(57)【要約】【課題】免震構造体が、例えば、橋梁（橋桁）等に用いられているときなどで、繰返して引張り力を受けたとしても破損、破壊などが起こることのない免震構造体を提供すること。【解決手段】  複数の剛性を有する硬質板２とゴム板１とが交互に積層された構造を有する積層ゴム構造体と、該積層ゴム構造体の上下面にそれぞれ該積層ゴム構造体に対し一体的に取り付けられた上フランジ板３ａと下フランジ板３ｂとで構成される免震構造体であり、前記上フランジ板３ａ、積層ゴム構造体、下フランジ板３ｂまで積層方向に貫通するともに、空洞部断面積の合計が、免震構造体の有効面積の２％〜５％である貫通空洞部４を複数個設けてなることを特徴とする免震構造体。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の剛性を有する硬質板とゴム板とが交互に積層された構造を有する積層ゴム構造体と、該積層ゴム構造体の上下面にそれぞれ該積層ゴム構造体に対し一体的に取り付けられた上フランジ板と下フランジ板とで構成される免震構造体であり、前記上フランジ板、積層ゴム構造体、下フランジ板まで積層方向に貫通するともに、空洞部断面積の合計が、免震構造体の有効面積の２％〜５％である貫通空洞部を複数個設けてなることを特徴とする免震構造体。
【請求項２】
複数個の貫通空洞部が、積層方向と垂直な平面上でみた場合において、免震構造体の中心点を通る任意の仮想直線で区切って２分割したとき、該分割されたそれぞれの領域内に配置されていることを特徴とする請求項１記載の免震構造体。
【請求項３】
複数個の貫通空洞部が、該免震構造体の中心点を中心にした点対称状、あるいは、該免震構造体の中心点を通る仮想直線を対称軸にした線対称状に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の免震構造体。
【請求項４】
複数個の貫通空洞部が、積層方向と垂直な平面上でみた場合において、免震構造体の中心点から周縁までを結ぶ直線上の４／５周縁側寄りの位置上に少なくともかかって配置されているものであることを特徴とする請求項１、２または３記載の免震構造体。
【請求項５】
前記積層方向と垂直な方向の空洞部断面積の１孔あたりの平均面積が、免震構造体の有効面積の１％〜２．５％であり、貫通空洞部の数が全部で２個であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の免震構造体。
【請求項６】
前記積層方向と垂直な方向の空洞部断面積の１孔あたりの平均面積が、免震構造体の有効面積の０．５％〜１．２５％であり、貫通空洞部の数が全部で４個であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の免震構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビルや戸建住宅等の建築物、橋梁等の土木構造物を免震または除震可能に支承する支持体として使用する免震構造体に関する。
【０００２】
更に詳しくは、特に温度変化や振動によって、免震構造体に引張り力が加えられても、破損することなどがなく、長期にわたり信頼性高く高性能に使用することができる免震構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来、複数の剛性を有する硬質板とゴム板とが交互に積層された構造を有する積層ゴム構造体と、該積層ゴム構造体の上下面にそれぞれ該積層ゴム構造体に対し一体的に取り付けられた上フランジ板と下フランジ板とで構成された構造を有する免震構造体は、防振性、吸振性等が要求される箇所の支承部材として用いられている。
【０００４】
このような免震構造体の作用効果は、コンクリートのような剛体建築物や剛体土木構造物と基礎土台との間に、横方向に柔らかい、すなわち、剪断剛性率の小さい免震構造体が挿入されることによって、剛体建築物や剛体土木構造物を地震から保護したり、車両の通行等により発生する振動などから保護するという役目を果たすものである。
【０００５】
従来の免震構造体は、その構造をモデル的に示すと、例えば、図１に示したような構造であり、剪断弾性率の低い未加硫ゴムシート（ゴム板）１と接着処理した中間鋼板などの硬質板２とを複数枚積層させて一体的に加硫成形して、その上下端面にフランジ３ａ、３ｂを加硫接着させたフランジ一体型の積層ゴム構造からなるものなどが知られている（特許文献１の図４）。
【０００６】
そして、そのような免震構造体に対して、全体の曲げ剛性を向上させるために平面上の任意の位置において、フランジ部分を除いた積層ゴム構造体に鉛直方向に貫通する貫通空洞部を複数個設け、該貫通孔内には充填材、たとえば、減衰性能を持たせるために、減衰性を有する液体、粘弾性体、鉛などの金属固体などの充填材を満たすことが提案されている（特許文献１の特許請求の範囲、段落００２０）
また、軸方向に貫通する複数個の中空部を、平面上、部分的に形成して積層ゴムが座屈や曲げ変形に対して安定して支持できるようにすることが提案されている（特許文献２、３）。
【０００７】
また、特に、ゴム板に対してのみ、軸方向に貫通する多数の貫通孔を形成して、積層ゴムが座屈や曲げ変形に対して安定して支持できるようにすることが提案されている（特許文献４）。
【０００８】
また、少なくとも２個の位置決めピンを用いて、該位置決めピンに合わせて硬質板とゴム弾性板にも孔を開けて、硬質板の平面方向の回転を防止して加硫して、積層体の積層方向に少なくとも２個の貫通孔を形成させたという免震積層ゴム構造体の製造法についての発明が提案されている（特許文献５）。
【０００９】
しかし、従来の免震構造体は、該免震構造体に加えられる回転力に基づいて加わる積層方向と同一方向の引張り力に対して耐久力が弱いという問題があった。
【００１０】
例えば、図２の（ａ）、（ｂ）に示したように、回転力が免震積層ゴム構造体に加わる場合であり、このような回転力は、免震積層ゴム構造体が橋梁（橋桁）などに用いられているときには、重量のある車両などが図面上の左右方向に行き来するたびに繰り返し加えられる力であり、該力が繰り返し加えられることにより、図２（ｂ）のように図面上で右側では圧縮力、左側では引張り力がかかり、非圧縮性のゴムが体積変化をできずに破損してしまうという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−８２５３９号公報（特許請求の範囲、段落００２０、図４）
【特許文献２】特開２００２−２７６７１５号公報
【特許文献３】特開平７−９０９４２号公報（特許請求の範囲、図３、図４）
【特許文献４】特開平８−１６５８２０号公報（特許請求の範囲）
【特許文献５】特開平１０−１１５３４４号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、上述したような点に鑑み、免震構造体が、例えば、橋梁（橋桁）などに用いられているときなどで、繰り返して、圧縮力や引張り力を受けたとしても破損、破壊などが起こることのない免震構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的を達成する本発明の免震構造体は、以下の(1) の構成からなるものである。
（１）複数の剛性を有する硬質板とゴム板とが交互に積層された構造を有する積層ゴム構造体と、該積層ゴム構造体の上下面にそれぞれ該積層ゴム構造体に対し一体的に取り付けられた上フランジ板と下フランジ板とで構成される免震構造体であり、前記上フランジ板、積層ゴム構造体、下フランジ板まで積層方向に貫通するともに、空洞部断面積の合計が、免震構造体の有効面積の２％〜５％である貫通空洞部を複数個設けてなることを特徴とする免震構造体。
【００１３】
また、かかる本発明の免震構造体において、好ましくは、以下の(2)〜(6)の具体的構成を有するものである。
（２）複数個の貫通空洞部が、積層方向と垂直な平面上でみた場合において、免震構造体の中心点を通る任意の仮想直線で区切って２分割したとき、該分割されたそれぞれの領域内に配置されていることを特徴とする上記(1) 記載の免震構造体。
（３）複数個の貫通空洞部が、該免震構造体の中心点を中心にした点対称状、あるいは、該免震構造体の中心点を通る仮想直線を対称軸にした線対称状に配置されていることを特徴とする上記(1) または(2) 記載の免震構造体。
（４）複数個の貫通空洞部が、積層方向と垂直な平面上でみた場合において、免震構造体の中心点から周縁までを結ぶ直線上の４／５周縁側寄りの位置上に少なくともかかって配置さけているものであることを特徴とする上記(1) 、(2) または(3) 記載の免震構造体。
（５）前記積層方向と垂直な方向の空洞部断面積の１孔あたりの平均面積が、免震構造体の有効面積の１％〜２．５％であり、貫通空洞部の数が全部で２個であることを特徴とする上記(1) 、(2)  、(3) または(4) 記載の免震構造体。
（６）前記積層方向と垂直な方向の空洞部断面積の１孔あたりの平均面積が、免震構造体の有効面積の０．５％〜１．２５％であり、貫通空洞部の数が全部で４個であることを特徴とする上記(1) 、(2)  、(3) または(4) 記載の免震構造体。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１にかかる本発明によれば、免震構造体が、例えば、橋梁（橋桁）などに用いられているときなどで、繰り返して、強い引張り力を受けたとしても破損、破壊することなどが起こることがない免震構造体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明にかかる免震構造体について更に詳しく説明をする。
【００１６】
本発明の免震構造体は、図３に示すように、複数の剛性を有する硬質板２とゴム板１とが交互に積層された構造を有する積層ゴム構造体と、積層ゴム構造体の上下面にそれぞれ該積層ゴム構造体に対し一体的に取り付けられた上フランジ板３ａと下フランジ板３ｂとで構成される免震構造体であって、特に、上フランジ板３ａ、積層ゴム構造体、下フランジ板３ｂまで積層方向に貫通する貫通空洞部４が複数個設けられていることを特徴とする。
【００１７】
そして、本発明の免震構造体において、重要な点は、該複数個の積層方向と垂直な方向の空洞部の断面積の合計が、免震構造体の有効面積の２％〜５％であることであり、この５％よりも空洞部合計面積が大きいと、免震効果そのものが小さくなる方向であり、また、２％よりも小さい場合には、ゴムの体積変化を十分に許容することができず従来品並みに破損することも多くなる方向である。
【００１８】
ここで、本発明において、「免震構造体の有効面積」とは、ゴム部の横断面積と空洞部の横断面積を合計したものである。
【００１９】
本発明の免震構造体によれば、上述した構造とすることにより、図３（ａ）、（ｂ）にモデルを示したように、回転力に基づいて圧縮力、引っ張り力が加わって免震構造体が変形したときであっても、ゴム板１が体積変化をすることができて、該回転力が加わったとしても破損にまで至ることはない。
【００２０】
本発明において、複数個の貫通空洞部は、その設置位置をより効果的な位置とすることが重要であり、積層方向と垂直な平面上でみた場合において、免震構造体の中心点の周辺部に設けたとしても効果は乏しい。本発明者らの知見によれば、積層方向と垂直な平面上でみた場合において、免震構造体の中心点から周縁までを結ぶ直線上の４／５周縁側寄りの位置上に少なくともかかって、貫通空洞部が配置されているものであることが好ましい。これは、図３にモデル図を示しているような位置であり、その理由は、免震構造体の中心点から周縁までを結ぶ直線上の４／５周縁側寄りの位置付近において、ゴム板１が最も過酷な圧縮作用、引張り作用を受けて、従って、該位置付近で体積変化できるようにするのがより効果的だからである。
【００２１】
複数個の貫通空洞部は、回転力によって、該回転中心点を中心にして圧縮力と引張り力をペアとなって対称的に受ける。したがって、該ペアの力に対応できるように、積層方向と垂直な平面上でみた場合において、免震構造体の中心点を通る任意の仮想直線で区切って２分割したとき、該分割されたそれぞれの領域内に配置されていることが好ましい。
【００２２】
より好ましくは、複数個の貫通空洞部が、平面図で見た免震構造体の中心点を中心にして点対称状に配置されていること、あるいは、仮想直線を対称軸にした線対称状に配置されていることが好ましい。点対称でも良く、あるいは線対称でも良いのは、それぞれ使用の対象や使用の仕方によって、いずれも高い効果を得ることができるからである。
【００２３】
図４の（ａ）、（ｂ）は、好ましい貫通空洞部の配置状態をモデル的に示した概略平面図であり、図４（ａ）は、仮想の直線Ｌ１を対称軸線としてその両側に対称に貫通空洞部４がそれぞれ１個ずつ合計２個設けられている例を示したものである。この場合は、貫通空洞部４どおしを結ぶ直線に平行状に免震構造体の回転方向面がなるように該免震構造体が用いられるのがよい。このように、貫通空洞部の数が全部で２個である場合には、空洞部断面積の１孔あたりの平均面積が、免震構造体の有効面積の１％〜２．５％であることが好ましい。
【００２４】
図４（ｂ）は、合計で４個の貫通空洞部４、すなわち、仮想の直線Ｌ２あるいはＬ２′を対称軸線としてその両側に２個ずつ計４個設けられている状態、あるいは、合計で４個の貫通空洞部４が免震構造体の中心点Ｃを中心にして点対称状に設けられている状態を示したものである。
【００２５】
この図４（ｂ）は、平面図の形状が略正方形状のものであって、貫通空洞部４もまた正方形状をなしたその頂角部に位置して設けられているものであって、このものは、同図に矢印Ｄで示したように、４方向に作用する回転力に対応可能なものであり、非常に有用なものである。このように、貫通空洞部の数が全部で４個である場合には、空洞部断面積の１孔あたりの平均面積が、免震構造体の有効面積の０．５％〜１．２５％であることが好ましい。
【００２６】
免震構造体の平面図方向から見た形状は、正方形状、長方形状、真円状、楕円形状などのいずれでもよい。
【００２７】
本発明において、ゴム板１を構成するゴムは、天然ゴム（ＮＲ）系、ブタジエンゴム（ＢＲ）系、イソプレンゴム（ＩＲ）系、スチレン・ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）系、天然ゴム／スチレン・ブタジエン共重合ゴム（ＮＲ／ＳＢＲ）系、天然ゴム／ブタジエンゴム（ＮＲ／ＢＲ）系、天然ゴム／アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＲ／ＮＢＲ）系、シリコーンゴム等を用いることができる。
【００２８】
これらのゴムには、未加硫ゴム段階において適宜必要に応じて、充填剤、可塑剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤等の種々の添加剤を配合することができる。充填剤としては、ＨＡＦカーボン、ＳＡＦカーボン等のカーボンブラック等を、可塑剤としては、アロマオイル、ワックス等を、加硫剤としては、硫黄、亜鉛華等を、加硫促進剤としては、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド（ＣＢＳ）、ジベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）等を、加硫助剤としては、ステアリン酸等を、それぞれ使用することができる。
【００２９】
本発明の免震構造体を製造するには、例えば、硬質板と未加硫ゴム板とを交互に積層して加硫成形をした積層ゴムをくり抜いて成形する方法、あるいは、貫通空洞部を形成するために、硬質板と未加硫ゴム板と上下フランジ板には、予め孔を開けておき、加硫成形した後、該棒状鋼材を抜き取る方法が簡単であり、好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、従来の免震構造体の構造をモデル的に示した概略断面図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、回転力が免震積層体に加わる場合の状況をモデル的に示したモデル説明図であり、従来の貫通空洞部が存在しない免震構造体の状態例を示したものである。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、回転力が免震積層体に加わる場合の状況をモデル的に示したモデル説明図であり、本発明の貫通空洞部が存在する免震構造体の状態例を示したものである。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の免震構造体において、平面図方向（積層方向と垂直な方向）にみて、貫通空洞部の存在例を示したものである。
【符号の説明】
【００３１】
１：ゴム板
２：硬質版
３ａ、３ｂ：フランジ
４：貫通空洞部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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