(57)【要約】【課題】安定した減衰性能を得ることができる免震装置を提供することを目的とする。【解決手段】一対のフランジ板２，３の間に、剛性を有する剛性板４１と弾性を有する弾性板４０とを交互に積層してなる積層体４が介在されており、積層体４を積層方向に貫通する孔部１０が形成され、孔部１０の内側に振動を減衰させる減衰材５が収容されていると共に、減衰材５の軸方向の端面が孔部１０の開口端部１２を封栓する栓体７Ａによって押さえられている免震装置１において、栓体７Ａが、フランジ板３に固定された固定部７１と、減衰材５の軸方向の端面に重ね合わせられた当接板７２と、固定部７１と当接板７２との間に介装されたバネ７０と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のフランジ板の間に、剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とを交互に積層してなる積層体が介在されており、
該積層体を積層方向に貫通する孔部が形成され、該孔部の内側に振動を減衰させる減衰材が収容されていると共に、該減衰材の軸方向の端面が前記孔部の開口端部を封栓する栓体によって押さえられている免震装置において、
前記栓体が、前記フランジ板に固定された固定部と、前記減衰材の軸方向の端面に重ね合わせられた当接板と、前記固定部と前記当接板との間に介装されたバネと、を備えてい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、積層体に減衰材が貫設され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に示すような、積層体の中央部分に鉛プラグ（減衰材）が貫設された免震装置が知られている。詳しく説明すると、上記した積層体は、ゴム等からなる弾性板と鋼板などからなる剛性板とを交互に積層した構成からなり、その積層方向の両側にそれぞれ配設された一対のフランジ板の間に介在されている。また、免震装置には、積層体の積層方向に貫通する孔部が形成されており、その孔部の内側に鉛プラグが収容されている。この鉛プラグは、振動を減衰させるダンパー部材であり、例えば前記した孔部の内側に圧入されている。また、孔部の軸方向の両端部にはキャップ（栓体）がそれぞれ嵌合されており、このキャップによって鉛プラグの両端面がそれぞれ押さえられている。
【０００３】
上記した構成の免震装置は、これら一対のフランジ板のうちの下側のフランジ板を基礎等の下部構造に固定させると共に上側のフランジ板を建物等の上部構造に固定させることで、下部構造と上部構造との間に介装される。この免震装置によれば、積層体のせん断変形時に減衰材が塑性変形することにより振動エネルギーを吸収することができ、上部構造に伝達される振動を減衰させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１５１７６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、温度変化によって積層体の高さ（積層方向の寸法）が変化するが、ゴム等からなる弾性板と鉛などからなる減衰材との線膨張係数が異なるため、温度変化によって減衰材に作用する圧力が変化する。このため、減衰材による減衰性が変動し、免震装置の減衰性能が安定しないという問題がある。
【０００６】
具体的に説明すると、温度が上昇すると、複数の弾性板が積層方向（軸方向）にそれぞれ熱膨張し、一対のフランジ板の間隔が拡がり、それら一対のフランジ板に固定された栓体もフランジ板と共に軸方向外側に変位し、減衰材が収容される空間の軸方向寸法が長くなる。このとき、減衰材も温度上昇によって軸方向に熱膨張するが、減衰材の膨張率は弾性板の膨張率に比べて小さいため、減衰材に対する圧力が低下し、減衰材による減衰性が低下する。
【０００７】
反対に、温度が低下すると、複数の弾性板が積層方向（軸方向）にそれぞれ熱収縮し、一対のフランジ板の間隔が狭まり、それら一対のフランジ板に固定された栓体もフランジ板と共に軸方向内側に変位し、減衰材が収容される空間の軸方向寸法が短くなる。このとき、減衰材も温度低下によって熱収縮するが、減衰材の収縮率は弾性板の収縮率に比べて小さいため、減衰材に対する圧力が上昇し、減衰材による減衰性が上昇する。
【０００８】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、安定した減衰性能を得ることが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】
【０００９】
本発明に係る免震装置は、一対のフランジ板の間に、剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とを交互に積層してなる積層体が介在されており、該積層体を積層方向に貫通する孔部が形成され、該孔部の内側に振動を減衰させる減衰材が収容されていると共に、該減衰材の軸方向の端面が前記孔部の開口端部を封栓する栓体によって押さえられている免震装置において、前記栓体が、前記フランジ板に固定された固定部と、前記減衰材の軸方向の端面に重ね合わせられた当接板と、前記固定部と前記当接板との間に介装されたバネと、を備えていることを特徴としている。
【００１０】
このような特徴により、温度変化によって積層体の軸方向寸法が変化するが、減衰材が収容される空間の軸方向寸法の変動はバネのストロークによって緩和され、減衰材に作用する圧力の変動が抑えられる。
【００１１】
すなわち、温度が上昇すると、複数の弾性板が積層方向（軸方向）にそれぞれ熱膨張し、一対のフランジ板の間隔が拡がり、それら一対のフランジ板に固定された栓体の固定部もフランジ板と共に軸方向外側に変位する。このとき、バネが伸びる方向に弾性変形するため、当接板の軸方向外側への変位が抑えられ、減衰材が収容される空間の軸方向寸法の拡大が抑えられる。したがって、減衰材の膨張率が弾性板の膨張率に比べて小さくても、減衰材に作用する圧力の低下が抑えられる。
【００１２】
反対に、温度が低下すると、複数の弾性板が積層方向（軸方向）にそれぞれ熱収縮し、一対のフランジ板の間隔が狭まり、それら一対のフランジ板に固定された栓体の固定部もフランジ板と共に軸方向内側に変位する。このとき、バネが縮む方向に弾性変形するため、当接板の軸方向内側への変位が抑えられ、減衰材が収容される空間の軸方向寸法の縮小が抑えられる。したがって、減衰材の膨張率が弾性板の収縮率に比べて小さくても、減衰材に作用する圧力の上昇が抑えられる。
【００１３】
なお、上記した本発明に係る免震装置では、バネと減衰材との間に当接板が介在されているため、減衰材の軸方向の端面に対して面圧が一様にかけられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る免震装置によれば、温度変化に起因する減衰材に対する圧力変動が抑えられるので、安定した減衰性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための免震装置の縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態を説明するための温度変化時の免震装置の状態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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に示すように、上下に対向して配置された一対のフランジ板（下フランジ板２及び上フランジ板３）と、一対のフランジ板２，３の間に介在された積層体４と、積層体４に貫設されたプラグ５（本発明における減衰材）と、プラグ５を収容する孔部１０の軸方向両側の開口端部１２，１２を封栓するキャップ体７Ａ（本発明における栓体），７Ｂと、を備えている。
なお、図１に示す一点鎖線Ｏは、積層体４の積層方向に延在する積層体４の中心軸線であり、以下「軸線Ｏ」と記す。また、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。
【００１８】
下フランジ板２は、下部構造に固定される固定部材であり、上フランジ板３は上部構造に固定される固定部材である。下フランジ板２及び上フランジ板３は、剛性を有する平面視円形の硬質板であり、例えば鋼板からなる。これら下フランジ板２及び上フランジ板３は、それぞれ積層体４の断面形状よりも大径に形成されており、これら下フランジ板２及び上フランジ板３の各外周部は、全周に亘って積層体４の径方向外側に向けて突出されている。また、下フランジ板２及び上フランジ板３の各外周部には、周方向に間隔をあけて複数の図示せぬボルト孔が形成されており、例えばアンカーボルト等を介して下部構造や上部構造にそれぞれ固定される。
【００１９】
積層体４は、弾性を有する弾性板４０と剛性を有する剛性板４１とが交互に積層された柱状体であり、水平方向にせん断変形可能なせん断変形部である。複数の弾性板４０と剛性板４１は、それぞれ平面視円形状に形成されており、積層体４は、軸方向に延在する略円柱形状に形成されている。また、積層体４の外周面部分には、弾性板４０及び剛性板４１の外周を全周に亘って被覆する被覆部４２が設けられている。
【００２０】
複数の剛性板４１は、例えば鋼板からなる硬質板であり、下フランジ板２や上フランジ板３と平行に配設されている。
なお、上記した剛性板４１、下フランジ板２及び上フランジ板３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。
【００２１】
また、弾性板４０は、弾性変形可能な弾性材料からなる軟質板であり、剛性板４１，４１の間、及び剛性板４１とフランジ板２，３との間に介在されている。
また、被覆部４２は、弾性変形可能な弾性材料からなり、弾性板４０と一体に形成されている。具体的に説明すると、弾性板４０及び被覆部４２はそれぞれ加硫ゴムからなり、未加硫の弾性板４０及び被覆部４２を上記した複数の剛性板４１及びフランジ板２，３と共に加硫させることで、弾性板４０及び被覆部４２と複数の剛性板４１及びフランジ板２，３とが加硫接着されている。
なお、上記した弾性板４０及び被覆部４２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。
【００２２】
また、上記した下フランジ板２、上フランジ板３及び積層体４には、軸方向に延在する孔部１０が形成されている。この孔部１０は、プラグ５を収容する平面視円形の孔であり、積層体４の中心位置に配設され、軸線Ｏを共通軸にして積層体４と同軸上に形成されている。また、孔部１０は、軸方向に貫通した貫通孔である。すなわち、上記した下フランジ板２、上フランジ板３、弾性板４０及び剛性板４１の各中心部分には、互いに連通する円形孔がそれぞれ形成されており、これらの円形孔によって孔部１０が形成されている。
【００２３】
なお、上記した孔部１０は、積層体４の領域部分（孔中間部１１）では縦断面視矩形状の直孔状に形成されており、フランジ板２，３の領域部分（開口端部１２）では縦断面略Ｔ字状に拡径されている。すなわち、孔部１０のうち、下フランジ板２及び上フランジ板３に形成された軸方向両側の開口端部１２，１２は、下フランジ板２の下面や上フランジ板３の上面に形成された平面視円形の凹部１２ａと、上記した孔中間部１１の端部に連通されて凹部１１ａの底面において開口された丸孔状の連通部１２ｂと、からなる。
【００２４】
上記した孔部１０の内側には、プラグ５が収容されている。このプラグ５の軸方向両側の端面は、孔部１０の軸方向両側の開口端部１２，１２に嵌合されたキャップ体７Ａ，７Ｂによってそれぞれ押さえられており、これにより、プラグ５の軸方向位置が保持されている。
【００２５】
プラグ５は、積層体４のせん断変形時に塑性変形することで振動エネルギーを吸収するダンパー部材であり、例えば円柱形状の鉛プラグからなる。詳しく説明すると、プラグ５は、孔部１０（孔中間部１１）と同径若しくは孔部１０（孔中間部１１）よりも若干大径に形成されており、孔部１０の何れか一方の開口端部１２，１２から圧入されて孔部１０の内側に隙間無く充填されている。このプラグ５の長さ寸法（軸方向寸法）は、積層体４の高さ寸法（軸方向寸法）よりも大きく、プラグ５の上端面は積層体４の上端面よりも上方に位置し、プラグ５の下端面は積層体４の下端面よりも下方に位置する。つまり、プラグ５は、孔中間部１１の全長に亘って充填されていると共に両端部が上記した開口端部１２，１２の連通部１２ｂ，１２ｂにそれぞれ挿入されている。
なお、上記したプラグ５は、鉛プラグ以外であってもよく、例えば、錫や合金等の他の金属からなる部材であってもよい。さらに、上記したプラグ５は、金属製以外の部材であってもよく、例えばゴムに鉄粉等を混合させたエラストマー部材であってもよい。
【００２６】
上フランジ板３に装着されるキャップ体７Ａは、軸方向変位を許容する栓体であり、内部に軸方向に弾性変形可能なバネ７０が仕込まれている。詳しく説明すると、キャップ体７Ａは、上フランジ板３に固定された固定部７１と、プラグ５の上端面に重ね合わせられた当接板７２と、固定部７１と当接板７２との間に介装されたバネ７０と、を備えている。
【００２７】
固定部７１は、孔部１０の開口端部１２の凹部１２ａの内側に嵌合される平面視円形状の板部材であり、上フランジ板３に対してボルト締結や溶接などで固定されている。この固定部７１の軸方向内側の面（下面）には、孔部１０の開口端部１２の連通部１２ｂに連通される凹部７１ａが形成されている。この凹部７１ａは、上記した連通部１２ｂと略同径の平面視円形状に形成されている。
【００２８】
当接板７２は、上記した連通部１２ｂの内側に軸方向移動可能に収容された平面視円形の板部材であり、この当接板７２の軸方向内側の面（下面）はプラグ５の上端面に当接されている。
【００２９】
バネ７０は、上記した固定部７１の凹部７１ａの内側に収容されて軸方向に弾性変形可能なバネ部材であり、例えば重荷重用の皿バネが用いられる。このバネ７０の上端（例えば皿バネの内縁）は、上記した凹部７１ａの内面に係止されており、バネ７０の下端（例えば皿バネの外縁）は、当接板７２の軸方向外側の面（上面）に係止されている。なお、バネ７０は、皿ばね以外のバネ部材を用いることも可能であり、例えば板バネを用いることも可能である。
【００３０】
上記したバネ７０の強さは、固定部７１を孔部１０の開口端部１２の凹部１２ａの内側に完全に嵌合させた際に、プラグ５に十分な荷重が載荷される程度とし、例えば、プラグ５の端面の面積に対して１５ＭＰａ以上とする。また、固定部７１を孔部１０の開口端部１２の凹部１２ａの内側に完全に嵌合させた際のバネ７０の沈み込み量は、下記の数式（１）にて計算される必要ストローク量Ｌ以上とする。
【００３１】
【数１】
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【００３２】
また、バネ７０のバネ定数は、上記した必要ストローク量Ｌとプラグ５に対する必要圧力とによって求められる。
【００３３】
上記した構成のキャップ体７Ａでは、バネ７０の付勢力によって当接板７２を介してプラグ５の上端面がそれぞれ押圧されており、それにより、プラグ５に軸方向の圧縮力が付与されている。
【００３４】
下フランジ板２に装着されるキャップ体７Ｂは、上記したキャップ体７Ａと異なり、軸方向変位を規制する栓体であり、平面視円形状の鍔部７５の上面に円柱形状の凸部７６が突設された構成からなる。鍔部７５は、下フランジ板２に形成された凹部１２ａの内側に嵌合されて下フランジ板２にボルト締結や溶接などで固定されている。凸部７６は、下フランジ板２に形成された連通部１２ｂに挿嵌されている。
【００３５】
次に、上記した構成の免震装置１の作用について説明する。
【００３６】
図示せぬ下部構造と図示せぬ上部構造との間に上記した免震装置１を介装させると、免震装置１によって支持された上部構造の振動系の固有周期が長くなり、例えば地震時に上部構造が受ける応力が緩和される。具体的には、地震等によって下部構造が振動すると、積層体４が水平方向にせん断変形する。これにより、上部構造に伝達される振動が低減される。また、上述した積層部４５のせん断変形に伴いプラグ５が塑性変形する。これにより、振動エネルギーが吸収され、上部構造に伝達される振動が減衰される。
【００３７】
また、上記した免震装置１では、図２に示すように、温度変化によって弾性板４０が軸方向に膨張又は収縮して積層体４の軸方向寸法Ｈ１が変化するが、孔部１０のうち、プラグ５が収容される空間（当接板７２の下面と凸部７６の上端面との間）の軸方向寸法Ｈ２の変動はバネ７０のストロークによって緩和される。これにより、プラグ５に作用する圧力の変動が抑えられる。
【００３８】
例えば、積層体４の温度が上昇すると、複数の弾性板４０が軸方向にそれぞれ熱膨張し、一対のフランジ板２，３の間隔（積層体４の軸方向寸法Ｈ１）が大きくなり、上側のキャップ体７Ａのうちの固定部７１が上フランジ板３と共に相対的に上方へ変位する。このとき、上側のキャップ体７Ａのバネ７０が伸びる方向に弾性変形するため、当接板７２の上方への変位が抑えられ、プラグ５が収容される空間の軸方向寸法Ｈ２の拡大が抑えられる。したがって、プラグ５の膨張率が弾性板４０の膨張率に比べて小さくても、プラグ５に作用する圧力の低下が抑えられる。
【００３９】
また、積層体４の温度が低下すると、複数の弾性板４０が軸方向にそれぞれ熱収縮し、一対のフランジ板２，３の間隔（積層体４の軸方向寸法Ｈ１）が小さくなり、上側のキャップ体７Ａのうちの固定部７１が上フランジ板３と共に相対的に下方へ変位する。このとき、上側のキャップ体７Ａのバネ７０が縮む方向に弾性変形するため、当接板７２の下方への変位が抑えられ、プラグ５が収容される空間の軸方向寸法Ｈ２の縮小が抑えられる。したがって、プラグ５の膨張率が弾性板４０の膨張率に比べて小さくても、プラグ５に作用する圧力の上昇が抑えられる。
【００４０】
上記した免震装置１によれば、温度変化に起因するプラグ５に対する圧力変動が抑えられるので、安定した減衰性能を得ることができる。
【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、上側のキャップ体７Ａの内部にバネ７０が仕込まれているが、本発明は、下側のキャップ体７Ｂの内部にバネ７０が仕込まれていてもよく、上下のキャップ体７Ａ，７Ｂのそれぞれにバネ７０が仕込まれていてもよい。
【００４２】
また、本発明は、積層体が斜めに傾けて設置され、積層体が水平面に対して傾斜した方向にせん断変形する構成であってもよい。
また、本発明は、孔部１０の内周面とプラグ５の外周面とが直に接していなくてもよい。例えば、プラグ５の外周面が剛性板４１によって削られたり弾性板４０の部分に入り込んだりするのを防止するため、プラグ５の外周を筒体で覆った構成にすることも可能である。
【００４３】
また、上記した実施の形態では、積層体４の中心部分に１本のプラグ５（減衰材）が貫設されているが、本発明は、積層体４に複数の減衰材が貫設された構成であってもよい。その場合、複数の減衰材は均等に配置されていることが好ましいが、積層体４の中心部分に配置されている必要はなく、減衰材の位置は適宜変更可能である。
【００４４】
また、本発明は、積層体４の軸方向端部に端板が設けられ、この端板がフランジ板２、３に当接する構成であってもよい。
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】
【００４５】
１  免震装置
２  下フランジ板（フランジ板）
３  上フランジ板（フランジ板）
４  積層体
５  プラグ（減衰材）
７Ａ  キャップ体（栓体）
１０  孔部
１２  開口端部
４０  弾性板
４１  剛性板
７０  バネ
７１  固定部
７２  当接板
【図１】
2012145197.tif 000004
【図２】
2012145197.tif 000005