JP2012062968A - 積層支持体 - Google Patents
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Abstract
【課題】安定した減衰性能を得る。
【解決手段】積層弾性体16は、剛性を有する金属板18と弾性を有するゴム板19とが所定の積層方向に交互に積層されて構成されている。積層弾性体16の内部には、積層方向に金属板18及びゴム板19を貫通して形成された中空に充填され、積層方向に互いに間隔をあけて配置された、複数の減衰部材30が備えられ、積層弾性体16の、減衰部材30が設けられている部分を減衰材積層弾性部20とし、減衰部材30が設けられていない部分を単積層弾性部24とすると、減衰材積層弾性部20は、少なくとも積層弾性体16の積層方向の両端部に配置されている。
【選択図】図1
【解決手段】積層弾性体16は、剛性を有する金属板18と弾性を有するゴム板19とが所定の積層方向に交互に積層されて構成されている。積層弾性体16の内部には、積層方向に金属板18及びゴム板19を貫通して形成された中空に充填され、積層方向に互いに間隔をあけて配置された、複数の減衰部材30が備えられ、積層弾性体16の、減衰部材30が設けられている部分を減衰材積層弾性部20とし、減衰部材30が設けられていない部分を単積層弾性部24とすると、減衰材積層弾性部20は、少なくとも積層弾性体16の積層方向の両端部に配置されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、積層支持体に関する。
従来から、ゴムなどの軟質板と金属などの硬質板とを交互に積層した積層支持体が、免震装置の支承等として使用されている。このような積層支持体には、例えば、中心に中空部を貫通形成し、その内部に減衰部材を充填するものがある。このような、減衰部材を充填することにより、振動入力時に減衰部材もせん断変形し、効果的に振動を減衰させることができる(特許文献1参照)。
ところで、上記の積層支持体は、様々な構造物を支持するために用いられており、用途によって、積層支持体の高さに対して比較的径を小さく設計する場合もある。この場合には、前述の減衰部材についても高さに対して径が小さくなるため、振動入力時において、減衰部材への曲げ変形力成分の影響が大きくなり、せん断変形による安定した減衰性能を得にくくなるという問題が生じる。よって、従来、比較的径を小さくするような場合には、前述のような減衰部材が充填された積層支持体を用いることができなかった。
本発明は上記事実を考慮して成されたものであり、安定した減衰性能を得ることの可能な積層支持体を得ることを課題とする。
請求項1に係る積層支持体は、剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが所定の積層方向に交互に積層されて構成された積層弾性体と、前記積層弾性体の内部に前記積層方向に前記剛性板及び前記弾性板を貫通して形成された中空に充填され、前記積層方向に互いに間隔をあけて配置された、複数の減衰部材と、を備え、前記積層弾性体の、前記減衰部材が設けられている部分の前記剛性板および前記弾性板で構成される部分を減衰材積層弾性部とし、前記減衰部材が設けられていない前記剛性板および前記弾性板で構成される部分を単積層弾性部とすると、前記減衰材積層弾性部は、少なくとも前記積層弾性体の前記積層方向の両端部に配置されている。
請求項1の積層支持体では、被支持部材上に積層支持体が設置されると、支持部材の荷重が積層弾性体によって支持される。特に、積層弾性体を、剛性板と弾性板とを交互に積層して構成したので、支持部材を支持するための高い剛性を得ることができる。
積層弾性体の中空には、減衰部材が充填されている。減衰部材は、複数が積層方向に互いに間隔を開けて配置されている。そして、減衰部材が設けられている部分の剛性板および弾性板で構成される部分を減衰材積層弾性部とし、減衰部材が設けられていない剛性板および弾性板で構成される部分を単積層弾性部とすると、減衰材積層弾性部は、少なくとも積層弾性体の積層方向の両端部に配置されている。
積層弾性体の両端部は、中央部と比較して、振動入力時における曲げ変形の影響を受けにくい。したがって、この部分に減衰部材を分割して配置することにより、積層方向に連続した減衰部材を充填する場合と比較して1個の積層方向の高さを低くして、曲げ変形の影響を抑え、せん断変形させて安定した減衰性能を得ることができる。
請求項2に係る積層支持体は、前記積層弾性体が、前記減衰材積層弾性部、前記単積層弾性部、及び、前記減衰材積層弾性部の3部分が、この順に積層されて構成されていること、を特徴とする。
このように、3部構成とすることにより、簡易に積層支持体を構成することができる。
請求項3に係る積層支持体は、前記単積層弾性部が、前記減衰材積層弾性部よりも高硬度であること、を特徴とする。
前記単積層弾性部は、減衰材積層弾性部よりも積層方向の中央側に配置されているため、曲げ変形の影響を受けやすい。そこで、単積層弾性部を減衰材積層弾性部よりも高硬度とすることにより曲げ変形を抑えると共に、減衰材積層弾性部をせん断変形しやすくして、積層弾性体の全体が均一にせん断変形するようにする。これにより、積層支持体で安定した減衰性能を得ることができる。
請求項4に係る積層支持体は、前記減衰材積層弾性部と前記単積層弾性部が、前記剛性板よりも厚みの厚い拘束鋼板を介して接着されていること、を特徴とする。
拘束鋼板を減衰材積層弾性部と単積層弾性部の間に配置することにより、積層弾性部への曲げ変形成分の影響を抑制して、減衰材積層弾性部及び単積層弾性部を安定してせん断変形させることができる。
請求項5に係る積層支持体は、前記減衰部材が、弾塑性体で構成される塑性流動材に硬質充填材を充填して構成されていること、を特徴とする。
減衰部材を上記構成とすることにより、積層弾性体のせん断変形時に硬質充填材の間を塑性流動材が移動(流動)し、大きな減衰力を得ることができる。
本発明は上記構成としたので、安定した減衰性能を得ることができる。
図1には、本実施形態の積層支持体12が示されている。積層支持体12は、複数枚の金属板18と、同じく複数枚の円盤状のゴム板19とを厚み方向に交互に積層した(以下この積層方向を「X方向」という)積層弾性体16を備えている。剛性板としての金属板18は、円盤状とされ鋼板などの金属製とされている。弾性板としてのゴム板19は、円盤状とされ、弾性を有するゴム材で構成されている。
積層弾性体16は、減衰材積層弾性部20と単積層弾性部24とが拘束鋼板22を介して積層されて構成されている。減衰材積層弾性部20には、交互に積層された金属板18とゴム板19の中央に金属板18及びゴム板19をX方向に貫通する円柱状の空間である中空Rが構成されている。なお、中空Rの形状は円柱状でなくてもよい。中空Rには、減衰部材30が充填されている。減衰部材30の詳細については後述する。
単積層弾性部24は、交互に積層された金属板18とゴム板19に、前述の中空Rが構成されていない。拘束鋼板22は、金属板18よりも厚みの厚い鋼板で構成されている。たとえば、金属板18の厚みを3mm〜5mmの範囲、拘束鋼板22の厚みを9mm〜15mmの範囲に設定することができる。
積層弾性体16は、減衰材積層弾性部20、拘束鋼板22、単積層弾性部24、拘束鋼板22、減衰材積層弾性部20の順に積層されて構成されている。したがって、減衰部材30は、積層弾性体16のX方向両端に互いに離間して配置されている。
積層弾性体16は、金属板18とゴム板19の外側端面を周囲から被覆する被覆材17を有している。被覆材17によって金属板18及びゴム板19に外部から雨や光が作用しなくなり、酸素やオゾン、紫外線などによる劣化が防止される。また、被覆材17は、厚さが一定とされており、その強度にばらつきがでないようにされている。なお、被覆材17はゴム板19と同一の材料によって形成することができる。この場合、ゴム板19と被覆材17とを別体で形成しておき、後工程で加硫接着等によって一体化させることが可能である。あるいは、被覆材17とゴム板19を接着剤等で接着してもよい。
積層弾性体16のX方向両端面には、フランジ板14が固定されている。フランジ板14は、積層弾性体16よりも側方に張り出すフランジ部14Fを備えており、このフランジ部14Fに形成された図示しないボルト孔にボルトを挿通して、積層支持体12が、支持部材(たとえば、建物基礎、土台、地盤等)及び被支持部材(たとえば、オフィスビル、病院、集合住宅、美術館、公会堂、学校、庁舎、神社仏閣、橋梁等)に取り付けられる。取付け状態では、被支持部材が積層支持体12を介して支持部材に支持される。
積層弾性体16を構成する金属板18とゴム板19とは、加硫接着により(あるいは接着剤により)強固に張り合わされており、これらが不用意に分離したり位置ズレしたりしないようになっている。また、拘束鋼板22についても、ゴム板19と加硫接着により(あるいは接着剤により)強固に張り合わされており、これらが不用意に分離したり位置ズレしたりしないようになっている。
減衰材積層弾性部20のゴム板19のゴム硬度は、単積層弾性部24のゴム板19のゴム硬度よりも低硬度とされている。減衰材積層弾性部20(減衰部材30入り)を2層積層した場合のせん断荷重とせん断変位の関係を20S、単積層弾性部24のせん断荷重とせん断変位の関係を24S、積層弾性体16全体のせん断荷重とせん断変位の関係を16Sとすると、図3に示すように、減衰部材30の降伏点Pまでは20Sは24Sよりもせん断変形しにくいが、降伏点Pを超えると24Sよりもせん断変形しやすくなるように、設定することができる。
なお、減衰材積層弾性部20を2層積層した場合の100%せん断時のせん断弾性率は0.3MP〜0.6MP、単積層弾性部24の100%せん断時のせん断弾性率は0.6MP〜1.2MPの範囲で設定することが好ましい。このように、せん断弾性率を設定することにより、せん断変形しにくい積層弾性体16の両端部を大きくせん断変形させて、積層弾性体16の全体をバランスよくせん断変形させることができる。
積層支持体12が水平方向のせん断力を受けると、図2に示されるように、積層弾性体16も弾性的にせん断変形する。したがって、支持部材と被支持部材とが水平方向に相対移動(振動)すると、積層弾性体16が全体として弾性的にせん断変形する。ここで、上記のように、金属板18とゴム板19とを交互に積層したことで、積層方向に荷重が作用しても、積層弾性体16の圧縮変形(すなわちゴム板19の圧縮)が抑制されている。
減衰材積層弾性部20に構成された中空Rには、減衰部材30が充填されている。減衰部材30は、弾塑性体で構成された塑性流動材32に硬質充填材34が充填されて構成されている。ここで、弾塑性体とは、ある降伏点まではせん断応力とせん断ひずみとが比例する弾性的な挙動を示し、この降伏点を超えると、せん断応力が一定になるような塑性挙動を示す材料をいう。換言すると、降伏点を超えると弾塑性体は硬化していない(非硬化)状態になっている。このような挙動を示す材料は、特に弾完全塑性体と呼ばれている。弾塑性体としては、たとえば、未加硫ゴム、熱可塑性エラストマー等を挙げることができるが、これらに限定されない。未加硫ゴムの主成分(ポリマー)としては、天然ゴム(NR)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、スチレン・プロピレンゴム(EPM、EPDM)、シリコーンゴム(Q)等が挙げられる。さらに、未加硫ゴムや熱可塑性エラストマー等にカーボンブラック、炭酸カルシウム、オイル・樹脂等の配合剤を配合したものでもよい。特に未加硫ゴムは入手が容易であり、且つ低コストで構成できるので、好ましい。
塑性流動材32内には、塑性流動材32に対して剛体とみなせる硬質の材料で構成された硬質充填材34が、所定の体積充填率となるように複数充填されている。この「体積充填率」とは、塑性流動材32の体積と硬質充填材34の体積の和に対する硬質充填材34の体積の比を百分率で示したものである。
硬質充填材34の材質は、塑性流動材32に対して剛体とみなせる程度の硬さを有する材料であればよい。たとえば、金属、セラミックやエンジニアリングプラスチック等を適用することができるが、これらに限定されない。金属の具体例としては、純鉄、あるいは炭素鋼やステンレス鋼などの鉄を主成分とした粉体を挙げることができる。特に鉄は、他の金属と比較して比較的高いため温度上昇が抑制され、初期の特性を維持できるので、好ましい。
中空Rの端部には閉塞板36が配置されている。閉塞板36は、中空RのX方向の端部を閉塞できるように、中空Rよりも大径の円盤状に形成されて中空Rに圧入されている。閉塞板36をフランジ板14及び拘束鋼板22に固定することで、中空Rを密閉することができる。
なお、減衰部材30の円断面の直径AとX方向の高さHの比A/Hは、1/2〜2の範囲であることが好ましい。この範囲に設定することにより、減衰部材30への曲げ変形成分を抑制して効果的にせん断変形させることができる。
上記構成とされた本実施形態の積層支持体12では、振動入力により支持部材と被支持部材との水平方向への相対移動があると、図2に示すように積層弾性体16が弾性的にせん断変形する。このとき、中空R内の減衰部材30もせん断変形する。減衰部材30は、X方向に離間して2個が配置されているので、積層弾性体16のX方向に連続して1個のものとした場合と比較して、直径A/高さHの比は、大きくなる。したがって、振動入力時における、減衰部材30に対しての曲げ変形成分の影響が抑制され、減衰部材30を確実にせん断変形させて、安定した減衰性能を得ることができる。
また、本実施形態の減衰部材30は、積層弾性体16のX方向両端に配置されているので、X方向中央に配置されている場合と比較して、振動入力時における曲げ力の作用が小さい。したがって、減衰部材30をより確実にせん断変形させて、安定した減衰性能を得ることができる。
また、本実施形態では、減衰材積層弾性部20のせん断弾性率を、単積層弾性部24のせん断弾性率よりも小さくし、せん断変形しやすくしている。したがって、積層弾性体16の全体をバランスよくせん断変形させることができる。
また、本実施形態では、拘束鋼板22が減衰材積層弾性部20の端部面に接着されている。したがって、積層弾性体16の湾曲が抑制され、積層支持体12をより確実にせん断変形させて、安定した減衰性能を得ることができる。
また、本実施形態では、減衰部材30が、塑性流動材32と硬質充填材34で構成されている。したがって、積層弾性体16のせん断変形時に硬質充填材34の間を塑性流動材32が移動(流動)し、大きな減衰力を得ることができる。
なお、本実施形態では、減衰部材30を、塑性流動材32と硬質充填材34で構成したが、鉛プラグを中空に充填して減衰部材としてもよいし、樹脂プラグを中空に充填して減衰部材としてもよい。
また、本実施形態では、積層弾性体16は、減衰材積層弾性部20、拘束鋼板22、単積層弾性部24、拘束鋼板22、減衰材積層弾性部20の順に積層されて構成される3部分構成の例について説明したが、単積層弾性部24のX方向中央部にさらに減衰部材30を設けるなどして、4部分以上の構成としてもよい。
12 積層支持体
16 積層弾性体
18 金属板
19 ゴム板
20 減衰材積層弾性部
22 拘束鋼板
24 単積層弾性部
30 減衰部材
32 塑性流動材
34 硬質充填材
R 中空
16 積層弾性体
18 金属板
19 ゴム板
20 減衰材積層弾性部
22 拘束鋼板
24 単積層弾性部
30 減衰部材
32 塑性流動材
34 硬質充填材
R 中空
Claims (5)
- 剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが所定の積層方向に交互に積層されて構成された積層弾性体と、
前記積層弾性体の内部に前記積層方向に前記剛性板及び前記弾性板を貫通して形成された中空に充填され、前記積層方向に互いに間隔をあけて配置された、複数の減衰部材と、
を備え、
前記積層弾性体の、前記減衰部材が設けられている部分の前記剛性板および前記弾性板で構成される部分を減衰材積層弾性部とし、前記減衰部材が設けられていない前記剛性板および前記弾性板で構成される部分を単積層弾性部とすると、前記減衰材積層弾性部は、少なくとも前記積層弾性体の前記積層方向の両端部に配置されている、積層支持体。 - 前記積層弾性体は、前記減衰材積層弾性部、前記単積層弾性部、及び、前記減衰材積層弾性部の3部分が、この順に積層されて構成されていること、を特徴とする請求項1に記載の積層支持体。
- 前記単積層弾性部は、前記減衰材積層弾性部よりも高硬度であること、を特徴とする項1または請求項2に記載の積層支持体。
- 前記減衰材積層弾性部と前記単積層弾性部は、前記剛性板よりも厚みの厚い拘束鋼板を介して接着されていること、を特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の積層支持体。
- 前記減衰部材は、弾塑性体で構成される塑性流動材に硬質充填材を充填して構成されていること、を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の積層支持体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010207939A JP2012062968A (ja) | 2010-09-16 | 2010-09-16 | 積層支持体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010207939A JP2012062968A (ja) | 2010-09-16 | 2010-09-16 | 積層支持体 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2010207939A Pending JP2012062968A (ja) | 2010-09-16 | 2010-09-16 | 積層支持体 |
Country Status (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018016425A1 (ja) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | オイレス工業株式会社 | 積層ゴム支承 |
CN108412933A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-08-17 | 广州中国科学院工业技术研究院 | 一种具有粘弹性功能的结构单元 |
-
2010
- 2010-09-16 JP JP2010207939A patent/JP2012062968A/ja active Pending
Cited By (4)
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WO2018016425A1 (ja) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | オイレス工業株式会社 | 積層ゴム支承 |
JP2018013235A (ja) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | オイレス工業株式会社 | 積層ゴム支承 |
TWI750200B (zh) * | 2016-07-19 | 2021-12-21 | 日商翁令司工業股份有限公司 | 層疊橡膠支承 |
CN108412933A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-08-17 | 广州中国科学院工业技术研究院 | 一种具有粘弹性功能的结构单元 |
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