laminated rubber bearing. The configuration is complicated and expensive. This is also generally true for existing low friction sliding bearings and rolling bearings. In addition, low friction sliding bearings and rolling bearings do not operate until the horizontal load exceeds the friction force (friction coefficient x supporting load), and do not exhibit seismic isolation effect or tuning effect when applied to the TMD mechanism. It cannot be effectively used for small and medium-sized earthquakes with small input.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、構成が単純で安価であるとともに、鉛直荷重に対する安定した支持機能を保持しながら、水平剛性の低剛性化によって設置対象の長周期化を実現することができる積層ゴム支承を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is to be installed by reducing the horizontal rigidity while maintaining a stable support function against a vertical load while having a simple and inexpensive configuration. It is an object of the present invention to provide a laminated rubber bearing that can realize a long period of.
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、設置対象の上部構造と下部構造の間に設けられる積層ゴム支承であって、積層体ユニットと、積層体ユニットを上部構造及び下部構造にそれぞれ取り付けるための上フランジ板及び下フランジ板と、を備え、積層体ユニットは、複数のゴム層及び複数の剛性層が上下方向に交互に積層されるとともに、上方及び下方にそれぞれ開放する上下の開口を有する筒状の積層体と、積層体の上下の開口をそれぞれ密閉し、積層体の内部に液密の流体室を画成するとともに、上フランジ板及び下フランジ板にそれぞれ連結された上密閉板及び下密閉板と、積層ゴム支承の鉛直剛性を保持するとともに水平剛性を低剛性化するために、流体室に満たされ、封入された低粘度流体としての水と、を備え、流体室内に配置され、上密閉板と下密閉板との間の水平方向の相対変位量である水平変形量が所定量に達したときに作動し、水平変形量のさらなる増大を抑制するための変形抑制機構をさらに備え、変形抑制機構は、下密閉板の積層体に隣接する位置に設けられ、上方に突出する環状の当接部と、上端部が上密閉板に連結され、流体室内を下方に延びるとともに、水平変形量が所定量に達したときに、下密閉板の当接部に当接するストッパと、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a laminated rubber support provided between the upper structure and the lower structure to be installed, and the laminated body unit and the laminated body unit are divided into the upper structure and the lower part. The laminated body unit is provided with an upper flange plate and a lower flange plate for mounting on the structure, respectively, and a plurality of rubber layers and a plurality of rigid layers are alternately laminated in the vertical direction and opened upward and downward, respectively. The tubular laminate with upper and lower openings and the upper and lower openings of the laminate are sealed, and a liquid-tight fluid chamber is defined inside the laminate, which is connected to the upper and lower flange plates, respectively. It is equipped with an upper sealing plate and a lower sealing plate, and water as a low-viscosity fluid filled and enclosed in a fluid chamber in order to maintain the vertical rigidity of the laminated rubber support and reduce the horizontal rigidity . Arranged in the fluid chamber, it operates when the horizontal deformation amount, which is the horizontal relative displacement amount between the upper sealing plate and the lower sealing plate, reaches a predetermined amount, and is used to suppress further increase in the horizontal deformation amount. A deformation suppressing mechanism is further provided, and the deformation suppressing mechanism is provided at a position adjacent to the laminated body of the lower sealing plate, and the annular contact portion protruding upward and the upper end portion are connected to the upper sealing plate to enter the fluid chamber. extends downwardly, when the amount of horizontal deformation has reached a predetermined amount, characterized Rukoto to have a, a stopper abutting on the abutting portion of the lower sealing plate.
本発明の積層ゴム支承は、設置対象の上部構造と下部構造の間に設けられるものであり、積層体ユニットと、積層体ユニットを上部構造及び下部構造にそれぞれ取り付けるための上フランジ板及び下フランジ板と、を備える。積層体ユニットは、複数のゴム層及び複数の剛性層を上下方向に交互に積層した筒状の積層体を備える。また、積層体ユニットは、積層体の上下の開口をそれぞれ密閉し、積層体の内部に液密の流体室を画成する上密閉板及び下密閉板を備え、これらの上密閉板及び下密閉板は、上フランジ板及び下フランジ板にそれぞれ連結されている。さらに、流体室には、低粘度流体としての水が満たされ、封入されている。 The laminated rubber bearing of the present invention is provided between the upper structure and the lower structure to be installed, and the laminated body unit and the upper flange plate and the lower flange for attaching the laminated body unit to the upper structure and the lower structure, respectively. It is equipped with a board. The laminated body unit includes a tubular laminated body in which a plurality of rubber layers and a plurality of rigid layers are alternately laminated in the vertical direction. Further, the laminated body unit is provided with an upper sealing plate and a lower sealing plate that seal the upper and lower openings of the laminated body, respectively, and define a liquid-tight fluid chamber inside the laminated body, and these upper sealing plates and lower sealing plates are provided. The plates are connected to the upper flange plate and the lower flange plate, respectively. Further, the fluid chamber is filled with water as a low- viscosity fluid and sealed.
以上の構成の積層ゴム支承によれば、上密閉板及び下密閉板によって画成された積層体の内部の流体室に、低粘度流体としての水が満たされ、封入されているので、鉛直荷重(軸力)が作用したときに、この封入水は、積層体及び上下の密閉板で拘束されることによって、これらと一体に挙動する。これにより、積層ゴム支承全体として、高い鉛直剛性が保持され、鉛直荷重に対して高い支持機能を発揮することができる。 According to the laminated rubber bearing having the above configuration, the fluid chamber inside the laminate defined by the upper sealing plate and the lower sealing plate is filled with water as a low-viscosity fluid and sealed, so that a vertical load is applied. When (axial force) acts, the enclosed water behaves integrally with the laminated body and the upper and lower sealing plates by being restrained. As a result, high vertical rigidity is maintained as a whole of the laminated rubber bearing, and a high support function can be exhibited against a vertical load.
また、積層体が筒状であるため、積層体と流体室を合わせた積層ゴム支承全体の断面積(水平断面積)に占める流体室の断面積の割合が比較的高いことと、流体室に封入された封入水の粘度が低いことから、積層ゴム支承の水平剛性の低剛性化が実現される。その結果、地震時などに積層ゴム支承に水平荷重が作用したときに、積層ゴム支承が水平方向に柔らかく大きく変形することで、建物などの設置対象の長周期化が実現され、より高い免震機能などを得ることができる。 In addition, since the laminated body is tubular, the ratio of the cross-sectional area of the fluid chamber to the cross-sectional area (horizontal cross-sectional area) of the entire laminated rubber bearing including the laminated body and the fluid chamber is relatively high, and the fluid chamber has a relatively high ratio. Since the viscosity of the enclosed fluid is low, the horizontal rigidity of the laminated rubber bearing can be reduced. As a result, when a horizontal load is applied to the laminated rubber bearings during an earthquake, the laminated rubber bearings are softly and greatly deformed in the horizontal direction, which realizes a longer period for installation targets such as buildings and higher seismic isolation. Functions can be obtained.
また、上記のように水平剛性の低剛性化が実現される結果、積層ゴム支承の水平方向の長さに対する鉛直方向の相対的な長さを小さくすることが可能であり、それにより、水平変形量が大きい場合でも、鉛直荷重に対して座屈を生じることなく、設置対象を安全に支持することができる。
流体室内には、変形抑制機構が配置されている。上密閉板と下密閉板との間の水平方向の相対変位量である水平変形量が所定量に達するまでは、この変形抑制機構が作動しないことで、積層ゴム支承の低水平剛性が保持され、設置対象の長周期化などの効果を得ることができる。一方、水平変形量が所定量に達すると、変形抑制機構が作動することによって、水平変形量のさらなる増大が抑制される。これにより、積層ゴム支承の過大な水平変形を防止し、過大な水平変形による悪影響、例えば鉛直荷重に対する座屈を回避することができる。
さらに、変形抑制機構は、下密閉板に設けられた環状の当接部と、上端部が上密閉板に連結され、流体室内を下方に延びるストッパを有しており、水平変形量が所定量に達したときにストッパが当接部に当接する。これにより、ストッパによるストップ機能によって、水平変形量のさらなる増大が抑制され、積層ゴム支承の過大な水平変形を防止することができる。
Further, as a result of achieving low horizontal rigidity as described above, it is possible to reduce the relative length in the vertical direction with respect to the horizontal length of the laminated rubber support, thereby causing horizontal deformation. Even when the amount is large, the installation target can be safely supported without causing buckling against a vertical load.
A deformation suppressing mechanism is arranged in the fluid chamber. Until the horizontal deformation amount, which is the horizontal relative displacement between the upper sealing plate and the lower sealing plate, reaches a predetermined amount, this deformation suppressing mechanism does not operate, and the low horizontal rigidity of the laminated rubber bearing is maintained. , It is possible to obtain effects such as lengthening the period of the installation target. On the other hand, when the horizontal deformation amount reaches a predetermined amount, the deformation suppressing mechanism is activated to suppress further increase in the horizontal deformation amount. As a result, excessive horizontal deformation of the laminated rubber bearing can be prevented, and adverse effects due to excessive horizontal deformation, for example, buckling due to a vertical load can be avoided.
Further, the deformation suppressing mechanism has an annular contact portion provided on the lower sealing plate and a stopper whose upper end is connected to the upper sealing plate and extends downward in the fluid chamber, so that the amount of horizontal deformation is a predetermined amount. When it reaches, the stopper comes into contact with the contact portion. As a result, the stop function of the stopper suppresses a further increase in the amount of horizontal deformation, and excessive horizontal deformation of the laminated rubber bearing can be prevented.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の積層ゴム支承において、ストッパは、下密閉板の当接部との当接によって塑性変形可能な所定の金属材料で構成されていることを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、ストッパは、所定の金属材料で構成されており、下密閉板の当接部に当接することによって塑性変形する。このストッパの塑性化によりエネルギが吸収されることによって、水平変形量をさらに抑制することができる。また、ストッパが流体室内の封入水に常時、浸されているので、塑性化によるエネルギの吸収に伴って温度上昇するストッパを、封入水で冷却することができる。これにより、振動エネルギが繰り返し作用した場合の、エネルギ吸収に伴うストッパの温度上昇による減衰性能の低下を、封入水を利用しながら良好に抑制することができる。 According to this configuration, the stopper is made of a predetermined metal material and is plastically deformed by abutting on the contact portion of the lower sealing plate. By absorbing energy by plasticizing the stopper, the amount of horizontal deformation can be further suppressed. Further, since the stopper is constantly immersed in the enclosed water in the fluid chamber, the stopper whose temperature rises due to the absorption of energy due to plasticization can be cooled by the enclosed water. As a result, when the vibration energy repeatedly acts, the deterioration of the damping performance due to the temperature rise of the stopper due to the energy absorption can be satisfactorily suppressed while using the enclosed water.
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の積層ゴム支承において、変形抑制機構は、下密閉板の当接部に載置され、所定の締付け状態で取り付けられた環状の摩擦板をさらに有し、摩擦板は、水平変形量が所定量よりも小さい第2所定量に達したときに、当接するストッパで押圧されることによって、当接部に対して所定範囲内で摺動するように構成されていることを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、変形抑制機構は、環状の摩擦板をさらに有し、この摩擦板は、下密閉板の当接部に載置され、所定の締付け状態で取り付けられている。そして、水平変形量が所定量よりも小さい第2所定量に達したときに、ストッパが摩擦板に当接し、摩擦板を押圧することによって、摩擦板が当接部に対して所定範囲内で摺動する。これにより、摩擦板と当接部の間に摩擦力(摩擦抵抗)が発生し、この摩擦力によりエネルギが吸収されることによって、水平変形量をさらに抑制することができる。また、この摩擦力によるエネルギの吸収に伴って温度上昇するストッパを封入水で冷却でき、したがって、振動エネルギが繰り返し作用した場合のストッパの温度上昇による摩擦力の低下を、封入水を利用しながら良好に抑制することができる。 According to this configuration, the deformation suppressing mechanism further has an annular friction plate, which is placed on the contact portion of the lower sealing plate and attached in a predetermined tightening state. Then, when the horizontal deformation amount reaches a second predetermined amount smaller than the predetermined amount, the stopper abuts on the friction plate and presses the friction plate so that the friction plate comes into contact with the abutting portion within a predetermined range. Sliding. As a result, a frictional force (friction resistance) is generated between the friction plate and the contact portion, and energy is absorbed by this frictional force, so that the amount of horizontal deformation can be further suppressed. Further, the stopper whose temperature rises due to the absorption of energy due to this frictional force can be cooled by the enclosed water . Therefore, when the vibration energy repeatedly acts, the decrease in the frictional force due to the temperature rise of the stopper can be reduced while using the enclosed water. It can be suppressed well.
請求項4に係る発明は、請求項1に記載の積層ゴム支承において、ストッパは、上下方向に伸縮可能な弾性体と、下端面に配置された滑り材を有し、下密閉板の当接部は、径方向外方に向かって斜め上がりに傾斜し、水平変形量が所定量に達したときにストッパの滑り材が当接する傾斜面を有することを特徴とする。 The invention according to claim 4, in the laminated rubber bearing according to claim 1, the stopper includes a stretchable elastic material in the vertical direction, the sliding member disposed at a lower end face abutment of the lower sealing plate The portion is inclined diagonally upward in the radial direction, and is characterized by having an inclined surface to which the sliding member of the stopper comes into contact when the amount of horizontal deformation reaches a predetermined amount.
この構成によれば、水平変形量が所定量に達したときに、ストッパの下端面に配置された滑り材が下密閉板の当接部の傾斜面に当接するとともに、水平変形量が増加するにつれて、滑り材は、圧縮された弾性体の反力を受けながら、傾斜面を斜め上がりに摺動する。これにより、滑り材と傾斜面の間に摩擦力が発生し、この摩擦力によりエネルギが吸収されることによって、水平変形量を抑制することができる。また、この摩擦力によるエネルギの吸収に伴って温度上昇するストッパを封入水で冷却でき、したがって、振動エネルギが繰り返し作用した場合のストッパの温度上昇による摩擦力の低下を、封入水を利用しながら良好に抑制することができる。 According to this configuration, when the horizontal deformation amount reaches a predetermined amount, the sliding material arranged on the lower end surface of the stopper abuts on the inclined surface of the contact portion of the lower sealing plate, and the horizontal deformation amount increases. Along with this, the sliding material slides diagonally upward on the inclined surface while receiving the reaction force of the compressed elastic body. As a result, a frictional force is generated between the sliding material and the inclined surface, and energy is absorbed by this frictional force, so that the amount of horizontal deformation can be suppressed. Further, the stopper whose temperature rises due to the absorption of energy due to this frictional force can be cooled by the enclosed water . Therefore, when the vibration energy repeatedly acts, the decrease in the frictional force due to the temperature rise of the stopper can be reduced while using the enclosed water. It can be suppressed well.
請求項5に係る発明は、設置対象の上部構造と下部構造の間に設けられる積層ゴム支承であって、積層体ユニットと、積層体ユニットを上部構造及び下部構造にそれぞれ取り付けるための上フランジ板及び下フランジ板と、を備え、積層体ユニットは、複数のゴム層及び複数の剛性層が上下方向に交互に積層されるとともに、上方及び下方にそれぞれ開放する上下の開口を有する筒状の積層体と、積層体の上下の開口をそれぞれ密閉し、積層体の内部に液密の流体室を画成するとともに、上フランジ板及び下フランジ板にそれぞれ連結された上密閉板及び下密閉板と、積層ゴム支承の鉛直剛性を保持するとともに水平剛性を低剛性化するために、流体室に満たされ、封入された低粘度流体としての水と、を備え、流体室内に配置され、上密閉板と下密閉板との間の水平方向の相対変位量である水平変形量が所定量に達したときに作動し、水平変形量のさらなる増大を抑制するための変形抑制機構をさらに備え、変形抑制機構は、流体室内に配置された流体ダンパを有し、流体ダンパは、上密閉板及び下密閉板の一方に連結されたシリンダと、上密閉板及び下密閉板の他方に連結され、シリンダ内に摺動自在に設けられ、シリンダ内を第1流体室と第2流体室に区画するとともに、水平変形量が所定量未満のときに中立位置を含む所定の内側区間内に位置し、水平変形量が所定量以上のときに内側区間外に位置するピストンと、第1及び第2流体室に充填された作動流体と、ピストンが内側区間内に位置しているときに、ピストンをバイパスするように第1及び第2流体室を互いに連通させる連通路と、を有することを特徴とする。
The invention according to
この構成では、変形抑制機構は、流体室内に配置された流体ダンパを有し、流体ダンパは、上述したようなシリンダ、ピストン、作動流体及び連通路を有する。この流体ダンパによれば、積層ゴム支承が水平方向に変形すると、シリンダ及びピストンが連結された上密閉板及び下密閉板の連結部間の距離が変化することによって、ピストンがシリンダに対して中立位置から摺動し、ピストンの両側に区画された第1及び第2流体室の一方に充填された作動流体を圧縮する。 In this configuration, the deformation suppression mechanism has a fluid damper arranged in the fluid chamber, and the fluid damper has a cylinder, a piston, a working fluid and a communication passage as described above. According to this fluid damper, when the laminated rubber support is deformed in the horizontal direction, the distance between the connecting portion of the upper sealing plate and the lower sealing plate to which the cylinder and the piston are connected changes, so that the piston is neutral to the cylinder. It slides from position and compresses the working fluid filled in one of the first and second fluid chambers partitioned on both sides of the piston.
この水平変形量が所定量未満のときには、ピストンが所定の内側区間内に位置することで、第1及び第2流体室が連通路によって互いに連通し、作動流体が連通路を介して第1及び第2流体室の一方から他方に流れ、圧力が逃がされる。その結果、この状態では、作動流体の流れによる小さな粘性抵抗が発生するだけであるので、積層ゴム支承の低水平剛性が保持される。 When this amount of horizontal deformation is less than a predetermined amount, the piston is located within a predetermined inner section, so that the first and second fluid chambers communicate with each other by a communication passage, and the working fluid communicates with each other through the communication passages of the first and second fluid chambers. It flows from one of the second fluid chambers to the other and the pressure is released. As a result, in this state, only a small viscous resistance is generated due to the flow of the working fluid, so that the low horizontal rigidity of the laminated rubber bearing is maintained.
一方、水平変形量が所定量以上になると、ピストンが内側区間外に位置することで、連通路を介した作動流体の流れが阻止され、作動流体が第1及び第2流体室の一方に閉じ込められる。これにより、その一方の流体室内の圧力が急激に上昇し、ピストンの移動が阻止されることによって、水平変形量のさらなる増大が抑制され、積層ゴム支承の過大な水平変形を防止することができる。 On the other hand, when the amount of horizontal deformation exceeds a predetermined amount, the piston is located outside the inner section, so that the flow of the working fluid through the communication passage is blocked and the working fluid is confined in one of the first and second fluid chambers. Be done. As a result, the pressure in one of the fluid chambers rises sharply and the movement of the piston is prevented, so that further increase in the amount of horizontal deformation is suppressed, and excessive horizontal deformation of the laminated rubber bearing can be prevented. ..
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図1に示す、本発明の第1実施形態による積層ゴム支承1は、例えば、高層の建物の上部構造と地盤などの下部構造(いずれも図示せず)との間に、免震装置として設置されるものである。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The laminated rubber bearing 1 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is installed as a seismic isolation device between, for example, an upper structure of a high-rise building and a lower structure such as the ground (neither is shown). Is to be done.
図1に示すように、積層ゴム支承1は、円柱状の積層体ユニット2と、積層体ユニット2の上下に固定された、建物への取付け用の矩形状の上下のフランジ鋼板3、3で構成され、積層体ユニット2の表面は、保護用の被覆ゴム4で被覆されている。なお、図示の便宜上、図1では、細部の構成要素の符号が省略され、後述する断面図では、被覆ゴム4と細部の構成要素のハッチングが省略されている。
As shown in FIG. 1, the laminated rubber bearing 1 is composed of a columnar
図2に示すように、積層体ユニット2は、円筒状の積層体5と、積層体5の上下をそれぞれ密閉する上密閉板6及び下密閉板7と、積層体5内の流体室8に封入された低粘度流体Fなどを備えている。
As shown in FIG. 2, the
積層体5は、通常の積層ゴム支承と同様、複数の天然ゴム層9と複数の中間鋼板10を上下方向に交互に積層したものである。また、積層体5は、上方及び下方にそれぞれ開放する上下の開口5a、5bを有し、全体として上下方向に短い短筒状に形成されている。積層体5の上下面にはそれぞれ、比較的厚い環状の連結鋼板11が固定されている。
The
上下の密閉板6、7はそれぞれ、鋼板で構成され、連結鋼板11と同じ厚さと、連結鋼板11の内径とほぼ等しい外径を有する。上密閉板6は、上側の連結鋼板11にシール材12を介してはめ込まれ、上密閉板6と積層体5及び連結鋼板11との境界部には、密閉リング13が取り付けられており、それにより、積層体5の上側の開口5aが上密閉板6によって密閉されている。
The upper and
同様に、下密閉板7は、下側の連結鋼板11にシール材12を介してはめ込まれ、下密閉板7と積層体5及び連結鋼板11との境界部には、密閉リング13が取り付けられており、それにより、積層体5の下側の開口5bが下密閉板7によって密閉されている。以上の構成により、上密閉板6及び下密閉板7によって、積層体5の内部に液密の流体室8が画成されている。
Similarly, the
低粘度流体Fは、流体室8に満たされた状態で封入されている。低粘度流体Fは、可能な限り粘度が低く、かつ積層体5の天然ゴム層9を構成するゴムと同等のポアソン比(例えば0.49)を有することが好ましく、例えば水で構成されている。
The low-viscosity fluid F is enclosed in the
また、上下のフランジ鋼板3、3は、積層体ユニット2の連結鋼板11の部分に複数のボルト14で固定されている。以上の構成の積層ゴム支承1は、各フランジ鋼板3のボルト孔3aに通されたボルト(図示せず)によって、建物の上部構造及び下部構造に固定され、両者間に設置される。
Further, the upper and lower
以上の構成の積層ゴム支承1によれば、上密閉板6及び下密閉板7によって画成された積層体5内の流体室8に、低粘度流体Fが満たされ、封入されているので、鉛直荷重(軸力)が作用したときに、低粘度流体Fは、積層体5及び上下の密閉板6、7で拘束されることによって、これらと一体に挙動する。また、低粘度流体Fが積層体5のゴム層と同等のポアソン比を有するので、積層ゴム支承1に鉛直荷重が作用したときの、積層体5と低粘度流体Fとの変形特性の差が小さくなる。これにより、この変形特性の差に起因する内部応力の発生などが抑制され、積層体5と低粘度流体Fとの一体性が高められる。以上により、積層ゴム支承1全体として、高い鉛直剛性が保持され、鉛直荷重に対して高い支持機能を発揮することができる。
According to the laminated rubber bearing 1 having the above configuration, the low-viscosity fluid F is filled and sealed in the
また、積層体5が筒状であるため、積層体5と流体室8を合わせた積層体ユニット2全体の断面積(水平断面積)に占める流体室8の断面積の割合が比較的高いことと、流体室8に封入された低粘度流体Fの粘度が非常に低いことから、積層ゴム支承1の水平剛性の低剛性化が実現される。その結果、例えば図3に示すように、地震時などに積層ゴム支承1に水平荷重が作用したときに、水平抵抗力FHが小さい状態で、大きな水平変形量(上密閉板6と下密閉板7との間の水平方向の相対変位)DHが得られ、積層ゴム支承1が水平方向に柔らかく大きく変形する。これにより、建物の長周期化が実現され、より高い免震機能を発揮することができる。
Further, since the
また、上記のように水平剛性の低剛性化が実現される結果、積層体ユニット2を短筒状に形成し、積層ゴム支承1の水平方向の長さに対する鉛直方向の相対的な長さを小さくすることが可能になり、それにより、水平変形量DHが大きい場合でも、鉛直荷重に対して座屈を生じることなく、建物を安全に支持することができる。
Further, as a result of realizing low horizontal rigidity as described above, the
次に、図4〜図6を参照しながら、本発明の第2実施形態による積層ゴム支承21について説明する。図2との比較から明らかなように、この積層ゴム支承21は、第1実施形態の積層ゴム支承1に対し、その過大な変形を抑制するための変形抑制機構として、ストッパ兼エネルギ吸収機構22を付加したものである。以下、第1実施形態と共通の積層ゴム支承21の構成要素に対して、図4に同じ符号を付するとともに、ストッパ兼エネルギ吸収機構22の構成を中心として説明を行うものとする。
Next, the
このストッパ兼エネルギ吸収機構22は、ストッパ23を備えており、その両端部には連結鋼板24及び当接鋼板25がそれぞれ一体に設けられている。ストッパ23は、塑性変形が可能な所定の金属材料、例えば、積層ゴム支承の金属プラグとして通常、用いられる鉛や錫で構成されており、太い棒状に形成されている。
The stopper /
連結鋼板24及び当接鋼板25はそれぞれ、ストッパ23よりも大径の比較的厚い円板で構成されている。連結鋼板24は、上密閉板6の下面の中心に形成された凹部6aにシール材26を介してはめ込まれ、ボルト27によって上密閉板6に固定されており、それにより、ストッパ23は、上端部が連結鋼板24を介して上密閉板6に連結され、流体室8内を下方に延びている。
The connecting
一方、下密閉板7の上面には、そのほぼ全体にわたって円形の凹部7aが同心状に形成されており、この凹部7aに当接鋼板25が部分的に入り込んでいる。また、凹部7aが形成されていない下密閉板7の残りの部分が、上方に突出する環状の当接部7bになっており、図4に示す中立位置において、当接鋼板25の外周面と当接部7bの内周面との間に、所定量Gの大きさの間隙が形成されている。
On the other hand, on the upper surface of the
次に、図5及び図6を参照しながら、上記構成の積層ゴム支承21の動作を説明する。まず、積層ゴム支承21に水平荷重が例えば図5の右方向に作用すると、積層体ユニット2は、図5(a)に示す中立位置(水平変形量DH=0)から同方向に変形する。水平変形量DHが間隙の大きさである所定量Gに達するまでは、ストッパ23が流体室8内の低粘度流体F中を移動するだけであり、それによる粘性抵抗は非常に小さい。したがって、前述した第1実施形態の積層ゴム支承1とほぼ同様の低い水平剛性が得られ(図6の点a〜点b)、建物の長周期化が実現されることで、高い免震機能を発揮することができる。
Next, the operation of the
水平変形量DHが所定量Gに達すると、当接鋼板25が当接部7bに当接する(図5(b))ことにより、当接鋼板25の移動が阻止され、そのストップ機能によって水平変形量DHが抑制される(図6の点b〜点c)。水平変形量DHがさらに増加すると、鉛や錫から成るストッパ23が塑性変形し(図5(c)、図6の点c〜d)、このストッパ23の塑性化によりエネルギが吸収されることによって、水平変形量DHがさらに抑制される。以上のように、ストッパ23のストップ機能と塑性化によるエネルギ吸収機能により、水平変形量DHが2段階で抑制されることによって、積層ゴム支承21の過大な水平変形を防止することができる。
When the horizontal deformation amount DH reaches a predetermined amount G, the
その後、水平荷重が減少すると、それに応じて水平抵抗力FHが減少するとともに、水平変形量DHが減少する。水平変形量DHの減少に伴って当接鋼板25が当接部7bから離れた後には、水平変形量DHは、増加時と同じ経路を逆にたどって減少し、中立位置に復帰する(図5(d)、図6の点e)。この状態では、塑性化したストッパ23に残留変形が生じるのに対し、ストッパ23と間隙を隔てた積層体5には、ストッパ23の影響が及ばないことで残留変形が生じないという利点が得られる。
After that, when the horizontal load decreases, the horizontal resistance force FH decreases and the horizontal deformation amount DH decreases accordingly. After the
また、本実施形態の積層ゴム支承21では、ストッパ23が流体室8内の低粘度流体Fに常時、浸されていることで、塑性化によるエネルギの吸収に伴って温度上昇するストッパ23が低粘度流体Fで冷却される。これにより、振動エネルギが繰り返し作用した場合の、エネルギ吸収に伴うストッパ23の温度上昇による減衰性能の低下を、低粘度流体Fを利用しながら良好に抑制することができる。
Further, in the
なお、積層ゴム支承21では、水平変形時、ストッパ23が低粘度流体F中を移動することによって、速度依存の粘性減衰効果が発生するが、上述したように、この粘性減衰効果は非常に小さいと考えられるため、図6では省略されている。このことは、後述する他の実施形態などの復元力特性を示した同種の図においても同様である。
In the
次に、図7〜図10を参照しながら、第2実施形態の第1変形例による積層ゴム支承31について説明する。この積層ゴム支承31は、第2実施形態の積層ゴム支承21と比較し、ストッパ兼エネルギ吸収機構32の構成が異なるものである。以下、第2実施形態と共通の積層ゴム支承31の構成要素に対して、図7に同じ符号を付するとともに、ストッパ兼エネルギ吸収機構32の構成を中心として説明を行うものとする。
Next, the
このストッパ兼エネルギ吸収機構32は、ストッパ33を備えており、その一端部には連結鋼板34が一体に設けられている。第2実施形態のストッパ23が鉛や錫などの金属材料で構成されるのに対し、ストッパ33は、高い剛性を有する材料、例えば鉄で構成されている。
The stopper /
連結鋼板34は、ストッパ33よりも大径の比較的厚い円板で構成されている。連結鋼板34は、上密閉板6の下面の中心に形成された凹部6aにシール材26を介してはめ込まれ、ボルト27によって上密閉板6に固定されており、それにより、ストッパ33は、上端部が連結鋼板34を介して上密閉板6に連結され、流体室8内を下方に延びている。
The connecting
一方、下密閉板7の上面には、第2実施形態の凹部7aよりも若干小径の円形の凹部7cが同心状に形成されており、凹部7cが形成されていない下密閉板7の残りの部分が、上方に突出する環状の当接部7dになっている。
On the other hand, on the upper surface of the
また、下密閉板7の当接部7dの上面には、摩擦リング38が取り付けられている。図8に示すように、摩擦リング38は、同心状の大きな円孔38aを有しており、その径は、下密閉板7の凹部7cの径よりも小さい。また、摩擦リング38には、周方向に等間隔に複数の(この例では8つの)円形のボルト孔38bが形成されている。
Further, a
摩擦リング38は、各ボルト孔38bに上方から通したボルト39を、ワッシャ(図示せず)を介して当接部7dにねじ込み、所定の締付け力で締め付けた状態で、下密閉板7に取り付けられている。この状態では、摩擦リング38の円孔38aと下密閉板7の凹部7cは互いに同心状であり、各ボルト39は、ボルト孔38bの中心に位置し、ボルト孔38bに対して所定量の遊びをもって係合している。
The
また、ストッパ33は、摩擦リング38の円孔38aを通り、下密閉板7の凹部7cの途中まで延びており、図7に示す中立位置において、ストッパ33の外周面と当接部7bの内周面との間に、第1所定量G1の間隙が形成され、ストッパ33の外周面と摩擦リング38の円孔38aの縁との間に、第1所定量G1よりも小さい第2所定量G2の間隙が形成されている。
Further, the
次に、図9及び図10を参照しながら、上記構成の積層ゴム支承31の動作を説明する。積層ゴム支承31に水平荷重が作用すると、積層体ユニット2は、図示しない中立位置から水平方向に変形する。水平変形量DHが第2所定量G2に達するまでは、ストッパ33が流体室8内の低粘度流体Fを移動するだけで、それによる粘性抵抗は非常に小さいので、第1実施形態の積層ゴム支承1とほぼ同様の低い水平剛性が得られる(図10の点a〜点b)。
Next, the operation of the
水平変形量DHが第2所定量G2に達すると、ストッパ33が摩擦リング38の円孔38aの縁に当接し、摩擦リング38を押圧する(図9(a))。これに伴い、当接部7dの上面と摩擦リング38の下面の間に摩擦力が発生する(図10の点b)とともに、水平荷重が最大摩擦力を超えたときに、摩擦リング38が摺動し始める(図10の点c)。この間、当接部7dと摩擦リング38との間の摩擦力によりエネルギが吸収されることによって、水平変形量DHが抑制される(図10の点b〜点c)。
When the horizontal deformation amount DH reaches the second predetermined amount G2, the
水平変形量DHがさらに増加し、第1所定量G1に達すると、摩擦リング38の円孔38bの縁がボルト39に当接することで、摩擦リング38の摺動が終了すると同時に、ストッパ33が当接部7dに当接する(図9(b)、図10の点d)。これにより、ストッパ33の移動が阻止され、そのストップ機能によって水平変形量DHが抑制される(図9(c)、図10の点d〜点e)。
When the horizontal deformation amount DH further increases and reaches the first predetermined amount G1, the edge of the
以上のように、ストッパ33と摩擦リング38の摩擦力によるエネルギ吸収機能とストップ機能により、水平変形量DHが2段階で抑制されることによって、積層ゴム支承31の過大な水平変形を防止することができる。また、摩擦力によるエネルギの吸収に伴って温度上昇する摩擦リング38が低粘度流体Fで冷却されるので、振動エネルギが繰り返し作用した場合の、エネルギ吸収に伴う摩擦リング38の温度上昇による摩擦力の低下を、低粘度流体Fを利用しながら良好に抑制することができる。
As described above, the horizontal deformation amount DH is suppressed in two stages by the energy absorption function and the stop function by the frictional force of the
図11は、摩擦リングの他の例を示す。同図に示すように、この摩擦リング38Aでは、ボルト39が通される8つのボルト孔38c(38c1、38c2、38c3)が、互いに同じ方向に延びる長孔で構成されている。具体的には、径方向に対向する一対のボルト孔38c1、38c1は径方向に延び、これと直交する方向に対向する一対のボルト孔38c2、38c2は、径方向と直交する方向に延び、他の4つのボルト孔38c3は、径方向に対して斜めに延びている。以下、ボルト孔38cの延び方向を「第1方向」、これと直交する方向を「第2方向」という。
FIG. 11 shows another example of a friction ring. As shown in the figure, in this
摩擦リング38Aは、各ボルト孔38cに通されたボルト39を介し、図8の摩擦リング38と同様にして、下密閉板7の当接部7dに取り付けられている。この状態では、各ボルト39は、ボルト孔38cの中心に位置し、ボルト孔38cの長さ方向の両側に所定量の遊びをもち、幅方向には遊びのない状態で、ボルト孔38cに係合している。
The
この構成によれば、水平荷重が上記第1方向(図11の矢印A方向)に作用し、摩擦リング38Aが同方向にストッパ33で押圧された場合、摩擦リング38Aは、第1方向に延びる各ボルト孔38cを介して、ボルト39の遊びの分だけ、当接部7dに対して摺動する。したがって、図10に示す摩擦リング38の場合の復元力特性を同様に得ることができる。
According to this configuration, when a horizontal load acts in the first direction (direction of arrow A in FIG. 11) and the
これに対し、水平荷重が上記第2方向(図11の矢印B方向)に作用し、摩擦リング38Aが同方向にストッパ33で押圧された場合、各ボルト孔38cに対するボルト39の遊びがないため、摩擦リング38Aは当接部7dに対して摺動できない。このため、図12に示すように、水平変形量DHが第2所定量G2に達し、ストッパ33が摩擦リング38Aに当接した時点(図12の点b)から、ストッパ33のストップ機能が発揮される。これにより、水平荷重が第1方向に作用する場合と比較して、水平変形量DHがより小さくなり(図12の点b〜点c)、積層ゴム支承31の水平変形がさらに抑制される。
On the other hand, when the horizontal load acts in the second direction (direction of arrow B in FIG. 11) and the
以上のように、水平荷重が第1方向に作用する場合と第2方向に作用する場合で、積層ゴム支承31の復元力特性を異ならせることができる。したがって、例えば建物の平面的な形状や隣接する建物との位置関係などから、免震装置に許容される変位量が方向によって異なる場合、ボルト孔38cの第2方向が許容変位量の小さい方向に一致するように摩擦リング38Aの設置角度を調整することによって、免震装置の変位量をそれぞれの方向の許容変位量に応じて適切に制御することができる。
As described above, the restoring force characteristics of the
次に、図13を参照しながら、第2実施形態の第2変形例による積層ゴム支承41について説明する。この積層ゴム支承41は、上述した第1変形例の積層ゴム支承31と比較し、ストッパ兼エネルギ吸収機構42の構成が異なるものである。以下、第1変形例と共通の積層ゴム支承41の構成要素に対し、図13に同じ符号を付するとともに、ストッパ兼エネルギ吸収機構42の構成を中心として説明を行うものとする。
Next, the
このストッパ兼エネルギ吸収機構42は、ストッパ43を備えており、その一端部には連結鋼板44が一体に設けられ、他端部には、弾性体45及び滑り材46が順に一体に設けられている。ストッパ43は、第1変形例のストッパ33と同様、高い剛性を有する材料、例えば鉄で構成されている。
The stopper /
連結鋼板44は、ストッパ43よりも大径の比較的厚い円板で構成されている。連結鋼板44は、上密閉板6の下面の中心に形成された凹部6aにシール材26を介してはめ込まれ、ボルト27によって上密閉板6に固定されており、それにより、ストッパ43は、上端部が連結鋼板44を介して上密閉板6に連結され、流体室8内を下方に延びている。
The connecting
弾性体45は、例えば天然ゴムで構成され、ストッパ43と同じ径を有する円板状に形成されており、ストッパ43の下面に接着などによって一体に取り付けられている。
The
滑り材46は、例えばフッ素樹脂で構成されており、弾性体45の下面に接着などによって一体に取り付けられている。また、滑り材46の下面は、中央の円形の平坦面46aと、この平坦面46aの周縁と弾性体45の下面の周縁に連なるテーパ面46bで構成されている。
The sliding
一方、下密閉板7の上面には、その中央に円形の凹部7eが同心状に形成されており、ストッパ43の滑り材46は、図13に示す中立位置において、凹部7eの底面に近接した状態で、凹部7eに収容されている。また、凹部7eが形成されていない下密閉板7の残りの部分が、上方に突出する環状の当接部7fになっており、凹部7eとの当接部7fの境界部には、凹部7eから当接部7fの上面に向かって傾斜する傾斜面7gが形成されている。
On the other hand, a
以上の構成の積層ゴム支承41によれば、水平荷重が作用するのに応じて、積層体ユニット2が図13の中立位置から水平方向に変形する。この水平変形量が所定量に達するまでは、ストッパ43などが流体室8内の低粘度流体Fを移動するだけで、それによる粘性抵抗は非常に小さいので、第1実施形態の積層ゴム支承1とほぼ同様の低い水平剛性が得られる。
According to the
水平変形量が所定量に達すると、滑り材46のテーパ面46bが当接部7dの傾斜面7gに当接するようになり、その後、水平変形量が増加するにつれて、弾性体45が圧縮されるとともに、滑り材46は、圧縮された弾性体45の反力を受けながら、傾斜面7gを斜め上がりに摺動する(登坂する)。この傾斜面7gの登坂の際に、ストップ機能が作用するとともに、滑り材46のテーパ面46bと傾斜面7gの間に摩擦力が発生する。この摩擦力は、登坂が進むにつれて増大するとともに、テーパ面46bが傾斜面7gを越えて当接部7eの上面に達した後には、ほぼ一定の高い状態に保持される。
When the horizontal deformation amount reaches a predetermined amount, the
以上のように、ストッパ43が傾斜面7fを登坂する際のストップ機能と、傾斜面7gを含む当接部7eとの間の摩擦力によるエネルギ吸収機能によって、水平変形量が抑制され、積層ゴム支承41の過大な水平変形を防止することができる。
As described above, the amount of horizontal deformation is suppressed by the stop function when the
また、摩擦力によるエネルギの吸収に伴って温度上昇するストッパ43が低粘度流体Fで冷却されるので、振動エネルギが繰り返し作用した場合のストッパ43の温度上昇による摩擦力の低下を、低粘度流体Fを利用しながら良好に抑制することができる。
Further, since the
次に、図14を参照しながら、本発明の第3実施形態による積層ゴム支承51について説明する。この積層ゴム支承51は、変形抑制機構として、これまでのストッパ兼エネルギ吸収機構に代えて、流体ダンパ52を設けたものである。以下、第1実施形態と共通の構成要素に対し、図14に同じ符号を付するとともに、流体ダンパ52の構成を中心として説明を行うものとする。
Next, the
流体ダンパ52は、作動流体HFを用いるものであり、シリンダ53、ピストン54及び連通路55を備えている。シリンダ53は、ボールジョイント56及び取付具57を介して、下密閉板7の中心に連結されている。ピストン54は、ピストンロッド58、ボールジョイント59及び取付具60を介して、上密閉板6の中心に連結されている。
The
ピストン54は、シリンダ53内に摺動自在に設けられており、シリンダ53内を、ピストンロッド58側の第1流体室61と反対側の第2流体室62に区画している。連通路55は、シリンダ53の軸線方向の中心から両側に等しい所定距離を隔てた2つの位置において、シリンダ53内に接続されている。以下、この2つの接続部の間のシリンダ53の区間を「内側区間Z」という。
The
この構成により、連通路55は、ピストン53が図14に示す中立位置を含む内側区間Zに位置しているときに、ピストン53をバイパスし、第1及び第2流体室61、62を互いに連通させる。作動流体HFは、例えばシリコンオイルで構成され、第1及び第2流体室61、62と連通路55に充填されている。
With this configuration, the
ピストン54には、一対のリリーフ弁63、63が設けられている。これらのリリーフ弁63、63は、ピストン54を貫通する2つの連通孔(図示せず)にそれぞれ設けられており、第1及び第2流体室61、62の一方の圧力が所定圧力に達したときに、それに対応する一方のリリーフ弁63が開弁し、第1及び第2流体室61、62を互いに連通させるように構成されている。
The
以上の構成の積層ゴム支承51によれば、水平荷重が作用し、積層体ユニット2が水平方向に変形するのに伴い、上下の密閉板6、7に取り付けた取付具60、57の間の距離が長くなることで、ピストン54は、第1流体室61の容積を減少させる方向に移動する。この場合、積層体ユニット2の水平変形量が所定量に達するまでは、ピストン54が内側区間Zに位置しており、それにより、作動流体HFが連通路55を介して第1流体室61から第2流体室62に流れ、第1流体室61内の圧力が逃がされる。このため、作動流体HFの流れによる小さな粘性抵抗が発生するだけであるので、第1実施形態の積層ゴム支承1とほぼ同様の低い水平剛性が得られる。
According to the
水平変形量DHが所定量に達すると、ピストン54が内側区間Zから外れることで、連通路55を介した作動流体HFの流れが阻止され、作動流体HFが第1流体室61内に閉じ込められることによって、第1流体室61内の圧力が急激に上昇する。これにより、ピストン54の移動が阻止されることによって、水平変形量が抑制され、積層ゴム支承51の過大な水平変形を防止することができる。
When the horizontal deformation amount DH reaches a predetermined amount, the
なお、第1流体室61内の圧力が所定の圧力に達したときには、対応するリリーフ弁63が開弁し、第1流体室61内の圧力が、連通孔を介して第2流体室62に逃がされることによって、過大な圧力上昇が防止される。
When the pressure in the
なお、本発明は、説明した実施形態及び変形例に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、流体室8に充填される低粘度流体Fとして、水を用いているが、低粘度である限り、より好ましくは天然ゴム層9と同等のポアソン比を有するものであれば、水以外の流体を用いることが可能である。例えば、冷却性や防錆性、難蒸発性などの観点から作動油を用いてもよく、その中でも粘度の低いものが好ましい。
The present invention is not limited to the described embodiments and modifications, and can be carried out in various embodiments. For example, in the embodiment, water is used as the low-viscosity fluid F to be filled in the
また、実施形態では、変形抑制機構として、ストッパ兼エネルギ吸収機構22、32、42や流体ダンパ52を用いているが、水平変形量が所定量を超えた後にその増大を抑制するものである限り、他の構成の変形抑制機構を用いることが可能である。
Further, in the embodiment, the stopper /
また、実施形態は、積層ゴム支承を高層の建物の免震装置として用いた例であるが、これに限らず、本発明の積層ゴム支承は、他の構造物の免震装置として、あるいはTMD機構の支承体として用いることが可能である。後者の場合には、積層ゴム支承によってTMD機構をより長周期化し、TMD機構を含む付加振動系の固有振動数を建物などの固有振動数と同調させることによって、TMD機構の制振機能を良好に発揮させることができる。 Further, the embodiment is an example in which the laminated rubber bearing is used as a seismic isolation device for a high-rise building, but the present invention is not limited to this, and the laminated rubber bearing of the present invention is used as a seismic isolation device for other structures or TMD. It can be used as a bearing of the mechanism. In the latter case, the TMD mechanism is made longer by using laminated rubber bearings, and the natural frequency of the additional vibration system including the TMD mechanism is synchronized with the natural frequency of the building, etc., so that the vibration damping function of the TMD mechanism is improved. Can be demonstrated.
さらに、実施形態では、積層体5を密閉する上下の密閉板6、7と建物への取付け用の上下のフランジ鋼板3、3が、それぞれ互いに別個に構成されているが、これらを兼用する上下各1枚の鋼板などで構成してもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
Further, in the embodiment, the upper and
1 積層ゴム支承
5 積層体
5a 積層体の上側の開口
5b 積層体の下側の開口
6 上密閉板
7 下密閉板
7b 当接部
7d 当接部
7f 当接部
7g 傾斜面
8 流体室
9 天然ゴム層
10 中間鋼板(剛性層)
21 積層ゴム支承
22 ストッパ兼エネルギ吸収機構(変形抑制機構)
23 ストッパ
31 積層ゴム支承
32 ストッパ兼エネルギ吸収機構(変形抑制機構)
33 ストッパ
38 摩擦リング(環状の摩擦板)
41 積層ゴム支承
42 ストッパ兼エネルギ吸収機構(変形抑制機構)
43 ストッパ
45 弾性体
46 滑り材
51 積層ゴム支承
52 流体ダンパ(変形抑制機構)
53 シリンダ
54 ピストン
55 連通路
61 第1流体室
62 第2流体室
F 低粘度流体
DH 水平変形量
G 所定量
G1 第1所定量(所定量)
G2 第2所定量
HF 作動流体
Z 内側区間
1 Laminated
21
23
33
41
43
53
G2 2nd predetermined amount HF working fluid Z inner section
Claims (5)
積層体ユニットと、
当該積層体ユニットを前記上部構造及び前記下部構造にそれぞれ取り付けるための上フランジ板及び下フランジ板と、を備え、
前記積層体ユニットは、
複数のゴム層及び複数の剛性層が上下方向に交互に積層されるとともに、上方及び下方にそれぞれ開放する上下の開口を有する筒状の積層体と、
前記積層体の前記上下の開口をそれぞれ密閉し、前記積層体の内部に液密の流体室を画成するとともに、前記上フランジ板及び前記下フランジ板にそれぞれ連結された上密閉板及び下密閉板と、
当該積層ゴム支承の鉛直剛性を保持するとともに水平剛性を低剛性化するために、前記流体室に満たされ、封入された低粘度流体としての水と、を備え、
前記流体室内に配置され、前記上密閉板と前記下密閉板との間の水平方向の相対変位量である水平変形量が所定量に達したときに作動し、前記水平変形量のさらなる増大を抑制するための変形抑制機構をさらに備え、
前記変形抑制機構は、
前記下密閉板の上面の外周部に設けられ、上方に突出する環状の当接部と、
上端部が前記上密閉板に連結され、前記流体室内を下方に延びるとともに、前記水平変形量が前記所定量に達したときに、前記下密閉板の前記当接部に当接するストッパと、を有することを特徴とする積層ゴム支承。 Laminated rubber bearings provided between the superstructure and substructure to be installed,
Laminated unit and
An upper flange plate and a lower flange plate for attaching the laminated body unit to the upper structure and the lower structure, respectively, are provided.
The laminated body unit is
A tubular laminate having a plurality of rubber layers and a plurality of rigid layers alternately laminated in the vertical direction and having upper and lower openings that open upward and downward, respectively.
The upper and lower openings of the laminated body are sealed, and a liquid-tight fluid chamber is defined inside the laminated body, and the upper sealing plate and the lower sealing plate connected to the upper flange plate and the lower flange plate, respectively. With a board,
In order to maintain the vertical rigidity of the laminated rubber bearing and reduce the horizontal rigidity, the fluid chamber is filled with water as an enclosed low-viscosity fluid .
It is arranged in the fluid chamber and operates when the horizontal deformation amount, which is the horizontal relative displacement amount between the upper sealing plate and the lower sealing plate, reaches a predetermined amount, and further increases the horizontal deformation amount. Further equipped with a deformation suppression mechanism for suppression,
The deformation suppressing mechanism is
An annular contact portion provided on the outer peripheral portion of the upper surface of the lower sealing plate and protruding upward, and an annular contact portion.
A stopper that is connected to the upper sealing plate, extends downward in the fluid chamber, and comes into contact with the abutting portion of the lower sealing plate when the horizontal deformation amount reaches the predetermined amount. laminated rubber bearing, characterized in Rukoto to Yusuke.
当該摩擦板は、前記水平変形量が前記所定量よりも小さい第2所定量に達したときに、当接する前記ストッパで押圧されることによって、前記当接部に対して所定範囲内で摺動するように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の積層ゴム支承。 The deformation suppressing mechanism further has an annular friction plate mounted on the contact portion of the lower sealing plate and attached in a predetermined tightening state.
When the horizontal deformation amount reaches a second predetermined amount smaller than the predetermined amount, the friction plate slides within a predetermined range with respect to the contact portion by being pressed by the stopper that abuts. The laminated rubber bearing according to claim 1 , wherein the laminated rubber bearing is configured to perform the same.
前記下密閉板の前記当接部は、径方向外方に向かって斜め上がりに傾斜し、前記水平変形量が前記所定量に達したときに前記ストッパの前記滑り材が当接する傾斜面を有することを特徴とする、請求項1に記載の積層ゴム支承。 The stopper has an elastic body that can expand and contract in the vertical direction and a sliding material arranged on the lower end surface.
The contact portion of the lower sealing plate is inclined diagonally upward in the radial direction, and has an inclined surface to which the sliding material of the stopper abuts when the horizontal deformation amount reaches the predetermined amount. characterized in that, the laminated rubber bearing according to claim 1.
積層体ユニットと、
当該積層体ユニットを前記上部構造及び前記下部構造にそれぞれ取り付けるための上フランジ板及び下フランジ板と、を備え、
前記積層体ユニットは、
複数のゴム層及び複数の剛性層が上下方向に交互に積層されるとともに、上方及び下方にそれぞれ開放する上下の開口を有する筒状の積層体と、
前記積層体の前記上下の開口をそれぞれ密閉し、前記積層体の内部に液密の流体室を画成するとともに、前記上フランジ板及び前記下フランジ板にそれぞれ連結された上密閉板及び下密閉板と、
当該積層ゴム支承の鉛直剛性を保持するとともに水平剛性を低剛性化するために、前記流体室に満たされ、封入された低粘度流体としての水と、を備え、
前記流体室内に配置され、前記上密閉板と前記下密閉板との間の水平方向の相対変位量である水平変形量が所定量に達したときに作動し、前記水平変形量のさらなる増大を抑制するための変形抑制機構をさらに備え、
前記変形抑制機構は、前記流体室内に配置された流体ダンパを有し、
当該流体ダンパは、
前記上密閉板及び前記下密閉板の一方に連結されたシリンダと、
前記上密閉板及び前記下密閉板の他方に連結され、前記シリンダ内に摺動自在に設けられ、前記シリンダ内を第1流体室と第2流体室に区画するとともに、前記水平変形量が前記所定量未満のときに中立位置を含む所定の内側区間内に位置し、前記水平変形量が前記所定量以上のときに前記内側区間外に位置するピストンと、
前記第1及び第2流体室に充填された作動流体と、
前記ピストンが前記内側区間内に位置しているときに、前記ピストンをバイパスするように前記第1及び第2流体室を互いに連通させる連通路と、を有することを特徴とする積層ゴム支承。 Laminated rubber bearings provided between the superstructure and substructure to be installed,
Laminated unit and
An upper flange plate and a lower flange plate for attaching the laminated body unit to the upper structure and the lower structure, respectively, are provided.
The laminated body unit is
A tubular laminate having a plurality of rubber layers and a plurality of rigid layers alternately laminated in the vertical direction and having upper and lower openings that open upward and downward, respectively.
The upper and lower openings of the laminated body are sealed, and a liquid-tight fluid chamber is defined inside the laminated body, and the upper sealing plate and the lower sealing plate connected to the upper flange plate and the lower flange plate, respectively. With a board,
In order to maintain the vertical rigidity of the laminated rubber bearing and reduce the horizontal rigidity, the fluid chamber is filled with water as an enclosed low-viscosity fluid.
It is arranged in the fluid chamber and operates when the horizontal deformation amount, which is the horizontal relative displacement amount between the upper sealing plate and the lower sealing plate, reaches a predetermined amount, and further increases the horizontal deformation amount. Further equipped with a deformation suppression mechanism for suppression,
The deformation suppressing mechanism has a fluid damper arranged in the fluid chamber, and has a fluid damper.
The fluid damper is
A cylinder connected to one of the upper sealing plate and the lower sealing plate,
It is connected to the other of the upper sealing plate and the lower sealing plate and is slidably provided in the cylinder, and the inside of the cylinder is divided into a first fluid chamber and a second fluid chamber, and the horizontal deformation amount is the said. A piston located in a predetermined inner section including a neutral position when the amount is less than a predetermined amount, and outside the inner section when the horizontal deformation amount is equal to or more than the predetermined amount.
The working fluid filled in the first and second fluid chambers and
When said piston is located within said inner section, the product layer rubber bearing characterized by having a a communicating passage for communicating each other the first and second fluid chambers so as to bypass the piston.
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