JPS62184256A - 免震装置 - 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、ａ器及び構造物に地震力を伝えないようにす
る為の免震装置に係り、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。

［従来の技術］ 複数個の鋼板とゴム板とを交互に積層した構造１ｈ　　
／　ｌｈ　　’Ｊｊ　　−／　　＋　　Ｉ　　　Ａｔ　
　　　ｌｊ、　＋、録ｒＮａ　＾Ｗｌ＝　　ＩＦ７　Ａ
ＪＩ−＋−１１＆　　Ｊ−−１−−Ｊ？　　一部材とし
て、最近注目をあびている。

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
率の小さい免震ゴム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作用を有し、
かかる作用により、地震により建物が受ける加速度は非
常に小さくなる。

このような免震ゴムにおいては、地震による変形後は再
び元の位置へ戻る（弾性変形）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為に、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時間にわたって残るため、この
横揺れ情が大きいと、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木管、ガス管、配線などの
備品の破壊をもたらす危険性がある。

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直ちに塑
性変形をする軟質金属などでできた塑性ダンパーを併用
する方法がとられている。

例えば、免震ゴムの内部をくり抜き、この部分に鉛を埋
め込み、地震時の鉛の塑性変形を利用して、免震ゴムに
ダンピング効果を付与することによって、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。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながらこのような免震装置では、ｔｔ＋震エネル
ギーの吸収機能は増大されるものの、塑性ダンパーが高
弾性であることに起因する新たな共震現象が高周波領域
に現われ免震装置としては好ましくない。

しかも、免震ゴムとダンパーを併用設置する方法は、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
な方法とはいえない。

また、鉛入り免震ゴムにおいては、大Ｊ１！！震の際の
免震ゴムの大変形時に、鋼板等の硬質板が鉛を傷つけ、
更に傷ついた鉛がゴム等の軟質板を傷つけるため、免震
ゴム全体の破断を引き起こし易い、しかも、傷ついた鉛
は、繰り返しの大変形によって容易に破断する。

［問題点を解決するための手段］ 一ヒ記問題点を解決するために、本発明の免震装置は、
従来免震ゴム素材として用いられている通常の低減衰ゴ
ムよりなる免震ゴムと、高減衰ゴムよりなる免震ゴムと
を並列に設置することにより、免震効果と減衰効果及び
耐クリープ性を兼備するように構成したものである。

即ち、木発明者らは、従来の免震ゴムの欠点を解消し、
減衰性を付与するには、変位復元力、縁り返し耐久性、
製造コスト、メインテナンス等を総合的に検討した結果
、ゴム自身の高減衰性（高ヒステリシス性）を利用する
のが最良の方法であると判断した。一方、特定のゴム材
料から最大の減衰効果を引出す方法について鋭意検討し
た結果、地震時にゴム自身が最大に変形するような構造
体、即ちゴム−硬質板積層構造体とするのが好適である
ことを見出し、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ゴムを創案
し、特許出願した。

ところで、この高減衰の免震ゴムにおいて、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
い材料程望ましい、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、また弾性率の温度依
存性が大きくなるなど、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。そこで、更に検討を重ね
た結果、基本的には、この高減衰免震ゴムと並列して従
来の低減衰免震ゴムを設置し、鉛直荷重の一部又は全部
を低減衰免震ゴムが支えるように設計することにより、
この問題を解決することができる、−Ｊ−ｔ、［Ｊ出１
　−に春１蒼九つ「計七符ト即ち、本発明の免震Ｒ１１
ｆは、後述の高減衰免震ゴムによって、免震装置として
必要な減衰性を発現させる一方、従来の低減衰免震ゴム
によって建物又は機器による鉛直荷重の一部又は全部を
支持させることによってクリープを所定以下にするよう
に構成したものである。

［作用］ 本発明において、高減衰の免震ゴムは、免震効果と供に
、優れたダンピング効果により良好な減衰性を発現する
。一方、低減衰の免震ゴムは、免震効果と共に、良好な
耐クリープ性を発現する。

このため、本発明の免震装置によれば、建物へ伝えられ
る揺れが緩和され、建物を安定性良く長期間確実に支承
することが可能となる。

［実施例］ 以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る免震装置１を建物２と
土台３との間に設置した状態を示す縦断面図である。

第１図に示す如く、本発明の免震装置ｌは、高減衰免震
ゴム４と低減衰免震ゴム５とを並列に設置した構成とさ
れている０図中、６．７．８．９はフランジである。本
発明において免震ゴム４．５は、いずれもゴム板１１．
１３と、鋼板等の剛性を有する硬質板１２．１４とをそ
れぞれ交互に積層して構成されている。

なお１本発明の免震装置において、高減衰免震ゴム４と
低減衰免震ゴム５とを、どのような割合（個数、断面積
等）で並列設置するか、あるいは、硬質板１２．１４と
ゴム板１１．１３との積層比をどのような値とするかは
、実際に装置を設置する構造物又は機器について要求さ
れる免震性能に対して、バネ定数、減衰効果、クリープ
性能、バネ定数の温度依存性などを加味して決定される
。

本発明において高減衰免震ゴム４のゴム板１１に用いら
れる高減衰ゴム、即ち、高ヒステリシスゴムは、その２
５℃、１００％引張変形時のヒステリシス比ｈｗが０．
２５〜０．７０であって、５Ｈｚ、０．０１％変形時の
一１０℃、３０℃における貯蔵弾性率Ｅ　（−１０）　
、Ｅ　（３０）の比Ｅ　（−１０）／　Ｅ　（３０）が
ｉ、ｏ〜３．０を満足する材料であることが好ましい。

一方、低減衰免震ゴム５のゴム板１３に用いられる低減
衰ゴム、即ち、低ヒステリシスゴムは、その２５℃、１
００％引張変形時のヒステリシスｉｔ　ｈ　０１が０．
０５〜０．２０であって、５Ｈｚ、０、Ｏ１％変形時の
一１０℃、３０℃における貯蔵弾性率Ｅ（−１０）　、
　Ｅ（３Ｇ）の比Ｅ（−１０）　／Ｅ（３０）が１．０
−１．５を満足する材料であることが好ましい。

以下にＬ記特性の好適範囲の理由について説明する。

■　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ｔ　ａｎａ値が用いられる。しかし
、周知の通り、ｔａｎδ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帽であり、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
に使用する材料のヒステリシスロス特性を記述するパラ
メータとしては不適当である。

そこで本発明では、２５℃、ｌＯＯ％引張変形時の材料
のヒステリシス比（ｈ　ｍ　）をロス特性のメジャーと
した。なお、引張速度２００　ｍ　ｍ　／ｍｉｎで、ｈ
ｅｍは、第２図の応力−歪曲線において の面積比で与えられる。

ｈｍは前述の如く、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ｈｍの範囲
が、好ましくは０．２５≦ｈ隣≦０．７０ より好ましくは ０．３０≦ｈｏｅ≦０．６５ であることが望まれる。

一方、低ヒステリシスゴム材料としては、２５℃におけ
るｈｗの範囲が ０．０５≦ｈｖａ≦０．２０ であることが望ましい。

■　材料の弾性率の温度依存性 周知の通り、免震特性に最も重要な影響を与えるのは、
免震構造体のタテバネ定数、ヨコバネ定数であり、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
にさらされる状態で用いられる。冬期には一１０℃、夏
期には３０℃の環境条件になることは十分考えられる。

９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、低温程硬くなる傾向を持つ
。更に材料のロス量が大きくなる程、大きな温度依存性
を示す傾向がある。

本発明においては、材料の弾性率の温度依存性は、高ヒ
ステリシスゴムに対しては、５Ｈｚ、０、Ｏ１％歪で動
的測定された貯蔵弾性率Ｅの−Ｉ　Ｏ’Ｃにおける値Ｅ
　（−１０）と３０℃におけるイば（Ｅ　（３０）との
比か に丁ましくは が望ましく、一方、低ヒステリシスゴムに対しては、 であることが望ましい。

なお、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
かなるものも用い得るが、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（ＣＲ）
、天然ゴム（ＮＲ）、　　イソプレンゴム（ＩＲ）、ス
チレンブタジェンゴム（ＳＢＲ）、　ブタジェンゴム（
Ｂ　Ｒ）等から選ばれる１種ないし２種以上からなるゴ
ムｌＯＯ重砥部に対し、シクロペンタジェンｖＡ脂又は
ジシクロペンタジェン樹脂を１５〜１００毛硼部配合し
加硫したものが破壊特性に優れかつ、金属との接着性も
優れていることから好ましく用いられる。

なお、−１−記ゴム材料に、各種充填剤、可塑剤、軟化
剤、オイル等の通常用いられる配合剤を配合してもよい
。

一方、低ヒステリシスゴム材料としては、前述した特性
を満足するゴムであればいかなるものも用いられる。

本発明において、硬質板１２．１４の材質としては、鋼
等の金属、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。

また、ゴム板１１．１３を及び硬質板１２゜１４の形状
は、円形、方形、その他五角形、六角形等の多角形とし
ても良い。

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。

なお、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。また、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％にもおよぶ引張歪
を受ける。しかして、このような引張応力や引張歪によ
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４においても、低
減衰免震ゴム５においても、第３図に示す如く、免震ゴ
ム４（又は５）の外周を耐候性に優れたゴム材料等の被
ｒＩＩ層１５で被覆するのが好ましい。

この被覆層１５のゴム材料としては、＃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、エチレンプロビレ７ゴム（ＦＲＰＴｏｌメＦ
：　Ｐ　ｎ　Ｍ　）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
ロプレンゴム等カ挙げられる。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、ｍｌ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、ゴム板１１．１３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
、クロロプレンゴムカ望ましく、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。

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、インプレンゴ
ム、スチレンブタジェンゴム、ブタジェンゴム、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。

特に、シクロペンタジェン又はジシクロペンタシエン樹
脂を、ゴム材料Ｉ　Ｑ　Ｑ　屯！１’＋部に対し１０〜
４０毛礒部、更にロジンを５〜２０刊ｊｔ部添加するこ
とにより、破壊特性、金属との接着性等が大幅に改良さ
れ、極めて有利である。

このようなゴム材料で形成される被覆層１５の厚さは、
一般に厚ければ厚い程、内部保護効果が高く好ましいが
、反面、コスト高となり、また加硫を遅らせるなどの問
題もおきる。このようなことから、被覆層１５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
性等が要求される場合においては、被覆層を３０　ｍ　
ｍを超える厚さとすることも可能である。

被覆層１５は、硬質板１２．１４及びゴム板１１．１３
と強固に接着することが重要であるが、接着は、 （→　ゴム板１１．１３のゴム材料（以下「内部ゴム」
ということがある、）と被覆層１５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。

（か　内１゛１ゴムのみ先に加硫した後、被覆ゴムを加
硫させて接着させる二段式加硫接着法。

■　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なえる。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、両者の間にト１４
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、また、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。

なお、ｆｊＳ１図又は第３図で説明した免震装置は本発
明の一実施例であって、本発明は何ら図示のものに限定
されるものではない。

例えば、高減衰免震ゴムと低減衰免震ゴムとは、第１図
の如く隔離した状態で並列設置されるのみではなく、両
免震ゴムを一体化したものとしても良い。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、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、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が減
少される。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、木管、ガス管、配線等の備
品が破壊することが防止される。

なお、本発明の免震装置は免震効果の他に、除振（防振
、抑振）等の優れた効果も十分に期待できるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る免震装置を示す断面図、
第２図は材料の応力−歪曲線を示すグラフ、第３図は本
発明の他の実施例に係る免震ゴムの縦断面図である。 ■・・・免震装置、　　　　４・・・高減衰免震ゴム、
５・・・低減衰免震ゴム、　　１５・・・被覆層。 代理人　　　弁理士　　　東　野　　剛第１図 第２図 歪−（１０（Ｊ’１０） 手続補正書 昭和６２年４月２１日 １１ｉ’（和６１年特ｒｌｌｉｎ第２５２９７号２　発
明の名称 免　　震　　装　　置 ３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　　　（５２７）株式会社ブリデストン４　代
理人 住　所　　東京都港区赤坂４丁目８番１９号〒１０７　
　赤坂表町ビル５０２号 ｔｔ（０３）４０８−０４７１　（代表）自　　発 ６　補正の対象　　　明細書の発明の詳細な説明の欄７
　補正の内容 （１）　明細書第１５項第２行に「ロジン」とあるのを
ｒロジン誘導体」と訂正する。 （２）　同第１５頁第４行に、「である。」とあるのを
ｒである。なお、この場合、ロジン誘導体としては、主
成分がアビエチン酸、ピ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系エステル、
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。１と訂正す
る。 以　　上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉛直荷重を支持しかつ水平方向に弾性変形する免
   震装置において、低減衰の積層ゴムと高減衰の積層ゴム
   とを並列に設置したことを特徴とする免震装置。
2. （２）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特許請求の範囲第１項に記載
   の免震装置。