JP7227858B2 - Seismic isolation device - Google Patents
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Description
この発明は、免震装置に関するものである。 The present invention relates to a seismic isolation device.
従来の免震装置として、鉛直方向に交互に積層された硬質材料層及び軟質材料層を有する積層構造体を備え、積層構造体における上側及び/又は下側の端部側において、硬質材料層を、当該硬質材料層に対し軸線方向内側に配置された他の硬質材料層よりも大径としたものがある(例えば、特許文献1)。特許文献1によれば、このような構成により、免震装置の水平方向変形時において、積層構造体におけるフランジプレート近傍部分の応力集中を抑制し、ひいては、座屈のおそれを低減できる、とされている。 A conventional seismic isolation device includes a laminated structure having hard material layers and soft material layers alternately laminated in the vertical direction, and the hard material layers are provided on the upper and/or lower end sides of the laminated structure. , which has a larger diameter than other hard material layers arranged axially inward with respect to the hard material layer (for example, Patent Document 1). According to Patent Document 1, with such a configuration, when the seismic isolation device is deformed in the horizontal direction, stress concentration in the vicinity of the flange plate in the laminated structure can be suppressed, and the risk of buckling can be reduced. ing.
しかし、上述の免震装置においては、免震装置の水平方向変形時において、積層構造体のうち、上記大径の硬質材料層における外周側部分及びそれより軸線方向外側(フランジプレート側)の部分が、フランジプレートから離れるように軸線方向内側へ反り返ること(以下、「めくれ上がり」ともいう。)のおそれがあった。 However, in the above-described seismic isolation device, when the seismic isolation device is deformed in the horizontal direction, in the laminated structure, the outer peripheral side portion of the large-diameter hard material layer and the axially outer side (flange plate side) portion thereof However, there is a risk of warping inward in the axial direction away from the flange plate (hereinafter, also referred to as "turning up").
この発明は、めくれ上がりを抑制できる免震装置を、提供することを、目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a seismic isolation device capable of suppressing lifting.
本発明の免震装置は、鉛直方向に交互に積層された硬質材料層及び軟質材料層を有する、積層構造体を備えた、免震装置であって、
前記積層構造体は、その上側及び下側のうち少なくともいずれか一方の端部側において、前記硬質材料層である小径硬質材料層、及び、当該小径硬質材料層に対し軸線方向外側に隣り合うとともに前記小径硬質材料層よりも大径の前記硬質材料層である大径硬質材料層を、有しており、
前記大径硬質材料層は、前記小径硬質材料層、又は、当該大径硬質材料層よりも小径の前記硬質材料層よりも、曲げ剛性が高いことを特徴とする。
本発明の免震装置によれば、めくれ上がりを抑制できる。
A seismic isolation device of the present invention is a seismic isolation device provided with a laminated structure having hard material layers and soft material layers alternately laminated in the vertical direction,
The laminated structure has a small-diameter hard material layer, which is the hard material layer, and is adjacent to the small-diameter hard material layer on at least one of its upper and lower ends in the axial direction outside. a large-diameter hard material layer that is the hard material layer having a larger diameter than the small-diameter hard material layer,
The large-diameter hard material layer is characterized by having higher flexural rigidity than the small-diameter hard material layer or the hard material layer having a smaller diameter than the large-diameter hard material layer.
According to the seismic isolation device of the present invention, it is possible to suppress curling up.
本発明の免震装置において、前記大径硬質材料層は、前記小径硬質材料層、又は、当該大径硬質材料層よりも小径の前記硬質材料層よりも、軸線方向厚みが大きいことが好ましい。
これにより、大径硬質材料層の曲げ剛性を容易に調整することができる。
In the seismic isolation device of the present invention, it is preferable that the large-diameter hard material layer has a greater axial thickness than the small-diameter hard-material layer or the hard-material layer having a smaller diameter than the large-diameter hard-material layer.
This makes it possible to easily adjust the flexural rigidity of the large-diameter hard material layer.
本発明の免震装置において、前記大径硬質材料層を構成する材料は、前記小径硬質材料層を構成する材料、又は、当該大径硬質材料層よりも小径の前記硬質材料層を構成する材料よりも、ヤング率が大きいことが好ましい。
これにより、大径硬質材料層の曲げ剛性を容易に調整することができる。
In the seismic isolation device of the present invention, the material constituting the large-diameter hard material layer is the material constituting the small-diameter hard material layer, or the material constituting the hard material layer having a diameter smaller than that of the large-diameter hard material layer. Young's modulus is preferably larger than
This makes it possible to easily adjust the flexural rigidity of the large-diameter hard material layer.
本発明の免震装置において、前記積層構造体は、その上側及び下側のうち少なくともいずれか一方の端部側において、前記小径硬質材料層及び前記大径硬質材料層からなる対を複数有しており、
前記複数の対が含む複数の前記大径硬質材料層のうち、少なくとも、当該大径硬質材料層における、当該大径硬質材料層と対をなす前記小径硬質材料層よりも外周側に位置する段差部分の径方向長さが最大である、前記大径硬質材料層は、当該大径硬質材料層と対をなす前記小径硬質材料層、又は、当該大径硬質材料層よりも小径の前記硬質材料層よりも、曲げ剛性が高いことが好ましい。
これにより、めくれ上がりをさらに抑制できる。
In the seismic isolation device of the present invention, the laminated structure has a plurality of pairs of the small-diameter hard material layer and the large-diameter hard material layer on at least one of the upper side and the lower side thereof. and
Among the plurality of large-diameter hard material layers included in the plurality of pairs, at least a step in the large-diameter hard material layer located on the outer peripheral side of the small-diameter hard material layer paired with the large-diameter hard material layer The large-diameter hard material layer having the maximum radial length of the portion is the small-diameter hard material layer paired with the large-diameter hard material layer, or the hard material having a smaller diameter than the large-diameter hard material layer. It is preferable that the flexural rigidity is higher than that of the layer.
As a result, it is possible to further suppress curling up.
本発明の免震装置において、前記積層構造体は、その上側及び下側のうち少なくともいずれか一方の端部側において、前記小径硬質材料層及び前記大径硬質材料層からなる対を複数有しており、前記複数の対のうち少なくとも2つの対のそれぞれの前記大径硬質材料層は、当該大径硬質材料層と対をなす前記小径硬質材料層よりも、曲げ剛性が高いことが好ましい。
これにより、めくれ上がりをさらに抑制できる。
In the seismic isolation device of the present invention, the laminated structure has a plurality of pairs of the small-diameter hard material layer and the large-diameter hard material layer on at least one of the upper side and the lower side thereof. Preferably, each of the large-diameter hard material layers of at least two pairs among the plurality of pairs has higher bending rigidity than the small-diameter hard material layer paired with the large-diameter hard material layer.
As a result, it is possible to further suppress curling up.
本発明の免震装置において、前記少なくとも2つの対が含む複数の前記大径硬質材料層は、当該大径硬質材料層における、当該大径硬質材料層と対をなす前記小径硬質材料層よりも外周側に位置する段差部分の径方向長さが大きいものほど、曲げ剛性が高いことが好ましい。
これにより、めくれ上がりをさらに抑制できる。
In the seismic isolation device of the present invention, the plurality of large-diameter hard material layers included in the at least two pairs are larger than the small-diameter hard-material layers paired with the large-diameter hard-material layers in the large-diameter hard-material layers. It is preferable that the larger the radial length of the step portion located on the outer peripheral side, the higher the bending rigidity.
As a result, it is possible to further suppress curling up.
この発明によれば、めくれ上がりを抑制できる免震装置を、提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the seismic isolation apparatus which can suppress a turn-up can be provided.
本発明の免震装置は、地震の揺れが構造物(例えば、ビル、マンション、戸建て住宅、倉庫等の建物、並びに、橋梁等)に伝わるのを抑制するために、構造物の上部構造と下部構造との間に配置されると、好適なものである。
以下に、図面を参照しつつ、この発明に係る免震装置の実施形態を例示説明する。各図において共通する構成要素には同一の符号を付している。
The seismic isolation device of the present invention is designed to suppress the transmission of earthquake vibrations to structures (for example, buildings such as buildings, condominiums, detached houses, warehouses, bridges, etc.). It is preferred when placed between structures.
An embodiment of a seismic isolation device according to the present invention will be exemplified below with reference to the drawings. The same reference numerals are given to common components in each figure.
図1は、本発明の第1実施形態に係る免震装置1を説明するための図面である。図1は、本実施形態に係る免震装置1の、軸線方向断面図である。 FIG. 1 is a drawing for explaining a seismic isolation device 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an axial cross-sectional view of a seismic isolation device 1 according to this embodiment.
図1に示すように、本実施形態の免震装置1は、上下一対のフランジプレート21、22(以下、それぞれ「上側フランジプレート21」、「下側フランジプレート22」ともいう。)と、積層構造体3と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the seismic isolation device 1 of this embodiment includes a pair of upper and
本明細書において、免震装置1の「中心軸線O」(以下、単に「中心軸線O」ともいう。)は、積層構造体3の中心軸線である。免震装置1の中心軸線Oは、鉛直方向に延在するように指向される。本明細書において、免震装置1の「軸線方向」とは、免震装置1の中心軸線Oに平行な方向である。免震装置1の「軸線方向内側」とは、積層構造体3の軸線方向中心に近い側を指しており、免震装置1の「軸線方向外側」とは、積層構造体3の軸線方向中心から遠い側(フランジプレート21、22に近い側)を指している。また、免震装置1の「軸直方向」とは、免震装置1の軸線方向に垂直な方向である。また、免震装置1の「内周側」、「外周側」、「径方向」、「周方向」とは、免震装置1の中心軸線Oを中心としたときの「内周側」、「外周側」、「径方向」、「周方向」をそれぞれ指す。また、「上」、「下」とは、鉛直方向における「上」、「下」をそれぞれ指す。
In this specification, the “central axis O” of the seismic isolation device 1 (hereinafter also simply referred to as the “central axis O”) is the central axis of the laminated
上側フランジプレート21は、上側フランジプレート21の上に構造物(例えば、ビル、マンション、戸建て住宅、倉庫等の建物、並びに、橋梁等)の上部構造(建物本体等)が載せられた状態で、当該上部構造に連結されるように、構成されている。下側フランジプレート22は、上側フランジプレート21よりも下側に配置され、構造物の下部構造(基礎等)に連結されるように構成されている。上側フランジプレート21及び下側フランジプレート22は、金属から構成されると好適であり、鋼から構成されるとより好適である。本実施形態において、上側フランジプレート21及び下側フランジプレート22は、軸直方向断面において、円形の外縁形状を有している(図示せず)。しかし、上側フランジプレート21及び下側フランジプレート22は、軸直方向断面において、多角形状(四角形等)等、任意の外縁形状を有していてよい。
The
積層構造体3は、上側フランジプレート21及び下側フランジプレート22どうしの間に配置されている。積層構造体3は、複数の硬質材料層4と、複数の軟質材料層5と、被覆層6と、を有している。硬質材料層4と軟質材料層5とは、鉛直方向に交互に積層されている。各硬質材料層4と各軟質材料層5とは、同軸上に配置されており、すなわち、各硬質材料層4と各軟質材料層5とのそれぞれの中心軸線は、免震装置1の中心軸線O上に位置している。積層構造体3の上下両端には、軟質材料層5が配置されている。積層構造体3の上下両端に配置された一対の軟質材料層5は、上側フランジプレート21及び下側フランジプレート22にそれぞれ固定されている。
The laminated
硬質材料層4は、硬質材料から構成されている。硬質材料層4を構成する硬質材料としては、金属が好適であり、鋼がより好適である。
軟質材料層5は、硬質材料層4よりも剛性の低い、軟質材料から構成されている。軟質材料層5を構成する軟質材料としては、弾性体が好適であり、ゴムがより好適である。軟質材料層5を構成するゴムとしては、天然ゴム又は合成ゴム(高減衰ゴム等)が好適である。
The
The
被覆層6は、硬質材料層4及び軟質材料層5の外周側の表面を覆っている。被覆層6を構成する材料は、弾性体が好適であり、ゴムがより好適である。被覆層6を構成する材料は、軟質材料層5を構成する軟質材料と同じでもよいし、軟質材料層5を構成する軟質材料とは異なっていてもよい。
被覆層6は、軟質材料層5と一体に構成されている。
本実施形態において、被覆層6は、硬質材料層4及び軟質材料層5の外周側の表面の全体を覆っていており、ひいては、積層構造体3の外周側の表面の全体を構成している。ただし、被覆層6は、硬質材料層4及び軟質材料層5の外周側の表面の一部のみを覆っていてもよく、ひいては、積層構造体3の外周側の表面の一部のみを構成していてもよい。また、被覆層6は、設けられていなくてもよく、その場合、積層構造体3の外周側の表面は、硬質材料層4及び軟質材料層5の外周側の表面のみから構成される。
The
The
In the present embodiment, the
本実施形態において、硬質材料層4、軟質材料層5、及び被覆層6は、それぞれ、軸直方向断面において、円形の外縁形状を有している。しかし、硬質材料層4、軟質材料層5、及び被覆層6は、それぞれ、軸直方向断面において、多角形状(四角形等)等の任意の非円形状の外縁形状を有していてもよい。
なお、本明細書において、積層構造体3、硬質材料層4、軟質材料層5、及び被覆層6のそれぞれの「外径」とは、これらが軸直方向断面において非円形の外縁形状を有している場合、軸直方向断面におけるこれらの外接円の直径を指す。
In this embodiment, the
In this specification, the "outer diameter" of each of the
図1に示すように、本実施形態において、積層構造体3は、その上側及び下側のうち少なくともいずれか一方(図1の例では、両方)の端部側において、硬質材料層4である小径硬質材料層4Sと、当該小径硬質材料層4Sに対し軸線方向外側に隣り合うとともに小径硬質材料層4Sよりも大径の(すなわち、外径が大きい)硬質材料層4である大径硬質材料層4Lと、を有している。図1の例では、積層構造体3は、その上側及び下側の両方の端部側において、それぞれ、互いに隣り合う1つの小径硬質材料層4Sと1つの大径硬質材料層4Lとからなる対4Pを、1つずつ有している。
なお、1つの対4Pは、互いに隣り合う1つの小径硬質材料層4Sと1つの大径硬質材料層4Lとからなるものとし、当該小径硬質材料層4S及び当該大径硬質材料層4L以外の各硬質材料層4は、当該対4Pを構成しない(すなわち、当該1つの対4Pに着目したとき、当該小径硬質材料層4S及び当該大径硬質材料層4L以外の各硬質材料層4は、たとえ、当該小径硬質材料層4Sや当該大径硬質材料層4Lと同径であっても、小径硬質材料層4Sや大径硬質材料層4Lとは称しない)ものとする。
本実施形態において、小径硬質材料層4Sは、積層構造体3の軸線方向中心よりも軸線方向外側に位置している。小径硬質材料層4Sよりも軸線方向内側に位置する硬質材料層41は、それぞれ、小径硬質材料層4Sと同径(すなわち、外径が同じ)である。また、本実施形態において、積層構造体3は、大径硬質材料層4Lの軸線方向外側に位置する2つの硬質材料層42を有している。硬質材料層42は、大径硬質材料層4Lと同径(すなわち、外径が同じ)である。ただし、大径硬質材料層4Lを、積層構造体3を構成する複数の硬質材料層4のうち、最も軸線方向外側に位置するものとしてもよい。
本明細書では、大径硬質材料層4Lのうち、小径硬質材料層4Sよりも外周側に位置する部分4LMを、「段差部分(4LM)」と称する。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, the
One
In the present embodiment, the small-diameter
In this specification, a portion 4LM of the large-diameter
図1の例において、大径硬質材料層4Lは、小径硬質材料層4S、又は、大径硬質材料層4Lよりも小径の硬質材料層である、小径硬質材料層4S及び硬質材料層41よりも、曲げ剛性が高い。図1において、より具体的には、大径硬質材料層4Lは、小径硬質材料層4S、又は、大径硬質材料層4Lよりも小径の硬質材料層よりも、曲げ剛性が高い。ここで、「大径硬質材料層4Lよりも小径の硬質材料層」とは、大径硬質材料層4Lよりも小径の全ての硬質材料層を指し、従って、小径硬質材料層4Sを含む。即ち、図1の例において、大径硬質材料層4Lは、小径硬質材料層4S、又は、大径硬質材料層4Lよりも小径の硬質材料層である、小径硬質材料層4S及び硬質材料層41よりも、曲げ剛性が高い。より具体的に、図1の例では、大径硬質材料層4Lは、小径硬質材料層4Sよりも曲げ剛性が高く、かつ、大径硬質材料層4Lは、大径硬質材料層4Lよりも小径の硬質材料層である、小径硬質材料層4S及びいずれの硬質材料層41(本例では、全て小径硬質材料層4Sよりも軸線方向内側に位置している)よりも、曲げ剛性が高い。
なお、大径硬質材料層4Lは、小径硬質材料層4Sのみよりも、曲げ剛性が高いものとしてもよい。ただし、上述の図1の例に示すように、大径硬質材料層4Lは、大径硬質材料層4Lよりも小径の全ての硬質材料層(小径硬質材料層4S及び硬質材料層41)よりも、曲げ剛性が高いことが好ましい。
In the example of FIG. 1, the large-diameter
The large-diameter
以下、本実施形態の免震装置1の作用効果について説明する。
まず、本実施形態の免震装置1は、上述のとおり、積層構造体3が、その上側及び下側のうち少なくともいずれか一方(図1の例では、両方)の端部側において、硬質材料層4である小径硬質材料層4Sと、当該小径硬質材料層4Sに対し軸線方向外側に隣り合うとともに小径硬質材料層4Sよりも大径の硬質材料層4である大径硬質材料層4Lと、を有している。これにより、仮に、積層構造体3の全ての硬質材料層4が小径硬質材料層4Sと同径である場合に比べて、免震装置1の水平変形時において、硬質材料層4どうしが軸線方向に重複する領域を増大でき、ひいては、積層構造体3がよりしっかりと軸線方向に支えられるので、免震装置1が座屈しにくくなる(言い換えれば、免震装置1の耐座屈性能を向上できる)。また、仮に、積層構造体3の全ての硬質材料層4が大径硬質材料層4Lと同径である場合に比べて、免震装置1の免震性能を向上できる。
The effects of the seismic isolation device 1 of this embodiment will be described below.
First, in the seismic isolation device 1 of the present embodiment, as described above, the
さらに、本実施形態では、大径硬質材料層4Lが、軸線方向内側に隣接する小径硬質材料層4S、又は、大径硬質材料層4Lよりも小径の硬質材料層(本例では、小径硬質材料層4S及び硬質材料層41)よりも、高い曲げ剛性を有している。これによって、免震装置1の水平方向変形時に、積層構造体3のうち、大径硬質材料層4Lの段差部分4LM、及び、それより軸線方向外側の部分に作用する、軸線方向内側へ向かう反発力に抗することができ、大径硬質材料層4Lの段差部分4LM、及び、それより軸線方向外側の部分の、軸線方向内側へのめくれ上がりを抑制することができる。よって、段差部分4LM、及び、それより軸線方向外側の部分において、軟質材料層5が疲労したり損傷したりするおそれを低減でき、ひいては、免震装置1の耐久性を向上できる。
Furthermore, in the present embodiment, the large-diameter
大径硬質材料層4Lの曲げ剛性を調整する手段については特に限定されないが、例えば、大径硬質材料層4Lの軸線方向厚みを、小径硬質材料層4S、又は、大径硬質材料層4Lよりも小径の硬質材料層(本例では、小径硬質材料層4S及び硬質材料層41)よりも、軸線方向厚みが大きいものとすることによって、大径硬質材料層4Lの曲げ剛性を容易に調整することができる。
Means for adjusting the bending rigidity of the large-diameter
本実施形態において、大径硬質材料層4Lの軸線方向厚みを厚みt1と称し、小径硬質材料層4Sの軸線方向厚みを厚みt2、硬質材料層41の軸線方向厚みを厚みt3と称するとき、厚みt1/t2は、150~500%であることが好ましく、厚みt1/t3は、150~500%であることが好ましい。
なお、厚みt2及びt3は同じでも異なっていてもよいが、製造性の観点から、本例のように同じであることが好ましい。
In this embodiment, when the axial thickness of the large-diameter
Note that the thicknesses t2 and t3 may be the same or different, but from the viewpoint of manufacturability, they are preferably the same as in this example.
大径硬質材料層4Lの曲げ剛性を調整する手段として、上記の、大径硬質材料層4Lの軸線方向厚みを大きくする手段に代えて、あるいは、軸線方向厚みを大きくする手段と共に、大径硬質材料層4Lを構成する材料を、小径硬質材料層4Sを構成する材料、又は、大径硬質材料層4Lよりも小径の硬質材料層(小径硬質材料層4S及び硬質材料層41)を構成する材料よりも、ヤング率が大きいものとすることによっても、大径硬質材料層4Lの曲げ剛性を容易に調整することができる。ここで、ヤング率は、JISZ2241に準じて測定される。
As means for adjusting the bending rigidity of the large-diameter
例えば、小径硬質材料層4S及び硬質材料層41を構成する材料を、ステンレス鋼とするとともに、大径硬質材料層4Lを構成する材料を、小径硬質材料層4S及び硬質材料層41を構成する材料よりもヤング率の高いステンレス鋼や、圧延鋼等とすることができる。
For example, the material forming the small-diameter
めくり上がり防止の効果の向上の観点から、大径硬質材料層4Lのヤング率をE1、小径硬質材料層4Sのヤング率をE2とした時、E1/E2のヤング率の比は1.2以上が好ましく、1.5以上がなお好ましい。
From the viewpoint of improving the effect of preventing curling, the Young's modulus ratio of E1/E2 is 1.2 or more, where E1 is the Young's modulus of the large-diameter
なお、本明細書で説明する各実施形態においては、図1に示す例のように、積層構造体3の上側及び下側の両方の端部側において、小径硬質材料層4S及び大径硬質材料層4Lからなる対4Pが設けられていると、好適である。この場合、仮に積層構造体3の上側及び下側のうちいずれか一方の端部側のみにおいて、対4Pが設けられている場合に比べて、免震装置1の耐座屈性能を向上できる。
In addition, in each embodiment described in this specification, as in the example shown in FIG. Advantageously, a
ただし、図2に示す第2実施形態のように、積層構造体3の下側の端部側のみにおいて、小径硬質材料層4S及び大径硬質材料層4Lからなる対4Pが設けられていてもよいし、あるいは、図3に示す第3実施形態のように、積層構造体3の上側の端部側のみにおいて、小径硬質材料層4S及び大径硬質材料層4Lからなる対4Pが設けられていてもよい。これらの場合、仮に積層構造体3の上側及び下側の両方の端部側において対4Pが設けられている場合(図1)に比べて、免震装置1の製造時において、積層構造体3を構成する各硬質材料層4及び各軟質材料層5の積層作業等がしやすくなるので、免震装置1の製造性を向上できる。なお、これらの場合、積層構造体3の上側及び下側のうち、対4Pが設けられていない方の端部側においては、段差部分4LMが存在せず、各硬質材料層4が同径であることから、水平方向変形時においてめくれ上がりのおそれが無い。よって、積層構造体3の上側及び下側のうち、対4Pが設けられている方の端部側のみにおいて、大径硬質材料層4Lを、小径硬質材料層4S、又は、大径硬質材料層4Lよりも小径の硬質材料層(小径硬質材料層4S及び硬質材料層41)よりも、曲げ剛性が高いものとすれば、めくり上がり抑制の観点において、十分である。
However, as in the second embodiment shown in FIG. 2, even if the
本明細書の各実施形態において、図4、図5及び図6に示す実施形態4、5及び6における積層構造体3のように、その上側及び下側のうち少なくともいずれか一方(図4~図6に示す例では、少なくとも下側)の端部側において、小径硬質材料層4S及び大径硬質材料層4Lからなる対4Pを、複数(図4~図6に示す例では、3つ)有していてもよい。
In each embodiment of this specification, at least one of its upper side and lower side (FIGS. In the example shown in FIG. 6, a plurality of (three in the examples shown in FIGS. 4 to 6) pairs 4P each composed of a small-diameter
図4に示す積層構造体3においては、各対4Pの段差部分4LM1、4LM2及び4LM3の径方向長さL1、L2及びL3が、互いに異なる。より具体的には、各対4Pの段差部分4LM1、4LM2及び4LM3の径方向長さL1、L2及びL3は、軸線方向外側に位置するものほど、径方向長さが長い(即ち、長さL1<L2<L3)。
ここで、仮に硬質材料層4がそれぞれ同様の曲げ剛性を有する場合、段差部分4LMの径方向長さが長いほど、免震装置1の水平方向変形時において、積層構造体3のうち、当該段差部分4LM、及び、それより軸線方向外側の部分は、軸線方向内側への反り返り(めくれ上がり)が生じやすくなる。このような観点から、積層構造体3が、その上側及び下側のうち少なくとも一方の端部側において、小径硬質材料層4S及び大径硬質材料層4Lからなる対4Pを複数有している場合、図4に示すように、少なくとも、径方向長さが最大である段差部分4LMを有する大径硬質材料層4L(本例では、径方向長さが長さL3である段差部分4LM3を有する大径硬質材料層4L3)が、当該大径硬質材料層4Lと対をなす小径硬質材料層4S(本例では小径硬質材料層4S3)、又は、当該大径硬質材料層4Lよりも小径の硬質材料層(本例では、小径硬質材料層4S3、大径硬質材料層4L2、小径硬質材料層4S2、大径硬質材料層4L1、小径硬質材料層4S1、硬質材料層41)よりも、曲げ剛性が高いことが好ましい。これにより、めくれ上がりをさらに抑制できる。
なお、図4の例では、大径硬質材料層4Lの厚みを増加させることによって、曲げ剛性を高めている。
In the
Here, if each of the hard material layers 4 has the same bending rigidity, the longer the radial length of the stepped portion 4LM, the more the stepped portion of the
In the example of FIG. 4, bending rigidity is enhanced by increasing the thickness of the large-diameter
図5に示す積層構造体3においては、各対4Pの段差部分4LM1、4LM2及び4LM3の径方向長さL1、L2及びL3が、互いに同じである。
本実施形態において、積層構造体3が、その上側及び下側のうち少なくとも一方の端部側において、小径硬質材料層4S及び大径硬質材料層4Lからなる対4Pを複数有している場合、複数の対4Pのうち少なくとも2つ(より好適には全て)の対4Pのそれぞれの大径硬質材料層4Lが、大径硬質材料層4Lと対をなす小径硬質材料層4Sよりも曲げ剛性が高いことが好ましい。図5において、より具体的には、大径硬質材料層4L2は、小径硬質材料層4S2よりも曲げ剛性が高く、大径硬質材料層4L3は、小径硬質材料層4S3よりも曲げ剛性が高い。これにより、めくれ上がりをさらに抑制できる。
なお、本例において、大径硬質材料層4L2及び4L3の曲げ剛性は同じだが、曲げ剛性が異なっていてもよい。
In the
In the present embodiment, when the
In this example, although the large-diameter hard material layers 4L2 and 4L3 have the same flexural rigidity, they may have different flexural rigidity.
なお、本実施形態における積層構造体3は、図5に示す例に限定されず、複数の対4P1、4P2及び4P3のうち、少なくとも任意の2つの対において、大径硬質材料層4Lが小径硬質材料層4Sよりも曲げ剛性が高くなっていればよい。より好適には、最も軸方向外側の対4P3を含む少なくとも2つの対において、大径硬質材料層4Lが小径硬質材料層4Sよりも曲げ剛性が高くなっていることが好適である。
Note that the
図6に示す積層構造体3においては、各対4Pの段差部分4LM1、4LM2及び4LM3の径方向長さL1、L2及びL3が、互いに異なる。より具体的には、図4に示す積層構造体3と同様に、各対4Pの段差部分4LM1、4LM2及び4LM3の径方向長さL1、L2及びL3は、軸線方向外側に位置するものほど、径方向長さが長い(即ち、長さL1<L2<L3)。
免震装置1において、大径硬質材料層4Lが、小径硬質材料層4Sよりも外周側に位置する段差部分4LMを有していると、段差部分4LMに軸線方向内側へ反り返る力が作用しやすい。さらに、上述のとおり、仮に硬質材料層4がそれぞれ同様の曲げ剛性を有する場合、段差部分4LMの径方向長さが長いほど、免震装置1の水平方向変形時において、積層構造体3のうち、当該段差部分4LM、及び、それより軸線方向外側の部分は、軸線方向内側への反り返り(めくれ上がり)が生じやすくなる。このような観点から、本実施形態において、積層構造体3が、その上側及び下側のうち少なくとも一方の端部側において、小径硬質材料層4S及び大径硬質材料層4Lからなる対4Pを複数有しており、当該複数の対4Pのうち少なくとも2つの対のそれぞれの大径硬質材料層4Lが、当該大径硬質材料層4Lと対をなす小径硬質材料層4Sよりも、曲げ剛性が高い場合、図6に示すように、複数の大径硬質材料層4L(本例では、大径硬質材料層4L1、4L2、4L3)は、大径硬質材料層4Lにおける、大径硬質材料層4Lと対をなす小径硬質材料層4Sよりも外周側に位置する段差部分4LM(本例では、段差部分4LM1、4LM、4LM3)の径方向長さが大きいものほど(本例では、長さL1<L2<L3)、曲げ剛性が高いことが好ましい。即ち、本例では、大径硬質材料層4L1、4L3、4L3の順に、曲げ剛性が高くなっていることが好ましい(大径硬質材料層4L1<4L2<4L3)。これにより、めくれ上がりをさらに抑制できる。
なお、図6の例では、複数の対4Pのうち、大径硬質材料層4L1、4L2及び4L3の曲げ剛性がそれぞれ異なっているが、大径硬質材料層4L1、4L2及び4L3どうしの曲げ剛性の大小関係は、任意でよい。例えば、図6の例のように、各対4Pの段差部分4LM1、4LM2及び4LM3の径方向長さL1、L2及びL3が、軸線方向外側に位置するものほど、径方向長さが長い(即ち、長さL1<L2<L3)場合において、大径硬質材料層4L1、4L2及び4L3の曲げ剛性は、互いに同じであってもよい。あるいは、大径硬質材料層4L1及び4L2の曲げ剛性が互いに同じであってもよく、又は、大径硬質材料層4L2及び4L3の曲げ剛性が互いに同じであってもよい。
In the
In the seismic isolation device 1, if the large-diameter
In the example of FIG. 6, among the plurality of
本明細書で説明する各例において、積層構造体3は、図1~図6の各例のように、その上側及び下側のうち少なくともいずれか一方の端部側において、各硬質材料層4が、それぞれ当該硬質材料層4に対し軸線方向内側に隣り合う他の硬質材料層4の外径以上の外径を有している(すなわち、各硬質材料層4の外径が、軸線方向外側に向かうにつれて徐々に増大している)と、好適である。言い換えれば、積層構造体3は、図1~図6の各例のように、その上側及び下側のうち少なくともいずれか一方の端部側において、いずれの硬質材料層4も、当該硬質材料層4に対し軸線方向内側に隣り合う他の硬質材料層4の外径未満の外径を有していないと、好適である。これにより、仮に、いずれかの硬質材料層4が、当該硬質材料層4に対し軸線方向内側に隣り合う他の硬質材料層4の外径未満の外径を有している場合に比べて、免震装置1の耐座屈性能を、向上できる。
また、本明細書で説明する各例において、積層構造体3は、その上側及び下側のうち少なくともいずれか一方の端部側において、最も軸線方向外側に位置する複数の硬質材料層4が、それぞれ当該硬質材料層4に対し軸線方向内側に隣り合う他の硬質材料層4の外径よりも大きな外径を有している(すなわち、これら複数の硬質材料層4の外径が、軸線方向外側に向かうにつれて、一部で一定となることなく常に滑らかに増大している)と、好適である。この場合、免震装置1の耐座屈性能及び免震性能を、向上できることに加えて、積層構造体3のめくれ上がりをさらに抑制することができる。
なお、積層構造体3は、図1~図3の各例のように、積層構造体3における軸線方向中央部分において、複数の硬質材料層4が同径であってもよいし、あるいは、積層構造体3の中央部分において、複数の硬質材料層4が、それぞれ当該硬質材料層4に対し軸線方向内側に隣り合う他の硬質材料層4の外径よりも大きな外径を有し(すなわち、これら複数の硬質材料層4の外径が、軸線方向外側に向かうにつれて、一部で一定となることなく常に滑らかに増大し)ていてもよい。例えば、積層構造体3は、積層構造体3における軸線方向の全体において、複数の硬質材料層4が、それぞれ当該硬質材料層4に対し軸線方向内側に隣り合う他の硬質材料層4の外径よりも大きな外径を有し(すなわち、これら複数の硬質材料層4の外径が、軸線方向外側に向かうにつれて、一部で一定となることなく常に滑らかに増大し)ていてもよい。
なお、これらの場合、各対4Pの小径硬質材料層4Sは、当該対4Pに対し軸線方向内側に隣り合う他の対4Pの大径硬質材料層4Lとなり得る。同様に、各対4Pの大径硬質材料層4Lは、当該対4Pに対し軸線方向外側に隣り合う他の対4Pの小径硬質材料層4Sとなり得る。
In each example described in this specification, the
In addition, in each example described in this specification, the
1 to 3, in the
In these cases, the small-diameter
本明細書で説明する各例においては、積層構造体3は、その上側及び下側のうち少なくともいずれか一方の端部側において、小径硬質材料層4S及び大径硬質材料層4Lからなる対4Pを、複数有している場合、図4及び図6の例のように、各対4Pの段差部分4LMは、軸線方向外側に位置するものほど、径方向長さが長いと、好適である。これにより、仮に図5の例のように各対4Pの段差部分4LMの径方向長さLが互いに同じである場合に比べて、積層構造体3のめくれ上がりをさらに抑制することができる。
In each example described in this specification, the
また、積層構造体3は、図1~図3の各例においては、各硬質材料層4と各軟質材料層5とが環状ではなく中実に構成されており、積層構造体3の中心軸線O上に硬質材料層4と軟質材料層5とが位置しているが、これに限られない。例えば、積層構造体3は、各硬質材料層4と各軟質材料層5とが環状に構成されており、各硬質材料層4の中心穴と各軟質材料層5の中心穴とによって、積層構造体3は、その中心軸線O上に、軸線方向に延在する中心穴を有しており、当該中心穴に、柱状体が配置されていてもよい。柱状体は、塑性変形により振動エネルギーを吸収できるように構成されていると好適である。柱状体は、例えば、鉛、錫、錫合金、又は熱可塑性樹脂から構成されることができる。
1 to 3, each
本発明の免震装置は、地震の揺れが構造物(例えば、ビル、マンション、戸建て住宅、倉庫等の建物、並びに、橋梁等)に伝わるのを抑制するために、構造物の上部構造と下部構造との間に配置されると、好適なものである。 The seismic isolation device of the present invention is designed to suppress the transmission of earthquake tremors to structures (for example, buildings such as buildings, condominiums, detached houses, warehouses, bridges, etc.). It is preferred when placed between structures.
1:免震装置、21:上側フランジプレート(フランジプレート)、 22:下側フランジプレート(フランジプレート)、 3:積層構造体、 4:硬質材料層、 4S、4S1~4S3:小径硬質材料層(硬質材料層)、 4L、4L1~4L3:大径硬質材料層(硬質材料層)、 4LM、4LM1~4LM3:段差部分、 41、42:硬質材料層、 4P、4P1~4P3:対、 5:軟質材料層、 6:被覆層、 O:中心軸線
1: seismic isolation device, 21: upper flange plate (flange plate), 22: lower flange plate (flange plate), 3: laminated structure, 4: hard material layer, 4S, 4S1 to 4S3: small diameter hard material layer ( hard material layer), 4L, 4L1 to 4L3: large diameter hard material layer (hard material layer), 4LM, 4LM1 to 4LM3: step portion, 41, 42: hard material layer, 4P, 4P1 to 4P3: pair, 5: soft material layer, 6: coating layer, O: center axis
Claims (6)
前記積層構造体は、その上側及び下側のうち少なくともいずれか一方の端部側において、前記硬質材料層である小径硬質材料層、及び、当該小径硬質材料層に対し軸線方向外側に隣り合うとともに前記小径硬質材料層よりも大径の前記硬質材料層である大径硬質材料層を、有しており、
前記大径硬質材料層は、前記小径硬質材料層、又は、当該大径硬質材料層よりも小径の前記硬質材料層よりも、曲げ剛性が高く、
いずれか1つの前記大径硬質材料層は、前記いずれか1つの大径硬質材料層に対し軸線方向外側に隣り合う前記硬質材料層よりも、軸線方向厚みが大きい、免震装置。 A seismic isolation device comprising a laminated structure having hard material layers and soft material layers alternately laminated in the vertical direction,
The laminated structure has a small-diameter hard material layer, which is the hard material layer, and is adjacent to the small-diameter hard material layer on at least one of its upper and lower ends in the axial direction outside. a large-diameter hard material layer that is the hard material layer having a larger diameter than the small-diameter hard material layer,
The large-diameter hard material layer has higher flexural rigidity than the small-diameter hard material layer or the hard material layer having a smaller diameter than the large-diameter hard material layer,
Any one of the large-diameter hard material layers is a seismic isolation device, wherein the thickness in the axial direction is larger than that of the hard material layers adjacent to the one of the large-diameter hard material layers axially outward.
前記複数の対が含む複数の前記大径硬質材料層のうち、少なくとも、当該大径硬質材料層における、当該大径硬質材料層と対をなす前記小径硬質材料層よりも外周側に位置する段差部分の径方向長さが最大である、前記大径硬質材料層は、当該大径硬質材料層と対をなす前記小径硬質材料層、又は、当該大径硬質材料層よりも小径の前記硬質材料層よりも、曲げ剛性が高い、請求項1~3のいずれか一項に記載の免震装置。 The laminated structure has a plurality of pairs of the small-diameter hard material layer and the large-diameter hard material layer on at least one end side of an upper side and a lower side thereof,
Among the plurality of large-diameter hard material layers included in the plurality of pairs, at least a step in the large-diameter hard material layer located on the outer peripheral side of the small-diameter hard material layer paired with the large-diameter hard material layer The large-diameter hard material layer having the maximum radial length of the portion is the small-diameter hard material layer paired with the large-diameter hard material layer, or the hard material having a smaller diameter than the large-diameter hard material layer. The seismic isolation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the bending rigidity is higher than that of the layer.
前記複数の対のうち少なくとも2つの対のそれぞれの前記大径硬質材料層は、当該大径硬質材料層と対をなす前記小径硬質材料層よりも、曲げ剛性が高い、請求項1~4のいずれか一項に記載の免震装置。 The laminated structure has a plurality of pairs of the small-diameter hard material layer and the large-diameter hard material layer on at least one end side of an upper side and a lower side thereof,
Each of the large-diameter hard material layers of at least two of the plurality of pairs has higher bending rigidity than the small-diameter hard material layer paired with the large-diameter hard material layer. A seismic isolation device according to any one of the paragraphs.
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