(57)【要約】【課題】下側部材と上側部材との滑り支承体に対する変位量の差を抑制し、免震特性を安定させることを目的とする。【解決手段】下側滑り面２０が形成された下側部材２と、上側滑り面３０が形成された上側部材３と、下側滑り面２０と上側滑り面３０の間に介在された滑り支承体４と、を備え、滑り支承体４と下側部材２が下側滑り面２０に沿って相対的に滑動可能であると共に滑り支承体４と上側部材３が上側滑り面３０に沿って相対的に滑動可能である免震装置１において、滑り支承体４の下部の外周に全周に亘って周設されて下側滑り面２０を覆う環状の下側弾性部材５０と、滑り支承体４の上部の外周に全周に亘って周設されて上側滑り面３０を覆う環状の上側弾性部材５１と、が備えられ、下側弾性部材５０の外縁部が下側部材２に固定されて内縁部が滑り支承体４に固定され、上側弾性部材５１の外縁部が上側部材３に固定されて内縁部が滑り支承体４に固定されている。【選択図】図１
2011132976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に下側滑り面が形成された下側部材と、該下側部材の上方に配置されていると共に下面に前記下側滑り面に対向する上側滑り面が形成された上側部材と、前記下側滑り面と前記上側滑り面との間に介在された滑り支承体と、を備え、
該滑り支承体と前記下側部材とが前記下側滑り面に沿って相対的に滑動可能であると共に前記滑り支承体と前記上側部材とが前記上側滑り面に沿って相対的に滑動可能である免震装置において、
前記滑り支承体の下部の外周に全周に亘って周設されて前記下側滑り面を覆う環状の下側弾性部材と、前記滑り支承体の上部の外周に全周に亘って周設されて前記上側滑り面を覆う環状の上側弾性部材と、が備えられ、
前記下側弾性部材の外縁部が前記下側部材に固定されて内縁部が前記滑り支承体に固定されており、前記上側弾性部材の外縁部が前記上側部材に固定されて内縁部が前記滑り支承体に固定されていることを特徴とする免震装置。
【請求項２】
請求項１に記載の免震装置において、
前記下側弾性部材のばね定数と前記上側弾性部材のばね定数とが同一であることを特徴とする免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、滑り支承体を備えた免震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の免震装置として、従来、例えば下記特許文献１に記載されているような、滑り支承体の上下にそれぞれ滑り面が形成された免震装置が提案されている。この免震装置は、基礎等の下部構造に固定される下側部材と、その上方に配置されて例えば建物等の上部構造に固定される上側部材と、下側部材と上側部材との間に挟持された滑り支承体と、を備えている。上記した下側部材の上面には下側滑り面が形成されており、また、上記した上側部材の下面には前記下側滑り面に対向する上側滑り面が形成されている。そして、上記した滑り支承体は、上記した下側滑り面と上側滑り面との間に介在されており、滑り支承体の下端面が下側滑り面に当接されていると共に滑り支承体の上端面が上側滑り面に当接されている。
【０００３】
上記した構成の免震装置では、滑り支承体と下側部材が下側滑り面に沿って相対的に滑動可能であると共に、滑り支承体と上側部材とが上側滑り面に沿って相対的に滑動可能である。よって、例えば地震動が入力されると、滑り支承体の下端面と下側滑り面との間及び滑り支承体の上端面と上側滑り面との間でそれぞれ滑りが生じ、下側部材が滑り支承体に対して相対的に水平方向の一方側に変位すると共に上側部材が滑り支承体に対して相対的に水平方向の他方側（下側部材の滑動方向の反対側に変位）に変位する。これにより、上部構造の固有周期が長くなり、上部構造が受ける地震応力を緩和させることができる。また、滑り支承体の上下にそれぞれ滑り面があるので、滑り面が滑り支承体の上下何れか一方だけにある免震装置に比べて、各滑り面における滑り量が略半分となる。したがって、滑り面の面積を小さくすることができ、免震装置の小型化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３３８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の免震装置では、仮に下側滑り面の摩擦係数と上側滑り面の摩擦係数を設計上同一に設定しても、実際に両者の摩擦係数を全く同じ値に合わせることは困難であり、両者の摩擦係数は僅かに異なる。そのため、地震動等によって下側滑り面及び上側滑り面においてそれぞれ滑りが生じたとき、下側部材の滑り支承体に対する相対変位量と上側部材の滑り支承体に対する相対変位量とに差が生じ、免震特性が不安定になるという問題が存在する。
また、下側滑り面や上側滑り面に塵などが付着すると、下側滑り面や上側滑り面の摩擦係数が変化するため、下側滑り面や上側滑り面が露出された状態では免震特性が不安定になるという問題が存在する。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、滑り支承体に対する下側部材の変位量と上側部材の変位量との差を抑制し、免震特性を安定させることできる免震装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る免震装置は、上面に下側滑り面が形成された下側部材と、該下側部材の上方に配置されていると共に下面に前記下側滑り面に対向する上側滑り面が形成された上側部材と、前記下側滑り面と前記上側滑り面との間に介在された滑り支承体と、を備え、該滑り支承体と前記下側部材とが前記下側滑り面に沿って相対的に滑動可能であると共に前記滑り支承体と前記上側部材とが前記上側滑り面に沿って相対的に滑動可能である免震装置において、前記滑り支承体の下部の外周に全周に亘って周設されて前記下側滑り面を覆う環状の下側弾性部材と、前記滑り支承体の上部の外周に全周に亘って周設されて前記上側滑り面を覆う環状の上側弾性部材と、が備えられ、前記下側弾性部材の外縁部が前記下側部材に固定されて内縁部が前記滑り支承体に固定されており、前記上側弾性部材の外縁部が前記上側部材に固定されて内縁部が前記滑り支承体に固定されていることを特徴としている。
【０００８】
このような特徴により、下側部材を下部構造に固定すると共に上側部材を上部構造に固定することで、上記した免震装置が下部構造と上部構造との間に介装される。
また、上記した下側弾性部材によって下側滑り面が覆われており、また、上側弾性部材によって上側滑り面が覆われているので、下側弾性部材や上側弾性部材が防塵カバーとして機能し、下側滑り面や上側滑り面に塵等が付着することが防止される。
【０００９】
また、上述したように免震装置が下部構造と上部構造との間に設置された状態で、地震動等の外力が入力されると、滑り支承体の下端面と下側滑り面との間、及び滑り支承体の上端面と上側滑り面との間でそれぞれ滑りが生じ、下側部材が下側滑り面に沿って滑り支承体に対して相対的に一方側に変位すると共に、上側部材が上側滑り面に沿って滑り支承体に対して相対的に他方側に変位する。これにより、上部構造の固有周期が長くなり、上部構造が受ける地震応力が緩和される。また、このとき、下側部材の一方側への相対変位に伴い下側弾性部材の一方側の部分が弾性的に伸張変形すると共に、上側部材の他方側への相対変位に伴い上側弾性部材の他方側の部分が弾性的に伸張変形する。これにより、下側部材及び上側部材には、下側弾性部材や上側弾性部材の弾性力によって滑り方向と反対方向への力（復元力）が作用する。この復元力は変位量に比例して大きくなるため、仮に下側滑り面及び上側滑り面の摩擦係数が異なり、下側部材及び上側部材のうちの一方の部材が他方の部材よりも大きく変位した場合でも、その分、一方の部材には大きな復元力が作用し、一方の部材の変位が抑えられる。
【００１０】
また、本発明に係る免震装置は、前記下側弾性部材のばね定数と前記上側弾性部材のばね定数とが同一であることが好ましい。
【００１１】
これにより、下側弾性部材による復元力と上側弾性部材による復元力とが略同一となるため、上記した上部構造の応答振動が収束したときに下側部材及び上側部材がそれぞれ滑り支承体に対する元の位置に戻される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る免震装置によれば、下側弾性部材や上側弾性部材による復元力によって滑り支承体に対する下側部材の変位量と上側部材の変位量との差を抑制することができ、免震特性を安定させることができる。
しかも、下側弾性部材や上側弾性部材によって下側滑り面や上側滑り面に塵等が付着することが防止されるので、塵等による下側滑り面や上側滑り面の摩擦係数の変化を防止することができ、免震特性を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための免震装置の破断斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態を説明するための免震装置の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態を説明するための外力入力時の免震装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る免震装置の実施の形態について、図面に基いて説明する。
なお、本実施の形態では、後述する滑り支承体４の中心軸線を「軸線Ｏ」とし、その軸線Ｏに沿った方向を「軸方向」とし、軸線Ｏに直交する方向を「径方向」とし、軸線Ｏ周りの方向を「周方向」とする。また、軸方向の一方側（図２における上側）を「上方」とし、軸方向の他方側（図２における下側） を「下方」とする。
【００１５】
図１に示す免震装置１は、基礎等の図示せぬ下部構造と建物本体等の図示せぬ上部構造との間に介装され、上部構造を下部構造に対して相対的に水平移動可能に支持する装置である。この免震装置１の概略構成としては、図１、図２に示すように、下部構造に固定される下側滑り板２（本発明の下側部材に相当する。）と、上部構造に固定される上側滑り板３（本発明の上側部材に相当する。）と、下側滑り板２と上側滑り板３の間に挟持された滑り支承体４と、滑り支承体４の外周に周設された弾性体カバー５と、を備えている。
【００１６】
下側滑り板２及び上側滑り板３は、平面視矩形の硬質板であり、例えばステンレス等の鋼板からなる。これら下側滑り板２及び上側滑り板３は、それぞれ軸線Ｏに対して垂直に配設されていると共に上下に間隔をあけて平行に対向配置されており、図示せぬアンカーボルト等を介して図示せぬ下部構造や上部構造にそれぞれ接合されている。
【００１７】
上記した下側滑り板２の上面には下側滑り面２０が形成されており、また、上記した上側滑り板３の下面には上側滑り面３０が形成されている。これら下側滑り面２０及び上側滑り面３０は、互いに同一の摩擦係数に設定された平滑な面であり、例えばテフロン（登録商標）等の被膜でコーティングされている。
【００１８】
滑り支承体４は、上下方向に沿って延設された円柱形状の柱状部材である。この滑り支承体４の概略構成としては、軸線Ｏに対して垂直に配設された下端板４０と、下端板４０の上方に間隔をあけて平行に配設された上端板４１と、下端板４０と上端板４１との間に配設されていると共に下端板４０及び上端板４１に対してそれぞれ間隔をあけて平行に配置された中間板４２と、下端板４０と中間板４２との間に介在された下側積層体４３と、上端板４１と中間板４２との間に介在された上側積層体４４と、を備えている。
【００１９】
下端板４０、上端板４１及び中間板４２は、それぞれ平面視円形の板部材であり、例えばステンレス等の鋼板からなる。下端板４０は、滑り支承体４の下端部に配設されており、上端板４１は、滑り支承体４の上端部に配設されている。これら下端板４０の下面及び上端板４１の上面は、それぞれ平滑に形成され、例えばテフロン（登録商標）等の被膜でコーティングされている。中間板４２は、滑り支承体４の軸方向中央部に配設されている。
【００２０】
下側積層体４３及び上側積層体４４は、図２に示すように、軟質板４５と硬質板４６とが交互に複数積層された積層構造の柱状体であり、水平方向にせん断変形可能な略円柱形状に形成されている。上記した下側積層体４３及び上側積層体４４の外周部には、上記した軟質板４５及び硬質板４６の外周を被覆する被覆部４７が全周に亘って形成されている。軟質板４５と被覆部４７とは互いに一体形成された弾性変形可能な加硫ゴムからなり、硬質板４６は鋼板からなる。
【００２１】
上記した下側積層体４３においては、上記した下端板４０、中間板４２及び複数の硬質板４６と共に未加硫ゴムの軟質板４５及び被覆部４７を加硫させることで、軟質板４５及び被覆部４７が下端板４０、中間板４２及び複数の硬質板４６に加硫接着されている。また、上記した上側積層体４４においては、上記した上端板４１、中間板４２及び複数の硬質板４６と共に未加硫ゴムの軟質板４５及び被覆部４７を加硫させることで、軟質板４５及び被覆部４７が上端板４１、中間板４２及び複数の硬質板４６に加硫接着されている。上記した構成の下側積層体４３及び上側積層体４４は、鉛直剛性が高くて鉛直方向に沈みにくく、且つ水平剛性が低くて水平方向にせん断変形しやすい。
なお、上記した軟質板４５及び被覆部４７はゴム以外であってもよく、例えば軟質樹脂で形成することも可能である。また、上記した硬質板４６は、鋼板以外であってもよく、例えば硬質樹脂からなる板材であってもよい。
【００２２】
また、図１、図２に示すように、上記した構成の滑り支承体４は、下側滑り面２０と上側滑り面３０との間に介在されており、滑り支承体４の下端面（下端板４０の下面）が下側滑り面２０に当接され、滑り支承体４の上端面（上端板４１の上面）が上側滑り面３０に当接されている。この滑り支承体４と下側滑り板２とは下側滑り面２０に沿って相対的に滑動可能であり、また、滑り支承体４と上側滑り板３とは上側滑り面３０に沿って相対的に滑動可能である。なお、滑り支承体４は、下側滑り面２０及び上側滑り面３０のそれぞれの中央位置に配置されており、下側滑り板２や上側滑り板３に対して相対的に水平方向の全方向に変位可能となっている。
【００２３】
弾性体カバー５は、滑り支承体４を収容する筒状の袋体であり、耐候性に優れたゴムからなる。なお、弾性体カバー５を形成するゴム材料としては、繊維やスチールコードなどで補強したゴムであってもよい。弾性体カバー５は、軸方向両端からそれぞれ軸方向中央部に向けて漸次縮径されて軸方向中央部が括れた円筒形状を成している。
【００２４】
詳しく説明すると、弾性体カバー５の概略構成としては、滑り支承体４の下部の外周に全周に亘って周設されて下側滑り面２０を覆う環状の下側弾性部５０（本発明における下側弾性部材に相当する。）と、滑り支承体４の上部の外周に全周に亘って周設されて上側滑り面３０を覆う環状の上側弾性部５１（本発明における上側弾性部材に相当する。）と、からなる。
【００２５】
下側弾性部５０は、滑り支承体４の中間板４２の外縁と下側滑り板２の上面との間に架け渡された平面視円環状のゴム膜であり、径方向内側に向かうに従い漸次上方に膨出されている。この下側弾性部５０の外縁には、径方向外側に突出した円環状の下フランジ部５２が全周に亘って設けられており、この下フランジ部５２が下側滑り板２の上面に接合されている。
【００２６】
上側弾性部５１は、滑り支承体４の中間板４２の外縁と上側滑り板３の下面との間に架け渡された平面視円環状のゴム膜であり、径方向内側に向かうに従い漸次下方に膨出されている。この上側弾性部５１の外縁には、径方向外側に突出した円環状の上フランジ部５３が全周に亘って設けられており、この上フランジ部５３が上側滑り板３の下面に固定されている。
【００２７】
また、上記した下側弾性部５０及び上側弾性部５１は各々の内縁同士が連結されて一体に形成されている。そして、その連結部５４が滑り支承体４の軸方向中間部に配設された中間板４２の外縁面に固定されている。つまり、下側弾性部５０の内端及び上側弾性部５１の内端は中間板４２の外縁面にそれぞれ固定されている
【００２８】
また、図２に示すように、上記した下側弾性部５０及び上側弾性部５１は、それぞれ縦断面視において軸線Ｏを対称線にして左右対称の形状に形成されている。また、下側弾性部５０と上側弾性部５１とは、互いに上下反転させた上下対称の形状に形成されている。また、上記した下側弾性部５０と上側弾性部５１とは、同じゴム材料で同じ厚さで形成されており、下側弾性部５０のばね定数と上側弾性部５１のばね定数とが同一になっている。
【００２９】
すなわち、縦断面視において、下側弾性部５０の径方向一方側（図２における左側）の部分５０ａと上側弾性部５１の径方向他方側（図２における右側）の部分５１ａとが、滑り支承体４の中心点Ｇを対称点として点対称の形状に形成されていると共に双方のばね定数が同一である。また、下側弾性部５０の径方向他方側の部分５０ｂと上側弾性部５１の径方向一方側の部分５１ｂとが、滑り支承体４の中心点Ｇを対称点として点対称の形状に形成されていると共に双方のばね定数が同一である。
【００３０】
また、下側弾性部５０及び上側弾性部５１のばね定数をｋ、免震装置１に作用する鉛直荷重をＰ、滑り支承体４の下端面と下側滑り板２の下側滑り面２０との間の摩擦係数をμ１、滑り支承体４の下端面と下側滑り板２の下側滑り面２０との間の摩擦係数をμ２、下側弾性部５０又は上側弾性部５１の伸張量をδとすると、ばね定数ｋは次式（１）を満足することが好ましい。
【００３１】
【数１】
2011132976.tif 000003
【００３２】
次に、上記した構成からなる免震装置１の作用について説明する。
【００３３】
上記した構成の免震装置１は、下側滑り板２を図示せぬ下部構造に固定すると共に上側滑り板３を図示せぬ上部構造に固定することで、下部構造と上部構造との間に介装される。このとき、図示せぬ上部構造の重量により、滑り支承体４の下端面が下側滑り板２の下側滑り面２０に圧接されると共に、滑り支承体４の上端面が上側滑り板３の上側滑り面３０に圧接される。
【００３４】
そして、上記した図示せぬ下部構造に中小規模の地震動が入力されると、図３（ａ）に示すように、滑り支承体４の下側積層体４３及び上側積層体４４がそれぞれ水平方向にせん断変形し、下側滑り板２（下部構造）及び上側滑り板３（上部構造）が水平方向に沿って相対変位する。これにより、上部構造の固有周期が長くなり、上部構造が受ける地震応力が緩和される。
【００３５】
また、上記した図示せぬ下部構造に大規模の地震動が入力されると、図３（ａ）に示すように、滑り支承体４の下側積層体４３及び上側積層体４４がそれぞれ水平方向にせん断変形した後、図３（ｂ）に示すように、滑り支承体４の下端面と下側滑り板２の下側滑り面２０との間、及び滑り支承体４の上端面と上側滑り板３の上側滑り面３０との間でそれぞれ滑りが生じ、下側滑り板２及び上側滑り板３が互いに反対向きに滑り支承体４に対して相対的に変位する。これにより、上部構造の固有周期が長くなり、上部構造が受ける地震応力が緩和される。
【００３６】
また、このとき、下側滑り板２及び上側滑り板３の滑り支承体４に対する相対変位に伴い下側弾性部５０及び上側弾性部５１がそれぞれ弾性的に伸張変形する。すなわち、例えば、下側滑り板２が下側滑り面２０に沿って滑り支承体４に対して相対的に水平方向の一方側（図３における左側）に変位すると共に、上側滑り板３が上側滑り面３０に沿って滑り支承体４に対して相対的に他方側（図３における右側）に変位すると、下側滑り板２の一方側への相対変位に伴い下側弾性部５０の一方側の部分５０ａが弾性的に伸張変形すると共に、上側滑り板３の他方側への相対変位に伴い上側弾性部５１の他方側の部分５１ａが弾性的に伸張変形する。これにより、下側滑り板２及び上側滑り板３には、下側弾性部５０や上側弾性部５１の弾性力によって滑り方向と反対方向への力（復元力）が作用する。この復元力は変位量に比例して大きくなるため、下側滑り面２０及び上側滑り面３０の摩擦係数が多少異なり、下側滑り板２の変位量Δ１及び上側滑り板３の変位量Δ２のうちの一方が他方よりも大きくなる場合、その分、その変位量Δ１、Δ２が大きい方の弾性部５０、５１の弾性力が大きくなり、変位量Δ１、Δ２が大きい方の滑り板２、３の変位が大きな復元力で抑えられる。例えば、下側滑り面２０の摩擦係数が上側滑り面３０の摩擦係数よりも大きいと、上側滑り板３の変位量Δ２が下側滑り板２の変位量Δ１よりも大きくなるが、上側弾性部５１の伸張部分５１ａの弾性力が下側弾性部５０の伸張部分５０ａの弾性力よりも大きくなり、上側滑り板３の変位が大きな復元力で抑えられる。
【００３７】
また、上記した下側弾性部５０のばね定数と上側弾性部５１のばね定数とが同一であるため、下側弾性部５０による復元力と上側弾性部５１による復元力とが略同一となるため、上記した上部構造の応答振動が収束したときに下側滑り板２及び上側滑り板３がそれぞれ滑り支承体４に対する元のセンター位置に戻される。
【００３８】
上記した免震装置１によれば、下側弾性部５０や上側弾性部５１による復元力によって滑り支承体４に対する下側部材２の変位量Δ１と上側滑り板３の変位量Δ２との差を抑制することができるので、免震特性を安定させることができる。
【００３９】
また、上述したように、下側滑り板２及び上側滑り板３がそれぞれ滑り支承体４に対する元のセンター位置に戻されるので、免震装置１に滑りが生じた後も安定した免震特性を発揮させることができる。
【００４０】
また、下側弾性部５０によって下側滑り面２０が覆われており、また、上側弾性部５１によって上側滑り面３０が覆われているので、これら下側弾性部５０や上側弾性部５１が防塵カバーとして機能し、下側滑り面２０や上側滑り面３０に塵等が付着することが防止される。これにより、塵等による下側滑り面２０や上側滑り面３０の摩擦係数の変化を防止することができ、免震特性を安定させることができる。
【００４１】
以上、本発明に係る免震装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記した実施の形態では、下側弾性部５０と上側弾性部５１とが一体に形成されているが、本発明は、下側弾性部５０と上側弾性部５１とが別体に形成されていてもよい。
【００４２】
また、上記した実施の形態では、下側弾性部５０の内縁と上側弾性部５１の内縁と（連結部５４）が滑り支承体４の軸方向中央部分に固定されているが、本発明は、下側弾性部５０の内縁や上側弾性部５１の内縁が滑り支承体４の軸方向中央位置からずれた位置に固定されていてもよい。
【００４３】
また、上記した実施の形態では、下側弾性部５０が径方向内側に向かうに従い漸次上方に膨出され、上側弾性部５１が径方向内側に向かうに従い漸次下方に膨出され、弾性体カバー５が、軸方向両端からそれぞれ軸方向中央部に向けて漸次縮径されて軸方向中央部が括れた円筒形状を成しているが、本発明の下側弾性部材や上側弾性部材の形状は適宜変更可能であり、例えば、下側弾性部材や上側弾性部材が円錐形状やすり鉢形状に形成されていてもよい。
【００４４】
また、上記した実施の形態では、下側積層体４３や上側積層体４４を有する滑り支承体４が備えられた弾性滑り支承の免震装置であるが、本発明は、剛体の滑り支承体が備えられた剛滑り支承の免震装置であってもよい。また、その場合、下沓（下側部材）の上面に形成された下側滑り面や上沓（上側部材）の下面に形成された上側滑り面が球面状に湾曲されていてもよい。
【００４５】
また、上記した実施の形態では、下側弾性部５０のばね定数と上側弾性部５１のばね定数が同一となっているが、本発明は、下側弾性部５０のばね定数と上側弾性部５１のばね定数を異なる値にすることも可能である。
【００４６】
その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  免震装置
２  下側滑り板（下側部材）
３  上側滑り板（上側部材）
４  滑り支承体
２０  下側滑り面
３０  上側滑り面
５０  下側弾性部（下側弾性部材）
５１  上側弾性部（上側弾性部材）
【図１】
2011132976.tif 000004
【図２】
2011132976.tif 000005
【図３】
2011132976.tif 000006