(57)【要約】【課題】水平方向に変位が発生したときに積層部が座屈するのを防止す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】ゴム層１０と硬質板１１とが交互に複数積層されてなる積層部４を備え、下部構造８と上部構造９との間に介装される免震装置１において、積層部４と同軸に配設され、下部構造８及び上部構造９にそれぞれ固定される上下一対の筒状の拘束部材５，６が備えられ、積層部４の軸線Ｏ方向の両端部４ａ，４ｂが、拘束部材５，６の内側にそれぞれ配置され、拘束部材５，６の内周面５ｂ，６ｂと積層部４の端部４ａ，４ｂの外周面４ｃとの間にそれぞれ空間Ｓが形成されている。【選択図】図１
2009024753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム層と硬質板とが交互に複数積層されてなる積層部を備え、下部構造と上部構造との間に介装される免震装置において、
前記積層部と同軸に配設され、前記下部構造及び前記上部構造にそれぞれ固定される上下一対の筒状の拘束部材が備えられ、
前記積層部の軸線方向の両端部が、前記拘束部材の内側にそれぞれ配置され、
前記拘束部材の内周面と前記積層部の端部外周面との間にそれぞれ空間が形成されていることを特徴とする免震装置。
【請求項２】
請求項１記載の免震装置において、
前記拘束部材の内孔が、前記軸線方向の端側から中央側に向うに従い漸次拡径されていることを特徴とする免震装置。
【請求項３】
請求項２記載の免震装置において、
前記軸線に対する前記内周面の角度が、次式の範囲内であることを特徴とする免震装置。
【数１】
2009024753.tif 000009
【請求項４】
請求項２または３記載の免震装置において、
前記内孔の前記軸線方向端側の内径が、次式の範囲内であることを特徴とする免震装置。
【数２】
2009024753.tif 000010
【請求項５】
請求項１から４のいずれか記載の免震装置において、
前記拘束部材の前記軸線方向の長さが、次式の範囲内であることを特徴とする免震装置。
【数３】
2009024753.tif 000011
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム層と硬質板とが交互に複数積層されてなる積層部を有する免震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビルや橋梁等の構造物に設置される免震装置として、上下のフランジ間に積層部が介在された構成からなる免震装置がある。上記積層部は、ゴム層と内部鋼板とが交互に複数積層された構成からなる。この免震装置は下部構造と上部構造との間に配置され、下側のフランジが下部構造の上面に取り付けられるとともに上側のフランジが上部構造の下面に取り付けられる。この免震装置によれば、地震等が発生したときに積層部が水平方向に変形することで、下部構造から上部構造に伝達される振動が低減され、上部構造の揺れを抑えることができる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−４８１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記した従来の免震装置を戸建住宅等の軽量構造物に適用する場合、免震装置が支持する上部構造がビル等の重量構造物に比べて軽いため、積層部の断面積（径）を小さくして積層部の水平方向の剛性を低くする必要がある。また、水平方向の変位性能を確保するため、ゴム層の総高さは重量構造物に適用する場合と略同等の高さが必要であり、積層部の高さを低くすることはできない。したがって、従来の免震装置を軽量構造物に適用する場合、従来の重量構造物用の免震装置に比べて積層部が細長い形状（例えば、ゴム直径／ゴム総高さ＜５）になる。
【０００４】
このように積層部が細長い形状になると、免震装置には上部構造の荷重による鉛直荷重が常に作用しているため、水平方向に変位が発生したときに、積層部に座屈が生じ易くなるという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、水平方向に変位が発生したときに積層部が座屈するのを防止す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】
【０００６】
本発明に係る免震装置は、ゴム層と硬質板とが交互に複数積層されてなる積層部を備え、下部構造と上部構造との間に介装される免震装置において、前記積層部と同軸に配設され、前記下部構造及び前記上部構造にそれぞれ固定される上下一対の筒状の拘束部材が備えられ、前記積層部の軸線方向の両端部が、前記拘束部材の内側にそれぞれ配置され、前記拘束部材の内周面と前記積層部の端部外周面との間にそれぞれ空間が形成されていることを特徴としている。
【０００７】
ここで、積層部の座屈について説明すると、積層部の座屈は、積層部の曲げ変形により生じる。また、積層部における曲げモーメントや曲げ変形（回転角）は、積層部の軸方向中央の位置では０であり、軸方向両端側に向うに従い線形に増加し、両端部分で最大となる。
したがって、上記した本発明に係る免震装置のように、積層部の両端部の周りに拘束部材が設けられていることにより、水平方向に大きな変位が発生したとき、まず、積層部の全体が水平方向に変形する。そして、その変形量が或る一定量に達すると、積層部の両端部の外周面が拘束部材に当接する。これにより、積層部の両端部がそれ以上変形しないように拘束される。このとき、上下の拘束部材間の積層部の中間部は拘束されていないため、更なる水平方向の変位に対しては、上記積層部の中間部が変形することで対応される。この積層部の中間部は高さ（軸方向の長さ）が低いため、曲げ変形が生じにくい。
【０００８】
また、本発明に係る免震装置は、前記拘束部材の内孔が、前記軸線方向の端側から中央側に向うに従い漸次拡径されていることが好ましい。
【０００９】
これにより、拘束部材の内周面が、軸線方向の端側から中央側に向うに従い積層部の径方向外側に傾斜した傾斜面となるため、積層部が水平方向に変形してその両端部の外周面が拘束部材に当接するとき、拘束部材の内周面が積層部の両端部に沿って延在された状態となる。すなわち、積層部が水平方向に変形すると、積層部の両端部が何れかの方向に傾くようにそれぞれ変形されるが、この積層部の端部の傾斜に合わせて拘束部材の内周面が傾斜された状態となる。
【００１０】
また、上記免震装置において、前記軸線に対する前記内周面の角度が、次式の範囲内であることが好ましい。
【００１１】
【数１】
2009024753.tif 000003
【００１２】
これにより、下部構造から上部構造への振動の伝達が十分に抑えられるとともに、積層部の曲げ変形が抑制される。すなわち、積層部の軸線に対する拘束部材の内周面の角度が、上の式の範囲よりも小さいと、積層部の両端部において許容される水平方向の変形が小さく、すぐに積層部の両端部が拘束されることになるので、振動が伝達され易くなる。また、上記角度が、上の式の範囲よりも大きいと、積層部の両端部において許容される水平方向の変形が大きく積層部の両端部の拘束効果が低くなるため、積層部の曲げ変形が生じ易くなる。
【００１３】
また、上記免震装置において、前記内孔の前記軸線方向端側の内径が、次式の範囲内であることが好ましい。
【００１４】
【数２】
2009024753.tif 000004
【００１５】
これにより、拘束部材が積層部の両端部の外周にそれぞれ設置されるとともに、積層部の曲げ変形が抑制される。すなわち、内孔の軸線方向端側（縮径側）の内径が上の式の範囲よりも小さいと、積層部の両端部に拘束部材が嵌らなくなる。また、上記内径が上の式の範囲よりも大きいと、積層部の両端部において許容される水平方向の変形が大きく積層部の両端部の拘束効果が低くなるため、積層部の曲げ変形が生じ易くなる。
【００１６】
また、本発明に係る免震装置は、前記拘束部材の前記軸線方向の長さが、次式の範囲内であることが好ましい。
【００１７】
【数３】
2009024753.tif 000005
【００１８】
これにより、積層部の両端部が適正に拘束されるとともに、積層部の中間部が破断し難くなる。すなわち、拘束部材の軸線方向の長さ（高さ）が上の式の範囲よりも小さいと、拘束部材による拘束の効果が小さく、曲げ変形を十分に抑えられない。また、上記長さが上の式の範囲よりも大きいと、積層部の両端部が拘束部材により拘束された後、水平方向の変位に対して変形する積層部の中間部の軸線方向の長さが小さくなりすぎるため、早期に破断し易くなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る免震装置によれば、水平方向に変位が発生したときに、積層部の曲げ変形が生じる前に、積層部の両端部が拘束部材によりそれぞれ拘束されてそれ以上変形できなくなるので、積層部が座屈するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
図１は本発明の一例である免震装置１の縦断面図である。
【００２１】
図１に示すように、免震装置１は、下部構造８から上部構造９に伝達される振動を低減させるための装置であり、下部構造８と上部構造９との間に介装されるものである。この免震装置１には、下部構造８に取り付けられる下フランジ２（支持板）と、上部構造９に取り付けられる上フランジ３（支持板）と、下フランジ２と上フランジ３との間に介在された積層部４と、積層部４の両端部４ａ，４ｂの外周にそれぞれ周設された上下一対の拘束部材５，６と、が備えられている。
【００２２】
下フランジ２及び上フランジ３は、それぞれ円形の鋼板からなり、所定の間隔をあけて互いに対向する位置に設けられている。下フランジ２及び上フランジ３の各外周部には複数のボルト孔２ａ、３ａが所定の間隔をあけてそれぞれ形成されている。
【００２３】
積層部４は、円形のゴム層１０と円形の内部鋼板１１（硬質板）とが交互に複数積層されて全体として略円柱形状を成し、さらにその外周面に被覆ゴム１２が被覆された構成からなる。ゴム層１０及び被覆ゴム１２は一体に成形されたものであり、天然ゴムや高減衰ゴム等からなる。積層部４の軸Ｏ方向の両端（上下端）にはそれぞれゴム層１０が形成されており、この積層部４の両端（上下端のゴム層１０）は下フランジ２や上フランジ３に加硫接着されて固定されている。
【００２４】
拘束部材５，６は、円筒形状の部材であり、ゴム層１０や被覆ゴム１２等に対して十分に硬い材質のもの（例えば、金属や硬質プラスチック等）からなる。拘束部材５，６には、積層部４の軸線Ｏに沿って延在して上下方向に貫通した内孔５ａ，６ａが形成されている。この内孔５ａ，６ａは、軸線Ｏ方向の端側から中央側に向うに従い漸次拡径されたテーパー形状になっている。すなわち、下側の拘束部材５の内孔５ａは、下端側が最も径が小さく上方に向うに従って漸次径が大きくなっており、下側の拘束部材５の内周面５ｂは、軸線Ｏ方向の端側（下端）から中央側（上方）に向うに従い積層部４の径方向外側に傾斜されている。また、上側の拘束部材６の内孔６ａは、上端側が最も径が小さく下方に向うに従って漸次径が大きくなっており、上側の拘束部材６の内周面６ｂは、軸線Ｏ方向の端側（上端）から中央側（下方）に向うに従い積層部４の径方向外側に傾斜されている。なお、上記した内周面５ｂ，６ｂは、縦断面視において直線的に傾斜した傾斜面となっている。
【００２５】
また、上記した内周面５ｂ，６ｂの傾斜角度、つまり軸線Ｏに対する角度θは、次の式（１）の範囲内であることが好ましい。
【００２６】
【数４】
2009024753.tif 000006
【００２７】
また、内孔５ａ，６ａの軸線Ｏ方向端側の内径Ｄ、つまり、下側の拘束部材５の内孔５ａの下端部分における内径及び上側の拘束部材６の内孔６ａの上端部分における内径は、次の式（２）の範囲内であることが好ましい。
【００２８】
【数５】
2009024753.tif 000007
【００２９】
さらに、拘束部材５，６の高さ、つまり軸線Ｏ方向の長さＨは、次の式（３）の範囲内であることが好ましい。
【００３０】
【数６】
2009024753.tif 000008
【００３１】
上記した構成の上下一対の拘束部材５，６は、積層部４と同軸にそれぞれ配設されており、これらの拘束部材５，６の内孔５ａ，６ａの内側には、積層部４の軸線Ｏ方向の両端部４ａ，４ｂがそれぞれ配置されている。そして、拘束部材５，６の内周面５ｂ，６ｂと積層部４の両端部４ａ，４ｂの外周面４ｃ，４ｃとの間には、縦断面視において略直角三角形状を成す空間Ｓがそれぞれ形成される。なお、上下一対の拘束部材５，６は互いに間隔をあけて配設されており、これら一対の拘束部材５，６間に位置する積層部４の中間部４ｄの外周には拘束部材５，６が周設されていない。
【００３２】
図２は、免震装置１を表した分解図である。
図２に示すように、上記した拘束部材５（６）は、２つに分割可能な構成になっている。具体的に説明すると、拘束部材５（６）は、平面視半円弧形状の２つの分割部材２０Ａ，２０Ｂからなる。これら２つの分割部材２０Ａ，２０Ｂは、積層部４の端部４ａ（４ｂ）を両側から挟むようにして組み合わせられ、これにより、積層部４の端部４ａ（４ｂ）に円筒形状の拘束部材５（６）が周設される。
【００３３】
また、図１に示すように、拘束部材５，６は、上記フランジ２，３を介して下部構造８及び上部構造９にそれぞれ固定されている。詳しく説明すると、下側の拘束部材５は下フランジ２の上面に、上側の拘束部材６は上フランジ３の下面にそれぞれ当接されている。これらの拘束部材５，６には、軸線Ｏ方向の中央側が大径で端側が小径に形成された２段のボルト孔５ｃ，６ｃがそれぞれ形成されている。これらのボルト孔５ｃ，６ｃは、上下のフランジ２，３にそれぞれ形成されたボルト孔２ａ、３ａに孔合わせされて連通されている。これらのフランジ２，３のボルト孔２ａ、３ａ内及び拘束部材５，６のボルト孔５ｃ，６ｃ内にアンカーボルト７をそれぞれ挿通させて締結することにより、下フランジ２及び下側の拘束部材５が下部構造８に固定され、上フランジ３及び上側の拘束部材６が上部構造９に固定されている。つまり、下側の拘束部材５は下フランジ２の上面にボルト止めされており、上側の拘束部材６は上フランジ３の下面にボルト止めされている。
【００３４】
次に、上記した構成からなる免震装置１の作用について説明する。
【００３５】
図３（ａ）に示すように免震装置１が下部構造８と上部構造９との間に介装されている場合、地震等により下部構造８が水平方向に振動し、水平方向に変位が発生すると、これに合わせて免震装置１に備えられた積層部４には水平方向への歪が生じる。すなわち、積層部４のうちゴム層１０の部分が水平方向に弾性変形し、積層部４が水平方向に変形する。これにより、下部構造８から上部構造９に伝達される振動が低減される。
【００３６】
そして、積層部４の水平変形量が一定以上になると、図３（ｂ）に示すように、積層部４の両端部４ａ，４ｂの外周面が拘束部材５，６の内周面５ｂ，６ｂに当接する。これにより、積層部４の両端部４ａ，４ｂがそれ以上変形しないように拘束される。また、このとき、拘束部材５，６の内周面５ｂ，６ｂが軸線Ｏ方向の端側から中央側に向うに従い積層部４の径方向外側に傾斜した傾斜面となっているため、拘束部材５，６の内周面５ｂ，６ｂが積層部４の両端部４ａ，４ｂに沿って延在される。
【００３７】
また、拘束部材５，６の内周面５ｂ，６ｂに積層部４の両端部４ａ，４ｂが当接された後、図３（ｃ）に示すように、さらに水平方向に変位した場合、積層部４の中間部４ｄは拘束されていないため、この中間部４ｄが水平方向に変形する。これにより、下部構造８から上部構造９に伝達される振動が低減される。このとき、積層部４の中間部４ｄの高さは低いため、曲げ変形が生じにくい。
【００３８】
上記した構成からなる免震装置１によれば、水平方向に変位が発生したときに、積層部４の曲げ変形が生じる前に、積層部４の両端部４ａ，４ｂが拘束部材５，６によりそれぞれ拘束されてその両端部４ａ，４ｂがそれ以上変形できなくなるので、積層部４が座屈するのを防止することができる。
【００３９】
また、拘束部材５，６の内孔５ａ，６ａが軸線Ｏ方向の端側から中央側に向うに従い漸次拡径されたテーパー形状になっているため、拘束部材５，６により積層部４の両端部４ａ，４ｂを効率的に拘束することができる。
【００４０】
また、軸線Ｏに対する内周面５ｂ，６ｂの角度θが上記した式（１）の範囲内である場合、下部構造８から上部構造９への振動の伝達が十分に抑えられるとともに、積層部４の曲げ変形が抑制されるので、免震効果及び座屈防止効果をそれぞれ十分に得ることができる。
【００４１】
また、内孔５ａ，６ａの軸線Ｏ方向端側の内径Ｄが上記した式（２）の範囲内えある場合、拘束部材５，６が積層部４の両端部４ａ，４ｂの外周にそれぞれ周設されるとともに、積層部４の曲げ変形が抑制され、座屈防止効果を十分に得ることができる。
【００４２】
また、拘束部材５，６の軸線Ｏ方向の長さＨが上記した式（３）の範囲内である場合、積層部４の両端部４ａ，４ｂが適正に拘束されるとともに、積層部４の中間部４ｄが破断し難くなるので、座屈防止効果を十分に得ることができるとともに、積層部４の破断を防止することができる。
【００４３】
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、拘束部材５，６の内周面５ｂ，６ｂが縦断面視において直線的に傾斜した傾斜面となっているが、本発明は、図４に示すように、上下一対の拘束部材５，６のうちの少なくとも一方の内周面５ｂ’（６ｂ’）が、縦断面視において、内孔５ａ（６ａ）の内側に向けて凸になった湾曲的な傾斜面になっていてもよい。これにより、積層部４が水平方向に変形してその端部４ａ（４ｂ）の外周面４ｃが拘束部材５（６）に当接するとき、拘束部材５（６）の内周面５ｂ’（６ｂ’）と積層部４の端部４ａ（４ｂ）の外周面４ｃとが面で接することになり、より効率的に積層部４の端部４ａ（４ｂ）を拘束することができる。なお、この場合、内周面５ｂ’（６ｂ’）の接線Ｐと軸線Ｏとの成す角θが、上記した式（１）の範囲内にあることが好ましい。
【００４４】
また、上記した実施の形態では、拘束部材５，６の内孔５ａ，６ａがテーパー形状になっており、拘束部材５，６の内周面５ｂ，６ｂが軸線Ｏに対して傾斜されているが、本発明は、軸線Ｏと平行に延在する内周面を有する拘束部材を用いることも可能である。すなわち、拘束部材の内孔が軸線Ｏ方向に同一径の円柱形状になっていてもよい。
【００４５】
また、上記した実施の形態では、拘束部材５，６が２つに分割されて２つの分割部材２０Ａ，２０Ｂにより構成されているが、本発明は、拘束部材が３つ以上に分割された構成であってもよく、或いは、拘束部材が分割されてなく１部材からなる構成であってもよい。
【００４６】
また、上記した実施の形態では、拘束部材５，６がアンカーボルト７によりフランジ２，３ごと下部構造８や上部構造９に取り付けられているが、本発明は、上下のフランジ２，３の外周に拘束部材５，６をそれぞれ周設させ、これらの拘束部材５，６を下部構造８や上部構造９に直接固定することも可能である。例えば、下部構造８や上部構造９が鋼構造の場合、拘束部材５，６を鉄骨造の下部構造等に対して高力ボルトや溶接等で固定することも可能であり、また、下部構造８等がコンクリート造の場合、フランジ２，３と拘束部材５，６とをそれぞれ別々のアンカーボルトで固定することも可能である。
【００４７】
また、上記した実施の形態では、上下のフランジ２，３と積層部４の両端のゴム層１０とが加硫接着されているが、本発明は、フランジと積層部とが接合されていない構成の免震装置であってもよい。例えば、積層部の端部にＰＴＦＥ等のすべり材が装着され、このすべり材がＳＵＳ材等からなるすべり板状のフランジに摺動可能に当接された構成であってもよい。
さらに、本発明に係る免震装置は、積層部の両端に連結用端板が設けられ、この連結用端板とフランジとを剪断キーを介して連結するフランジ後つけタイプの免震装置であってもよく、或いは、積層部の中央に軸線方向に延在する鉛プラグが貫設された構成の免震装置であってもよい。
【００４８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【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免震装置の部分的な分解図である。
【図３】本発明の実施の形態を説明するための積層部の変形状況を表した模式図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を説明するための免震装置の部分的な縦断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  免震装置
４  積層部
４ａ  端部
４ｂ  端部
４ｃ  外周面
５  拘束部材
５ａ  内孔
５ｂ、５ｂ’  内周面
６  拘束部材
６ａ  内孔
６ｂ、６ｂ’  内周面
８  下部構造
９  上部構造
１０  ゴム層
１１  内部鋼板（硬質板）
Ｏ  軸線
【図１】
2009024753.tif 000012
【図２】
2009024753.tif 000013
【図３】
2009024753.tif 000014
【図４】
2009024753.tif 000015