(57)【要約】【課題】座屈に強い免震用積層ゴム体、及び、免震装置を提供する。【解決手段】免震装置１０は、積層ゴム体１２、及び、取付プレート１４Ａ、１４Ｂを備えている。積層ゴム体１２は、複数枚の円板状の金属板２０と、複数枚の円板状のゴム１６とを厚み方向（矢印Ｂ方向）に交互に積層した積層体とされている。金属板２０には、厚みの異なる２種の金属板があり、厚みの厚い方の金属板２０を第１金属板２１、厚みの薄い方の金属板２０を第２金属板２２とする。第１金属板２１と第２金属板２２とは、ゴム１６を挟んで交互に積層されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴムと複数の金属板とが交互に積層された免震用積層ゴム体であって、
前記複数の金属板は、積層方向の厚みが異なる２種以上の金属板を含んでいること、を特徴とする免震用積層ゴム体。
【請求項２】
前記金属板は、積層方向の厚みが異なる３種以上の金属板を含んでいること、を特徴とする、請求項１に記載の免震用積層ゴム体。
【請求項３】
同一の厚みを有する２枚の前記金属板の間には、この金属板と厚みの異なる金属板が少なくとも１枚積層されていること、を特徴とする、請求項１または請求項２に記載の免震用積層ゴム体。
【請求項４】
前記複数の金属板は、各々異なる厚みの金属板の積層順序が一定の周期で繰り返されるように積層されていること、を特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の免震用積層ゴム体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の免震用積層ゴム体を備えた、免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震装置に用いられる積層ゴム体、及び、この積層ゴム体を用いた免震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地震等の振動から建築物、構造物を保護するため、従来から免震装置が用いられている。免震装置としては、ゴムシートと鋼板とを交互に積層した積層ゴムを用いたものが知られている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
ところで、この積層ゴムに、剪断変形した状態で鉛直方向に荷重が作用すると、周端縁が座屈しやすくなる。特に、鉛直方向のゴム総厚（鋼板部分を含まないゴムのみの厚みの合計）に対して積層ゴムの直径が短い場合（積層ゴムの直径のゴム総厚比「２次形状係数」が小さい場合）、すなわち、鉛直方向に比較的長尺の積層ゴムにおいては、座屈しやすいという問題がある。また、２次形状係数が小さくない積層ゴムについても、一定の座屈応力を確保しつつ軽重量化やコストダウンが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１４１１８１
【特許文献２】特開２００４−３０８８６１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記事実を考慮して成されたものであり、座屈に強い免震用積層ゴム体、及び、免震装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る免震用積層ゴム体は、ゴムと複数の金属板とが交互に積層された免震用積層ゴム体であって、前記複数の金属板は、積層方向の厚みが異なる２種以上の金属板を含んでいること、を特徴とする。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、複数の金属板を異なる厚みの金属板としているので、複数の金属板の積層方向の厚みの合計（金属板総厚）及び、枚数が同じ場合、すべての金属板を同一の厚みとするよりも、免震用積層ゴム体を座屈しにくい構成とすることができる。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る免震用積層ゴム体は、前記金属板が、積層方向の厚みが異なる３種以上の金属板を含んでいること、を特徴とする。
【０００９】
金属板の厚みの種類を３種以上とすることにより、座屈により強い構成とすることができる。
【００１０】
本発明の第３の態様に係る免震用積層ゴム体は、同一の厚みを有する２枚の前記金属板の間には、この金属板と厚みの異なる金属板が少なくとも１枚積層されていること、を特徴とする。
【００１１】
このように、厚みの異なる金属板を配置することにより、厚みの異なる金属板をバランスよく配置し、荷重を受けることができる。
【００１２】
本発明の第４の態様に係る免震用積層ゴム体は、前記複数の金属板が、各々異なる厚みの金属板の積層順序が一定の周期で繰り返されるように積層されていること、を特徴とする。
【００１３】
このように、厚みの異なる金属板を、積層順序が一定の周期で繰り返されるように積層することにより、厚みの異なる金属板をバランス良く配置することができる。
【００１４】
本発明の第５の態様に係る免震装置は、第１の態様〜第４の態様のいずれか１つに記載の免震用積層ゴム体を備えている。
【００１５】
本発明の免震装置によれば、第１の態様〜第４の態様の免震用積層体ゴムを用いて、座屈に強い免震装置を構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、座屈に強い免震用積層ゴム体、及び、免震装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る免震装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る免震装置の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る免震装置がせん断変形した状態の断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る免震装置の断面図である。
【図５】比較例に係る免震装置の断面図である。
【図６】せん断ひずみと応力との関係についての実施例結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１実施形態］
以下、本発明の実施形態に係る積層ゴム体１２（免震用積層ゴム体）、及び、免震装置１０について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１及び図２には、本発明の第１実施形態に係る免震装置１０が示されている。免震装置１０は、積層ゴム体１２、及び、取付プレート１４Ａ、１４Ｂを備えている。積層ゴム体１２は、複数枚の円板状の金属板２０と、複数枚の円板状のゴム１６とを厚み方向（矢印Ｂ方向）に交互に積層した積層体とされている。
【００２０】
金属板２０には、厚みの異なる２種の金属板があり、厚みの厚い方の金属板２０を第１金属板２１、厚みの薄い方の金属板２０を第２金属板２２とする。第１金属板２１と第２金属板２２とは、ゴム１６を挟んで交互に積層されている。
【００２１】
金属板２０とゴム１６とは、加硫接着により強固に一体化されている。このように、ゴム１６だけでなく、金属板２０を使用してこれらを交互に積層したことで、鉛直方向（矢印Ｂ方向）の荷重に対しては所定の剛性を有し、水平方向（矢印Ｅ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ことが可能になっている。
【００２２】
金属板２０の外径は、積層ゴム体１２の外径よりも小さくされており、金属板２０の外縁には、円筒状に被覆ゴム１８が配置されている。この被覆ゴム１８によって金属板２０が覆われており、金属板２０が外部へ露出せず劣化が防止されている。
【００２３】
積層ゴム体１２の厚み方向（矢印Ｂ方向）の両端側には、取付プレート１４Ａ、１４Ｂが固着されている。取付プレート１４Ａ、１４Ｂは、肉厚の円環状の鋼板で構成されている。
【００２４】
取付プレート１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ、地盤に設置される基礎（図示省略）及び免震装置１０上に設置される構造物（図示省略）に固定される。この状態で、地盤（及び基礎）と構造物とが水平方向に相対移動すると、この相対移動の振動エネルギーが、積層ゴム体１２のせん断変形によって一部吸収されるようになっている。
【００２５】
本実施形態では、金属板２０として、厚みの異なる第１金属板２１と第２金属板２２とを用いている。ここで、積層ゴム体１２の座屈荷重は、金属板２０の厚みの２乗に比例する。したがって、金属板２０の厚みの合計（総厚）及び金属板２０の枚数が同じ場合には、金属板２０のすべてを同じ厚みとするよりも、異なる厚みとした方が、座屈荷重の総和は、大きくなる。
【００２６】
すべての金属板を同一の厚みとするよりも、本実施形態のように異なる厚みの金属板とした方が、免震用積層ゴム体を座屈しにくい構成とすることができる。
【００２７】
次に、免震装置１０の作用について説明する。
【００２８】
免震装置１０は、構造物と基礎の間に配置されて、通常時、構造物から鉛直方向の荷重を受けている。地震などにより基礎と構造物とが水平方向の成分をもって相対移動すると、図３に示すように、積層ゴム体１２が、せん断変形する。せん断変形による歪みが大きくなると、特に、積層ゴム体１２の周端縁が鉛直荷重により座屈しやすくなる。
【００２９】
ここで、各々の金属板２０の座屈荷重は、金属板２０の厚みの２乗に比例している。本実施形態では、金属板２０として、厚みの異なる第１金属板２１と第２金属板２２とを用いているので、金属板２０のすべてを同じ厚みとするよりも、座屈に強い構成とすることができる。
【００３０】
また、本実施形態では、厚みの厚い第１金属板２１と、厚みの薄い第２金属板２２とを交互に配置しているので、第１金属板２１と第２金属板２２とで、鉛直方向の荷重をバランスよく受けることができる。
【００３１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態の金属板２０について、第１金属板２１、第２金属板２２に加えて、第１金属板２１よりも、厚みの厚い、第３金属板２３を備えている点が異なっている。その他の構成については、第１実施形態と同様である。
【００３２】
図４に示すように、第１金属板２１、第２金属板２２、及び、第３金属板２３は、第１金属板２１と第３金属板２３の間に、第２金属板２２が配置されるように、積層されている。すなわち、第２金属板２２、第１金属板２１、第２金属板２２、第３金属板２３の順に積層され、この積層周期を１周期として、当該周期が繰り返されるように積層されている。
【００３３】
各金属板２０の間には、ゴム１６が積層されている。金属板２０とゴム１６とは、加硫接着により強固に一体化されている。
【００３４】
本実施形態においても、金属板２０として、厚みの異なる第１金属板２１、第２金属板２２、及び、第３金属板２３を用いているので、金属板２０のすべてを同じ厚みとするよりも、座屈に強い構成とすることができる。
【００３５】
また、第１金属板２１、第２金属板２２、及び、第３金属板２３を、一定の周期で偏りなく配置しているので、鉛直方向の荷重をバランスよく受けることができる。
【実施例】
【００３６】
本発明の適用された第１実施形態の積層ゴム体Ｂ、第２実施形態の積層ゴム体Ｃ、及び、比較例の積層ゴム体Ａに水平方向、鉛直方向の荷重を加え、せん断ひずみと応力との関係について、ＦＥＭ解析を行った。積層ゴム体Ａ〜Ｃは、各々の金属板の厚み以外の条件（金属板の総厚、枚数等）は、共通である。なお、積層ゴム体Ａ〜Ｃの金属板の厚みは以下のとおりである。
【００３７】
[積層ゴム体Ａ]：各金属板の厚みがすべて同じ
[積層ゴム体Ｂ]：第１金属板の厚み、第２金属板の厚みの比が、３：１
[積層ゴム体Ｃ]：第３金属板の厚み、第１金属板の厚み、第２金属板の厚み、の比が、４：２：１
図６のグラフに示されているように、積層ゴム体Ａ〜Ｃはせん断ひずみに比例して応力も大きくなるが、せん断ひずみが所定の値まで進むと、応力が下がり負勾配となる。この負勾配の発生したポイントが座屈ひずみの発生開始位置となる。図６のグラフより、積層ゴム体Ｃが最も座屈ひずみが生じにくく、次に積層ゴム体Ｂの座屈ひずみが生じにくく、積層ゴム体Ａが最も座屈ひずみが生じやすいことがわかる。
【符号の説明】
【００３８】
１０   免震装置
１２   積層ゴム体
１６   ゴム
２０   金属板
２１   第１金属板
２２   第２金属板
２３   第３金属板
【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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