JPH0972378A - 免震用積層ゴム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量な構造物も安定して支持し、且つ免震効
果も有効に発揮できる軽量建物用の免震用積層ゴムを提
供することにある。 【解決手段】 積層ゴム本体１ａの高さ／外形比および
中空洞７の内径／積層ゴム本体の外形比のいずれをも１
よりも小さく設定すると共に、且つ後者の比を前者の比
よりも大きく設定する。または、積層ゴム本体１ａに、
これを高さ方向に貫通する所定数の中空洞７を複数形成
し、且つ、隣接する中空洞７の相互間及び積層ゴム本体
１ａの外周と最寄りの中空洞７との間を中実の連結部ａ
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、免震用積層ゴム、
特に軽量建物用として適した免震用積層ゴムに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、建物と地盤との間に、免震装置と
して積層ゴムを設置して、建物を長周期化し、建物全体
の免震及び防振を図ることが行われている。

【０００３】この建物の自重を支持する免震用積層ゴム
１は、図８に示すように、薄い内部ゴム２と内部鋼板３
とを交互に重ね合わせて積層ゴム本体１ａを構成し、そ
の両端にフランジとして積層ゴム本体１ａより大径の端
部鋼板４，５を設け、更に劣化防止用の被覆ゴム６を被
覆したものを、加硫工程に通し、ここで熱と圧力をかけ
ることにより、ゴム特有の弾性を発現させると同時に、
上記被覆ゴム６を内部ゴム２と熱融着により完全に一体
化（加硫接着）させた構造となっている。そして、この
免震用積層ゴム１の中央には、内部ゴム２，内部鋼板３
及び端部鋼板４，５を同軸に貫いて中空洞７が設けられ
ている。この中空洞７は、上記加硫工程において被覆ゴ
ム６を内部ゴム２と熱融着する際の熱が良くまわるよう
にするための穴である。

【０００４】この免震用積層ゴム１の特徴は、薄い内部
ゴム２と鋼板３，４，５とを交互に重ね合わせて加硫接
着しているため、鋼板３，４，５がない場合に比べて、
水平方向の剛性が非常に小さく、また、鉛直荷重に対し
ては、それと直角方向（水平方向）に広がろうとするの
を鋼鈑３，４，５が拘束するので、剛性が高くなる点に
ある。

【０００５】図９（ａ）に上記免震用積層ゴム１の通常
時の姿態を、図９（ｂ）に地震が加わった際の姿態を示
す。地震が加わった場合、積層ゴム本体１ａには水平変
位δH が生ずる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の免震用
積層ゴム１は、大きな荷重にしか使用することができな
い。即ち、軽量な建物（軽荷重）では、積層ゴムの水平
方向の剛性が、建物に対して大きく（硬く）なり、免震
装置としての機能が有効に発揮できない。

【０００７】そこで、軽量な建物に対する免震用積層ゴ
ム１の適切な水平方向の剛性を得る方法として、図１０
の如く積層ゴム本体１ａの水平投影面積Ａを小さくし且
つ背を高くすることにより水平方向の剛性を小さく（柔
らかく）することが考えられるが、免震用積層ゴム１の
形状が縦長となるため倒れ易く或いは座屈し易くなって
しまうという課題があった。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、軽量な構造物も安定して支持でき、且つ免震効果も
有効に発揮させることができる免震用積層ゴムを提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、内部ゴムと内部鋼板とを
交互に重ね合わせた積層ゴム本体の中央に中空洞を備え
た免震用積層ゴムにおいて、積層ゴム本体の高さ／外径
比および中空洞の内径／積層ゴム本体の外径比の両者を
いずれも１より小さく設定すると共に、且つ後者の比を
前者の比よりも大きく設定した構成のものである。

【００１０】積層ゴム本体の寸法を上記のような設定と
することで、積層ゴム本体の背を低くしても、その分中
空洞の内径が大きくなって内部ゴムや内部鋼鈑の面積が
小さくなり、この結果積層ゴムの水平剛性を小さく設定
できて、構造物の重量が軽くても積層ゴム本体が十分に
変形して外力を吸収する。故に、小重量の２階建てない
し５階建てのような階数の少ない軽い建物に対して、免
震用積層ゴムとして利用でき、その建物の安定な支持と
免震効果とを達成させることができる。

【００１１】また請求項２に記載の発明は、内部ゴムと
内部鋼板とを交互に重ね合わせた積層ゴム本体からなる
免震用積層ゴムにおいて、積層ゴム本体に、これを高さ
方向に貫通する所定数の中空洞を複数形成し、且つ、隣
接する中空洞の相互間及び積層ゴム本体の外周と最寄り
の中空洞との間を、中実の連結部とした構成のものであ
る。

【００１２】この免震用積層ゴムでは、複数の中空洞を
形成し、且つ、隣接する中空洞の相互間及び積層ゴム本
体の外周と最寄りの中空洞との間に中実の連結部を存在
させているため、上記の１個の中空洞の場合に比べ、比
較的大きな垂直剛性を確保しながら水平方向の剛性を小
さくすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。

【００１４】図１及び図４に示す免震用積層ゴム１は、
基本的には図８で説明したのと同じ構成を有する。即
ち、薄い内部ゴム２と内部鋼板３とを交互に重ね合わせ
た積層ゴム本体１ａの上下両端に、フランジとして積層
ゴム本体１ａより大径の端部鋼板４，５を設け、更に被
覆ゴム６を施したものを加硫工程に通して内部ゴム２と
完全に一体化（加硫接着）させた構造となっている。そ
して、この免震用積層ゴム１の中央には、内部ゴム２，
内部鋼板３及び端部鋼板４，５を貫いて中空洞７が設け
られている。

【００１５】しかし、図８の場合と異なり、ここでの免
震用積層ゴム１の積層ゴム本体１ａは、図２及び図３に
示すように、その積層ゴム本体１ａの高さをＨ、積層ゴ
ム本体１ａの外径をＷ、そして中空洞７の内径をＤとし
たとき、次のようになっている。即ち、（ａ）（高さＨ
／外径Ｗ）＜１、つまり積層ゴム本体１ａの高さＨより
も外径Ｗの方を大きくし、かつ（ｂ）（中空洞７の内径
Ｄ／積層ゴム本体１ａの外径Ｗ）＜１、つまり中空洞７
の内径Ｄを積層ゴム本体１ａの外径Ｗ以内としたものに
おいて、（ｃ）（高さＨ／外径Ｗ）＜（内径Ｄ／外径
Ｗ）、つまり積層ゴム本体１ａの高さＨよりも内径Ｄの
方を大きく設定した構造、具体的には、中空洞７の直径
を大きくして、積層ゴム本体１ａのドーナツ部分８の肉
厚ｄを薄くした構造となっている。

【００１６】図５は、免震用積層ゴム１の製造工程を示
している。まず治具として基準となる鋼棒９が立てられ
た基台１０上に、端部鋼板５が載置され、次いで、順
次、薄い内部ゴム２と内部鋼板３とが間に接着剤を介し
て交互に積層され、上端に端部鋼板４が設けられて、免
震用積層ゴム１が構成される。この際、内部ゴム２及び
鋼板３，４，５には中空洞７を形づくる中央孔が設けら
れており、その心出しが上記鋼棒９を基準治具として利
用することで行われる。次いで、被覆ゴム６が設けられ
て加硫工程に移される。

【００１７】中空洞７は、本来、上記加硫工程において
被覆ゴム６を内部ゴム２と熱融着する際の熱が良くまわ
るようにするための穴であり、従来の免震用積層ゴム１
では内部ゴム２及び鋼板３，４，５がすべて同じ直径と
なっている。しかし、ここでは中空洞７の直径を大きく
し、積層ゴム本体１ａのドーナツ部分８の肉厚ｄを薄く
しているので、加硫工程での熱のまわりがゴム外周部か
らだけでも十分に行き渡ることから、全てを同じ直径と
する必要は必ずしもない。即ち、上下端部鋼板４，５に
ついては、その中央孔を中空洞７より小径のものとする
こと、例えば鋼棒９に挿通させて心出しを容易にするよ
うな小径とすることができる。

【００１８】上記のように中空洞７の直径を大きくする
ことで、ドーナツ部分８の肉厚ｄを薄くし、その底面積
を小さく構成している結果、図３に示すように横力が小
さくても変形し易くなる。換言すれば、軽量な建物に対
する積層ゴム本体１ａの適切な水平方向の剛性を得るの
に、底面積に対する背の高さの割合が小さくて済むこと
になる。故に、小重量の建造物、例えば階数の少ない２
階建てないし５階建てのような建物に対して免震用積層
ゴム１として利用し、その建物の安定な支持と、免震効
果を有効に発揮させる作用とを営ませることができる。

【００１９】図６は本発明の他の実施の形態を示す。こ
れは単一の中空洞７の直径を大きくする代わりに、積層
ゴム本体１ａの水平断面（外形が定める外形断面積Ｓ
０）内に面積Ｓ１の中空洞７をｎ個（ｎは２以上の整
数）設けて、積層ゴム本体１ａの底面積Ｓ３を小さく
し、これにより横力が小さくても変形できるようにした
ものである。

【００２０】このように構成したのは、図１〜図３の如
く１個の中空洞７を大きく形成した積層ゴム本体１ａの
場合、垂直剛性が不十分となる場合があるためである。

【００２１】図６（ａ），（ｂ）の免震用積層ゴム１で
は、積層ゴム本体１ａに、これを高さ方向に貫通する所
定数の中空洞７を複数形成し、且つ、隣接する中空洞７
の相互間及び積層ゴム本体１ａの外周と最寄りの中空洞
７との間を、中実の連結部ａとしている。

【００２２】ここでは、中空洞７の数ｎは７個であり且
つ中実の連結部ａの長さｒは中空洞７の内径即ち直径Ｄ
の約半分にとってある。即ち、積層ゴム本体１ａの円形
の外形断面積Ｓ０内の中央に直径Ｄ＝２ｒの中空洞７を
１個配設し、その周囲に直径Ｄ＝２ｒの中空洞７を計６
個配設してあり、図６（ｂ）に示すように、積層ゴム本
体１ａの円形断面内の中心から半径方向外側に向かっ
て、距離ｒの空所ｂ（中央の中空洞７の直径Ｄの半
分）、距離ｒの中実の連結部ａ、距離ｒの空所ｂ（周囲
の中空洞７の直径Ｄの半分）、距離ｒの空所ｂ（周囲の
中空洞７の直径Ｄの残り半分）、そして距離ｒの中実の
連結部ａが続くようになっている。このように積層ゴム
本体１ａの外形面積Ｓ０の半径を５ｒ、その面上に施す
各中空洞７（面積Ｓ１）の半径をＤ/ ２＝ｒとした構成
において、外形面積Ｓ０、中空洞の１個の断面積Ｓ１、
７個分の中空洞７の総面積Ｓ２、積層ゴム本体の底面積
Ｓ３をそれぞれ計算してみると、次のようになる。

【００２３】 Ｓ０（外形断面積）＝５×５×π＝７８．５ Ｓ１（中空洞の１個の断面積）＝１×１×π＝３．１４ Ｓ２（中空洞の総面積）＝Ｓ１×７個＝２１．９８ Ｓ３（積層ゴム本体の底面積）＝Ｓ０−Ｓ２＝５６．５
２ よって、中空洞７の総面積Ｓ２の外形断面積Ｓ０に対す
る割合は、３．５７１：１となり、従来の中空洞７が１
個で面積比率が４：１となるもの（図７のもの）と比較
して、その容積が少なくなる。

【００２４】即ち、図７に示すように、中空洞７が中央
に１つしかない構造の免震用積層ゴムの場合、積層ゴム
本体１ａの外形断面を半径＝２とし、その面内に存在す
る中空洞７の半径をＤ/ ２＝１とすると、中空洞７の総
面積Ｓ２は約３．１４、ドーナツ部分８（点状編み目を
施した部分）の外形面積つまり積層ゴム本体の外形面積
Ｓ０は約１２．５６であり、両者の面積比Ｓ０：Ｓ２は
丁度４：１となる。編み目を施した積層ゴム本体のドー
ナツ部分８の底面積Ｓ３＝Ｓ０−Ｓ２が荷重を伝えてい
る部分であり、水平方向に変形した場合は、図７（ｂ）
（ｃ）に示すように、水平方向変位が大きくなるほど垂
直荷重を受け得る投影面積部分が少なくなる。

【００２５】これに対し、図６のように蜂巣状に６個の
中空洞７を配置した構成では、面積比Ｓ０：Ｓ２が上記
の３．５７１：１となり、図７の構成と較べその容積が
少なくなる。従って、中空洞７が１個の図７の場合よ
り、少ない水平方向の地震力で働く免震用積層ゴムが得
られる。図６の構造の積層ゴム本体１ａが少ない地震力
で働くことは、階数の低い建物でも利用でき、また軽い
建築物でも利用できることを意味する。

【００２６】また、各中空洞７は全体として蜂巣状に配
置され、且つ、各中空洞７の相互間及び積層ゴム本体１
ａの外周と最寄りの中空洞７との間には、所定長さｒの
中実の連結部ａが存在しているので、地震力で変形した
ときに、建物重量が免震用積層ゴムを介して下方の構造
体に伝達できる相対する面積が分散して伝えられること
となり、この免震用積層ゴムは座屈し難い。従って、同
じ直径の積層ゴム本体であっても、面積比Ｓ０：Ｓ２を
上記の割合で作ると、荷重を伝える面積が少なくても
（４：１に比べ３．５７１：１と小さいが）満遍なく、
力が伝えられる。

【００２７】

【発明の効果】以上要するに請求項１に記載の発明によ
れば、積層ゴム本体の高さ／外径比および中空洞の内径
／積層ゴム本体の外径比の両者をいずれも１より小さく
設定すると共に、且つ後者の比を前者の比よりも大きく
設定しているので、積層ゴム本体の背を低くしても、そ
の分中空洞の内径が大きくなって内部ゴムや内部鋼鈑の
面積が小さくなり、この結果積層ゴムの水平剛性を小さ
く設定できて、構造物の重量が軽くても積層ゴム本体が
十分に変形して外力を吸収する。故に、小重量の２階建
てないし５階建てのような階数の少ない軽い建物に対し
て、免震用積層ゴムとして利用でき、その建物の安定な
支持と免震効果とを達成させることができる。

【００２８】また、請求項２に記載の発明によれば、積
層ゴム本体に、これを高さ方向に貫通する所定数の中空
洞を複数形成し、且つ、隣接する中空洞の相互間及び積
層ゴム本体の外周と最寄りの中空洞との間を、中実の連
結部としているので、１個の中空洞で同じ肉厚の底面積
を確保した場合に比べ、ある程度の剛性を更に確保しな
がら、積層ゴム本体の底面積を小さくして水平方向の剛
性を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る免震用積層ゴムを躯
体に取り付けた状態で示した断面図である。

【図２】図１の免震用積層ゴムにおける積層ゴム本体の
地震による変形を示した図である。

【図３】図１の免震用積層ゴムの地震による変形を示し
た断面図である。

【図４】図１の免震用積層ゴムを示した斜視図である。

【図５】図１の免震用積層ゴムの製造工程の一部を示し
た断面図である。

【図６】本発明による免震用積層ゴムの他の実施の形態
を示した断面図である。

【図７】中空洞が１個の場合の有効な積層ゴム本体の底
面積と変形との関係を示した図である。

【図８】従来の免震用積層ゴムの構造を示した図であ
る。

【図９】従来の免震用積層ゴムの通常時と地震力が加わ
った場合とを示した図である。

【図１０】従来の免震用積層ゴムにおいて水平方向の剛
性を少なくすべく底面積を小さくした状態を示した図で
ある。

【符号の説明】

１ 免震用積層ゴム １ａ 積層ゴム
本体 ２ 内部ゴム ３ 内部鋼板 ４ 上端部鋼板（フランジ） ４ａ 中央孔 ５ 下端部鋼板（フランジ） ６ 被覆ゴム ７ 中空洞 ８ ドーナツ部
分 ９ 鋼棒 １０ 基台 Ａ 水平投影断面積 Ｄ 中空洞の内
径（直径） Ｈ 積層ゴム本体の高さ Ｗ 積層ゴム本
体の外径 Ｓ０ 積層ゴム本体の外形が定める外形断面積 Ｓ１ 中空洞の１個の面積 Ｓ２ 中空洞の
総面積 Ｓ３ 積層ゴム本体の底面積 ａ 中実の連結
部 ｂ 空所 ｄ ドーナツ部
分の肉厚 ｒ 中実の連結部ａの長さ ｎ 中空洞の数

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部ゴムと内部鋼板とを交互に重ね合わ
   せた積層ゴム本体の中央に中空洞を備えた免震用積層ゴ
   ムにおいて、積層ゴム本体の高さ／外径比および中空洞
   の内径／積層ゴム本体の外径比のいずれをも１よりも小
   さく設定すると共に、且つ後者の比を前者の比よりも大
   きく設定したことを特徴とする免震用積層ゴム。
2. 【請求項２】 内部ゴムと内部鋼板とを交互に重ね合わ
   せた積層ゴム本体からなる免震用積層ゴムにおいて、積
   層ゴム本体に、これを高さ方向に貫通する所定数の中空
   洞を複数形成し、且つ、隣接する中空洞の相互間及び積
   層ゴム本体の外周と最寄りの中空洞との間を、中実の連
   結部としたことを特徴とする積層ゴムによる免震用積層
   ゴム。