(57)【要約】【課題】更なる構造工夫により、免震周期を長周期化させる上で有利な中空状の積層体を有するものとしながら、大変形時における座屈のおそれが回避されるように改善された積層ゴム支承装置を実現し、提供する。【解決手段】積層ゴム支承装置において、複数枚のゴム層１と剛性板２とを交互に積層して成る積層体３と、積層体３の中央部又はその周辺部に形成される積層方向に貫通する孔６と、孔６に配備される座屈防止用柱状体７とを有するとともに、座屈防止用柱状体７は、互いに横滑り移動が可能に積層された複数の滑り部材８で構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のゴム層と剛性板とを交互に積層して成る積層体と、前記積層体の中央部又はその周辺部に形成される積層方向に貫通する孔と、前記孔に配備される座屈防止用柱状体とを有するとともに、前記座屈防止用柱状体は、互いに横滑り移動が可能に積層された複数の滑り部材で構成されている積層ゴム支承装置。
【請求項２】
前記複数の滑り部材どうしの間には、前記滑り部材どうしの横滑り移動を促進させるための滑り板が配備されている請求項１に記載の積層ゴム支承装置。
【請求項３】
前記滑り板がＰＴＦＥシートで形成されている請求項２に記載の積層ゴム支承装置。
【請求項４】
前記複数の滑り部材のうちの一つ又は複数には弾性層が設けられている請求項１〜３の何れか一項に記載の積層ゴム支承装置。
【請求項５】
前記弾性層が高減衰ゴムから構成されている請求項４に記載の積層ゴム支承装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層ゴム支承装置に係り、詳しくは、複数枚のゴム層と剛性板とを交互に積層して成る中空状の積層体を有する積層ゴム支承装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、免震建物では基礎の下に免震装置を配置し、建物の荷重を免震装置で支えるとともに、建物の固有周期を長周期化することで免震性能を発揮させる手段が採られる。積層ゴム支承装置による免震建物の固有周期は、建物の荷重と積層体（積層ゴム）の復元力によって決まり、この固有周期は、積層ゴムが支える荷重が大きくなるほど長くなり、復元力が大きくなるほど短くなる。従って、長周期化を図るには、積層ゴムに作用する荷重を大きく設定すれば良いことが解る。
【０００３】
しかしながら、積層体が支えられる単位面積当りの荷重には限界があって、積層体に作用する単位面積当りの荷重はあまり大きくできない。故に、大きな荷重には大きなサイズの積層体が必要になるのであるが、大きなサイズの積層体は大きな復元力を発揮するので、前述の「荷重が大きくなることによる長周期化の効果」が低減され、積層ゴム支承装置を用いた免震建物の固有周期の長周期化には限界（概ね３秒程度）があった。
【０００４】
そこで、住宅等の軽量構造物に対する免震用の積層体においては、免震周期の長周期化を図る手段として、水平剛性（前述の復元力に相当）を小さくする手段が採られたものがある。即ち、受圧面積を小さく、かつ、ゴム総厚み大きくすることが必要であることから、積層体を中空としてその外径及び内径を大きくしたドーナツ状のものとする工夫が為された積層ゴム支承装置であり、例えば、特許文献１において開示されたものが知られている。このような中空状の積層体とすれば、見掛けのＳ２も大きくすることができるので、それによって座屈の防止作用も強化可能になるという利点もある。
【０００５】
ここで、Ｓ２とは積層体の二次形状係数のことであり、二次形状係数Ｓ２は、積層体における剛性板の長さを、ゴム層の積層方向厚みとゴム層の総数とを乗じた値で除した値であると定義される。つまり、剛性板の長さ（平面視形状が円形の場合は直径であり、矩形の場合は免震方向側の辺長である）をａ、ゴム層の厚みをｔでその積層数をｎとすると、
Ｓ２＝ａ／ｎ・ｔ……（１）
として表される。
【０００６】
特許文献１等において開示される中空状の積層体を有する積層ゴム支承装置においては、上式（１）から求まる二次形状係数Ｓ２は大きな値となるので、それが「見掛けのＳ２が大きくなる」ということになる。しかしながら、この式（１）には中空であることは考慮されていないので、実際には、中空部の長さをｂとすると、真の二次形状係数Ｓ２ｒは、  Ｓ２ｒ＝（ａ／ｎ・ｔ）−（ｂ／ｎ・ｔ）……（２）
となり、上式（１）よりも明確に小さくなる。従って、積層体を大径で中空状のものとして二次形状係数を大きくすることは可能ではあるが、長周期化を狙って中空部の径を大きくすると、上式（２）から解るように、二次形状係数は大きくなるどころか、逆に小さくなってしまい易いものであるため、大変形時における座屈のおそれは寧ろ増大する傾向があった。
【特許文献１】特開平５−１４１４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、更なる構造工夫により、免震周期を長周期化させる上で有利な中空状の積層体を有するものとしながら、大変形時における座屈のおそれが回避されるように改善された積層ゴム支承装置を実現し、提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、積層ゴム支承装置において、複数枚のゴム層１と剛性板２とを交互に積層して成る積層体３と、前記積層体３の中央部又はその周辺部に形成される積層方向に貫通する孔６と、前記孔６に配備される座屈防止用柱状体７とを有するとともに、前記座屈防止用柱状体７は、互いに横滑り移動が可能に積層された複数の滑り部材８で構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の積層ゴム支承装置において、前記複数の滑り部材８どうしの間には、前記滑り部材８どうしの横滑り移動を促進させるための滑り板９が配備されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の積層ゴム支承装置において、前記滑り板９がＰＴＦＥシートで形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の積層ゴム支承装置において、前記複数の滑り部材８のうちの一つ又は複数には弾性層１０が設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の積層ゴム支承装置において、前記弾性層１０が高減衰ゴムから構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、積層体に形成された貫通孔には座屈防止用柱状体が配備されているので、激震等によって積層ゴム支承装置が大変形して積層体が大きくせん断変形した場合には、その大なるせん断変形に伴う上下方向の圧縮変位が所定以上に大きくはならないように座屈防止用柱状体によって規制されるようになる。即ち、座屈防止用柱状体の存在によって積層体の座屈が防止されるようになる。そして、大なるせん断変形時には、貫通孔に配備されている座屈防止用柱状体にもせん断荷重が作用することがあるが、その場合には座屈防止用柱状体を構成すべく積層された複数の滑り部材どうしが横滑り移動するので、積層体のせん断変形の妨げになるとか、座屈防止用柱状体が折損するといった不都合の発生なく、前述の座屈防止作用を発揮させることができる。その結果、免震性能の向上を図るべく、免震周期を長周期化させる上で有利な中空状の積層体を有するものとしながら、大変形時における座屈のおそれが回避されるように改善された積層ゴム支承装置を提供することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、滑り部材どうしの間に介装された滑り板により、積層体のせん断変形に伴う滑り部材どうしの横移動が円滑化され、請求項１の発明による効果が強化される利点がある。この場合、請求項３のように、滑り板をフッ素樹脂であるＰＴＦＥシートで形成すれば、より一層円滑な横滑り移動が得られる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、少なくとも一つの滑り部材には弾性層が形成されているので、大変形時における上下方向の圧縮荷重が急激に作用して座屈防止用柱状体に激しく上側のフランジ板等の衝突しても、弾性層による緩衝作用によってその衝突ショックが緩和され、建物の揺れ防止挙動がソフト化されるとともに、各部の亀裂や圧潰等の構成部材の損傷のおそれも回避可能となる良さがある。この場合、請求項５のように、弾性層を高減衰ゴムで形成すれば、ショックの緩和だけでなく、ショックを迅速に減衰させる作用も発揮されるので、請求項4の発明による前記効果を一層強化できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明による積層ゴム支承装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１，図２はそれぞれ積層ゴム支承装置の構造を示す縦断面図と横断面図、図３は大変形時における座屈防止状態を示す縦断面図、図４は中空断面の積層体と中空断面の積層体との各特性の比較図である。
【００１７】
〔実施例１〕
実施例１による積層ゴム支承装置Ａは、図１，図２に示すように、上下の円環状で厚肉のフランジ板４，４の上下間において、複数枚で円環状のゴム板（ゴム層の一例）１と、薄鋼板からなる複数枚で円環状の剛性板２とを交互に配置して積層し、かつ、それらによる積層物（ゴム板１、剛性板２、厚肉フランジ４，４）の内周及び外周のそれぞれに被覆ゴム１Ａ，１Ｂを配置し、これらを加硫接着により一体化してなる筒状の積層体３の上下両端に、フランジ板４よりも大径の取付板５，５が固定接合されて構成されている。上側の取付板５には、上部構造物Ｋが載置固定され、下側の取付板５は下部構造物Ｂに載置固定される。
【００１８】
ゴム板１、剛性板２、及び厚肉フランジ４の内径寸法は等しく設定されており、薄肉状の内周被覆ゴム１Ａの内側が中空となる大径で上下に貫通する貫通孔６が形成されており、その貫通孔６には座屈防止用柱状体７が配備されている。座屈防止用柱状体７は、互いに横滑り移動が可能に上下に積層された５枚（複数の一例）の滑り部材８で構成されている。各滑り部材８は鋼板等の硬質板によって形成されており、それら滑り部材８どうしの間には、滑り部材８どうしの横滑り移動を促進させるためのＰＴＦＥ製の滑り板９が配備されている。そして、最上段の滑り部材８のみは、上下の薄肉滑り板８ａ，８ａの上下間に高減衰ゴムで成る弾性層１０が介装されたサンドイッチ構造のものに構成されている。
【００１９】
滑り板９は摩擦係数の低い材質のものであれば良く、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂以外の材料から成るものでも良い。また、弾性層１０は天然ゴム等の一般的なゴム、或いはＥＰＤＭ等でも可能であり、要は弾性材から成るものであれば良い。さて、このような積層ゴム支承装置Ａにおいては、通常の支持時や設定範囲内の規模における地震時には、上部構造物Ｋの重量は、積層体３、即ちゴム板１のみで受けており、有効な免震作用が発揮される。
【００２０】
ところが、強烈な地震等によって設定範囲外の大きな横揺れが作用して大変形した場合には、図３に示すようになる。即ち、大変形によって積層体３が耐え切れずに沈み込んで座屈し掛かるようになると、貫通孔６に配備されている座屈防止用柱状体７が、各滑り部材８が横滑り移動して積層体３のせん断変形の妨げとならないように追従変形しながら、横移動しながら下降してくる上側の取付板５を受け止めて踏ん張り、それ以上の下方への変位、即ち、積層体３の座屈を防止するのである。
【００２１】
この場合、最上段の滑り部材８に内装されている弾性層１０がクッションとなって緩衝作用が発揮され、各滑り板８ａに急激な荷重負担が避けられるとともに、積層ゴム支承装置Ａとしてのショックも軽減されるようになる。また、上下に隣合う各滑り板８ａ，８ａ間には滑り板９が介装されているので、鋼板等で成る重い滑り部材８の前記追従移動が円滑で軽快に行われ、大変形時如何に拘らずに、滑り部材８の横移動が積層体３のせん断変形に対しては殆ど抵抗にはならない点も好ましい。
【００２２】
前述した免震周期の長周期化には、積層体３の一次形状係数Ｓ１を小さくすれば良いことが判っている。一次形状係数Ｓ１とは、ゴム板１の面積（平面視の面積）をＡｒ、ゴム板１の１層あたりの側面（周面）の面積をＡｆとした場合、
Ｓ１＝Ａｒ／Ａｆ……（３）
と定義されるものである。
【００２３】
ここで一例として、図４に示すように、積層体の直径がＲで中実の第１積層ゴム支承装置Ｇ１と、平面視の面積を同じとすべく、外径が３／√５Ｒで内径が２／√５Ｒの中空積層体を有する第２積層ゴム支承装置Ｇ２があるとし、これら両者のＳ１、Ｓ２、及びそれぞれの比率Ｌ１，Ｌ２を求めると、Ｌ１＝０．７４５、Ｌ２＝０．４７７となる。ここで各比率の分母がＧ２であり、分子がＧ１としている。尚、図４においては、側面（周面）の面積Ａｆと、ゴム板１の厚みｔと、その積層数ｎとの各記号はそのまま用いてある。また、簡単のため、ゴム層も剛性板とも同じ直径同じ内径であるとする。
【００２４】
このように、第２積層ゴム支承装置Ｇ２の積層体を、第１積層ゴム支承装置Ｇ１の積層体の直径が３／√５倍で、内径が２／√５倍となる中空状の（筒状の）形状及び寸法とした場合には、一次形状係数Ｓ１を明確に低減させて効果的に長周期化することができており、かつ、水平剛性の指針となる見掛けの二次形状係数Ｓ２は同じになるので、座屈のし難さも維持できているように思える。しかしながら、図４に示すように、第２積層ゴム支承装置Ｇ２の真の二次形状係数Ｓ２は大きく下がっているので、座屈に関しては条件が厳しくなっていることが解る。つまり、横断面積を等しくすべく積層体の大径化及び中空化を行って積層ゴム支承装置としての長周期化を図る手段では、二次形状係数Ｓ２は下がってしまい、ここに大変形時における座屈のおそれに対処する必要性が出てくるのである。
【００２５】
そこで本発明においては、上述したように、積層体３の中空部である貫通孔６に座屈防止用柱状体７を配備してあるので、大変形時には座屈防止用柱状体７が荷重を受け持って踏ん張るようになり、積層ゴム支承装置Ａの座屈おそれが防止されるようになる。従って、前述した長周期化による優れた免震性能を、座屈のおそれがないようにしながら如何なく発揮することができる改善された積層ゴム支承装置が実現できるに至ったのである。
【００２６】
〔別実施例〕
座屈防止用柱状体７は、滑り部材８が５段以外の複数段で積層されるとか、或いは単一の滑り部材８を有して成るものでも良い。また、弾性層１０を持つ滑り部材８は最上段以外の位置に設定しても良いとともに、その弾性層１０は単一の滑り板８ａの上又は下に積層される構造としても良い。また、積層体３は、内周被覆ゴム１Ａ、外周被覆ゴム１Ｂの両方、或いは何れか一方の無い構造のものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】積層ゴム支承装置の構造を示す縦断面図（実施例１）
【図２】図１のＸ−Ｘ線における断面図
【図３】大変形時の座屈防止状態を示す積層ゴム支承装置の縦断面図
【図４】中実の積層体と中空の積層体との各特性の比較例を示す図
【符号の説明】
【００２８】
１          ゴム層
２          剛性板
３          積層体
６          孔
７          座屈防止用柱状体
８          滑り部材
９          滑り板
１０        弾性層
Ａ          積層ゴム支承装置
【図１】
2007303497.tif 000003
【図２】
2007303497.tif 000004
【図３】
2007303497.tif 000005
【図４】
2007303497.tif 000006