(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
免震部材を設置する周辺構造部材が十分剛と仮定できない条件の免震構造、即ち、柱の中間部や柱頭部、或いはコンクリート杭の頭部などに設置される免震部材の特性や信頼性を、周辺構造部材の変形等が免震部材の特性に与える影響を検証可能に試験する方法であって、
免震部材（１）が取付けられる周辺構造部材の変形等を模擬した上部変形部材（２）と下部変形部材（３）を免震部材（１）の上下に取付けた試験体（Ａ）を用い、  前記上部変形部材（２）の上端を上側加力盤（４）の下端に取り付け、下部変形部材（３）の下端を下側加力盤（５）の上端に取り付け、
上下の加力盤（４）、（５）の回転動作を拘束した状態で、下側加力盤（５）を水平に動的又は静的に移動させ、試験体（Ａ）にせん断変形を生起させて特性試験を行うことを特徴とする、免震部材の特性試験方法。
【請求項２】
上部および下部変形部材（２）、（３）は、鉄板、鉄骨の組立材、バネ材、又は積層ゴム等の部材で構成することを特徴とする、請求項１に記載した免震部材の特性試験方法。
【請求項３】
免震部材を設置する周辺構造部材が十分剛と仮定できない条件の免震構造、即ち、柱の中間部や柱頭部、或いはコンクリート杭の頭部などに設置される免震部材の特性や信頼性を、周辺構造部材の変形等が免震部材の特性に与える影響を検証可能に試験する装置であって、
免震部材（１）が取付けられる周辺構造部材の変形等を模擬した上部変形部材（２）と下部変形部材（３）を免震部材（１）の上下に取付けた試験体（Ａ）が構成されており、
前記上部変形部材（２）の上端が上側加力盤（４）の下端に取り付けられ、下部変形部材（３）の下端が下側加力盤（５）の上端に取り付けられ、
上下の加力盤（４）、（５）は回転動作を拘束した状態とされ、下側加力盤（５）を水平に動的又は静的に移動させて試験体（Ａ）にせん断変形を生起させて特性試験を行う構成であることを特徴とする、免震部材の特性試験装置。
【請求項４】
免震部材を取り付ける周辺構造部材が十分剛と仮定できない条件の免震構造、即ち、柱の中間部や柱頭部、或いはコンクリート杭の頭部などに設置される免震部材の特性や信頼性を周辺構造部材の変形等が免震部材の特性に与える影響を検証可能に試験する装置であって、
上部変形部材（２）の上面、及び下部変形部材（３）の下面に荷重伝達用球面（６）が設けられ、上側加力盤（４）の下面及び下側加力盤（５）の上面に滑り板（１５）を介して球面座（７）が設けられており、対応する荷重伝達用球面（６）が球面座（７）へ鉛直荷重のみ伝達可能な自在状態に組合わされており、
上部変形部材（２）および下部変形部材（３）の両端は、前記上側加力盤（４）及び下側加力盤（５）の取付け部材（１３）へピン接合されており、
前記上部変形部材（２）と下部変形部材（３）の間に試験体としての免震部材（１）が設置され、
上下の加力盤（４）（５）は回転動作を拘束した状態とされ、下側加力盤（５）を水平に動的又は静的に移動させて試験体（Ａ）にせん断変形を生起させて特性試験を行う構成であることを特徴とする、免震部材の特性試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、免震部材の特性や信頼性を試験評価するための試験方法及び試験装置の技術分野に属し、更に云えば、免震部材が取付けられる周辺構造部材の変形等が免震部材の特性に与える影響を検証できる試験方法及び試験装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、図８に示すように十分剛と仮定できる上下の構造部材１１、１２の間に設置する免震部材１の特性試験は、図９に示したように、試験体Ａである免震部材１の上下を剛強な上側加力盤４の下端及び下側加力盤５の上端に取付け、上下の加力盤４、５の回転動作を拘束した状態で下側加力盤５を水平に動的又は静的に移動させ、免震部材１（試験体Ａ）のせん断変形を生起する方法が一般的に行われている。より具体的には以下に示す方法が公知である。
【０００３】
特開平６−２６９８２号公報に記載された免震要素試験装置は、図１０に示すように、試験体Ａである免震部材１の下端を、静圧軸受ｄで水平方向に案内された振動テーブルｅに取付ける。同試験体Ａの上端は静圧軸受ｆで鉛直方向に案内された鉛直ガイド軸ｇに取付け、振動テーブルｅの回転動作を拘束し、平行度を保った状態で水平振動させ免震部材１の特性試験をする。
【０００４】
上記の従来技術の試験方法は、免震部材１が取付けられる上下の構造部材１１、１２が十分剛であると仮定できる免震構造（例えば図８を参照）において、免震部材１の基本特性である水平方向の負担荷重と変形との相関を検討でき、試験条件を固定することによりデータのばらつきを極力避けることができる。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現今では免震構造の適用範囲が拡がり、免震部材１が取付けられる上下の構造部材１１、１２が十分剛であると仮定できない免震構造もある。例えば柱の中間や柱頭部に免震部材１を設置したり、或いは図７に示すようにコンクリート杭９の頭部に免震部材１を設置して基礎梁やマットスラブ１０の断面を比較的小さくするような免震構造には、地震などによって水平方向の力が生ずると、下記１）〜４）に説明する現象が発生する。
【０００６】
１）  免震部材１にせん断変形が生ずる。
【０００７】
２）  免震部材１の水平変形量に鉛直荷重を乗じた曲げモーメント（Ｐ−δ効果による曲げモーメント）が、免震部材１を取付ける上下の構造部材１１、１２に伝達される。この曲げモーメントは、上下の構造部材１１、１２にそれぞれの固定度（剛度）の比率によって分配される。
【０００８】
３）  水平荷重及びＰ−δ効果による曲げモーメントによって、免震部材１を取付けられた上下の構造部材１１、１２に回転変形が生じる。このうち免震部材１の下部に生じた回転変形の分だけ免震部材１が傾くこととなる。
【０００９】
４）  前記の傾き量に鉛直荷重を乗じた値が、免震部材１のせん断変形を増加させる力として働き、免震層の変形状態は免震部材の取付部（上下の構造部材１１、１２）が十分剛である場合の条件からかけ離れてゆく。厳密には、免震部材１自体にも微少ながら曲げ変形（回転）が生じており、免震部材１のせん断変形を増加させる力は更に増加する。
【００１０】
この点、上記した従来技術の試験方法は、免震部材１が取付けられる上下の構造部材１１、１２を十分剛と仮定し、該上下の構造部材１１、１２の変形等が免震部材１に与える影響を考慮しない試験方法であるため、上記１）〜４）のような現象が発生する免震構造に対しては特性試験結果が対応せず、特性試験により免震部材１の特性を直接検討することは不可能であった。
【００１１】
本発明の目的は、上下の構造部材の変形が免震部材の特性に与える影響を直接検討することによって、前記上下の構造部材が十分剛と仮定できない免震構造にも特性試験結果が対応し、特性試験により免震部材の特性を直接検討することができる免震部材の特性試験方法及び特性試験装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明に係る免震部材の特性試験方法は、
免震部材を設置する周辺構造部材が十分剛と仮定できない条件の免震構造、即ち、柱の中間部や柱頭部、或いはコンクリート杭の頭部などに設置される免震部材の特性や信頼性を、周辺構造部材の変形等が免震部材の特性に与える影響を検証可能に試験する方法であって、
免震部材１が取付けられる周辺構造部材の変形等を模擬した上部変形部材２と下部変形部材３を免震部材１の上下に取付けた試験体Ａを用い、
前記上部変形部材２の上端を上側加力盤４の下端に取り付け、下部変形部材３の下端を下側加力盤５の上端に取り付け、
上下の加力盤４、５の回転動作を拘束した状態で、下側加力盤５を水平に動的又は静的に移動させ、試験体Ａにせん断変形を生起させて特性試験を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載した免震部材の特性試験方法において、
上部および下部変形部材２、３は、鉄板、鉄骨の組立材、バネ材、又は積層ゴム等の部材で構成することを特徴とする、。
【００１６】
請求項３記載の発明に係る免震部材の特性試験装置は、免震部材を設置する周辺構造部材が十分剛と仮定できない条件の免震構造、即ち、柱の中間部や柱頭部、或いはコンクリート杭の頭部などに設置される免震部材の特性や信頼性を、周辺構造部材の変形等が免震部材の特性に与える影響を検証可能に試験する装置であって、
免震部材１が取付けられる周辺構造部材の変形等を模擬した上部変形部材２と下部変形部材３を免震部材１の上下に取付けた試験体Ａが構成されており、
前記上部変形部材２の上端が上側加力盤４の下端に取り付けられ、下部変形部材３の下端が下側加力盤５の上端に取り付けられ、
上下の加力盤４、５は回転動作を拘束した状態とされ、下側加力盤５を水平に動的又は静的に移動させ、試験体Ａにせん断変形を生起させて特性試験を行う構成であることを特徴とする。
請求項４記載の発明に係る免震部材の特性試験装置は、
免震部材を設置する周辺構造部材が十分剛と仮定できない条件の免震構造、即ち、柱の中間部や柱頭部、或いはコンクリート杭の頭部などに設置される免震部材の特性や信頼性を、周辺構造部材の変形等が免震部材の特性に与える影響を検証可能に試験する装置であって、
上部変形部材２の上面、及び下部変形部材３の下面に荷重伝達用球面６が設けられ、上側加力盤４の下面及び下側加力盤５の上面に滑り板１５を介して球面座７が設けられており、対応する荷重伝達用球面６が球面座７へ鉛直荷重のみ伝達可能な自在状態に組合わされており、
上部変形部材２および下部変形部材３の両端は、前記上側加力盤４及び下側加力盤５の取付け部材１３へピン接合されており、
前記上部変形部材２と下部変形部材３の間に試験体Ａとしての免震部材１が設置され、
上下の加力盤４、５は回転動作を拘束した状態とされ、下側加力盤５を水平に動的又は静的に移動させ、試験体Ａにせん断変形を生起させて特性試験を行う構成であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態及び実施例】
本発明の特性試験方法は、免震部材１が取付けられる周辺構造部材が十分剛と仮定できないような条件の免震構造、例えば柱の中間や柱頭部に設置する免震部材１、或いは図７に示すようにコンクリート杭９の頭部に設置する免震部材１の特性を直接検討する場合に好適に実施される。
【００１８】
請求項１に記載した発明に係る免震部材１の特性試験方法は、一例として図１に示したように、原理的には図９の従来例と同様な構成の特性試験装置を使用して実施される。即ち、上部変形部材（２）と下部変形部材（３）を免震部材（１）の上下に取付けた試験体（Ａ）を用い、前記上部変形部材（２）の上端を上側加力盤（４）下端に取付、下部変形部材（３）の下端を下側加力盤（５）の上端に取り付け、上下の加力盤（４）（５）の回転動作を拘束した状態で、下側加力盤（５）を水平に動的又は静的に移動させ、試験体（Ａ）にせん断変形を生起させて特性試験を行う。
【００１９】
先ず請求項１に記載の発明の実施形態を説明する。この特性試験方法は、免震部材１が取付けられる周辺構造部材の変形等を模擬する上部及び下部変形部材２、３を、図１のように免震部材１の上下に取付けた試験体Ａを用いて特性試験を行うことを特徴とする。
【００２０】
前記免震部材１は、免震構造に用いられるアイソレータである積層ゴムを云う。
【００２１】
前記周辺構造部材とは、所謂免震層を形成し、免震部材１が取付けられる周辺部材、例えば柱の中間や柱頭部、或いは図７に示すように十分剛と仮定できない条件のコンクリート杭９を指している。
【００２２】
前記周辺構造部材の変形等を模擬するとは、上記解決課題の項に述べた１）〜４）の現象を上記特性試験装置において再現することを云う。その手段として、上部及び下部変形部材２、３は、免震構造の解析結果から導かれる周辺構造部材の応力分担状態、及び免震部材１の上下端縁に生ずる回転角等を基に前記周辺構造部材と同等な剛性条件を備えたものとする。
【００２３】
免震構造を解析する手段は、例えば日本建築技術報告集（建築雑誌第８号増刊号）に掲載された浅野  三男氏、嶺脇  重雄氏の「取付部の柔性を考慮した免震用積層ゴムの水平剛性評価」に報告されているように、免震部材１と周辺構造部材とを一体に解析する。例えば、図２に示す免震部材１が直径８００mmの積層ゴムから成り、その上部が鉄筋コンクリート構造の比較的剛強な１階床梁８（梁なり２０００mm程度）へ取付けられ、下部は比較的軽微なマットスラブ１０（厚さ７００mm程度）で頭部を補剛された現場打ちコンクリート杭９（直径１５００mm程度、スパン４５００mm）へ取付けられた場合の免震構造を解析すると、免震部材１が取付けられる一階床梁８とコンクリート杭９の曲げモーメント分配比率は４：１程度であり、免震部材１の１箇所当たりの水平荷重が５０tonの時に免震部材１の下部の回転角が１／２００程度となる解析結果が得られる。
【００２４】
前記解析結果を基に、小型化した免震部材１を試験体Ａに使用し、図１に示す構成の特性試験装置を用いて特性試験する場合、上部及び下部変形部材２、３は、実際に免震構造で用いられる免震部材１と特性試験で用いる免震部材１との寸法の比率で前記解析結果を換算し、上部及び下部変形部材２、３に剛性条件を与えて設計する。具体的には、直径３５０mmの積層ゴムから成る免震部材１を試験体Ａとして特性試験をする時には、同免震部材１の直径比及び高さ比が２．３：１で、面積比が５．２：１であることを考慮して、前記解析結果の１／５．２の水平荷重、１／１２．０の曲げモーメントに対し、同免震部材１の下部での回転角が１／２００程度となる剛性条件を満たす下部変形部材３を設計し、同下部変形部材３に対し剛性条件が４倍となるように上部変形部材２を設計する。
【００２５】
上記の剛性条件を満たす上部及び下部変形部材２、３を鉄骨で設計すると、下部変形部材３は、幅が１６０mm、せいが５００mm、厚さ２９mmの組立ボックス材で、長さを９００mmとし、上部変形部材２は同断面の組立ボックス材で長さを２２５mmと定めることができる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、上部及び下部変形部材２、３に鉄骨の組立材を用いているが、周辺構造部材の変形等を模擬できる部材であるなら前記の限りではなく、バネ材、又は積層ゴムなどでもよい（請求項２の発明）。
【００２７】
上記免震部材１の特性試験方法は、免震部材１が取付けられる周辺構造部材の変形等を模擬した上部及び下部変形部材２、３を免震部材１の上下部に取付けた試験体Ａを用いて特性試験を行うので、上部及び下部変形部材２、３が免震部材１の特性に与える影響を直接検討することが可能になる。云い換えれば、上記周辺構造部材の変形が免震部材１の特性に与える影響を直接検討することが可能であり、前記周辺構造部材が十分剛と仮定できない免震構造の免震部材１について特性試験結果を対応可能である。
【００２８】
次に、図３は、請求項４に記載した発明の実施形態を示している。この特性試験装置は、上記図１の特性試験装置の上下の加力盤４、５に直接、上部及び下部変形部材２、３を取付け、試験体Ａとしての免震部材１を前記上下の加力盤４、５（の上部及び下部変形部材２、３の間）にセットして特性試験を行うことを特徴とする。
【００２９】
図３の特性試験装置は、上部変形部材２の上面、及び下部変形部材３の下面に荷重伝達用球面６が設けられ、上側加力盤４の下面及び下側加力盤５の上面に滑り板１５を介して球面座７が設けられており、対応する荷重伝達用球面６が球面座７へ鉛直荷重のみの伝達が可能な自在状態に組合わされている。そして、上部及び下部変形部材２、３の両端は、それぞれ上下の加力盤４、５の取付け部材１３へピン１４で接合され前記上部変形部材２と下部変形部材３の間に試験体Ａとしての免震部材１が特性試験が可能に取付けられることを特徴とする（請求項４の発明）。
【００３０】
従って、図３に示す特性試験装置によれば、試験体Ａである個々の免震部材１へ上部及び下部変形部材２、３を取付ける手間が省け、単に免震部材１を上下の加力盤４、５の上部及び下部変形部材２、３へ取付けることによって特性試験を行うことができる。
【００３１】
前記上部及び下部変形部材２、３は、免震部材１のサイズや周辺構造部材の条件に応じて設計する必要があるが、殆どの場合、鉄板厚の調整程度で済み、図３の特性試験装置を大幅に変更することなく対応可能である。
【００３２】
直径８００mmの実大の免震部材１についてこの特性試験装置に用いられる上部及び下部変形部材２、３を、鉄板で設計すると、下部変形部材３は、厚さが１２０mm、幅が１０００mmで、両端のピン支持点までの長さは各１０００mmとなる。上部変形部材２は、厚さが１９０mm、幅が１０００mmで、両端のピン支持点までの長さを１０００mmと定めることができる。鉛直荷重が５００ton、水平荷重が５０tonの荷重条件に対する解析結果による免震部材１（積層ゴム）下端の曲げモーメントは約１４０００ton・cmで、これを左右両端がピン接合された下部変形部材３が受けることで、積層ゴム下端に約１／２００の回転角を生じさせることができる。
【００３３】
上述のように設計された上部及び下部変形部材２、３は、図３の特性試験装置の各取付け部材１３へ両端をピン１４で接合し、所定の荷重を実大の免震部材１（試験体Ａ）に与えて特性試験を行う。
【００３４】
図３の特性試験装置において、上側加力盤４に与えられた鉛直荷重は、上記荷重伝達用球面６と球面座７が当接しているため下側加力盤５に直接伝達され、上部及び下部変形部材２、３を水平に設置しても伝達する曲げモーメントは免震部材１の端部に生ずる曲げモーメントのみとなる。このため、実大の免震部材１を試験体Ａとして特性試験を行う場合にも同上部及び下部変形部材２、３を弾性限内に納める設計が容易にできる。
【００３５】
更に、上部及び下部変形部材２、３の両端は、回転自在にピン１４で接合されているため上部及び下部変形部材２、３の回転変形を生起させる曲げモーメントの分布形が明確に規定され、忠実に周辺構造部材の変形等を模擬することができる。
【００３６】
次に、図４に示した請求項１の発明に係る免震部材の特性試験方法の他の実施形態は、免震部材１の上部中央に上側加力盤４の下端中央と連接した鉄骨の組立ボックス材から成る上側変形部材２を取付け、下側加力盤５に櫓型に設けた鉄骨の組立ボックス材から成る変形部材３ａと、該櫓型に設けた鉄骨の組立ボックス材から成る変形部材３ａを免震部材１の下部中央と連接した鉄骨の組立ボックス材から成る変形部材３ｂを取付けている。
【００３７】
図５に示した請求項１の発明に係る免震部材の特性試験方法の他の実施形態は、免震部材１の上部に複数（２個）、下部に複数（２個）の皿バネから成る上部及び下部変形部材２、３をそれぞれ取付けた構成を特徴とする。
【００３８】
また、図６に示した請求項１の発明に係る免震部材の特性試験方法の他の実施形態は、免震部材１の上下部に予め変形状態が検討された積層ゴムから成る上部及び下部変形部材２、３をそれぞれ取付けた構成を特徴とする。
【００３９】
いずれも、免震部材１の上下部に周辺構造部材の変形等を模擬する上部及び下部変形部材２、３を取付けているので、周辺構造部材が十分剛と仮定できない免震構造の免震部材に特性試験結果が対応可能である。
【００４０】
【本発明が奏する効果】
請求項１、２に記載した発明に係る免震部材の特性試験方法及び請求項３、４に記載した発明に係る特性試験装置は、免震部材が取付けられる周辺構造部材の変形等を模擬する上部及び下部変形部材２、３を免震部材１の上下部に取付けた試験体Ａを用いて特性試験を実施するので、周辺構造部材が十分剛と仮定できない条件の免震構造にも特性試験結果が対応し、上部及び下部変形部材２、３が免震部材１の特性に与える影響を直接検討することが可能である。云い換えれば、上記周辺構造部材の変形が免震部材の特性に与える影響を直接検討することが可能である。
【００４１】
よって、前記周辺構造部材が十分剛と仮定できない免震構造にも特性試験結果が対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１の発明に係る免震部材の特性試験方法に用いる試験装置を示した正面図である。
【図２】  解析例で用いた免震構造の正面図である。
【図３】  請求項４の発明に係る免震部材の特性試験装置を示した正面図である。
【図４】  請求項１の発明に係る免震部材の特性試験方法の他の実施形態を示した正面図である。
【図５】  請求項１の発明に係る免震部材の特性試験方法の他の実施形態を示した正面図である。
【図６】  請求項１の発明に係る免震部材の特性試験方法の他の実施形態を示した正面図である。
【図７】  柱の中間に免震部材を設置している建物の正面図である。
【図８】  １階床梁に免震部材を設置している建物の正面図である。
【図９】  従来の試験装置を示した正面図である。
【図１０】  振動試験装置を示した正面図である。
【符号の説明】
１    免震部材
２    上部変形部材
３    下部変形部材
４    上側加力盤
５    下側加力盤
６    鉛直荷重伝達球面座
７    球面座面
８    １階床梁
９    現場打ちコンクリート杭
１０  マットスラブ
１１  上部構造部材
１２  下部構造部材
１３  取付け部材
１４  ピン
１５  滑り板
Ａ    試験体
【図１】
0004099299.tif 000002
【図２】
0004099299.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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