JPH0337435A - 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〕 本発明は地震時に地盤から建築物等の重量物に人力され
る加速度を低減する免震支承、特にその振動減衰能力を
高減衰エラストマーによって与えた免震支承に関する。

〔従来の技術〕

免震支承の基本型は第５図（ａ）に示すように、鋼板等
の硬質板（１）と、天然ゴム等の圧縮永久歪の小さいゴ
ム状弾性板（２）を交互に積層した構造のものである。

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自在に支持する。

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し
、建築物を地震から保護する。

しかしながら、この免震支承（３）は免震動作時の振動
エネルギー吸収能力が殆どなく、旦免震のための水平方
向振動を開始すると、これが静止するまでに長時間を必
要とし、さらに免震の必要がない微振動を増幅する作用
もあって単独では実用に適さない。

このため振動エネルギーの吸収能力を与えるため、ブチ
ルゴム、ＮＢＲ等の高減衰エラストマーを用いた免震支
承として、第６図〜第１０図に示すものが考えられてい
た。

第６図に示す免震支承（４）（特開昭６２−８３１３９
号）は第５図（ａ）で説明した免震支承（３）における
圧縮永久歪の小さいゴム状弾性板（２）に換えて振動エ
ネルギーの吸収作用を持つ高減衰エラストマー板（５）
を使用したものである。

しかし、この免震支承（４）は、高減衰エラストマー板
（５）が建築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大きく、内部歪が大きくなって耐
久性が悪く、実用になり難い。

第７図に示す免震支承（６）は、第６図に示す免震支承
（４）の高減衰エラストマー板（５）の外側部分を、圧
縮永久歪の小さい環状のゴム状弾性板（７）で置き換え
たものである。

この免震支承（６）は、ゴム状弾性板（７）を用いた外
側の積層部分がクリープが少ないので安定した鉛直荷重
の支持能力を与える。さらに振動減衰能力を与える内部
の高減衰エラストマー板（５ａ）は、ゴム状弾性板（７
）により圧縮時の外周方向への膨出を拘束されるので、
鉛直荷重の支持能力をも発揮する。

この免震支承（６）は、上述した鉛直荷重の支持能力を
持たせるために、高減衰エラストマー板（５ａ）を、外
側のゴム状弾性板（７）と上下の硬質板（１）が囲む空
間内に隙間なく充填する必要がある。しかし、高減衰エ
ラストマー板（５ａ）の厚みと外径を、この空間に一致
させるのは製作上困難で高減衰エラストマー板（５ａ）
とゴム状弾性板（７）との間に隙間が生じ、鉛直剛性が
不足したり、バラついたりする問題がある。

そこで製作の容易化のため高減衰エラストマーを積層体
の硬質板から独立させるものとして、第８図〜第１０図
に示すものが考えられた。

第８図に示す免震支承（８）は、環状の硬質板（９）と
圧縮永久歪の小さい環状のゴム状弾性板（１０）を交互
に積層して、中心部に貫通孔を有する積層体（１１）を
形威し、この積層体（１１）の貫通孔内に積層体（１１
）とは空間（１２）を保って円柱状の高減衰エラストマ
ー（１３）を配置したものである。

この免震支承（８）は、外側にある積層体（１１）に鉛
直荷重の支持能力を持たせ内部にある高減衰エラストマ
ー（Ｉ２）に振動の減衰能力を持たせている。

しかしながら、この免震支承（８）は、内側の高減衰エ
ラストマー（１３）が単体で使用され、周囲を拘束され
ていないので、圧縮されると外側に大きく膨出すること
になり、鉛直荷重の支持能力を持たない。このため必要
な鉛直荷重の支持能力を得るために、外側の積層体（１
１）の水平方向断面面積を太き（しなければならない。

さらに・高減衰エラストマー（１３）と積層体（５） （１１）の間に空間（１２）があるので、必要な性能を
得ようとすると免震支承（８）の大きさが非常に太き（
なり、実用性に乏しくなる。

第９図（ａ）に示す免震支承（１４）　　（実開昭６１
３９７０５号）は、第８図に示す免震支承（８）の高減
衰エラストマー（１３）が鉛直荷重の支持能力を持たな
い欠点を解決しようとしたもので、高減衰エラストマー
（１５）を積層体（１１）の中心部に隙間なく充填して
いる。この高減衰エラストマー（１４）は上下に圧縮さ
れたとき外周への膨出が拘束されるので、鉛直方向の支
持能力を持つことになる。

第１０図（ａ）に示す免震支承（１６）　　（特願平１
１０１１８３号）は、圧縮永久歪の小さいゴム状弾性板
（１７）と硬質板（１８）の積層体（１９）の外周に高
減衰エラストマー（２０）を配置したものである。

この免震支承（１６）は、高減衰エラストマー（２０）
を拘束しないことによって、そのクリープによる劣化を
少なくすると共に、外側に配置（６） した高減衰エラストマー（２０）によって、鉛直荷重を
支持する積層体（１９）を火災から保護しようとしたも
のである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように改良されて来た第９図（ａ）及び第１Ｏ図
（ａ）　ニ示す免震支承（１４）　　（１６）は、実用
性から見ると、次のような問題が残されていた。

第９図（ａ）に示す免震支承（１４）において、実用上
必要な振動減衰能力を得るには、内部の高減衰エラスト
マー（１５）の量を多くする必要があり、第９図（ｂ）
に示すように高減衰エラストマー　（１５）の量を多く
すると外側の積層体（１１）の幅が狭くなる。そして振
動時の水平変位に伴う水平剛性の変化が大きくて免震特
性が劣化すると同時に、大変位時に座屈し易く実用性が
なくなるという問題があった。

この問題を、設計水平変位量を１２ｃｍ＋とした具体的
製作例について、第５図（ａ）に示す免震支承の基本型
（３）と比較しながら、さらに説明する。

第５図中）に示す第１の製作例は、第５図（ａ）で説明
した免震支承の基本型の代表的寸法例（３ａ）で、ゴム
状弾性板（２）として圧縮永久歪の小さい天然ゴムを用
い、積層体部分は、高さを１３８肋とし、厚み２ｍｍの
硬質板（１）を１９枚用いている。これに対し、外形寸
法、硬質板の厚み及び枚数を同一として、第９図（ａ）
に示すタイプの免震支承（１４）について、必要な振動
減衰能力を得られるようにｔａｎ　δが０．５の高減衰
エラストマー（１５）の直径を２２０ｍｍとした第２の
製作例を第９図（ｂ）に示し、水平変位に伴う水平剛性
の変形が少ないように積層体（１１）の幅を７５ｍｍと
充分に広くとり、ｔａｎ　δが０．５の高減衰エラスト
マー（１５）の直径を１５０ｍｍと小さくした第３の製
作例を第９図（Ｃ）に示す。ここで各製作例の減衰定数
は、第５図（ｂ）に示す第１の製作例（３ａ）で２．４
％、第９図（ｂ）に示す第２の製作例（１４ａ）で１３
％、第９図（Ｃ）に第３の製作例（１４ｂで８．１％で
あり、第９図（ｂ）に示す第２の製作例（１４ａ）のみ
が、実用充分な減衰能力を持つ。

） これら製作例について、鉛直荷重２４”’を加え水平剪
断歪に対する水平剪断剛性の低下率を測定した所、第３
図に示すような結果を得た。

同図から明らかなように、高減衰エラストマー　（１５
）の量を多くして実用上必要な減衰定数を持たせた第９
図（ｂ）に示す免震支承（１４ａ）は、水平剪断歪が大
きくなると、水平剪断剛性の低下率は急激に低下し、座
屈の危険性が高く、この面から実用化困難である。

第１０図に示した免震支承（１６）の場合は、外側に配
置した高減衰エラストマー（２０）の水平剛性が積層体
（１９）の水平剛性に加算される。

そして免震支承全体の水平剛性が、許容される値よりも
大きくなってしまう。このため水平剛性を所期の値にす
るためには全体の高さを高くする必要がある。しかし高
さを高くして必要な鉛直剛性を維持するためにはゴム状
弾性板（１７）を薄くする必要が生じる。この免震支承
（１６）を第１の設計例である第５図（ｂ）に示す免震
支承の基本型（３ａ）と同程度の鉛直剛性２２０ＴＯＮ
／ｃｍ（９） 及び水平剛性０．２４ＴＯＮ　／ｃｒｎを与え、実用上
必要な減衰率１３％を与えるように設計すると、第１０
図（ｂ）のような寸法形状となる。

この寸法は取付板（２２）　　（２２）を除く高さが４
２４閣であり、高減衰エラストマー（２０）は内径が３
２０ｎｕｎ、外径が５２０ｍｍと極めて大きい。また、
積層体（１９）は、圧縮永久歪の小さいコム状弾性板（
１７）に厚み２ＩＩｌ［Ｉのものを１０６層、硬質板（
１８）に厚さ２ＩＩＩ１１１のものが１０５枚用いる必
要があった。このように高さが大きくなると座屈の危険
性が生じ、積層体（１９）の積層数が多大になるととも
に製作コストが高くなる。したがって、第１０図（ａ）
に示ず免震支承（１４）も実用性に乏しかった。

そこで、４：発明は所期の免震性能（鉛直剛性及び水平
剛性）と必要な減衰性能を持つ免震支承を、積層体の幅
が狭い或いは高過ぎるという理由によって座屈すること
なく、かつ積層数が多大になって製作コストが高くηる
ことなく、製作できる免震支承の構造を提供することを
目（１０） 的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、圧縮永久歪の小さいゴム状弾性板と硬質板を
交互に積層し、中央部分に積層方向の貫通孔を設けた拘
束体と、上記拘束体の貫通孔に充填した高減衰エラスト
マーと、上記拘束体の周囲に配置した高減衰エラストマ
ーとを具備した免震支承を提供する。

この免震支承は、拘束体の中心部と周囲に配置した高減
衰エラストマーの双方又は一方を硬質板と積層した構造
とすることもできる。

〔作用〕

本発明の免震支承は高減衰エラストマーを拘束体の内側
のみならずその外側にも配置するので、必要な量の高減
衰エラストマーを配置した上で、圧縮永久歪の小さいゴ
ム状弾性板と硬質板を積層した拘束体の幅を充分に広く
できる。

さらに拘束体の内側に充填した高減衰エラストマーは、
外側に配置した高減衰エラストマーに比べ、振動減衰作
用が高くなるので、高減衰エラストマーの全てを外側に
配した場合に比べ、高減衰エラストマーの必要量を少な
くできる。この結果として、高減衰エラストマーが与え
る水平剛性は小さくなり、高減衰エラストマーの全てを
外側に配置した場合に比べ、免震支承の高さを低くでき
る。

以上のように拘束体の幅を広くできること、及び免震支
承が高くなり過ぎないことから、本発明の免震支承ば、
必要な免震能力と減衰能力を確保した上で、大きな水平
変位に対しても座屈のおそれがない。

〔実施例］ 本発明の免震支承（３０）の基本構造を第１図について
説明する。

（３１）は中央部分に積層方向の貫通孔（３２）を有す
る柱状の拘束体で、圧縮永久歪の小さい環状のゴム状弾
性板（３３）と、鋼板等の環状の硬質板（３４）を交互
に積層して構成されている。（３５）は中心部の高減衰
エラストマーで、上記貫通孔（３２）に隙間なく充填さ
れている。

（３６）は上記拘束体（３１）の外側に空間（３７）を
介して配置された周囲の高減衰エラストマーで、軸方向
に、上記拘束体（３１）より大径の貫通孔（３８）を設
けた円柱形状を有する。（３９）（３９）は建築物に取
付けるために充分な強度を有するｍ板等の取付板で、上
記拘束体（３Ｉ）と中心部の高減衰エラストマー（３５
）を上下から挟み、周囲の高減衰エラストマー（３６）
を挟持・固着している。

本発明の免震支承（３０）の各部分の材質等について次
に説明する。

拘束体（３１）に用いるゴム状弾性板（３３）は、横弾
性率４ｋｇｆ／ｃＴＡ以上で１．ＬＩＳ規格７０°Ｃ２
２１１ｏ　ｕ　ｒクリープ歪量が２０％以上のものが好
ましい。

拘束体（３１）に用いる環状の硬質板（３４）の半径方
向の幅は、設計水平変位量（免震動作時の最大振幅）の
６０％以上、好ましくは８０％以上が必要である。

中心部の高減衰エラストマー、（３５）は、２０°Ｃ１
０，５Ｈｚ、上５０％剪断歪時のｔａｇ、　δが０．３
以上（１３） 好ましくは０．４以上を有し、その絶対剪断剛性が４　
ｋｇ　ｆ　／ＣＴＭ以上を有するものを用いる。これ以
下にすると充分な減衰性能を得ることができない。

周囲の高減衰エラストマー（３６）は、２０°Ｃ１０，
５服、±５０％剪−断歪時のｔａｎ　δが０．３以上好
ましくは０．４以上を有し、その絶対剪断剛性が４　ｋ
ｇ　ｆ　／ａｆ以上、好ましくは７　ｋｇ　ｆ　／ｃ＋
ｆ１以上であり、かつ、耐候性の優れたものが好ましい
。

また難燃性エラストマーや色物配合を用いることによっ
て、より耐火性の高いものやデザインの優れた物とする
ことができる。周囲に配置する高減衰エラストマーは、
支承とは別に設置することも可能であるが、支承と一体
化する事によって、設置工事、及び設計の簡略化、費用
の軽減が図れるとともに、火災時の支承の保護、色を付
ける事でデザインの向上を図ることができる。

中心部の高減衰エラストマー占しては、ＩＩＲ，ＢＲζ
ＳＢＲ’、Ｎｉ２Ｐ、　ＮＲＸＥＰＴ、（１４） ＥＰＤＭ、クロロプレン、ポリノルボーネン、クロルス
ルフォン化ポリエチレン、シリコンゴム、ウレタンエラ
ストマー、フッ素ゴム、塩素化ポリエチレン、エピクロ
ルヒドリン等に補強剤、充填剤、軟化剤、樹脂、老化防
止剤、加硫剤等を混練し加硫したもの、又は未加硫状態
で用いる。

周囲の高減衰エラストマーは中心部に用いる物と同じも
ので良いが、未加硫状態の物を用いる時は、その内外壁
を加硫したエラストマーとする必要がある。

また、火災に対応する為に、充填剤として酸化アチモン
、有機リン酸エステル、塩素化パラフィン、無機塩類等
やテトラ・ブロモ・ビスフェノールＡ等の反応タイプの
難燃剤を添加したり、又は及び、塩素化ポリエチレン、
エピクロルヒドリン、クロロブレン、クロルスルオン化
ポリエチレン、ＣＩ−Ｉ　ＩＲ，Ｂｒ−Ｉ　ＩＲ等の難
燃性エラストマーを用いると良い。

上記免震支承（３０）に、第５図（ｂ）に示した各製作
例の免震支承（３ａ）と同等の免震性能（鉛直剛性及び
水平剛性）を与え、かつ、必要な減衰性能を与えるよう
に設計した具体的製作例（３０ａ）を第２図に示して以
下に説明する。

この免震支承の製作例（３０ａ）において、拘束体（３
１）は、外径が３００＋ｎｎ＋、内径が１５０ｍｍであ
り、積層される圧縮永久歪の小さいゴム状弾性板（３３
）は厚さ４　ｍｍのものを３５層、鋼板等の硬質板（３
４）が厚さ２ｍｍのものを３４枚用いている。中心部の
高減衰エラストマー（３５）はｔａｎ　δ−〇、５のも
ので、直径が１５０　［１１１１１、高さが２０８ＩＩ
ＴＩ１１である。周囲の高減衰エラストマー（３６）は
ｔａｎ　δ−０，５のもので、内径が３２０＋ｎｍ、外
径が４０６ｍｍ、高さが２０８胴である。

上記免震支承の製作例（３０ａ）の性能は、鉛直剛性２
２０ＴＯＮ　／　ｃｍ　、水平剛性０．４３ＴＯＮ　７
ｃｍ、減衰定数１４％であった。この製作例（３０ａ）
の水平剪断歪の増加に対する水平剪断剛性の低下率を調
べた所、第３図に示したようになった。この図における
比較かられかるように免震支承の基本型の第１の製作例
（３ａ）の特性と同程度で、水平変位に対する安定性が
高く座屈のおそれがないことがわかる。

本発明の中心部の高減衰エラストマー（３５）及び周囲
の高減衰エラストマー（３６）は、本発明の他の実施例
として第４図に示した免震支承（３０ｂ）のように、硬
質板（４０）　　（４１）と積層した構造にすることも
できる。このようにすれば、免震動作時の歪率が増加し
、その分だけ減衰能力を向上させることができる。この
積層構造は、第４図に示すように中心部及び周辺部の双
方の高減衰エラストマー（３５）　　（３６）に採用し
てもよいが、その一方のみを積層構造としてもよい。

なお、中心部の高減衰エラストマー（３５）を積層化す
る場合は拘束体（３１）の硬質板（３３）の高さ位置と
高減衰エラストマー（３５）内の硬質板（４０）の高さ
位置を合わせる方が、剪断変形時の拘束性能に与える影
響が少なく好ましい。

また、外側の高減衰エラストマー（３６）は取（１７） り外しが可能なように、２つ以上に分割して製作するこ
ともできる。分割構造にすれば、火災後に外側の高減衰
エラストマー（３６）のみを交換することにより建物の
荷重を支持している拘束体（３１）の部分を取り外すこ
となく再使用でき、実用価値が大きい。

〔発明の効果〕

本発明は、振動減衰能力を高減衰エラストマーによって
与える免震支承において、所期の鉛直剛性及び水平剛性
によって充分な免震能力を与え、かつ、実用上充分な減
衰能力を与える構造を、水平偏位に対する座屈のおそれ
がなく、製作が容易な条件を満足させた上で提供できる
。

特に本発明の免震支承は周囲に配置した高減衰エラスト
マーが、耐火性能を与えるので、実用性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の免震支承の基本構成を示ず断面図、第
２図は第１図に示す免震支承の具体的製作例を示す断面
図、第３図は第２図に示す（１８） 本発明の製作例の剪断剛性の歪依存性を、従来装置の製
作例と比較して示した図、第４図は本発明の免震支承の
他の実施例を示す断面図である。 第５図〜第１０図は夫々従来の免震支承の断面図を示し
、第５図（ａ）は免震支承の基本型、第５図（ロ）は第
５図（ａ）の免震支承の具体的製作例、第６図は高減衰
エラストマー板と硬質板を積層した免震支承、第７図は
共通の硬質板に圧縮永久歪の小さい環状のゴム状弾性と
高減衰エラストマー板を挟んだ免震支承、第８図は環状
の積層体の内部に空間を保って高減衰エラストマーを配
置した免震支承、第９図（ａ）は環状の積層体内に高減
衰エラストマーを充填した免震支承、第９図（ｂ）は減
衰性能に重点をおいた第９図（ａ）の免震支承の設計例
、第９図（Ｃ）は免震性能に重点をおいた第９図（ａ）
の設計例、第１０図（ａ）は積層体の周囲に隙間を保っ
て高減衰エラストマーを配置した免震支承、第１０図（
ロ）は第１０図（ａ）の製作例である。 （３０） （３１） （３３） （３４） （３５） （３６） （３７） （３０ａ）（３０ｂＬ−一免震支承、 拘束体、　　　（３２）　−貫通孔、 圧縮永久歪の小さいゴム状弾性板、 硬質板、 ・中心部の高減衰エラストマー 周囲の高減衰エラストマー ・空間。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮永久歪の小さいゴム状弾性板と硬質板を交互
   に積層し、積層方向に貫通孔を設けた拘束体と、 上記拘束体の貫通孔に充填した高減衰エラストマーと、 上記拘束体の周囲に配置した高減衰エラストマーとを具
   備したことを特徴とする免震支承。
2. （２）請求項１記載の免震支承において、拘束体の貫通
   孔に充填した高減衰エラストマーを硬質板と積層した構
   造としたことを特徴とする免震支承。
3. （３）請求項１または２に記載の免震支承において、拘
   束体の周囲に配置した高減衰エラストマーを硬質板と積
   層した構造としたことを特徴とする免震支承。