JPH0249834A - 免震支承 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ブチルゴム、ＮＢＲ等からなる高減衰エラス
トマーをエネルギー吸収装置（以下ダンパーという）と
して使用した免震支承に関する。

〔従来の技術〕

建築物等の上部構造物を、その基礎等の下部構造物の上
に水平方向に揺動自在に支持し、地震の入力加速度を低
減して、上部構造物を地震の破壊力から保護する免震支
承として、従来衣のようなものが知られている。

第９図に示すのは、鋼板等の硬質板（１）と圧縮永久歪
の小さいゴム状弾性板（２）を交互に積層した免震支承
である。この免震支承（３）は、鉛直方向弾性係数の水
平方向弾性係数に対する比が極めて大きいので、建築物
を上下方向に安定させた状態で水平方向に揺動可能に支
持する。そして建築物の固有振動周期を地震の最大振幅
成分の周期より長くして、地震時の建築物の加速度応答
を低減できる。この免震支承自体は、免震動作時の振動
エネルギー吸収能力が殆どないのでエネルギー吸収用の
ダンパーを別付けする必要がある。

しかし、このダンパーのため、装置全体が占めるスペー
スが大きくなる、力の作用する点が多く設計が複雑にな
る、取り付はコストが高くなるといった問題が生じる。

また、これまで土に用いられてきた鋼棒ダンパー等の塑
性ダンパーでは、使用による劣化が早くある程度使用す
ると取り換える必要がある。

そこで、ダンパー一体型の免震支承として、第１０図〜
第１２図に示すものが考えられた。

第１０図に示すのは、第９図で説明した免震支承（３）
の中央に、ダンパーとして鉛プラグ（４）を入れてエネ
ルギー吸収能力を具備させた免震支承である（特公昭６
１−１７９８４号）。

しかし、この鉛プラグ（４）のため、変形後に上部構造
物が元の位置に戻り難く、初期剛性が高すぎて微振動を
上部構造物にそのまま伝達してしまうという新たな問題
が生じる。

第１１図に示すのは、第９図で説明した免震支承（３）
におけるゴム状弾性板に振動エネルギーの吸収作用を持
つ高減衰エラストマー（５）を用いて、鉛プラグ（４）
の欠点を除去しようとした免震支承である（特開昭６２
−８３１３９号）。

しかし、この免震支承（６）は、高減衰エラストマー（
５）が上部構造物の大きな鉛直荷重を直接支持すること
になるためクリープ量が太き（、内部ひずみが大きくな
って耐久性（寿命）が悪いという問題がある。

第１２図に示す免震支承（８）は、高減衰エラストマー
が上部構造物の大きな鉛直荷重を直接支持しないように
工夫したものである。これは第９図で説明した免震支承
（３）の中央に上下方向の貫通孔を設け、この貫通孔に
高減衰エラストマー（７）を入れて、振動エネルギーの
吸収機能を与えている（実開昭６１−３９７０５号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記第１２図に示す免震支承（８）は、鋼板等の硬質板
（１）とゴム状弾性板（２）の積層部分のみで鉛直荷重
を支持するように見える。しかし、実際には高減衰エラ
ストマー（７）も鉛直荷重を支持する結果になっている
。これについて説明する。鉛直方向に荷重を受けた場合
、ゴム状弾性板（２）は圧縮され、歪みが発生するのと
同様に内部の高減衰エラストマー（７）も圧縮され水平
方向へ膨出する。この周囲は硬質板（１）及びゴム状弾
性板（２）によって拘束されている。このため、高減衰
エラストマー（７）もゴム状弾性板（２）と同様に鉛直
荷重を支える事になる。従って内部にクリープ量の大き
なエラストマーを用いると支承全体のクリープ歪量も増
加する。高減衰エラストマーはその物性上、クリープ量
の発生が大きい、したがって上記第１２図に示す免震支
承（８）のクリープ量は、第１１図に示す免震支承（６
）と比べれば少ないけれども、第９図に示す減衰の少な
いエラストマーで作られた免震支承（３）と比べれば多
いものとなっている。このためクリープによる内部歪み
で耐久性を悪くすることになっていた。

そこで、本発明は高減衰エラストマーをダンパーとして
用いた免震支承において、鉛直クリープ変形の小さい免
震支承を実現することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明が提供する免震支承は、剛性を有する硬質板と圧
縮永久歪みの小さいゴム状弾性板を交互に積層した支承
体の周囲に、高減衰エラストマーを配設したことを特徴
とする。

またこの高減衰エラストマーは、剛性を有する硬質板と
板杖の高減衰エラストマーを交互に積層固着した積層体
とすることもできる。

〔作用〕

本発明の免震支承における高減衰エラストマーは、鉛直
荷重を受ける支承体の外周に配置され、地震時の外力に
よる変形応力に対して外側に自由に膨出することができ
る。このため、鉛直荷重を受けずクリープが発生せず、
長寿命となる。

高減衰エラストマーを硬質板を挟んだ積層体とすると高
減衰エラストマーの上下方向の動きが規制され、水平方
向の振動に対する単位体積当たりの歪み量が増加する。

このため積層しない場合と比べて減衰定数を増加するこ
とができる。

〔実施例】

本発明の免震支承（１０）の基本構造を第１図に示す、
この免震支承（１０）は、天然ゴム等の圧縮永久歪の小
さいゴム状弾性板（１１）と鋼板等の硬質板（１２）を
交互に積層して柱状の支承体（１３）を形成し、その回
りを高減衰エラストマー（１４）で囲っている。なお、
この高減衰エラストマー（１４）と支承体（１３）との
間には隙間まで設ける必要はないが、接着しない方がよ
い、また、圧縮永久歪みの小さいゴム状弾性板（１１）
の減衰能力が高い時や低い時は外付けの高減衰エラスト
マー（１４）の量・性能を変えて調節する。

ここで、天然ゴム等の圧縮ひずみの小さいゴム状弾性板
（１１）とは、圧縮永久ひずみが２５％以下のエラスト
マーをいう、また、高減衰エラストマー（１４）とは、
２５℃５．０．５七、±５０％剪断歪み時のｔａｎδが
０．１５〜１．５で、その時の絶対弾性係数　Ｇ゛が２
〜２１ｋｇｆ／ｃｄの物を言う。

この絶対弾性係数＋　ｃ、’Ｎｔは複数弾性係数の絶対
値ＩＧ町−ｎ＝Ｇ、ｓｅｅδである。

但し、Ｇ、は貯蔵弾性係数で、応力の歪みと同位相の振
幅τｏ’ｃｏｓ　δをひずみ振幅γ０で割った商であり
、Ｇ８は損失弾性係数で、応力の歪みと９００位相の異
なった成分の振幅τＯ・ｓｉｎδをひずみ振幅ＴＯで割
った商である。この高減衰エラストマーは、具体的には
、ブチルゴム、ＮＢＲ等があり、この他にもＮＲ，５Ｂ
Ｒ１ＢＲ，ポリノルボーネン、シリコンゴム、フッ素ゴ
ム、クロロブチルゴム、クロロブレンゴム、ウレタンエ
ラストマー又はそれらのブレンド等に補強剤や充填剤、
樹脂類、柔軟剤等を配合することによって得た減衰性の
高いエラストマー配金物を含む。

第１図に示す基本構造の具体的な製作例を第２図に示し
説明する。

第２図に示す免震支承（１０ａ）は、ゴム状弾性板（１
１）として直径Ｒが６００−φで４謹厚の天然ゴムを３
９枚用い、各天然ゴムの間に挟まれる３８枚の硬質板（
１２）として２■厚の鋼板を用いて、円柱状の支承体（
１３）を形成している。

この支承体（１３）の回りに同心に配置される高減衰エ
ラストマー（１４）は、内径６２０閣φ、外径８８０腫
φの円筒状のものである。この高減衰エラストマー（１
４）は、２５℃、０．５七、±５０％剪断歪み時のｔａ
ｎ　δが０．５３で、そのときの絶対弾性係数ｌＧ３１
が７　ｋｇｆ／ｄのポリノルボーネンを使用している。

これら支承体（１３）と高減衰エラストマー（１４）の
上下面には強度の大きいフランジ（１５）を固着してい
る。

この製作例における剪断変形時の減衰定数りを測定した
ところ０．１２という値を得ることができた０通常の免
震支承の減衰定数りは０．１〜０．１５程度あれば良い
から、０．１２は十分な値である。

なお減衰定数りは、振動等の振動減衰性能を示れる。但
しΔＷは振動−周期ごとに消費するエネルギ、Ｗは入力
された弾性エネルギである。

これを第３図に示す水平方向変位とその反力が描くヒス
テリシスループ（１６）で説明すると、ΔＷはヒステリ
シスループ（１６）が囲む面積、Ｗは斜線部分の面積で
ある。

本考案の高減衰エラストマー（１４）は、必ずしも、第
１図及び第２図に示したような単独物としなくてもよい
、免震動作時の振動によって水平方向に変形し得る状態
で高減衰エラストマー　（１４）が支承体（１３）の周
囲に配設されていればよいのである０例えばこの高減衰
エラストマーを積層体とすれば、減衰定数をより大きく
することができる。この具体的製作例を第４図に示し説
明する。

第４図に示す免震支承（１０ｂ　）は、第２図に示す免
震支承（１０ａ）の高減衰エラストマー（１４）の部分
を積層化したものであり、他の部分は、第２図に示した
免震支承（１０ａ）と、材質、寸法、形状とも同一であ
る。この高減衰エラストマーの積層体（１４ａ）は、７
．８−厚の高減衰エラストマーの板（１７）を２０枚用
い、これらの間に硬質板として４■厚の鋼板（１８）を
挟み、固着・積層したものである。この積層体（１４ａ
）の外径寸法は、第２図に示す高減衰エラストマー（１
４）と同一、すなわち内径６２０閤φ、外径８８０閣φ
の円筒形である。また高減衰エラストマーの板（１７）
の材質も第２図に示した、高減衰エラストマー（１４）
と同一、すなわち２５℃、０．５七、±５０％剪断歪み
時のｔａｎδが０．５３でその時の絶対弾性計数が７　
ｋｇＦ／ｄのポリノルボーネンである。硬質板（１８）
は鋼板等を用いてもよいが耐火性能を向上するため熱伝
導率が低く、不燃又は難燃性の物を使用することが好ま
しい。

この製作例において、高減衰エラストマーの積層体（１
４ａ）は各層を固着する必要がある。

しかし支承体（１３）の各層は必ずしも固着しなくても
よい、大きな鉛直荷重を受けると各層が固着状態になる
からである。

第４図に示す免震支承（１０ｂ）の剪断変形時の減衰定
数を測定したところ、０．１４という値を得た。これは
第２図に示した免震支承（１０ａ）より増加している。

上記高減衰エラストマー（１４）　、または積層体（１
４ａ）は、第５図に示すように、例えばこれの上下面に
加硫接着した取付板（１９）　　（１９）等を用いて、
上下のフランジ（１５）に固定する方が好ましい、上部
構造物と下部構造物の相対変位を直接受けた方が減衰作
用を発揮し易いからである。

また、この高減衰エラストマー（１４）又はその積層体
（１４ａ）には、例えば、第６図に示すように、少なく
とも、一箇所以上の切断部（２０）を設けてもよい、こ
の分割構造によって既設の免震支承にも後付けが可能と
なる。この構造が可能なのは、高減衰エラストマー（１
４）又はその積層体（１４ａ）を外装しているからで、
内部に高減衰エラストマーを配置した場合と異なり、後
からでも外径の違う高減衰エラストマーの付は換えが可
能である。従って、免震支承の減衰性能を後からでも変
更できる。また積層部分の製造も高減衰エラストマーと
独立に行えるので、容易である。

本発明において高減衰エラストマー（１４）又はその積
層体（１４ａ）を支承体（１３）の外周に配したのは高
減衰エラストマーに、膨出の許容空間を与えるという考
え方である。この考え方を従来例として第１２図に示し
た免震支承（８）にも適用し、第７図に示すように支承
体（８ａ）の内径を高減衰エラストマー（７）の外径よ
り大きくすることが考えられる。しかし、このように高
減衰エラストマー（７）を内装する場合、ゴム状弾性板
と硬質板を積層した部分の自由表面が内側にもできる為
、支承体（８ａ）の鉛直剛性が著しく減少する。したが
って、必要な鉛直剛性を得る為には、積層した支承体（
８ａ）の断面積を増大させる必要があり、免震支承の外
径寸法を大きくし過ぎて実用的ではなくなる。

また本発明の免震支承は、支承体（１３）の周囲に高減
衰エラストマー（１４）　、又はその積層体（１４ａ）
を配設した結果として、耐火性能、すなわち、火災時に
建物の重量を支える支承体を火災から守る機能をも同時
に発揮することとなった。特に、通常の断熱材を支承の
周囲に配設した方式の時は地震の大きな揺れを受けて断
熱材が破損した後に火災が発生すると支承の保護になら
ない為、真に耐火性能を有する免震構造物を作ることは
できなかった０本方式では地震の大きな揺れを受けても
高減衰エラストマーは破損する事はないので地震後の火
災に対応することが出来る。また、火災終了後本高減衰
エラストマーを交換する事により、支承にはなんらの損
傷を与える事なく再使用する事ができる。

この耐火性能について、さらに説明を加える、例えば第
８図に示すように、免震支承（１０）の周囲に１０閣の
隙間を設けて厚さ６０■の高減衰エラストマー（２１）
で覆い、上下にセラミックファイバー製の耐火被覆（２
２）を配置して、加熱炉内に入れて行った耐火試験に於
いて、構造物の耐火性能で要求される３時間耐火試験後
の性能に変化は見られなかった。したがって、取りつけ
る高減衰エラストマーの厚みは４０ｍ以上、より好まし
くは６０ｍ以上あればよい、第２１！！及び第４図に示
した免震支承（１０ａ）（１０ｂ）における高減衰エラ
ストマー（１４）又は、その積層体（１４ａ）の厚みが
１３０閣であるように、実際に製作される免震支承の高
減衰エラストマーの厚みは、上述した値の４０〜６０ｍ
よりかなり大きいのが通常であるから特別な配慮をしな
くても本発明の免震支承は充分な耐火性能を持つことに
なる。

耐火性能をさらに向上するためには、高減衰エラストマ
ーにシリコンゴム、フッ素ゴム、クロロブチル等の難燃
性エラストマーを用いたり、また高減衰エラストマーに
酸化アンチモン、有機リン酸エステル、塩素化パラフィ
ン、無機塩類等の添加タイプの難燃剤、テトラ・ブロモ
・ビスフェノールＡ等の反応タイプの難燃剤を添加した
ものを用いてもよい。

また他にも高減衰エラストマーに色物配合を用いること
によってファッシッン性を順ね備えた支承とすることも
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、支承体とダンパーを一体化でき、従来
の天然ゴムを用いた積層ゴム支承と同程度のクリープ量
で、かつ減衰能力が大きい免震支承を実現できる。

またダンパーとして支承体の周囲に配した高減衰エラス
トマーは、同時に耐火機能をも発揮し、本発明の免震支
承は、この面からも信頼性の高いものとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の免震支承の一実施例を示す断面図、第
２図は第１図に示す免震支承の具体的な製作例を示す断
面図、第３図は高減衰エラストマーにおける減衰定数を
説明するヒステリシスループを示す図、第４図は積層化
した高減衰エラストマーを用いた本発明の免震支承の具
体的製作例を示す断面図、第５図は高減衰エラストマー
の取付は構造例を示す断面図、第６図は高減衰エラスト
マーを支承体に分割して取付ける構造の説明図である。 第７図は本発明と比較するための参考例で、高減衰エラ
ストマーを隙間を設けて内装した免震支承を示す断面図
である。第８図は本発明の免震支承に対して行った耐火
試験を説明する断面図である。第９図〜第１２図は夫々
従来の免震支承の異なる構造例を示す断面図である。 （１）・−・硬質板、（２）−・−・ゴム状弾性板、（
１３）−支承体、（１４）−・−高減衰エラストマー（
１４ａ）−・・高減衰エラストマーの積層体。 第１図 支承？本 代 理 人 江　　原　　省 平　　池　　成 吾 ［ 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）剛性を有する硬質板と圧縮永久歪の小さいゴム状
   弾性板を交互に積層した支承体の周囲に、高減衰エラス
   トマーを配設したことを特徴とする免震支承。
2. （２）剛性を有する硬質板と圧縮永久歪の小さいゴム状
   弾性板を交互に積層した支承体の周囲に、剛性を有する
   硬質板と板状の高減衰エラストマーを交互に積層固着し
   た積層体を配設したことを特徴とする免震支承。