(57)【要約】【課題】鉛支柱を使用しないで振動エネルギ吸収体を構成でき、しかも、鉛支柱を用いた場合と同等の免震効果を得ることができ、而して、取り扱いを容易とできる免震装置を提供すること。【解決手段】免震装置１は、天然又は合成ゴム等からなる複数の円環板状の弾性層２と鋼鈑等からなる複数の円環板状の剛性層３とが交互に積層されていると共に円形の一つの柱状孔４を有した積層弾性体５と、積層弾性体５の柱状孔４に配されている柱状の振動エネルギ吸収体６と、積層弾性体５の上面及び下面に取り付けられた取り付け板７及び８と、積層弾性体５と取り付け板７及び８の夫々との間に配された剪断キー部材９及び１０とを具備している。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性層と剛性層とが交互に積層されていると共に少なくとも一つの柱状孔を有した積層弾性体と、この積層弾性体の柱状孔に配されている柱状の振動エネルギ吸収体とを具備している免震装置であって、振動エネルギ吸収体は少なくとも一つの金属細線塊を有している免震装置。
【請求項２】
金属細線塊は、金属細線を１本又は２本以上使用して織ったり又は編んだりして形成された金網又はエキスパンドメタルを圧縮したものからなる請求項１に記載の免震装置。
【請求項３】
弾性層と剛性層とが交互に積層されていると共に少なくとも一つの柱状孔を有した積層弾性体と、この積層弾性体の柱状孔に配されている柱状の振動エネルギ吸収体とを具備している免震装置であって、振動エネルギ吸収体は、圧縮された膨張黒鉛を有している免震装置。
【請求項４】
振動エネルギ吸収体は、少なくとも一つの金属細線塊に加えて、圧縮された膨張黒鉛を更に有しており、圧縮された膨張黒鉛は、金属細線塊を構成する金属細線間に配されている請求項１又は２に記載の免震装置。
【請求項５】
金属細線塊を構成する金属細線と圧縮された膨張黒鉛とは、混在一体となっている請求項４に記載の免震装置。
【請求項６】
振動エネルギ吸収体は、積層された複数の金属細線塊と、各金属細線塊を構成する金属細線間に配されていると共に圧縮された膨張黒鉛とを有している請求項４又は５に記載の免震装置。
【請求項７】
振動エネルギ吸収体は、金属細線と圧縮された膨張黒鉛とが混在一体となっている円筒状表面を有しており、円筒状表面は、柱状孔において積層弾性体の内周面に密に接触している請求項４から６のいずれか一項に記載の免震装置。
【請求項８】
振動エネルギ吸収体は、圧縮された膨張黒鉛のみから実質的になる円筒状表面を有しており、円筒状表面は、柱状孔において積層弾性体の内周面に密に接触している請求項３から６のいずれか一項に記載の免震装置。
【請求項９】
振動エネルギ吸収体は、圧縮された金属細線のみから実質的になる円筒状表面を有しており、円筒状表面は、柱状孔において積層弾性体の内周面に密に接触している請求項１、２及び４から６のいずれか一項に記載の免震装置。
【請求項１０】
振動エネルギ吸収体が複数個からなり、この複数個の振動エネルギ吸収体は、柱状孔に積層されている請求項１から９のいずれか一項に記載の免震装置。
【請求項１１】
振動エネルギ吸収体は、当該振動エネルギ吸収体を配した後の柱状孔の径が振動エネルギ吸収体を配する前の柱状孔の径よりも大きくなるように、振動エネルギ吸収体を配する前の柱状孔の容積よりも大きな体積を有している請求項１から１０のいずれか一項に記載の免震装置。
【請求項１２】
振動エネルギ吸収体の円筒状表面は、弾性層に対応する部位では径方向に膨らんでおり、剛性層に対応する部位では径方向に凹んでいる請求項１から１１のいずれか一項に記載の免震装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋梁並びにビル、戸建て住宅及び倉庫等の建物等を含む構造物を地震振動から免震する免震装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
免震装置として、ゴム層と鋼鈑層とが交互に積層されていると共に円柱状孔を有した積層弾性体と、この積層弾性体の円柱状孔に配されていると共に、積層弾性体の剪断方向の振動エネルギを吸収する鉛支柱とを具備した、所謂、鉛入り積層ゴムが知られているが、斯かる免震装置に用いられる鉛支柱は、振動エネルギを好ましく吸収して、塑性変形後も振動エネルギ吸収に伴って発生する熱により容易に再結晶して機械的疲労を招来しないために、振動エネルギ吸収体として極めて優れている。
【０００３】
しかしながら、鉛支柱を構成する鉛は、周知のとおりその比重が極めて大きいために、取り扱いが極めて困難であって、鉛入り積層ゴムの施工現場への運搬、構造物への施工には、極めて大きな労力を必要とする。
【０００４】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、鉛支柱を使用しないで振動エネルギ吸収体を構成でき、しかも、鉛支柱を用いた場合と同等の免震効果を得ることができ、而して、取り扱いを容易とできる免震装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様の免震装置は、弾性層と剛性層とが交互に積層されていると共に少なくとも一つの柱状孔を有した積層弾性体と、この積層弾性体の柱状孔に配されている柱状の振動エネルギ吸収体とを具備しており、ここで、振動エネルギ吸収体は、少なくとも一つの金属細線塊を有している。
【０００６】
第一の態様の免震装置によれば、振動エネルギ吸収体が金属細線塊を有しているために、地震による積層弾性体の剪断方向の変形に伴う金属細線塊の変形で、金属細線塊を構成する金属細線同士の摩擦が生じる結果、鉛支柱を使用しないでもこの金属細線同士の摩擦により振動エネルギを吸収することができ、而して、取り扱いを容易とできる上に、鉛支柱を用いた場合と同等の免震効果を得ることができる。
【０００７】
本発明において、金属細線塊を構成する金属細線としては、金属細線塊の初期形状への復元性を好ましく与える弾性を得ることができるものであって、例えば鉄系としてオーステナイト系のＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、フェライト系のＳＵＳ４３０等のステンレス鋼線又は鉄線（ＪＩＳ−Ｇ−３５３２）もしくは亜鉛メッキ鉄線（ＪＩＳ−Ｇ−３５４７）、また銅系として銅−ニッケル合金（白銅）、銅−ニッケル−亜鉛合金（洋白）、黄銅、ベリリウム銅からなると共に、線径が０．１０〜１．００ｍｍ程度のものを好ましい例として挙げることができるが、構造物の荷重及び変形後の初期形状への復元性との関連でその他のものであってもよい。
【０００８】
本発明の第二の態様の免震装置では、金属細線塊は、金属細線を１本又は２本以上使用して織ったり又は編んだりして形成された金網又はエキスパンドメタルを圧縮したものからなる。
【０００９】
第二の態様の免震装置において、金網としては、網目が３〜１０ｍｍ程度のものを好適な例として使用でき、また、ステンレス鋼薄板又は燐青銅薄板に切込みを入れると同時に切込みを拡開して規則正しい網目列が形成された所謂エキスパンドメタルは、その網目が３〜１０ｍｍ程度のものが好適であって、エキスパンドメタルに用いるステンレス鋼薄板又は燐青銅薄板としては、その厚さが０．３〜１．０ｍｍ程度のものが好適である。
【００１０】
柱状の金属細線塊は、地震による積層弾性体の剪断方向の変形に伴う変形後、それ自体でも変形前の形状に戻るように弾性を有しているのが好ましく、斯かる観点から金属細線、金網及びエキスパンドメタル並びにその線径、網目及び厚さ等を適宜選択するとよい。
【００１１】
本発明の第三の態様の免震装置は、弾性層と剛性層とが交互に積層されていると共に少なくとも一つの柱状孔を有した積層弾性体と、この積層弾性体の柱状孔に配されている柱状の振動エネルギ吸収体とを具備しており、ここで、振動エネルギ吸収体は、圧縮された膨張黒鉛を有している。
【００１２】
第三の態様の免震装置によれば、振動エネルギ吸収体が圧縮された膨張黒鉛を有しているために、地震による積層弾性体の剪断方向の変形に伴う振動エネルギ吸収体の変形で、振動エネルギ吸収体を構成する膨張黒鉛の粒子同士の摩擦が生じる結果、鉛支柱を使用しないでも、この膨張黒鉛の粒子同士の摩擦により振動エネルギを吸収することができ、而して、第一の態様の免震装置と同様に、取り扱いを容易とできる上に、鉛支柱を用いた場合と同等の免震効果を得ることができる。
【００１３】
膨張黒鉛としては、次のようにして製造された膨張黒鉛粒子を用いるとよい。即ち、濃度９８％の濃硫酸３００重量部を撹拌しながら、酸化剤として過酸化水素の６０％水溶液５重量部を加えこれを反応液とし、この反応液を冷却して１０℃の温度に保持し、粒度３０〜８０メッシュの鱗片状天然黒鉛粉末１００重量部を反応液に添加し、３０分間反応を行う。反応後、吸引濾過して酸処理黒鉛を分離し、酸処理黒鉛を３００重量部の水で１０分間撹拌して吸引濾過するという洗浄作業を２回繰り返し、酸処理黒鉛から硫酸分を十分除去する。ついで、硫酸分を十分除去した酸処理黒鉛を１１０℃の温度に保持した乾燥炉で３時間乾燥し、これを酸処理黒鉛原料とする。斯かる酸処理黒鉛原料を、１０００℃の温度で５秒間膨張処理を施して、分解ガスを発生せしめ、そのガス圧により黒鉛層間を拡張して膨張させて膨張黒鉛粒子（膨張倍率２４０倍）を形成する。なお、斯かる膨張黒鉛粒子は、極めて嵩高であってその取り扱いが不便であるために、実際の製造にあたっては、斯かる膨張黒鉛粒子を例えばロール隙間０．３５ｍｍの双ロール装置にてロール成形した例えば厚さ０．３８ｍｍの膨張黒鉛シートにして、斯かる膨張黒鉛シートを後述するように圧縮して用いるとよい。
【００１４】
第一又は第二の態様の免震装置において、振動エネルギ吸収体は、好ましくは本発明の第四の態様の免震装置のように、少なくとも一つの金属細線塊に加えて、圧縮された膨張黒鉛を更に有しており、圧縮された膨張黒鉛は、金属細線塊を構成する金属細線間に配されている。
【００１５】
本発明の第四の態様の免震装置によれば、圧縮された膨張黒鉛が金属細線塊を構成する金属細線間に配されているために、金属細線同士の摩擦による振動エネルギの吸収に加えて、膨張黒鉛の粒子同士の摩擦及び膨張黒鉛の粒子と金属細線との摩擦による振動エネルギの吸収をも行い得、而して、効率よく振動エネルギを吸収でき、しかも、金属細線塊を構成する金属細線間で膨張黒鉛を拘束できるために、膨張黒鉛を含んで柱状の振動エネルギ吸収体の形状を好ましく保持できる。
【００１６】
本発明の第五の態様の免震装置では、金属細線塊を構成する金属細線と圧縮された膨張黒鉛とは、混在一体となっている。
【００１７】
第四又は第五の態様の免震装置においては、振動エネルギ吸収体は、一体成形された一個の金属細線塊を有していてもよいのであるが、本発明の第六の態様の免震装置のように、積層された複数の金属細線塊と、各金属細線塊を構成する金属細線間に配されていると共に圧縮された膨張黒鉛とを有していてもよい。
【００１８】
振動エネルギ吸収体は、本発明の第七の態様の免震装置のように、金属細線と圧縮された膨張黒鉛とが混在一体となっている円筒状表面を有していても、本発明の第八の態様の免震装置のように、圧縮された膨張黒鉛のみから実質的になる円筒状表面を有していても、そして、本発明の第九の態様の免震装置のように、圧縮された金属細線のみから実質的になる円筒状表面を有していてもよく、いずれの場合も、円筒状表面は、柱状孔において積層弾性体の内周面に密に接触しているとよい。
【００１９】
本発明の免震装置では、柱状孔に配される振動エネルギ吸収体は一個でもよいのであるが、本発明の第十の態様の免震装置のように、振動エネルギ吸収体が複数個からなって、この複数個の振動エネルギ吸収体が柱状孔に積層されていてもよい。
【００２０】
本発明の第十一の態様の免震装置では、振動エネルギ吸収体は、当該振動エネルギ吸収体を配した後の柱状孔の径が振動エネルギ吸収体を配する前の柱状孔の径よりも大きくなるように、振動エネルギ吸収体を配する前の柱状孔の容積よりも大きな体積を有している。
【００２１】
第十一の態様の免震装置によれば、振動エネルギ吸収体が柱状孔に隙間なしに配される結果、微小振動では剛体として作用して風等では変形しないようになる所謂トリガ機能をもたせることができる。
【００２２】
本発明の第十二の態様の免震装置では、振動エネルギ吸収体の円筒状表面は、弾性層に対応する部位では径方向に膨らんでおり、剛性層に対応する部位では径方向に凹んでいる。
【００２３】
次に本発明及びその実施の形態を、図に示す例を参照して更に詳細に説明する。なお、本発明はこの例に何等限定されないのである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１及び図２において、本例の免震装置１は、天然又は合成ゴム等からなる複数の円環板状の弾性層２と鋼鈑等からなる複数の円環板状の剛性層３とが交互に積層されていると共に円形の一つの柱状孔４を有した積層弾性体５と、積層弾性体５の柱状孔４に配されている柱状の振動エネルギ吸収体６と、積層弾性体５の上面及び下面に取り付けられた取り付け板７及び８と、積層弾性体５と取り付け板７及び８の夫々との間に配された剪断キー部材９及び１０とを具備している。
【００２５】
積層弾性体５は、弾性層２及び剛性層３に加えて、弾性層２及び剛性層３の外周側に一体に形成された円筒状の外被層１１と、弾性層２及び剛性層３の柱状孔４を規定する内周側に一体に形成された円筒状の内被層１２とを具備しており、内被層１２よりも厚肉の外被層１１及び外被層１１よりも薄肉の内被層１２の夫々は、弾性層２と同様に天然又は合成ゴム等からなる。
【００２６】
弾性層２、外被層１１及び内被層１２に加硫接着されている剛性層３は、最上位に配された厚肉の環状の補強板２１と、最下位に配された厚肉の環状の補強板２２と、補強板２１と補強板２２との間に配された複数枚の薄肉の環状の剛性板２３とを具備しており、弾性層２は、鋼鈑等からなる補強板２１、２２及び剛性板２３の間に配されている。
【００２７】
柱状孔４は、内被層１２の内周面３１並びに補強板２１及び２２の内周面３２及び３３で規定されており、斯かる柱状孔４に配されている振動エネルギ吸収体６は、金属細線塊３５と、圧縮された膨張黒鉛３６とを具備しており、圧縮された膨張黒鉛３６は、金属細線塊３５を構成する金属細線３７間に密に配されている。
【００２８】
振動エネルギ吸収体６は例えば次のようにして製造される。まず、図３に示すような、ステンレス鋼線等の金属細線３７を１本又は２本以上使用して織ったり又は編んだりして形成された長尺の幅広帯状の金網４１と、図４に示すような、膨張黒鉛粒子をロール成形した長尺の幅広帯状の膨張黒鉛シート４２とを準備し、次に、金網４１と膨張黒鉛シート４２とを図５に示すように互いに重ね合わせ、この重ね合わせた金網４１と膨張黒鉛シート４２とを図６に示すように膨張黒鉛シート４２が外側に位置するようにして密に巻回して円筒体４３を形成し、斯かる円筒体４３を図７に示すように円板状の突起４４を一体的に有する基台４５上に突起４４に補強板２２の凹所４６がぴたりと嵌合するようにして載置された積層弾性体５の柱状孔４に挿着し、その後、積層弾性体５の上面に設置された案内部材４７によって案内されると共に柱状孔４の径と実質的に等しい外径を有した押圧部材４８を下降させて、円筒体４３を図８に示すように圧縮して、こうして圧縮された膨張黒鉛３６が金属細線３７間に隙間なしに密に配されていると共に同じく圧縮された金網４１からなる最初の金属細線塊３５を形成し、次に、上記と同様に形成された新たな円筒体４３を図９に示すように既に形成された金属細線塊３５の上面に載置して、押圧部材４８を再び下降させて、前記と同様にして新たな円筒体４３を圧縮して、圧縮された膨張黒鉛３６が金属細線３７間に配されている次の金属細線塊３５を形成し、以下、図１０に示すように、圧縮された膨張黒鉛３６が金属細線３７間に密に配されている金属細線塊３５が柱状孔４に満たされるまで上記の作業を繰り返して、振動エネルギ吸収体６を形成する。こうして得られた複数個が柱状孔４に積層された振動エネルギ吸収体６は、圧縮された膨張黒鉛３６が夫々の金属細線３７間に隙間なしに密に配されていると共に積層された複数の金属細線塊３５からなるが、一回の圧縮でもって柱状孔４を満たすことができる程度に十分に大きな円筒体４３を準備できる場合には、振動エネルギ吸収体６は、圧縮された膨張黒鉛３６が金属細線３７間に隙間なしに密に配されている一個の金属細線塊３５からなる。また、上記では、円筒体４３を予備的に圧縮することなしにそのまま柱状孔４に挿着して振動エネルギ吸収体６を形成したが、これに代えて、金網４１と膨張黒鉛シート４２とを円筒状に巻回した後に、これを軸方向に圧縮して予備成形体を形成して、この予備成形体を柱状孔４に挿着し、ついで、斯かる柱状孔４に挿着された予備成形体を上記と同様にして圧縮して予備成形体を柱状孔４に密に充填して振動エネルギ吸収体６を形成するようにしてもよい。
【００２９】
斯かる振動エネルギ吸収体６では、金属細線塊３５を構成する金属細線３７と圧縮された膨張黒鉛３６とは混在一体となっており、金属細線３７と圧縮された膨張黒鉛３６とが混在一体となっている円筒状表面５１を有しており、円筒状表面５１は、柱状孔４において内被層１２並びに補強板２１及び２２の内周面３１並びに３２及び３３からなる積層弾性体５の内周面５２に密に接触している。
【００３０】
振動エネルギ吸収体６は、当該振動エネルギ吸収体６を柱状孔４に配した後の柱状孔４の径が振動エネルギ吸収体６を配する前の柱状孔４の径よりも大きくなるように、振動エネルギ吸収体６を柱状孔４に配する前の柱状孔４の容積よりも大きな体積を有しており、これにより、振動エネルギ吸収体６の円筒状表面５１は、弾性層２に対応する部位では径方向に膨らんでおり、剛性層３に対応する部位では径方向に凹んでいる。
【００３１】
取り付け板７は、ボルト６１を介して補強板２１に固着されており、取り付け板８もまた、ボルト６２を介して補強板２２に固着されており、剪断キー部材９は、取り付け板７の凹所６３と補強板２１の凹所６４とに配されており、剪断キー部材１０は、取り付け板８の凹所６５と補強板２２の凹所４６とに配されている。
【００３２】
以上の免震装置１は、取り付け板７がボルト７１を介して橋梁又はビル、戸建て住宅、倉庫等の建物等を含む構造物の上部構造物７２の下面に固着され、取り付け板８がアンカーボルト７３を介して基礎７４の下面に固着されて、上部構造物７２と基礎７４との間に介在され、地震により生じる基礎７４の水平方向Ｆの振動を積層弾性体５の剪断方向Ｆの変形でもって上部構造物７２に伝達しないようにして上部構造物７２を免震支持するために用いられる。
【００３３】
そして、免震装置１では、振動エネルギ吸収体６が金属細線塊３５と圧縮された膨張黒鉛３６とを有しているために、地震による積層弾性体５の剪断方向Ｆの変形に伴う振動エネルギ吸収体６の変形で、金属細線塊３５を構成する金属細線３７同士の摩擦が生じると共に、膨張黒鉛３６の粒子同士の摩擦が生じる上に、金属細線３７と膨張黒鉛３６の粒子との摩擦が生じる結果、鉛支柱を使用しないでも、金属細線３７同士及び膨張黒鉛３６の粒子同士並びに金属細線３７と膨張黒鉛３６の粒子との摩擦により剪断方向Ｆの振動エネルギを効率よく吸収することができ、而して、取り扱いを容易とできる上に、鉛支柱を用いた場合と同等の免震効果を得ることができ、しかも、金属細線塊３５を構成する金属細線３７間で膨張黒鉛３６を拘束できるために、膨張黒鉛３６を含んで柱状の振動エネルギ吸収体６の形状を好ましく保持でき、更に、振動エネルギ吸収体６を配した後の柱状孔４の径が振動エネルギ吸収体６を配する前の柱状孔４の径よりも大きくなるように、振動エネルギ吸収体６を配する前の柱状孔４の容積よりも大きな体積を振動エネルギ吸収体６が有しているために、振動エネルギ吸収体６が柱状孔４に隙間なしに配される結果、微小振動では剛体として作用して風等では変形しないようになる所謂トリガ機能をもたせることができる。
【００３４】
ところで、上記の免震装置１では、金属細線塊３５を金網４１を圧縮したもので構成したが、これに代えて又はこれと共に、エキスパンドメタルを圧縮したものからなっていてもよく、また、振動エネルギ吸収体６を、金属細線塊３５と圧縮された膨張黒鉛３６とを有して構成したが、これに代えて、膨張黒鉛３６を省いて構成してもよく、また、金属細線塊３５を省いて構成してもよく、この場合には、振動エネルギ吸収体６は、圧縮された膨張黒鉛３６のみから実質的になる円筒状表面５１を有することになって、斯かる円筒状表面５１が柱状孔４において積層弾性体５の内周面５２に密に接触するようになってもよい。
【００３５】
また、上記の免震装置１では、一つの柱状孔４を有した積層弾性体５を用いたが、これに代えて、複数個の柱状孔４を有した積層弾性体５を用い、各柱状孔４に振動エネルギ吸収体６を装着してもよく、この場合、各柱状孔４に同一の構成又は異なる構成からなる振動エネルギ吸収体６を装着してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、鉛支柱を使用しないで、振動エネルギ吸収体を構成でき、而して、鉛支柱を用いた場合と同等の免震効果を得ることができる上に、取り扱いを容易とできる免震装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の好ましい例の断面説明図である。
【図２】図１に示す振動エネルギ吸収体の外観斜視図である。
【図３】図１に示す例の振動エネルギ吸収体の製造方法の説明図である。
【図４】図１に示す例の振動エネルギ吸収体の製造方法の説明図である。
【図５】図１に示す例の振動エネルギ吸収体の製造方法の説明図である。
【図６】図１に示す例の振動エネルギ吸収体の製造方法の説明図である。
【図７】図１に示す例の振動エネルギ吸収体の製造方法の説明図である。
【図８】図１に示す例の振動エネルギ吸収体の製造方法の説明図である。
【図９】図１に示す例の振動エネルギ吸収体の製造方法の説明図である。
【図１０】図１に示す例の振動エネルギ吸収体の製造方法の説明図である。
【符号の説明】
１　免震装置
２　弾性層
３　剛性層
４　柱状孔
５　積層弾性体
６　振動エネルギ吸収体
３５　金属細線塊
３６　膨張黒鉛
３７　金属細線
【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】
2004019880.tif 000007
【図６】
2004019880.tif 000008
【図７】
2004019880.tif 000009
【図８】
2004019880.tif 000010
【図９】
2004019880.tif 000011
【図１０】
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