(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層ゴムとその上下に一体化し、上部構造と下部構造に接合されるフランジからなる積層ゴム支承において、上下のフランジの内、少なくともいずれか一方のフランジは積層ゴムに直接、もしくは間接的に重なって積層ゴムに接合される中心部と、その周辺に位置し、上部構造と下部構造のいずれかに接合される、中心部より相対的に薄肉の周辺部とに分割され、中心部と周辺部は互いに分離自在に接合され、積層ゴム支承に軸方向引張力が作用したときに積層ゴムと重なる部分以外の部分である周辺部に曲げ変形を集中させるようにしたことを特徴とする積層ゴム支承。
【請求項２】
請求項１記載の２個の積層ゴム支承を、中心部と周辺部からなるそれぞれのフランジを互いに重ね、両周辺部をその周囲において接合して構成されることを特徴とする積層ゴム支承。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は軸方向に引張力が作用し得る構造物や構造物内の特定の部位に使用される積層ゴム支承に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建物や橋梁等の免震装置として最も一般的に使用される積層ゴムは軸方向圧縮力に対しては高い耐力を発揮するものの、引張力に対する耐力が非常に小さいため、積層ゴムとそれに一体化するフランジを含めた積層ゴム支承は積層ゴムに引張力を生じさせないように、すなわち地震等による変動軸力が常時の長期鉛直軸力を上回らないように設計される。
【０００３】
しかしながら、塔状比（建物の幅に対する高さの比）が大きいために、または建物の平面形状自体に起因するために建物の水平方向の振動に伴って鉛直方向に大きい引張力が生ずる建物に使用される積層ゴムの他、連層耐震壁の直下に設置される積層ゴムにおいては軸方向に過大な引張力が生ずることが避けられず、積層ゴムを破断等、損傷させる可能性がある。
【０００４】
このような場合、上部構造の下面に定着された上部ベースプレートに積層ゴム支承の上部フランジを接合するボルトの頭部と上部フランジの下面との間に10数mm程度の空隙を設けることにより、この空隙分の上部構造の浮き上がりを許容し、積層ゴムに引張力を作用させない方法がある（非特許文献１参照）。この場合、空隙分の浮き上がりが生じたときにも上部フランジと上部ベースプレートが水平に係止し、両者間でせん断力の伝達が行われるよう、上部ベースプレートの下面に溝が形成され、溝内に上部フランジが差し込まれる。
【０００５】
この他、免震装置を構成する積層ゴムを上下に分離させ、分離した両積層ゴムの端面に鋼板を接合し、両鋼板間に両者に水平に係止するシアキーを介在させると共に、両鋼板を接合しないことにより分離した積層ゴム間で水平力を伝達させながら、分離した積層ゴムが離れようとする向きの変位を許容し、積層ゴムに引張力を作用させない方法（特許文献１参照）、フランジの、積層ゴムに重なる部分以外の部分の肉厚を積層ゴムと重なる部分の肉厚より小さくし、積層ゴムに重なる部分以外の部分に変形を集中させることで積層ゴムに引張力を作用させない方法（特許文献２参照）がある。
【非特許文献１】「ＭＥＮＳＨＩＮ ＮＯ．３８ ２００２／１１」、日本免震構造協会、平成１４年１１月、第３８号、ｐ．１２〜１３
【特許文献１】特開平１０−３１７７１５号公報
【特許文献２】特開２００２−１９５３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１の方法は10数mm程度の上部構造の浮き上がりを許容するのみであり、許容量を超える浮き上がりが生じようとすれば、上部フランジが上部ベースプレートに接触し、その後に積層ゴムに代わって引張力に抵抗できる要素はないため、積層ゴムに軸方向引張力を作用させ、積層ゴムに損傷を与えることになる。
【０００７】
浮き上がり許容量を増大させようとすれば、上部ベースプレートと上部フランジの肉厚を増し、ボルトを長くすることが必要になるが、下部構造と上部構造間の空間の高さも拡大することになるため、その空間に余裕がなければ免震装置を設置することができず、上部フランジ下面からのボルトの突出量も大きくなるため、積層ゴムのせん断変形時に積層ゴムがボルトに衝突する可能性が高くなる。
【０００８】
特許文献１の方法は鋼板とシアキーが係止した状態を維持できる範囲で上部構造の浮き上がりを許容するため、鋼板とシアキーが係止できる量を超える浮き上がりが生ずれば、シアキーが鋼板から離脱し、積層ゴムが機能できなくなる。
【０００９】
また浮き上がり時の引張力に対しては鋼板やシアキーは抵抗し得ないため、免震装置に軸方向引張力が作用したときにも上下に分離した積層ゴムにせん断変形を生じさせるには、鋼板とシアキーが常に係止した状態を維持する必要があり、浮き上がり許容量を増大させようとすれば、非特許文献１と同様にシアキーの高さを大きくする必要があるため、下部構造と上部構造間の空間に十分な高さがなければ、設置することができない。
【００１０】
特許文献２の方法では積層ゴムに重なる部分以外の部分と積層ゴムと重なる部分からなるフランジが連続した１枚の板であるため、上部構造の浮き上がりに伴い、薄肉部分に曲げ変形が生じたときに積層ゴムと重なる部分にも変形が及ぶ可能性がある。また積層ゴム本体に生ずる水平力を安全に伝えなければならないため、フランジを薄肉にするには限界があり、その限界に伴い、引張変形能力の大幅な向上が期待できない。
【００１１】
この発明は上記背景より、上部構造の十分な浮き上がり許容量と、浮き上がりに対する抵抗力を確保しながらも、浮き上がりに伴う積層ゴムに対する引張力の作用を抑える積層ゴム支承を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明では積層ゴムとその上下に一体化し、上部構造と下部構造に接合されるフランジからなる積層ゴム支承において、上下のフランジの内、少なくともいずれか一方のフランジは積層ゴムに直接、もしくは間接的に重なって積層ゴムに接合される中心部と、その周辺に位置し、上部構造と下部構造のいずれかに接合される、中心部より相対的に薄肉の周辺部とに分割され、中心部と周辺部は互いに分離自在に接合され、積層ゴム支承に軸方向引張力が作用したときに積層ゴムと重なる部分以外の部分である周辺部に曲げ変形を集中させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明では、積層ゴム支承に軸方向引張力が作用したときに積層ゴムと重なる部分以外の部分である周辺部に曲げ変形を集中させることで、積層ゴムと重なる部分である中心部に曲げ変形が及ばないようにすることが可能である。
【００１４】
この場合、図１に示すように上部構造、または下部構造に接合される周辺部が積層ゴムに接合される中心部に対し、ボルト等により周方向に部分的に接合されることと、中心部より薄肉であることで、図２に示すように積層ゴム支承にせん断力と共に軸方向引張力が作用したときには相対的に薄肉の周辺部に曲げ変形が起こるため、相対的に厚肉の中心部に曲げ変形が起こる可能性が低い。
【００１５】
加えて周辺部が中心部に対し、周方向に部分的に接合されることと、中心部と周辺部の接合部分が分離していることで、積層ゴム支承の使用状態では中心部と周辺部が接合されながらも、周辺部に生ずる曲げ変形の影響が中心部に及ぶことがないため、積層ゴムと重なる部分に曲げ変形が生ずる可能性と、それに伴う積層ゴムへの損傷が回避される。
【００１６】
図３に、図２に示す積層ゴム支承の下部のフランジの軸方向引張力と変形量の関係を細線で、積層ゴムとフランジを含めた積層ゴム支承全体の軸方向引張力と変形量の関係を太線で示す。図２は下部のフランジを中心部と周辺部とに分割した場合を示す。
【００１７】
破線で示す従来の積層ゴム支承の場合には積層ゴムに直接引張力が作用する結果、早い時期に積層ゴムが引張降伏し、まもなく破断に至るが、請求項１に記載の発明では下部のフランジの周辺部に引張力による変形が集中する結果、積層ゴムに生ずる変形は小さいため、フランジの周辺部が降伏するまでは積層ゴムが健全に保たれる。
【００１８】
周辺部はまた、中心部にボルト等により分離自在に接合されるため、図２に示すように周辺部が塑性変形し、交換の必要が生じたときには周辺部を中心部から切り離すことにより容易に交換することが可能である。この場合、周辺部における塑性化領域を限定するために、または周辺部の塑性変形能力を高めるために、フランジ全体、または周辺部の形状を調整し、あるいは周辺部の一部に孔や溝を形成しておくことも有効である。
【００１９】
図１−(b)は請求項１記載発明の積層ゴム支承の平面を示すが、ここに示すように請求項１記載発明における周辺部は必ずしも中心部と相似形である必要はなく、また周辺部が１枚である必要もない。図１は中心部に対して複数枚の周辺部を分離自在に接合し、複数枚の周辺部が集合して十字形の凹多角形となるように組み合わせた場合を示している。
【００２０】
請求項１に記載の発明において、上下のフランジの内、いずれか一方のフランジによって上部構造の十分な浮き上がり許容量が確保されるため、必ずしも両フランジ共、厚肉の中心部と薄肉の周辺部とに分割する必要はないが、両フランジ共、中心部と周辺部とに分割した場合には一方のみの場合の２倍の浮き上がり許容量が確保される。
【００２１】
請求項２に記載の発明では図８−(a)に示すように請求項１記載発明の２個の積層ゴム支承を、中心部と周辺部からなるそれぞれのフランジを互いに重ね、両周辺部をその周囲において接合して積層ゴム支承を構成することにより、請求項１記載発明の２倍の浮き上がり許容量を確保する。
【００２２】
この場合、請求項１記載発明の２個の積層ゴム支承が直列に配置され、そのときに上部と下部に位置するフランジがそれぞれ上部構造と下部構造に接合される。
【００２３】
２個の積層ゴム支承の対向する周辺部がその周囲において互いに接合されることで、積層ゴム支承に軸方向引張力が作用したときには、図８−(b)に示すように対向するフランジの両中心部が分離し、両周辺部が曲げ変形することにより上部構造の浮き上がりに追従するため、請求項１記載発明の積層ゴム支承の２倍の浮き上がり許容量が確保される。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１記載の発明では上下のフランジの内、少なくともいずれか一方のフランジを積層ゴムに重なって積層ゴムに接合される中心部と、その周辺に位置し、上部構造と下部構造のいずれかに接合される、中心部より相対的に薄肉の周辺部とに分割し、中心部と周辺部を互いに分離自在に接合するため、積層ゴム支承にせん断力と共に軸方向引張力が作用したときに積層ゴムと重なる部分以外の部分である周辺部に曲げ変形を集中させ、積層ゴムと重なる部分である中心部に曲げ変形が及ばないようにすることができる。特に中心部と周辺部の接合部分が分離していることで、周辺部に生ずる曲げ変形の影響が中心部に及ぶことがないため、積層ゴムと重なる部分に曲げ変形が生ずる可能性と、それに伴う積層ゴムへの損傷が回避される。
【００２５】
また周辺部は中心部に分離自在に接合されるため、周辺部が塑性変形し、その交換の必要が生じたときには周辺部を中心部から切り離すことにより容易に交換することが可能である。
【００２６】
請求項２記載の発明では請求項１記載発明の２個の積層ゴム支承を直列に配置し、対向する周辺部をその周囲において互いに接合することで、積層ゴム支承に軸方向引張力が作用したときに両周辺部が曲げ変形することにより上部構造の浮き上がりに追従できるため、請求項２記載発明の積層ゴム支承の２倍の浮き上がり許容量を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
請求項１に記載の発明は図１に示すように積層ゴム２とその上下に一体化し、上部構造６と下部構造７に接合されるフランジ３、４からなり、上下のフランジ３、４の内、少なくともいずれか一方のフランジ４（３）を積層ゴム２に直接、もしくは間接的に重なって積層ゴム２に接合される中心部41（31）と、その周辺に位置し、上部構造６と下部構造７のいずれかに接合される、中心部より相対的に薄肉の周辺部42（32）とに分割し、中心部41（31）と周辺部42（32）を互いに分離自在に接合した積層ゴム支承１である。
【００２８】
積層ゴム支承１は請求項１記載発明と同じく上部のフランジ３を貫通するボルト５により上部構造６に直接、もしくはベースプレート等を挟んで間接的に接合され、下部のフランジ４を貫通するボルト５により下部構造７に直接、もしくはベースプレート等を挟んで間接的に接合される。
【００２９】
中心部41（31）は請求項１記載発明における積層ゴム２と重なる部分4b（3b）に相当し、周辺部42（32）は積層ゴム２と重なる部分以外の部分4a（3a）に相当する。請求項１記載発明において、上下のフランジ３、４が積層ゴム２の上下面に直接接着されるタイプと、直接接着されないタイプがある。
【００３０】
図１、図２では下部のフランジ４を中心部41と周辺部42に分割した場合を示しているため、図面には中心部31と周辺部32は表れていないが、上部のフランジ３のみを中心部31と周辺部32に分割する場合の他、上下のフランジ３、４を共に中心部31、41と周辺部32、42に分割する場合もある。
【００３１】
図１は下部のフランジ４を、１枚の正方形状の中心部41と４枚の長方形状の周辺部42とに分割し、周辺部42を中心部41にボルト８により接合し、フランジ４が全体として十字形の凹多角形状となるようにした場合を示す。
【００３２】
周辺部42は例えば図１に示すように相対的に厚肉の中心部41の側面に突き当たる当接部42ａを持ち、ボルト８が当接部42ａを貫通し、中心部41に螺入することにより中心部41に接合される。中心部41の形状と、周辺部42の枚数及び形状は主に積層ゴム２の断面形状によって決まるが、例えば積層ゴム２が円形断面で、中心部41が円形の場合にも当接部42ａの、中心部41との接触面を曲面状に形成することで、正方形の場合と同様に周辺部42を中心部41に接合することができる。積層ゴム２が円形断面の場合には、中心部41を必ずしも円形にする必要はなく、正方形や多角形にすることもある。
【００３３】
図４は積層ゴム２と上下のフランジ3A、4Aからなる、標準的なサイズの積層ゴム支承1Aを、フランジ3A、4Aの大きさや形状を変更することなくそのまま請求項１記載発明の積層ゴム支承１として用いた場合を示す。
【００３４】
この場合は、積層ゴム２に上下のフランジ3A、4Aが接着された状態のまま、既製品の積層ゴム支承1Aを請求項２記載発明の積層ゴム支承１として用いるために、少なくともいずれか一方、例えば下部のフランジ4Aに、中心部41と周辺部42からなるフランジ４の中心部41を重ね、フランジ4Aを貫通して中心部41に螺入するボルト５によってフランジ4Aをフランジ４に接合することになる。積層ゴム支承1Aの上部のフランジ3Aはそのまま積層ゴム支承１の上部のフランジ３として利用される。図４はフランジ４が積層ゴム２に間接的に重なる場合に当たる。
【００３５】
図５は図１に示す下部のフランジ４を構成する１枚の周辺部42の形状例を示す。42ｂは下部構造７にボルト５で接合されるためのボルト孔を示す。(a)は周辺部42を図３で用いている基本的な形状にした場合であり、(b)は周辺部42の下部構造７へのボルト５による接合部分の幅を拡張し、その接合部分の引張耐力を向上させた形にした場合、(c)は中心部41への接合部分と下部構造７への接合部分の、断面欠損となるボルト孔42ｂの形成位置における塑性化を回避し、破断を防止する形にした場合である。
【００３６】
請求項１記載発明では周辺部42の曲げ剛性が中心部41の曲げ剛性より小さくなればよく、必ずしもフランジ４全体が凹多角形状となる必要はないため、フランジ４全体が凸多角形状となる場合もある。
【００３７】
図６は図１以外の、周辺部42と中心部41のボルト８による接合例を示す。(a)は当接部42ａを屈曲、もしくは湾曲させる一方、中心部41の、当接部42ａと重なる部分を傾斜、もしくは湾曲させ、ボルト８を当接部42ａ側から中心部41に螺入させた場合、(b)、(c)は当接部42ａを含めて周辺部42全体を平板状にし、その中心部41寄りの当接部42ａを中心部41に重ねて接合した場合である。(b)は周辺部42を中心部41の上側に配置した場合、(c)は中心部41周囲の下面側を切り欠き、この切欠き部分に当接部42ａを配置し、中心部41側からボルト８を螺入させた場合である。
【００３８】
図７は図１の変形例として周辺部42を正方形状の中心部41の隅角部に配置した場合を示す。この場合、周辺部42の一隅角部に２方向を向いた当接部42ａが形成され、周辺部42はこの当接部42ａにおいて中心部41に２方向に接合される。
【００３９】
各周辺部42が中心部41に２方向に接合されることで、図１−(b)の場合より周辺部42の鉛直方向の引張耐力、すなわち積層ゴム支承１としての引張耐力が大きくなることと、中心部41の対角線方向に水平力が作用したときの、周辺部42の配置位置による特性の差が小さくなることが考えられる。ここでは周辺部42の変形時の衝突を回避するために隣接する周辺部42、42間に隙間を確保しているが、必ずしもその必要はない。
【００４０】
請求項２に記載の発明は図８−(a)に示すように請求項１記載発明の２個の積層ゴム支承１、１を、中心部41（31）と周辺部42（32）からなるそれぞれのフランジ４（３）を互いに重ね、両周辺部42（32）、42（32）をその周囲において接合して構成される積層ゴム支承10である。
【００４１】
図８−(a)では図１に示す、下部のフランジ４のみを中心部41と周辺部42に分割した２個の積層ゴム支承１、１から積層ゴム支承10を構成しているため、それぞれのフランジ４、４が互いに重なった形になるが、上下のフランジ３、４の双方を中心部31、41と周辺部32、42に分割した積層ゴム支承１、１を重ねる場合もある。
【００４２】
積層ゴム支承10は図８−(b)に示すように２個の積層ゴム支承１、１を積み重ねたときに上側に位置するフランジ３において上部構造６に接合され、下側に位置するフランジ３において下部構造７に接合され、互いに重なったフランジ４、４は上部構造６と下部構造７には接合されない。
【００４３】
図８−(a)は図１に示す２個の積層ゴム支承１、１を積み重ね、互いに重なった周辺部42、42を、両者を貫通するボルト９で連結した場合を示す。周辺部42は中心部41にボルト８等により分離自在に接合されていることで、周辺部42が塑性変形し、周辺部42を交換する必要が生じたときにはその周辺部42のみを中心部41から切り離すことができるため、重なった周辺部42、42同士を必ずしもボルト９により接合する必要はなく、溶接によって接合しても一体化している周辺部42、42を中心部41から切り離すことができる。
【００４４】
図８−(b)は積層ゴム支承10にせん断力と共に軸方向引張力が作用したときの各積層ゴム２、２の変形状態を示すが、ここに示すように積層ゴム支承10は対向するフランジ４、４の両中心部41、41が分離し、両周辺部42、42が曲げ変形することにより上部構造６の浮き上がりに追従する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】(a)は請求項１に記載の発明の積層ゴム支承の例を示した立面図、(b)は(a)の平面図である。
【図２】図１に示す積層ゴム支承に軸方向引張力とせん断力が作用したときの様子を示した立面図である。
【図３】図１に示す積層ゴム支承の軸方向引張力と引張変形の関係を示したグラフである。
【図４】標準的なサイズの積層ゴム支承を請求項１記載発明の積層ゴム支承として用いた場合を示した立面図である。
【図５】図１−(b)に示す下部のフランジを構成する１枚の周辺部の形状例を示した平面図である。
【図６】(a)〜(c)は図１以外の、周辺部と中心部のボルトによる接合例を示した断面図である。
【図７】図１の変形例を示した平面図である。
【図８】(a)は請求項２に記載の発明の積層ゴム支承の例を示した立面図、(b)は(a)の積層ゴム支承に軸方向引張力とせん断力が作用したときの様子を示した立面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１……積層ゴム支承、２……積層ゴム、2a，2b……内側フランジ、
３……上部のフランジ、
４……下部のフランジ、4a……積層ゴムと重なる部分以外の部分、4b……積層ゴムと重なる部分、41……中心部、42……周辺部、42ａ……当接部、42ｂ……ボルト孔、
1A……標準的なサイズの積層ゴム支承、3A……上部のフランジ、4A……下部のフランジ、
５……ボルト（３−６、４−７）、６……上部構造、７……下部構造、
８……ボルト（42−41）、９……ボルト（42−42）、
10……積層ゴム支承（請求項２）。
【図１】
0004207713.tif 000002
【図２】
0004207713.tif 000003
【図３】
0004207713.tif 000004
【図４】
0004207713.tif 000005
【図５】
0004207713.tif 000006
【図６】
0004207713.tif 000007
【図７】
0004207713.tif 000008
【図８】
0004207713.tif 000009