(57)【要約】  【課題】積層ゴム支承における上部構造の十分な浮き上がり許容量と、浮き上がりに対する抵抗力を確保しながらも、浮き上がりに伴う積層ゴムに対する引張力の作用を抑制できる翼状鋼板タイプの積層ゴム支承において、積層ゴムに作用する引張力をより小さくでき、より高性能な翼状鋼板タイプの積層ゴム支承が得られるようにする。【解決手段】積層ゴム２と、上下フランジ３、４と、フランジ周囲の翼状鋼板１０からなる翼状鋼板タイプの積層ゴム支承１において、翼状鋼板１０を２枚の鋼板１０ａを用い、その接合端部を直角に折曲して立上り部１０ｂを形成し、この立上り部１０ｂ同士を重ね合せ、ボルト１１で接合することで、翼状鋼板１０の中央位置に立上り連結部１２が形成される連結タイプや一体折曲げタイプ等とし、面内軸力に対して立上り部１０ｂが曲げ変形して面内軸力に対する剛性を小さくし、面内軸力を減少させ、積層ゴムの引張力を減少させる。  【選択図】      図１
2006226387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層ゴムと、その上下に一体的に設けられて上部構造と下部構造にそれぞれ接合されるフランジとからなる積層ゴム支承において、
上下のフランジのうちの少なくともいずれか一方のフランジの周囲に、このフランジを上部構造または下部構造のいずれかに固定する固定板が設けられ、この固定板には、フランジが上下方向に移動したときに固定板に作用する面内軸力によって伸び変形可能な変形部が設けられていることを特徴とする積層ゴム支承。
【請求項２】
請求項１に記載の積層ゴム支承において、変形部は、分割された固定板のフランジ側部分と反フランジ側部分の接合端部をそれぞれ立ち上げて重ね合わせ、ボルトで接合してなる連結部であることを特徴とする積層ゴム支承。
【請求項３】
請求項１に記載の積層ゴム支承において、変形部は、固定板の面外に突出する波形に折り曲げ形成された折曲部であることを特徴とする積層ゴム支承。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸方向に引張力が作用し得る構造物や構造物内の特定の部位に使用される積層ゴム支承に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建物や橋梁等の免震装置として最も一般的に使用される積層ゴムは軸方向圧縮力に対し
ては高い耐力を発揮するものの、引張力に対する耐力が非常に小さいため、積層ゴムとそ
れに一体化するフランジを含めた積層ゴム支承は積層ゴムに引張力を生じさせないように
、すなわち地震等による変動軸力が常時の長期鉛直軸力を上回らないように設計される。
【０００３】
しかしながら、塔状比（建物の幅に対する高さの比）が大きいために、または建物の平
面形状自体に起因するために建物の水平方向の振動に伴って鉛直方向に大きい引張力が生
ずる建物に使用される積層ゴムの他、連層耐震壁の直下に設置される積層ゴムにおいては
軸方向に過大な引張力が生ずることが避けられず、積層ゴムを破断等、損傷させる可能性
がある。
【０００４】
このような場合、上部構造の下面に定着された上部ベースプレートに積層ゴム支承の上
部フランジを接合するボルトの頭部と上部フランジの下面との間に10数mm程度の空隙を設
けることにより、この空隙分の上部構造の浮き上がりを許容し、積層ゴムに引張力を作用
させない方法がある（非特許文献１参照）。この場合、空隙分の浮き上がりが生じたとき
にも上部フランジと上部ベースプレートが水平に係止し、両者間でせん断力の伝達が行わ
れるよう、上部ベースプレートの下面に溝が形成され、溝内に上部フランジが差し込まれ
る。
【０００５】
この他、免震装置を構成する積層ゴムを上下に分離させ、分離した両積層ゴムの端面に
鋼板を接合し、両鋼板間に両者に水平に係止するシアキーを介在させると共に、両鋼板を
接合しないことにより分離した積層ゴム間で水平力を伝達させながら、分離した積層ゴム
が離れようとする向きの変位を許容し、積層ゴムに引張力を作用させない方法（特許文献
１参照）、フランジの、積層ゴムに重なる部分以外の部分の肉厚を積層ゴムと重なる部分
の肉厚より小さくし、積層ゴムに重なる部分以外の部分に変形を集中させることで積層ゴ
ムに引張力を作用させない方法（特許文献２参照）がある。
【非特許文献１】「ＭＥＮＳＨＩＮ  ＮＯ．３８  ２００２／１１」、日本免震構造協会、平成１４年１１月、第３８号、ｐ．１２〜１３
【特許文献１】特開平１０−３１７７１５号公報
【特許文献２】特開２００２−１９５３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１の方法は10数mm程度の上部構造の浮き上がりを許容するのみであり、許容
量を超える浮き上がりが生じようとすれば、上部フランジが上部ベースプレートに接触し
、その後に積層ゴムに代わって引張力に抵抗できる要素はないため、積層ゴムに軸方向引
張力を作用させ、積層ゴムに損傷を与えることになる。
【０００７】
浮き上がり許容量を増大させようとすれば、上部ベースプレートと上部フランジの肉厚
を増し、ボルトを長くすることが必要になるが、下部構造と上部構造間の空間の高さも拡
大することになるため、その空間に余裕がなければ免震装置を設置することができず、上
部フランジ下面からのボルトの突出量も大きくなるため、積層ゴムのせん断変形時に積層
ゴムがボルトに衝突する可能性が高くなる。
【０００８】
特許文献１の方法は鋼板とシアキーが係止した状態を維持できる範囲で上部構造の浮き
上がりを許容するため、鋼板とシアキーが係止できる量を超える浮き上がりが生ずれば、
シアキーが鋼板から離脱し、積層ゴムが機能できなくなる。
【０００９】
また浮き上がり時の引張力に対しては鋼板やシアキーは抵抗し得ないため、免震装置に
軸方向引張力が作用したときにも上下に分離した積層ゴムにせん断変形を生じさせるには
、鋼板とシアキーが常に係止した状態を維持する必要があり、浮き上がり許容量を増大さ
せようとすれば、非特許文献１と同様にシアキーの高さを大きくする必要があるため、下
部構造と上部構造間の空間に十分な高さがなければ、設置することができない。
【００１０】
特許文献２の方法では積層ゴムに重なる部分以外の部分と積層ゴムと重なる部分からな
るフランジが連続した１枚の板であるため、上部構造の浮き上がりに伴い、薄肉部分に曲
げ変形が生じたときに積層ゴムと重なる部分にも変形が及ぶ可能性がある。また積層ゴム
本体に生ずる水平力を安全に伝えなければならないため、フランジを薄肉にするには限界
があり、その限界に伴い、引張変形能力の大幅な向上が期待できない。
【００１１】
上記のような問題を解決すべく、本出願人は、上部構造の十分な浮き上がり許容量と、浮き上がりに対する抵抗力を確保しながらも、浮き上がりに伴う積層ゴムに対する引張力の作用を抑える積層ゴム支承を出願している（特願２００３−２９５０１１）。
【００１２】
図８に示すものは、上記発明のうちの翼状鋼板（ウイングプレート）タイプの積層ゴム支承の一例であり、この積層ゴム支承１は、積層ゴム２と、この積層ゴム２の上下に一体的に設けられる上下フランジ３、４と、下部フランジ４の周囲に周方向に間隔をおいて複数配置された平板タイプの翼状鋼板５から構成されている。上部フランジ３は上部構造６に直接固定するが、下部フランジ４は下部構造７に複数の翼状鋼板５を介して固定することにより、大地震時に積層ゴム２に引張力が生じる際の積層ゴム本体の損傷を防止するものである。
【００１３】
即ち、図８（ａ）に示すように、常時の圧縮軸力は積層ゴム２の下部フランジ４から下部構造７に伝わる。一方、図８（ｂ）に示すように、大地震時に大きな引張変形が生じた時には、翼状鋼板５の弾性変形または弾塑性面外曲げ変形により大部分の引張変形を吸収し、積層ゴム本体には過大な引張変形や引張応力が生じないようにするものである。翼状鋼板は容易に交換できるように下部フランジ４・下部構造７に対してボルト接合としている。
【００１４】
しかし、大きな鉛直浮き上がりが生じたとき、翼状鋼板５は、図８（ｃ）に示すように、幾何学的な伸び変形ΔＬが生じるため、面内の大きな軸力が生じる。この面内軸力は、翼状鋼板５が浮き上がりのため傾いていることから、その一部は積層ゴム２に引張力として作用し、本発明の目的である積層ゴムに作用する引張軸力の低減には好ましくない。
【００１５】
この発明は、前記課題を解決すべくなされたものであり、積層ゴム支承における上部構造の十分な浮き上がり許容量と、浮き上がりに対する抵抗力を確保しながらも、浮き上がりに伴う積層ゴムに対する引張力の作用を抑えることのできる翼状鋼板タイプの積層ゴム支承において、積層ゴムに作用する引張力をより小さくすることができ、より高性能な翼状鋼板タイプの積層ゴム支承が得られる積層ゴム支承を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の請求項１に係る発明は、積層ゴムと、その上下に一体的に設けられて上部構造と下部構造にそれぞれ接合されるフランジとからなる積層ゴム支承において、上下のフランジのうちの少なくともいずれか一方のフランジの周囲に、このフランジを上部構造または下部構造のいずれかに固定する固定板が設けられ、この固定板には、フランジが上下方向に移動したとき（例えば、積層ゴム支承に大きな鉛直浮き上がりが生じたとき）に固定板に作用する面内軸力によって伸び変形可能な変形部が設けられていることを特徴とする積層ゴム支承である。変形部は、固定板の面内軸力により伸び変形が可能なものであればよく、種々の形状や構造を用いることができる。
【００１７】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の積層ゴム支承において、変形部は、分割された固定板のフランジ側部分と反フランジ側部分の接合端部をそれぞれ立ち上げて重ね合わせ、ボルトで接合してなる連結部であることを特徴とする積層ゴム支承である。例えば、図１（ａ）に示すように、固定板が折曲げ連結タイプの翼状鋼板の場合であり、鋼板をフランジ側部分と反フランジ側部分に２分割し、フランジ側部分と反フランジ側部分の接合端部をそれぞれ直角に折り曲げて立上り部を形成し、この立上り部同士を重ね合わせ、押さえ板で両側から挟み、ボルトで接合する分割連結型の変形部とするのが好ましい。この変形部では、固定板の面内軸力に対して一対の立上り部が開くように曲げ変形する。
【００１８】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項１に記載の積層ゴム支承において、変形部は、固定板の面外に突出する波形に折り曲げ形成された折曲部であることを特徴とする積層ゴム支承である。例えば、図１（ｂ）に示すように、固定板が一体折曲げタイプの翼状鋼板の場合であり、鋼板を面外に波形に折り曲げ加工して一体的な折曲部を形成し、この折曲部を変形部とした一体型でもよい。この場合も、一対の立上り部が開くように曲げ変形する。
【００１９】
本発明は、積層ゴムのフランジを上部構造または下部構造に直接固定するのではなく、フランジ外周から突出する翼状鋼板等の固定板を介して固定し、上部構造の十分な浮き上がり許容量と、浮き上がりに対する抵抗力を確保しながらも、浮き上がりに伴う積層ゴムに対する引張力の作用を抑制し、引張力による積層ゴム本体の損傷を防止する翼状鋼板タイプの積層ゴム支承において、固定板を従来の平板タイプから伸び変形部を有する変形タイプ（折曲げ連結タイプ、一体折曲げタイプ等）に変えたものである。
【００２０】
積層ゴム支承に大きな鉛直浮き上がりが生じたとき、翼状鋼板には幾何学的な伸び変形が生じ、平板タイプの場合、面内の大きな軸力は翼状鋼板が浮き上がりのため傾いているため、その一部が積層ゴムに引張力として作用する。これに対して、本発明では、翼状鋼板等の固定板に伸び変形する変形部が形成され、この変形部が伸び変形を起すため、平板タイプと比べて面内軸力に対する剛性が低く、同じ伸び変形に対して、変形タイプの固定板には小さな面内軸力しか生じず、積層ゴムに生じる引張力が平板タイプより小さく、より高性能な積層ゴム支承が得られる。
【００２１】
固定板は、フランジの周囲に周方向に等間隔をおいて複数配置される。また、変形部は、固定板の端部には大きな面外曲げモーメントが生じるため、応力状態が複雑になり、損傷の集中が生じかねないため、中央位置に設けるのが好ましい。
【００２２】
また、固定板のフランジ側の端部及び反フランジ側の端部は、それぞれフランジ外周部、下部構造または上部構造に分離自在にボルト等で接合し、容易に交換できるようにするのが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、翼状鋼板タイプの積層ゴム支承のフランジの周囲に配置される翼状鋼板等の固定板に面内軸力により伸び変形可能な変形部を設けるようにしたため、翼状鋼板等の固定板により、上部構造の十分な浮き上がり許容量と、浮き上がりに対する抵抗力を確保しながらも、浮き上がりに伴う積層ゴムに対する引張力の作用を抑制し、引張力による積層ゴム本体の損傷を防止することが可能になると共に、伸び変形する変形部を有する変形タイプとすることにより、変形部が伸び変形を起すため、平板タイプと比べて面内軸力に対する剛性が低く、同じ伸び変形に対して、本発明の変形部を有する変形タイプには小さな面内軸力しか生じず、積層ゴムに生じる引張力が平板タイプより小さく、より高性能な翼状鋼板タイプの積層ゴム支承を得ることができる。
【００２４】
また、平板タイプにおいて、同じ鉛直引張変形量に対し、幾何学的伸び変形の影響を緩和するためには、翼状鋼板等の固定板の長さＬ（図５参照）を大きくすることにより幾何学的伸び歪を小さくして積層ゴム支承に生じる引張力を小さくすることが可能であるが、長さの増大と共に面内剛性や耐力の確保により幅Ｂや板厚ｔ（図５参照）も大きくならざるを得ない。これは、固定板のコストアップにとどまらず、設置スペースのコンパクトさに欠けるが、本発明の変形部を有する変形タイプでは、コンパクトに設置でき、コストも抑えられる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
この実施形態は、固定板として翼状鋼板（ウイングプレート）を用いた積層ゴム支承の例である。図１は、本発明の積層ゴム支承の一例であり、折曲げ連結タイプ等の変形タイプの翼状鋼板の場合を示す立断面図である。図２は、図１の積層ゴム支承の翼状鋼板の平面配置例を示す平面図である。図３、図４は、折曲げ連結タイプの翼状鋼板とその製作方法の例を示したものである。
【００２６】
図１の実施形態において、積層ゴム支承１は、積層ゴム２と、この積層ゴム２の上下に一体的に設けられる上下フランジ３、４と、下部フランジ４の周囲に周方向に間隔をおいて複数配置された折曲げ連結タイプ等の変形タイプの翼状鋼板１０から構成されている。平板タイプと同様に、上部フランジ３は上部構造６にボルト８により直接固定され、下部フランジ４は下部構造７に複数の翼状鋼板１０を介して固定され、大地震時に積層ゴム２に引張力が生じる際の積層ゴム本体の損傷を防止するものである。
【００２７】
折曲げ連結タイプの翼状鋼板１０は、図１（ａ）に示すように、後に詳述するように分割された２枚の鋼板１０ａを折曲げによる立上り連結部１２で連結し、この立上り連結部１２を伸び変形部とした分割連結型であるが、図１（ｂ）に示すように、鋼板１０を面外に波形に折り曲げ加工して一体的な折曲部１２´を形成し、この折曲部１２´を伸び変形部とした一体折曲げタイプでもよい。その他、伸び変形が可能な種々の変形部が考えられる。以下は図１（ａ）の折曲げ連結タイプの翼状鋼板１０の場合である。
【００２８】
翼状鋼板１０は、図２に示すように、平面形状が略四角形であり、下部フランジ４の周囲に周方向に等間隔をおいて複数個配置される。翼状鋼板１０の一端部が下部フランジ４の外周部上面にボルト９で接合され、他端部が下部構造７の上面にボルト９で接合され、これにより、容易に交換できるようにされている。
【００２９】
折曲げ連結タイプの翼状鋼板１０は、図３に示すように、フランジ側部分と反フランジ側部分に２分割された２枚の鋼板１０ａを用い、その接合端部を直角に折曲して立上り部１０ｂを形成し、この立上り部１０ｂ同士を重ね合せ、ボルト１１で接合することにより、翼状鋼板１０の中央位置に立上り連結部１２が形成されるように構成されている。このような立上り連結部１２は、面内軸力に対して立上り部１０ｂが曲げ変形して面内軸力に対する剛性が小さくなるようにしたものである。なお、立上り連結部１２を中央位置に設ける理由は、端部には大きな面外曲げモーメントが生じるため、応力状態が複雑になり、損傷の集中が生じかねないからである。また、図２に示すように、鋼板１０ａの両側部にはボルト接合部に向けてテーパ（アール）１０ｃを設けるのが好ましい。この部分は面内軸力と大きな面外曲げ塑性変形に加えて、面内曲げによる縁応力が集中するためである。
【００３０】
また、立上り部１０ｂのボルト接合部には、押さえ板１３を添え、一対の押さえ板１３により、重ね合せた立上り部１０ｂを両側から挟み、多数のボルト１１で強固に接合するのが好ましい。同様に、翼状鋼板１０の両端部のボルト接合部にも押さえ板１４を用いている。なお、図示例の立上り連結部１２は上向きであるが、短期圧縮軸力が作用した積層ゴムと干渉する場合には、下向きとすることも可能である。
【００３１】
この折曲げ連結タイプの翼状鋼板１０の製作方法としては、鋼板を冷間プレスによって折曲加工する方法、鋼板を突き合わせ溶接によって接合する方法（図４（ａ）参照）、冷間成形角形鋼管を切断加工する方法（図４（ｂ）参照）などがある。
【００３２】
次に、図５〜図７に、従来の平板タイプと本発明の折曲げ連結タイプを比較した例を示す。図５において、鋼板は、ＳＳ材、ＳＭ材、ＳＮ材、その他であり、取付ボルトは、高力ボルト、中ボルト等である。また、翼状鋼板の寸法規定等は、連結部長さＬ≧300ｍｍ、幅（押さえ板部分）Ｂ≧0.5×Ｌ、厚さｔ＝6〜32Ｌ、高さＨ≦Ｌ/4、ｔ≦折曲半径Ｒ（内法）≦3.0×ｔ等である。テーパ半径Ｒｐは10〜30ｍｍ程度である。
【００３３】
このような翼状鋼板が図５（ｃ）に示すように引張鉛直荷重を受けると、幾何学的伸び変形ΔＬが生じ、面内軸力Ｎと面外曲げモーメントＭの分布は、図５（ｄ）に示すようになる。折曲げ連結タイプの場合には、中央連結部の立上り部鋼板が図５（ｅ）に示すように曲げ変形し、面内軸力Ｎに伴う曲げモーメント分布（弾性時）は図６（ａ）に示すものとなる。降伏軸力を超えて幾何学的伸び変形が進展した場合、図６（ｂ）に示すように、中央連結部が下がるため、この下がり量Ｓを考慮すると、面内軸力Ｎに伴う曲げモーメント分布（塑性化後）は図６（ｃ）に示すものとなる。
【００３４】
以上のことを考慮して翼状鋼板面内軸力Ｎを求めると、幾何学的伸び変形量ΔＬと翼状鋼板面内軸力Ｎの関係は図６（ｄ）に示すものとなる。折曲げ連結タイプの場合、曲げ変形により面内軸力に対する軸方向弾性剛性が平板タイプと比べて小さくなり、翼状鋼板に生じる面内軸力Ｎが平板タイプよりも小さくなる。
【００３５】
図７は簡易評価法による引張鉛直特性の計算例であり、折曲げ連結タイプの場合、面内軸力Ｎが平板タイプよりも小さくなることにより（図７（ｄ））、鉛直引抜力および積層ゴム引張面圧が平板タイプよりも小さくなる（図７（ａ）、（ｂ））。なお、端部面外曲げモーメントは平板タイプよりも大きくなる（図７（ｃ））。
【００３６】
なお、本発明は、上記のような実施形態に限らず、その他の種々の態様を採用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の積層ゴム支承の一例であり、（ａ）は折曲げ連結タイプの翼状鋼板の場合を示す立断面図、（ｂ）は伸び変形部が一体的な折曲部の場合を示す立断面図である。
【図２】図１の積層ゴム支承の翼状鋼板の平面配置例を示す平面図である。
【図３】本発明の折曲げ連結タイプの翼状鋼板を示す立面図である。
【図４】本発明の折曲げ連結タイプの翼状鋼板の製作方法の立面図である。
【図５】翼板鋼板の従来の平板タイプと本発明の連結タイプを比較したものであり、（ａ）は翼状鋼板の平面図、（ｂ）は翼状鋼板の立面図、（ｃ）は変形状況を示す立面図、（ｄ）は応力・曲げモーメント分布を示すグラフ、（ｅ）は連結部のモーメント分布を示す立面図である。
【図６】本発明の連結タイプであり、（ａ）は弾性時の曲げモーメント分布を示す立面図、（ｂ）は変形状況を示す立面図、（ｃ）は塑性化後の曲げモーメント分布を示す立面図、（ｄ）はΔＬとＮの関係を平板タイプと連結タイプで比較したグラフである。
【図７】鉛直引張変形に対する鉛直引張力・積層ゴム引張面圧・端部面外曲げモーメント・翼状鋼板面内軸力の関係を示すグラフである。
【図８】従来の平板タイプの翼状鋼板を有する積層ゴム支承を示す立面図であり、（ａ）は常時の状態、（ｂ）は引張変形を受けた状態、（ｃ）は翼状鋼板の引張変形量を示す。
【符号の説明】
【００３８】
１……積層ゴム支承
２……積層ゴム
３……上部フランジ
４……下部フランジ
５……翼状鋼板（平板タイプ）
６……上部構造
７……下部構造、
８……ボルト
９……ボルト
１０……翼状鋼板（連結タイプ等の固定板）
１０ａ…鋼板
１０ｂ…立上り部
１０ｃ…テーパ
１１……ボルト
１２……立上り連結部
１２´…折曲部
１３……押さえ板
１４……押さえ板
【図１】
2006226387.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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