TWI704303B - 防震支撐裝置 - Google Patents

Abstract

防震支撐裝置1具有交替積層之複數層彈性層2及剛性層3，並具備：圓筒狀積層體7，其具有被覆彈性層2及剛性層3之圓筒狀外周面4及5之圓筒狀被覆層6；上板10及下板11，其等安裝於積層體7之積層方向V之圓環狀之上端面8及下端面9；及作為減振體之鉛心17，其相對於彈性層2之內周面15及剛性層3之圓筒狀內周面16以及上板10之下表面12及下板11之上表面13無間隙地配置於由該彈性層2及剛性層3以及上板10及下板11包圍且自上板10之下表面12至下板11之上表面13沿積層方向V延伸之中空部14。

Description

防震支撐裝置

本發明係關於一種防震支撐裝置，其係配置於2個構造物間用於吸收兩構造物間之相對之水平振動之能量而降低對構造物之振動加速度之裝置，尤其是減弱地震能量而減低地震輸入加速度，防止建築物、橋樑等構造物之損壞。

已知一種防震支撐裝置，其具備具有交替積層之彈性層及剛性層以及由該等彈性層及剛性層之內周面界定之中空部之積層體，及配置於該積層體之中空部之鉛心。

如此之防震支撐裝置一方面以積層體及鉛心支撐構造物之鉛直載荷，並且以鉛心之塑形變形(剪切變形)而使由地震引起之構造物相對於積層體之積層方向之一端之水平方向振動衰減，另一方面以積層體之彈性變形(剪切變形)而抑制同樣由地震引起之積層體之積層方向之一端之水平方向振動向構造物傳遞。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平9-105441號公報

[專利文獻2]日本專利特開2009-8181號公報

[專利文獻3]日本專利特開2013-217483號公報

然而，於此種防震支撐裝置中，為了製得鉛心而於積層體之中空部壓入、填充鉛，但經壓入、填充而被積層體之剛性層及彈性層之內周面包圍之鉛心會因彈性層之彈性而被部分推回，使得鉛心因該推回而產生內壓。

若該產生之鉛心之內壓與彈性層之剛性之關聯不充分，則於防震支撐裝置之防震動作中，於鉛心之外周面與剛性層及彈性層之內周面之間產生間隙，而產生無法以鉛心有效地使振動衰減之虞。

如此之問題雖於鉛心中顯著地產生，但並不限定於如此之鉛心，於包含以塑性變形吸收振動能量之鉛、錫或非鉛系低熔點合金等之衰減材料之減振體中亦有可能產生。

本發明係鑒於上述諸點而完成者，其目的在於提供一種與先前之防震支撐裝置相比，可更無間隙地約束配置於積層體之中空部之減振體，因 而可獲得更穩定之防震特性，並可避免積層體之彈性層及減振體之疲勞、損壞，且耐久性、防震效果及製造性更為優異之防震支撐裝置。

本發明之防震支撐裝置具備：積層體，其具有交替積層之彈性層及剛性層；上板及下板，其等安裝於積層體之上端面及下端面；以及減振體，其配置於由彈性層及剛性層以及上板及下板包圍且自上板之下表面至下板之上表面沿積層方向延伸之中空部；且該防震支撐裝置係以積層體及減振體支撐施加於上板之積層方向之載荷，並且以在所支撐之積層方向之載荷下自減振體對上板之面壓Pr與在該載荷下積層體之對於載荷之受壓面之面壓P0之比Pr/P0為1.00以上(比Pr/P0≧1.00)，且配置於中空部之減振體之體積Vp與在未配置減振體且對積層體施加積層方向之載荷之狀態下之中空部之容積Ve之比Vp/Ve為1.02以上(比Vp/Ve≧1.02)之方式，將減振體配置於中空部。

又，本發明之防震支撐裝置具備：積層體，其具有交替積層之彈性層及剛性層；上板及下板，其等安裝於積層體之上端面及下端面；以及減振體，其相對於彈性層及剛性層以及上板及下板無間隙地配置於由該彈性層及剛性層以及上板及下板包圍且自上板之下表面至上板之上表面沿積層方向延伸之中空部；且該防震支撐裝置係以積層體及減振體支撐施加於上板之積層方向之載荷，並且以在所支撐之積層方向之載荷下自減振體對上板之面壓Pr與在該載荷下積層體之對於載荷之受壓面之面壓P0之比Pr/P0為1.00以上(比Pr/P0≧1.00)，且配置於中空部之減振體之體積Vp與在未 配置減振體且對積層體施加積層方向之載荷之狀態之中空部之容積Ve之比Vp/Ve為1.02以上(比Vp/Ve≧1.02)之方式，將減振體配置於中空部。

又，本發明之防震支撐裝置進而具備：積層體，其具有交替積層之彈性層及剛性層；上板及下板，其等安裝於積層體之上端面及下端面；以及減振體，其配置於由彈性層及剛性層以及上板及下板包圍且自上板之下表面至上板之上表面沿積層方向延伸之中空部；且該防震支撐裝置係以積層體及減振體支撐施加於上板之積層方向之載荷，並且一方面以減振體之塑性變形使相對於下板之上板之與積層方向正交之方向之振動衰減，另一方面以積層體之剪切彈性變形抑制下板之與積層方向正交之方向之振動向上板傳遞；以在所支撐之積層方向之載荷下自減振體對上板之面壓Pr與在該載荷下積層體之對於載荷之受壓面之面壓P0之比Pr/P0為1.00以上(比Pr/P0≧1.00)，且配置於中空部之減振體之體積Vp與在未配置減振體且對積層體施加積層方向之載荷之狀態下之中空部之容積Ve之比Vp/Ve為1.02以上(比Vp/Ve≧1.02)之方式，將減振體配置於中空部。

除此以外，本發明之防震支撐裝置更具備：積層體，其具有剛性層交替積層之彈性層；上板及下板，其等安裝於積層體之上端面及下端面；以及減振體，其相對於彈性層及剛性層以及上板及下板無間隙地配置於由該彈性層及剛性層以及上板及下板包圍且自上板之下表面至下板之上表面沿積層方向延伸之中空部；且該防震支撐裝置係以積層體及減振體支撐施加於上板之積層方向之載荷，並且一方面以減振體之塑性變形使相對於下板之上板之與積層方向正交之方向之振動衰減，另一方面以積層體之剪切 彈性變形抑制下板之與積層方向正交之方向之振動向上板傳遞，；以在所支撐之積層方向之載荷下自減振體對上板之面壓Pr與在該載荷下積層體之對於載荷之受壓面之面壓P0之比Pr/P0為1.00以上(比Pr/P0≧1.00)，且配置於中空部之減振體之體積Vp與在未配置減振體且對積層體施加積層方向之載荷之狀態下之中空部之容積Ve之比Vp/Ve為1.02以上(比Vp/Ve≧1.02)之方式，將減振體配置於中空部。

本發明係基於以下見解而完成者，即，根據在自所支撐之構造物對上板施加之載荷(鉛直載荷)下彈性層於積層方向(鉛直方向)上被壓縮因而中空部之高度(積層方向之長度)變低(變短)時，減振體推壓彈性層之內周面而使彈性層部分地沿與積層方向正交之方向(水平方向，即剪切方向)延伸，基於該延伸，換言之，基於減振體對彈性層之內周面之推壓引起之彈性層之彈性反作用力，減振體中產生之內壓且為自減振體對上板之面壓Pr與在該載荷下積層體之對於載荷之受壓面之面壓P0之比Pr/P0，以及配置於中空部之減振體之體積Vp與將減振體配置於中空部之前且對積層體施加積層方向之載荷之狀態下之中空部(以下，稱為縮小中空部)之容積Ve之比Vp/Ve分別成為一定之關係而將減振體配置於中空部之防震支撐裝置，能夠將減振體相對於積層體更無間隙地約束，且耐久性、防震效果及製造性尤其優異。

基於如此之見解，於本發明之防震支撐裝置中，若以比Pr/P0為1.00以上(比Pr/P0≧1.00)，較佳為超過1.00(比Pr/P0>1.00)，更佳為1.09以上(比Pr/P0≧1.09)，尤佳為2.02以上(比Pr/P0≧2.02)，最佳為2.50以上(比 Pr/P0≧2.50)之方式，且，比Vp/Ve為1.02以上(比Vp/Ve≧1.02)，較佳為1.07以下(比Pr/P0≦1.07)之方式，將減振體配置於中空部，則相較於以比Pr/P0小於1.00而比Vp/Ve為1.02以上，或比Vp/Ve小於1.02而比Pr/P0為1.00以上之方式將減振體配置於中空部之情形，即使於與積層方向正交之方向之積層體之剪切彈性變形中，亦可更無間隙地以彈性層及剛性層以及上板及下板約束配置於中空部之減振體，其結果，可提供一種可獲得更穩定之防震特性並且可更加避免彈性層及減振體之疲勞、損壞，且耐久性、防震效果及製造性更為優異之防震支撐裝置。

縮小中空部之容積Ve係根據施加於積層體之鉛直方向的載荷即彈性層與剛性層之積層方向之載荷，換言之，根據防震支撐裝置所支撐之構造物的重量而增減，且，與配置有相對於縮小中空部之容積Ve超過1.00倍之體積之減振體之狀態下之中空部之容積亦不相同。

然而，於以比Pr/P0小於1.00(比Pr/P0<1.00)且比VP/Ve小於1.02(Vp/Ve<1.02)之方式將減振體配置於中空部之情形時，相較於以比Pr/P0小於1.00而比Vp/Ve為1.02以上、或比Vp/Ve小於1.02而比Pr/P0為1.00以上之方式將減振體配置於中空部之情形，更容易於界定中空部之彈性層及剛性層以及上板及下板、和與該等相接之減振體之外周面之間產生間隙，因此於防震支撐裝置之作動中，即，在對防震支撐裝置重複施加橫向力之期間，容易於積層體之內周面與減振體之外周面之間產生間隙，從而顯示出不穩定之防震特性。推測此係由於減振體至少於剪切方向(水平方向)上未被積層體無間隙地約束，而於減振體產生剪切變形以外之變形 所導致者。

另一方面，亦已得知以下問題：於將減振體配置得較縮小中空部之容積Ve之1.12倍更多(比Vp/Ve>1.12)之情形或比Pr/P0大於5.90(比Pr/P0>5.90)之情形時，減振體會較大地咬入彈性層，彈性層中之積層體之內周面過度地成為凹面，該部位附近之彈性層與剛性層之間的剪切應力變得過大，若為如此過度地產生剪切應力之狀態，會加快彈性層之劣化，耐久性變差，而且，若要將減振體壓入較縮小中空部之容積之1.12倍更多的量，或是要製造Pr/P0大於5.90之防震支撐裝置，不僅必須極力增大減振體對中空部之壓入力，且有因壓入而損壞積層體之彈性層之虞，而難以製造防震支撐裝置。

於本發明中，減振體之較佳例亦可為包含以塑形變形吸收振動能源之衰減材料，此種衰減材料包含鉛、錫或非鉛系低熔點合金(例如，選自錫-亞鉛系合金、錫-鉍系合金及錫-銦系合金之錫含有合金，具體而言，包含錫42~43重量%及鉍57~58重量%之錫-銦系合金等)。

於本發明中，關於上板及積層方向上最上層之剛性層，其較佳例為，上板具備具有上部貫通孔之上部凸緣板、及於該上部貫通孔中固著於上部凸緣板之上部閉塞板，減振體之積層方向之上端面無間隙地接觸於上部閉塞板之積層方向之下端面，減振體之積層方向之上端部之外周面無間隙地接觸於界定上部貫通孔之上部凸緣板之內周面；另一較佳例為，積層方向上最上層之剛性層具有於其上表面開口、具有積層方向之較中空部之 上部之徑更大徑且連通於該中空部之上部之第一凹部，上板具備：具有於其下表面開口、具有與第一凹部之徑同徑且於積層方向上與第一凹部對向之第二凹部之上部凸緣板，以及一方面於該第二凹部中嵌固於上部凸緣板、另一方面於第一凹部中嵌固於最上層之剛性層之上部剪力榫，且減振體之積層方向之上端部之外周面係無間隙地接觸於界定中空部之上部之最上層之剛性層之內周面。

於本發明中，關於下板及積層方向上最下層之剛性層，其較佳例為，下板具備具有下部貫通孔之下部凸緣板、及於該下部貫通孔中固著於下部凸緣板之下部閉塞板，減振體之積層方向之下端面係無間隙地接觸於下部閉塞板之積層方向之上端面，且減振體之積層方向之下端部之外周面無間隙地接觸於界定下部貫通孔之下部凸緣板之內周面；另一較佳例為，積層方向上最下層之剛性層具有於其下表面開口、具有較積層方向之中空部之下部之徑更大徑且連通於該中空部之下部之第三凹部，下板具備：具有於其上表面開口、具有與第三凹部之徑同徑且於積層方向上與第三凹部對向之第四凹部之下部凸緣板，以及一方面於該第四凹部嵌固於下部凸緣板、另一方面於第三凹部中嵌固於最下層之剛性層之下部剪力榫，且減振體之積層方向之下端部之外周面係無間隙地接觸於界定中空部之下部之最下層之剛性層之內周面。

上部凸緣板及下部凸緣板，其外緣可為圓形或橢圓形，或者取而代之，其外緣可為矩形或方形。

於本發明中，作為彈性層之素材，可列舉天然橡膠、矽橡膠、高衰減橡膠、聚氨酯橡膠或氯丁二烯橡膠等，但較佳為天然橡膠；彈性層之各層較佳為於無負載狀態(未對上板施加所支撐之積層方向之載荷之狀態)下具有1mm~30mm左右之厚度，但並未限定於此；又，作為剛性層之素材，可列舉鋼板、碳纖維、玻璃纖維或芳香族聚醯胺纖維等纖維補強合成樹脂板或纖維補強硬質橡膠板等；剛性層之各層可具有1mm~6mm左右之厚度，又，最上層及最下層之剛性層可具有10mm~50mm左右之厚度，但並未限定於此；除此以外，彈性層及剛性層於其片數亦未特別限定，但自所支撐之構造物之載荷、剪切變形量(水平方向應變量)、彈性層之彈性率、預測對構造物之振動加速度及振動週期之大小之觀點來看，為了獲得穩定之防震特性，只要決定彈性層及剛性層之材質及片數即可。

又，於本發明中，彈性層及減振體較佳為圓環狀體及圓柱狀體，但亦可為其他形狀者，例如亦可為橢圓或方形體及橢圓或方形體者；中空部可為1個，或者取而代之，防震支撐裝置可為：具有複數個中空部，於該複數個中空部分別配置減振體而構成防震支撐裝置；關於該等複數個中空部各者，比Pr/P0及比Vp/Ve無需相同，比Pr/P0及比Vp/Ve可彼此不同；又，關於該等複數個中空部各者，比Pr/P0及比Vp/Ve如上所述，較佳為1.00以上及1.02以上，但亦可僅就複數個中空部之一部分，其比Pr/P0及比Vp/Ve為1.00以上及1.02以上。

於本發明之較佳例中，剛性層具備分別配置於積層體之其各端面側之厚壁剛性板，且減振體之一端部密著配置於由一厚壁剛性板之內周面界 定之中空部之一端部，減振體之另一端部密著配置於由另一厚壁剛性板之內周面界定之中空部之另一端部。

根據本發明，可特定地無間隙地約束配置於積層體之中空部之減振體，其結果，可提供一種可獲得穩定之防震特性，並且可避免積層體之彈性層及減振體之疲勞、損壞，且耐久性、防震效果及製造性尤其優異之防震支撐裝置。

1:防震支撐裝置

2:彈性層

3:剛性層

4、5:外周面

6:被覆層

7:積層體

8:上端面

9:下端面

10:上板

11:下板

12:下表面

13:上表面

14:中空部

15:內周面

16:內周面

17:鉛心

21:上表面

22:內周面

23:凹部

24:螺絲孔

25:上部

26:下表面

27:內周面

28:凹部

29:螺絲孔

30:下部

31:外周面

32:上端面

33:下端面

34:內周面

41:凹部

42:下表面

43:上部凸緣板

44:下表面

45:上部剪力榫

46:外周面

47:貫通孔

48:貫通孔

49:螺栓

51:上端面

52:上端部

53:外周面

61:凹部

62:上表面

63:下部凸緣板

64:上表面

65:下部剪力榫

66:外周面

67:貫通孔

68:貫通孔

69:螺栓

71:下端面

72:下端部

73:外周面

81:凹部

82:內周面

83:凸面

I:線

h:高度

H:水平方向

Fr:反作用力

R:圓周方向

t1:厚度

t2:厚度

t3:厚度

V:積層方向

W:載荷

圖1係本發明之較佳之實施形態之例之圖2之I-I線向視剖面說明圖。

圖2係圖1所示之例之局部剖視俯視說明圖。

圖3係圖1所示之例之局部放大剖面說明圖。

圖4係本發明之較佳實施例1之水平位移與水平應力之歷程特性之試驗結果說明圖。

圖5係本發明之較佳實施例2之水平位移與水平應力之歷程特性之試驗結果說明圖。

圖6係本發明之較佳實施例3之水平位移與水平應力之歷程特性之試驗結果說明圖。

圖7係比較例1之水平位移與水平應力之歷程特性之試驗結果說明圖。

圖8係比較例2之水平位移與水平應力之歷程特性之試驗結果說明圖。

以下，基於如圖所示之較佳之具體例說明本發明及其實施形態。另，本發明完全不受該等例之限定。

圖1至圖3所示之本例之防震支撐裝置1除具備交替積層之複數個彈性層2及剛性層3外，並具備：圓筒狀積層體7，其具有被覆彈性層2及剛性層3之圓筒狀外周面4及5之圓筒狀被覆層6；上板10及下板11，其等安裝於積層體7之積層方向(於本例中亦為鉛直方向)V之圓環狀之上端面8及下端面9；以及作為減振體之鉛心17，其相對於彈性層2之內周面15和剛性層3之圓筒狀內周面16以及上板10之下表面12和下板11之上表面13無間隙地配置於中空部14，該中空部14係由該彈性層2和剛性層3以及上板10和下板11包圍，且自上板10之下表面12至下板11之上表面13沿積層方向V延伸。

由厚度t1=2.5mm之天然橡膠製之圓環狀之橡膠板構成之彈性層2各者於積層方向V上硫化接著於對向之剛性層3之積層方向V之上表面及下表面。

於剛性層3中，於積層方向V上最上層及最下層之剛性層3各者係由厚度t2=20mm之圓環狀之彼此相同之鋼板構成，最上層之剛性層3具有於其上表面21開口且以圓筒狀內周面22界定之凹部23，以及同樣地於上表面21開口且於圓周方向R上等角度間隔地配置之複數個螺絲孔24；以具有較 界定積層方向V上之中空部14之上部25之最上層之剛性層3之內周面16之徑更大徑之內周面22界定之凹部23係連通於該中空部14之上部25，最下層之剛性層3具有於其下表面26開口且以與內周面22同徑之圓筒狀內周面27界定之凹部28、以及同樣地於下表面26開口且於圓周方向R上等角度間隔地配置之複數個螺絲孔29；以具有較界定積層方向V上之中空部14之下部30之最下層之剛性層3之內周面16之徑更大徑之內周面27而界定之凹部28係連通於該中空部14之下部30，於積層方向V上配置於最上層之剛性層3與最下層之剛性層3之間之剛性層3各者係由較最上層及最下層之剛性層3更薄之厚度t3=1.6mm之圓環狀之彼此相同之鋼板構成。

由厚度5mm左右且與彈性層2相同之天然橡膠構成、且具有圓筒狀外周面31以及圓筒狀上端面32及下端面33之被覆層6係於其圓筒狀內周面34硫化接著於外周面4及5。

上板10具備：具有與凹部23同徑且於積層方向V上於下表面42具有與凹部23對向之凹部41之圓板狀的上部凸緣板43，以及一方面於凹部41中嵌固於上部凸緣板43，另一方面於凹部23中嵌固於最上層之剛性層3且具有圓形之下表面44之上部剪力榫45；且，具有圓筒狀外周面46之上部凸緣板43除具有凹部41外，並具有於積層方向V上對應於複數個螺絲孔24而於圓周方向R上等角度間隔地配置之複數個貫通孔47，以及於外周面46之附近於圓周方向R上等角度間隔地配置之複數個貫通孔48，一方面經由插入於貫通孔47之各者且經由於螺絲孔24之各者中螺合於最上層之剛性層3之螺栓49而固定於最上層之剛性層3，另一方面經由插入於貫通孔48 之固定螺栓而固定於所支撐之上部之構造物。

且，具備上部凸緣板43與上部剪力榫45之上板10之下表面12由下表面42與下表面44構成，由上表面21與上端面32構成之上端面8係無間隙地接觸於下表面12之下表面42，鉛心17係於其圓形之上端面51無間隙地接觸於下表面12之下表面44，配置於上部25之鉛心17之積層方向V之上端部52之外周面53係無間隙地接觸於最上層之剛性層3之內周面16。

下板11具備：與凹部28同徑且於積層方向V上於上表面62具有與凹部28對向之凹部61之圓板狀之下部凸緣板63，以及一方面於凹部61中嵌固於下部凸緣板63，另一方面於凹部28中嵌固於最下層之剛性層3且具有圓形之上表面64之下部剪力榫65，具有圓筒狀外周面66之下部凸緣板63除了凹部61以外，並具有於積層方向V上對應於複數個螺絲孔29而於圓周方向R上等角度間隔地配置之複數個貫通孔67，以及於外周面66之附近於圓周方向R上等角度間隔地配置之複數個貫通孔68，一方面經由插入於貫通孔67各者且於螺絲孔29各者中螺合於最下層之剛性層3之螺栓69而固定於最下層之剛性層3，另一方面經由插入於貫通孔68之固定螺栓而固定於所載置之下部之構造物。

且，具備下部凸緣板63與下部剪力榫65之下板11之上表面13由上表面62與上表面64構成，由下表面26與下端面33構成之下端面9係無間隙地接觸於上表面13之上表面62，鉛心17以其圓形之下端面71無間隙地接觸於上表面13之上表面64，配置於下部30之鉛心17之積層方向V之下端部72 之外周面73無間隙地接觸於最下層之剛性層3之內周面16。

將作為以塑性變形吸收振動能源之衰減材料且包含具有純度99.9%以上之純粹度之鉛之鉛心17壓入、填充於由下表面44、內周面15及16以及上表面64界定之中空部14，以如此之壓入、填充，鉛心17即使處於未對上板10施加來自所支撐之上部之構造物之積層方向V之載荷W之狀態(無載荷下)下，仍相對於該下表面44、外周面4及5以及上表面64無間隙地配置，且與彈性層2之彈性力對抗而朝向彈性層2於水平方向(剪切方向)H延伸且若干咬入彈性層2，而將彈性層2之內周面15設為凹部81，其結果，包含內周面15及16之積層體7之內周面82一方面於該彈性層2之內周面15之位置成為凹部81，另一方面，於剛性層3之位置成為凸面83；在來自所支撐之上部之構造物之積層方向V之載荷W施加於上板10之狀態下(載荷下)，彈性層2於積層方向V上壓縮，彈性層2之厚度t1變得小於2.5mm，防震支撐裝置1之高度h變低，其結果，壓入、填充於中空部14之鉛心17與彈性層2之彈性力對抗且藉由該彈性層2向水平方向H延伸而咬入彈性層2，而將彈性層2之內周面15更加擴大而形成朝水平方向(剪切方向)H凹陷之凹部81。

鉛心17係以如下方式密著配置於中空部14：在來自所支撐之上部之構造物之積層方向V之荷重(積層方向V之向下之力)W施加於上板10之狀態下自鉛心17對上板10之上部剪力榫45之反作用力(積層方向V之向上之力)Fr所產生之面壓Pr(=Fr/Sr(鉛心17之上端面51之面積)：N/m²，其中N為牛頓，以下相同)與該載荷W對積層體7之受壓面產生之面壓P0(=W/S0(相 對於積層體7之載荷W之受壓面積)：N/m²)之比Pr/P0為1.00以上，且，鉛心17之體積Vp與在未配置鉛心17且對積層體7施加積層方向V之載荷W之狀態下之中空部14之容積Ve之比Vp/Ve為1.02以上。

以上之防震支撐裝置1分別經由插入於貫通孔68之固定螺栓而將下部凸緣板63固定於下部之構造物、經由插入於貫通孔48之固定螺栓而將上部凸緣板43固定於上部之構造物而配置於下部及上部之構造物間，承受上部之構造物之載荷W，一方面以積層體7及鉛心17支撐施加於上板10之積層方向V之載荷W並以鉛心17之塑性變形使相對於下板11之上板10之水平方向H之振動衰減，另一方面以積層體7之水平方向H之剪切彈性變形抑制下板11之水平方向H之振動向上板10傳遞。

於製造防震支撐裝置1之情形時，首先，交替積層成為彈性層2之圓環狀之厚度t1=2.5mm之複數片橡膠板與成為最上層及最下層之剛性層3間之剛性層3之圓環狀之厚度t3=1.6mm之複數片鋼板，於其下表面及上表面配置成為最上層及最下層之剛性層3之圓環狀之厚度t2=20mm之鋼板，藉由模內之加壓下之硫化接著等形成相互固定該等而成之積層體7，其後，經由螺栓69將由下部剪力榫65及下部凸緣板63構成之下板11固定於最下層之剛性層3，其次，計量未配置鉛心17且對積層體7施加積層方向V之載荷W之狀態下之中空部14之容積Ve，於該計量後，為了於中空部14形成鉛心17，將具有1.02×Ve以上之體積Vp之純度99.9%以上之鉛壓入中空部14。鉛之壓入係以將鉛心17藉由積層體7而於中空部14無間隙地被約束之方式藉由液壓撞柱等將鉛壓入中空部14而進行，壓入鉛之後，經由 螺栓49將由上部凸緣板43與上部剪力榫45構成之上板10固定於最上層之剛性層3。另，於藉由模內之加壓下之硫化接著而形成積層體7時，亦可將覆蓋彈性層2及剛性層3之外周面4及5而成為被覆層6之膠片捲繞於外周面4及5，而與該硫化接著之同時形成硫化接著於彈性層2及剛性層3之外周面4及5之被覆層6。又，於此種形成中，亦可使成為彈性層2之橡膠板之內周側之一部分流動而覆蓋剛性層3之內周面16，形成較被覆層6之厚度2mm更充分地薄之被覆層。

為了確認製造出之防震支撐裝置1之面壓Pr與面壓P0之比Pr/P0為1.00以上，換言之，為了製造面壓Pr與面壓P0之比Pr/P0為1.00以上之防震支撐裝置1，於上部凸緣板43與相當於上部剪力榫45且較嵌固於凹部41及凹部23之上部剪力榫45更薄之暫時之上部剪力榫之間介置荷重元(壓力感測器)，將來自荷重元之引線自形成於上部凸緣板43之細孔導出，於對上板10施加以正式防震支撐裝置1支撐之預定之載荷W之狀態下測定該導出之引線之電信號，自該測定到之電信號檢測面壓Pr，自該檢測出之面壓Pr與面壓P0求出比Pr/P0，於比Pr/P0為1.00以上之情形時，解除對上板10之載荷W之負載且拆下上部凸緣板43，將暫時之上部剪力榫替換成上部剪力榫45，再次經由螺栓49將上部凸緣板43固定於最上層之剛性層3；於比Pr/P0小於1.00之情形時，解除對上板10之正式防震支撐裝置1所支撐之預定之載荷W之載荷且拆下上部凸緣板43及暫時之上部剪力榫，將追加之鉛壓入中空部14。追加之鉛對中空部14之壓入係藉由液壓撞柱等將追加之鉛壓入中空部14之上部而進行。將追加之鉛對中空部14壓入後，經由螺栓49將上部凸緣板43和暫時之上部剪力榫、與上部凸緣板43及暫時之上 部剪力榫間之荷重元(壓力感測器)固定於最上層之剛性層3，基於來自荷重元之電信號之面壓Pr與面壓P0求出比Pr/P0，於比Pr/P0為1.00以上之情形時，一方面與上述同樣地替代暫時之上部剪力榫將上部剪力榫45與上部凸緣板43經由螺栓49固定於最上層之剛性層3，另一方面，於比Pr/P0小於1.00之情形時，重複以上之追加之鉛對中空部14之壓入，直到比Pr/P0成為1.00以上為止。

另，於比Pr/P0為1.00以上之情形時，於無載荷(W=0)下彈性層2之內周面15亦可不變形為凹面81。

於如此製造之防震支撐裝置1中，由於面壓Pr與面壓P0之比Pr/P0為1.00以上，且體積Vp與容積Ve之比Vp/Ve為1.02以上，不但以比Pr/P0小於1.00(比Pr/P0<1.00)且比Vp/V小於1.02(Vp/Ve<1.02)之方式將減振體配置於中空部之情形如斯，且相較於比Pr/P0小於1.00而Vp/Ve為1.02以上、或比Vp/Ve小於1.02而比Pr/P0為1.00以上之方式將鉛心17配置於中空部14之情形，可更無間隙地將配置於中空部14之鉛心17以彈性層2及剛性層3以及上板10及下板11約束，其結果，可獲得更穩定之防震特性，並且可避免彈性層2及鉛心17之疲勞、損壞，可獲得尤其優異之耐久性及防震效果以及製造性。

實施例1、2及3之防震支撐裝置1

彈性層2：使用厚度t1=2.5mm、外周面4之徑(外徑)=250mm、變形前之圓筒狀內周面15之徑(內徑)=50mm，且由剪切彈性率=G4之天然橡 膠構成之圓環狀之橡膠板20片

最上層及最下層之剛性層3：使用各者之厚度t2=20mm、外周面5之徑(外徑)=250mm、內周面16之徑(內徑)=50mm之鋼板

凹部23及28各者之深度=10mm

最上層及最下層之剛性層3間之剛性層3：使用厚度t3=1.6mm、外周面5之徑(外徑)=250mm、內周面16之徑(內徑)=50mm之鋼板19片

被覆層6：厚度=5mm

鉛心17：於防震支撐裝置1中，對於所支撐之載荷W=801kN，於實施例1中以比Pr/P0=1.78及比Vp/Ve=1.03之方式，於實施例2中以比Pr/P0=2.03及比Vp/Ve=1.04之方式，且於實施例3中以比Pr/P0=2.40及比Vp/Ve=1.06之方式，分別將鉛填充於中空部14而形成鉛心17。

比較例1及2之防震支撐裝置

對於所支撐之載荷W=801kN，於比較例1中以比Pr/P0=0.55及比Vp/Ve=0.98之方式，且於比較例2中以比Pr/P0=1.04及比Vp/Ve=1.00之方式，分別將鉛填充於中空部14而形成鉛心17，此外並製造與實施例同樣之防震支撐裝置。

於對實施例1、2及3之防震支撐裝置1與比較例1及2之防震支撐裝置各者之上板10施加載荷W=801kN之狀態下，將測定具有最大±5mm之水平位移(剪切應變10%)且於相對於上板10對下板11朝水平方向H施加振動(加振頻率f=0.5Hz、加振週期T=1/f=2sec)之情形之水平位移-水平力(水平應力)之歷程特性之結果，分別於圖4顯示實施例1、於圖5顯示實施例 2、於圖6顯示實施例3、於圖7顯示比較例1，且於圖8顯示比較例2。如根據圖4至圖6所示之歷程特性而明瞭，得知於實施例1、2及3之防震支撐裝置1中，可獲得穩定之防震特性，具有觸發功能，可較佳地對應於大振幅之地震，又，於比較例1之防震支撐裝置中，如圖7之箭頭所示般產生凹部而成為不穩定之防震特性，無法較佳地獲得觸發功能，即使為比較例2之防震支撐裝置，如圖8所示般亦呈現與比較例1之防震支撐裝置相同之特性。另，經判明只要比Pr/P0為5.90以下或比Vp/Ve為1.07以下，則於製造中容易進行對中空部14之鉛之壓入，不會有太大困難。此外亦判明：雖嘗試以比Pr/P0超過5.90之方式或比Vp/Ve為1.12以上之方式將鉛壓入中空部14，但要無損彈性層2之內周面15地進行有其困難。

1‧‧‧防震支撐裝置

2‧‧‧彈性層

3‧‧‧剛性層

4、5‧‧‧外周面

6‧‧‧被覆層

7‧‧‧積層體

8‧‧‧上端面

9‧‧‧下端面

10‧‧‧上板

11‧‧‧下板

12‧‧‧下表面

13‧‧‧上表面

14‧‧‧中空部

15‧‧‧內周面

16‧‧‧內周面

17‧‧‧鉛心

21‧‧‧上表面

22‧‧‧內周面

23‧‧‧凹部

24‧‧‧螺絲孔

25‧‧‧上部

26‧‧‧下表面

27‧‧‧內周面

28‧‧‧凹部

29‧‧‧螺絲孔

30‧‧‧下部

31‧‧‧外周面

32‧‧‧上端面

33‧‧‧下端面

41‧‧‧凹部

42‧‧‧下表面

43‧‧‧上部凸緣板

44‧‧‧下表面

45‧‧‧上部剪力榫

47‧‧‧貫通孔

48‧‧‧貫通孔

49‧‧‧螺栓

51‧‧‧上端面

52‧‧‧上端部

53‧‧‧外周面

61‧‧‧凹部

62‧‧‧上表面

63‧‧‧下部凸緣板

64‧‧‧上表面

65‧‧‧下部剪力榫

67‧‧‧貫通孔

68‧‧‧貫通孔

69‧‧‧螺栓

71‧‧‧下端面

72‧‧‧下端部

73‧‧‧外周面

h‧‧‧高度

H‧‧‧水平方向

Fr‧‧‧反作用力

t2‧‧‧厚度

V‧‧‧積層方向

W‧‧‧載荷

Claims (12)

1. 一種防震支撐裝置，其具備：積層體，其具有交替積層之彈性層及剛性層；上板及下板，其等安裝於積層體之上端面及下端面；以及減振體，其配置於由彈性層及剛性層以及上板及下板包圍且自上板之下表面至下板之上表面沿積層方向延伸之中空部；且該防震支撐裝置係以積層體及減振體支撐施加於上板之積層方向之載荷，並且以在所支撐之積層方向之載荷下自減振體對上板之面壓Pr與在該載荷下積層體之對於載荷之受壓面之面壓P0之比Pr/P0為1.09以上(比Pr/P0≧1.09)且5.90以下(比Pr/P0≦5.90)，且配置於中空部之減振體之體積Vp與在未配置減振體且對積層體施加積層方向之載荷之狀態下之中空部之容積Ve之比Vp/Ve為1.02以上(比Vp/Ve≧1.02)且1.07以下(比Vp/Ve≦1.07)之方式，將減振體配置於中空部。
2. 一種防震支撐裝置，其具備：積層體，其具有交替積層之彈性層及剛性層；上板及下板，其等安裝於積層體之上端面及下端面；以及減振體，其相對於彈性層及剛性層以及上板及下板無間隙地配置於由該彈性層及剛性層以及上板及下板包圍且自上板之下表面至下板之上表面沿積層方向延伸之中空部；且該防震支撐裝置係以積層體及減振體支撐施加於上板之積層方向之載荷，並且以在所支撐之積層方向之載荷下自減振體對上板之面壓Pr與在該載荷下積層體之對於載荷之受壓面之面壓P0之比Pr/P0為1.09以上(比Pr/P0≧1.09)且5.90以下(比Pr/P0≦5.90)，且配置於中空部之減振體之體積Vp與在未配置減振體且對積層體施加積層方向之載荷之狀 態下之中空部之容積Ve之比Vp/Ve為1.02以上(比Vp/Ve≧1.02)且1.07以下(比Vp/Ve≦1.07)之方式，將減振體配置於中空部。
3. 一種防震支撐裝置，其具備：積層體，其具有交替積層之彈性層及剛性層；上板及下板，其等安裝於積層體之上端面及下端面；以及減振體，其配置於由彈性層及剛性層以及上板及下板包圍且自上板之下表面至下板之上表面沿積層方向延伸之中空部；且該防震支撐裝置係以積層體及減振體支撐施加於上板之積層方向之載荷，並且一方面以減振體之塑性變形使相對於下板之上板之與積層方向正交之方向之振動衰減，另一方面以積層體之剪切彈性變形抑制下板之與積層方向正交之方向之振動向上板傳遞；以在所支撐之積層方向之載荷下自減振體對上板之面壓Pr與在該載荷下積層體之對於載荷之受壓面之面壓P0之比Pr/P0為1.09以上(比Pr/P0≧1.09)且5.90以下(比Pr/P0≦5.90)，且配置於中空部之減振體之體積Vp與在未配置減振體且對積層體施加積層方向之載荷之狀態下之中空部之容積Ve之比Vp/Ve為1.02以上(比Vp/Ve≧1.02)且1.07以下(比Vp/Ve≦1.07)之方式，將減振體配置於中空部。
4. 一種防震支撐裝置，其具備：積層體，其具有交替積層之彈性層及剛性層；上板及下板，其等安裝於積層體之上端面及下端面；以及減振體，其相對於彈性層及剛性層以及上板及下板無間隙地配置於由該彈性層及剛性層以及上板及下板包圍且自上板之下表面至下板之上表面沿積層方向延伸之中空部；且該防震支撐裝置係以積層體及減振體支撐施加於上板之積層方向之載荷，並且一方面以減振體之塑性變形使相對於下板之上板 之與積層方向正交之方向之振動衰減，另一方面以積層體之剪切彈性變形抑制下板之與積層方向正交之方向之振動向上板傳遞；以在所支撐之積層方向之載荷下自減振體對上板之面壓Pr與在該載荷下積層體之對於載荷之受壓面之面壓P0之比Pr/P0為1.09以上(比Pr/P0≧1.09)且5.90以下(比Pr/P0≦5.90)，且配置於中空部之減振體之體積Vp與在未配置減振體且對積層體施加積層方向之載荷之狀態下之中空部之容積Ve之比Vp/Ve為1.02以上(比Vp/Ve≧1.02)且1.07以下(比Vp/Ve≦1.07)之方式，將減振體配置於中空部。
5. 如請求項1至4中任一項之防震支撐裝置，其中以比Pr/P0為2.02以上(比Pr/P0≧2.02)或2.50以上(比Pr/p0≧2.50)之方式，將減振體配置於中空部。
6. 如請求項1至4中任一項之防震支撐裝置，其中減振體包含以塑性變形吸收振動能量之衰減材料。
7. 如請求項6之防震支撐裝置，其中衰減材料包含鉛、錫或非鉛系低熔點合金。
8. 如請求項1至4中任一項之防震支撐裝置，其中界定中空部之積層體之內周面係因減振體咬入彈性層而於該彈性層之位置成為凹面。
9. 如請求項1至4中任一項之防震支撐裝置，其中界定中空部之積層體之內周面係因減振體咬入彈性層而於剛性層之位置成為凸面。
10. 如請求項1至4中任一項之防震支撐裝置，其中積層方向上最上層之剛性層具有於其上表面開口且具有較中空部之上部之徑更大徑且連通於該中空部之上部之第一凹部，上板具備：具有與第一凹部之徑相同之徑且於積層方向上於下表面具有與第一凹部對向之第二凹部之上部凸緣板，以及一方面於該第二凹部嵌固於上部凸緣板、另一方面於第一凹部嵌固於最上層之剛性層之上部剪力榫；減振體之上端部之外周面無間隙地接觸於界定中空部之上部之最上層之剛性層之內周面。
11. 如請求項1至4中任一項之防震支撐裝置，其中於積層方向上最下層之剛性層具有於其下表面開口且具有較中空部之下部之徑更大之徑並連通於該中空部之下部之第三凹部，下板具備：具有與第三凹部之徑相同之徑且於積層方向上於上表面具有與第三凹部對向之第四凹部之下部凸緣板，以及一方面於該第四凹部嵌固於下部凸緣板、另一方面於第三凹部嵌固於最下層之剛性層之下部剪力榫；且減振體之下端部之外周面無間隙地接觸於界定中空部之下部之最下層之剛性層之內周面。
12. 如請求項1至4中任一項之防震支撐裝置，其中剛性層具備分別配置於積層體之其各端面側之厚壁剛性板，減振體 之一端部密著配置於由一厚壁剛性板之內周面界定之中空部之一端部，減振體之另一端部係密著配置於由另一厚壁剛性板之內周面界定之中空部之另一端部。

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