JPH0311336B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0311336B2 JPH0311336B2 JP2238684A JP2238684A JPH0311336B2 JP H0311336 B2 JPH0311336 B2 JP H0311336B2 JP 2238684 A JP2238684 A JP 2238684A JP 2238684 A JP2238684 A JP 2238684A JP H0311336 B2 JPH0311336 B2 JP H0311336B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rubber plate
- spring
- spring structure
- rubber
- building
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
- F16F1/40—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers consisting of a stack of similar elements separated by non-elastic intermediate layers
- F16F1/406—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers consisting of a stack of similar elements separated by non-elastic intermediate layers characterised by the shape of the elastic elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Springs (AREA)
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
イ 産業上の利用分野
本発明は重量のある構造物を緩衡作用を持つて
支持するバネ構体に関する。
支持するバネ構体に関する。
ロ 従来技術
地震発生時に建物に加わる振動は水平動と上下
動とに分けられるが、上下動の影響は少なく、地
震の破壊力で問題になるのは水平方向の加速度で
ある。水平方向の加速度を受けると建物は第１図
ａ，ｂ，ｃのように挙動する。ａは各階の柱が伸
び縮みしないせん断変形、ｂは各階の柱が伸縮み
して起きる曲げ変形、ｃは建物が変形せず地盤が
変形して起きるロツキングである。実際の地震時
での建物の変形は上記ａ，ｂ，ｃの三種の変形を
複合した形で同時に起こり、この変形の中でロツ
キングは転倒のおそれがあり最も破壊力が大き
い。上記三種の変形に対して耐震設計をすると、
特に高層の建物の場合に耐地震力を大きくとらね
ばならず設計が困難になり建築費も多額になる。
動とに分けられるが、上下動の影響は少なく、地
震の破壊力で問題になるのは水平方向の加速度で
ある。水平方向の加速度を受けると建物は第１図
ａ，ｂ，ｃのように挙動する。ａは各階の柱が伸
び縮みしないせん断変形、ｂは各階の柱が伸縮み
して起きる曲げ変形、ｃは建物が変形せず地盤が
変形して起きるロツキングである。実際の地震時
での建物の変形は上記ａ，ｂ，ｃの三種の変形を
複合した形で同時に起こり、この変形の中でロツ
キングは転倒のおそれがあり最も破壊力が大き
い。上記三種の変形に対して耐震設計をすると、
特に高層の建物の場合に耐地震力を大きくとらね
ばならず設計が困難になり建築費も多額になる。
そこで建物に加わる水平方向の加速度を減少さ
せる第２図に示すような免震構造が本出願人等に
よつて提唱されている。これは第３図及び第４図
に示すように複数枚の金属板１と複数枚のゴム板
２とを交互に積層して構成された複数個のバネ構
体３，３……を、建物４とその基礎５の間に配置
したものである。このバネ構体３は金属板１，１
……の間の薄いゴム板２，２……の部分でのみ弾
性変形を生じる。各層のゴム板２，２……の厚み
は小さいので、このバネ構体３は大きな鉛直バネ
剛性とゴムのせん断変形による小さな水平バネ剛
性、すなわち大きな鉛直方向載荷能力と小さな水
平方向のバネを有する。なおこのバネ構体３の各
種試作例に対する特性試験の結果、ゴム板の材質
及び寸法形状の選定により鉛直バネ剛性／水平バ
ネ剛性のバネ比を500以上に設定できることが確
認されている。従つて大重量の建物を安定性良く
支持して、地震発生時に地盤に対して第１図ｄに
示すような低速のスウエイ運動を行なわせ、せん
断・曲げ変形及びロツキングを小さくすることに
より、上部構造の強制変形を減少して安全性を確
保できる。
せる第２図に示すような免震構造が本出願人等に
よつて提唱されている。これは第３図及び第４図
に示すように複数枚の金属板１と複数枚のゴム板
２とを交互に積層して構成された複数個のバネ構
体３，３……を、建物４とその基礎５の間に配置
したものである。このバネ構体３は金属板１，１
……の間の薄いゴム板２，２……の部分でのみ弾
性変形を生じる。各層のゴム板２，２……の厚み
は小さいので、このバネ構体３は大きな鉛直バネ
剛性とゴムのせん断変形による小さな水平バネ剛
性、すなわち大きな鉛直方向載荷能力と小さな水
平方向のバネを有する。なおこのバネ構体３の各
種試作例に対する特性試験の結果、ゴム板の材質
及び寸法形状の選定により鉛直バネ剛性／水平バ
ネ剛性のバネ比を500以上に設定できることが確
認されている。従つて大重量の建物を安定性良く
支持して、地震発生時に地盤に対して第１図ｄに
示すような低速のスウエイ運動を行なわせ、せん
断・曲げ変形及びロツキングを小さくすることに
より、上部構造の強制変形を減少して安全性を確
保できる。
ところで実際の設計に当たつて、上記バネ構体
３には実用上次の二つの条件が必要とされる。
３には実用上次の二つの条件が必要とされる。
一つは第５図に示す水平方向の変形量δが実際
の地震の水平方向の動きを吸収できる大きさのも
のでなければならないことである。すなわち変形
量δが小さいと地震動に対してバネ構体３が追従
せずに転倒モーメントやせん断力が大きくなり上
部構造に被害が起り易くなるからである。つまり
日本における長周期成分を多く含む地震動にも対
応できるように、水平方向の変形能δ／ｈ（但し
ｈはゴム板の総厚）が大きいバネ構体が必要とさ
れる。
の地震の水平方向の動きを吸収できる大きさのも
のでなければならないことである。すなわち変形
量δが小さいと地震動に対してバネ構体３が追従
せずに転倒モーメントやせん断力が大きくなり上
部構造に被害が起り易くなるからである。つまり
日本における長周期成分を多く含む地震動にも対
応できるように、水平方向の変形能δ／ｈ（但し
ｈはゴム板の総厚）が大きいバネ構体が必要とさ
れる。
また他の一つは水平バネ係数（せん断バネ係数
KH）が鉛直荷重の変動に対して変化しないこと
が必要である。そうでないと実際の地震発生時に
建物がどのように挙動するかを計算するのが困難
になり、適切な構造設計ができなくなる。尚、バ
ネ構体３の受ける鉛直荷重の大きさは、同一地震
力、同一重量の場合でも第２図に示す建物の幅Ｌ
と高さ（重心Ｇの高さ）Ｈによつて大きく変動す
る。変動の大きさは転倒モーメントによつて決定
されるからである。
KH）が鉛直荷重の変動に対して変化しないこと
が必要である。そうでないと実際の地震発生時に
建物がどのように挙動するかを計算するのが困難
になり、適切な構造設計ができなくなる。尚、バ
ネ構体３の受ける鉛直荷重の大きさは、同一地震
力、同一重量の場合でも第２図に示す建物の幅Ｌ
と高さ（重心Ｇの高さ）Ｈによつて大きく変動す
る。変動の大きさは転倒モーメントによつて決定
されるからである。
以上の如くバネ構体３の設計には、水平方向の
変形能δ／ｈを大きくしながら変動荷重のせん断
バネ係数KHへの影響を小さくすることが重要で
ある。
変形能δ／ｈを大きくしながら変動荷重のせん断
バネ係数KHへの影響を小さくすることが重要で
ある。
而して従来バネ構体の設計に使用するせん断バ
ネ係数KHの設計式として、次の２つの式が知ら
れている。
ネ係数KHの設計式として、次の２つの式が知ら
れている。
KH＝V2／hB／２（Kr／ｎ）ｑ tan（ｑ hB／2）−Ｖ
……(1)
但し、q2＝nV／Kr hB（１＋nV／Ks hB）
Ｖ：圧縮荷重 ｎ：ゴム板層数
hB：ゴム層厚 Kr：回転剛性（ゴム板一層当り）
Ks：せん断剛性（ゴム板一層当り）
KH＝（ｈ／AG＋h3／12EI）-1 ……(2)
但し、
ｈ：ゴム板層厚 Ｅ：ゴム板の縦弾性率
Ａ：ゴム板断面積 Ｇ：ゴム板せん断弾性率
Ｉ：ゴム板の断面二次モーメント
しかしながら上記(1)式及び(2)式は変形能δ／ｈ
に制限を設け、その範囲内におけるせん断バネ係
数KHを調べて立てた式であり、鉛直荷重の変動
や制限を越える大きな水平方向の変動があつた場
合には適用できず、日本における長周期成分を多
く含む地震動（バネ構体に大きな水平変位を必要
とする）に対して有効ではない。
に制限を設け、その範囲内におけるせん断バネ係
数KHを調べて立てた式であり、鉛直荷重の変動
や制限を越える大きな水平方向の変動があつた場
合には適用できず、日本における長周期成分を多
く含む地震動（バネ構体に大きな水平変位を必要
とする）に対して有効ではない。
ハ 発明の目的
本発明は上記従来の問題点に鑑みこれを改良し
て、大きな変形能δ／ｈが得られ、且つ鉛直荷重
が変動してもせん断バネ係数KHがあまり変化し
ないバネ構体を提供することを目的とする。
て、大きな変形能δ／ｈが得られ、且つ鉛直荷重
が変動してもせん断バネ係数KHがあまり変化し
ないバネ構体を提供することを目的とする。
ニ 発明の構成
本発明は円形のゴム板と金属板とを交互に積層
し一体化したものにおいて、第３図及び第４図に
示すようにゴム板一枚当りの厚みをｔ、ゴム板の
直径をＤ、ゴム板の総厚（ゴム板の層数ｎ×ｔ）
をｈとしたとき、ｔ≧５mm、Ｄ／ｔ≧50、Ｄ／ｈ
≧５であり、且つゴム板の硬度は40以下であるこ
とを特徴とするバネ構体である。
し一体化したものにおいて、第３図及び第４図に
示すようにゴム板一枚当りの厚みをｔ、ゴム板の
直径をＤ、ゴム板の総厚（ゴム板の層数ｎ×ｔ）
をｈとしたとき、ｔ≧５mm、Ｄ／ｔ≧50、Ｄ／ｈ
≧５であり、且つゴム板の硬度は40以下であるこ
とを特徴とするバネ構体である。
ホ 実施例
上記構成におけるゴム硬度並びに形状規制は、
バネ構体の性質が、ゴムの硬度、弾性率、ゴム板
の厚さｔ、ゴム板の厚さｔと直径Ｄとの比Ｄ／ｔ
（一次形状率）、ゴム板の総厚ｈと直径Ｄとの比
Ｄ／ｈ（二次形状率）等によつて決定されること
に着目し、各種試作例に対する実験によつて、上
記目的が達成される範囲を調べた結果見出したも
のである。上記規制の内でゴムの硬度と二次形状
率Ｄ／ｈの組合せが、上記目的特に変形能δ／ｈ
を増大するのに重要な要素であり、この規制を有
するバネ構体は今まで一般化されていなかつた領
域に属する。なおバネ構体に今まで一般的に使用
されていたゴムの硬度は50〜70程度である。
バネ構体の性質が、ゴムの硬度、弾性率、ゴム板
の厚さｔ、ゴム板の厚さｔと直径Ｄとの比Ｄ／ｔ
（一次形状率）、ゴム板の総厚ｈと直径Ｄとの比
Ｄ／ｈ（二次形状率）等によつて決定されること
に着目し、各種試作例に対する実験によつて、上
記目的が達成される範囲を調べた結果見出したも
のである。上記規制の内でゴムの硬度と二次形状
率Ｄ／ｈの組合せが、上記目的特に変形能δ／ｈ
を増大するのに重要な要素であり、この規制を有
するバネ構体は今まで一般化されていなかつた領
域に属する。なおバネ構体に今まで一般的に使用
されていたゴムの硬度は50〜70程度である。
上記構成の規制を満たすバネ構体の具体例を次
に示す。
に示す。
すなわちゴム板の厚みｔは６mm、ゴム板の直径
は30〜40mm、ゴム板の総厚ｈは直径Ｄが30cmのと
き５〜６cm直径Ｄが40cmのとき７〜８cm、ゴムの
硬度は37、ゴムに挟まれる金属板の厚みは２〜３
mmである。
は30〜40mm、ゴム板の総厚ｈは直径Ｄが30cmのと
き５〜６cm直径Ｄが40cmのとき７〜８cm、ゴムの
硬度は37、ゴムに挟まれる金属板の厚みは２〜３
mmである。
この場合の変形能δ／ｈ×100はバネ構体の非
破壊領域で約300％、破壊領域で約400％が期待で
きる。なお破壊領域とはバネ構体が有効な免震効
果を発揮するが、その後にバネの特性が変化する
領域をいう。
破壊領域で約300％、破壊領域で約400％が期待で
きる。なお破壊領域とはバネ構体が有効な免震効
果を発揮するが、その後にバネの特性が変化する
領域をいう。
ヘ 発明の効果
本発明の上記構成を有するバネ構体は、水平方
向の変形量をδ＝Ｄ／1.5程度まで確保できる。すな わちゴム板の直径Ｄが45cmならば変形量δは30
cm、直径Ｄが60cmならば変形量δは40cmである。
日本における地震動に対しては実用的には30cmの
変形量δが確保それれば充分な免震効果が期待で
き、余裕をもつて大きく見積つても変形量δが40
cmあれば良いと考えられるから、上記規制のバネ
構体で日本における大地震に体して充分な免震効
果を挙げることができる。
向の変形量をδ＝Ｄ／1.5程度まで確保できる。すな わちゴム板の直径Ｄが45cmならば変形量δは30
cm、直径Ｄが60cmならば変形量δは40cmである。
日本における地震動に対しては実用的には30cmの
変形量δが確保それれば充分な免震効果が期待で
き、余裕をもつて大きく見積つても変形量δが40
cmあれば良いと考えられるから、上記規制のバネ
構体で日本における大地震に体して充分な免震効
果を挙げることができる。
また上記形状規制を有するバネ構体のせん断バ
ネ係数KHは、鉛直荷重が三倍程度にまで変動し
ても殆ど変化しない。従つてバネ構体を免震装置
として建物の下に組み込まれた場合の建物の挙動
の計算が容易になり、建物の構造設計上甚だ有利
である。
ネ係数KHは、鉛直荷重が三倍程度にまで変動し
ても殆ど変化しない。従つてバネ構体を免震装置
として建物の下に組み込まれた場合の建物の挙動
の計算が容易になり、建物の構造設計上甚だ有利
である。
なお上記説明はバネ構体を建物の免震装置とし
て使用したものについて行つたが、本発明のバネ
構体は大型プラント等の重量のある構造物の免震
装置として使用できるものである。
て使用したものについて行つたが、本発明のバネ
構体は大型プラント等の重量のある構造物の免震
装置として使用できるものである。
第１図は地震動によつて建物が地盤に対して挙
動する各状態を説明する図、第２図はバネ構体を
用いた免震構造を示す概略図、第３図はバネ構体
の正面図、第４図はバネ構体の平面図、第５図は
水平方向に変位したバネ構体の正面図である。 １……金属板、２……ゴム板、３……バネ構
体、ｔ……ゴム板の厚み、Ｄ……ゴム板の直径。
動する各状態を説明する図、第２図はバネ構体を
用いた免震構造を示す概略図、第３図はバネ構体
の正面図、第４図はバネ構体の平面図、第５図は
水平方向に変位したバネ構体の正面図である。 １……金属板、２……ゴム板、３……バネ構
体、ｔ……ゴム板の厚み、Ｄ……ゴム板の直径。
Claims (1)
- １ 円形のゴム板と金属板とを交互に積層し一体
化したものにおいて、ゴム板の厚みをｔ、ゴム板
の直径をＤ、ゴム板の総厚をｈとしたとき、ｔ≧
５mm、Ｄ／ｔ≧50、Ｄ／ｈ≧５であり、且つゴム
板の硬度は40以下であることを特徴とするバネ構
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2238684A JPS60168930A (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | バネ構体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2238684A JPS60168930A (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | バネ構体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60168930A JPS60168930A (ja) | 1985-09-02 |
| JPH0311336B2 true JPH0311336B2 (ja) | 1991-02-15 |
Family
ID=12081215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2238684A Granted JPS60168930A (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | バネ構体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60168930A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4733855A (en) * | 1986-12-22 | 1988-03-29 | Lord Corporation | Tapered rubber spring units |
| JPS6441738U (ja) * | 1987-09-07 | 1989-03-13 | ||
| WO1993004301A1 (fr) * | 1991-08-23 | 1993-03-04 | Sumitomo Rubber Industries Ltd. | Support de caoutchouc stratifie et son procede de production |
-
1984
- 1984-02-08 JP JP2238684A patent/JPS60168930A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60168930A (ja) | 1985-09-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RVTR | Cancellation of determination of trial for invalidation |