JPH11210090A - 免震構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬質板と軟質板との積層ゴムに空洞部を設
け、この空洞部に異種材料を充填することにより減衰特
性を高めた免震構造体を提供する。従来の鉛プラグ内蔵
積層ゴムの製作及び廃棄処分時の鉛害を解消する。 【解決手段】 複数個の剛性を有する硬質板２と粘弾性
的性質を有する軟質板３とを交互に貼り合わせてなる積
層ゴム４に空洞部５を設け、この空洞部５にプラスチッ
ク材料６を充填した免震構造体１。プラスチック材料６
は引張り降伏応力が２０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ²で、引
張り破断伸びが５０％以上の弾塑性的性質を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数個の硬質板と粘
弾性的性質を有する軟質板とを交互に貼り合わせた免震
構造体に関するものであり、特に硬質板と軟質板とで構
成される積層体に空洞部を設け、この空洞部にプラスチ
ック材料を充填することにより、減衰特性を高めた、建
物及び土木構造物用免震構造体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼板等の硬質板とゴム等の粘弾性的性質
を有する軟質板とを積層した構造体が、防振性、吸振性
等を要求させる支承部材として広く用いられている。

【０００３】このような免震構造体の作用効果は、コン
クリートのような剛体建物と基礎土台との間に、横方向
に柔らかい、即ち剪断剛性率の小さい免震構造体を挿入
することにより、コンクリート建物の固有周期を地震の
周期からずらすことによる。このため、免震構造体を建
物と土台との間に挿入する免震設計により、地震により
建物が受ける加速度は非常に小さくなる。

【０００４】しかしながら、建物のゆっくりした横揺れ
はそのまま残るため、この横揺れ量が大きいと建物と他
の構造物との衝突や水管、ガス管、配線などの備品の破
壊をもたらすことになる。

【０００５】そこで、従来、減衰特性を高めるために、
硬質板と軟質板との積層体（積層ゴムと通称されてい
る。）の内部をくり抜き、この部分に異種材料を充填し
たものが提案され、中空部に充填する材料として、鉛、
特殊合金、ガラスビーズ、砂などが提示されている。こ
のうち、鉛以外の材料は、いずれも特性の安定性、信頼
性、コスト等の面で問題があるため、実用化に到ってい
ないが、鉛プラグを充填した積層ゴムは広く実用化され
るようになってきている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】鉛プラグ内蔵積層ゴム
は、特性的には非常に優れたものではあるが、鉛害の問
題があるため、製造及び設計上大きな制約を受ける。ま
た、将来的には、積層ゴムを廃棄する際の処分上の問題
も生じることが予測される。

【０００７】本発明は上記従来の鉛プラグ内蔵積層ゴム
の問題点を解決した免震構造体を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の免震構造体は、
複数個の剛性を有する硬質板と粘弾性的性質を有する軟
質板とを交互に貼り合わせてなる積層体に空洞部を設
け、この空洞部にプラスチック材料を充填した免震構造
体であって、該プラスチック材料が、引張り降伏応力２
０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ²で、引張り破断伸び５０％以
上の弾塑性的性質を有する材料であることを特徴とす
る。

【０００９】本発明の免震構造体では、積層体の空洞部
に充填する材料として鉛材料の代りに、特定の降伏応力
と伸び特性を有する弾塑性プラスチック材料を用いるた
め、前記鉛プラグ内蔵積層ゴムの製作時又は廃棄処分等
における鉛害が解消される。

【００１０】積層体の充填材料としてのプラスチック材
料に要求される降伏剪断応力τ_yは１０〜１３０ｋｇｆ
／ｃｍ²である。プラスチック材料では，引張り降伏応
力σ_r＝１．５〜２．０τ_yの関係があるため、上記降伏
剪断応力τ_yを満足するために、本発明に係るプラスチ
ック材料の引張り降伏応力σ_rは２０〜２００ｋｇｆ／
ｃｍ²とする。

【００１１】また、本発明の免震構造体において、プラ
スチック材料は密閉状態で充填されているため、積層体
の剪断変形時において容易に破壊することはないが、少
なくとも引張り破断伸びが５０％であれば、プラスチッ
ク材料の１００％剪断ひずみ領域まで破壊することな
く、十分な減衰機能を発揮することができる。

【００１２】なお、充填材料としてプラスチック材料を
用いる本発明の免震構造体では、従来の鉛プラグ内蔵積
層ゴムに比較して次のような利点もある。即ち、鉛材料
は、降伏応力等の物性のコントロールが不可能であり、
減衰特性の調整には、鉛プラグ径を変更するしかない
が、プラスチック材料であれば、諸物性のコントロール
が容易であるため、要求特性、設計条件に応じて、材料
を選択することで容易に対処することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１４】図１（ａ）は本発明の免震構造体の実施の
形態を示す縦断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ
線に沿う断面図である。

【００１５】この免震構造体１は、複数個の剛性を有す
る硬質板２と粘弾性的性質を有する軟質板３とを交互に
貼り合わせてなる円柱状の積層体（以下、積層ゴムとい
う。）４の中心部に円筒状の空洞部（空間部）５を設
け、この空洞部５内にプラスチック材料６を充填したも
のである。なお、図中、符号７，８はフランジである。

【００１６】本発明において、積層ゴム４の形状、積層
ゴム４の空洞部５及びプラスチック材料６の形状は免震
効果、減衰効果を有効に発揮し得る形状であれば良く、
形状的には何ら拘束はなく、例えば、積層ゴムの形状は
角柱状であっても良い。空洞部５の形状は円筒状などの
筒状であることが好ましい。

【００１７】本発明において積層ゴム４の空洞部５に充
填するプラスチック材料６としては、引張り降伏応力が
２０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ²で、引張り破断伸びが５０
％以上の弾塑性的性質を有するものを用いる。

【００１８】プラスチック材料６の引張り降伏応力が２
０ｋｇｆ／ｃｍ²未満でも２００ｋｇｆ／ｃｍ²を超えて
も降伏剪断応力の要求特性を外れ、十分な減衰特性を得
ることができない。また、引張り破断伸びが５０％未満
では、積層ゴムの剪断変形時にプラスチック材料６が破
壊するおそれがある。

【００１９】プラスチック材料６の引張り降伏応力は特
に、３０〜８０ｋｇｆ／ｃｍ²であることが好ましく、
また、引張り破断伸びは１００％以上であることが好ま
しい。

【００２０】このようなプラスチック材料としては、例
えば、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレ
ン、ポリイミド等が例示される。

【００２１】本発明は、このようなプラスチック材料６
を積層ゴム４の空洞部５に充填することにより減衰特性
を得るものであるが、充填するプラスチック材料６の体
積を、プラスチック材料６を充填する前の積層ゴム４の
空洞部５の容積に対して若干大きいものとし、プラスチ
ック材料６を圧縮状態で積層ゴム４の空洞部５に充填す
るのが、安定した減衰特性を得る上で好ましい。この場
合、プラスチック材料６の体積Ｖ₁は上記空洞部５の容
積Ｖ₂に対して１〜５％程度大きいことが好ましく（Ｖ₁
＝（１．０１〜１．０５）×Ｖ₂）、特に好ましくはＶ₁
＝（１．０１〜１．０３）×Ｖ₂である。

【００２２】従って、例えば、直径Ｄ，長さＬの円筒状
の空洞部５に対して、直径がＤで長さが（１．０１〜
１．０５）×Ｌの円柱状のプラスチック材料６を充填す
ることにより、良好な減衰特性を得ることができる。

【００２３】なお、図１に示すような免震構造体１にお
いて、積層ゴム４の大きさと、空洞部５の大きさ等にも
特に制限はなく、免震構造体の使用目的等に応じて適宜
選定されるが、例えば、積層ゴム４の空洞部５の直径Ｄ
₁と積層ゴム４の直径Ｄ₂との比、Ｄ₁／Ｄ₂は、０．１〜
０．３であることが好ましい。

【００２４】積層ゴム４を構成する硬質板２の材質とし
ては、金属、セラミックス、プラスチックス、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。

【００２５】また、軟質板３の材質としては、各種の加
硫ゴム、未加硫ゴム、プラスチックなどの有機材料、こ
れらの発泡体、アスファルト、粘土等の無機材質、これ
らの混合材料が用いられる。本発明においては、プラス
チック材料６を用いることで減衰特性を得るものである
ことから、この軟質板３の材料は天然ゴム等の減衰特性
の比較的低いものであっても、減衰特性の高いものであ
っても良い。高減衰ゴムとしては、エチレンプロピレン
ゴム（ＥＰＲ、ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、
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（Ｉ
Ｒ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエン
ゴム（ＢＲ）等が挙げられる。これらのうち、特にハロ
ゲン化ブチルゴム、ＥＰＲ、ＥＰＤＭ、ＣＲ、ＮＲ、Ｉ
Ｒ、ＢＲ、ＳＢＲが好ましく、これらを２種以上ブレン
ドして用いるのが最も好ましい。

【００２６】なお、本発明の免震構造体は、その耐候性
等の向上を目的として、外表面部を耐候性に優れたゴム
材料で被覆するなどの改良を加えることもできる。

【００２７】この場合、被覆ゴム材料としては、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、シリコンゴム、フッ
素ゴム、多硫化ゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＲＰ
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。これらのうち、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は効果的であ
る。更に、軟質板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、エチレンプロピレンゴム、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
ゴムを用いるのが最も好ましい。

【００２８】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良い。また、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、エ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良い。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剤を混
合しても良い。

【００２９】このような本発明の免震構造体を製造する
には、例えば、硬質板と軟質板とを交互に積層して加硫
成形した積層ゴムをくり抜いたり、予め中心部の空洞部
ができるよう加硫成形された積層ゴムの空洞部に予め成
形したプラスチック材料を挿入するか、予め成形したプ
ラスチック材料に中心部をくり抜いた硬質板と軟質板材
料とを交互にはさみ込みこれを共加硫する方法が採用さ
れる。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、硬
質板と軟質板との積層体に空洞部を設け、この空洞部に
異種材料を充填することにより減衰特性を高めた免震構
造体であって、従来の鉛プラグ内蔵積層ゴムのような製
造、設計上の制約や廃棄処分上の問題のない、高特性免
震構造体が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の免震構造体の実施の形態
を示す縦断面図、図２（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に
沿う断面図である。

【符号の説明】 １ 免震構造体 ２ 硬質板 ３ 軟質板 ４ 積層ゴム（積層体） ５ 空洞部 ６ プラスチック材料 ７，８ フランジ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の剛性を有する硬質板と粘弾性的
   性質を有する軟質板とを交互に貼り合わせてなる積層体
   に空洞部を設け、この空洞部にプラスチック材料を充填
   した免震構造体であって、 該プラスチック材料が、引張り降伏応力２０〜２００ｋ
   ｇｆ／ｃｍ²で、引張り破断伸び５０％以上の弾塑性的
   性質を有する材料であることを特徴とする免震構造体。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記空洞部は積層体
   の中心部に積層方向に設けられた筒状の空間部であるこ
   とを特徴とする免震構造体。