JP2839988B2 - 積層ゴム支承体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は構造物の免震等に利用さ
れる積層ゴム支承体に関する。

【０００２】

【従来の技術】建築物等の構造物を地震から保護する基
礎材として、図５に示すような積層ゴム支承体１が実用
化されている。これは天然ゴム、合成ゴム等のゴム状弾
性板２と鋼板等の剛性板３を交互に積層し、上下に取付
板４を配したもので、図６に示すように建築物等の構造
物５を、その基礎６から浮かすように支持する緩衝材と
して使用される。

【０００３】上記構造で免震が可能なのは、積層ゴム支
承体１の鉛直バネ剛性／水平バネ剛性比が非常に大きい
ことによる。すなわち、大きな鉛直バネ剛性によって、
大重量の構造物５を上下に動かさないで安定に支持し、
かつ、小さい水平バネ剛性によって、構造物５を水平方
向に振動可能とする。水平バネ剛性は小さいので、水平
方向の固有振動周期は、破壊の原因となる地震動の横波
の最大振幅成分のものより長くなり、地震発生時に地盤
に対して低速の並進運動を行わせる。これによって地震
の入力加速度を低減し構造物５を保護する。

【０００４】従来は、この積層ゴム支承体１のゴム状弾
性板２と剛性板３は接着されていた。しかし、この構造
では、大地震に対して積層ゴム支承体１が水平方向に大
きく変形したとき、ゴム状弾性板２の周縁部が高張力状
態となり、降伏領域に達して硬化し、水平バネ剛性を大
きくして免震性能を低下させるとともに、この高張力部
分が破断の引き金となり破断が一挙に進む。

【０００５】なお、周縁部が高張力状態となるのは、次
の理由による。大重量の構造物５を載荷すると、剛性板
３に挟まれたゴム状弾性板２が側方に膨出しようとし、
これを、その周縁部が引伸ばされた状態で抑えることに
なる。この状態で、大きな水平方向変位があると、剛性
板３に引かれる周縁部の引伸ばし量がさらに増加し、結
局、周縁部に最大の引っ張り負荷が加わることになるの
である。

【０００６】そこで、本出願人は、この問題を解決する
ため、ゴム状弾性板２と剛性板３を非接着で積層し、載
荷する構造物５の重量によって発生する大きな摩擦力で
固着状態にする固着型の積層ゴム支承体を提案している
（特開平２−１５３１３７号公報）。これは、ゴム状弾
性板２の周縁部が非接着で剛性板３に拘束されていない
ので、大変形時に、これを挟む上下の剛性板３のスライ
ドに対して、この周縁部が転がり運動を起こし、外部空
間に露出する自由面を実質的に拡大し、応力集中を緩和
して硬化をなくす。これにより、水平バネ剛性を大変形
時にも略一定に保ち、かつ大変形時のゴム状弾性板２の
クラックの発生をなくして、積層ゴム支承体１の免震性
能及び耐久性の向上を図ることができる。また、非接着
の構造のため、その組み立ては単に位置決めして重ねる
だけでよく、製造コストを下げることもできる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記改良された積層ゴ
ム支承体１は、製作しやすい構造で、特性向上並びに長
寿命化を図ることができるが、接着していないため、大
変形時に剛性板相互の変形が部分的累積により不均一と
なり、性能低下が考えられる。

【０００８】この改良型の積層ゴム支承体１は、中小規
模の地震に対しては、載荷する構造物５の重量による摩
擦力で、固着状態を保つことができ、実用上全く問題が
ない。しかし、大規模地震に対しては、水平方向の変形
量がかなり大きくなるため、ゴム状弾性板２がハードニ
ング領域（硬化領域）に近づくことになり、ゴムの粘性
抵抗及び摩擦抵抗が低下して、ゴム状弾性板２と剛性板
３の間に微小なすべりが生じる。このすべりは、周縁部
硬化防止の観点から甚だ好ましい挙動であるが、大変形
の繰り返しに対して残留変形が累積し、免震性能が設計
期待値から外れていく問題が生じる。

【０００９】そこで、本発明は、非接着で積層する改良
型の積層ゴム支承体の上記特長を生かしたまま、大変形
の繰返しに対する弾性挙動域を拡大し、残留変形の発生
を最小限にとどめ得る構造を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ゴム状弾性板
と剛性板を、非接着状態で交互に積層して構成され、構
造物を水平方向に揺動可能に載置支持する積層ゴム支承
体の構造として、次に列挙するものを提供する。

【００１１】 上記剛性板のゴム状弾性板と接触する
面に、薄いゴム状弾性板を接着し、剛性板とゴム状弾性
板を、ゴム同士の摩擦で接触させる。

【００１２】 ゴム状弾性板と剛性板の積層体に上下
方向の貫通孔を設け、この内部に復元作用を発揮する柱
状の弾性体を埋め込む。

【００１３】 各剛性板のゴム状弾性板から側方に張
り出した部分に、積層方向に見て位置が一致する部分に
貫通孔を設け、この貫通孔に位置規制棒をスライド可能
に挿通し、水平方向変形時のスライド量を各剛性板で等
分するように位置規制する。

【００１４】

【００１５】 上記 〜に記載した構成を２種以
上組合わせて、ゴム状弾性板と剛性板の積層体を構成す
る。

【００１６】

【作用】上記構成は、いずれも、大免震に対する免震動
作で、積層ゴム支承体が水平方向に大変形しても、各板
間のすべりを均等化し、形状を保持して免震特性の長期
安定化を保証する。

【００１７】の構成は、ゴム状弾性板２と剛性板３と
の接触がゴム同士の粘着力と摩擦力によって行われ、ゴ
ムと鋼板の摩擦力に比べて、かなり大きな固定力を作用
させる。したがって、大変形によってゴム状弾性板がハ
ードニング領域（硬化領域）に近付いても、充分な固定
力を働かせ、積層ゴム支承体の形状を保持する。

【００１８】の構成は、剛性板とゴム状弾性板の積層
体に貫設した弾性体が、復元力を与えるので、水平方向
に大変形しても全体形状の変化を防止できる。

【００１９】の構成は、複数の剛性板に上下方向に貫
設した姿勢保持棒が、水平方向変形に応じて傾斜しなが
ら、各剛性板のスライド量を等分するように位置規制す
る。これによって、剛性板間の部分的残留変形の累積が
禁止され、全体形状の変化を防止できる。

【００２０】

【００２１】の構成は、からの構成を２種以上組
合わせることにより、形状保持効果をさらに高める。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００２３】第１の発明（上記の構成）は、図１に示
すように、剛性板３である鋼板に薄いゴム状弾性板７で
あるゴムシートを接着するものである。この構造のゴム
シート７は、加硫接着によって付けると接着強度を高く
取れ、剥離し難くなる。接着はゴム状弾性板２と接触す
る部分だけでよいが、図示したように全面を覆うと、剛
性板３の耐蝕性を向上し、この面からも寿命を向上でき
る。積層ゴム支承体１としての組立ては、このようにゴ
ムシート７で被覆された剛性板３とゴム状弾性板２を、
位置決めして交互に積層するだけでよく、非接着型の特
徴の一つである組立性の良さが、そのまま生かされる。
この構造は、ゴム状弾性板２と剛性板３がゴム対ゴムの
摩擦すべりによって接触するので、大変形時にも固定力
を大きく取れ、形状変形を防止できる。

【００２４】第２の発明（上記の構成）は、図２に示
すように、ゴム状弾性板２と剛性板３の積層体に上下方
向の貫通孔９を設け、この内部に柱状の弾性体８を埋め
込むものである。この柱状の弾性体８は、積層ゴム支承
体１の水平方向の動きを許容しつつ、特に大変形時に積
層ゴム支承体１に復元力を与えるもので、例えば図示し
たゴム棒の単体、あるいはゴム状弾性板と剛性板を接着
状態で積層した従来型の積層ゴム支承体（図示せず）を
用いることができる。この積層ゴム支承体１の組立て
は、中心部に孔を開けたゴム状弾性板と剛性板を位置決
めして積層し、その内部に形成された貫通孔９に、柱状
の弾性体８を圧入するか、またはこの弾性体８に穴のあ
いたゴム状弾性板と剛性板を交互に一枚づつ嵌め込んで
行う。図示例の弾性体８は、ゴム棒の単体の両端面に鋼
製の端板１０を固着したもので、形状規制を確実に行う
ため、この端板１０を取付板４に設けた段差部に嵌め込
み、ボルト１１で固定している。

【００２５】第３の発明（上記の構成）は、積層ゴム
支承体１が水平方向に変形するとき、剛性板３のスライ
ド量を規制しようとするもので、図３に示すように、弾
性板３のゴム状弾性板２から側方に張り出した部分に、
積層方向に見て重なる貫通孔１２を設け、この貫通孔１
２に位置規制棒１３をスライド可能に挿通している。

【００２６】この構造において、水平方向変形時には上
下の取付板４がスライドし、積層体側面の沿面距離が変
化する。したがって、１本の位置規制棒１３で全ての剛
性板３の位置規制をすることができない。そこで、位置
規制棒１３を上側の剛性板３を位置規制するものと、下
側の剛性板３を位置規制するものに分け、夫々の一端を
取付板４に、フレキシブルジョイント１４で結合してい
る。各位置規制棒１３の長さは、変形のない状態で自由
端が、対向する取付板４に達することなく、かつ、水平
方向に最大の変形をしたときでも、自由端が中間位置の
剛性板３を越える長さとする。なお、この位置規制棒１
３に、伸縮自在のテレスコピック構造のものを採用し、
その両端を取付板４に結合すれば、図示例のように上下
に分割する必要はなく、１本で全ての剛性板３の位置規
制ができる。

【００２７】また、この位置規制棒１３は、例えば鋼棒
が使用され、図示を省略するが、剛性板３の周囲に分散
させて複数本設けられる。フレキシブルジョイント１４
は、位置規制棒１３が剛性板３の所定範囲内の貫通孔１
２を摺動し、ここから逸脱しないように、一端を止める
もので、図示例では柔軟性のあるゴムを利用している。

【００２８】このような第３の発明の構造によれば、剛
性板３に貫設した位置規制棒１３が、水平方向変形時
に、各剛性板３に対し、その上下方向の位置に応じた割
合で動くようにスライド量を規制し、大変形時にも残留
変形を起こさない。

【００２９】

【００３０】第４の発明（上記の構成）は、上記第１
〜第３の発明の構成を２種以上組合わせるもので、全て
の組合わせが可能である。例えば、第２の発明である積
層ゴム支承内に柱状弾性体９を埋め込む構造を、他の発
明と組合わせる場合は、図１、図３の構造においてゴム
状弾性板２と剛性板３の中心部に孔を開ければよく、第
３の発明である位置規制棒１３を用いる構造を、他の発
明と組合わせる場合は、図１、図２の構造において剛性
板３の所定位置に貫通孔１２を設ければよい。

【００３１】第４の発明で、異なる部分に対するものを
組合わせると、形状保持効果を高めることができる。

【００３２】上記第１〜第３の発明について、ゴム状弾
性板３の厚みを７ｍｍ、その積層数を１０としたものを
製作し、大変形に対する挙動を測定したところ上述した
理論通りの特性が確認された。これら製作例の構造で、
ゴム状弾性板の積層数を１とすると、７０ｍｍの水平方
向変位を与えても、免震に必要なバネ特性を失わず、充
分な形状復元性が得られる。また、積層数を複数とした
場合は、ゴム総厚の４倍以上の水平方向変位に対して
も、同様の性能が得られることを確認している。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、非接着でゴム状弾性板
と剛性板を積層し、載荷重量による摩擦力で固着状態に
する固着型の積層ゴム支承体において、大変形時のゴム
状弾性板と剛性板のすべりを最小限にとどめ、形状復元
性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 剛性板に薄いゴムシートを加硫接着する本発
明の第１の構成を示す側面図

【図２】 積層ゴム支承の中心部に柱状の弾性体を埋め
込む本発明の第２の構成を示す側断面図

【図３】 剛性板を水平方向の動きを規制する本発明の
第３の構成を示す側断面図

【図４】 積層ゴム支承体の一般的構造を示す側面図
（ａ）と平面図（ｂ）

【図５】 積層ゴム支承体を建築物に用いた免震構造を
示す側面図

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム状弾性板と剛性板を交互に積層して
   構成され、重量物を水平方向に揺動可能に載置支持する
   積層ゴム支承体において、 上記ゴム状弾性板と剛性板の積層を非接着状態で行うと
   共に、上記剛性板のゴム状弾性板との接触面に、薄いゴ
   ム状弾性板を接着したことを特徴とする積層ゴム支承
   体。
2. 【請求項２】 ゴム状弾性板と剛性板を交互に積層して
   構成され、重量物を水平方向に揺動可能に載置支持する
   積層ゴム支承体において、 上記ゴム状弾性板と剛性板の積層を非接着状態で行うと
   共に、この積層体に上下方向の貫通孔を設け、この内部
   に柱状の弾性体を埋め込んだことを特徴とする積層ゴム
   支承体。
3. 【請求項３】 ゴム状弾性板と剛性板を交互に積層して
   構成され、重量物を水平方向に揺動可能に載置支持する
   積層ゴム支承体において、 上記ゴム状弾性板と剛性板の積層を非接着状態で行うと
   共に、各剛性板のゴム状弾性板から側方に張り出した部
   分に、積層方向に見て重なる貫通孔を設け、この貫通孔
   に位置規制棒をスライド可能に挿通し、免震動作時の水
   平方向変位を各剛性板が等分するように規制したことを
   特徴とする積層ゴム支承体。
4. 【請求項４】 ゴム状弾性板と剛性板を交互に積層して
   構成され、重量物を水平方向に揺動可能に載置支持する
   積層ゴム支承体において、 請求項１〜請求項３に記載した構造を２種以上組合わせ
   たことを特徴とする積層ゴム支承体。