(57)【要約】  重量部で、スチールグリット１５０〜３００部、ジルコニア粒子５０〜１５０部及びゴム粒子５０〜１００部を含む免震支持台用プラグ材を提供する。該プラグ材を備える免震支持台及び該免震支持台の製造方法をさらに提供する。該免震支持台用プラグ材及び免震支持台は、乾燥摩擦に伴うエネルギ散逸メカニズムを利用して地震エネルギを消耗させることができ、減衰が高く、免震性能に優れる。
2021535326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量部で、スチールグリット１５０〜３００部、ジルコニア粒子５０〜１５０部及びゴム粒子５０〜１００部を含む
ことを特徴とする免震支持台用プラグ材。
【請求項２】
前記スチールグリットは、第１スチールグリットと、第２スチールグリットと、第３スチールグリットと、第４スチールグリットとを含み、
前記第１スチールグリットが、０．１ｍｍ＜粒径≦０．２５ｍｍを満たし、前記第２スチールグリットが、０．２５ｍｍ＜粒径≦０．５ｍｍを満たし、前記第３スチールグリットが、０．５ｍｍ＜粒径≦１ｍｍを満たし、前記第４スチールグリットが、１ｍｍ＜粒径≦２ｍｍを満たす
ことを特徴とする請求項１に記載の免震支持台用プラグ材。
【請求項３】
前記第１スチールグリットと、前記第２スチールグリットと、前記第３スチールグリットと、前記第４スチールグリットとの質量比が、１：０．２〜１．２：０．２〜１．２：０．２〜１．２である
ことを特徴とする請求項２に記載の免震支持台用プラグ材。
【請求項４】
前記ジルコニア粒子は、第１ジルコニア粒子と第２ジルコニア粒子とを含み、
前記第１ジルコニア粒子が、粒径≦１ｍｍを満たし、前記第２ジルコニア粒子が、１ｍｍ＜粒径≦２ｍｍを満たす
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震支持台用プラグ材。
【請求項５】
前記第１ジルコニア粒子と前記第２ジルコニア粒子との質量比が、１：０．２〜０．８である
ことを特徴とする請求項４に記載の免震支持台用プラグ材。
【請求項６】
前記ゴム粒子が、粒径≦１ｍｍを満たす
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の免震支持台用プラグ材。
【請求項７】
前記スチールグリットが、表面に対して粗化処理が施されたものである
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の免震支持台用プラグ材。
【請求項８】
支持台本体と、支持台用プラグと、連結板とを備え、
前記支持台本体は、複数の鋼板層と複数のゴム層とを含み、複数の前記鋼板層と複数の前記ゴム層が交互に積層され、積層方向における両端の層が前記ゴム層であり、前記鋼板層と前記ゴム層に貫通孔が設けられ、複数の前記鋼板層と複数の前記ゴム層のそれぞれの貫通孔が積層方向において重ね合わされており、
前記支持台用プラグは、複数の前記鋼板層と複数の前記ゴム層の貫通孔内に嵌設され、プラグ孔ゴム保護層と、前記プラグ孔ゴム保護層の内部に充填された請求項１〜７のいずれか１項に記載の免震支持台用プラグ材とを有し、
前記連結板は、対向する、前記支持台本体の上部に設置された上連結板と、前記支持台本体の底部に設置された下連結板とを含む
ことを特徴とする免震支持台。
【請求項９】
前記貫通孔が、前記鋼板層及び前記ゴム層における中心位置に設けられる
ことを特徴とする請求項８に記載の免震支持台。
【請求項１０】
前記支持台本体が、前記上連結板と連結するための上面と、前記下連結板と連結するための下面と、前記上面と前記下面との間に位置する側面とを有する
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の免震支持台。
【請求項１１】
前記側面を囲んで外装保護ゴム層がさらに設置される
ことを特徴とする請求項１０に記載の免震支持台。
【請求項１２】
前記プラグ孔ゴム保護層は、端部に開口が設けられる円柱スリーブを含み、前記開口に取外し可能に接続され、開口を閉蓋して閉蓋状態にするための蓋板をさらに備える
ことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の免震支持台。
【請求項１３】
前記円柱スリーブの両端にそれぞれ開口が設けられている
ことを特徴とする請求項１２に記載の免震支持台。
【請求項１４】
前記蓋板が、密嵌ボルトで開口を閉蓋する密嵌蓋板である
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の免震支持台。
【請求項１５】
前記蓋板と前記プラグ孔ゴム保護層との間に、密閉性を向上させるためのゴムパッキンが設置される
ことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の免震支持台。
【請求項１６】
前記プラグ孔ゴム保護層の内壁に防護層がさらに設けられる
ことを特徴とする請求項８〜１５のいずれか１項に記載の免震支持台。
【請求項１７】
前記防護層の材質が、高強度繊維布、ポリテトラフルオロエチレンスライディングプレート及び超高分子量スライディングプレートのいずれか１種を含む
ことを特徴とする請求項１６に記載の免震支持台。
【請求項１８】
請求項８〜１７のいずれか１項に記載の免震支持台の製造方法であって、
上連結板、複数のゴム層、複数の鋼板層、プラグ孔ゴム保護層、及び下連結板を加硫接着工程で連結することと、
免震支持台用プラグ材を前記プラグ孔ゴム保護層内に充填することと
を含むことを特徴とする免震支持台の製造方法。
【請求項１９】
前記プラグ孔ゴム保護層は端部に開口が設けられた円柱スリーブを含み、前記開口に取外し可能に接続される蓋板をさらに備え、前記蓋板が密嵌蓋板であり、
免震支持台用プラグ材を前記プラグ孔ゴム保護層内に充填したあと、前記方法は、
前記免震支持台用プラグ材を前記プラグ孔ゴム保護層において圧密させるように、前記プラグ孔ゴム保護層に対して振動締固め作業を行うことと、
前記密嵌蓋板を前記開口に閉蓋し、密嵌ボルトで前記円柱スリーブと前記密嵌蓋板に対して密封固定することと
をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の免震支持台の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、免震技術の分野に属し、具体的に、免震支持台用プラグ材、免震支持台及びその製造方法に関する。
【０００２】
関係出願の相互参照
本開示は、２０１８年８月２７日に中国専利局に提出された、出願番号が２０１８１０９８４３０１０であり、名称が「免震支持台用プラグ材、摩擦プラグを用いた免震支持台及びその製造方法、応用」である中国出願に基づいて優先権を主張し、その全ての内容が、参照により本開示に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
免震技術は、建築構造における耐震設計の従来の概念を変えたとともに、構造の耐震能力、耐震の確実性及び災害防御レベルが大幅に向上した新型な耐震技術である。近年、地震が多発し、建築免震技術は、社会において広く認められ、国内の新築の建物（特に病院、学校）及び既存の建物の補強改造に広く利用されている。
【０００４】
免震建築とは、免震支持台によって構造の固有周期を長くするとともに、構造に大きな振動減衰を付与し、構造上の加速度反応を大幅に低減させたものである。また、構造の大きな変位が免震層によって受けられ、上部構造が地震において並進に近い運動をするため、上部構造の安全性が大幅に向上する。建物と基礎との間に、全体位置復帰機能を備えた免震装置を設置することにより、構造系全体の固有周期を長くし、地震エネルギを吸収し散逸させ、水平の地震エネルギの上方への伝達を減少させ、所期の耐震防災要求を満たすことができる。
【０００５】
建築物の地震応答に影響する要因は主に２つあり、即ち、（ａ）構造の固有周期、（ｂ）減衰比である。通常の非免震の中、低層の建物は、剛性が高く、固有周期が短く、その固有周期が、地震による入力エネルギが最大になる段階にあるので、構造の相応の加速度反応が地面運動によって大きく増加されるが、変位反応が小さい。建物の固有周期を長くし、減衰を一定に維持すると、加速度反応が大幅に低下するが、変位反応が増大する。さらに構造の振動減衰を増大させると、加速度反応がさらに低下し、変位反応も顕著に低減される。
【０００６】
従来の鉛プラグ積層ゴム型免震支持台は、鉛の展延性とエネルギ散逸能力を用いるものであり、支持台がせん断変形するとき、鉛プラグ部材に塑性変形が発生する。その結果、ゴム支持台のヒステリシスループが変わり、支持台に良好な減衰効果が付与され、地震エネルギを効果的に吸収できる。そして、その中の鉛プラグは、塑性変形が発生するとき、鉛プラグが「熱仕事」状態になり、金属鉛が元の力学的な性能に復元することができる。しかしながら、従来の鉛プラグ積層ゴム型免震支持台は、多くの欠点もある。例えば、鉛は、重金属であり、毒性があるため、その加工、生産、応用において作業員の健康に影響を与え、漏れ出すと環境汚染になる。また、例えば、鉛プラグは、低温環境で降伏応力が顕著に増加するため、免震支持台の水平剛性が高くなり、免震性能が低下するなどのことを招く。したがって、鉛プラグ積層ゴム型免震支持台を代替可能の、高減衰特性を持つ免震支持台の開発が強く求められている。
【発明の概要】
【０００７】
本開示の第１の目的は、従来の鉛プラグの代わりに免震台座に適用でき、減衰が高く、環境により優しく、低温環境に適応可能などの利点を有する免震支持台用プラグ材を提供することである。
【０００８】
本開示の第２の目的は、上記の任意の１種の免震支持台用プラグ材を備え、減衰が高く、免震性能が優れるとともに、低温でも免震効果をよく保つことができる免震支持台を提供することである。
【０００９】
本開示の第３の目的は、操作が簡単、便宜で、設備に対する要求が低く、上記の免震支持台を速くかつ効率的に製造できる免震支持台の製造方法を提供することである。
【００１０】
本開示の実施例は下記のように実現される。
【００１１】
本開示の実施例による一態様は、重量部で、スチールグリット１５０〜３００部、ジルコニア粒子５０〜１５０部及びゴム粒子５０〜１００部を含む免震支持台用プラグ材を提供する。
【００１２】
本開示の選択可能な実施例において、スチールグリットは、第１スチールグリットと、第２スチールグリットと、第３スチールグリットと、第４スチールグリットとを含む。第１スチールグリットは、０．１ｍｍ＜粒径≦０．２５ｍｍを満たし、第２スチールグリットは、０．２５ｍｍ＜粒径≦０．５ｍｍを満たし、第３スチールグリットは、０．５ｍｍ＜粒径≦１ｍｍを満たし、第４スチールグリットは、１ｍｍ＜粒径≦２ｍｍを満たす。
本開示の選択可能な実施例において、第１スチールグリットと、第２スチールグリットと、第３スチールグリットと、第４スチールグリットとの質量比は、１：０．２〜１．２：０．２〜１．２：０．２〜１．２である。
【００１３】
本開示の選択可能な実施例において、ジルコニア粒子は、第１ジルコニア粒子と第２ジルコニア粒子とを含み、第１ジルコニア粒子が、粒径≦１ｍｍを満たし、第２ジルコニア粒子が、１ｍｍ＜粒径≦２ｍｍを満たす。
【００１４】
本開示の選択可能な実施例において、第１ジルコニア粒子と第２ジルコニア粒子との質量比は、１：０．２〜０．８である。
【００１５】
本開示の選択可能な実施例において、ゴム粒子は、粒径≦１ｍｍを満たす。
【００１６】
本開示の選択可能な実施例において、スチールグリットは、表面に対して粗化処理が施されたものである。
【００１７】
本開示の実施例によるもう一態様は、支持台本体と、支持台用プラグと、連結板を備える免震支持台を提供する。支持台本体は、複数の鋼板層と複数のゴム層を含み、複数の鋼板層と複数のゴム層が交互に積層され、積層方向における両端の層がゴム層であり、鋼板層とゴム層に貫通孔が設けられ、複数の鋼板層と複数のゴム層のそれぞれの貫通孔が積層方向において重ね合わせする。支持台用プラグは、複数の鋼板層と複数のゴム層の貫通孔内に嵌設され、プラグ孔ゴム保護層と、プラグ孔ゴム保護層の内部に充填された上記のいずれか１種の免震支持台用プラグ材とを有する。連結板は、対向する、支持台本体の上部に設置された上連結板と、支持台本体の底部に設置された下連結板とを含む。
【００１８】
本開示の選択可能な実施例において、貫通孔は、鋼板層及びゴム層における中心位置に設けられる。
【００１９】
本開示の選択可能な実施例において、支持台本体は、上連結板と連結するための上面と、下連結板と連結するための下面と、上面と下面との間に位置する側面とを有する。
【００２０】
本開示の選択可能な実施例において、側面を囲んで外装保護ゴム層がさらに設置される。
【００２１】
本開示の選択可能な実施例において、プラグ孔ゴム保護層は、端部に開口が設けられる円柱スリーブを含み、開口に取外し可能に接続され、開口を閉蓋して閉蓋状態にするための蓋板をさらに備える。
【００２２】
本開示の選択可能な実施例において、円柱スリーブの両端にそれぞれ開口が設けられている。
【００２３】
本開示の選択可能な実施例において、蓋板は、密嵌ボルトで開口を閉蓋する密嵌蓋板である。
【００２４】
本開示の選択可能な実施例において、蓋板とプラグ孔ゴム保護層との間に、密閉性を向上させるためのゴムパッキンが設置される。
【００２５】
本開示の選択可能な実施例において、プラグ孔ゴム保護層の内壁に防護層がさらに設けられる。
【００２６】
本開示の選択可能な実施例において、防護層の材質は、高強度繊維布、ポリテトラフルオロエチレンスライディングプレート及び超高分子量スライディングプレートのいずれか１種を含む。
【００２７】
本開示の実施例によるもう一態様は、上連結板、複数のゴム層、複数の鋼板層、プラグ孔ゴム保護層、及び下連結板を加硫接着工程で連結することと、免震支持台用プラグ材をプラグ孔ゴム保護層内に充填することとを含む免震支持台の製造方法を提供する。
【００２８】
本開示の選択可能な実施例において、プラグ孔ゴム保護層は端部に開口が設けられる円柱スリーブを含み、開口に取外し可能に接続される蓋板をさらに備え、該蓋板が密嵌蓋板である。免震支持台用プラグ材をプラグ孔ゴム保護層内に充填したあと、該方法は、免震支持台用プラグ材をプラグ孔ゴム保護層において圧密させるように、プラグ孔ゴム保護層に対して振動締固め作業を行うことと、密嵌蓋板を開口に閉蓋し、密嵌ボルトで円柱スリーブと密嵌蓋板に対して密封固定することとをさらに含む。
【００２９】
本開示の実施例は下記の有益効果を有する。
【００３０】
本開示の実施例による免震支持台用プラグ材は、スチールグリットと、ジルコニア粒子と、ゴム粒子とを含む。該免震支持台用プラグ材は、耐摩耗性が優れ且つ硬さが異なる粒子材料を混合してなしたものである。乾燥摩擦に伴うエネルギ散逸メカニズムを利用して、地震によるエネルギをプラグ材粒子間の摩擦によって熱に変換して消耗させる。該免震支持台用プラグ材は、乾燥摩擦による高減衰により、従来の鉛プラグと同様なエネルギ散逸効果を得ることができるとともに、環境により優しくて安全で、低温でも安定な力学的性能を保つことができる。
【００３１】
本開示の実施例による免震支持台は、乾燥摩擦に伴うエネルギ散逸メカニズムを利用して地震エネルギを消耗させることができ、減衰が高く、免震性能が優れ、そして、低温でも免震効果をよく保つことができる。
【００３２】
本開示の実施例による免震支持台の製造方法は、上連結板、複数のゴム層、複数の鋼板層、プラグ孔ゴム保護層、及び下連結板を加硫接着工程で連結し、そして、免震支持台用プラグ材をプラグ孔ゴム保護層内に充填する。該製造方法は、操作が簡単、便宜で、設備に対する要求が低く、上記の免震支持台を速くかつ効率的に製造して、量産化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本開示の実施例の技術案をより明瞭に説明するため、以下、実施例に必要な図面を簡単に説明する。説明する図面は、本開示のいくつかの実施例を示すものにすぎず、範囲を限定するものではない。当業者は、発明能力を用いなくても、これらの図面に基づいて他の関連図面を得ることが可能である。
【００３４】
【図１】本開示の実施例による免震支持台の一の模式的構成図である。
【図２】本開示の実施例による免震支持台用プラグ材の模式図である。
【図３】本開示の実施例による免震支持台用プラグ材を用いて製造した免震支持台の、１１サイクルの水平圧縮せん断試験のヒステリシスループ図である。
【図４】本開示の実施例による免震支持台用プラグ材を用いて製造した免震支持台の、２４ｈ静置後の３サイクルの水平圧縮せん断試験のヒステリシスループ図である。
【図５】本開示の実施例による免震支持台の二の模式的構成図である。
【図６】本開示の実施例による免震支持台の製造方法の一のフローチャートである。
【図７】本開示の実施例による免震支持台の製造方法の二のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本開示の実施形態の目的、技術案及び利点をより明瞭にするため、以下、本開示の実施形態の図面を参照しながら、本開示の実施形態における技術案を明瞭且つ完全に説明し、説明される実施形態が本開示の一部の実施形態に過ぎず、すべての実施形態ではないことは無論である。このため、図面に示された本開示の実施形態に対する下記の詳細な説明は、本開示の選択された実施形態を示すものに過ぎず、保護しようとする本開示の範囲を限定するものではない。本開示の実施形態をもとに、当業者が発明能力を用いることなく得たすべての他の実施例は、いずれも本開示の保護範囲に属する。
【００３６】
本開示の説明において、「中心」、「縦」、「横」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」等の用語で表された方向又は位置関係は、図面に基づくものであり、本開示を便宜及び簡略に説明するためのものに過ぎず、該当装置又は素子が、必ず定められた方向を有したり、定められた方向に構成、操作されたり、することを明示又は暗示するものではないため、本開示を限定するものではないと理解すべきである。
【００３７】
また、用語「第１」、「第２」は、説明するためのものにすぎず、相対重要性を明示又は暗示したり、技術的特徴の数を暗示したりするものではないと理解すべきである。このため、「第１」及び「第２」で限定した特徴は、１つ又は複数の該特徴を含むことを明示又は暗示することができる。本開示の説明において、別途の明確、具体的な限定がない限り、「複数」は、２つ以上のことを意味する。
【００３８】
本開示では、明確な定義や限定がない限り、「取付」、「連係」、「接続」、「固定」などの用語を、広義的に理解すべきである。例えば、固定接続でもよいし、取外し可能な接続でもよいし、一体的な接続でもよい。そして、機械的な接続でもよいし、電気的な接続でもよい。また、直接に接続してもよいし、中間物を介して間接に接続してもよいし、２つの素子の内部が連通し又は２つの素子が相互に作用してもよい。当業者は、本開示における上記用語の具体的な意味を、具体的な状況に応じて理解することが可能である。
【００３９】
本開示では、明確な定義や限定がない限り、第１の特徴が第２の特徴の「上」又は「下」に位置することは、第１の特徴と第２の特徴が直接接触してもよく、第１の特徴と第２の特徴が直接接触せず、その間の別の特徴を介して接触してもよい。そして、第１の特徴が第２の特徴の「上」、「上方」又は「上面」に位置することは、第１の特徴が第２の特徴の真上及び斜め上に位置することを含んでもよく、又は第１の特徴の高さが第２の特徴の高さより高いことだけを表してもよい。第１の特徴が第２の特徴の「下」、「下方」又は「下面」に位置することは、第１の特徴が第２の特徴の真下及び斜め下を含んでもよく、又は第１の特徴の高さが第２の特徴の高さより低いことだけを表してもよい。
【００４０】
本開示の実施例は、重量部で、スチールグリット（スチールの砂）１５０〜３００部、ジルコニア粒子５０〜１５０部及びゴム粒子５０〜１００部を含む免震支持台用プラグ材を提供する。
【００４１】
任意選択で、本開示の実施例による免震支持台用プラグ材は、重量部で、スチールグリット２５０〜３００部、ジルコニア粒子１２０〜１５０部及びゴム粒子５０〜７０部を含む。
【００４２】
該免震支持台用プラグ材は、乾燥摩擦に伴うエネルギ散逸メカニズムを利用してなしたものである。２つの粗面が接触したとき、接触点により相互に噛合され、摩擦力は、全ての噛合点の接線方向における抵抗の合計となる。乾燥摩擦メカニズムを解釈する一般理論は金属間の摩擦にも適用できる。荷重の作用で、摩擦面の実際の接触点における接触応力が非常に大きいため、塑性変形が生じて微小面接触になり、接触面積が全荷重を受けるまで増大する。この場合、金属表面に強固な粘着点が形成される。接線力の作用で、粘着点がせん断され、これに従って表面において摺動が発生する。摩擦の過程は、粘着と摺動とが交互に発生する過程である。摩擦力は、主に金属粘着点のせん断に必要なせん断力として見てもよい。
【００４３】
上記原理に基づき、本開示は、スチールグリットと、ジルコニア粒子と、ゴム粒子との３種の耐摩耗性が優れかつ硬さがそれぞれ異なる粒子材料を組み合わせて免震支持台用プラグ材を製造する。上記の３種の粒子材料が圧密された場合、硬質粒子の表面の粗い凸部が軟質粒子の表面に嵌め込まれ、摩擦時の摺動抵抗が増大する。したがって、摩擦力は、粘着点をせん断するときに必要なせん断力にほぼ等しい。摩擦の過程において、表層材料の変形又は破断で消耗されたエネルギは、大部分が熱エネルギに変換される。２つの物体が圧力下で接触したとき、実際の接触領域は見掛けの接触領域より小さい。粒子同士の相対運動時に、実際の接触領域において摩擦による熱的作用と機械的作用が発生するので、摩擦の過程でエネルギが消耗される。また、このような特殊な高減衰材料のエネルギ散逸メカニズムは、鉛プラグによるエネルギ散逸メカニズムと異なり、硬質金属の占有率が非常に高いので、−４０度の低温環境でも、その降伏性能が大きな変化がなく、低温安定性が優れる。
【００４４】
本開示の実施例は、スチールグリットと、ジルコニア粒子と、ゴム粒子とを含む免震支持台用プラグ材を提供する。該免震支持台用プラグ材は、耐摩耗性が優れ且つ硬さが異なる粒子材料を混合してなしたものである。乾燥摩擦に伴うエネルギ散逸メカニズムを利用して、地震によるエネルギをプラグ材粒子間の摩擦によって熱に変換して消耗させる。該免震支持台用プラグ材は、乾燥摩擦による高減衰により、従来の鉛プラグと同様なエネルギ散逸効果を得ることができるとともに、環境により優しくて安全で、低温でも安定な力学的性能を保つことができる。
【００４５】
任意選択で、スチールグリットは、第１スチールグリットと、第２スチールグリットと、第３スチールグリットと、第４スチールグリットとを含む。そのうち、第１スチールグリットは、０．１ｍｍ＜粒径≦０．２５ｍｍを満たし、第２スチールグリットは、０．２５ｍｍ＜粒径≦０．５ｍｍを満たし、第３スチールグリットは、０．５ｍｍ＜粒径≦１ｍｍを満たし、第４スチールグリットは、１ｍｍ＜粒径≦２ｍｍを満たす。
【００４６】
任意選択で、第１スチールグリットと、第２スチールグリットと、第３スチールグリットと、第４スチールグリットとの質量比は、１：０．２〜１．２：０．２〜１．２：０．２〜１．２である。
【００４７】
本開示の実施例は、粒径の異なる粒子材料を組み合わせて使用し、小さな粒子材料で大きな粒子材料間の隙間を埋めて、該免震支持台用プラグ材の密実性を高めて、粒子材料間の摩擦力を増加させ、免震支持台１００全体のエネルギ散逸効果を向上させる。
【００４８】
実際の操作では、粒径の大きさがバラバラのスチールグリットを、孔径の０．１ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍ及び２ｍｍの篩に順に通して連続篩分を行って、第１スチールグリット、第２スチールグリット、第３スチールグリット及び第４スチールグリットを得ることができる。
【００４９】
例示的に、第１スチールグリットの粒径は０．２〜０．２５ｍｍであり、第２スチールグリットの粒径は０．４〜０．５ｍｍであり、第３スチールグリットの粒径は０．８〜１ｍｍであり、第４スチールグリットの粒径は１．８〜２ｍｍである。
【００５０】
例示的に、第１スチールグリットの粒径は０．１ｍｍであり、第２スチールグリットの粒径は０．２５ｍｍであり、第３スチールグリットの粒径は０．５ｍｍであり、第４スチールグリットの粒径は１ｍｍである。
【００５１】
なお、小粒径粒子の量を適当に増加する場合、免震支持台用プラグ材全体の密実性をより高くすることができるが、小粒径粒子を過剰に使用すれば、免震支持台１００全体の強度の低下を招いてしまう。発明者の研究により、第１スチールグリットと、第２スチールグリットと、第３スチールグリットと、第４スチールグリットとの質量比は、１：０．８〜１：０．６〜０．８：０．４〜０．６となるとき、免震支持台１００のエネルギ散逸効果がより優れていることがわかった。好ましくは、第１スチールグリットと、第２スチールグリットと、第３スチールグリットと、第４スチールグリットとの質量比は、１：０．８：０．６：０．４である。
【００５２】
任意選択で、スチールグリットと同様、ジルコニア粒子は、第１ジルコニア粒子と第２ジルコニア粒子とを含む。第１ジルコニア粒子は、粒径≦１ｍｍを満たし、第２ジルコニア粒子は、１ｍｍ＜粒径≦２ｍｍを満たす。
【００５３】
任意選択で、第１ジルコニア粒子と第２ジルコニア粒子との質量比は、１：０．２〜０．８である。例示的に、第１ジルコニア粒子の粒径は０．５〜１ｍｍであり、第２ジルコニア粒子の粒径は１．５〜２ｍｍである。好ましくは、第１ジルコニア粒子の粒径は１ｍｍであり、第２ジルコニア粒子の粒径は２ｍｍである。
【００５４】
任意選択で、第１ジルコニア粒子と第２ジルコニア粒子との質量比は１：０．５である。
【００５５】
任意選択で、本開示の実施例で採用するジルコニア粒子は、純度≧８０％を満たす。
【００５６】
さらに、ゴム粒子は、粒径≦１ｍｍを満たす。
【００５７】
任意選択で、ゴム粒子の粒径は、０．５〜１ｍｍである。
【００５８】
任意選択で、スチールグリットの表面に対して粗化処理を施す。金属粒子材料の表面に対して粗化処理を施すことにより、粒子材料間の実際の接触面積が増大し、免震支持台１００のエネルギ散逸能力が向上する。
【００５９】
スチールグリットと、ジルコニア粒子と、ゴム粒子との３種の粒子材料を混合したら、免震支持台用プラグ材の炭素含有量は、０．６〜０．８％となり、通常の鋼材の３倍以上になり、材料の硬度と耐摩耗性が優れるので、持続的なエネルギ散逸効果を提供することができる。
【００６０】
図１に示すように、本開示の実施例による免震支持台１００は、支持台本体１１０と、支持台用プラグ１２０と、連結板１３０とを備える。具体的に、支持台本体１１０は、複数の鋼板層１１１と複数のゴム層１１２とを含み、複数の鋼板層１１１と複数のゴム層１１２が交互に積層され、積層方向における両端の層がゴム層１１２であり、鋼板層１１１とゴム層１１２に貫通孔が設けられ、複数の鋼板層１１１と複数のゴム層１１２のそれぞれの貫通孔が積層方向において重ね合わせする。支持台用プラグ１２０は、複数の鋼板層１１１及び複数のゴム層１１２の貫通孔内に嵌設され、プラグ孔ゴム保護層１２１と、プラグ孔ゴム保護層１２１の内部に充填された上記いずれか１種の免震支持台用プラグ材１２２とを有する。連結板１３０は、対向する、支持台本体１１０の上部に設置された上連結板１３１と、支持台本体１１０の底部に設置された下連結板１３２とを含む。
【００６１】
図１に示すように、複数の鋼板層１１１と複数のゴム層１１２との積層方式は、交互な積層方を用い、最外層（即ち、上連結板１３１に近接する最上層及び下連結板１３２に近接する最下層）のいずれもゴム層１１２であるので、連結板１３０との連結に寄与できる。連結板１３０は、対向して設置された上連結板１３１と下連結板１３２とを含み、上連結板１３１が、支持台本体１１０の上部と連結し、下連結板１３２が、支持台本体１１０の底部と連結する。建物に優れる耐震性能を付与するように、連結板１３０は、免震支持台１００全体を建物の本体に連結することに用いられる。
【００６２】
本開示の実施例による免震支持台１００は、乾燥摩擦に伴うエネルギ散逸メカニズムを利用して地震エネルギを消耗させることができ、減衰が高く、免震性能が優れ、そして、低温でも免震効果をよく保つことができる。
【００６３】
図１に示すように、本開示の選択可能な実施例において、貫通孔は、鋼板層１１１及びゴム層１１２における中心位置に設けられる。
【００６４】
このようにして、本開示の実施例による免震支持台１００のバランスと安定性を向上させることができる。
【００６５】
支持台本体１１０は、上連結板１３１と連結するための上面と、下連結板１３２と連結するための下面と、上面と下面との間に位置する側面とを有する。
【００６６】
図１に示すように、本開示の選択可能な実施例において、側面を囲んで外装保護ゴム層１１３がさらに設置される。
【００６７】
図１に示すように、本開示の選択可能な実施例において、プラグ孔ゴム保護層１２１は、端部に開口が設けられた円柱スリーブを含み、開口に取外し可能に接続され、開口を閉蓋して閉蓋状態にするための蓋板をさらに備える。
【００６８】
本開示の選択可能な実施例において、図５に示すように、円柱スリーブの両端にそれぞれ開口が設けられている。このようにして、本開示の実施例による免震支持台１００の使用方向を定めることが不要になる。本開示の選択可能な実施例において、図１に示すように、蓋板は、密嵌ボルト１２５で開口を閉蓋する密嵌蓋板１２３である。
【００６９】
本開示の選択可能な実施例において、図１に示すように、蓋板とプラグ孔ゴム保護層１２１との間に、密閉性を向上させるためのゴムパッキン１２４が設置される。
【００７０】
本開示の選択可能な実施例において、図１に示すように、プラグ孔ゴム保護層１２１の内壁に防護層がさらに設けられる。防護層は、選択可能な材質が、高強度繊維布、ポリテトラフルオロエチレンスライディングプレート（Ｐｏｌｙ  ｔｅｔｒａ  ｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｓｌｉｄｉｎｇ  Ｐｌａｔｅ）及び超高分子量スライディングプレートのいずれか１種を含む。
【００７１】
さらに、本開示の選択可能な実施例において、防護層は、厚さが１〜３ｍｍである。
【００７２】
さらに、本開示の選択可能な実施例において、貫通孔は円形孔であり、支持台本体１１０が全体として円柱体に形成され、貫通孔と支持台本体１１０とが同軸に配置される。
【００７３】
さらに、本開示の選択可能な実施例において、上連結板１３１、支持台本体１１０、支持台用プラグ１２０及び下連結板１３２は、一体成形してもよい。
【００７４】
図６に示すように、本開示の実施例は、下記のステップを含む上記免震支持台１００の製造方法をさらに提供する。
【００７５】
ステップＳ１０１は、上連結板１３１、複数のゴム層１１２、複数の鋼板層１１１、プラグ孔ゴム保護層１２１、及び下連結板１３２を、加硫接着工程で連結する。
【００７６】
ステップＳ１０２は、免震支持台用プラグ材をプラグ孔ゴム保護層１２１内に充填する。
【００７７】
本開示の選択可能な実施例において、プラグ孔ゴム保護層１２１は端部に開口が設けられた円柱スリーブを含み、開口に取外し可能に接続される蓋板をさらに備え、該蓋板が密嵌蓋板１２３である。免震支持台用プラグ材をプラグ孔ゴム保護層１２１内に充填したあと、図７に示すように、該方法は、下記のステップをさらに含む。
【００７８】
ステップＳ１０３は、免震支持台用プラグ材をプラグ孔ゴム保護層１２１において圧密させるように、プラグ孔ゴム保護層１２１に対して振動締固め作業を行う。
【００７９】
ステップＳ１０４は、密嵌蓋板１２３を開口に閉蓋し、密嵌ボルト１２５で円柱スリーブと密嵌蓋板１２３に対して密封固定する。
【００８０】
免震支持台用プラグ材に対して振動締固め作業を行うことにより、免震支持台用プラグ材がプラグ孔ゴム保護層１２１においてより圧密され、その使用効果を向上させることができる。密嵌蓋板１２３を取り付け、密嵌ボルト１２５で免震支持台用プラグ材に圧力を加えることにより、粒子材料間の摩擦力を増大させる。
【００８１】
理解を簡単にするため、以下、具体的な実施例を用いて本開示の免震支持台用プラグ材、免震支持台１００及びその製造方法をさらに説明する。
【００８２】
実施例１
図１に示すように、本実施例では、支持台本体１１０と、支持台用プラグ１２０と、連結板１３０とを備える免震支持台１００を提供する。
【００８３】
本実施例において、支持台本体１１０は、全体として円柱体に形成され、複数の円環状の鋼板層１１１と複数の円環状のゴム層１１２とを交互に積層してなしたものである。各鋼板層１１１及びゴム層１１２は、いずれも内外径が同一であり、これらが交互に積層されたとき、中心の貫通孔が同心状に連通され、即ち、支持台本体１１０の中部に支持台本体１１０を貫通する貫通孔（図１に図示しない）が形成され、該貫通孔が支持台用プラグ１２０を格納することに用いられる。
【００８４】
さらに、複数の鋼板層１１１と複数のゴム層１１２との積層方式は、交互な積層方を用い、最外層（即ち、上連結板１３１に近接する最上層及び下連結板１３２に近接する最下層）のいずれもゴム層１１２であるので、連結板１３０との連結に寄与できる。連結板１３０は、対向して設置された上連結板１３１と下連結板１３２とを含み、上連結板１３１が、支持台本体１１０の上部と連結し、下連結板１３２が、支持台本体１１０の底部と連結する。建物に優れる耐震性能を付与するように、連結板１３０は、免震支持台１００全体を建物の本体に連結することに用いられる。
【００８５】
さらに、支持台本体１１０は、上連結板１３１と連結するための上面（図示しない）と、下連結板１３２と連結するための下面（図示しない）と、上面と下面との間に位置する側面（図示しない）とを有する。側面に外装保護ゴム層１１３が設置される。外装保護ゴム層１１３は、材料がゴム層１１２の材料と異なって、耐老化性が優れたゴム材料を採用したものであり、内部のゴム層１１２を保護し、ゴム層１１２の老化を防止して支持台本体１１０の耐久性を向上させるためのものである。
【００８６】
支持台用プラグ１２０は、プラグ孔ゴム保護層１２１と、プラグ孔ゴム保護層１２１の内部に充填された免震支持台用プラグ材１２２とを有する。支持台用プラグ１２０は、全体として円柱状に形成され、貫通孔の長手方向に沿って配置するように貫通孔内に嵌設され、寸法が貫通孔の寸法に合わせるものである。プラグ孔ゴム保護層１２１は、隔離の役割を果たせる。一方、免震支持台用プラグ材１２２の粒子材料がゴム層１１２及び鋼板層１１１に進入してゴム層１１２及び鋼板層１１１を壊すことを防止することができる。他方、免震支持台用プラグ材１２２の粒子材料の総量が減少しないことを確保し、粒子材料間の密実性を保証して、免震支持台用プラグ材１２２の使用寿命を延ばすことができる。
【００８７】
プラグ孔ゴム保護層１２１の上部に、免震支持台用プラグ材１２２の出し入れのための開口（図１に図示しない）が設けられ、開口に開口の開閉を制御するための密嵌蓋板１２３が設置される。密嵌蓋板１２３と上連結板１３１とは、取外し可能に連結される。任意選択で、密嵌蓋板１２３とプラグ孔ゴム保護層１２１との間に、密閉性を向上させるための密嵌ゴムパッキン１２４がさらに設置される。密嵌蓋板１２３、密嵌ゴムパッキン１２４及び上連結板１３１は、密嵌ボルト１２５で螺合接続される。密嵌蓋板１２３と密嵌ゴムパッキン１２４により、プラグ孔ゴム保護層１２１内の免震支持台用プラグ材１２２をさらに圧密し、免震支持台用プラグ材１２２の粒子材料間の摩擦力を増大させて、免震支持台１００の免震性能を向上させることができる。任意選択で、プラグ孔ゴム保護層１２１の内壁に、高強度繊維布、又はポリテトラフルオロエチレンスライディングプレート、又は超高分子量スライディングプレートからなる防護層（図１に図示しない）が設置され、好ましくは、防護層の厚さが１〜３ｍｍである。防護層は、免震支持台用プラグ材１２２の、支持台の内部のゴムに対する磨耗を軽減して、使用寿命を延ばすことができる。
【００８８】
さらに、本開示の他の好ましい実施例では、上連結板１３１、支持台本体１１０、支持台用プラグ１２０及び下連結板１３２は、一体成形される。免震支持台１００の製造過程において、まず加硫接着工程で上連結板１３１、複数のゴム層１１２、複数の鋼板層１１１、プラグ孔ゴム保護層１２１、及び下連結板１３１を一体成形させ、そして、免震支持台用プラグ材１２２をプラグ孔ゴム保護層１２１のプラグ孔内に充填して振動締固めで圧密させ、免震支持台用プラグ材１２２を振動締固めで圧密させたあと、密嵌ゴムパッキン１２４と密嵌蓋板１２３を取り付け、密嵌ボルト１２５で免震支持台用プラグ材１２２に圧力を加えて、粒子材料間の摩擦力を増大させる。
【００８９】
実施例２〜９    
実施例２〜９は、それぞれ、スチールグリットと、ジルコニア粒子と、ゴム粒子との３種の粒子材料からなる免震支持台用プラグ材を提供する。各粒子材料の用量は、表１に示すようになる。なお、実施例２〜９に採用するスチールグリット及びジルコニア粒子は、表面に粗化処理が施されたものである。
【００９０】
2021535326.tif 000003
【００９１】
実施例２〜９による免震支持台用プラグ材におけるスチールグリット、ジルコニア粒子及びゴム粒子の粒径分布は、それぞれ表２〜表４に示すようになっている。
【００９２】
2021535326.tif 000004
【００９３】
2021535326.tif 000005
【００９４】
2021535326.tif 000006
【００９５】
比較例１
本比較例による免震支持台用プラグ材は、実施例１による免震支持台用プラグ材の配合と基本的に同じであるが、比較例１による免震支持台用プラグ材にジルコニア粒子が含まないことが相違している。
【００９６】
比較例２
本比較例による免震支持台用プラグ材は、実施例１による免震支持台用プラグ材の配合と基本的に同じであるが、比較例２による免震支持台用プラグ材にスチールグリットが含まないことが相違している。
【００９７】
比較例３
本比較例による免震支持台用プラグ材は、実施例１による免震支持台用プラグ材の配合と基本的に同じであるが、比較例３による免震支持台用プラグ材にゴム粒子が含まないことが相違している。
【００９８】
比較例４
本比較例による免震支持台用プラグ材は、実施例１による免震支持台用プラグ材の配合と基本的に同じであるが、比較例４による免震支持台用プラグ材に採用するスチールグリット及びジルコニア粉末が、単一の粒径のものであり、そのうち、スチールグリットの粒径が１ｍｍであり、ジルコニア粒子の粒径が０．８ｍｍである。
【００９９】
比較例５
本比較例による免震支持台用プラグ材は、実施例１による免震支持台用プラグ材の配合と基本的に同じであるが、比較例５による免震支持台用プラグ材に採用するスチールグリットが、表面に粗化処理が施されなかったものである。
【０１００】
試験例１
実施例２〜９及び比較例１〜５による免震支持台用プラグ材を、それぞれ実施例１による免震支持台１００に充填し、製造した免震支持台１００に対して１１サイクルの水平圧縮せん断試験を行い、１サイクル目及び１１サイクル目の等価減衰比をそれぞれ測定してＡとＢとし、サイクル試験を終えたあと、２４ｈ静置して、さらに３サイクルの水平圧縮せん断試験を行い、３サイクル目の等価減衰比を測定してＣとする。測定結果は、表５に示すようになる。
【０１０１】
2021535326.tif 000007
【０１０２】
表５から分かるように、本開示の実施例２〜９による免震支持台用プラグ材を用いて製造した免震支持台１００は、等価減衰比がいずれも２５．４％以上に達しており、エネルギ散逸性能が、同寸法の鉛プラグゴム支持台の等価減衰比と同水準であり、鉛プラグの代替物とすることができる。また、免震支持台１００は、１１サイクルの水平圧縮せん断試験を経ても、１８％超の等価減衰比を保つことができるため、該免震支持台用プラグ材が比較的に高い安定性を有することがわかる。なお、免震支持台１００を２４ｈ静置したあと、免震支持台１００の等価減衰比は、初期の数値まで復元することができるため、免震支持台１００に変形の残存がなく、何度も使用することができることが分かる。
【０１０３】
図３は、実施例２による免震支持台用プラグ材を用いて製造した免震支持台１００の、１１サイクルの水平圧縮せん断試験のヒステリシスループ図である。ヒステリシスループは、滑らかでよく膨らんだものである。サイクル数の増加に伴い、ヒステリシスループによって囲まれる面積が小さくなる傾向があり、その原因は、内部のエネルギ散逸材料の乾燥摩擦によって熱が生じ、性能が低下したと分析で分かった。図４は、実施例２による免震支持台用プラグ材の、２４ｈ静置したあと、３サイクルの水平圧縮せん断試験のヒステリシスループ図である。図３とは基本的に同様であるため、該免震支持台１００に応力の残存がなく、何度も使用することができることが分かる。本開示の実施例によるものに対して、比較例１〜３によるものは、それぞれジルコニア粒子、スチールグリット及びゴム粒子を使用しないものであり、明らかに、Ａ、Ｂ及びＣの値のいずれも大幅に低下した。比較例４によるものは、単一の粒径のスチールグリット、ジルコニア粒子及びゴム粒子を採用したものであり、圧密したものの密実性が十分でないため、等価減衰比がわずか２０．３％であり、そして、２４ｈ静置したあと、初期の数値まで復元することができなかった。比較例５によるものは、粒子材料の表面に粗化処理が施されなかったため、等価減衰比の値が、本開示の実施例に対して、ある程度低下する。
【０１０４】
試験例２
実施例２による免震支持台用プラグ材を、実施例１による免震支持台１００に充填し、製造した免震支持台１００に対して、それぞれの温度下で水平圧縮せん断試験を行い、等価減衰比を測定する。測定結果は、表６に示すようになる。
【０１０５】
2021535326.tif 000008
【０１０６】
表６から分かるように、実施例２による免震支持台用プラグ材で充填した実施例１による免震支持台１００は、温度が−４０℃まで下がった場合でも、２６．３％の等価減衰比を確保でき、常温（２０〜４０°Ｃ）のときとわずか０．６％の差があり、免震効果が温度の影響をほとんど受けていない。
【０１０７】
上記のように、本開示の実施例は、スチールグリットと、ジルコニア粒子と、ゴム粒子とを有する免震支持台用プラグ材を提供する。該免震支持台用プラグ材は、耐摩耗性が優れ且つ硬さが異なる粒子材料を混合してなしたものである。乾燥摩擦に伴うエネルギ散逸メカニズムを利用して、地震によるエネルギをプラグ材粒子間の摩擦によって熱に変換して消耗させる。該免震支持台用プラグ材は、減衰が高く、従来の鉛プラグと同様なエネルギ散逸効果を得ることができるとともに、環境により優しくて安全で、低温でも比較的に優れる実用性能を保つことができる。
【０１０８】
本開示の実施例は、上記の免震支持台用プラグ材を備える免震支持台１００をさらに提供する。該免震支持台１００は、乾燥摩擦に伴うエネルギ散逸メカニズムを利用して地震エネルギを消耗させることができ、減衰が高く、免震性能が優れる特性を持ち、そして、低温でも免震効果をよく保つことができる。
【０１０９】
上記の記載は、本開示の好ましい実施例にすぎず、本開示を限定するものではない。当業者にとって、本開示に各種の変更や変化を有してもよい。本開示の本質及び主旨から逸脱しない限り、行った如何なる変更、均等置換、改良等も、本開示の保護範囲内に属する。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本開示に係る免震支持台用プラグ材、免震支持台及び製造方法は、乾燥摩擦による高減衰を利用して、従来の鉛プラグと同様なエネルギ散逸効果を得ることができ、そして、環境により優しくて安全で、低温でも安定な力学的性能を保つことができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１００  免震支持台
１１０  支持台本体
１１１  鋼板層
１１２  ゴム層
１１３  外装保護ゴム層
１２０  支持台用プラグ
１２１  プラグ孔ゴム保護層
１２２  免震支持台用プラグ材
１２３  密嵌蓋板
１２４  密嵌ゴムパッキン
１２５  密嵌ボルト
１３０  連結板
１３１  上連結板
１３２  下連結板
【図１】
2021535326.tif 000009
【図２】
2021535326.tif 000010
【図３】
2021535326.tif 000011
【図４】
2021535326.tif 000012
【図５】
2021535326.tif 000013
【図６】
2021535326.tif 000014
【図７】
2021535326.tif 000015
【国際調査報告】
2021535326.tif 000016
2021535326.tif 000017
2021535326.tif 000018
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