(57)【要約】【課題】振動エネルギーを吸収する振動減衰材を備えてなる免震装置等において、従来、広く用いられている鉛製の振動減衰材に代わる振動減衰材を用いることにより、人体や環境に無害で低コストで廃棄でき、施工時の作業性に優れる免震装置を提供すること。【解決手段】例えば、免震ダンパー１０において、振動減衰材からなる振動吸収部（ダンパー１）と、建造物と振動吸収部とを接続する接続部と、を備える免震装置であって振動減衰材が、発泡金属で形成されている免震装置とする。【選択図】図１
2017031723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動減衰材からなる振動吸収部と、
建造物と前記振動吸収部とを接続する接続部と、を備える免震装置又は制震装置であって、
前記振動減衰材が、発泡金属で形成されている免震装置又は制震装置。
【請求項２】
前記発泡金属の気泡に樹脂又はゴムが含浸されている請求項１に記載の免震装置又は制震装置。
【請求項３】
前記気泡が連続気泡であって、前記発泡金属の全体に樹脂又はゴムが含浸されている請求項２に記載の免震装置又は制震装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の免震装置であって、
建造物の上部構造体に接続される上部フランジと、
建造物の上部構造体と下部構造体に接続される下部フランジと、
前記振動減衰材で形成されたダンパー部材である前記振動吸収部と、を備え、
前記ダンパー部材が、前記上部フランジと前記下部フランジとの間に配置されてこれらを連結してなる免震ダンパー。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の免震装置であって、
複数の弾性材料層と剛性材料層とが交互に積層されてなる弾性体と、
前記振動減衰材で形成された柱状のプラグである前記振動吸収部と、を備え、
前記プラグは、前記弾性体の内部に鉛直方向に形成された筒状の中空部内に配置されてなる金属プラグ入り積層ゴム型免震支承。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震装置に関する。更に詳しくは、振動エネルギーを吸収する振動減衰材が発泡金属で形成されている免震装置、又は同様の振動減衰材を備える制震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物や橋梁等の建造物を地震等の振動による損傷から守るための構造体として、各種の免震装置が提案されている。
【０００３】
免震装置とは、例えば、建築物の基礎側の下部構造体と上部構造体との間に、振動エネルギーを吸収可能な振動減衰材を含んで形成される装置を介入することにより、建築物自体の揺れを軽減し壊れにくくする構造体のことを言う。このような免震装置の具体例として、例えば、鋼管の軸方向両端部を除く中間部をスパイラル状に切り落として形成され、両端部と、両端部に連続し、中間部に鉛等の振動減衰材からなる免震ダンパーを挙げることができる（特許文献１参照）。この免震ダンパーは、地震時において、中間部が変形することで振動エネルギーを吸収し、振動の振幅を小さくする。
【０００４】
又、免震装置の他の形態として、積層ゴム体の内部の中空部分に柱状の鉛プラグが配置されている鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承を挙げることができる（特許文献２参照）。この鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承も、やはり建築物の基礎側の下部構造体と上部構造体との間に配置され、上記の積層ゴム体が水平方向に大きく変形し、その内部に配置される鉛プラグが変形を受けることにより、地震等から受けるエネルギーの吸収性能を発揮する（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２７８９８号公報
【特許文献２】特開平９−１０５４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の各種の免震装置において振動エネルギーを吸収する役割を果たす振動減衰材としては、従来、塑性変形能力に優れる鉛からなるダンパーや金属プラグが、振動減衰材として広く用いられてきた。
【０００７】
一方で、経済性や環境に対する配慮の面からは、必ずしも鉛に限られずに、例えば、鉄やステンレスも含め、その他各種の金属材料の振動減衰材としての使用が検討されてはいる。しかしながら、例えば、振動減衰材に相応しい鉛に近い振動エネルギーの吸収性能を有する弾塑性素材であって、且つ、経済性にも優れる、その他の金属材料からなる振動減衰材は、未だ存在しないのが実情であった。
【０００８】
本発明は、従来、広く用いられている鉛製の振動減衰材に代わる振動減衰材を用いることにより、人体や環境に無害で低コストで廃棄でき、施工時の作業性に優れる免震装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、従来広く用いられている鉛製の振動減衰材に代えて、発泡金属によって形成される振動減衰材を用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【００１０】
（１）  振動減衰材からなる振動吸収部と、建造物と前記振動吸収部とを接続する接続部と、を備える免震装置又は制震装置であって、前記振動減衰材が、発泡金属で形成されている免震装置又は制震装置。
【００１１】
（１）の発明によれば、免震装置や制震装置（以下、本明細書においては、これらをまとめて「免震装置等」とも言う。）の振動減衰材を発泡金属で形成した。これによれば、免震装置等の振動減衰材を、従来の鉛製の振動減衰材と同等の振動エネルギーの吸収性能を発揮しうる様々な種類の金属で形成することができる。これにより、免震装置の製造における材料選択の自由度が増すことにより、配置場所の条件や求められる免震性能に応じて最も適切な物性を有する金属を、経済性や環境への影響にも適宜配慮しながら幅広い金属材料の中から選択することができる。又、建造物内に設置する制震装置においては、従来の鉛製の振動減衰材と同等の振動エネルギーの吸収性能を担保しながら装置の軽量化を実現することができるため、設置時の作業の安全性や作業効率の向上にも寄与することができる。
【００１２】
（２）  前記発泡金属の気泡に樹脂又はゴムが含浸されている（１）に記載の免震装置又は制震装置。
【００１３】
（２）の発明によれば、（１）に記載の免震装置等の免震用減衰材を、その気泡に樹脂又はゴム（以下、本明細書においては、これらをまとめて「樹脂等」とも言う。）が含浸されている発泡金属で形成した。この免震用減衰材は、発泡金属と樹脂等との複合材となっており、金属及び樹脂等がそれぞれ単体で示す性質とは異なる、免震用減衰材として好適な特性を示す。具体的には、これにより、免震装置等が地震等で変形した際の、発泡金属の形状安定性を向上させることができる。よって、より多くの繰返し変形に耐えることができるようになり、免震装置としてのエネルギー吸収性能をより向上させることができる。
【００１４】
（３）  前記気泡が連続気泡であって、前記発泡金属の全体に樹脂又はゴムが含浸されている（２）に記載の免震装置又は制震装置。
【００１５】
（３）の発明によれば、（２）の発明の効果をより好ましい水準で発現させることができる。
【００１６】
（４）  （１）から（３）のいずれかに記載の免震装置であって、建造物の上部構造体に接続される上部フランジと、建造物の上部構造体と下部構造体に接続される下部フランジと、前記振動減衰材で形成されたダンパー部材である前記振動吸収部と、を備え、前記ダンパー部材は、前記上部フランジと前記下部フランジとの間に配置されてこれらを連結する、免震ダンパー。
【００１７】
（４）の発明によれば、（１）から（３）のいずれかに記載の免震装置の好ましい一実施形態である免震ダンパーにおいて（１）から（３）の発明の奏する上述の特段の効果を享受することができる。より具体的には、振動吸収部を発泡金属で形成することによって、従来の鉛製のダンパー等に比べて重量を軽くすることができる。これにより、設置時の作業性や安全性に優れる免震ダンパーを得ることができる。又、この免震ダンパーは、人体や環境に無害な鉛以外の材料を選択することができる点においてもより好ましいものとなる。
【００１８】
（５）  （１）から（３）のいずれかに記載の免震装置であって、複数の弾性材料層と剛性材料層とが交互に積層されてなる弾性体と、前記振動減衰材で形成された柱状のプラグである前記振動吸収部と、を備え、前記プラグは、前記弾性体の内部に鉛直方向に形成された筒状の中空部内に配置されている、金属プラグ入り積層ゴム型免震支承。
【００１９】
（５）の発明によれば、（１）から（３）のいずれかに記載の免震装置の好ましい他の実施形態である金属プラグ入り積層ゴム型免震支承。において（１）から（３）の発明の奏する上述の特段の効果を享受することができる。より具体的には、振動吸収部を発泡金属で形成することによって、金属プラグ入り積層ゴム型免震支承のプラグに鉛以外の材料を用いることができることにより、鉛に比べて人体や環境に無害で、且つ、低コストで廃棄でき、設置時の作業性や安全性に優れる積層ゴム型免震支承を得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、従来、広く用いられている鉛製の振動減衰材に代わる振動減衰材を用いることにより、人体や環境に無害で低コストで廃棄でき、施工時の作業性に優れる免震装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の免震装置の一の実施形態に係る免震ダンパーの斜視図である。
【図２Ａ】本発明の免震装置の他の実施形態に係る金属プラグ入り積層ゴム型免震支承の斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａの金属プラグ入り積層ゴム型免震支承の内部構造の説明に供する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。又、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略若しくは簡略化する。
【００２３】
＜免震装置と制震装置＞
免震装置とは、建造物の上部構造体と地盤側の基礎構造等の下部構造体との間に、振動エネルギーを吸収可能な振動減衰材を介入させることにより、建造物の揺れを軽減する構造体である。一方、制震装置とは、建造物自体に振動エネルギーを吸収可能な振動減衰材を設置する構造体である。例えば、高層鉄筋コンクリート造りの重量の大きな高層建造物においては、各階にダンパー等の振動減衰材を設置することが一般的であり、鉄骨造の比較的軽い建造物においては最上階のみにダンパーを設置する例が多くみられる。
【００２４】
本発明は、これらの免震装置又は制震装置において、振動エネルギーの吸収作用を発揮する振動減衰材を、発泡金属で形成したものである。そのような本発明に係る免震装置の代表的な実施形態として、後述する免震ダンパーや積層ゴム型免震支承を挙げることができる。
【００２５】
＜振動減衰材＞
本発明の免震装置等の備える振動減衰材について説明する。本発明に係る振動減衰材は、発泡金属又は、発泡金属の気泡内に樹脂等が含浸されてなる発泡金属と樹脂等との複合材からなる。
【００２６】
発泡金属は、一般的な発泡金属の製造方法により製造することができる。例えば、溶湯金属中にガスを吹き込む方法、溶湯金属中に発泡剤を添加して発泡させる方法、発泡プラスチック上にめっきした後にプラスチック部を取り去る方法、発泡材料や中空材等の密度の小さな材料を金属と複合化させる方法、金属からなる原料粉末に発泡剤を混合して成形後に発泡剤のガス発生温度付近で焼結させる方法、等が挙げられる。
【００２７】
又、金属の種類は特に限定はなく、鉄、ステンレス、ニッケル、ニッケル基合金、銅、アルミ、銀、錫、チタン等から選ばれる金属を適宜用いることができる。なかでも軽量化の観点から、アルミニウムを含むアルミニウム系材料、チタン等を好ましく用いることができる。その他、エネルギー吸収性能を高める観点からは、強度の高い鉄やステンレス等鉄を含む鉄系材料、ニッケルを含むニッケル系材料等を特に好ましく用いることができる。
【００２８】
又、本発明の免震装置においては、振動減衰材を、発泡金属の気泡内に樹脂等が含浸されてなる発泡金属と樹脂等との複合材とすることがより好ましい。この場合、発泡金属の少なくとも表層部の気泡内に樹脂等が含浸されていることが好ましく、発泡金属の全体に樹脂等が含浸されていることが更に好ましい。発泡金属の全体に樹脂等が含浸されているものとするためには、その気泡が連続気泡である発泡金属を用いることにより容易にそのような態様の発泡金属と樹脂等との複合体を得ることができる。
【００２９】
発泡金属に含浸される樹脂又はゴムの種類は特に限定はなく、天然ゴム、合成ゴム、エポキシ樹脂、アスファルト等を適宜用いることができる。中でも、変形追従性を高めたい場合には天然ゴムや合成ゴム等を使用することができ、発泡金属の形状保持性を高めたい場合には天然ゴム、合成ゴム、エポキシ樹脂等を用いることができ、プラグのエネルギー吸収性を更に高めたい場合は合成ゴム、アスファルト等を使用することができる。中でも変形追従性・発泡金属の形状保持性・エネルギー吸収性能全ての性能を高めることができる合成ゴムは特に優れる。
【００３０】
発泡金属の気泡の孔径は、気泡内に含浸される樹脂等の含浸性から、０．４ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましい。気泡の孔径が０．４ｍｍｍ以上であれば、発泡金属の気泡内に樹脂等がまんべんなく良好に含浸されやすい。発泡金属は、気泡の孔径が大きいほど含浸性が向上する。一方、気泡の孔径が４ｍｍを超えると、振動減衰材の強度の点から好ましくない。
【００３１】
又、振動減衰材を形成する発泡金属の気泡率は、５０体積％以上９９体積％以下であることが好ましく、８０体積％以上９８体積％以下であることがより好ましい。気泡率が５０体積％以上であれば、微小変形時にエネルギー吸収性能が高くなる点において好ましい。一方、気泡率が９９体積％を超えると、大変形時のエネルギー吸収性能が低くなる点から好ましくない。尚、上記の気泡の孔径や気泡率は、例えば、水銀圧入法細孔分布測定（ＪＩＳ  Ｒ  １６５５）により算出することができる。
【００３２】
又、本発明の免震装置等においては振動減衰材として、樹脂等の中にキューブ状、球状、板状等の小片とした発泡金属を充填してなる樹脂等と発泡金属の複合体を用いることもできる。この場合、これらの金属片の体積は、１ｍｍ３以上３００００ｍｍ３であることが好ましい。又、この場合、樹脂等の中における発泡金属からなる金属片の充填率は５０％以上９９％以下であることが好ましい。金属片のサイズや充填率を上記範囲内とすることで地震時に充分なエネルギー吸収性能を付与することができる。又、発泡金属を小片とすることで、振動減衰材のサイズが異なっても同じ形状・寸法の発泡金属の小片を使用することができる。このことにより、異なるサイズの振動減衰材を製作する場合においてもサイズの異なる発泡金属を製作する必要が無いため、低コストで生産コストすることができる。
【００３３】
［免震ダンパー］
本発明の免震装置の好ましい一の実施形態である免震ダンパー１０について、図面を参照しながら説明する。図１は、免震ダンパー１０の斜視図である。免震ダンパー１０は、本発明の免震装置の一例であり、建造物の上部構造体と下部構造体の間に設置され、振動エネルギーを吸収する。免震ダンパー１０は、下部構造体に接続される接続部である下部フランジ１６と、上部構造体に接続される接続部である上部フランジ１７と、下部フランジ１６と上部フランジ１７との間に配置され、これらを連結する振動吸収部であるダンパー部材１と、を備える。
【００３４】
下部フランジ１６及び上部フランジ１７は、平面視正方形の板状体の鋼材（例えば、ＳＳ４００）で形成されている。下部フランジ１６及び上部フランジ１７は、要求される免震性能に応じて、任意の大きさ及び厚さとすることができる。下部フランジ１６及び上部フランジ１７は、それぞれ固定ボルト（図視せず）等により下部及び上部構造体にそれぞれ固定される。
【００３５】
上部フランジ１７は、例えば、下部フランジ１６を垂直方向に９００ｍｍ程度移動した位置に配置される。そして上部フランジ１７の下面と下部フランジ１６の上面の間の空間に振動吸収部となるダンパー部材１が配置される。
【００３６】
図１に示す通り、ダンパー部材１は、断面円形状の柱状体が、下部フランジ１６と上部フランジ１７との間の空間における略中間位置において、一の水平方向に折り曲げられた形状に形成されている。具体的には、ダンパー部材１は、下方から上方に向かって順に、下部フランジ近傍部１１、下部傾斜部１２、屈折部１３、上部傾斜部１４及び上部フランジ近傍部１５が連なって形成されており、屈折部１３は、免震ダンパー１０の中心軸より水平方向に突出して略くの字形状に屈折している。又、ダンパー部材１は、上述の本発明に係る振動減衰材、即ち、上述の発泡金属又は当該発泡金属と樹脂等との複合材で形成されている。尚、ダンパー部材１は、高さが９００ｍｍ程度で形成されていることが一般的であるが要求される免震性能や建造物の設置スペースに応じて、任意の高さとすることができる。又、ダンパー部材１は、以下に説明する第１実施形態における各部の断面の直径も、要求される免震性能や建造物の設置スペースに応じて、任意の寸法とすることができる。
【００３７】
建造物の上部構造体と下部構造体の間に設置され免震ダンパー１０は、下部フランジ１６が下部構造体に接続され、上部フランジ１７が上部構造体に接続されている。第１の作用として、免震ダンパー１０は、地震に起因するような振幅が大きい振動に対してはダンパー部材１が塑性変形して振動エネルギーを吸収する。
【００３８】
更には、免震ダンパー１０は、中小地震、風、交通振動、地盤の常時微動等に対する建造物の応答に起因する微少振幅の振動が建造物に発生した場合、下部フランジ１６と上部フランジ１７との間でこれらを連結するダンパー部材１が弾性変形して振動エネルギーを吸収することで、建造物の振動を収束させる。
【００３９】
［金属プラグ入り積層ゴム型免震支承］
次に、本発明の免震装置の好ましい他の実施形態である金属プラグ入り積層ゴム型免震支承２０について説明する。図２及び図２Ａは、金属プラグ入り積層ゴム型免震支承２０の斜視図である。金属プラグ入り積層ゴム型免震支承２０は、本発明の免震装置の一例であり、建造物の下部構造体と上部構造体との間に設置され、振動エネルギーを吸収する。図２及び図２Ａに示す通り、金属プラグ入り積層ゴム型免震支承２０は、複数の弾性材料層と剛性材料層とが交互に積層されてなる弾性体２１と、柱状の金属プラグ２と、を備え、金属プラグ２は、弾性体２１の内部に鉛直方向に形成された筒状の中空部内に、中空部の内面に隙間なく拘束される態様で配置されている。又、金属プラグ入り積層ゴム型免震支承２０は、金属プラグ２の下面及び上面にそれぞれ当接して弾性体２１の下面及び上面のそれぞれにボルト等により取り付けられた下部フランジ２２及び上部フランジ２３を備える。例えば、下部フランジ２２の側が基礎等の一方の建造物に固定されて、上部フランジ２３の側に建築物等の他方の建造物が載置されて、上部フランジ２３を介して建築物等から鉛直荷重を受けるように設置されて用いられる。
【００４０】
このような全体構成を備える金属プラグ入り積層ゴム型免震支承２０においては、弾性体２１の中空部に配された金属プラグ２が弾性体２１に隙間なく拘束されている態様とすることが必要である。
【００４１】
金属プラグ入り積層ゴム型免震支承２０においては、図２及び図２Ａに示す通り、金属プラグ２は、弾塑性素材として、上述の本願に係る振動減衰材によって形成されている。又、金属プラグ２の形状は、円環状体及び円柱状体が好ましいが、他の形状のもの、例えば楕円若しくは方形体及び楕円若しくは方形体のものであってもよい。又、金属プラグ２は、弾性体２１に対して一つでもよいが、これに代えて、一つの弾性体２１に複数の中空部を形成し、この複数の中空部にそれぞれ金属プラグ２を配置して金属プラグ入り積層ゴム型免震支承２０を構成してもよい。又、金属プラグ２の高さは、３００ｍｍ以上６００ｍｍ以下程度であることが一般的であるが、要求される免震性能や建造物の設置スペースに応じて、任意の高さとすることができる。又、金属プラグ２は、断面の直径も、弾性体２１のサイズとの兼ね合いも含め、要求される免震性能や建造物の設置スペースに応じて、任意の寸法とすることができる。
【００４２】
弾性体２１は、弾性材料からなる複数の弾性材料層と、剛性材料からなる剛性材料層とが交互に積層されてなる円柱又は角柱形状の弾性体である。弾性材料層の素材としては、天然ゴム、シリコンゴム、高減衰ゴム、ウレタンゴム又はクロロプレンゴム等を挙げることができるが、好ましくは天然ゴムである。弾性材料層の各層の厚みとしては、無負荷状態において１ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度のものが好ましいが、これに限定されない。
【００４３】
剛性材料層の素材としては、鋼板、炭素繊維、ガラス繊維若しくはアラミド繊維等の繊維補強合成樹脂板又は繊維補強硬質ゴム板等を挙げることができ、その厚みは、各厚肉剛性板には１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下程度、それ以外の各層には１ｍｍ以上６ｍｍ以下程度のものが好ましいが、これに限定されず、更にその枚数においても特に限定されない。又、下部フランジ２２及び上部フランジ２３についても、上記の鋼版等、剛性材料からなる板状の部材を適宜選択して用いることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１        ダンパー部材（振動吸収部）
１１      下部フランジ近傍部
１２      下部傾斜部
１３      屈折部
１４      上部傾斜部
１５      上部フランジ近傍部
１６      下部フランジ
１７      上部フランジ
１０      免震ダンパー
２        金属プラグ（振動吸収部）
２１      弾性体
２２      下部フランジ
２３      上部フランジ
２０      金属プラグ入り積層ゴム型免震支承
【図１】
2017031723.tif 000003
【図２Ａ】
2017031723.tif 000004
【図２Ｂ】
2017031723.tif 000005