JPH11210796A - 免震構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 免震構造体の引張力に対する強度を高める。 【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を有する免震構造体１において、下記（１）及
び／又は（２）の構成を採用する。 （１） 積層ゴム４の外周部を除く中央部に軟質板３と
硬質板２との非接着部Ｘが存在する。 （２） 軟質板３の内部に、軟質板構成材料が化学的に
結合していない不連続部分Ｙが存在する。

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、特に引張方向に対する強度
が大幅に改善された、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。な
お、従来の免震構造体では、硬質板と軟質板とはその当
接面において全面的に接着するように貼り合わされてお
り、また、軟質板の内部に不連続部分等は存在しない。

【０００３】このような免震構造体の作用効果は、図５
に示す如く、コンクリートのような剛体建物２０と基礎
土台３０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１０を挿入することにより、建物２
０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１０を建物２０と土台３０との間に挿
入する免震設計により、地震により建物２０が受ける加
速度は非常に小さくなる。

【０００４】ところで、免震構造体には、非地震時には
常時圧縮方向の応力が加えられているが、地震時には引
張方向の応力が加えられる場合もある。例えば、高層建
物や塔状構造物のように、アスペクト比の大きい（即
ち、底面積に対して高さが大きく、重心Ｇが高い位置に
ある）構造物を免震構造体で支持した場合には、図４の
矢印に示すような地震時の該建物２０の重心Ｇを中心と
するロッキング振動により、免震構造体１０に圧縮力と
引張力（引抜力）とが交番して加えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の免震構造体は、
圧縮方向には大きな剛性及び強度を有するが、引張方向
の応力に対しては十分な強度がなく、引張方向の伸び性
能が設計上重要な問題となる場合がある。

【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決し、免震
特性を損なうことなく、引張方向の伸び性能を大幅に改
善した免震構造体を提供することを目的とする。

【０００７】

【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を有する免震構
造体において、下記（１）及び（２）の一方又は双方の
構成を採用したことを特徴とする。

【０００８】（１） 積層ゴムの外周部を除く中央部に
軟質板と硬質板との非接着部が存在する。 （２） 軟質板の内部に、軟質板構成材料が化学的に結
合していない不連続部分が存在する。

【０００９】本発明者は、従来の免震構造体が引張力に
対して十分な強度を示さない理由について検討した結
果、次のような知見を得た。

【００１０】即ち、図５（ａ）に示す如く、硬質板１１
と軟質板１２とを交互にかつ全面的に貼り合わせてなる
積層体（積層ゴムと通称されている。）で構成される従
来の免震構造体では、引張力を受けた場合、軟質板１２
の内部が負圧状態となり、図５（ｂ）に示す如く、ボイ
ド（空隙）１３が発生する。このボイド１３は、軟質板
１２の局部的な破壊に相当し、従って、免震構造体全体
の力学的特性や耐久性に悪影響を及ぼすことが考えられ
る。

【００１１】本発明では、上記（１）及び／又は（２）
の構成を採用することで、引張力が加えられた際の軟質
板内部のボイドの発生を防止し、引張に対する耐久性を
高める。

【００１２】なお、上記（１）及び／又は（２）を採用
することにより、免震構造体の圧縮方向の強度や剪断方
向の強度等が損なわれることは殆どなく、従来の免震構
造体と同様の免震特性を得ることができる。

【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１〜３は本発明の免震構造体の実施の形
態を示し、各々（ａ）図は縦断面図、（ｂ）図は（ａ）
図のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｃ）図は本発明による作
用機構を説明する硬質板と軟質板の拡大断面図である。

【００１５】図１〜３に示す免震構造体１，１Ａ，１Ｂ
は、いずれも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
状の積層ゴム４で構成される。図１〜３中、符号５，６
はフランジである。

【００１６】図１に示す免震構造体１は、積層体（以
下、積層ゴムという。）４の外周部を除く中央部に、硬
質板２と軟質板３とが接着されていない非接着部Ｘが存
在する。図１においてＸ’は接着部である。

【００１７】即ち、図１の免震構造体１は、従来の免震
構造体と同様、硬質板２と軟質板３とを交互に貼り合わ
せてなるものであるが、硬質板２及び軟質板３の中央部
分に、同心的に円形の硬質板２と軟質板３との接着して
いない部分Ｘが存在し、その外周のリング状の部分Ｘ’
のみにおいて硬質板２と軟質板３とが接着されている。

【００１８】このような免震構造体１であれば、引張力
が加えられた場合、図１（ｃ）に示す如く、非接着部Ｘ
の部分において、硬質板２と軟質板３とが離反して軟質
板３が引張力に応じて変形することにより、軟質板３内
部のボイドの発生が防止される。

【００１９】なお、図１に示す免震構造体１において、
非接着部Ｘと接着部Ｘ’との割合は、免震構造体の要求
特性や使用目的等に応じて適宜決定されるが、通常の場
合、非接着部Ｘの面積が硬質板２及び軟質板３の当接部
の面積（非接着部Ｘの面積と接着部Ｘ’の面積との合
計）に対して５０〜８０％程度となるようにするのが好
ましい。この割合が、上記範囲よりも少ないと、本発明
による引張方向の伸び性能向上効果が十分に得られず、
多いと免震性能が損なわれる恐れがある。なお、この非
接着部Ｘは、一般的には、硬質板２及び軟質板３の中心
部分に、硬質板２及び軟質板３との板面形状と相似形状
に、或いは、円形状に設けるのが好ましい。

【００２０】このように硬質板２と軟質板３との非接着
部Ｘを有する免震構造体１は、硬質板２と軟質板３とを
接着剤で接着するに当り、非接着部となる部分以外に接
着剤を塗布することにより製造することができる。

【００２１】図２，３に示す免震構造体１Ａ，１Ｂは、
積層ゴム４の軟質板３に、軟質板３の構成材料が化学的
に結合していない不連続部分Ｙが存在する。

【００２２】即ち、図２の免震構造体１Ａは、従来の免
震構造体と同様、硬質板２と軟質板３とを交互に貼り合
わせてなるものであるが、軟質板３の厚さ方向の中央部
分であって、かつ面方向の中央部分に不連続部分Ｙが存
在する。

【００２３】このような免震構造体１Ａであれば、引張
力が加えられた場合、図２（ｃ）に示す如く、不連続部
分Ｙの部分において、軟質板３に空洞Ｐが形成され、軟
質板３が引張力に応じて変形することにより、軟質板３
内部のボイドの発生が防止される。

【００２４】なお、図２に示す免震構造体１Ａにおい
て、不連続部分Ｙの割合は、免震構造体の要求特性や使
用目的等に応じて適宜決定されるが、通常の場合、不連
続部分Ｙの面積が硬質板２の横断面積に対して５０〜８
０％程度となるようにするのが好ましい。この割合が、
上記範囲よりも少ないと、本発明による引張力に対する
強度向上効果が十分に得られず、多いと免震性能が損な
われる恐れがある。なお、この不連続部分Ｙは、一般的
には、軟質板３の厚さ方向及び面方向の中心部分に、軟
質板３との板面形状と相似形状に、或いは、円形状に設
けるのが好ましい。

【００２５】図３の免震構造体１Ｂも、従来の免震構造
体と同様、硬質板２と軟質板３とを交互に貼り合わせて
なるものであるが、軟質板３の厚さ方向に軟質板３と同
心的に円筒状の不連続部分Ｙが存在する。

【００２６】このような免震構造体１Ｂであれば、引張
力が加えられた場合、図３（ｃ）に示す如く、不連続部
分Ｙの部分において、軟質板３に空洞Ｐが形成され、軟
質板３の内部が引張力に応じて変形することにより、引
張力を吸収し、軟質板３内部のボイドの発生が防止され
る。

【００２７】なお、図３に示す免震構造体１Ｂにおい
て、不連続部分Ｙの形成部位は免震構造体の要求特性や
使用目的等に応じて適宜決定されるが、通常の場合、軟
質板２の横断面において、不連続部分Ｙで囲まれる部分
の面積が、軟質板の横断面に対して４０〜６０％程度と
なるような位置とするのが好ましい。この位置が、上記
範囲よりも内側では、本発明による引張方向の伸び性能
向上効果が十分に得られず、上記範囲よりも外周側にす
ると免震性能が損なわれる恐れがある。なお、この不連
続部分Ｙは、一般的には、軟質板３の全厚さ方向にわた
って、軟質板３との板面形状と相似形状に、或いは円形
状に設けるのが好ましい。

【００２８】このように軟質板３の内部に不連続部分Ｙ
を有する免震構造体１Ａ，１Ｂは、内部に切れ目状の不
連続部分Ｙを形成した軟質板を用い、常法に従って硬質
板２と軟質板３とを貼り合わせることで製造することが
できる。

【００２９】本発明において、積層ゴム４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。

【００３０】なお、本発明において、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。

【００３１】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、プラスチックスなどの有機材料、
これらの発泡体、アスファルト、粘土等の無機材質、こ
れらの混合材料など各種のものを用いることができる
が、減衰性能の高い高減衰ゴムを用いるのが好ましい。
この高減衰ゴムとしては、エチレンプロピレンゴム（Ｅ
ＰＲ、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（Ｃ
Ｒ）、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）、ブタジエンゴム（Ｂ
Ｒ）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、ＩＲ、Ｂ
Ｒ、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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】なお、図１〜３に示す免震構造体は、本発
明の実施の形態の一例であって、本発明はその要旨を超
えない限り、何ら図示のものに限定されるものではな
い。

【００３６】例えば、図１の免震構造体１において、非
接着部Ｘはすべての軟質板３と硬質板２との当接面に設
けられている（この非接着部Ｘは、軟質板３とフランジ
５，６との当接面にも設けられている）が、非接着部
は、特に引張力が大きく作用する部位の軟質板３と硬質
板２の当接面にのみ設けても良い。

【００３７】また、図２，３の免震構造体１Ａ，１Ｂに
おいても、不連続部分Ｙはすべての軟質板３に設けられ
ているが、この不連続部分Ｙは特に引張力が大きく作用
する一部の軟質板３にのみ設けても良い。

【００３８】さらに、図１に示すような非接着部Ｘと図
２，３に示すような不連続部分Ｙとを共に有する免震構
造体であっても良い。

【００３９】不連続部分Ｙについては、軟質板３内部の
切れ目として設ける他、ゴムと接着しない薄いシート材
を設置しても良い。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の免震構造体
によれば、免震構造体の免震特性を損なうことなく、そ
の引張応力に対する強度を大幅に改善することができ
る。このため、本発明によれば、免震構造体を大きな引
張変形領域まで適用することが可能となり、免震構造体
の適用分野の大幅な拡大が図れる。

【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１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に
沿う断面図、図１（ｃ）は本発明による作用機構を説明
する硬質板と軟質板の拡大断面図である。

【図２】図２（ａ）は本発明の免震構造体の別の実施の
形態を示す縦断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ
線に沿う断面図、図２（ｃ）は本発明による作用機構を
説明する硬質板と軟質板の拡大断面図である。

【図３】図３（ａ）は本発明の免震構造体の異なる実施
の形態を示す縦断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−
Ｂ線に沿う断面図、図３（ｃ）は本発明による作用機構
を説明する硬質板と軟質板の拡大断面図である。

【図４】高層建物等のロッキング振動の説明図である。

【図５】従来の免震構造体の引張力による破壊現象を説
明する硬質板と軟質板の拡大断面図である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ 免震構造体 ２ 硬質板 ３ 軟質板 ４ 積層ゴム ５，６ フランジ Ｘ 非接着部 Ｙ 不連続部分

Claims (3)

【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
   を有する免震構造体において、 該積層体の外周部を除く中央部に、前記軟質板と硬質板
   との非接着部が存在することを特徴とする免震構造体。
2. 【請求項２】 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
   を有する免震構造体において、 前記軟質板の内部に、該軟質板構成材料が化学的に結合
   していない不連続部分が存在することを特徴とする免震
   構造体。
3. 【請求項３】 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
   を有する免震構造体において、 該積層体の外周部を除く中央部に、前記軟質板と硬質板
   との非接着部が存在し、かつ、前記軟質板の内部に、該
   軟質板構成材料が化学的に結合していない不連続部分が
   存在することを特徴とする免震構造体。