JP2883219B2 - 免震支持装置 - Google Patents

免震支持装置

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JP2883219B2 JP3078596A JP7859691A JP2883219B2 JP 2883219 B2 JP2883219 B2 JP 2883219B2 JP 3078596 A JP3078596 A JP 3078596A JP 7859691 A JP7859691 A JP 7859691A JP 2883219 B2 JP2883219 B2 JP 2883219B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は構造体を地震から保護す
るための免震支持装置に関し、更に詳細には、交通振動
などの微振動から中・大規模地震まで広範囲の振動に対
し優れた減衰効果を発揮する免震支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】構造体を地震から保護するための免震支
持装置としては、従来、粘弾性体と補強板とを交互に積
層して形成された積層ゴムと、該積層ゴムの積層方向に
設けられた中空部に密封された鉛からなるエネルギー吸
収部とで構成されたものが実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の免震
支持装置は、一般に大規模の地震（震度５以上）を想定
して減衰力並びに相対変位を決定しているため、交通振
動などの微振動、小・中規模の地震（震度２〜４程度）
では、等価剛性が大きく固有周期が短くなるためこれら
振動に対してはあまり免震効果が得られないという欠点
があった。
【０００４】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので
あって、本発明の目的は、交通振動などの微振動から、
中・大規模の地震まで広範囲の振動に対して優れた減衰
効果を発揮する免震支持装置を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】（構成） 前記目的を達
成するために、本発明は、上部構造と下部構造との間に
介装され、粘弾性体と補強板とを交互に積層して形成さ
れた荷重支承部と、前記荷重支承部内に配設されたエネ
ルギー吸収部とで構成された免震支持装置であって、前
記荷重支承部には上下に延出する孔が形成され、前記エ
ネルギー吸収部は前記孔に挿入された鉛体を備え、前記
鉛体の上下方向の中間部は前記孔に接した状態で挿入さ
れ、更に、前記エネルギー吸収部は、前記鉛体の上下端
部の少なくとも一方の端部の外周と、前記荷重支承部の
孔の内周との間に配設された粘弾性体を備えることを特
徴とする。
【０００６】そして、粘弾性体はその径方向に２層以上
の構造とし、１層目はバネ定数の小さな層、２層目をバ
ネ定数の大きな層とし、エネルギー吸収部の粘弾性体の
バネ定数を非線型とすることにより、微振動から小規模
地震、中・大規模地震まで、広範囲の振動に対して優れ
た減衰効果を発揮させることができる。また、粘弾性体
に上下方向に延びる複数の溝を設けて該粘弾性体のバネ
定数を非線型とすることにより、上記と同様、微振動か
ら小規模地震、中・大規模地震まで広範囲の振動に対し
て優れた減衰効果を発揮させることができる。
【０００７】前記鉛体の上下端部の少なくとも一方の端
部は、その断面積が中間部よりも小さい小径部に形成さ
れ、前記エネルギー吸収部の粘弾性体は、この小径部の
外周と前記孔の内周との間に配設して構成することがで
きる。前記エネルギー吸収部を形成する鉛体の上下端部
の外周面は、端部に向かうにしたがって漸次小径となる
円錐面、紡錐面に形成するとともに、この外周面に配さ
れる粘弾性体を該外周面にならって漸次厚肉に形成する
ことにより、鉛体の上下端部と中間部との境界に応力が
集中することなく、鉛体の耐久性を向上させることがで
きる。
【０００８】また、本発明の他の態様としては、前記荷
重支承部の孔の上下端部の少なくとも一方の端部を、そ
の上下方向の中間部の内径よりも大きい大径部で形成
し、前記エネルギー吸収部の粘弾性体を、この大径部の
内周と前記鉛体の外周との間に配設して構成することが
できる。また、本発明の更なる他の態様としては、エネ
ルギー吸収部の粘弾性体が配設された箇所に対応する荷
重支承部の粘弾性体を、荷重支承部の他の粘弾性体に比
べて静的せん断弾性率が小さい材料で形成して構成する
ことができる。更にまた、本発明の更なる他の態様とし
ては、エネルギー吸収部の粘弾性体が配設された箇所に
対応する鉛体の内部に上下に孔を形成し、この孔に粘弾
性体と補強板とを交互に積層した積層体を挿入して構成
することができる。
【０００９】エネルギー吸収部の粘弾性体に使用される
粘弾性材料としては、例えば、エチレンプロピレンゴ
ム、ニトリルゴム、ブチルゴム、天然ゴム、シリコンゴ
ム、ポリウレタン等のゴム材料や該ゴム材料にグラフア
イト、カーボンブラック、アスファルト等の充填剤を配
合したものあるいは、発泡ポリウレタン等のスポンジ状
材料等が用いられる。
【００１０】（作用） 微振動や小規模の地震により免
震支持装置に小さい水平変位が作用すると、該水平変位
により該免震支持装置の荷重支承部にせん断変形が生じ
る。該せん断変形は免震支持装置のエネルギー吸収部を
構成する等価剛性の大きな鉛体にはほとんど作用するこ
となく、鉛体の上下端部の粘弾性体の変形にて吸収され
るため、本発明の免震支持装置は該微振動に対して優れ
た免震効果を発揮する。
【００１１】また、大規模の地震により免震支持装置に
大きな水平変位が作用すると、該水平変位により該免震
支持装置の荷重支承部にせん断変形が生じる。該せん断
変形は、免震支持装置のエネルギー吸収部を構成する等
価剛性の大きな鉛体へ伝達され、鉛体は、前記水平変位
により塑性変形し、該塑性変形による鉛体のエネルギー
ロスにより、大規模の地震を速やかに吸収し優れた免震
効果を発揮する。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の免震支持装置の一実施例を示す。
１は免震支持装置であり、免震支持装置１は荷重支承部
１Ａと該荷重支承部内に形成されたエネルギー吸収部１
Ｂとから構成されている。荷重支承部１Ａは粘弾性体２
と補強鋼板３とを交互に積層し、且つ、その上下端に厚
肉鋼板４、４が加硫接着により一体に形成された積層体
から構成されており、支承部１Ａの中央部には積層方向
に貫通する円孔５が形成されている。
【００１３】エネルギー吸収部１Ｂは鉛体９と粘弾性体
１０とから構成されている。鉛体９は、前記円孔５の直
径に相当する円柱部７と、円柱部７の両端に一体に形成
された小径部８とからなる。また、粘弾性体１０は筒状
を呈し、鉛体９の小径部８の外周面と円孔５の内周面と
の間にそれぞれ挿入されている。エネルギー吸収部１Ｂ
は前記円孔５内に鉛体９が挿入されることにより荷重支
承部１Ａ内に形成され、鉛体９の円柱部７は円孔５に接
している。
【００１４】１１、１２は免震支持装置１を上、下部構
造にそれぞれ取り付けるための上、下部取付板であり、
該上、下部取付板１１、１２は複数個のダボピン１３を
一体に備えている。これら上、下部取付板１１、１２は
ダボピン１３を荷重支承部１Ａの上、下端厚肉鋼板４、
４に形成された係合孔６に嵌合して該荷重支承部１Ａと
結合される。なお、この実施例においては上、下部取付
板１１、１２と荷重支承部１Ａの上、下端厚肉鋼板４、
４との結合をダボピン１３と係合孔６との嵌合により行
う例を示したが、その他上、下部取付板１１、１２と荷
重支承部１Ａの上下端厚肉鋼板４、４とを複数個のボル
トにより締結固定する態様を採ることもできる。
【００１５】小規模の地震などにより免震支持装置１に
生ずる水平変位に対しては、鉛体９にはほとんど作用す
ることなく、粘弾性体１０により吸収される。粘弾性体
１０と鉛体９からなるエネルギー吸収部１Ｂは、鉛体９
の小径部８外周に粘弾性体１０を挿入した後、粘弾性体
１０と鉛体９とを荷重支承部１Ａの円孔５に一緒に封入
して形成するか、鉛体９の円柱部７と小径部８をそれぞ
れ別体に形成し、小径部８外周に粘弾性体１０を挿入し
て、小径部８、円柱部７、小径部８と順次封入して形成
してもよい。
【００１６】次に、免震支持装置１の作用について説明
する。微震動や小規模の地震により下部構造を通して免
震支持装置１に小さな水平変位が作用すると、該水平変
位により該荷重支承部１Ａにせん断変形が生じる。該せ
ん断変形は、該免震支持装置１のエネルギー吸収部１Ｂ
である粘弾性体１０と鉛体９へと伝達される。ここで、
鉛体９の円柱部７は等価剛性が大きいため、円柱部７へ
のせん断変形の伝達は僅かで、そのほとんどは鉛体９の
小径部８の外周に配置された粘弾性体１０へと伝達され
る。したがって、せん断変形のほとんどは粘弾性体１０
の変形にて吸収され、該水平変位の上部構造への伝達は
僅かである。
【００１７】また、大規模の地震により下部構造を通し
て免震支持装置１に大きな水平変位が作用すると、該水
平変位により該荷重支承部１Ａにせん断変形が生じる。
該せん断変形は、免震支持装置１のエネルギー吸収部１
Ｂである粘弾性体１０と鉛体９へと伝達される。該水平
変位の変位量は、粘弾性体１０の厚さよりも大きいの
で、該水平変位は粘弾性体１０を介して鉛体９の小径部
８、８へと伝達されるとともに鉛体９の円柱部７へと伝
達される。鉛体９は、該水平変位により塑性変形し、該
塑性変形による鉛体９のエネルギーロスにより、大規模
の地震を速やかに吸収し該水平変位の上部構造への伝達
は僅かである。
【００１８】図２および図３は本発明の免震支持装置１
のエネルギー吸収部１Ｂを構成する粘弾性体１４の他の
実施例を示す。本実施例の筒状の粘弾性体１４は、免震
支持装置１の積層方向に延びる複数個の溝１５を有す
る。このような粘弾性体１４に溝１５を設けることによ
り、溝形成部位の粘弾性体１４のばね定数を小さくし、
微振動によって起こる微小変位を吸収するようにしたも
のである。
【００１９】図４は本発明のエネルギー吸収部１Ｂのさ
らに他の実施例を示す。本実施例のエネルギー吸収部１
Ｂは、中間部に円柱部１６を有し、その上下端部に両端
部に向かうにしたがって漸次小径となる円錐面に形成さ
れた小径部１７を有する鉛体１８と、該鉛体１８の小径
部１７の外周面にならって漸次厚肉となる粘弾性体１９
とからなる。本実施例では、鉛体１８をこのような形状
としたから、鉛体１８の円柱部１６と小径部１７との境
界に応力集中が生じることがなく、鉛体１８の耐久性を
向上させる。また、この実施例では、小径部の外周面を
円錐面に形成した例を示したが、円錐面に限定されるも
のではなく、例えば紡錘面に形成してもよい。
【００２０】図５は本発明のエネルギー吸収部１Ｂのさ
らに他の実施例を示す。本実施例のエネルギー吸収部１
Ｂは、断面が上下にわたって均一な円形の鉛体２１と、
その上下端部に配設された環状の粘弾性体２２とからな
る。即ち、この実施例では、荷重支承部１Ａの中央部の
円孔５の上下端部に大径部２３をそれぞれ形成し、円孔
５にその中間部を接した状態で鉛体２１を挿入し、鉛体
２１の上下端部の外周面と大径部２３の内周面との間に
粘弾性体２２を配設し、更に、粘弾性体２２が配設され
た箇所に対応する範囲Ａの荷重支承部１Ａの粘弾性体２
を、静的せん断弾性率が６Ｋｇｆ／ｃｍ2 の柔らかいゴ
ムを用い、また、粘弾性体２２が配設されない中間箇所
に対応する範囲Ｂの荷重支承部１Ａの粘弾性体２を、静
的せん断弾性率が８Ｋｇｆ／ｃｍ2 の硬いゴムを用いて
形成している。該エネルギー吸収部１Ｂの粘弾性体２２
は、荷重支承部１Ａの大径部２３に別途に挿入してもよ
く、また、荷重支承部１Ａの加硫成形時に、一体に形成
してもよい。この実施例では、粘弾性体２２が配設され
た箇所に対応する荷重支承部１Ａの粘弾性体２を、静的
せん断弾性率が小さいゴムを用いて形成したから、微振
動によって起こる振動周期を長周期化して微小変位をよ
り有効に吸収する。
【００２１】図６は本発明のエネルギー吸収部１Ｂのさ
らに他の実施例を示す。この実施例では、荷重支承部１
Ａの中央部の円孔５の上下端部に大径部３１をそれぞれ
形成し、この大径部３１の内周面と鉛体３２の外周面と
の間に粘弾性体３３を配設し、更に、円形の鉛体３２の
上下端部に、その軸心に沿ってそれぞれ円柱状の空間部
３４を形成し、この空間部３４に、それぞれ粘弾性体と
補強鋼板とが交互に積層された積層体３５を挿入したも
のである。この実施例においても、微震動や小規模の地
震時、荷重支承部１Ａのせん断変形のほとんどを粘弾性
体３３の変形にて吸収し、鉛体３２の塑性変形によるエ
ネルギーロスにより、大規模の地震を速やかに吸収させ
る効果は前記実施例と同様である。なお、実施例では、
鉛体の上下端部に粘弾性体を配設した場合について説明
したが、粘弾性体は、鉛体の上端部のみもしくは下端部
のみに配設してもよい。
【００２２】
【発明の効果】本発明は上記構成を採ることにより、以
下に優れた効果を有する。 イ）エネルギー吸収部を、鉛体と、鉛体の上下端部の少
なくとも一方の端部に配設した粘弾性体で構成すること
により、交通振動等により発生する微振動から中・大規
模の地震動まで広範囲の振動に対し優れた免震効果を発
揮する。 ロ）粘弾性体のばね定数を非線型とすることにより、微
振動に対する免震効果をより一層向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係わる免震支持装置の縦断面
図である。
【図２】本発明の別実施例に係わる免震支持装置の縦断
面図である。
【図３】その横断面図である。
【図４】本発明の別実施例に係わる免震支持装置の縦断
面図である。
【図５】本発明の別実施例に係わる免震支持装置の縦断
面図である。
【図６】本発明の別実施例に係わる免震支持装置の縦断
面図である。
【符号の説明】
１ 免震支持装置 １Ａ 荷重支承部 １Ｂ エネルギー吸収部 ９，１８，２１，３２ 鉛体 １０，１４，１９，２２，３３ 粘弾性体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−29541（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−103536（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) E04B 1/36 E04H 9/02 F16F 9/30 F16F 15/02

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上部構造と下部構造との間に介装され、
    粘弾性体と補強板とを交互に積層して形成された荷重支
    承部と、前記荷重支承部内に配設されたエネルギー吸収
    部と、で構成された免震支持装置であって、前記荷重支
    承部には上下に延出する孔が形成され、前記エネルギー
    吸収部は前記孔に挿入された鉛体を備え、前記鉛体の上
    下方向の中間部は前記孔に接した状態で挿入され、更
    に、前記エネルギー吸収部は、前記鉛体の上下端部の少
    なくとも一方の端部の外周と、前記荷重支承部の孔の内
    周との間に配設された粘弾性体を備える、ことを特徴と
    する免震支持装置。
  2. 【請求項２】 前記エネルギー吸収部の粘弾性体は、非
    線型のバネ定数を有する請求項１記載の免震支持装置。
  3. 【請求項３】 前記鉛体の上下端部の少なくとも一方の
    端部は、その断面積が中間部よりも小さい小径部に形成
    され、前記エネルギー吸収部の粘弾性体は、この小径部
    の外周と前記孔の内周との間に配設されている請求項１
    または２記載の免震支持装置。
  4. 【請求項４】 前記鉛体の上下端部の少なくとも一方の
    端部は、その端部に至るにつれて次第に縮小する円錐面
    で形成され、前記エネルギー吸収部の粘弾性体は、この
    円錐面と前記孔の内周との間に配設されている請求項１
    または２記載の免震支持装置。
  5. 【請求項５】 前記鉛体の上下端部の少なくとも一方の
    端部は、その端部に至るにつれて次第に縮小する紡錐面
    で形成され、前記エネルギー吸収部の粘弾性体は、この
    紡錐面と前記孔の内周との間に配設されている請求項１
    または２記載の免震支持装置。
  6. 【請求項６】 前記孔の上下端部の少なくとも一方の端
    部は、その上下方向の中間部の内径よりも大きい大径部
    に形成され、前記エネルギー吸収部の粘弾性体は、この
    大径部の内周と前記鉛体の外周との間に配設されている
    請求項１または２記載の免震支持装置。
  7. 【請求項７】 前記エネルギー吸収部の粘弾性体が配設
    された箇所に対応する荷重支承部の粘弾性体は、荷重支
    承部の他の粘弾性体に比べて静的せん断弾性率が小さい
    材料で形成されている請求項１乃至６記載の免震支持装
    置。
  8. 【請求項８】 前記エネルギー吸収部の粘弾性体が配設
    された箇所に対応する鉛体の内部には上下に孔が形成さ
    れ、この孔には粘弾性体と補強板とを交互に積層した積
    層体が挿入されている請求項１乃至７記載の免震支持装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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