JP6532712B2

JP6532712B2 - 免震構造体

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Publication number: JP6532712B2
Application number: JP2015048536A
Authority: JP
Inventors: 室田　伸夫; 伸夫室田; 佑馬谷; 智之神田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2035-03-11
Also published as: JP2016169770A

Description

本発明は、免震構造体に関する。

ゴムと鋼板とが交互に積層された免震構造体が開示されている（特許文献１参照）。免震構造体の上下端には、該免震構造体を建物や基礎へ設置するための取付けフランジが設けられている。

特開平１０−６８４４２号公報

免震構造体には、建物等の重量に基づく鉛直荷重に対する耐性を有しつつ、地震発生時等において水平方向に入力されるせん断力に対応するべく、せん断変形して加速度を減少させることが求められている。このせん断変形時には、免震構造体に曲げモーメントが作用するが、この曲げモーメントは、取付けフランジ近傍において最大となることが通常である。

本発明は、積層体の取付けフランジ近傍に作用する曲げモーメントを抑制して、耐久性を向上させることを目的とする。

請求項１に係る免震構造体は、弾性体からなる軟質板と、剛性板とが交互に積層されて構成され、少なくとも１層の前記軟質板と少なくとも１層の前記剛性板とを夫々有し一対の取付けフランジに夫々固定される両端部と、前記両端部同士を連結する中央部とを有する積層体を備え、前記両端部の前記軟質板を構成する前記弾性体のせん断弾性率が一定、かつ前記中央部の前記軟質板を構成する前記弾性体のせん断弾性率も一定であり、前記両端部の前記軟質板のせん断弾性率が、前記中央部の前記軟質板のせん断弾性率よりも高く、前記両端部における前記軟質板の厚さが一定、かつ前記中央部における前記軟質板の厚さも一定であり、前記両端部における前記軟質板の厚さが、前記中央部における前記軟質板の厚さよりも小さく、前記両端部における前記剛性板の平均厚さが、前記中央部における前記剛性板の平均厚さよりも大きい。

この免震構造体では、積層体の両端部の軟質板を構成する弾性体のせん断弾性率が一定、かつ積層体の中央部の軟質板を構成する弾性体のせん断弾性率も一定であり、両端部の軟質板のせん断弾性率が、中央部の軟質板のせん断弾性率よりも高い。また、両端部における軟質板の厚さが一定、かつ中央部における軟質板の厚さも一定であり、両端部における軟質板の厚さが、中央部における軟質板の厚さよりも小さい。つまり、積層体のうち、一対の取付けフランジ近傍のせん断剛性が高い。したがって、地震発生時等における水平方向のせん断変形時に、取付けフランジ近傍に作用する曲げモーメントが抑制される。

請求項２の発明は、請求項１に記載の免震構造体において、前記両端部における前記軟質板及び前記剛性板の層数は、全体の層数の夫々１０〜３０％である。

この免震構造体では、両端部における軟質板及び剛性板の層数が、全体の層数の１０〜３０％であるので、地震発生時等における水平方向のせん断変形時に、積層体とその周辺部位との干渉を抑制しつつ、中央部のせん断ひずみを抑制することができる。

請求項３の発明は、請求項１に記載の免震構造体において、前記両端部における前記軟質板及び前記剛性板の層数は、夫々２〜１０層である。

この免震構造体では、両端部における軟質板及び剛性板の層数が、夫々２〜１０層であるので、地震発生時等における水平方向のせん断変形時に、積層体とその周辺部位との干渉を抑制しつつ、中央部のせん断ひずみを抑制することができる。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の免震構造体において、前記両端部の前記軟質板を構成する前記弾性体のせん断弾性率が、前記中央部の前記軟質板を構成する前記弾性体のせん断弾性率の１．１〜２倍である。

この免震構造体では、両端部の軟質板を構成する弾性体のせん断弾性率が、中央部の軟質板を構成する弾性体のせん断弾性率の１．１〜２倍であるので、地震発生時等における水平方向のせん断変形時に、積層体とその周辺部位との干渉を抑制しつつ、中央部のせん断ひずみを抑制することができる。

本発明に係る免震構造体によれば、積層体の取付けフランジ近傍に作用する曲げモーメントを抑制して、耐久性を向上させることができる、という優れた効果が得られる。

本実施形態に係る免震構造体を示す断面図である。本実施形態に係る免震構造体を示す、拡大断面図である。本実施形態に係る免震構造体の変形状態を示す正面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。図１において、本実施形態に係る免震構造体１０は、積層体２０を有している。積層体２０は、弾性体からなる軟質板１２，２２と、剛性板１４，２４とが交互に積層されて構成されている。また積層体２０は、少なくとも１層の軟質板１２と少なくとも１層の剛性板１４とを夫々有し、一対の取付けフランジ１６，１８に夫々固定される両端部２０Ａと、両端部２０Ａ同士を連結する中央部２０Ｂとを有する。積層体２０は、一対の取付けフランジ１６，１８間に、例えば加硫接着により固定される。軟質板１２，２２と、剛性板１４，２４は、何れも円形に形成され、互いに同等の外径を有している。軟質板１２，２２を構成する弾性体には、例えばゴムやエラストマーが用いられる。剛性板１４，２４は、鉄鋼、ステンレス鋼等の金属を用いて構成されている。

積層体２０の積層方向（矢印Ｖ方向）の両端部２０Ａと、その間に位置する中央部２０Ｂとでは、軟質板１２，２２を構成する弾性体の平均せん断弾性率、軟質板１２，２２の厚さ、及び剛性板１４，２４の厚さが、互いに異なっている。具体的には、両端部２０Ａの軟質板１２を構成する弾性体の平均せん断弾性率は、中央部２０Ｂの軟質板２２を構成する弾性体の平均せん断弾性率よりも高く、例えば軟質板２２を構成する弾性体の平均せん断弾性率の１．１〜２倍である。また、両端部２０Ａにおける軟質板１２の平均厚さは、中央部２０Ｂにおける軟質板２２の平均厚さよりも小さい。

なお、せん断弾性率とは、ＪＩＳＫ６３８６における静的せん断弾性係数、又はＪＩＳＫ６２５４における静的せん断弾性率である。また、両端部２０Ａにおける各軟質板２２の板厚が均一である場合、平均厚さとは、両端部２０Ａに含まれる全軟質板２２の板厚の単純平均である。ある軟質板２２の板厚が不均一である場合には、その軟質板２２の板厚の平均値を求めてから、両端部２０Ａに含まれる全軟質板２２の板厚を平均する。

図示の例では、両端部２０Ａの軟質板１２の厚さが一定であり、中央部２０Ｂの軟質板２２の厚さも一定である。つまり、軟質板１２の厚さをＴ１２とし、軟質板２２の厚さをＴ２２とすると、Ｔ１２＜Ｔ２２である。また、両端部２０Ａの軟質板１２のせん断弾性率が一定であり、中央部２０Ｂの軟質板２２のせん断弾性率も一定である。なお、参考例として、軟質板１２，２２の厚さやせん断弾性率は、各々一定でなくてもよい。

また、両端部２０Ａにおける剛性板１４は、中央部２０Ｂにおける剛性板２４よりも厚い。つまり、剛性板１４の厚さをＴ１４とし、剛性板２４の厚さをＴ２４とすると、Ｔ１４＞Ｔ２４である。

更に、両端部２０Ａにおける軟質板１２及び剛性板１４の層数は、全体の層数の夫々１０〜３０％である。具体的な数値でいえば、両端部２０Ａにおける軟質板１２及び剛性板１４の層数は、例えば夫々２〜１０層である。なお、両端部２０Ａにおける軟質板１２及び剛性板１４の層数とは、両端部２０Ａの一方と他方における軟質板１２及び剛性板１４の各々の層数の合計を意味する。また、全体の層数とは、積層体２０における軟質板１２，２２の層数の合計、又は積層体２０における剛性板１４，２４の層数の合計を意味する。

図示は省略するが、積層体２０の一例として、両端部２０Ａにおける軟質板１２の層数を７層ずつとし、中央部２０Ｂにおける軟質板２２の層数を１８層とすることができる。また、両端部２０Ａにおける剛性板１４の層数を７層ずつとし、中央部２０Ｂにおける剛性板２４の層数を１７層とすることができる。この場合、中央部２０Ｂにおいて、軟質板２２の層数が、剛性板２４の層数よりも１層多いので、中央部２０Ｂの積層方向の両端に軟質板２２が配置される。

厚さについては、軟質板１２の厚さを４．９ｍｍ（一定）とし、軟質板２２の厚さを６．５ｍｍ（一定）とすることができる。また、剛性板１４の厚さを４．４ｍｍとし、剛性板２４の厚さを３．１ｍｍとすることができる。

図３に示されるように、免震構造体１０は、取付けフランジ１６により、建物等の上部構造体２６に固定されると共に、取付けフランジ１８により、基礎等の下部構造体２８に固定される。固定には、例えばボルト３０が用いられる。

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図３において、地震発生時等に、上部構造体２６が下部構造体２８に対して水平方向（矢印Ｈ方向）に相対移動すると、積層体２０に水平方向のせん断力が入力され、該積層体２０が水平方向にせん断変形する。図１，図２に示されるように、本実施形態に係る免震構造体１０では、上記構成により、積層体２０のうち、一対の取付けフランジ１６，１８近傍に位置する両端部２０Ａのせん断剛性が高くなっており、該両端部２０Ａが水平方向に倒れ込み難い。したがって、積層体２０の水平方向のせん断変形時に、取付けフランジ１６，１８近傍に作用する曲げモーメントが抑制される。

また、両端部２０Ａにおける軟質板１２及び剛性板１４の層数が、全体の層数の１０〜３０％であるので、積層体２０の水平方向のせん断変形時に、積層体２０とその周辺部位、例えばボルト３０との干渉を抑制しつつ（図３）、中央部２０Ｂのせん断ひずみを抑制できる。積層体２０とその周辺部位との干渉が抑制されるので、積層体２０がボルト３０に接触しないようにするために、取付けフランジ１６，１８を薄肉化する等の対策を行う必要がない。

なお、この効果は、両端部２０Ａにおける軟質板１２及び剛性板１４の層数を、夫々２〜１０層とすること、又は両端部２０Ａの軟質板１２を構成する弾性体の平均せん断弾性率を、中央部２０Ｂの軟質板２２を構成する弾性体の平均せん断弾性率の１．１〜２倍とすることによっても得ることができる。

このように、本実施形態に係る免震構造体１０によれば、積層体２０の取付けフランジ１６，１８近傍に作用する曲げモーメントを抑制して、耐久性を向上させることができる。しかも、コストは、従来品と同等である。一方、耐久性を従来品と同等に設定する場合には、コストの低減が可能である。なお、従来品とは、積層体において、軟質板を構成する弾性体の平均せん断弾性率及び平均厚さを一定にすると共に、剛性板の平均厚さを一定にしたものである（図示せず）。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

取付けフランジ１６，１８は、ボルト等を用いて、積層体２０に後付けされる構成であってもよい。つまり、免震構造体１０は、取付けフランジ１６，１８の有無を問わない。

両端部２０Ａにおける軟質板１２及び剛性板１４の層数は、全体の層数の夫々１０〜３０％であるものとしたが、数値範囲はこれに限られない。両端部２０Ａにおける軟質板１２及び剛性板１４の層数が、夫々２〜１０層である点、両端部２０Ａの軟質板１２を構成する弾性体の平均せん断弾性率が、中央部２０Ｂの軟質板２２を構成する弾性体の平均せん断弾性率の１．１〜２倍である点についても同様である。

１０…免震構造体、１２…軟質板、１４…剛性板、１６…取付けフランジ、１８…取付けフランジ、２０…積層体、２０Ａ…両端部、２０Ｂ…中央部、２２…軟質板、２４…剛性板、Ｔ１２…軟質板の平均厚さ、Ｔ１４…剛性板の平均厚さ、Ｔ２２…軟質板の平均厚さ、Ｔ２４…剛性板の平均厚さ

Claims

弾性体からなる軟質板と、剛性板とが交互に積層されて構成され、少なくとも１層の前記軟質板と少なくとも１層の前記剛性板とを夫々有し一対の取付けフランジに夫々固定される両端部と、前記両端部同士を連結する中央部とを有する積層体を備え、
前記両端部の前記軟質板を構成する前記弾性体のせん断弾性率が一定、かつ前記中央部の前記軟質板を構成する前記弾性体のせん断弾性率も一定であり、
前記両端部の前記軟質板のせん断弾性率が、前記中央部の前記軟質板のせん断弾性率よりも高く、
前記両端部における前記軟質板の厚さが一定、かつ前記中央部における前記軟質板の厚さも一定であり、
前記両端部における前記軟質板の厚さが、前記中央部における前記軟質板の厚さよりも小さく、
前記両端部における前記剛性板の平均厚さが、前記中央部における前記剛性板の平均厚さよりも大きい免震構造体。
前記両端部における前記軟質板及び前記剛性板の層数は、全体の層数の夫々１０〜３０％である請求項１に記載の免震構造体。
前記両端部における前記軟質板及び前記剛性板の層数は、夫々２〜１０層である請求項１に記載の免震構造体。
前記両端部の前記軟質板を構成する前記弾性体のせん断弾性率は、前記中央部の前記軟質板を構成する前記弾性体のせん断弾性率の１．１〜２倍である請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の免震構造体。