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    公开号:WO1988003215A1
    申请号:PCT/JP1987/000828
    申请日:1987-10-28
    公开日:1988-05-05
    发明作者:Teruo Sasaki；Yoshiaki Miyamoto；Mitsuo Miyazaki；Fumiaki Arima；Makoto Sakuraoka；Hisaya Tanaka
    申请人:Sumitomo Gomu Kogyo Kabushiki Kaisha；Sumitomo Kensetsu Kabushiki Kaisha；
    IPC主号:E04H9-00
    专利说明:
    [0001] 明、 細 書
    [0002] 周囲拘束型の免震装置
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は、 構造物を載置 · 支持して地震入力の低滅並びに防振 を行う周囲拘束型の兔震装置に閧し、 詳しく は、 弾性体、 粘弾性 体又は粘性体を載荷体として使用し、 その外周を積層状配置の拘 束材で囲み、 水平方向に大きな変形能力を持たせたまま大きな鉛 直剛性を与え、 構造物及び機器の免震及び防振ができるようにし た周囲拘束型の免靈装置に関する。
    [0005] 背景技術
    [0006] 建築物等の構造物用の免震装置として、 積層ゴムペアリ ングが 広く利用され始めており、 それらは大別して 3タイプに分類され る。
    [0007] 第 1.のタイプは、 第 29図 （ a ) ( b ) に示すように天然ゴム等 の圧縮永久歪みの小さいゴム板 （ 1 ) と綱扳 （ 2 ) を交互に積層 • 固着した積層'ゴムペアリ ング （ X ) である。 このタイプは、 水 平剪断剛性に対する鉛直圧縮剛性の比が極めて大きいため、 地靄 動に対して重量物である櫞造物を安定性良く支持した状態で、 地 震エネルギーの構造物への伝達を小さ く する。
    [0008] 第 2のタイブは、 上記第 1 のタイプの積層ゴムべァリ ングに使 用された積層構造において、 振動エネルギーの吸収効果を与える ため、 第 30図 （ a ) ( b ) に示すように、 高さ方向に鉛プラグ ( 3 ) を貫設した鉛一積層ゴムベアリ ング.（ Y ) である 〔特公昭 61— 17984号〕 。 このタイブは、 第 31図に示す荷重一変位曲線の ように内部に封入した鉛の塑性歪みによる履歴缄袠 よって、 地 震によって生じる構造物の振動振幅を低減し、 かつ速く減衰させ る。
    [0009] 第 3 のタイプは、 上記第 29図 （ a ) ( b ) に示す積層ゴムベア 、 リ ング （ X ) の構造において、 ゴム板 （ 1 ) に高減衰ゴムを使用 することによって、 積層体自体に減衰機能を与えた高減衰積層ゴ ムベアリ ング （ Z ) である。 - しかしながら、 上記積層ゴムベアリ ング （ X ) ( Y ) ( Z ) は 、 夫々次のような問題を持っている。
    [0010] 上記第 1 のタイプの積層ゴムべアリ ング （ X ) は振動の減衰能 力が極めて小さいので、 そのまま使用すると、 地震時の構造物の 振動振幅が大き く なつて安全性に欠ける。 従って、 通常ば、 別途 ダンパ一を並列に配置して使用される。 この場合復元力の作用点 と減衰力の作用点が異なり、 構造物に不要な捩れ振動を与えてし まう恐れがあった。 '
    [0011] また上記第 2のタイプの鉛一積層ゴムベアリ ング （Ύ ) は、 鉛 プラグ 3 ) が第 31図中の特性 （ S > に示すように、 微振動に対 して大きな剪断初期剛性を示す為、 防振性能が悪く車輛の通過等 によって発生する交通振勤等を伝達してしまう。 従って振動を嫌 う機器類を設置する建物、 床への適用は困難であった また、 鉛 の塑性のため大変形後の原点へ iD面復が遅い等の問題点もあつた <
    [0012] また、 上記第 3 のタイプの高減衰積層ゴムベアリ ング （ Z ) は 、 使用される高減衰ゴムがク リープ量が大き く、 水平変位に対す る復元力も乏しいため、 特に長期使用に対する ¾頼性が低い問題 がある。 またク リープ量は並設される各高減衰積層ゴムベアリ ン グ毎に異なる為、 免震動作の結果、 建物ば不同沈下現象を生じ、 構造体に不要な応力を発生させるという問題もあった。
    [0013] 発明の開示
    [0014] 本発明は上記積屑ゴムべァリ ング （ X ) ( Y ) ( Z ) の実情を 踏まえてなされたもので、 これらとは基本的に異なる構造 · 原理 に立ち、 上記問題点が解決された免霹装置を提案しょうとするも のである。
    [0015] 本発明が、 新たに提案する周囲拘束型の免震装竄は、
    [0016] 構造物の下部に、 その鉛直荷重を支持するように配置される載 荷体と、
    [0017] 高さ方向に積層状に配置され、 引張力に対して大きな剛性を示 す拘束材を含んで構成され、 内装した上記載荷体の外側への膨出 を拘束する拘束体とを具備したことを特徴とする。
    [0018] 上記免雲装置は、 弾性体、 粘弾性体又は粘性体によって形成さ れた載荷体が、 周囲の拘束体に拘束されることによって、 水平方 向に弾性、 粘弾性又は粘性による大きな変形能力を有したまま、 脔ぃ鉛直方向の剛性による荷重支持能力を発現する。 そして拘束 体及び/又は載荷体が主として摩擦減衰によって振動エネルギー 吸収効果を発揮する。 この振動吸収効果は、 微振動に対しても有 : 効である。
    [0019] なお、 本発明の免靈装置において、 鉛直荷重は、 大部分を載荷 体が負担し、 またエネルギー吸収は主に拘束体及び/又は載荷体 の摩擦缄衰 よつて行われるという点で、 上記鉛—積層ゴムベア リ ング （ Y ) とは、 その機構が本 S的に相違する * 銪一積麿ゴム ベアリ ング （ Y ) では鉛直荷重を周囲の飆板と豫ぃゴム板の積層 体が負担し、 エネルギー吸収は、 鉛の塑性変形によって行うから である
    [0020] また本発明装置の構造では、 復元力の作甩点と滅衰力の作用点 とが同一点.となり、 構造物に不要な捩れ振動を与えない。
    [0021] 以上のことから本発明装置 、 ダンバ · ""一体型免震装置として . 、 従来の積餍ゴムペアリ ング (X) ( Y) ( Z〉 と同等以上の牲 能を発揮する。
    [0022] そして、 柱祅の載荷体を拘束体で拘束するため、 積層構造の場 合には使用できなかった種類の材料を載荷体として利用すること 可能になった。
    [0023] 0 図面の簡単な説明
    [0024] 第 1図〜第 4図は、 本発明の第 iの実施例の免震装置 Aを示す , 図で、 第 1画は基本構造を示す断面図、 第 2図及び第 3図は応用 例を示す平面図及び断面図、 第 4図は他の応用例を示す儺面図で ある》
    [0025] 5 第 5図〜第 9図は、 本発明の第 2の実施例の免震装置 Bを示す
    [0026] ' 図で、 第 5図は基本構造を示した断面図、 第 6図はその平面図、 第 7図は第 5図の一部拡大断面図、 第 8図は拘束線材を示した斜 視図、 第 9図は载荷体の周面部分の他の構成例き示した一部断面 ：： 図である。
    [0027] 0 第 10図〜第 17図は、 本発明の第 3の実施例の免震装置 Cを説明 する図で、 第 10図 （ a) ( b ) 、 第 11図 （ a ) ( b ) 、 第 12図
    [0028] (a ) ( b ) は、 夫々第 3の実施例の基本構造の 3つの例を示し · 、 各図の （ a ) は平面図、 各図の （ b ) は断面図である。 .また第： 13図は、 第 10図に示す基本構遣例 ) を具体化した製作例を〉5 示す断面図、 第 14図は第 11図に示す基本構造例 ( C 2 ) を具体化 した製作例を示す断面図である。 第 15図〜第 Π図は、 第 13図に示 す具体的製作例において、 載荷体として使用するゴム状体及び減 摩材の材質を夫々換えたときの荷重一変位曲線である。
    [0029] 第 18図〜第 25図は、 本発明の第 4の実施例の免震装 SDを示す 図で、 第 18図 （ a ) ( b ) は、 第 1 の構造例 （ D t ) を示す平面 図及び断面図である。 第 19図 （ a ) ( b ) は、 第 18図 （ a ) ( b ) に示した第 1 の構遣例 ( D t ) の製作例 （ d , ) を示し、 その ( a ) は平面図、 その （ b ) は断面図である。 第 20図 ( a ) ( b ) 〜第 25図 （ a ) ( b ) は、 第 4の実施例の第 2〜第 7の構造例を 示し、 各阅の f a ) は平面^、 各^の （ b ) は断面図である。
    [0030] 第 26図〜第 28図は、 本発明の第 5の実施例である周囲拘束型の 免震装置 Eを説明する図で、 第 26図 （ a ) ( b ) 及び第 27図 （ a 〉 ( b ) は、 夫々その第 1及び第 2の構成例を示し、 各図の （ a ) は平面図、 各図の （ b ) は断面図である。 第 28図 （ a ) ( b ) ( c ) は、 第 5の実施例の第 3の構成例を示し、 その ( a ) は断 面図、 その （ b ) は上側の受圧板の平面図、 その （ c ) はァウタ 一プレートの平面図である。
    [0031] 第 29図〜第 30図は従来例を示す。 第 29図 （ a ) ( b ) は積層ゴ ムベアリ ング （ X ) 又は高滅袞積層ゴムペアリ ング （ Z ) を示し 、 その （ a 〉 は平面図、 その （ b ) は断面図である。 第 30図 （ a ) ( b ) は、 鉛一積眉ゴムペアリ ング （ Y ) を示し、 そめ ( a ) は 平面図、 その （ b ) は断面図である。 第 31図は第 30図に示す鉛— 積展ゴムべアリ ング （ Y ) の荷童一変位曲線である。
    [0032] 発明を実施するための最良の形態
    [0033] 本発明装置は、 拘束体の構造の違いに対応した多く の実施例を 有する。 以下これらを順に説明する。
    [0034] 最初に、 本発明の最も基本的なタイプである第 1の実施例を、 第 1図〜第 4図により説明する。
    [0035] 第 1 支施例の ¾瀵楚 八は、 そ 断面も示す第 1固 よう . 弾牲若しくは粘弾性を示す柱状のゴム状体を使用した載荷体 （11 ) と、 拘束体 ( 12) も構成する拘束材として、 その周西に配翬され る拘束板 （13) とからなるものである。
    [0036] ここで、 載荷体 （11 ) であるゴム状体は円柱状の他に、 角柱祅 等の任意の平面形扰の辁祆に形成され、 その针料 は天然ゴムと その誘缧体、 各種合成ゴム及びゴム拔プラスチッ ク等のゴム祅粘 弾性を示すエラストマ一が全て舍まれる。
    [0037] また、 載荷体 （II ) であるゴム状体は、 単体で使用されるため 、 特に従来積層化が障害となっていた二ト リルブタジエツゴム、 イ ソブチレン一イソプレンゴム、'ボ y ノルボ一ネン、 ハ σゲン化. ブチル等の高滅衰ゴムも、 必要があれば用いることが可能である； ゴム伏体を用いた載荷体 （11 ) の周囲には、 拘束体 （12 ) とし 外周側への膨出も !¾束する、 拘束^で る脔爾性の拘束扳 ( 13 ) が積層状に配竄される。 これによつて載荷体 ( 11 ) 、 そして免羹 装置 Αは高い鉛直剛性と大きな鉛直荷重支持能力を発揮すると同 時に、 低い水平兩性ど大きな水平変形能力を保有することになる， 拇束体 （12) を構成する拘束材である拘束板 （13 ) には、.載.荷 体 （II ) であるゴム袂体の膨¾を大きな力で拘束すぺく剛性の大 きい、 主として鑼钣が使用される。
    [0038] 第 1図の拘束体 ( 12 ) は、 拘束板 （13) を複数枚の鐧板を単に： 積み重ねて構成.したものであるが、 第 1の実施 の応用例を示す 第 4図のように 1枚、 もしく は複数枚の鑭板をスパイ ラル状に連 锈させて連続体とすることによって免震装置 Aの剛性、 減衰性能 を任意に諷整することができる。
    [0039] 積層化される拘束板 U3 ) の各板藺の処理方法は直接積層化す る方法、 圧縮永久歪の少ないゴムで被覆又は積層化させる方法の いずれでもよい。
    [0040] 次に第 1 の実施例の他の応用例を第 2図、 第 3図により説明す る
    [0041] この応用例は、 図示するように第 1図に示す第 1 の実施例の免 震装置 Aの上下面、 すわなち載荷体 （11 ) であるゴム状体の上下 面にそれぞれ上部構造物、 下部-構造物に固定される定着用板 （14 ) ( 14 ) を接合したものである。 . 定着用板 （14 ) にも拘束板 （13) と同じく主に鋼板が用いられ る
    [0042] 第 2図の応用例は複数の鑭板からなる複数の拘束板 （13 ) を積 み重ねて拘束^ ( 12 ) を構成したもの、'第 4図の応用例は前述し た通り拘束板 （13 ) をスパイ ラル犾に形成して拘束体 （12 ) を構 成したものである。
    [0043] 上記第 1 の実施例は、 以上のようにゴム状体を単体で ¾用し、 その周囲に拘束体 （12 ) として積層状の拘束板 （13 ) を配置する 構成であるため以下に列举する効果を得ることができる。
    [0044] ① 特に拘束板 を直接に積層化する場合ば、 構造が単純. である.ため製作が容易であり、 従って低コス ト化が実現される
    [0045] ② 免震動作時に上下の拘束板 （13 ) 同志が擦れ合うように配 置すると摩擦によって、 振動エネルギーを吸収するため、 减衰効 果が得られ、 載荷体 （11) であるゴム状体が天然ゴム等であって も、 ダンバ一一体型の免震装置となる。 .
    [0046] ③ また、 拘束扳 （13) 同士が、 擦れ合う配置の場合及び擦れ 合わない配置のいずれの場合においても、 ゴム祅体自身に減衰効 果を与えるため高減衰ゴムの使用が可能である。 さらに拘束板 (13) の積層状態により任意に装置の剛性及び減衰性能の調整が 可能である。 またこれらによってダンバ 体型の免震装置 ¾、 広い特性範囲の中で設計することができる。
    [0047] ④ . 載荷体 （11) であるゴム状体は、 外周、 更には上下を鋼板 等で保護されているため耐久性及び耐火性能が高い。
    [0048] ⑤ 使用鋼材量が少ないので装置は軽量化され、 運緞が容易で ある。
    [0049] 次に本発明の第 2の実施例を、 第 5図〜第 9図により説明する < 第 2の実施例の免震装鬵 Bは、 第 5図及び第 6図に示すように 、 柱状のゴム伏体を用いた載荷体 （li) の周囲に、 外側への膨出 を拘束する拘束体 （12) を配置する点で、 第 1の実施例と同じで ある。
    [0050] 第 2の実施例の特徴は、 拘束体 （12) を、 載荷体 （II) の周囲 に高さ方向に連続的に又は断続的に、 積層状に巻西して配置され た拘束材である多数の拘束線材 （15) によって構成したことであ る。
    [0051] ここで、 拘束材である拘束線材 （15)-には P C鐧線、 ワイアコ 一ド等が用いられ、 載荷体 （11) )1囲の一部拡大図である第 7図 に示すように拘束線林 (15) は高さ方向に積層伏に、 そして模方 向に並列して配置される。 第 8図ば拘束線材 (15) の組み立ての の様子を示したものであるが、 各拘束絨材 （15》 をスパイ ラル状 とし、 高さ方向に逮繞させるこ とにより免霆装鬵 Bの剛怦、 缄衰 性能を任意に調整することができ、 必要により免震装置 Bをダン バ一一体型とすることも可能である。
    [0052] 拘束線林 ( 15 ) の外周部は、 必要に応じて第 7図に示すように 天然ゴム、 または合成ゴム等の圧縮永久歪の少ない弾性体 （16 ) で被覆されて保護される。 この弾性体 （16 ) は拘束線材 （15 ) に 加硫接着等で一体化される。
    [0053] 第 9図はゴム状体を用いた載荷体 U 1 ) の周囲を、 拘束線林 ( 15 ) の群れと弾性体 （16 ) とを上下方向に交互に配置して層状 に形成した場合の実施例を示したものである。
    [0054] 以上の構成からなる兔震装置 Bの使用時には、 第 5図に示すよ うに載荷体 （11 ) の上下面にそれぞれ上部構遣物、 下部構造物に 固定される、 プレー ト等の定着用板 （17 ) ( 17 ) が接合される。 上記第 2の実施例は以上のように、 載荷体としてゴム状体を単 体で使用し、 これをその周囲に配置される拘束材である多数の拘 束線材 （15 ) で拘束する構成であるため、 上記第 1の実施例と同 様の効果を得ることができる。
    [0055] 第 1、 第 2 の実施例は拘束材である拘束板又は拘束線材が上下 に独立しているときは、 それらの.摩擦エネルギーによって振動ェ ネルギ一が吸収されるため、 中心のゴム状体はどんな種類のもの でもよいが、 圧縮永久歪の小さいゴム状弾性体で固着されている ときは、 中心のゴム状体は高減衰のものが好ましい。
    [0056] 次に、 本発明の第 3の実施例を、 第 ίθ図〜第 17図に.より説明す る。 第 3の実施例である免震装置 Cは、 第 1の実施椀の免震装置 Ά を、 'より発展させたものである。
    [0057] 第' 1の実施例の免震装置 Aにおいて、 拘束体 （12) を構成する 拘束材である拘束扳 （13) の間の動摩擦によって、 水平方向の振 動滅衰効果を持たせた場合に、 騷音を伴う鉛直方向の小振動が発 生し、 免震装置として好ましぐない事態が生じる。 この振動は静 止摩擦と動摩擦の差が大きいときに大きくなるものである， そこ で、 第 3の実施例では、 この摩擦による減衰効果を有効に発揮さ せつつ、 鉛直方向振勖を除去できる具体的構成を提供する。
    [0058] 最初に、 第 3の実施例である免震装置 Cの基本概念について說 明する
    [0059] 第 10図〜第 12Hは、 第 3の実施例の兔震装置 Cの 3つの基本構 : 成例 （ C ) ( Ca ) (C3 ) を示すもので、 柱状 φゴム伏 #：を 用いた载荷体 （11) の周囲に積層状に配置される拘束体 （12) の. 構造が夫々異なつ " いる。： ここで中央に配置され構造物の鉛直荷: 重を受ける.載荷体 （11) である柱状のゴム状体ば、 髙減衰ゴムを 用いる場合には、 0.51Ϊ2 で動的歪率 0.5%時の— 10〜40'Cにおけ る損失 (TAN ）が 0.1〜し 5の範囲の物が好ましい。 損失（TAN ） が 1.5 を越えると 10H2以上の鉛直方向の防振性が悪くなり、 0.1 以下では水平剪断方向のダンビング性能の,上にあまり寄与しな いからである。
    [0060] 次の上記基本櫞成例 （Ci ) ( C 3 ) ( C 3 ) おける各拘隶体 (12) の構造について順次説 する
    [0061] 第 10図 （ a ) Γί) ) に示す第 1の構成例 （ C t )
    [0062] の拘束侓 (12) は、 圧縮永久歪みの小さいリ ング钛のゴム状弾性 板 （18) と拘束材である鋼板等のリ ング状.の拘束板 （19) との片 面同士を固着し、 減摩材 （20) を挟んで積層したものである。 こ こで固着とは、 貼合せ又は加硫接着等を舍む。
    [0063] また第 11図 （ a ) ( b ) に示す第 2 の構成例 （ C 2 ) の拘束体 (12) は、 圧縮永久歪みの小さいリ ング状のゴム扰弾性板 （21) の表裏面に、 拘束材である鋼板等のリ ング状の拘束板 （22) を一 枚ずつ固着し、 三層構造にしたものを、 減摩材 （20) 'を挟んで積 層したものである。 ·
    [0064] また第 12図 （ a ) ( b ) に示す第 3 の構成例 （ C 3 ) の拘束体 (12) は、 拘束材である鋼板等のリ ング状の拘束板 （23) の表裏 面に、 圧縮永久歪みの小さいリ ング状のゴム状弾性板 （24) を一 枚ずつ固着して三層構造にしたものを、 減摩材 （20) を挟んで積 層したものである。 ， ここで、 上記拘束材である拘束板 （ 19 ) ( 22 ) ( 23 ) は、 剛性 が高く 破壊に対する強度の大きいものであればよ く 、 鐧板以外の 材質のものも使用できる。
    [0065] また圧縮永久歪みの小さいゴム状弾性板 （18) (21) (24) は 、 ゴム材料と同様の性質を持つ弾性体であればよい。 拘束体 （12) に有効な機能を発揮させるために望ましい圧縮永久歪み量は JIS- K6301 に基づく 70'C — 22HR熱処理で 35%以下であり、 特に 20%以 下のものが良好な性質を示す。
    [0066] また減摩材 （20) は、 拘束板同士の静止摩擦と動摩擦の差を小 さ-く するものであればよ く、 例えはシリ コーングリス、 テフ ロ ン 等の摩擦係数の小さな樹脂、 或いは滑剤を舍浸させた部材が使用 される。 これらの減摩材 （20) の装着は、 その性質に応じ拘束板 又はゴム找弾性扳の搢動面に塗布、 被缓、 又は面着して行われる β なお拘束体 （12〉 は、 上記構成例に限られものではなく、 要は 拘束材である硬質の拘束板にスぺーサ機能を有するゴム扰弾性扱 が面着され、 これらが缄摩材を挟んで積層ざれていればよい。 例： えば、 載荷体 （11) であるゴム钛体が角柱状であれば、 拘束体
    [0067] (12) め平面形状は、 これに対応する角形状となる。 また拘束体 (12) は、 ゴム找弾性板を面着した拘束板をスパイ ラル状に曲成 して積層祅態としたものでもよい。
    [0068] 次に第 3の実施例の上記基本構成例を具体化した製作例につい て、 第 13図及び第 U図で述べ、 それによつて得られた 性につい て説明する：
    [0069] 第 131¾に¾す第 3の実旆例の第 1の製作例である免,窨奘 (25) は、 先に第 10図で説明した基本構成例 （ C4 ) に対応するもので 、 上部構造物、 下部構造物に固定される定着用板 （26) (26.) Φ 間に、 載荷体 （11) である円柱扰のゴム犹体と、 これを囲む拘束 体 （12) を挟み付け固定している。
    [0070] ゴム扰体を用いた載荷体 （U) は両端面に受圧扳 （27) ( 27 ) が埋め込み接着されたもので、 栻質は天然ゴム又は高滹衰ゴムで ある tan が約 0.3 のィソブチレン . イソプレン ' ラバーを用い た。 また拘束 （12) を構成する拘束板 （19) とゴム状弾性扳
    [0071] (18) の厚さの比は 2 ： 1 とし、 減摩材 （20) に粘度 30万 cSc (at25 ) のシリコーングリス、 またはテフ口ン樹脂シートを用 いている。
    [0072] 次に、 第 U図に示す第 3の実施例の第..2の製作例である免震装 : 置 （28) は、 先に第 11図で説明した基本構成例 （ C 2. ) に対応す. るもので、 第 4図に示すものとの相違は、 拘束体 （12) を、 二枚 の拘束板 （ 22 ) ( 22 ) でゴム状弾性体 （21) を挟んだ三層構造の ものを積層して形成したことである。 なお、 各拘束板 （22) とゴ ム状弾性板 （21) の厚さの比は 1 ： 1 である。
    [0073] 上記第 13図に示す第 1 の製作例について測定した荷重一変位曲 線は、 それぞれ第 15図、 第 16図及び第 17図に示すようになった。 ここで、 第 15図は、 載荷体 （11) であるゴム状体の材質が天然ゴ ム （ N R ) 、 減摩材 （20) がシリ コーングリ スの場合の特性を示 す。 第 16図は、 載荷体 （11) であるゴム状体の材質が高減衰ゴム
    [0074] (IIR ) で、 減摩材 （20) がシリ コーンダリ スの場合の特性を示 す。 第 17図は、 載荷体 （11) であるゴム状体の材質が高減衰ゴム で、 減摩材 （20) がテフロ ン樹脂シー トの場合の特性を示す。 な お、 上記第 2 の製作例である免震装置 （28) において、 載荷体
    [0075] (11) であるゴム状体と減摩材 （20) の材質を上述の例と同様に 選定した場合にも、 これらの特性と同様の特性が得られた。 これ らを第 31図に示した鉛—積層ゴムベアリ ング （ Y ) の荷重一変位 曲線と比較すると、 微小変位に対する剛性が小さ く、 微小振動に 対しても防振効果を発揮することがわかる。 これを数値で比較す ると、 第 1 表のようになる。 以下余白 剪断爾性 （変 ά量匪) 赛宙教
    [0076] Λ CU7 4- 1 ΠΛ h(3^fi 士 Iftflfflm) ；
    [0077] 1.第 1 TOfi/cjii TON/cm
    [0078] (、、ン Ϊ 'ノΙ n U · Q Q
    [0079]
    [0080] 2.第 1の製作例 （第 16図）
    [0081] (シリコングリス塗布 0. 34 1. 0 0. 17
    [0082] 十 I I R母体）
    [0083] '3.第1の製作例 （第17面） 0. 33 0. 7 0， 11
    [0084] (テフロンシート貼り
    [0085] 十 I I R母体）
    [0086] 4,比較例 （第 28図） 0. 42 3. 0 0. 19
    [0087] (鉛一積層ゴムベアリング すなわち、 第 3の実施例の免震装置 は 2賺の水平方.向変移にお ける剪断劂性が、 鉛一積) Iゴムべアリ ング （Y) の 1/3 〜1/6 で あり、 微振動に対して極めて良好な減衰性能を示すことがわかる 。 またヒステリ シス力 ブで面まれた面稷に比例する'减衰定数 h は、 各製作例ともに、 一般的に要求されている免震装置の滅衰定 - 数の 0.1 を越えている。 特にシリ コーングリ スと高減衰ゴムを拼 用した製作例 （第 16図〉 では、 シリ コーングリスの拈性による減 衰作用が加わって 0.17'と高くなり良好な効果を得ている。
    [0088] 次に免霱に必要な基本特性である鉛直/剪断 （水平》 剛性比
    [0089] Kv/Kbについて、 天然ゴムとシリ コ ングリ スを用いた上記製作 例 '（第 15図> と、 第 29図に示した天然^ムを用いた積層ゴムペア. リ ング （X) との比較を、 第 2表に示す。
    [0090] ; 第 2表によれば、 鉛直積載能力は同程度の性能を示し、 水平剪 断剛性 k Kは本凳明の第 3の実施例の方が小さ く剛性比 /Κ Η は 2倍程度に達する。 このことから、 免震能力は従来のものより高 いと曾える。
    [0091] 以上の第 1表及び第 2表の数値データの比較により、 本発明の 第 3の実施例の免震装置 Cは、 従来の積層ゴムべァリ ングと比較 して、 同等以上の性能を有することが明らかにされた
    [0092] 次に、 本発明の第 4の実施例について、 第 18図〜第 25図により 説明する。
    [0093] 第 4 の実施例である免震装竄 Dは、 載荷体 （11 ) として使用さ れるゴム状体として、 イ ソブチレン一イ ソプレンゴム、 ポリノ ル ボーネン等の高减袞ゴムを使用する場合に、 高减衰ゴムの復元力 の少なさを拘束体 （12 ) によって捕い、 高缄袞ゴムの選択範囲を 広く したものである。
    [0094] 最初に、 第 4の実施例の免震装置 Dの代表的なものを第 1 の構 造例 （ D , ) として、 詳細に説明する。
    [0095] 第 1 の構造例 （ D t ) は、 第 18図 （ a ) ( b ) に示すように、 上下の受圧扳 （30 ) ( 30 ) の藺に挟まれた高減衰ゴムの載荷体 《11) を、 拘束体 （12) の上下方向に形成 た貫通孔 （31〉 内に 封入する。 この拘束体 (12) は、 圧縮永久歪みの小さいリング拔 のゴム状弾性体 （32) と拘束材である鐧板等の ング状の硬質体
    [0096] (33) を交互に貼り合わせて積層固着したものである なお、 拘： 束体 （12) の上下面にリング犾の受圧板 （34) (34) が別に設け られているのは組 Wの便宜を考慮したもの e、 この受圧扳 (34)
    [0097] (34) はゴム状体の受圧板 （3ひ) （30) と一体的であってもよい。 次に、 この第 1の構造例 （01 ) の具体的製作例 ( <1 » ) につ： いて第 19図 （ a ) ( b ) により説明する。
    [0098] 高缄衰ゴムを用いた円柱伏の載荷体 （11) は受圧扳 （30) (30) に挾まれて面着されている。 また、 拘束体 （12) の各ゴム扰弹性 体 (32) は、 載荷棒 (11) の外周面と密接する内面において連結 一体化され、 拘束林である硬質体 (33) は拘束体 U2) の外周に のみ突出している。
    [0099] この載荷体 （11) に用いる高減衰ゴムには、 溫度 25で一周波数 0.5HZ での tan が約 0.8 のボリノルボーネ ンラバ一が使用され .
    [0100] 、 拘束体 （12) を構成する圧縮永久歪みの少ないゴム状弾性体
    [0101] (32) としては、 天然ゴム， （NR) が使用ざれている .
    [0102] 上記具体的製作例 （ d t ) によって得られた特性を、 第 29®に 示す従来の積層ゴムべアリ ング （X) 及び第 30図に^す鉛一積層 ゴムペアリ ング （Y》 と比較して示すと第3表のょぅになる。
    [0103] ~~ -以下余白 —— . 3
    [0104] 第 3表において、 滅袞性能を見ると、 製作例 （ d ) の免震装 置 Dめ滅衰定数は約 0.13と、 比較例である積層ゴムベアリ ング
    [0105] ( X ) に比べ高い減衰性能を示している。 この値は一般的に要求 されている滅衰定数 0,10を越えており、 実際的な使甩に対して好 ましいものである。
    [0106] また鉛一積層ゴムペアリ ング （ Y ) の持つ問題点であった微小振 動に対する剪断変港時の初期剛性は、 比較例 （ Y ) の 1.15 TON/ca に対し 0.44と低ぐなつており、 微振動時の防振特性が大幅に改善 されているのがわかる。
    [0107] なお、 載荷体 （11) に使用した高減衰ゴムの耐久性を調べるた めに、 第 19図に示した第 4の実施例の製作例 （ d t ) の免震装置 ( D , ) を、 周波数 0..2HZ —振幅 ±107 画の条件で繰り返し回数 360画の変形を与え、 この後に拘束体 （12〉 より、 載荷体 （11) である高滅衰ゴムを取り出し、 表面状態を観察したが実験前と比 一 ベて表面に変化は認められなかった。
    [0108] 第 4の実施例の免震装置 Dは、 これ以外にも多くの構造例があ るので、 順次説明して行く。
    [0109] 第 図に示した第 1 の構造例 ) と同様に載荷侏 (11) で ある高缄衰ゴムを拘束体 （12) の上下方向に貫通設置する構造の - ものとしては、 第 20図 ( a ) ( b ) に示す第 2の構造例 （ D 2 〉 、 及び第 21図 （ a ) ( b ) に示す第 3の構造例 （D3 ) がある。
    [0110] これらの構造例ぱ、 載荷体 （11) として内部に封入される高'减 衰ゴムが複数でもよいこと、 及びその形祆が円柱又は角柱等の任 意の形扰を取り得ることを示している
    [0111] また、 載荷体 （11) として複数の高減衰ゴムを上下方向に完全 に区画して配置するものとして、 第 22図 （ a ) ( b ) に示す第 4 の構造例 (D * ) 及び第 23図に示す第 5の構造例 （D s ) がある 。 これらの構造例 （D* ) (D β ) は、，拘束体 （12) に拘束体と して孔のな 硬質体 （33a ) を甩い、 これによつて載荷体 （11) である高滅衰ゴムを上下方向に完全に区画している。 第 4の.構造 例 （ D4 ) は載荷体 （11) として平板祅の高滅衰ゴムを癉数偭用 いている β また、 第 5の構遣例 ( D s ) は拘束体 (12) を四角柱 形状とし、 同一平面内に載荷体 （11) として 4個ずつ円^状の高 減衰ゴムを配置している。
    [0112] 次に、 載荷体 （11) の上下方向の仕切りを、 拘東体 （12) の拘 束林である硬貧体 （33b ) とは-別にし、 高滅衰ゴム内に埕めこま れた仕切板 （33 c ) によって行うものとして、 第 24図 （ a.) ( b ) に示す第 6の構遣例 （D e ) 、 および第 25図 （ a》 （ t> ) に示す： 第 7の構造例 （D, ) がある。 第 6の構造例 （D β ) と第 7の構 造例 （D, ) の違いは、 形状が円柱状か.四角柱祅かの違いと、 仕 切扳 (33c ) が拘束材である硬質体 （33b ) と同じ高さにあるか： 、 互い違いになつているかの相違である。 またこれらの第 6及び 第 7の構造例 ( D β ) ( D ,； ) は、 拘束体 (12) の拘束林である： 硬質体 （33 b ) が拘束体 （12) の内部に完全に理めこまれている . という点で、 上記第 1〜第 5の構造例 （ D , ) 〜 （ D - ) とは異 なっている。
    [0113] 以上に本発明の第 4の実施例である免震装置 Dの第 1〜第 7の 構造例について説明をしたが、 第 4の実施例は、 上記各構造例に . 現れた各部分の特徴を、 異なる形式で組合せることにより、 多様 な構造で実施することができる。
    [0114] 例えば、 第 1〜第 5の構造例では、 拘束材である硬質体 （33) (33a ) が拘束体 U2) から突出し、 第 6及び第 7の構造例では これとは逆に完全に埋めこまれているが、 この形扰は各構遣例に . おいて、 いずれをも採用することができる。
    [0115] なお第 4の実施例において、 拘束体 （12) に使用するゴム状弾： 性体 （32) の望ましい圧縮永久歪み量としては ·； ί S— に もとづく 70で一 22HR熱処理で 35%以下のものが、 拘束体 （12) に 適切な復元力を与えるために必要である。 これは、 特に 20%以下 のものが良好な特性を与える
    [0116] また、 載荷体 （11) に使用する高滅衰ゴムは、 0.5ΗΖ で動的歪 率 0.5 %時の一 10〜40'Cにおける損失 （TAN ） が 0,1 〜： 1.5 の 範囲の物が好ましい 損失 （TAN ,δ ) が 1.5 を越えると iOHZ以上 の鉛直方向の防振性が悪く なり、 0.1 以下では水平剪断方向のダ ンビング性能の向上に、 あまりに寄与しないからである。
    [0117] 第 4の実施例の免震装置 Dは、 拘束体 （12) が一体化され、 内 都の載荷体 （11) を全周面に直って均一、 かつ安定した状態で弹： , 性的に拘束するので、 圧縮永久歪みの大きい高减袞ゴムをク リー ブ現象のない安定した状態で使用でき、 また拘束体 （12) の弾性， 力によって、 免震装置に適切な水平方向の復元力を与えるという 特徴を有する 0
    [0118] なお本発明の第 4の実施例の免震装置 Dにおいて、 鉛直荷重は 、 大部分を載荷体 （11) である高滅衰ゴムが負担し、 またエネル ギ吸収は主に高減衰ゴムの分子藺摩擦によって行われるという点 で、 第 30図に示した従来の鉛一積層ゴムべァリ ング （ Y) とは、 その機構が本質的に相違する。 鉛一積層ゴムペアリ ング （Y) で は鉛直荷重を周囲の鐧板と薄いゴム板の積層体が負担し、 ェネル ギ吸収は、 鉛の塑性変形によって行われるからである。 .
    [0119] 次に本発明の第 5の実施例について、 第 26図〜第 28図により銳 明する。
    [0120] 第 5の実施例である周西拘束型の兔震装置 Έは、 載荷体 （11) として粘性流体を使用するもので、 拘束体 （12) によって外倒へ の膨出を拘束して粘性流体に大きな鉛直鼸性を与える一方、 水平 方向の変形に対する復元力を、 拘束体を構成する圧縮永久歪みの 少ないゴム状弹性体によって与える。 そして、 減衰作用を主とし て粘性流体の分子藺摩擦によって与える。
    [0121] 第 5の実施例である周西拘束型の兔震装置 Eの代表的なものを- 集1〜第 3の構成例として、 以下頫に説明する。
    [0122] 第 1の構成例は、 第 26図 （ a ) ( b ) に示すように、 円筒扰の 拘束体 （12) の上下方向に形成された空胴 （35) 内に、 上下の受 圧扳 （36) (36) の簡に挟んだ状態で載荷体 （11) である粘性流 体を封入する。 なお載荷体 （ 11 ).である沽性流体の密閉に完全を 期すために、 弾性体の袋 (37) を甩ぃ、 これを袋固定フランジ (38) (38) を用いて受圧板 （36) に澍定している。 この拘束体 (12) は、 圧縮永久歪みの小さいゴム状弾性体 39) と、 リ ング 状又はスパイ ラル状の硬質の拘束材 （40) を加硫接着又は貼り合 せ等により固着積層化したものである。 又拘束材としては鐧線等 の線材を使用してもよい。 なお、 拘束体 （12) の上下面にリ ング 状の受圧板 （41). (41) が別に設けられているのは、 組付の便宜 を考慮したもので、 この受圧板 1) (41) は粘性流体の受圧板 ( 36 ) ( 36 ) と一体化されていてもよい。
    [0123] 次に、 本発明の第 5 の実施例である周囲拘束型の免震装置 （ E ) の第 2 の構成例について説明する。
    [0124] 第 27図 （ a ) ( b ) に示す第の 2構成例は、 第 26図 （ a ) ( b ) に示す実施例において、 載荷体 （11) である粘性流体の流動を規 制して、 減衰効果を向上さ.せるため、 複数の粘性流体剪断抵抗板 (42) を平行配置したものである。 この粘性流体剪断抵抗板 U2) は、 ゴム状弾性体 （43) で所定間隔を保って連結され、 袋固定フ ラ ンジ （38) に支持させてある。 この実施例は、 載荷体 （11) で ある粘性流体の剪断抵抗力をゴム状弾性体 （43) を介して有効に . 上下の受圧板 （ 36 ) ( 36 ) に伝え、 粘性'流体剪断抵抗板 （42) の 隙間を一定に保持し減衰機能を向上させている。
    [0125] 本発明の第 5 の実施例である周囲拘束型の免震装置 （ E ) の第 3 の構成例を、 第 28図 （ a ) ( b ) ( c ) に示す。 第 3 の構成例 は、 載荷体 （11) である粘性流体を複数の室に封入してもよいこ と、 及び粘性流体剪断抵抗板 （42) を硬質の拘束材 （40) と一体 彤成してもよいこと等を示している。 この第 3の構成例は、 載荷 体 （11) である粘性流体を直接拘束体 （12) 内 封入している。 これは拘束体 （12) の空胴 （35) に密閉性を持たせれば、 前記弾 弾性体の袋 （37) は必ずしも必要ではないからである。 .
    [0126] なお、 第 3の構成例では、 構造体及び基礎部に結会させるため のアウタープレート （ ) (44) が、 受圧板 （36) (36) に外嵌 した祅態で取付けられている， 上側の受圧板 （36) には、 載荷体 (11) である粘性流体を封入するための封入孔 （45) が形成され 、 この封入孔 （45) はボルト （46) を螺着することにより閉塞さ れる また各粘性流体篛断抵抗板，（42) には、 爵示しない透孔が 穿設きれ、 載荷体 （U) となる粘性流体の注入を可能としている 。 'この第 3の構成例の構成は、.前記第 2の構成例と同様の考え方 に立つ。 すなわち粘性流体を単に密 ¾するだけでなく、 粘性流体 館断抵抗板 （42) (42) …を、 小さな間隔 yで設け、 粘性流体の 分子簡運動の作用を積極的に高めて、 '滅衰効果を向上している この構造は、 間隔 yが小 い程に缄衰性能が大き ぐ、 粘性.流体剪 断抵抗板 U2) の間の逮度勾配 （dvZdy) に応じた減衰能力が得 られるという特徴がある。
    [0127] 议上に本発明の第 5の実施例である周西拘束型の免震装置 Eの 第 1〜第 3の構成例について説明をしたが、 この第 5の実施例に おいても上記第 1〜第 3の構成例に現れた各構成部分の特徴を、. 異なる形式で組合せることにより、 上記構成例以外に多様な構造 で実旛することができる。
    [0128] 例えば、 第 1及び第 2の構成例では、 硬質の拘束林 U0) が拘: 束体 （ 12) に完全に埋め込まれ、 第 3の構成,例ではこれとは逆に 突出しているが この蒗状は各実施例において、 いすれをも採用 することができる。
    [0129] なお拘束体 (12) に使用するゴム状弾性体 （39) の望ましい圧 縮永久歪み量としては J IS ― K 6301にもとづく 70て— 22Hfi熱処理 で 35 %以下のものが、 拘束体 （12 ) に適切な復元力を与えるため に必要である。 これは、 特に 20 %以下のものが良好な特性を与え る。
    [0130] また、 載荷体 （11 ) として使用する粘性流体は動粘度が大きい 程に缄衰能力が高く なるが、 1000S t〜10万 S tの物が適当な減衰機 能を与えるために好ましい
    [0131] 産業上の利用可能性
    [0132] 本発明の免震装置は、 積層化しない弾性体、 粘弾性体又は粘性 体を使用して大きな鉗直載荷能力を発揮させており、 従来の積層 ゴムベアリ ングの欠点を除去して、 それと S換 ' 使用できる * 特に本発明め免震装置ば、 減 ¾機能を得るため鉛 ような初期 剛性の大きいものを甩いていないから、 振動時の防振性をも有, し、 拘束体及び載荷体の選択範囲が広く、 特性を広い範囲で任意:' に設計することが可能である。 従って建物の免震及び防振の他に 、 建物内の床の免震及び防振対策、 および送電機器及び一般機器 等の免震及び防振対策にも適している。
    权利要求:
    Claims

    請求の範囲
    構造物の下部に、 その鉛直荷重を支持するように配置ざれる載 荷体と、
    高さ方向に積層状に配置され、 引張力に対して大きな舅性を示 す拘束豺を舎んで構成され、 内装した上記載荷体の外側への膨出 - を拘束する拘束体とを具備したことを特徵とする周囲拘束型の免' 震装置。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    KR880701809A|1988-11-05|
    DE3769980D1|1991-06-13|
    EP0287683A4|1989-01-19|
    EP0287683B1|1991-05-08|
    KR970005011B1|1997-04-11|
    EP0287683A1|1988-10-26|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-05-05| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
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    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP25639786||1986-10-28||
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    DE8787907130A| DE3769980D1|1986-10-28|1987-10-28|Schwingungswidrige struktur.|
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