JP2023181816A - Seismic isolator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、免震装置に関するものである。 The present invention relates to a seismic isolation device.
従来の免震装置として、鉛直方向に交互に積層された硬質材料層及び軟質材料層を有する積層構造体を備えたものがある（例えば、特許文献１）。 Some conventional seismic isolation devices include a laminated structure having hard material layers and soft material layers alternately laminated in the vertical direction (for example, Patent Document 1).
しかし、従来の免震装置においては、高面圧化に関し、向上の余地があった。 However, in conventional seismic isolation devices, there was room for improvement in terms of higher surface pressure.
この発明は、高面圧化が可能な免震装置を提供することを、目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a seismic isolation device that can increase surface pressure.
本発明の免震装置は、
鉛直方向に交互に積層された硬質材料層及び軟質材料層を有する、積層構造体を備えた、免震装置であって、
以下の式（１）を満たす。
Ｓ１：前記軟質材料層の拘束面積と前記軟質材料層の１層当たりの自由面積との比
Ｓ２：前記軟質材料層の幅と全ての前記軟質材料層の総厚さとの比
Ｓ３：前記硬質材料層の１層当たりの厚さと前記軟質材料層の幅との比を１０００倍した値
σ：短期許容面圧（ＭＰａ）
である。
本発明の免震装置によれば、高面圧化が可能である。
The seismic isolation device of the present invention includes:
A seismic isolation device comprising a laminated structure having hard material layers and soft material layers alternately laminated in the vertical direction,
The following formula (1) is satisfied.
S 1 : Ratio of the constrained area of the soft material layer to the free area of each soft material layer S 2 : Ratio of the width of the soft material layer to the total thickness of all the soft material layers S 3 : Value obtained by multiplying the ratio of the thickness per layer of the hard material layer to the width of the soft material layer by 1000 σ: short-term allowable surface pressure (MPa)
It is.
According to the seismic isolation device of the present invention, it is possible to increase the surface pressure.
本発明の免震装置において、
前記軟質材料層のせん断弾性率が０．３５ＭＰａ以上であると、好適である。
この場合、式（１）を満たす免震装置が得られやすい。
In the seismic isolation device of the present invention,
It is preferable that the shear modulus of the soft material layer is 0.35 MPa or more.
In this case, it is easy to obtain a seismic isolation device that satisfies formula (1).
本発明の免震装置において、
全ての前記軟質材料層の総厚さが１６０ｍｍ以上であると、好適である。
この場合、長周期化が可能であり、また、大きな限界変形を確保できる。
In the seismic isolation device of the present invention,
It is preferable that the total thickness of all the soft material layers is 160 mm or more.
In this case, it is possible to increase the period and ensure a large limit deformation.
この発明によれば、高面圧化が可能な免震装置を提供することができる。 According to this invention, it is possible to provide a seismic isolation device capable of increasing surface pressure.
本発明の免震装置は、地震の揺れが構造物（例えば、ビル、マンション、戸建て住宅、倉庫等の建物、並びに、橋梁等）に伝わるのを抑制するために、構造物の上部構造と下部構造との間に配置されると、好適なものである。本発明の免震装置は、例えば、構造物の柱を支えるように、柱に設けられると好適であり、例えば、柱毎に１個ずつ設けられると好適である。
以下に、図面を参照しつつ、この発明に係る免震装置の実施形態を例示説明する。各図において共通する構成要素には同一の符号を付している。
The seismic isolation device of the present invention is designed to suppress the transmission of earthquake shaking to structures (e.g., buildings, condominiums, detached houses, warehouses, etc., as well as bridges, etc.). It is preferable to place it between the structure and the structure. The seismic isolation device of the present invention is preferably provided on a column so as to support the column of a structure, for example, and one seismic isolation device is preferably provided on each column.
EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment of the seismic isolation device based on this invention will be illustrated and described with reference to drawings. Common components in each figure are given the same reference numerals.
図１は、本発明の一実施形態に係る免震装置１を説明するための図面である。図１は、本実施形態に係る免震装置１を、水平方向変形が生じていない状態で、概略的に示す、軸線方向断面図である。
図１に示すように、本実施形態の免震装置１は、積層構造体３と、上下一対の連結鋼板７と、上下一対のフランジ８と、を備えている。
FIG. 1 is a drawing for explaining a
As shown in FIG. 1, the
本明細書において、免震装置１の「中心軸線Ｏ」（以下、単に「中心軸線Ｏ」ともいう。）は、積層構造体３の中心軸線である。免震装置１の中心軸線Ｏは、鉛直方向に延在するように指向される。本明細書において、免震装置１の「軸線方向」とは、免震装置１の中心軸線Ｏに平行な方向である。免震装置１の「軸線方向内側」とは、軸線方向において積層構造体３の軸線方向中心に近い側を指しており、免震装置１の「軸線方向外側」とは、軸線方向において積層構造体３の軸線方向中心から遠い側を指している。また、免震装置１の「軸直方向」とは、免震装置１の軸線方向に垂直な方向である。また、免震装置１の「内周側」、「外周側」、「径方向」、「周方向」とは、免震装置１の中心軸線Ｏを中心としたときの「内周側」、「外周側」、「径方向」、「周方向」をそれぞれ指す。また、「上」、「下」とは、鉛直方向における「上」、「下」をそれぞれ指す。
In this specification, the “center axis O” (hereinafter also simply referred to as “center axis O”) of the
積層構造体３は、複数の硬質材料層４と、複数の軟質材料層５と、被覆層６と、を有している。硬質材料層４と軟質材料層５とは、鉛直方向に交互に積層されている。各硬質材料層４と各軟質材料層５とは、同軸上に配置されており、すなわち、各硬質材料層４と各軟質材料層５とのそれぞれの中心軸線は、免震装置１の中心軸線Ｏ上に位置している。積層構造体３の上下両端には、軟質材料層５が配置されていると、好適である。
The laminated
硬質材料層４は、硬質材料から構成されている。硬質材料層４を構成する硬質材料としては、金属が好適であり、鋼がより好適である。
各硬質材料層４の厚さは、図１の例のように、互いに同じであると好適であるが、互いに異なっていてもよい。
各硬質材料層４の幅は、図１の例のように、互いに同じであると好適であるが、互いに異なっていてもよい。
The
The thickness of each
The widths of the
軟質材料層５は、硬質材料層４よりも柔らかい、軟質材料から構成されている。軟質材料層５を構成する軟質材料としては、弾性体が好適であり、ゴムがより好適である。軟質材料層５を構成し得るゴムとしては、天然ゴム又は合成ゴム（高減衰ゴム等）が好適である。
各軟質材料層５の厚さは、図１の例のように、互いに同じであると好適であるが、互いに異なっていてもよい。
各軟質材料層５の幅は、図１の例のように、互いに同じであると好適である。この場合、各軟質材料層５の幅は、図１の例のように、各硬質材料層４の幅と同じであると好適である。ただし、各軟質材料層５の幅は、互いに異なっていてもよい。
The
The thickness of each
The width of each
被覆層６は、硬質材料層４及び軟質材料層５の外周側の表面を覆っている。被覆層６を構成する材料は、弾性体が好適であり、ゴムがより好適である。被覆層６を構成する材料は、軟質材料層５を構成する軟質材料と同じでもよいし、軟質材料層５を構成する軟質材料とは異なっていてもよい。
被覆層６は、軟質材料層５と一体に構成されている。
図１の例において、被覆層６は、硬質材料層４及び軟質材料層５の外周側の表面の全体を覆っていており、ひいては、積層構造体３の外周側の表面の全体を構成している。ただし、被覆層６は、硬質材料層４及び軟質材料層５の外周側の表面の一部のみを覆っていてもよく、ひいては、積層構造体３の外周側の表面の一部のみを構成していてもよい。
また、積層構造体３は、被覆層６を有していなくてもよい。
The covering
The covering
In the example of FIG. 1, the
Moreover, the
硬質材料層４、軟質材料層５、及び被覆層６（ひいては、積層構造体３）は、それぞれ、軸直方向の断面において、多角形状（四角形等）、円形等の任意の外縁形状を有してよい。硬質材料層４、軟質材料層５、及び被覆層６（ひいては、積層構造体３）は、それぞれ、軸直方向断面において多角形状をなす場合、当該多角形状の各角部は、角張っていてもよいし、あるいは、C面取り等されることによって湾曲していてもよい。
The
積層構造体３の幅は、図１の例のように、軸線方向に沿って一定であると好適であるが、軸線方向に沿って変化してもよい。
The width of the
本明細書において、積層構造体３、硬質材料層４、軟質材料層５、連結鋼板７、フランジ８等の部材の「幅」とは、軸直方向の断面において、当該部材の外縁形状の重心を通る直線と、当該外縁形状と、の２つの交点どうしの間の距離が最小となる方向における、当該２つの交点どうしの間の距離を指しており、例えば、軸直方向の断面において当該部材の外縁が円形をなす場合は、当該円形の直径に相当し、軸直方向の断面において当該部材の外縁が正方形をなす場合は、当該正方形における１辺の長さに相当する。
In this specification, the "width" of members such as the
積層構造体３は、図１の例においては、各硬質材料層４と各軟質材料層５とが中実に構成されているが、これに限られない。例えば、積層構造体３は、各硬質材料層４と各軟質材料層５とが環状に構成されており、各硬質材料層４の中心穴と各軟質材料層５の中心穴とによって、積層構造体３は、その中心軸線Ｏ上に、軸線方向に延在する中心穴を有していてもよい。この場合、当該中心穴に、柱状体が配置されていてもよい。柱状体は、塑性変形により振動エネルギーを吸収できるように構成されていると好適である。柱状体は、例えば、鉛、錫、錫合金、又は熱可塑性樹脂から構成されることができる。
In the example of FIG. 1, the
積層構造体３は、一対のフランジ８どうしの間に配置されている。
一対のフランジ８のうち、上側のフランジ８は、その上に構造物（例えば、ビル、マンション、戸建て住宅、倉庫等の建物、並びに、橋梁等）の上部構造（建物本体等。より具体的に、例えば、建物本体の柱。）が載せられた状態で、当該上部構造に締結等により連結されるように、構成されている。一対のフランジ８のうち、下側のフランジ８は、構造物の下部構造（基礎等）に締結等により連結されるように構成されている。
フランジ８は、金属から構成されると好適であり、鋼から構成されるとより好適である。
フランジ８は、軸直方向の断面において、多角形状（四角形等）、円形等、任意の外縁形状を有していてよい。
The
Of the pair of
The
The
一対の連結鋼板７は、積層構造体３と一対のフランジ８との間に配置されている。
一対の連結鋼板７は、それぞれ積層構造体３の上面及び下面と、例えば接着（加硫接着、及び／又は、接着剤による接着等）等により、連結されている。また、一対の連結鋼板７は、一対のフランジ８と、締結部材ｆを介した締結等により、連結されている。
連結鋼板７は、硬質材料から構成されている。連結鋼板７を構成する硬質材料としては、金属が好適であり、鋼がより好適である。
A pair of connecting
The pair of connecting
The connecting
ただし、免震装置１は、一対の連結鋼板７を備えていなくてもよい。この場合、一対のフランジ８は、それぞれ積層構造体３の上面及び下面と、例えば接着（加硫接着、及び／又は、接着剤による接着等）等により、連結されていると、好適である。
However, the
本実施形態の免震装置１は、長期許容面圧が１８ＭＰａ以上２５ＭＰａ以下であると、好適である。
ここで、「長期許容面圧」とは、「平成12 年建設省告示第2009号」の６に規定される「長期に生ずる力に対する許容応力度」の「Fc/3」に相当する。
The
Here, the "long-term allowable surface pressure" corresponds to "Fc/3" of the "allowable stress level for long-term forces" specified in 6 of the Ministry of Construction Notification No. 2009 of 2000.
また、本実施形態の免震装置１は、以下の式（１）を満たす。
Ｓ１：軟質材料層５の拘束面積と軟質材料層５の１層当たりの自由面積との比（すなわち、Ｓ１＝（軟質材料層５の拘束面積）／（軟質材料層５の１層当たりの自由面積））
Ｓ２：軟質材料層５の幅と全ての軟質材料層５の総厚さとの比（すなわち、Ｓ２＝（軟質材料層５の幅）／（全ての軟質材料層５の総厚さ））
Ｓ３：硬質材料層４の１層当たりの厚さと軟質材料層５の幅との比を１０００倍した値（すなわち、Ｓ３＝（硬質材料層４の１層当たりの厚さ）×１０００／（軟質材料層５の幅））
σ：短期許容面圧（ＭＰａ）
である。
上記Ｓ１は、一般的に、一次形状係数と呼ばれる。上記Ｓ１に関し、「軟質材料層５の拘束面積」とは、軸直方向の断面における軟質材料層５の面積に相当する。
上記Ｓ１に関し、「軟質材料層５の１層当たりの自由面積」とは、１層の軟質材料層５の外周面の面積に相当する。
上記Ｓ２は、一般的に、二次形状係数と呼ばれる。
また、「短期許容面圧（σ）」とは、「平成12 年建設省告示第2009号」の６に規定される「短期に生ずる力に対する許容応力度」の「2Fc/3」に相当する。短期許容面圧σは、例えば、長期許容面圧の約２倍（通常は、２倍）である。地震等発生時では、最大、短期許容面圧に相当する面圧が免震装置に掛かることが想定され得る。
式（２）において、「Max(25, -7.5S3+62.5)」とは、「25」と「-7.5S3+62.5」とのうち、より大きいほうの値を意味する。
なお、各軟質材料層５の幅及び／又は厚さが互いに同じではない場合、上記「軟質材料層５の拘束面積」、「軟質材料層５の１層当たりの自由面積」、「軟質材料層５の幅」は、それぞれ、最も幅が小さい軟質材料層５のうち、最も厚さが小さい軟質材料層５の値を用いるものとする。
また、各硬質材料層４の厚さが互いに同じではない場合、上記「硬質材料層４の１層当たりの厚さ」は、最も厚さが小さい硬質材料層４の値を用いるものとする。
Moreover, the
S 1 : Ratio of the constrained area of the
S 2 : Ratio between the width of the
S 3 : Value obtained by multiplying the ratio of the thickness per layer of the
σ: Short-term allowable surface pressure (MPa)
It is.
The above S1 is generally called a linear shape factor. Regarding S1 above, the "restricted area of the
Regarding S1 above, the "free area per
The above S2 is generally called a quadratic shape factor.
In addition, "short-term allowable surface pressure (σ)" corresponds to "2Fc/3" of "allowable stress level for short-term forces" specified in 6 of "Ministry of Construction Notification No. 2009 of 2000". . The short-term allowable surface pressure σ is, for example, approximately twice (usually twice) the long-term allowable surface pressure. In the event of an earthquake, it can be assumed that a surface pressure equivalent to the maximum and short-term allowable surface pressure is applied to the seismic isolation device.
In equation (2), "Max(25, -7.5S 3 +62.5)" means the larger value of "25" and "-7.5S 3 +62.5".
In addition, when the width and/or thickness of each
Furthermore, when the thicknesses of the
上記式（１）において、左辺（Ｘ（１－ｅＹ））は、座屈歪みを表しており、すなわち、免震装置１の水平方向変形時において免震装置１に座屈が生じたときにおける免震装置１のせん断歪みを表している。一般的に、座屈歪みは、免震装置の構造によって調整できるものである。
上記式（１）において、右辺（４）は、破断歪みを表しており、すなわち、免震装置１の水平方向変形時において免震装置１に破断が生じたときにおける免震装置１のせん断歪みを表している。一般的に、破断限界歪みは４００％として規定される。よって、破断歪みはせん断歪み４００％に相当する。上記式（１）の右辺の数値「４」は、せん断歪み４００％を表している。一般的に、せん断歪みは、免震装置の構造によって調整することはできないものである。
なお、上記式（１）は、特に長期許容面圧が１８ＭＰａ以上２５ＭＰａ以下であるような免震装置を対象として設計された式である。なお、上記式（１）は、本発明の発明者が、後に説明する比較例及び実施例のＦＥＭ解析の結果に基づいて新たに見出した経験式である。具体的には、式（１）は、S2は座屈に対し線形的に寄与し、S1とS3は座屈に対して指数関数的に寄与する、というＦＥＭ解析から導かれた経験式である。
In the above equation (1), the left side (X(1-e Y )) represents the buckling strain, that is, when buckling occurs in the
In the above equation (1), the right side (4) represents the rupture strain, that is, the shear strain of the
Note that the above formula (1) is a formula designed especially for a seismic isolation device in which the long-term allowable surface pressure is 18 MPa or more and 25 MPa or less. Note that the above formula (1) is an empirical formula newly discovered by the inventor of the present invention based on the results of FEM analysis of comparative examples and examples described later. Specifically, Equation (1) is based on the experience derived from FEM analysis that S 2 contributes linearly to buckling, and S 1 and S 3 contribute exponentially to buckling. It is a formula.
上記式（１）を満たす免震装置１を得るためには、硬質材料層４や軟質材料層５の寸法や層数、軟質材料層５のせん断弾性率等を調整すればよい。軸直方向の断面における積層構造体３の形状は、上記式（１）を満たすか否かにさほど影響を与えない。
In order to obtain the
上記式（１）は、免震装置１に例えば１８ＭＰａ以上２５ＭＰａ以下の長期許容面圧の約２倍である短期許容面圧σに相当する高面圧が掛かっているときに、免震装置１の水平方向変形中において、座屈よりも先に破断が生じることを表しており、言い換えれば、破断歪み（せん断歪み４００％）に至るまでは座屈が生じないことを表している。
一般的に、免震装置に高面圧が掛かっていると、免震装置は、水平方向変形中において、座屈しやすくなる。従来の免震装置では、上記式（１）を満たすものではなく、例えば１８ＭＰａ以上２５ＭＰａ以下の長期許容面圧の約２倍である短期許容面圧σに相当する高面圧が掛かっているときに、免震装置の水平方向変形中において、破断する前に座屈が生じるおそれがあった。
一方、上記式（１）を満たす本実施形態の免震装置１であれば、例えば１８ＭＰａ以上２５ＭＰａ以下の長期許容面圧の約２倍である短期許容面圧σに相当する高面圧が免震装置に掛かっているときに、免震装置１の水平方向変形中において、座屈よりも先に破断が生じるようにされているため、より長いせん断歪み領域にわたって座屈の発生を抑制でき、ひいては、安定性を向上できる。よって、地震発生時に高面圧下で大きな水平方向変形が生じても、座屈せずに耐えることができ、言い換えれば、高面圧化が可能である。
なお、一般的に、免震装置が柱に設けられる場合、免震装置の面圧は、柱の軸力を免震装置の軟質材料層の断面積で割った値に相当する。近年、柱の軸力が高まっており、そのような高い軸力を支えられるような免震装置への要求がある。そのような要求に応えるための方法としては、免震装置の面圧を高めるか、又は、免震装置の積層構造体の幅を大きくする、の２通りの方法が考えられる。しかし、免震装置の製造に用いられる機械（例えば、加硫機）の大きさには限界があるため、実際上、免震装置の積層構造体の幅を大きくすることにも限界がある。一方、本実施形態によれば、免震装置１の面圧を高めることができるため、免震装置１を大型化する必要無しに、より高い軸力を支えることができる。
また、本実施形態によれば、免震装置１の面圧を高めることができるため、構造物の長周期化が可能となり（言い換えれば、構造物がよりゆっくりと揺れるようになり）、ひいては、免震装置１の免震性能を向上できる。構造物の周期Ｔは、以下の式（３）で表されるところ、式（３）におけるｍ（質量）は面圧に比例するため、免震装置１の面圧を高くすれば周期Ｔを長くすることができるのである。
Generally, when a high surface pressure is applied to a seismic isolation device, the seismic isolation device is likely to buckle during horizontal deformation. Conventional seismic isolation devices do not satisfy the above formula (1), and when a high surface pressure is applied, for example, the short-term permissible surface pressure σ is approximately twice the long-term permissible surface pressure of 18 MPa or more and 25 MPa or less. Furthermore, during horizontal deformation of the seismic isolation device, there was a risk that buckling would occur before rupture.
On the other hand, if the
In general, when a seismic isolation device is provided on a column, the surface pressure of the seismic isolation device corresponds to the value obtained by dividing the axial force of the column by the cross-sectional area of the soft material layer of the seismic isolation device. In recent years, the axial force of columns has been increasing, and there is a demand for seismic isolation devices that can support such high axial force. There are two possible ways to meet such demands: increasing the surface pressure of the seismic isolation device, or increasing the width of the laminated structure of the seismic isolation device. However, since there is a limit to the size of the machine (for example, a vulcanizer) used to manufacture the seismic isolation device, there is also a limit to actually increasing the width of the laminated structure of the seismic isolation device. On the other hand, according to the present embodiment, since the surface pressure of the
Further, according to the present embodiment, since the surface pressure of the
なお、高面圧化等の観点から、破断歪みが４００％超の場合を想定して、免震装置１は、以下の式（４）を満たすと好適であり、以下の式（５）を満たすとさらに好適である。
なお、免震装置１の長期許容面圧は、１８ＭＰａ超であると好適であり、２０ＭＰａ以上であるよりと好適であり、例えば２０ＭＰａであると好適である。
免震装置１の短期許容面圧σは、３６ＭＰａ以上であると好適であり、３６ＭＰａ超であるとより好適であり、４０ＭＰａ以上であるとより好適である。また、免震装置１の短期許容面圧σは、５０ＭＰａ以下であると好適である。免震装置１の短期許容面圧σは、例えば４０ＭＰａであると好適である。
The long-term permissible surface pressure of the
The short-term allowable surface pressure σ of the
軟質材料層５のせん断弾性率は、０．３５０ＭＰａ以上であると、好適である。この場合、式（１）を満たす免震装置１が得られやすい。また、これにより、免震装置１が座屈しにくくなる。
同様の観点から、軟質材料層５のせん断弾性率は、０．３９０ＭＰａ以上であるとより好適であり、例えば、０．３９２ＭＰａ以上、特に、０．３９２ＭＰａであると好適である。
軟質材料層５のせん断弾性率は、例えば、０．６ＭＰａ以下であると好適である。
なお、本明細書において、軟質材料層５の「せん断弾性率」は、ＪＩＳ Ｋ ６２５４：２０１６に準拠して測定される静的せん断弾性率を指す。
なお、軟質材料層５のせん断弾性率が高くなるほど、座屈歪みが大きくなる。
The shear modulus of the
From the same viewpoint, the shear modulus of the
The shear modulus of the
Note that in this specification, the "shear modulus" of the
Note that the higher the shear modulus of the
積層構造体３（ひいては硬質材料層４及び軟質材料層５）の幅は、１８００ｍｍ以下であると好適である。この場合、免震装置１の製造がしやすくなる。
The width of the laminated structure 3 (and thus the
全ての軟質材料層５の総厚さは、１６０ｍｍ以上であると、好適である。この場合、長周期化が可能であり、また、大きな限界変形を確保できる。
同様の観点から、全ての軟質材料層５の総厚さは、２００ｍｍ以上であるとより好適であり、２５０ｍｍ以上であるとさらに好適である。
The total thickness of all
From the same viewpoint, the total thickness of all the
本発明の免震装置の比較例１～１０（比較例４－２を含む。）及び実施例１～１０（実施例４－２を含む。）について、ＦＥＭ解析を行ったので、以下に説明する。
各比較例及び各実施例について、図２に概略的に示すような免震装置モデル１’を用いて、解析を行った。各比較例及び各実施例の免震装置モデル１’は、一対の連結鋼板７’と、一対の連結鋼板７’どうしの間に連結された積層構造体３’と、からなるものであり、フランジは備えていない。積層構造体３’は、硬質材料層４’と軟質材料層５’とが軸線方向に沿って交互に積層されてなるものであり、被覆層は有していない。連結鋼板７’は、軸直方向の断面において正方形をなしており、その４隅の角部は角張っている。積層構造体３’は、軸直方向の断面において正方形をなしており、その４隅の角部は、Ｃ面取りにより湾曲している。積層構造体３’の幅は、軸線方向に沿って一定である。その他、各比較例及び各実施例の諸元は、以下の表１～表３に示すとおりである。表１～表３に示すように、各比較例は上記式（１）を満たさないのに対し、各実施例は上記式（１）を満たす。
比較例４－２、実施例４－２は、軟質材料層のせん断弾性率のみが、それぞれ比較例４、実施例４とは異なる。
FEM analysis was performed on Comparative Examples 1 to 10 (including Comparative Example 4-2) and Examples 1 to 10 (including Example 4-2) of the seismic isolation device of the present invention, and will be explained below. do.
For each comparative example and each example, analysis was performed using a seismic isolation device model 1' as schematically shown in FIG. The seismic isolation device model 1' of each comparative example and each example consists of a pair of connecting steel plates 7' and a laminated structure 3' connected between the pair of connecting steel plates 7', No flange is provided. The laminated structure 3' is formed by alternately laminating hard material layers 4' and soft material layers 5' along the axial direction, and does not have a covering layer. The connecting steel plate 7' has a square shape in the cross section in the direction perpendicular to the axis, and its four corners are angular. The laminated structure 3' has a square shape in a cross section in the direction perpendicular to the axis, and its four corners are curved by C chamfering. The width of the laminated structure 3' is constant along the axial direction. Other specifications of each comparative example and each example are as shown in Tables 1 to 3 below. As shown in Tables 1 to 3, each of the comparative examples does not satisfy the above formula (1), whereas each of the examples satisfies the above formula (1).
Comparative Example 4-2 and Example 4-2 differ from Comparative Example 4 and Example 4 only in the shear modulus of the soft material layer, respectively.
比較例４－２を除く各比較例及び実施例４－２を除く各実施例について、それぞれ、免震装置モデル１’を、２０ＭＰａ、４０ＭＰａのそれぞれの面圧下で、せん断歪みが４００％となるまで、又は、座屈するまで、０°方向、４５°方向のそれぞれの方向に載荷して、水平方向変形を生じさせた。比較例４－２、実施例４－２については、４０ＭＰａの面圧下で、せん断歪みが４００％となるまで、又は、座屈するまで、４５°方向の方向に載荷して、水平方向変形を生じさせた。それにより得られた各比較例及び各実施例のせん断応力－せん断歪み曲線を、図３～図８に示す。せん断応力－せん断歪み曲線において正勾配から負勾配に転じた箇所は、座屈が生じたタイミングを表している。
なお、図２に示すように、「０°方向」とは、積層構造体３’の１辺に平行な方向であり、「４５°方向」とは、積層構造体３’の対角線に平行な方向である。
For each Comparative Example except Comparative Example 4-2 and each Example except Example 4-2, the shear strain of the seismic isolation device model 1' was 400% under the respective surface pressures of 20 MPa and 40 MPa. Loading was applied in each of the 0° direction and the 45° direction until buckling occurred to cause horizontal deformation. Regarding Comparative Example 4-2 and Example 4-2, the specimens were loaded in a 45° direction under a surface pressure of 40 MPa until the shear strain reached 400% or until buckling occurred, resulting in horizontal deformation. I let it happen. The resulting shear stress-shear strain curves of each comparative example and each example are shown in FIGS. 3 to 8. The point where the shear stress-shear strain curve changes from a positive slope to a negative slope represents the timing at which buckling occurs.
As shown in FIG. 2, the "0° direction" is a direction parallel to one side of the laminated structure 3', and the "45° direction" is a direction parallel to the diagonal of the laminated structure 3'. It is the direction.
図３～図８からわかるように、比較例４－２を除く比較例１～１０は、４０ＭＰａという高面圧下で、０°方向の水平方向変形でも４５°方向の水平方向変形でも、せん断歪み４００％に至る手前で座屈が生じた。また、比較例４－２は、４０ＭＰａという高面圧下で、４５°方向の水平方向変形にて、せん断歪み４００％に至る手前で座屈が生じた。一方、実施例４－２を除く実施例１～１０は、４０ＭＰａという高面圧下で、０°方向の水平方向変形でも４５°方向の水平方向変形でも、せん断歪み４００％に至るまで座屈が生じなかった。また、実施例４－２は、４０ＭＰａという高面圧下で、４５°方向の水平方向変形にて、せん断歪み４００％に至るまで座屈が生じなかった。したがって、実施例１～１０（実施例４－２を含む。）は、比較例１～１０（比較例４－２を含む。）に比べて、より効果的に高面圧に耐えることができ、ひいては、高面圧化されていることがわかる。 As can be seen from Figures 3 to 8, Comparative Examples 1 to 10, excluding Comparative Example 4-2, exhibited shear strain under a high surface pressure of 40 MPa, regardless of the horizontal deformation in the 0° direction or the 45° horizontal direction. Buckling occurred before reaching 400%. Furthermore, in Comparative Example 4-2, under a high surface pressure of 40 MPa, buckling occurred before the shear strain reached 400% due to horizontal deformation in the 45° direction. On the other hand, in Examples 1 to 10, excluding Example 4-2, under a high surface pressure of 40 MPa, buckling occurred up to a shear strain of 400% in both horizontal deformation in the 0° direction and horizontal deformation in the 45° direction. It did not occur. Further, in Example 4-2, under a high surface pressure of 40 MPa, buckling did not occur until the shear strain reached 400% in horizontal deformation in the 45° direction. Therefore, Examples 1 to 10 (including Example 4-2) can withstand high surface pressure more effectively than Comparative Examples 1 to 10 (including Comparative Example 4-2). As a result, it can be seen that the surface pressure is increased.
本発明の免震装置は、地震の揺れが構造物（例えば、ビル、マンション、戸建て住宅、倉庫等の建物、並びに、橋梁等）に伝わるのを抑制するために、構造物の上部構造と下部構造との間に配置されると、好適なものである。本発明の免震装置は、例えば、構造物の柱を支えるように、柱に設けられると好適であり、例えば、柱毎に１個又は複数個ずつ設けられると好適である。 The seismic isolation device of the present invention is designed to suppress the transmission of earthquake shaking to structures (e.g., buildings, condominiums, single-family homes, warehouses, etc., as well as bridges, etc.). It is preferable to place it between the structure and the structure. The seismic isolation device of the present invention is preferably provided on a column so as to support the column of a structure, for example, and preferably one or more seismic isolation devices are provided on each column.
１：免震装置、 ３：積層構造体、 ４：硬質材料層、 ５：軟質材料層、 ６：被覆層、 ７：連結鋼板、 ８：フランジ、
ｆ：締結部材、 Ｏ：中心軸線、
１’：免震装置モデル、 ３’：積層構造体、 ４’：硬質材料層、 ５’：軟質材料層、 ７’：連結鋼板、 Ｏ’：中心軸線
1: Seismic isolation device, 3: Laminated structure, 4: Hard material layer, 5: Soft material layer, 6: Covering layer, 7: Connecting steel plate, 8: Flange,
f: Fastening member, O: Center axis,
1': Seismic isolation device model, 3': Laminated structure, 4': Hard material layer, 5': Soft material layer, 7': Connecting steel plate, O': Center axis line
Claims (3)
以下の式（１）を満たす、免震装置。
Ｓ１：前記軟質材料層の拘束面積と前記軟質材料層の１層当たりの自由面積との比
Ｓ２：前記軟質材料層の幅と全ての前記軟質材料層の総厚さとの比
Ｓ３：前記硬質材料層の１層当たりの厚さと前記軟質材料層の幅との比を１０００倍した値
σ：短期許容面圧（ＭＰａ）
である。 A seismic isolation device comprising a laminated structure having hard material layers and soft material layers alternately laminated in the vertical direction,
A seismic isolation device that satisfies the following formula (1).
S 1 : Ratio of the constrained area of the soft material layer to the free area of each soft material layer S 2 : Ratio of the width of the soft material layer to the total thickness of all the soft material layers S 3 : Value obtained by multiplying the ratio of the thickness per layer of the hard material layer to the width of the soft material layer by 1000 σ: short-term allowable surface pressure (MPa)
It is.
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