TW201819739A - 層疊橡膠支承 - Google Patents

Abstract

本發明的課題為提供一邊維持著通常地震時的層疊橡膠支承的性能，並在長時間地震時抑制能源吸收性能的降低。

其解決手段為層疊橡膠支承(1)，具備：層疊橡膠體(6)，在交替層疊橡膠層(2)與強化板(3)的層疊橡膠部具有貫穿上下方向的至少一個貫穿孔(6a)，及至少一支衰減體插塞(鉛插塞)(9)，封入貫穿孔，設強化板的總厚度為T_S，設橡膠層的總厚度為T_R，在層疊橡膠體上面顯示圓形的場合為直徑；上面顯示正方形的場合為一邊的長度；或上面顯示長方形的場合為短邊的長度設成D的場合，T_S≧26×T_R×D^-0.5，配置使各個強化板的內周圍面與上述衰減體插塞的外圍面抵接或接近，強化板的各個厚度可以是相同，也可以使強化板的一部份比其他強化板更厚。

Description

層疊橡膠支承

本發明是關於層疊橡膠支承，尤其是關於具備在交替層疊橡膠層與強化板的層疊橡膠體內吸收塑性金屬或摩擦材等的振動能時伴隨發熱的衰減體的層疊橡膠支承。

作為上述層疊橡膠支承的一例，在專利文獻1中，如第5圖表示，記載有層疊橡膠支承81係由：交替層疊橡膠層82與強化板83，上下具有厚壁鋼板84、85的層疊橡膠體86；分別安裝於上下構造物的安裝用鋼板87、88；在安裝用鋼板87、88與厚壁鋼板84、85之間傳遞水平力，並在層疊橡膠體86的貫穿孔86a具備封入鉛插塞89用的剪力鍵90、91；緊固安裝用鋼板87、88與厚壁鋼板84、85的螺栓93、94；及將安裝用鋼板87、88安裝於上下構造物用的孔95、96所構成。

具有上述構成的層疊橡膠支承81是配置在上部構造物與下部構造物之間，根據地震時等的擾動因上部構造物與下部構造物的水平相對位移而產生剪切變形時，動作使得水平荷重因橡膠層82的彈性變形與鉛插塞89的塑 性變形而衰減。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2015-45221號公報

但是，上述層疊橡膠支承81因長週期地震運動等承受多數次的重複變形時，藉吸收的能源使得鉛插塞89發熱，成為溫度上升的主因而確認為層疊橡膠支承81之能源吸收性能的降低。能源吸收性能的降低一旦產生時，造成上述構造物之反應位移的加大，會有對建築物功能的維持造成問題等之虞。

為此，本發明是鑒於上述習知的層疊橡膠支承的問題點所研創而成，提供一種一邊維持通常地震時的性能，並在長時間地震時可抑制能源吸收性能的降低的層疊橡膠支承為目的。

為達成上述目的，本發明的層疊橡膠支承，具備：層疊橡膠體，在交替層疊橡膠層與強化板的層疊橡膠部具有貫穿上下方向的至少一個貫穿孔，及至少一支衰減體插塞，封入上述貫穿孔，其特徵為：設上述強化板的 總厚度為T_S，設上述橡膠層的總厚度為T_R，在上述層疊橡膠體上面顯示圓形的場合為直徑；上面顯示正方形的場合為一邊的長度；或上面顯示長方形的場合為短邊的長度設成D的場合，T_S≧26×T_R×D^-0.5，配置使上述各個強化板的內周圍面與上述衰減體插塞的外圍面抵接或接近。

根據本發明，設強化板的總厚度比一般所使用的層疊橡膠支承的強化板的總厚度更厚，因此使熱容量變大，並配置使各個強化板的內周圍面與衰減體插塞的外圍面抵接或接近，因此強化板的板厚增厚的量，可將儲存於衰減體插塞的熱有效地排出至外部，因此可抑制長時間地震時的衰減體插塞的溫度上升。藉此，可一邊維持著通常地震時的層疊橡膠支承的性能，並抑制層疊橡膠支承的能源吸收性能的降低。

上述層疊橡膠支承中，可以設上述強化板的各個厚度相同，而可以一種類的強化板構成本發明的層疊橡膠支承。

上述層疊橡膠支承中，可以設上述強化板的一部份比厚度相同的其他的強化板更厚。可以使強化板的一部份厚度比習知的厚來構成本發明的層疊橡膠支承。此時，可以一部份的強化板作為位在衰減體插塞的垂直方向中央部的一片強化板，並且，也可以在衰減體插塞的垂直方向，至少透過一片其他的強化板彼此分開的複數的強化板。

又，也可以塑性變形進行振動能之吸收的衰 減材料形成上述衰減體插塞，此衰減材料是例如可使用鉛、錫、鋅、鋁、銅、鎳或該等的合金或非鉛系低熔點合金。

此外，也可以塑性流動進行振動能之吸收的衰減材料形成上述衰減體插塞，此衰減材料是例如可使用含熱硬化性樹脂與橡膠粉的材料。

如以上說明，根據本發明，提供一種層疊橡膠支承，可一邊維持著通常地震時的性能，並在長時間地震時可抑制能源吸收性能的降低。

1‧‧‧層疊橡膠支承

2‧‧‧橡膠層

3‧‧‧強化板

4‧‧‧上側厚壁鋼板

5‧‧‧下側厚壁鋼板

6‧‧‧層疊橡膠體

6a‧‧‧貫穿孔

7‧‧‧上側安裝用鋼板

8‧‧‧下側安裝用鋼板

9‧‧‧鉛插塞

10‧‧‧上側剪力鍵

11‧‧‧下側剪力鍵

13、14‧‧‧螺栓

15、16‧‧‧孔

21‧‧‧層疊橡膠支承

22‧‧‧橡膠層

23、23a‧‧‧強化板

24‧‧‧上側厚壁鋼板

25‧‧‧下側厚壁鋼板

26‧‧‧層疊橡膠體

26a‧‧‧貫穿孔

27‧‧‧上側安裝用鋼板

28‧‧‧下側安裝用鋼板

29‧‧‧鉛插塞

30‧‧‧上側剪力鍵

31‧‧‧下側剪力鍵

33、34‧‧‧螺栓

35、36‧‧‧孔

41‧‧‧層疊橡膠支承

42‧‧‧橡膠層

43、43a‧‧‧強化板

44‧‧‧上側厚壁鋼板

45‧‧‧下側厚壁鋼板

46‧‧‧層疊橡膠體

46a‧‧‧貫穿孔

47‧‧‧上側安裝用鋼板

48‧‧‧下側安裝用鋼板

49‧‧‧鉛插塞

50‧‧‧上側剪力鍵

51‧‧‧下側剪力鍵

53、54‧‧‧螺栓

55、56‧‧‧孔

61‧‧‧層疊橡膠支承

62‧‧‧橡膠層

63、63a‧‧‧強化板

64‧‧‧上側厚壁鋼板

65‧‧‧下側厚壁鋼板

66‧‧‧層疊橡膠體

66a‧‧‧貫穿孔

67‧‧‧上側安裝用鋼板

68‧‧‧下側安裝用鋼板

69‧‧‧鉛插塞

70‧‧‧上側剪力鍵

71‧‧‧下側剪力鍵

73、74‧‧‧螺栓

75、76‧‧‧孔

第1圖表示本發明的層疊橡膠支承的第1實施形態，(a)為上視圖，(b)為(a)的A-A線剖面圖。

第2圖表示本發明的層疊橡膠支承的第2實施形態，(a)為上視圖，(b)為(a)的B-B線剖面圖。

第3圖表示本發明的層疊橡膠支承的第3實施形態，(a)為上視圖，(b)為(a)的C-C線剖面圖。

第4圖表示本發明的層疊橡膠支承的第4實施形態，(a)為上視圖，(b)為(a)的D-D線剖面圖。

第5圖表示習知的層疊橡膠支承的一例，(a)為上視圖，(b)為(a)的E-E線剖面圖。

接著，針對實施本發明用的形態一邊參閱圖示並詳細說明。

第1圖是表示本發明的層疊橡膠支承的第1實施形態，該層疊橡膠支承1是與第5圖表示的層疊橡膠支承81同樣，交替層疊橡膠層2與強化板3，上下具有厚壁鋼板4、5的層疊橡膠體6；分別安裝於上下構造物的安裝用鋼板7、8；在安裝用鋼板7、8與厚壁鋼板4、5之間傳遞水平力，並在層疊橡膠體6的貫穿孔6a具備封入作為衰減體插塞的鉛插塞9用的剪力鍵10、11；緊固安裝用鋼板7、8與厚壁鋼板4、5的螺栓13、14；及將安裝用鋼板7、8安裝於上下構造物用的孔15、16所構成，各個強化板3的厚度是形成比第5圖表示的習知層疊橡膠支承81的強化板(標準強化板)83厚。

強化板3是以鋼板等形成，各個強化板3的厚度相同。在此，設橡膠層2的總厚度為T_R、層疊橡膠體6的直徑為D的場合，設定強化板3的總厚度T_S為T_S≧26×T_R×D^-0.5而較標準的強化板的總厚度大。此數式是考慮強化板3的厚度以根據橡膠層2的一層厚度來決定最小厚度，針對現在商品化的層疊橡膠支承而以層疊橡膠支承6的直徑D基準化後實驗性導出的數式。並將各個強化板3的內周圍面抵接在鉛插塞9的外圍面。

具有上述構成的層疊橡膠支承1是配置在上述 構造物與下部構造物之間，根據地震時等的擾動因上部構造物與下部構造物的水平相對位移而產生剪切變形時，藉著橡膠層2的彈性變形與鉛插塞9的塑性變形而動作使得水平荷重衰減。

在此，上述層疊橡膠支承1是設定使強化板3的厚度比強化板83更厚，強化板3與強化板83的片數相同的場合，層疊橡膠支承1側的熱容量變大，且板厚加大的量，可有效將儲存在鉛插塞9的熱排出至外部，因此可抑制長時間地震時之鉛插塞9的溫度上升。藉此，可一邊維持著通常地震時的層疊橡膠支承1的性能，並抑制層疊橡膠支承1的能源吸收性能的降低。

第2圖是表示本發明的層疊橡膠支承的第2實施形態，該層疊橡膠支承21是與第5圖表示的層疊橡膠支承81同樣，交替層疊橡膠層22與強化板23，上下具有厚壁鋼板24、25的層疊橡膠體26；分別安裝於上下構造物的安裝用鋼板27、28；在安裝用鋼板27、28與厚壁鋼板24、25之間傳遞水平力，並在層疊橡膠體26的貫穿孔26a具備封入鉛插塞29用的剪力鍵30、31；緊固安裝用鋼板27、28與厚壁鋼板24、25的螺栓33、34；及將安裝用鋼板27、28安裝於上下構造物用的孔35、36所構成，僅層疊橡膠支承26的垂直方向中央部的強化板23a形成板厚比其他強化板23的板厚更厚。

強化板23是以鋼板等形成，形成使強化板23a的板厚比厚度相同的其他強化板23的厚度大，設：強化板 23a的厚度為t_s，強化板23a產生的最大應力強度為σ_m，作用於層疊橡膠體26的垂直面壓為σ_c，橡膠層22的一層的厚度為t_r的場合，成為t_s≧3.3t_r/((σ_m/σ_c)-2)。其他強化板23的厚度是形成與第5圖表示的習知的層疊橡膠支承81的強化板83相同的厚度。

並且，與上述第1實施形態同樣，設橡膠層22的總厚度為T_R、層疊橡膠體26的直徑為D的場合，設定強化板23的總厚度T_S為T_S≧26×T_R×D^-0.5而較標準的強化板的總厚度大。並且，將各個強化板23(包括強化板23a)的內周圍面抵接於鉛插塞29的外圍面。

具有上述構成的層疊橡膠支承21是配置在上述構造物與下部構造物之間，根據地震時等的擾動因上部構造物與下部構造物的水平相對位移而產生剪切變形時，藉著橡膠層22的彈性變形與鉛插塞29的塑性變形而動作使得水平荷重衰減。

在此，上述層疊橡膠支承21是加大層疊橡膠體26的垂直方向中央部之強化板23a的板厚並將強化板23的總厚度設定成比習知的更厚，使得熱容量變大，且板厚加大的量，可有效將儲存在鉛插塞29的熱排出至外部，因此可抑制長時間地震時之鉛插塞29的溫度上升。藉此，可一邊維持著通常地震時的層疊橡膠支承21的性能，並抑制層疊橡膠支承21的能源吸收性能的降低。

第3圖是表示本發明的層疊橡膠支承的第3實施形態，該層疊橡膠支承41是與第5圖表示的層疊橡膠支 承81同樣，交替層疊橡膠層42與強化板43，上下具有厚壁鋼板44、45的層疊橡膠體46；分別安裝於上下構造物的安裝用鋼板47、48；在安裝用鋼板47、48與厚壁鋼板44、45之間傳遞水平力，並在層疊橡膠體46的貫穿孔46a具備封入鉛插塞49用的剪力鍵50、51；緊固安裝用鋼板47、48與厚壁鋼板44、45的螺栓53、54；及將安裝用鋼板47、48安裝於上下構造物用的孔55、56所構成，僅兩片的強化板43a形成板厚比其他強化板43的板厚更厚。

強化板43是以鋼板等形成，兩片的強化板43a的各板厚t_s是與上述同樣，設成t_s≧3.3t_r/((σ_m/σ_c)-2)。其他強化板43的厚度是形成與第5圖表示的習知的層疊橡膠支承81的強化板83相同的厚度。

並且，與上述第1、第2實施形態同樣，設橡膠層42的總厚度為T_R、層疊橡膠體46的直徑為D的場合，設定強化板43的總厚度T_S為T_S≧26×T_R×D^-0.5而較標準的強化板的總厚度大。並且，將各個強化板43(包括兩片強化板43a)的內周圍面抵接於鉛插塞49的外圍面。

藉此層疊橡膠支承41也可以和上述層疊橡膠支承21同樣，加大兩片強化板43a的板厚並將強化板43的總厚度設定成比習知的更厚，使得熱容量變大，且板厚加大的量，可有效將儲存在鉛插塞49的熱排出至外部，因此可抑制長時間地震時之鉛插塞49的溫度上升。藉此，可一邊維持著通常地震時的層疊橡膠支承41的性能，並抑制層疊橡膠支承41的能源吸收性能的降低。

第4圖是表示本發明的層疊橡膠支承的第4實施形態，該層疊橡膠支承61是與第5圖表示的層疊橡膠支承81同樣，交替層疊橡膠層62與強化板63，上下具有厚壁鋼板64、65的層疊橡膠體66；分別安裝於上下構造物的安裝用鋼板67、68；在安裝用鋼板67、68與厚壁鋼板64、65之間傳遞水平力，並在層疊橡膠體66的貫穿孔66a具備封入鉛插塞69用的剪力鍵70、71；緊固安裝用鋼板67、68與厚壁鋼板64、65的螺栓73、74；及將安裝用鋼板67、68安裝於上下構造物用的孔75、76所構成，僅三片的強化板63a形成板厚比其他強化板63的板厚更厚。

強化板63是以鋼板等形成，三片的強化板63a的各板厚t_s是與上述同樣，設成t_s≧3.3t_r/((σ_m/σ_c)-2)。其他強化板63的厚度是形成與第5圖表示的習知的層疊橡膠支承81的強化板83相同的厚度。

並且，與上述實施形態同樣，設橡膠層62的總厚度為T_R、層疊橡膠體66的直徑為D的場合，設定強化板63的總厚度T_S為T_S≧26×T_R×D^-0.5而較標準的強化板的總厚度大。並且，將各個強化板63(包括三片強化板63a)的內周圍面抵接於鉛插塞69的外圍面。

本實施形態也可以和上述實施形態同樣，加大三片強化板63a的板厚並將強化板63的總厚度設定成比習知的更厚，使得熱容量變大，且板厚加大的量，可有效將儲存在鉛插塞69的熱排出至外部，因此可抑制長時間地震時之鉛插塞69的溫度上升。藉此，可一邊維持著通常地 震時的層疊橡膠支承61的性能，並抑制層疊橡膠支承61的能源吸收性能的降低。

再者，上述的實施形態中，雖例示設強化板的板厚所有皆相同的場合，或一部份強化板的板厚比其他強化板的板厚更厚的場合，本發明不論各個強化板的板厚為何，強化板的總厚度T_S只要是在預定的範圍(上述T_S≧26×T_R×D^-0.5)內即可。

上述的實施形態中，強化板雖與鉛插塞抵接，但是在強化板與鉛插塞或者該等附近的部份形成包覆層的場合，則強化板與鉛插塞是成接近地配置。

並且，衰減體插塞較佳的例是藉塑性變形吸收振動能的衰減材料所構成，相關減衰材料可以是含鉛、錫、鋅、鋁、銅、鎳或鋅‧鋁合金等超塑性合金的該等合金或非鉛系低熔點合金所構成，或非鉛系低熔點合金(例如，錫-鋅合金、錫-鉍系合金及錫-銦系合金所選擇的含錫合金，具體是含錫42~43重量%及鉍57~58重量%的錫-鉍系合金等)所構成，並且，其他的較佳例是以塑性流動進行振動能的吸收的衰減材料所構成，相關的衰減材料，可包含熱硬化性樹脂與橡膠粉，具體是例如也可包含使所施加的振動藉著彼此的摩擦衰減的熱傳導性填充物，及使所施加的振動至少藉著與熱傳導性填充物的摩擦衰減的石墨。

又，上述的實施形態中，層疊橡膠體雖例示上面顯示圓形的場合，但層疊橡膠體為上面顯示正方形的 場合，式T_S≧26×T_R×D^-0.5的D是表示其一邊的長度，上面顯示長方形的場合表示其短邊的長度。

另外，作為衰減體插塞雖例示一支鉛插塞的場合，但是使用其他材料所構成衰減體插塞的場合或使用兩支以上衰減體插塞的場合，強化板的總厚度T_S只要是T_S≧26×T_R×D^-0.5即可。

並且，層疊橡膠體或衰減體插塞在上面顯示為相同面積時，複數支的場合較各一支的場合更能提升衰減體的發熱抑制效果。

在一部份強化板的板厚比其他強化板的板厚更厚的場合，具有減少衰減體的剪切部份之長寬比(H/D_p：H為剪切部份的高度，D_p為剪切部份的直徑)的效果，有助於磁滯形狀的穩定性、散熱特性的改善。上述的實施形態中，衰減體插塞雖貫穿厚強化板，但此時，上下厚壁鋼板間並非成為剪切部的高度，而是上下厚壁鋼板的其中之一與厚強化板間成為剪切部的高度。另一方面，衰減體插塞貫穿厚強化板的場合，厚強化板的厚度不足的場合，在不能稱以上下分割插塞。其範圍在設衰減體插塞的直徑為D_p，厚強化板一片的厚度為t_S的場合，成為D_p/5≦t_S程度。

接著，針對本發明的層疊橡膠支承的試驗例說明。

以第5圖表示的層疊橡膠支承81作為比較例，並以第1圖、第2圖表示的層疊橡膠支承1、21分別作為實 施例1、2。將各層疊橡膠支承的詳細構成顯示於表1。又，將試驗條件顯示於表2。本試驗例是進行實驗與解析，由於解析結果與實驗結果極為一致，因此在以下顯示解析結果作為試驗例。

將上述試驗結果顯示於表3。從同表可得知滿足上述T_S≧26×T_R×D^-0.5的實施例1及實施例2與比較例比較各總能源吸收量增大21%、13.7%，相對於初始屈服應力之試驗結束時的屈服應力的比例分別大6.9%、5.7%。

接著，針對上述層疊橡膠支承1、21、41，在進行利用假設東海‧東南海地震之東海地區的長週期地震三的圓形波的試驗時，顯示於表4的結果。從同表可得知實施例1及實施例2與比較例比較各總能源吸收量增大13.5%、8.2%，相對於初始屈服應力之試驗結束時的屈服應力的比例分別大8.3%、4.7%。

如以上說明，從試驗結果，根據本發明的層疊橡膠支承，也可一邊維持著通常地震時的性能，並在長時間地震時抑制能源吸收性能的降低。

Claims (9)

1. 一種層疊橡膠支承，具備：層疊橡膠體，在交替層疊橡膠層與強化板的層疊橡膠部具有貫穿上下方向的至少一個貫穿孔，及至少一支衰減體插塞，封入上述貫穿孔，其特徵為：設上述強化板的總厚度為T _S，設上述橡膠層的總厚度為T _R，在上述層疊橡膠體上面顯示圓形的場合為直徑；上面顯示正方形的場合為一邊的長度；或上面顯示長方形的場合為短邊的長度設成D的場合，T _S≧26×T _R×D ^-0.5，配置使上述各個強化板的內周圍面與上述衰減體插塞的外圍面抵接或接近。
2. 如申請專利範圍第1項記載的層疊橡膠支承，其中，上述強化板分別為厚度相同。
3. 如申請專利範圍第1項記載的層疊橡膠支承，其中，上述強化板的一部份比厚度相同的其他的強化板更厚。
4. 如申請專利範圍第3項記載的層疊橡膠支承，其中，上述一部份的強化板是位在上述衰減體插塞的垂直方向中央部的一片強化板。
5. 如申請專利範圍第3項記載的層疊橡膠支承，其中， 上述一部份的強化板是在上述衰減體插塞的垂直方向，至少透過一片上述其他的強化板彼此分開的複數的強化板。
6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項記載的層疊橡膠支承，其中，上述衰減體插塞是由塑性變形進行振動能之吸收的衰減材料所構成。
7. 如申請專利範圍第6項記載的層疊橡膠支承，其中，上述衰減材料為鉛、錫、鋅、鋁、銅、鎳或該等的合金或非鉛系低熔點合金所構成。
8. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項記載的層疊橡膠支承，其中，上述衰減體插塞是由塑性流動進行振動能之吸收的衰減材料所構成。
9. 如申請專利範圍第8項記載的層疊橡膠支承，其中，上述衰減材料包括熱硬化性樹脂與橡膠粉。