TW202030426A - 防震裝置 - Google Patents

Abstract

提供一種不會損及所要求的防震性能，且屈曲性能及耐久性優異的防 震裝置。

具備有配置硬質材料(11)與軟質材料(12)而成的層積構造體(10)。構造體(10)係以末端區域(R1)、中央區域(R2)以及中間區域(R3)來被加以區劃。各末端區域(R1)、中央區域(R2)以及中間區域(R3)的硬質材料係末端硬質材料(111)、中央硬質材料(112)以及中間硬質材料(113)。末端材料(111)之寬度方向外緣(111e)、中間材料(113)之寬度方向外緣(113e)以及中央材料(112)之寬度方向外緣(112e)的軸向位置關係寬度方向外緣(111e)>寬度方向外緣(113e)>寬度方向外緣(112e)，進一步地，中央材料(112)之寬度方向外緣間的寬度W2對末端材料(111)之寬度方向外緣間的寬度W1之比(W2/W1)係0.6≦(W2/W1)≦0.97以下。

Description

防震裝置

本發明係關於一種防震裝置。

以往的防震裝置係有一種具備於上下方向交互配置硬質材料與軟質材料而成的層積構造體，而使該層積構造體中配置於上側及下側的至少一者之末端區域的末端硬質材料的寬度方向外緣會較配置於該層積構造體之中央區域的中央硬質材料要更延伸於寬度方向外側者(例如，參照專利文獻1。)。根據專利文獻1之防震裝置，即便在該層積構造體朝水平方向彈性變形時，仍可藉由讓該末端硬質材料支撐該中央硬質材料，來抑制起因於該層積構造體之屈曲而在壓縮側部分(該末端區域)所產生之局部應力集中之情事。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本特開2014-47926號公報

另一方面，防震裝置會藉由延長特有震動週期，來提高防震性能以保護該構造物。

根據專利文獻1之防震裝置，該末端硬質材料之寬度愈大，則屈曲改善之效果愈大。然而，在該末端硬質材料之寬度過大時，在讓該層積構造體產生較大彈性變形的情況，便會因為應力集中而使該末端硬質材料之寬度方向外緣相對於該軟質材料要容易剝離，在耐久性的面向上有改善的空間。進一 步地，雖屈曲改善效果會大幅地依存於上下末端硬質材料之寬度，但在專利文獻1所記載之防震裝置中，卻會有該構造物之特有震動週期變短之虞。

本發明之目的在於提供一種不會損及所要求的防震性能，且耐屈曲性能及耐久性優異的防震裝置。

本發明相關之防震裝置，係具備於上下方向交互配置硬質材料與軟質材料而成的層積構造體的防震裝置；該層積構造體係被區劃為：分別位於上側及下側的2個末端區域；位於該2個末端區域之間的中央區域；以及在該中央區域與該末端區域之間而鄰接位於該中央區域與該末端區域的2個中間區域；配置於該末端區域的硬質材料係至少1個末端硬質材料；配置於該中央區域的硬質材料係至少1個中央硬質材料；配置於該中間區域的硬質材料係至少1個中間硬質材料；該末端硬質材料之寬度方向外緣會位在較該中央硬質材料之寬度方向外緣要靠寬度方向外側，且該中間硬質材料之寬度方向外緣會位在較該中央硬質材料之寬度方向外緣要靠寬度方向外側，且會較該末端硬質材料之寬度方向外緣要靠寬度方向內側；進一步地，該中央硬質材料的寬度方向外緣間之寬度W2對該末端硬質材料的寬度方向外緣間之寬度W1的比(W2/W1)係0.6≦(W2/W1)≦0.97。根據本發明相關之防震裝置，便可成為一種不會損及所要求的防震性能，且耐屈曲性能及耐久性優異的防震裝置。

本發明相關之防震裝置係在該中間區域配置有複數該中間硬質材料；該複數中間硬質材料之寬度較佳地會隨著從該末端區域側朝向該中央區域側來變小。在此情況，便可更加抑制在末端區域所產生之局部的應力集中，而更能提升耐久性。

本發明相關之防震裝置係在該中央區域配置有複數該中央硬質材料；該複數中央硬質材料之寬度較佳地係相同。在此情況，即便中央硬質材料為複數，仍可更加確實地發揮所要求的防震性能。

本發明相關之防震裝置係在該末端區域配置有複數末端硬質材料；該複數末端硬質材料之寬度較佳地係相同。在此情況便可更加抑制在末端區域所產生的局部的應力集中，而可更加提升耐屈曲性能及耐久性。

本發明相關之防震裝置係在該末端區域配置有複數末端硬質材料；該複數末端硬質材料之寬度係可隨著從該中央區域側朝向該末端區域側來變大。

本發明相關之防震裝置中，在防震裝置之上下方向剖面觀察下，將鄰接於該中間硬質材料的該末端硬質材料與該中間硬質材料以及鄰接於該中間硬質材料的該中央硬質材料的各寬度方向外緣連接而成的虛擬稜線相對於上下方向而構成的銳角側之角度A係可成為45°~80°。在此情況，便可難以產生屈曲。

本發明相關之防震裝置中，在防震裝置之上下方向剖面觀察下，該虛擬稜線可為直線狀。在此情況，便可更加難以產生屈曲。

本發明相關之防震裝置中，該中間區域之上下方向高度H3對該層積構造體之上下方向高度H0的比(H3/H0)係可成為0.01~0.1。在此情況，便會使末端硬質材料之寬度方向外緣難以因應力集中而相對於軟質材料來剝離，而改善耐久性。

本發明相關之防震裝置中，該層積構造體之外面形狀在防震裝置之上下方向剖面觀察下，係可組合有直線形狀。在此情況，由於相對於外面為彎曲形狀者，可減少軟質材料所占之比例，故可使防震性能變好。

根據本發明，便可提供一種不會損及所要求的防震性能，且耐屈曲性能及耐久性優異的防震裝置。

1A:防震裝置(第1實施形態)

1B:防震裝置(第2實施形態)

10:層積構造體

11:硬質材料

111:末端硬質材料

112:中央硬質材料

113:中間硬質材料

111e:末端硬質材料之寬度方向外緣

112e:中央硬質材料之寬度方向外緣

113e:中間硬質材料之寬度方向外緣

12:軟質材料

A:角度

H0:層積構造體之上下方向高度

H3:中間區域之上下方向高度

L:虛擬稜線

△L1:末端硬質材料之寬度方向外緣與中間硬質材料之寬度方向外緣之間的差

△L2:中間硬質材料之寬度方向外緣與中央硬質材料之寬度方向外緣之間的差

R1:末端區域

R2:中央區域

R3:中間區域

W1:末端硬質材料之寬度方向外緣之間的寬度

W2:中央硬質材料之寬度方向外緣之間的寬度

圖1係以包含上下方向的剖面來概略地顯示本發明第1實施形態相關之防震裝置的剖面圖。

圖2係以包含上下方向的剖面來概略地顯示本發明第2實施形態相關之防震裝置的剖面圖。

以下，便參照圖式，就本發明各實施形態相關之防震裝置來加以說明。下述說明中，會就實質上相同的事項使用相同符號並省略其說明。

圖1中，符號1A係本發明第1實施形態相關之防震裝置。防震裝置1A係具備層積構造體10。層積構造體10係在上下方向(垂直方向)交互配置硬質材料11與軟質材料12而成。防震裝置1A係具有延伸於上下方向的中心軸O，並可沿著垂直軸來讓該中心軸O直立。

層積構造體10下端係固定有下部板體20。下部板體20係可固定於支撐大樓、橋、家等構造物(省略圖示)之基礎部(省略圖示)。層積構造體10上端係固定有上部板體30。上部板體30係可固定於例如上述構造物。本實施形態中，下部板體20及上部板體30係以圓形鋼板來加以形成。

硬質材料11係具有剛性之層。本實施形態中，硬質材料11係圓形金屬板，具體而言，係由圓形鋼板所構成。本實施形態中，軟質材料12係圓形彈性板，具體而言，係圓形橡膠板。本實施形態中，硬質材料11及軟質材料12係具有相同厚度。然而，硬質材料11及軟質材料12之厚度係可適當改變。進一步地，本實施形態中，硬質材料11之寬度方向外緣11e會與軟質材料12一同地藉由外層13來被加以披覆。外層13係圓筒形之橡膠板。然而，外層13可省略。

如圖1之虛線區域所示，層積構造體10係被區劃為：分別位在上側及下側的2個末端區域R1；位在2個末端區域R1之間的中央區域R2；以及在該中央區域R2與該末端區域R1之間而鄰接位在該中央區域R2與該末端區域R1的2個中間區域R3。其中，末端區域R1係所謂從層積構造體10上端連續於下方向的假想區域，或是從層積構造體10下端連續於上方向的假想區域的至少任一者的假想區域。又，中央區域R2係所謂位在層積構造體10之上下方向中央的假想區域。進一步地，中間區域R3係所謂從上側之末端區域R1下端連續於下方向的假想區域，或從下側之末端區域R1上端連續於上方向的假想區域的至少任一者的假想區域，且不包含中央區域R2之假想區域。

例如，末端區域R1、中央區域R2及中間區域R3係分別以末端區域R1之一邊的上下方向高度H1及另邊的上下方向高度H1’、中央區域R2之一邊的上下方向高度H2、中間區域R3之一邊的上下方向高度H3及另邊的上下方向高度H3’來加以設定。在此情況，層積構造體10之上下方向高度H0便以H0=H1+H1’+H2+H3+H3’來加以設定。作為具體例係舉有H/H0=0.01~0.24，H1’/H0=0.01~0.24，H2/H0=0.5~0.96，H3/H0=0.01~0.24，H3’/H0=0.01~0.24。

進一步地，層積構造體10中，配置於末端區域R1的硬質材料係至少1個末端硬質材料111。又，層積構造體10中，配置於中央區域R2的硬質材料係至少1個中央硬質材料112。進一步地，層積構造體10中，配置於中間區域R3的硬質材料係至少1個中間硬質材料113。本實施形態相關之防震裝置1A係具有1個末端硬質材料來作為末端硬質材料111。又，防震裝置1A係具有複數個(本實施形態中為10個)中央硬質材料來作為中央硬質材料112。本實施形態中，中央硬質材料112係相同的中央硬質材料。進一步地，防震裝置1A係具有1個中間硬質材料來作為中間硬質材料113。

又，層積構造體10中，末端硬質材料111之寬度方向外緣111e、中間硬質材料113之寬度方向外緣113e以及中央硬質材料112之寬度方向外緣112e的寬度方向位置關係會滿足以下關係式(1)。

末端硬質材料111之寬度方向外緣111e>中間硬質材料113之寬度方向外緣113e>中央硬質材料112之寬度方向外緣112e...式(1)

詳細而言，末端硬質材料111係具有在任何情況下都會位在較中央硬質材料112之寬度方向外緣112e要靠寬度方向外側的寬度方向外緣111e。例如，在末端硬質材料111為複數的情況，便會讓位在寬度方向外緣111e之最靠寬度方向內側的末端硬質材料111之該寬度方向外緣111e位在較中央硬質材料112之寬度方向外緣112e要靠寬度方向外側。進一步地，在中央硬質材料112為複數的情況，便會讓位在寬度方向外緣111e之最靠寬度方向內側的末端硬質材料111之該寬度方向外緣111e位在較任一者之中央硬質材料112之寬度方向外緣112e要靠寬度方向外側。又，中間硬質材料113係具有在任何情況下都會位在較中央硬質材料112之寬度方向外緣112e要靠寬度方向外側且較末端硬質材料111之寬度 方向外緣111e要靠寬度方向內側的寬度方向外緣113e。例如，在中間硬質材料113為複數的情況，便會讓位在寬度方向外緣113e之最靠寬度方向內側的中間硬質材料113之該寬度方向外緣113e位在較中央硬質材料112之寬度方向外緣112e要靠寬度方向外側。進一步地，在中央硬質材料112為複數的情況，便會讓位在寬度方向外緣113e之最靠寬度方向內側的中間硬質材料113之該寬度方向外緣113e位在較任一者之中央硬質材料112之寬度方向外緣112e要靠寬度方向外側。又，在中間硬質材料113為複數的情況，便會讓位在寬度方向外緣113e之最靠寬度方向外側的中間硬質材料113之該寬度方向外緣113e位在較末端硬質材料111之寬度方向外緣111e要靠寬度方向內側。進一步地，在末端硬質材料111為複數的情況，便會讓位在寬度方向外緣113e之最靠寬度方向外側的中間硬質材料113之該寬度方向外緣113e位在較任一者之末端硬質材料111之寬度方向外緣111e要靠寬度方向內側。

進一步地，在將末端硬質材料111之寬度方向外緣111e之間的寬度作為W1(以下亦稱為「末端硬質材料111之寬度W1」。)，將中央硬質材料112之寬度方向外緣112e之間的寬度作為W2(以下亦稱為「中央硬質材料112之寬度W2」。)時，中央硬質材料112之寬度W2對末端硬質材料111之寬度W1的比α(=W2/W1)會滿足以下關係式(2)。

0.6≦(W2/W1)≦0.97...式(2)

本實施形態中，硬質材料11係圓形板。又，本實施形態中，末端硬質材料111、中間硬質材料113以及中央硬質材料112係被同軸地配置於中心軸O上。本實施形態中，末端硬質材料111之寬度W1、中央硬質材料112之寬度W2、中間硬質材料113之寬度方向外緣113e之間的寬度W3(以下亦稱為「中間硬質材 料113之寬度W3」。)係硬質材料11之直徑。亦即，本實施形態中，中央硬質材料112之寬度W2對末端硬質材料111之寬度W1的比α係可置換為中央硬質材料112之直徑φ2對末端硬質材料111之直徑φ1的比(φ2/φ1)。

另外，硬質材料11並不限於圓形板，而可採用多角形等的異形板。在此情況，末端硬質材料111之寬度W1、中央硬質材料112之寬度W2、中間硬質材料113之寬度W3便可為硬質材料11之外接圓的直徑。又，α(=W2/W1)較佳地係0.6以上。更佳地係α=0.7~0.92之數值。在此情況，便可充分確保防震性能。在硬質材料為複數的情況，W1便為末端硬質材料111中的最大寬度，W2則為中央硬質材料112的最小寬度。

又，末端硬質材料111之寬度W1、中央硬質材料112之寬度W2及中間硬質材料113之寬度W的具體例係舉例有W2/W1=0.6~0.97，W3/W1=0.61~0.96。

根據本實施形態相關之防震裝置，由於末端硬質材料111係具有位在較中央硬質材料112之寬度方向外緣112e要靠寬度方向外側的寬度方向外緣111e，故即便層積構造體10急遽地產生彈性變形，仍因為末端硬質材料111會支撐中央硬質材料112，而可抑制起因於該層積構造體10之屈曲而在壓縮側部分(末端區域R1)所產生的局部性的應力集中。

另一方面，本發明人係在單純僅較大地確保末端硬質材料111之寬度W1的情況，確認到可提高屈曲特性。然而，由於僅單純加大W1，會使建築物等的構造物之特有震動週期變短，故會有無法發揮原本防震性能之問題。於是，本發明人進行努力試驗及研究的結果，發現到在較大地確保末端硬質材料111之寬度W1的情況，若是減小中央硬質材料112之寬度W2的話，便可抑制上述 構造物之特有震動週期變短的現象。具體而言，在中央硬質材料112之寬度W2對末端硬質材料111之寬度W1的比α為0.97以下的情況，確認到能較長地保持該上述構造物之特有震動週期，並提高屈曲特性。因此，根據本實施形態相關之防震裝置1A，由於中央硬質材料112之寬度W2對末端硬質材料111之寬度W1的比α會為0.97以下，故可提升屈曲性能，且不損及所要求之防震性能。又，在中央硬質材料112之寬度W2對末端硬質材料111之寬度W1的比α未達0.6的情況，中央硬質材料112之寬度會變小而使屈曲性能或荷重支撐能力下降。針對此，若是使中央硬質材料112之寬度W2對末端硬質材料111之寬度W1的比α成為0.6以上的話，便可得到屈曲性能改善效果，且荷重支撐能力亦不會下降。

除此之外，根據本實施形態相關之防震裝置1A，由於會將中央硬質材料113配置在中央區域R2與末端區域R1之間而鄰接位於中央區域R2與末端區域R1的2個中間區域R3，且該中央硬質材料113係具有位在較中央硬質材料112之寬度方向外緣112e要靠寬度方向外側且較末端硬質材料111之寬度方向外緣111e要靠寬度方向內側的寬度方向外緣113e，故在層積構造體10產生較大的彈性變形時，在鄰接於中間硬質材料113之末端硬質材料111的寬度方向外緣111e的壓縮側亦不會產生局部性的剝離。

亦即，在相較於水平剛性相等，α超過0.97的防震裝置之情況，本實施形態相關之防震裝置1A之耐屈曲性能會更加提升。又，在相較於末端硬質材料111之寬度W1相同，α超過0.97的防震裝置之情況，本實施形態相關之防震裝置1A係可更延長特有震動週期。進一步地，在相較於中央硬質材料112之寬度W2相同，α超過0.97的防震裝置之情況，本實施形態相關之防震裝置1A係可抑制在末端硬質材料111之寬度方向外緣111e的壓縮側所產生之局部性剝離。

從而，根據本實施形態相關之防震裝置1A，便會成為不會損及所要求之防震性能，且維持荷重支撐能力，並耐屈曲性能及耐久性優異的防震裝置。

另外，如上述，本實施形態中，末端區域R1係包含有1個末端硬質材料111。中央區域R2係包含有複數個中央硬質材料112。本實施形態中，中央硬質材料112之寬度W2係彼此相同。中間區域R3係包含有1個中間硬質材料113。

其中，根據本發明，防震裝置1係可在末端區域R1具有至少1個末端硬質材料來作為末端硬質材料111。在此情況，會讓各末端硬質材料111之寬度方向外緣111e位在較中央硬質材料112之寬度方向外緣112e要靠寬度方向外側。進一步地，各末端硬質材料111較佳地係分別使該末端硬質材料111之寬度W1隨著朝向中間區域R3而變小。

又，防震裝置1係在中央區域R2具有至少1個中央硬質材料來作為中央硬質材料112。在此情況，各中央硬質材料112較佳地係為相同中央硬質材料。

進一步地，防震裝置1係在中間區域R3具有至少1個中間硬質材料來作為中間硬質材料113。在此情況，各中間硬質材料113較佳地係位在較中央硬質材料112之寬度方向外緣112e要靠寬度方向外側且較末端硬質材料111之寬度方向外緣111e要靠寬度方向內側。進一步地，各中央硬質材料113較佳地係使該中央硬質材料113之寬度W3隨著從末端區域R1朝向中央區域R2側而變小。

又，末端硬質材料111之片數N1、中央硬質材料112之片數N2及中間硬質材料113之片數N3的具體例係舉有N1為1~10片，N3為1~3片。

在此，便參照圖1，分別在上下方向剖面觀察下(以包含防震裝置之中心軸的剖面來觀察的狀態)使用假想區劃線L1A~L3A及假想區劃線L1B~L3B來說明末端區域R1、中央區域R2及中間區域R3。

區劃線L1A係通過下部板體20及會與該下部板體20鄰接之軟質材料12之固定面的區劃線。區劃線L3A係通過下側之末端硬質材料111及會與該末端硬質材料111相鄰的中間硬質材料113之間的軟質材料12，並將該軟質材料12分割為上下兩個的區劃線。區劃線L2A係通過最下側之中央硬質材料112下端面的區劃線。

區劃線L1B係通過上部板體30及會與該上部板體30鄰接之軟質材料12之固定面的區劃線。區劃線L3B係通過上側之末端硬質材料111及會與該末端硬質材料111相鄰的中間硬質材料113之間的軟質材料12，並將該軟質材料12分割為上下兩個的區劃線。區劃線L2B係通過最上側之中央硬質材料112上端面的區劃線。

2個末端區域R1會如下述般被加以區劃。下側之末端區域R1係藉由區劃線L1A及區劃線L3A來被加以區劃。上側之末端區域R1係藉由區劃線L1B及區劃線L3B來被加以區劃。

中央區域R2係藉由區劃線L2A及區劃線L2B來被加以區劃。

2個中間區域R3會如下述般被加以區劃。下側之中間區域R3係藉由區劃線L3A及區劃線L2A來被加以區劃。上側之中間區域R3係藉由區劃線L3B及區劃線L2B來被加以區劃。

本實施形態相關之防震裝置1A係在中央區域R2配置有複數中央硬質材料112，該複數中央硬質材料112之寬度W2較佳地係相同。本實施形態 中，如上述，複數中央硬質材料112之寬度W2係相同。在此情況，即便中央硬質材料112為複數，仍可更確實地發揮所要求的防震性能。

又，本實施形態相關之防震裝置1A中，係可使層積構造體10之中間區域R3之上下方向高度H3對上下方向高度H0的比β(=H3/H0)成為0.01~0.1。在β未達0.01的情況，或β超過0.1的情況，抑制屈曲的效果會較小。本實施形態中，β係在0.01~0.1的範圍的數值。因此，根據本實施形態，便可更難以產生屈曲。

另外，中央區域R2之上下方向高度H2較佳地係H2/H0=0.5~0.96。在此情況，便可達成充分的防震功能。又，在此情況，層積構造體10較佳地係將H2為(0.5~0.96)×H0的區域作為中央區域R2，將中間區域R3之上下方向高度H3(H3’)為(0.01~0.1)×H0的區域作為中間區域R3，將該等外側之區域作為末端區域R1，而讓末端硬質材料111、中央硬質材料112及中間硬質材料113配置於該等各區域R1~R3。更佳地係，將H2為0.5~0.96×H0的區域作為中央區域R2，將H3(H3’)為0.01~0.1×H0的區域作為中間區域R3，將H1(H1’)為0.1~0.24×H0的區域作為末端區域R1。

接著，圖2中，符號1B係本發明第2實施形態相關之防震裝置。本實施形態中，末端區域R1係包含有複數(本實施形態中為2個)末端硬質材料111。本實施形態中，末端硬質材料111係相同的末端硬質材料，該末端硬質材料111之寬度W1會彼此相同。中央區域R2係包含有複數(本實施形態中為10個)中央硬質材料112。本實施形態中，中央硬質材料112係相同中央硬質材料，該中央硬質材料112之寬度W2係彼此相同。中間區域R3係包含有複數(本實施形態中為2個)中間硬質材料113。本實施形態中，中間硬質材料113之寬度W3會隨著從末端區域R1側朝向中央區域R2側來變小。本實施形態中，各中間硬質材料113之寬度 方向外緣113e係位在較中央硬質材料112之寬度方向外緣112e要靠寬度方向外側且較末端硬質材料111之寬度方向外緣111e要靠寬度方向內側。

本實施形態相關之防震裝置1B係在中間區域R3配置有複數中間硬質材料113，該複數中間硬質材料113之寬度W3較佳地係從末端區域R1側朝向中央區域R2側來變小。本實施形態中，複數中間硬質材料113之寬度W3係隨著從末端區域R1側朝向中央區域R2側來變小。在此情況，便可更加抑制在末端區域R1所產生的局部性的應力集中，而可更加提升耐久性。

本實施形態相關之防震裝置1B係在末端區域R1配置有複數末端硬質材料111，該複數末端硬質材料111之寬度W1較佳地係相同。本實施形態中，複數末端硬質材料111之寬度W1係相同。在此情況，由於末端硬質材料111為複數，故可更加抑制在末端區域R1所產生的局部性的應力集中，而可更加提升耐屈曲性能及耐久性。

本實施形態相關之防震裝置1B中，將鄰接於中間硬質材料113的末端硬質材料111與2個中間硬質材料113以及鄰接於中間硬質材料111的中央硬質材料112的各寬度方向外緣111e、113e、112e連接而成的虛擬稜線L在防震裝置1B之上下方向剖面觀察下，相對於上下方向而構成的銳角側之角度A可為45°~80°。在角度A未達45°的情況，抑制屈曲的效果會較小。在角度A超過80°的情況，抑制屈曲的效果亦較小，且容易在末端硬質材料111之寬度方向外緣111e的壓縮側產生局部性的剝離。根據本實施形態，虛擬稜線L在防震裝置1B的上下方向剖面觀察下相對於上下方向而構成的銳角側之角度A為45°~80°。本實施形態中，角度A係在45°~80°的範圍之數值。因此，根據本實施形態，屈曲改善效果會特別高。

特別是，本實施形態相關之防震裝置1B中，在該防震裝置1B之上下方向剖面觀察下，虛擬稜線L係直線狀。在此情況，便可更難以產生屈曲。

如上述，根據本發明之各實施形態，便可提供一種不會損及所要求的防震性能，且屈曲性能及耐久性優異的防震裝置。

本實施形態中，層積構造體10之外面形狀(輪廓形狀)在防震裝置之上下方向剖面觀察下，係組合有直線形狀。在此情況，於上下方向剖面觀察下，層積構造體10之輪廓形狀係末端硬質材料111之寬度方向外緣111e與中央硬質材料112之寬度方向外緣112e的差異較大的形狀，亦即，如圖1所示，為朝向中心軸O來鑿凹的形狀。從而，根據本實施形態，由於相較於外面為彎曲形狀者，可減少軟質材料所占之比例，故可使防震性能變好。然而，本發明相關之其他防震裝置係具有在防震裝置的上下方向剖面觀察下，將鄰接於中間硬質材料113之末端硬質材料111的寬度方向外緣111e、中間硬質材料113之寬度方向外緣113e以及鄰接於中間硬質材料113的中央硬質材料112的寬度方向外緣112e連接而成的虛擬稜線為朝向中心軸O而成為凸的曲線狀。亦即，根據本發明，亦包含在該防震裝置之上下方向剖面觀察下，層積構造體10之外面形狀為剖面圓弧狀、圓弧類似形狀等的朝向中心軸O而成為凸之彎曲形狀者。

特有震動週期係軟質材料12所占的比例愈多則愈短。因此，軟質材料12所佔的比例係減少為佳。根據本發明之防震裝置，在防震裝置之上下方向剖面觀察下，相較於層積構造體10之輪廓形狀僅為朝向中心軸O而成為凸之彎曲形狀的防震裝置，軟質材料12所占之比例會減少。從而，根據本發明之防震裝置，相較於外面為彎曲形狀之防震裝置，要更能發揮防震性能。

如上所述，僅不過是本發明數個實施形態，只要依照申請專利範圍的話，便可進行各種改變。例如，根據本發明，防震裝置可具備有栓(芯材)。具體而言，係可在各實施形態中，讓沿著中心軸O來延伸之栓貫穿於層積構造體10之中心部。該栓較佳地係藉由鉛、錫等的金屬來加以形成。上述各實施形態所採用的各種構成係可互相適當置換。例如，雖第2實施形態相關之防震裝置1B中，複數末端硬質材料111之寬度W1為相同，但該複數末端硬質材料111之寬度W1係可與該第2實施形態相關之中間硬質材料113相同隨著從末端區域R1側朝向中央區域R2側來變小。亦即，根據本發明，在末端區域R1配置有複數末端硬質材料111的情況，該複數末端硬質材料111之寬度W1亦可隨著從中央區域R2側朝向末端區域R1側來變大。

(解析)

為了確認本發明相關之防震裝置的效果，便進行基於W2/W1之FEM(Finite Element Method)解析(以下亦稱為「基於寬度比率之FEM解析」。)以及基於虛擬稜線L之角度A的FEM解析(以下亦稱為「基於角度之FEM解析」。)的2種解析。該FEM解析中，係就屈曲變形、破裂變形及特有震動週期來加以驗證。上述FEM解析係使用MSC Software製的Marc解析軟體。

上述FEM解析中，係使用會再現本發明第1實施形態相關之層積構造體10的輪廓形狀的解析模型。基於該寬度比率之FEM解析中係製作出6個解析模型。又，基於該角度之FEM解析中係製作出5個解析模型。該等FEM解析所使用的輸入荷重係1300kN。

硬質材料之網格係在每1層1邊為50~120mm左右的四面體中讓網格數為54個。軟質材料之網格係在每1層1邊為50~120mm左右的四面體中讓網格數為54個。又，以下[表1]係顯示解析模型的參數。

[表1]

以下[表2]係顯示以基於該寬度比率的FEM解析結果為基礎來評價之屈曲性能、耐久性能(破裂性能)及防震性能。在此，所謂「屈曲變形」係在解析模型產生屈曲時的變形(%)，該變形主要會產生在末端區域。又，所謂「改善屈曲變形」係在不包含本發明相關之防震裝置的數值範圍使以往層積構造體(此解析中係關聯性能為R=1之層積構造體)的屈曲變形為100時，為解析對象的解析模型的屈曲變形(%)之比例。從而，此評價係改善屈曲變形之數值愈大，便愈難產生屈曲，而判斷為屈曲性能良好。又，所謂「破裂變形」係在軟質材料產生破裂時之變形(%)，該變形主要會產生在末端區域。從而，此評價中，係破裂變形之數值愈大，則愈難產生破裂，而判斷為破裂性能良好。另外，「NA」係不可利用數值。又，「100%等價週期」T係如下般來求得。在描繪出層積構造體之變位(x)-荷重(y)圖表時，通常會成為循環狀。在此，以直線來連結循環上之最+(正)的變位x之位置與最-(負)的變位x之位置時，使該直線之傾斜成為k。然後，以T=2π√(m/k)來加以求得(m係層積構造體之質量)。從而，此評價係100%等價週期之數值愈大，則愈會判斷為防震性能良好。[表2]中，在屈曲變形為400% 以上的情況便為◎，而為良好的評價。又，在較以往構造要改善15%以上的情況變為○，而為大致良好的評價。進一步地，×為其之外而有改善空間的評價。

[表2]

參照表2，在W2/W1=0.55之解析模型中，耐久性能及防震性能之評價係認為有改善空間，另一方面，在0.6≦W2/W1的解析模型中，係認可耐久性能及防震性能為良好的性能。又，在W2/W1=0.98以上之解析模型中，屈曲性能之評價係認為有改善空間，另一方面，在W2/W1≦0.97的解析模型中，係認可屈曲性能為良好的性能。從而，從該等評價結果看來，得知若是在0.6≦W2/W1≦0.97的範圍之解析模型的話，在屈曲性能、耐久性能(破裂性能)及防震性能的任一者都為良好的性能。

又，以下[表3]係顯示以基於該角度的FEM解析結果為基礎來評價之屈曲性能。在此，「屈曲變形」及「改善屈曲變形」係與[表2]相同。又，所謂「端部拉伸變形」所指是相接於最外側(中心部相反側)之末端硬質材料端部的軟質材料相關的變形。此數值愈小，則為愈良好。進一步地，[表3]中，◎、○及×所示的評價亦與[表2]相同。

[表3]

參照表3，在虛擬稜線L之角度A為40°以下的解析模型及角度A為85°的解析模型中，屈曲性能及翹曲性能之評價係認為有改善空間，另一方面，在虛擬稜線L之角度A為40°~85°的解析模型中，係認可屈曲性能及翹曲性能為良好的性能。從而，得知若是在虛擬稜線L之角度A為40°~85°範圍的解析模型的話，屈曲性能便會為良好的性能。

1A:防震裝置(第1實施形態)

10:層積構造體

11:硬質材料

111:末端硬質材料

112:中央硬質材料

113:中間硬質材料

11e:硬質材料之寬度方向外緣

111e:末端硬質材料之寬度方向外緣

112e:中央硬質材料之寬度方向外緣

113e:中間硬質材料之寬度方向外緣

12:軟質材料

13:外層

O:中心軸

H0:層積構造體之上下方向高度

H1、H1’:末端區域之上下方向高度

H2:中央區域之上下方向高度

H3、H3’:中間區域之上下方向高度

R1:末端區域

R2:中央區域

R3:中間區域

W1:末端硬質材料之寬度方向外緣之間的寬度

W2:中央硬質材料之寬度方向外緣之間的寬度

W3:中間硬質材料之寬度方向外緣之間的寬度

L1A、L2A、L3A:假想區劃線

Claims (9)

1. 一種防震裝置，係具備於上下方向交互配置硬質材料與軟質材料而成的層積構造體的防震裝置；

   該層積構造體係被區劃為：分別位於上側及下側的2個末端區域；位於該2個末端區域之間的中央區域；以及在該中央區域與該末端區域之間而鄰接位於該中央區域與該末端區域的2個中間區域；

   配置於該末端區域的硬質材料係至少1個末端硬質材料；

   配置於該中央區域的硬質材料係至少1個中央硬質材料；

   配置於該中間區域的硬質材料係至少1個中間硬質材料；

   該末端硬質材料之寬度方向外緣會位在較該中央硬質材料之寬度方向外緣要靠寬度方向外側，且該中間硬質材料之寬度方向外緣會位在較該中央硬質材料之寬度方向外緣要靠寬度方向外側，且會較該末端硬質材料之寬度方向外緣要靠寬度方向內側；

   進一步地，該中央硬質材料的寬度方向外緣間之寬度W2對該末端硬質材料的寬度方向外緣間之寬度W1的比(W2/W1)係0.6≦(W2/W1)≦0.97。
2. 如申請專利範圍第1項之防震裝置，其中該中間區域係配置有複數該中間硬質材料；該複數中間硬質材料之寬度會隨著從該末端區域側朝向該中央區域側來變小。
3. 如申請專利範圍第1或2項之防震裝置，其中該中央區域係配置有複數該中央硬質材料；該複數中央硬質材料之寬度係相同。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之防震裝置，其中該末端區域係配置有複數末端硬質材料；該複數末端硬質材料之寬度係相同。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之防震裝置，其中該末端區域係配置有複數末端硬質材料；該複數末端硬質材料之寬度會隨著從該中央區域側朝向該末端區域側來變大。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之防震裝置，其中在防震裝置之上下方向剖面觀察下，將鄰接於該中間硬質材料的該末端硬質材料與該中間硬質材料以及鄰接於該中間硬質材料的該中央硬質材料的各寬度方向外緣連接而成的虛擬稜線相對於上下方向而構成的銳角側之角度A係45°~80°。
7. 如申請專利範圍第6項之防震裝置，其中在防震裝置之上下方向剖面觀察下，該虛擬稜線為直線狀。
8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之防震裝置，其中該中間區域之上下方向高度H3對該層積構造體之上下方向高度H0的比(H3/H0)係0.01~0.1。
9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之防震裝置，其中該層積構造體之外面形狀在防震裝置之上下方向剖面觀察下，係組合有直線形狀。

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