(57)【要約】【課題】上部構造体を水平方向に移動可能に支持する機能に加え、エネルギーを減衰する機能を有している。【解決手段】上部構造体１２と下部構造体１４の間に配置され上部構造体１２を下部構造体１４上で水平方向に移動可能に支持する滑り支承２０であって、滑り支承２０は、上部構造体１２から突設されその下端が下向き滑り面２６Ａとされた脚部２２と、下部構造体１４に設けられ脚部２２が収容される容器３２とを備え、容器３２は、下向き滑り面２６Ａに接触し上部構造体１２の荷重を支持する上向き滑り面３６Ａを有する底板部３６と、底板部３６の周囲から起立された周壁部３８とを有し、容器３２に、脚部２２を浸漬させる磁性粘性流体Ｆが収容され、磁気粘性流体Ｆに印加する磁場を変化させることで磁性粘性流体Ｆの粘性を変化させ、脚部２２の移動時における脚部２２に対する磁気粘性流体Ｆの抵抗を調整する磁場印加部としてのコイル５０が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造体と下部構造体の間に配置され前記上部構造体を前記下部構造体上で水平方向に移動可能に支持する滑り支承であって、
前記滑り支承は、
前記上部構造体から突設されその下端が下向き滑り面とされた脚部と、
前記下部構造体に設けられ前記脚部が収容される容器とを備え、
前記容器は、前記下向き滑り面に接触し前記上部構造体の荷重を支持する上向き滑り面を有する底板部と、前記底板部の周囲から起立された周壁部とを有し、
前記容器に、前記脚部を浸漬させる磁性粘性流体が収容され、
前記磁気粘性流体に印加する磁場を変化させることで前記磁性粘性流体の粘性を変化させ、前記脚部の移動時における前記脚部に対する前記磁気粘性流体の抵抗を調整する磁場印加部が設けられている、
ことを特徴とする滑り支承。
【請求項２】
前記脚部の表面に凹凸構造が設けられている、
ことを特徴とする請求項１記載の滑り支承。
【請求項３】
前記凹凸構造は、前記脚部の表面の軸心方向に沿って複数設けられている、
ことを特徴とする請求項２記載の滑り支承。
【請求項４】
前記凹凸構造は、前記脚部の表面の周方向に沿って複数設けられている、
ことを特徴とする請求項２記載の滑り支承。
【請求項５】
前記磁場印加部は、前記周壁部の外周に設けられたコイルで構成されている、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の滑り支承。
【請求項６】
前記周壁部の上端と前記脚部の上部とにわたって前記磁性粘性流体が収容された箇所を覆うカバーが設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の滑り支承。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、滑り支承に関する。
【背景技術】
【０００２】
滑り支承は様々な用途に用いられており、そのうちの１つとして、滑り支承は、地震時の建物の揺れを抑制する免震装置に用いられている。
このような免震装置は、例えば、建物である上部構造体と地盤の基礎である下部構造体との間に配設された複数の積層ゴムと、複数の滑り支承と、エネルギー減衰手段とを備えている。
そして、複数の積層ゴムと複数の滑り支承とで上部構造体を水平方向に移動可能に支持し、地震時に、下部構造体に対して上部構造体を水平方向へ移動させ、地震による揺れが上部構造体に直接伝わらないようにしている。
また、積層ゴムは、上部構造体が水平方向に変位した際、水平方向に変位に対応した大きさの弾性力により上部構造体を水平方向で元の位置の方向に付勢している。
エネルギー減衰手段は、地震エネルギーを減衰するもので、エネルギー減衰手段として、積層ゴムの中央部に上下に挿通される鉛プラグや、上部構造体と下部構造体との間に架け渡されるオイルダンパーなどが用いられている。
鉛プラグは、上部構造体の水平方向へ移動により塑性変形することにより地震エネルギーを減衰するものであり、オイルダンパーは、ピストン装置が伸縮することによりオイルの粘性抵抗で地震エネルギーを減衰するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１３８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで従来の滑り支承に着目すると、従来の滑り支承は、免震装置に使用される場合に限らず、上部構造体を水平方向に移動可能に支持する機能しか奏していない。
本発明は、前記事情に鑑み案出されたもので、本発明の目的は、滑り支承に、上部構造体を水平方向に移動可能に支持する機能に加え、エネルギーを減衰する機能を持たせた滑り支承を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、上部構造体と下部構造体の間に配置され前記上部構造体を前記下部構造体上で水平方向に移動可能に支持する滑り支承であって、前記滑り支承は、前記上部構造体から突設されその下端が下向き滑り面とされた脚部と、前記下部構造体に設けられ前記脚部が収容される容器とを備え、前記容器は、前記下向き滑り面に接触し前記上部構造体の荷重を支持する上向き滑り面を有する底板部と、前記底板部の周囲から起立された周壁部とを有し、前記容器に、前記脚部を浸漬させる磁性粘性流体が収容され、前記磁気粘性流体に印加する磁場を変化させることで前記磁性粘性流体の粘性を変化させ、前記脚部の移動時における前記脚部に対する前記磁気粘性流体の抵抗を調整する磁場印加部が設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記脚部の表面に凹凸構造が設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記凹凸構造は、前記脚部の表面の軸心方向に沿って複数設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記凹凸構造は、前記脚部の表面の周方向に沿って複数設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記磁場印加部は、前記周壁部の外周に設けられたコイルで構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記周壁部の上端と前記脚部の上部とにわたって前記磁性粘性流体が収容された箇所を覆うカバーが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、磁場印加部により磁気粘性流体に印加する磁場を変化させることで磁性粘性流体の粘性を変化させ、脚部の移動時における脚部に対する磁気粘性流体の抵抗を調整する。
このため、上部構造体または下部構造体に水平方向の小さい力が作用した場合は磁気粘性流体に磁場を印加しないことで、本発明の滑り支承は従来の滑り支承と同様に機能する。
また、上部構造体または下部構造体に水平方向の大きい力が作用した場合は、磁気粘性流体に水平方向の力に対応させた磁場を印加して脚部が移動する際の抵抗を調整することで、本発明の滑り支承は従来の滑り支承と同様に機能することに加え、エネルギー減衰機能も発揮する。
すなわち、本発明の滑り支承は、上部構造体を水平方向に移動可能に支持する機能に加え、エネルギーを減衰する機能を有している。
また、本発明によれば、脚部の表面に凹凸構造が設けられていることで、脚部が磁性粘性流体に接触する面積が増加するため、脚部が移動する際の抵抗をさらに大きくでき、エネルギー減衰機能を向上させる上で有利となる。
また、本発明によれば、凹凸構造は、脚部の表面の軸心方向に沿って、または脚部の表面の周方向に沿って複数設けられているため、簡易な構成により脚部が移動する際の抵抗をさらに大きくでき、エネルギー減衰機能を向上させる上で有利となる。
また、本発明によれば、磁場印加部は、周壁部の外周に設けられたコイルで構成されているため、滑り支承を簡易な構成とすることができる。
また、本発明によれば、周壁部の上端と脚部の上部とにわたって磁性粘性流体が収容された箇所を覆うカバーが設けられているため、磁気粘性流体への塵埃などの異物侵入を防止して、磁気粘性流体の耐久性を向上させる上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の本実施の形態にかかる免震装置の基本構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる滑り支承の断面側面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ´線に沿った断面平面図である。
【図４】第２の実施の形態にかかる滑り支承の断面側面図である。
【図５】第３の実施の形態にかかる滑り支承の断面側面図である。
【図６】図５におけるＢ−Ｂ´線に沿った断面平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、第１の実施の形態にかかる免震装置１０は、建物である上部構造体１２の下面と、地盤の基礎をなす下部構造体１４の上面１４０２との間の免震層１６に配置され、上部構造体１２の荷重を支持するとともに、上部構造体１２と下部構造体１４との相対的な水平方向の変位を許容するものである。
免震装置１０は、複数の積層ゴム１８と複数の滑り支承２０で構成され、いずれも、同一の免震層１６に並列に配置されている。
本実施の形態では、建物の側壁面側に積層ゴム１８を配置し、建物の内部側に滑り支承２０を配置しているが、交互にバランス良く配置してもよい。
また、下部構造体１４は、上面１４０２の外周部から立ち上がる立ち上がり部１４０４を有し、また、複数の滑り支承２０が配置される箇所は、上面１４０２よりも高い平坦な支承設置面１４０６として設けられている。
【０００９】
積層ゴム１８は、上フランジプレート１８Ａが上部構造体１２の下面に固定され、下フランジプレート１８Ｂが下部構造体１４の上面１４０２に固定されている。
また、滑り支承２０は、上フランジプレート２４が上部構造体１２の下面に固定され、下フランジプレート３４が下部構造体１４の支承設置面１４０６に固定されている。
【００１０】
積層ゴム１８は、鉛直方向の荷重に対しては所定の剛性を有し、水平方向の荷重に対してはばね機能を発揮すると共に所定の変形量を確保するものであり、上部構造体１２が水平方向に変位した際、水平方向に変位に対応した大きさの弾性力により上部構造体１２を水平方向で元の位置の方向に付勢する。
積層ゴム１８は、例えば、上フランジプレート１８Ａと下フランジプレート１８Ｂとの間に、円板状の薄いゴム板と円板状の硬い鋼板を交互に積層して構成されたゴム層１８Ｃを有している。
ゴム層１８Ｃの外周部は、内部の鋼板の防錆、内部のゴム板の劣化防止を目的としてゴムで被覆されている。
ゴム層１８の中心には、エネルギー減衰手段として、上下に延在する空間部に高純度の鉛プラグ（不図示）が封入され、地震時には塑性変形し、地震エネルギーを減衰する。
なお、エネルギー減衰手段として、鉛プラグに代えオイルダンパーを用いるなど任意である。
【００１１】
滑り支承２０は、上部構造体１２を下部構造体１４で水平方向に移動可能に支持するものである。
図２、３に示すように、滑り支承２０は、上部構造体１２から突設されその下端が下向き滑り面２６Ａとされた脚部２２を有している。
脚部２２は、上部構造体１２の下面にアンカーボルト（不図示）により固定された矩形の金属製の上フランジプレート２４と、上フランジプレート２４の下面に固定連結された金属製やコンクリート製の柱である円柱部材２６とを有している。
円柱部材２６は、下端が水平に延在する平滑な下向き滑り面２６Ａとなっている。
本実施の形態では、円柱部材２６の下端に、例えば、四フッ化エチレン樹脂などのような摩擦係数の小さい円板状の滑り部材２８が取着され、この滑り部材２８により下向き滑り面２６Ａが形成されている。
【００１２】
また、滑り支承２０は、下部構造体１４に設けられ、脚部２２が収容される容器３２を有している。
容器３２は、下部構造体１４の支承設置面１４０６にアンカーボルト３４０２により固定された矩形の金属製の下フランジプレート３４と、下フランジプレート３４の上面に固定連結された円板状の底板部３６と、底板部３６の周囲から起立された周壁部３８とを有している。
底板部３６は、上面が水平に延在する平滑な上向き滑り面３６Ａとなっており、下向き滑り面２６Ａに接触して上部構造体１２の荷重を支持している。
上向き滑り面３６Ａは摩擦係数の小さい金属材料で形成されている。
【００１３】
容器３２には、脚部２２を浸漬させる磁性粘性流体Ｆが収容されている。
磁気粘性流体（Magneto  Rheological  Fluid：ＭＲ流体）とは、鉄（Ｆｅ）等の磁性粒子をオイル等の溶媒に分散させた流体であって、磁場を印加することにより粘度が大きく変化する機能性流体である。
【００１４】
容器３２の周壁部３８の上端と脚部２２の上部とにわたって、磁性粘性流体Ｆが収容された箇所を覆うカバー４０が設けられており、塵埃などの異物の侵入を防止して、磁気粘性流体の耐久性の向上が図られている。
カバー４０は、例えば、可撓性を有する材料で蛇腹形状に形成されており、脚部２２と容器３２とが相対的な水平方向に移動したときに、その移動に追随できるようになっている。
なお、カバー４０の形態および取り付け位置は、図示例のものに限られず、適宜な形態のものを、容器３２の磁気粘性流体Ｆが収容された箇所を覆うように設ければよい。
【００１５】
そして、容器３２に収容された磁気粘性流体Ｆに印加する磁場を変化させることで磁性粘性流体Ｆの粘性を変化させ、脚部２２の移動時における脚部２２に対する磁性粘性流体Ｆの抵抗を調整する磁場印加部が、周壁部３８の外周に設けられている。
本実施の形態では、磁場印加部としてコイル５０を用いており、滑り支承１０を簡易な構成とすることができる。
コイル５０は、周壁部３８を囲むように螺旋状に巻かれて配置されており、周壁部３８の外周面に接着剤等により取り付けられている。
コイル５０は、例えば、電流が流れる（通電される）ことによって磁力を発生させる電磁石であり、図２に示す制御部１００がコイル５０への通電を制御している。
【００１６】
具体的には、コイル５０が通電されておらず、磁気粘性流体Ｆに磁場を印加していない場合、磁気粘性流体Ｆの粘性が低くなるため、地震などの振動によって上部構造体１２を支持する脚部２２が移動する場合に、脚部２２に対する抵抗が小さくなる。
一方、コイル５０が通電されて磁力が発生すると、磁気粘性流体Ｆに磁場が印加されて磁気粘性流体Ｆの粘度が高くなるため、地震などの振動によって脚部２２が移動する場合に、脚部２２に対する抵抗が磁場を印加してない場合と比べて大きくなる。
つまり、本実施の形態の滑り支承２０は、制御部１００によりコイル５０の通電を制御することによって磁気粘性流体Ｆに印加する磁場を制御でき、印加する磁場の変化により脚部２２に対する磁性粘性流体Ｆの抵抗を調整できる。
【００１７】
制御部１００は、ＣＰＵ、記憶部、インターフェース回路などを含むマイクロコンピュータを含んで構成されている。
記憶部にはＣＰＵが実行する制御プログラムが格納されている。
また、インターフェース回路を介してコイル５０、振動センサが接続されている。
振動センサは、滑り支承２０が設置された建物の振動量（例えば加速度）を検出するものである。
ＣＰＵが制御プログラムを実行することで振動センサの検出結果に基づいてコイル５０に対する通電量（電流）を制御し、磁気粘性流体Ｆへの磁場の印加を制御し、脚部２２に対する磁性粘性流体Ｆの抵抗を調整する。
具体的に説明すると、例えば大きさの異なる振動を段階ごとに分けて、各段階の振動の大きさとコイル５０に通電する電気量とを対応付けたテーブルを予め記憶部に記憶しておく。
ＣＰＵは、振動センサによって検出された振動量からテーブルを参照して振動の大きさに対応する電気量によりコイル５０に通電を行う。
なお、コイル５０と制御部１００は、免震層１６から上部構造体１２にわたって埋め込まれた不図示のケーブルにより接続されていてもよいし、下部構造体１４近傍に設けられた制御部１００に対して外部端末から無線により指示信号を送信する構成としてもよい。
【００１８】
次に、滑り支承２０を建物に用いた場合の作用効果について説明する。
風などにより水平方向の小さい力が建物に作用すると、容器３２の上向き滑り面３６Ａを脚部２２の下端の下向き滑り面２６Ａが滑りながら水平方向に移動して建物の揺れを逃がす。
すなわち、下部構造体１４と上部構造体１２とが相対的な水平方向に変位することにより、建物の揺れを上部構造体１２に伝えないようにする。
また、地震などにより水平方向の大きな力が建物に作用すると、制御部１００がコイル５０への通電を制御することにより磁気粘性流体Ｆに磁場を印加して磁気粘性流体Ｆの粘性を高くし、上向き滑り面３６Ａと下向き滑り面２６Ａを介して脚部２２が容器３２内を移動する際、脚部２２に対する磁性粘性流体Ｆの抵抗を大きくする。
具体的には、振動センサが建物の振動を検知すると、制御部１００が記憶部に記憶された各段階の振動の大きさとコイル５０に通電する電気量とを対応付けたテーブルを参照して、検知した振動の大きさに対応する電気量によりコイル５０に通電を行うことで、大きさの異なる地震に対応させて磁気粘性流体Fに印加する磁場を変化させることで磁気粘性流体Ｆの粘度を変化させ、脚部２２の移動時における脚部２２に対する磁気粘性流体Ｆの抵抗を調整できる。
これにより、脚部２２に対する磁性粘性流体Ｆの抵抗により減衰力を発生させて、不図示の鉛プラグと共に地震エネルギーを減衰する。
【００１９】
このように、第１の実施の形態の滑り支承２０によれば、大きさの異なる地震に対応させて磁気粘性流体Ｆに印加する磁場を変化させることで磁気粘性流体Ｆの粘度を変化させ、脚部２２の移動時における脚部２２に対する磁気粘性流体Ｆの抵抗を調整できる。
このため、本実施形態の滑り支承２０は、上部構造体１２または下部構造体１４に水平方向の小さい力が作用した場合は磁気粘性流体Ｆに磁場を印加しないことで従来の滑り支承と同様に機能し、上部構造体１２または下部構造体１４に水平方向の大きい力が作用した場合は、磁気粘性流体Ｆに水平方向の力に対応させた磁場を印加して脚部２２が移動する際の抵抗を調整することで従来の滑り支承と同様に機能することに加え、エネルギー減衰機能も発揮する。
すなわち、本発明の滑り支承２０は、上部構造体１２を水平方向に移動可能に支持する機能に加え、エネルギーを減衰する機能を有している。
また、滑り支承２０によっても地震エネルギーが減衰され、免震装置１０の減衰力の一部を滑り支承２０が負担することから、免震装置１０に要求される減衰力を変えずに、鉛プラグやオイルダンパーなどのエネルギー減衰手段を小型化できるため、免震装置１０の小型化を図る上で有利となる。
【００２０】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態の滑り支承１０は、脚部２２は表面に凹凸を有していない円柱状で構成されていたが、第２実施の形態では、脚部２２の表面に凹凸構造が設けられた構成となっている。
なお、以下の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同様な個所、部材に同一の符号を付してその説明を省略し、第１の実施の形態と異なった個所について重点的に説明する。
【００２１】
図４に示すように、本実施の形態における脚部２２の円柱部材２６０２は、円柱部材２６０２の外周部に、円柱部材２６０２の周方向に延在する環状の凸部２６０２Ａと凹部２６０２Ｂとが軸心方向に交互に並べられて設けられている。
なお、凸部２６０２Ａおよび凹部２６０２Ｂの軸心方向の幅は任意である。
【００２２】
このように、第２の実施の形態の滑り支承２０によれば、第１の実施の形態の効果に加え、円柱部材２６の軸心方向に沿って複数の凹凸構造を設けたことで、脚部２２が磁性粘性流体Ｆに接触する面積が増加するため、簡易な構成により脚部２２が移動する際の抵抗をさらに大きくでき、エネルギー減衰機能を向上させる上で有利となる。
【００２３】
（第３の実施の形態）
第２の実施の形態の滑り支承１０は、脚部２２の表面に軸心方向に凹凸が並ぶ構成となっていたが、第３の実施の形態では、脚部２２の表面に周方向に凹凸が並ぶ構成となっている。
【００２４】
図５、図６に示すように、本実施の形態における脚部２２の円柱部材２６０２は、円柱部材２６０２の外周部に、鉛直方向に直線状に延在する複数の凸部２６０４Ａと凹部２６０４Ｂとが周方向に交互に並べられて設けられている。
なお、凸部２６０４Ａおよび凹部２６０４Ｂの軸心方向の幅は任意である。
このように、第３の実施の形態の滑り支承２０によれば、第２の実施の形態と同様に、脚部２２が磁性粘性流体Ｆに接触する面積が増加し、エネルギー減衰機能を向上させる上で有利となる。
【００２５】
上述の第２の実施の形態では円柱部材の軸心方向に複数の凹凸を設け、第３の実施の形態では円柱部材の周方向に複数の凹凸を設けた構成になっていたが、円柱部材の表面に複数の半球体を設ける構成など、脚部が磁性粘性流体に接触する面積を増加させる構成であれば、どのような形状としても第２、第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、上述の第１〜第３の実施の形態においては、下部構造体は建物の基礎であり、上部構造体は建物であるが、免震装置は、床や屋根、建物の上下方向の中間部や橋梁の支持などに用いてもよい。
また、本発明の滑り支承の用途は免震装置に限定されず、様々の用途に広く適用され、本発明の滑り支承は、球面滑り支承などの各種構造の滑り支承にも広く適用される。
【符号の説明】
【００２６】
１０  免震装置
１２  上部構造体
１４  下部構造体
１６  免震層
１８  積層ゴム
２０  滑り支承
２２  脚部
２４  上フランジプレート
２６  円柱部材
２６Ａ  下向き滑り面
２８  滑り部材
３２  容器
３４  下フランジプレート
３６  底板部
３６Ａ  上向き滑り面
３８  周壁部
４０  カバー
５０  コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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