JP7421982B2 - 免震装置 - Google Patents
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Description
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、軸線方向外側に向かうにつれて前記積層構造体の外径が徐々に増大する、フレア部を有しており、
前記フレア部の外表面は、軸線方向断面において軸線方向外側に向かうにつれて徐々に外周側へ向かうように直線状に延在する、傾斜部を有している。
本発明の免震装置によれば、耐座屈性能を向上できる。
前記傾斜部は、水平方向に対する鋭角側の傾斜角度が、5°~70°であると、好適である。
これにより、耐座屈性能をより向上でき、また、免震装置の耐久性を向上できる。
前記フレア部の外表面は、前記傾斜部として、
第1傾斜部と、
前記第1傾斜部よりも軸線方向内側に位置する第2傾斜部と、
を有しており、
前記第1傾斜部における水平方向に対する鋭角側の傾斜角度と、前記第2傾斜部における水平方向に対する鋭角側の傾斜角度とは、互いに異なっていてもよい。
前記第2傾斜部における水平方向に対する鋭角側の傾斜角度は、前記第1傾斜部における水平方向に対する鋭角側の傾斜角度よりも、大きいと、好適である。
これにより、免震装置の耐久性を向上できる。
前記第2傾斜部における水平方向に対する鋭角側の傾斜角度は、前記第1傾斜部における水平方向に対する鋭角側の傾斜角度よりも、小さくてもよい。
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。
以下では、説明の便宜のため、図1~図4の各実施形態の免震装置1について併せて説明する。
図1に示すように、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。
軟質材料層5は、硬質材料層4よりも硬さの低い(柔らかい)、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を構成し得るゴムとしては、天然ゴム又は合成ゴム(高減衰ゴム等)が好適である。図1~図4の各例のように、各軟質材料層5の厚さは、互いに同じであると、好適であるが、各軟質材料層5の厚さは、互いに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。
図1~図4の各例において、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。
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。
本明細書において、「徐々に増大」とは、一部分で一定に維持されることなく常に連続的に増大する場合に限られず、一部分で一定に維持される場合(例えば、段階的に増大する場合)も含む。
図1~図4の各実施形態において、積層構造体3は、積層構造体3の上側及び下側の両方の端部側において、フレア部3Fを有している。ただし、積層構造体3は、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、フレア部3Fを有してもよい。フレア部3Fの外表面は、積層構造体3の中心軸線Oの周りに回転対称に構成されていると、好適である。
図1~図4の各実施形態において、フレア部3Fの外表面は、軸線方向断面において軸線方向外側に向かうにつれて徐々に外周側へ向かうように直線状に延在する、傾斜部3FIを、1つ又は複数有している。フレア部3Fの外表面は、図1~図2の実施形態のように、傾斜部3FIを1つのみ有してもよい。あるいは、フレア部3Fの外表面は、図3及び図4の各実施形態のように、傾斜部3FIを、軸線方向に沿って複数有してもよい。
まず、図1~図4の各実施形態の免震装置1は、上述のとおり、積層構造体3が、積層構造体3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、軸線方向外側に向かうにつれて積層構造体3の外径が徐々に増大する、フレア部3Fを有している。
これにより、仮に、積層構造体3の軸線方向の各位置における積層構造体3の外径が、図1~図4の各例での積層構造体3の軸線方向中心33における積層構造体3の外径と同じである場合に比べて、免震装置1の水平変形時において、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、図1~図4の各実施形態の免震装置1によれば、仮に、積層構造体3の軸線方向の各位置における積層構造体3の外径が、図1~図4の各例での積層構造体3のフレア部3Fにおける軸線方向外側の端30における積層構造体3の外径と同じである場合に比べて、免震装置1を柔らかくすることができるので、構造物の長周期化が可能となり(言い換えれば、構造物がよりゆっくりと揺れるようになり)、ひいては、免震装置1の免震性能を向上できる。
また、図1~図4の各実施形態の免震装置1によれば、フレア部3Fにおいて、軸線方向外側に向かうにつれて積層構造体3の外径が徐々に増大するので、仮に、フレア部3Fにおいて積層構造体3の外径が一定である場合に比べて、免震装置1の水平方向変形時において、積層構造体3のフレア部3Fにおける外周側部分が、フランジプレート21、22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」という。)を、抑制することができる。それにより、めくれ上がりに起因してフレア部3Fにおける外周側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。
また、図1~図4の各実施形態の免震装置1によれば、フレア部3Fの外表面が、軸線方向断面において軸線方向外側に向かうにつれて徐々に外周側へ向かうように直線状に延在する、傾斜部3FIを、1つ又は複数有しているので、仮に、フレア部3Fの外周面の全体が、軸線方向断面において非直線状(例えば湾曲線状)に延在する場合に比べて、免震装置1の水平方向変形時において、積層構造体3のフレア部3Fにおける外周側部分における変形がより均一になるので、耐座屈性能を向上できる。また、フレア部3Fの外表面が、傾斜部3FIを1つ又は複数有しているので、仮に、フレア部3Fの外周面の全体が、軸線方向断面において非直線状(例えば湾曲線状)に延在する場合に比べて、免震装置1のめくれ上がりを抑制できる。また、フレア部3Fの外表面が、傾斜部3FIを1つ又は複数有しているので、仮に、フレア部3Fの外周面の全体が、軸線方向断面において非直線状(例えば湾曲線状)に延在する場合に比べて、免震装置1が製造し易くなる。
また、本明細書で説明する各例において、傾斜部3FIは、その各軸線方向位置において、水平方向に対する鋭角側の傾斜角度θ(図2~図4)が、70°以下であると好適であり、50°以下であるとより好適である。これにより、積層構造体3におけるフレア部3Fの軸線方向外側の端30の外径と、積層構造体3におけるフレア部3Fよりも軸線方向内側の中央部の外径との差を、大きくできるので、上述したフレア部3Fの効果(耐座屈性能の向上及び免震性能の向上)を、より効果的に得ることができる。
ただし、フレア部3Fの外表面は、図1~図4の各実施形態のように、フレア部3Fの外表面の全体が、1つ又は複数の傾斜部3FIからなるか、あるいは、図示は省略するが、フレア部3Fの外表面の全体が、1つ又は複数の傾斜部3FIと、軸線方向断面において軸線方向に平行に直線状に延在するストレート部と、からなると、好適である。
図3及び図4の各例では、フレア部3Fの外周面は、傾斜部3FIとしての第1傾斜部3FI1と、他の傾斜部3FIとしての第2傾斜部3FI2と、とからなる。第2傾斜部3FI2は、第1傾斜部3FI1よりも軸線方向内側に位置している。第1傾斜部3FI1における水平方向に対する鋭角側の傾斜角度θ1(θ)と、第2傾斜部3FI2における水平方向に対する鋭角側の傾斜角度θ2(θ)とは、互いに異なっている。
これにより、免震装置1の水平方向変形時における、フレア部3Fの軸線方向内側の端部でのひずみを、より効果的に低減できる。よって、免震装置の耐久性をより向上できる。
ただし、フレア部3Fの外表面が軸線方向に沿って複数の傾斜部3FIを有する場合、これら複数の傾斜部3FIの水平方向に対する鋭角側の傾斜角度θの大小関係は、任意でよい。例えば、図4の例のように、これら複数の傾斜部3FIは、軸線方向内側に位置する傾斜部3FIほど、水平方向に対する鋭角側の傾斜角度θが小さくてもよい。図4の例では、第2傾斜部3FI2における水平方向に対する鋭角側の傾斜角度θ2(θ)は、第1傾斜部3FI1における水平方向に対する鋭角側の傾斜角度θ1(θ)よりも、小さい。
あるいは、積層構造体3のフレア部3Fにおける積層構造体3の軸直方向断面での外縁形状は、積層構造体3のフレア部3Fよりも軸線方向内側の中央部における積層構造体3の軸直方向断面での外縁形状とは、異なっていてもよい。これによれば、免震性能を向上しつつ、耐座屈性能をより向上できる。例えば、積層構造体3のフレア部3Fにおける積層構造体3の軸直方向断面での外縁形状が円形であり、積層構造体3の軸線方向中心33における積層構造体3の軸直方向断面での外縁形状が四角形であってもよい。あるいは、積層構造体3のフレア部3Fにおける積層構造体3の軸直方向断面での外縁形状が四角形であり、積層構造体3の軸線方向中心33における積層構造体3の軸直方向断面での外縁形状が円形であってもよい。
一方、積層構造体3が、そ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フレア部3Fを有する場合は、図1及び図3の各例のように、その上側及び下側の両方の端部側においてフレア部3Fを有する場合に比べて、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。
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、 30:積層構造体の軸線方向外側(上側又は下側)の端、 33:積層構造体の軸線方向中心、 3F:フレア部、 3FI:傾斜部、 3FI1:第1傾斜部、 3FI2:第2傾斜部、
4:硬質材料層、
5:軟質材料層、
6:被覆層、
O:中心軸線
Claims (2)
- 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、軸線方向外側に向かうにつれて前記積層構造体の外径が徐々に増大する、フレア部を有しており、
前記フレア部の外表面は、軸線方向断面において軸線方向外側に向かうにつれて徐々に外周側へ向かうように直線状に延在する、傾斜部を有しており、
前記積層構造体の上側及び下側のうち前記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前記硬質材料層が、それぞれ当該硬質材料層に対し軸線方向内側に隣り合う他の前記硬質材料層の外径よりも大きな外径を有しており、
前記フレア部の外表面は、
前記傾斜部としての第1傾斜部と、
前記第1傾斜部よりも軸線方向内側に位置する、他の前記傾斜部としての第2傾斜部と、
からなり、
前記第2傾斜部における水平方向に対する鋭角側の傾斜角度は、前記第1傾斜部における水平方向に対する鋭角側の傾斜角度よりも、小さく、
前記フレア部には、複数の前記硬質材料層が位置している、免震装置。 - 前記傾斜部は、水平方向に対する鋭角側の傾斜角度が、5°~70°である、請求項1に記載の免震装置。
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