JPH09317822A

JPH09317822A - 免震装置

Info

Publication number: JPH09317822A
Application number: JP13916096A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Murota; 伸夫室田; Shigenobu Suzuki; 重信鈴木; Masami Ota; 雅己太田; Nobuo Masaki; 信男正木
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1997-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】免震効果と共にダンパー効果を具備するため
に設置のスペースが極めて狭くてすみ、地震発生時の揺
れは免震構造体に吸収され、建物に伝えられる揺れの程
度を減少させることを可能とするものである。このため
大地震の発生時においても、建物と他の構造物とが衝突
したり、水管、ガス管、電気配線等の備品が破壊するこ
とが防止されることができる免震装置を提供するもので
ある。【解決手段】鉛直荷重を支承し且つ水平方向に弾性変
形する免震装置において、前記弾性変形する弾性体４が
水平方向の減衰を担う高減衰の積層ゴムであり且つ、前
記免震ゴムの内径に鉛８を配設したことを特徴とする免
震装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機器及び構造物等
に地震力を与えないようにするため免震装置に係り、特
に免震効果とダンピング効果を兼備する改良された免震
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数個の硬質板である鋼板とゴム板を交
互に積層した構造体（免震ゴム）が、地震時の防振性を
満たす支承部材として最近注目を浴びている。このよう
な免震ゴムは、コンクリートのような剛体建築物と基礎
土台との間に介在されると、横方向に柔らかい。すなわ
ち剪断剛性率が小さいので、建築物の固有周期を地震の
周期からずらす作用を有し、地震により建物が受ける加
速度が非常に小さくなる。このような免震ゴムにおいて
は、地震による変形後は再び元のの位置へ戻る弾性変形
を行うことが大きな特徴とされており、しかも、免震ゴ
ムのクリープ現象による建物の沈下を極力小さくするた
めに、免震ゴム自体のエネルギー吸収能力（減衰効果）
は極めて小さいものとなっている。このため、従来、免
震ゴムは、その材料特性としてヒステリシスロスの小さ
いゴム材料を用いて構成されている。しかしながら、こ
のような低減衰の免震ゴムのみを用いる免震装置では、
地震時の建物のゆっくりした横揺れは、地震が治まった
後も長期間にわたって残るため、この横揺れ量が大きい
と免震ゴム自身の破損はもとより、建物と他の構造物と
の衝突や、水道管、ガス管、配線等の備品の破壊をもた
らす危険性がある。

【０００３】そこで従来においては、この横揺れ変位を
できるだけ早く減少させるために、地震力が加わった際
にただちに塑性変形をする軟質金属である鉛等でできた
塑性ダンパーを並列に並べて設置して使用している。
又、このような軟質金属の鉛を免震ゴムの内部に埋め込
み、地震時の鉛の塑性変形を利用して、免震効果とダン
パー効果（ダンピング効果）を兼備したものとすること
が提案されている。一方、特定のゴム材料から減衰効果
を引き出す方法として、地震時にゴム自身が最大に変形
するような構造体、すなわちゴム−硬質板積層構造体と
した、高ヒステリシス性のゴム材料と鋼板等の硬質板を
複数個交互に積層した高減衰の免震装置も使用されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、免震ゴ
ムと鉛ダンパーを併用設置する方法は、多大な設置スペ
ースを要し又設置作業が煩雑となり、大幅なコスト上昇
をもたらし有利な方法といえない。又、鉛入り免震ゴム
においては鉛を挿入する径の大きさに限度があるために
減衰性能の向上には限度がある。又、上述の高減衰の免
震ゴムにおいては、ダンパーとしての作用のみを考えた
場合、ヒステリシスロスの大きい材料ほど望ましい。し
かるにヒステリシスロスが大きくなると、クリープが大
きくなり、又弾性率の温度依存性が大きくなる等、建物
を支える免震装置としては望ましくない副作用が現れる
ので高減衰化には限度がある。

【０００５】上記の状況を考慮して、本発明の免震装置
は、免震効果と共にダンパー効果を具備するために設置
のスペースが極めて狭くてすみ、地震発生時の揺れは免
震構造体に吸収され、建物に伝えられる揺れの程度を減
少させることを可能とするものである。このため大地震
の発生時においても、建物と他の構造物とが衝突した
り、水管、ガス管、電気配線等の備品が破壊することが
防止されることができる免震装置を提供するものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の請求項１に記載の免震装置は、鉛直荷重を
支承し且つ水平方向に弾性変形する免震装置において、
前記弾性変形する弾性体が水平方向の減衰を担う高減衰
の積層ゴムであり且つ、前記免震ゴムの内径に鉛を配設
したことを特徴とするものである。又、本発明の請求項
２に記載の免震装置は、前記積層ゴムは硬質板とゴム板
とを交互に積層したものであることを特徴とするもので
ある。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して発明の一実施
形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る免震
装置１を建物２と土台３とに間に設置したした状態を示
す縦断面図である。図１に示すごとく、本発明の免震装
置１は高減衰免震ゴムのゴム板４は、鋼板等の剛性を有
する硬質板５とをそれぞれ交互に積層された積層構造体
６とされ、更にこの積層構造体６の中心部分に上下に孔
７を設けてある。この孔７にダンパーとして円柱状の金
属鉛８を埋設してふた９を鉛８の上下面に配設し、被覆
層１０を設け、積層構造体６の上下面にフランジ１１、
１２を配設してボルト１３によって建物２と土台３とに
固定されている。

【０００８】本発明において高減衰免震ゴムのゴム板４
に用いられる高減衰、すなわち高ヒステリシスゴムは、
その２５℃、１００％引張変形時のヒステリシス比ｈ
₁₀₀ が０．２５〜０．７０であって、５Ｈ_Z 、０．０１
％変形時の−１０℃、３０℃における貯蔵弾性率Ｅ（−
１０）、Ｅ（３０）の比Ｅ（−１０）／Ｅ（３０）が
１．０〜３．０を満足する材料であることが望ましい。
以下に上記特性の好適範囲の理由について説明する。１［材料のヒステリシス比］一般に、材料のヒステリシスロス特性、減衰特性の尺度
としては、損失正接tan δが用いられる。しかし周知の
通り、tan δは、材料に微小振幅の刺激に対する応答遅
れとして測定される量であり、地震時に材料が１００〜
２００％にも達する大変形を受ける免震ゴムに使用する
材料を記述するパラメーターとしては不適当である。そ
こで本発明では、２５℃、１００％引張変形時の材料の
ヒステリシスロス比（ｈ₁₀₀ ）をロス特性のメジャーと
した。尚、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎで、ｈ₁₀₀ は、
図２の応力−歪み曲線において、ｈ₁₀₀ ＝面積OABCO ／面積OABHO の面積比で与えられる。ｈ₁₀₀ は前述のごとく、ダンパ
ー（ダンピング）効果のためには、できるだけ大きいこ
とが望ましいが、このことは必然的に材料の塑性変形を
大きくする。従って高ヒステリシスゴム材料としては、
２５℃におけるｈ₁₀₀ の範囲が好ましくは０．２５≦ｈ
₁₀₀ ≦０．７５、より好ましくは０．３５≦ｈ₁₀₀ ≦
０．６５であることが望まれる。

【０００９】２［材料の弾性率の温度依存性］周知の通り、免震特性に最も影響を与えるのは、免震構
造体の縦バネ定数、横バネ定数であり、これらは材料の
弾性率に直接比例する。一方、免震ゴムの使用状況を見
ると、一般には常に外気にさらされている状態で用いら
れる。冬期には−１０℃、夏期には３０℃の環境条件に
なることは充分考えられる。このような状況に対し、ゴ
ム材料等は、多かれ少なかれ弾性率が温度依存性を示
し、低温度で硬くなる傾向を持つ。更に材料のロス量が
大きくなるほど、大きな温度依存性を示す傾向がある。
本発明においては、材料の弾性率は、高ヒステリシスゴ
ムに対しては、５Ｈ_Z、０．０１％歪みで動的測定され
た貯蔵弾性率Ｅ（−１０）と３０℃におけるＥ（３０）
との比が１．０≦Ｅ（−１０）／Ｅ（３０）≦３．０、
好ましくは１．０≦Ｅ（−１０）／Ｅ（３０）≦２．５
が望ましい。

【００１０】尚、本発明において用いられる、高ヒステ
リシスゴム材料としては、前述した特性を満足するもの
であればいかなるものを用い得るが、エチレンプロピレ
ンゴム（ＥＰＲ、ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢ
Ｒ）、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレ
ンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム
（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）などから
選ばれる１種乃至２種以上からなるゴム１００重量部に
対し、シクロペンタジエン樹脂又はジシクロペンタジエ
ン樹脂を１５〜１００重量部配合し加硫したものが、破
壊特性にすぐれ且つ、金属との接着性もすぐれているこ
とから好ましく用いられる。尚、上記ゴム材料に、各種
充填剤、可塑剤、軟化材、オイル等の通常用いられる配
合材を配合してもよい。

【００１１】本発明において、硬質板の材質としては、
鋼等の金属、セラミック、プラスチック、ＦＲＰ、ポリ
ウレタン、木材、紙板、スレート板、化粧板などを用い
ることができる。又、ゴム板４及び硬質板５の形状は、
円形、方形、その他５角形、６角形等の多角形としても
よい。このようなゴム板と硬質板とを接着させるには、
接着剤を用いたり共加硫すればよい。

【００１２】又、本発明において、ダンパーとして金属
鉛８を使用したが、摩擦力を利用したもの、他の金属の
塑性変形又は粘性体の抵抗を利用したものであっても構
わない。鉛８の形状は円形、方形、その他５角形、６角
形等の多角形としてもよい。又、その埋設方法としては
積層構造体６の中心部分に上下に設けた孔７から溶融鉛
を鋳造しても良く、鉛を切削加工して孔７に圧入しても
構わない。

【００１３】尚、免震ゴムは、常に使用中外気にさらさ
れているため、空気、湿度、オゾン、紫外線、原子力用
においては放射線、海辺における場合では海風、により
長期劣化を受ける。又、建物を支えているため、常に圧
縮荷重を受けており、平常時でもゴム層の表面部にはか
なりの引張応力が付与されている。その上大地震時にお
いてはゴム層には局部的に１００〜２００％にも及ぶ引
張歪みを受ける。しかして、このような引張応力や引張
歪みにより劣化はより一層進行する。このようなことか
ら、高減衰免震ゴムにおいては図１に示すごとく免震ゴ
ムの外周を耐候性にすぐれたゴム材料等の被覆層１０で
被覆するのが好ましい。

【００１４】この被覆層１０のゴム材料としては、耐候
性の優れたゴム状ポリマーが望ましく、例えば、ブチル
ゴム、アクリルゴム、ポリウレタン、シリコーンゴム、
フッ素ゴム、多硫化ゴム、エチレンプロピレンゴム（Ｅ
ＰＲ及びＥＰＤＭ）、ハイパロン、塩素化ポリエチレ
ン、エチレン酢酸ビニルゴム、エピクロルヒドリンゴ
ム、クロロプレンゴム等が挙げられる。これらの内、特
にブチルゴム、ポリウレタン、エチレンプロピレンゴ
ム、ハイパロン、塩素化ポリエチレン、エチレン酢酸ビ
ニルゴム、クロロプレンゴムが耐候性の面から効果的で
ある。更に、ゴム板４を構成するゴムとの接着性を考慮
した場合にはブチルゴム、エチレンプロリレンゴム、ク
ロロプレンゴムが望ましく、とりわけエチレンプロピレ
ンゴムが好ましい。

【００１５】これらのゴム材料は単独で用いても、２種
以上をブレンドして用いてもよい。又、伸び、その他の
物性を改良するために市販ゴム、例えば、天然ゴム、イ
ソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴ
ム、ニトリルゴム等とブレンドしてもよい。更に、これ
らのゴム材料には各種充填剤、老化防止剤、可塑剤、軟
化剤、オイル等、ゴム材料に一般的な配合材を混合して
もよい。特にシクロペンタジエン又はジシクロペンタジ
エン樹脂を、ゴム材料１００重量部に対し１０〜４０重
量部、更にロジン誘導体を５〜２０重量部添加すること
により、破壊特性、金属との接着性が大幅に改良され、
極めて有利である。尚この場合、ロジン誘導体として
は、主成分がアビエチン酸、ビマール酸及びこれらに類
似した構造のカルボン酸の混合物で各種のロジン酸エス
テル、重合ロジン、水素添加ロジン、硬化ロジン、ハイ
ロジン、樹脂酸亜鉛、変性ロジン等が挙げられる。

【００１６】このようなゴム材料で形成される被覆層１
０の厚さは、一般に厚ければ厚いほど、内部保護効果が
高く好ましいが、反面、コストだかとなり、又加硫を遅
らせる等の問題も起きる。このようなことから、被覆層
１０の厚さは１〜３０ｍｍ、望ましくは２〜２０ｍｍ、
とりわけ３〜１５ｍｍとするのが好ましい。ただし、免
震装置に耐火性が要求される場合においては、被覆層を
３０ｍｍを超える厚さとすることも可能である。

【００１７】被覆層１０は硬質板５、ゴム板４と強固に
接着することが重要であるが接着は、１．ゴム板４のゴム材料（以下「内部ゴム」ということ
がある。）と被覆層１０のゴム材料（以下「被覆ゴム」
ということがある）とを同時に加硫接着する方法。２．内部ゴムのみ先に加硫した後、被覆ゴムを加硫して
接着させる二段式加硫接着法。３．内部ゴム、被覆ゴムを別々に加硫した後、接着剤で
貼り合わせる方法。などにより容易に行える。接着に際し、内部ゴムと被覆
ゴムの接着が不良である場合には、両者の間に両者に対
して接着性の良好な第三のゴム層を介在させても良い。
又、内部ゴム及び／又は被覆ゴムに接着性向上のための
添加物を配合しても良い。尚、図１で説明した免震装置
は本発明の一実施例であって、本発明であって、本発明
は何ら図示のものに限定されるものではない。

【００１８】

【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、免
震効果と共にダンパー効果を具備するために設置のスペ
ースが極めて狭くてすみ、地震発生時の揺れは免震構造
体に吸収され、建物に伝えられる揺れの程度を減少させ
ることを可能とするものである。このため大地震の発
生時においても、建物と他の構造物とが衝突したり、水
管、ガス管、電気配線等の備品が破壊することが防止さ
れる。尚、本発明の免震装置は免震効果の他に、除震
（防振、抑震）等の優れた効果も充分に期待できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る免震装置の断面図。

【図２】材料の応力−歪み曲線を表すグラフ。

【符号の説明】

１免震装置２建物３土間４ゴム板５硬質板６積層構造体７孔８鉛９ふた１０被覆層１１、１２フランジ１３ボルト

フロントページの続き (72)発明者正木信男東京都小平市小川東町３−１−１株式会社ブリヂストン東京工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉛直荷重を支承し且つ水平方向に弾性変
形する免震装置において、前記弾性変形する弾性体が水
平方向の減衰を担う高減衰の積層ゴムであり且つ、前記
免震ゴムの内径に鉛を配設したことを特徴とする免震装
置。
【請求項２】前記積層ゴムは硬質板とゴム板とを交互
に積層したものであることを特徴とする請求項１に記載
の免震装置。