JPH03163231A - 周囲拘束型免震支承 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は周囲拘束型免震支承に関し、詳しくは複数の硬
質板と軟質のゴム状弾性板を交互に積層した積層体にそ
の積層方向の両端に開口する筒形中空部を形成し、この
筒形中空部に柱状の粘弾性体を挿入・充填した高減衰能
の周囲拘束型免震支承に関する． 〔従来の技術〕 一般に免震支承は、鋼板などの硬質板と圧縮永久歪みの
小さい軟質のゴム状弾性板を交互に積層したもので、建
築物などの上部構造物をその基礎などの下部構造物の上
に水平方向に揺動自在に支持して、地震の入力加速度を
低減し、上部構造物を地震の破壊力から保護する。しか
し、この基本構造は、免震動作時の振動エネルギー吸収
能力がほとんどなく、免震動作の横揺れが鎮まるまでに
長時間を要し実用性に欠ける．そこで、振動減衰能力を
高めるために、積層体の他に外部ダンパーを併用したり
、積層体のゴム状弾性板を高減衰ゴムにしたものが開発
されている．更に、他の改善手段として、第Ｉ５図及び
第ｌ６図に示すように硬質板（１）とゴム状弾性板（２
）からなる積層体（３）の中央に上下に貫通する筒形中
空部（４）を設け、その内部に筒形中空部（４）の体積
と等しい体積を持つ円柱状の高減衰粘弾性体（５）を挿
入・充填した周囲拘束型免震支承が開発されている．上
記粘弾性体（５）はその自由表面が周囲の積層体（３）
で拘束された状態で、免震動作時の横方向変形の際にエ
ネルギーを吸収して振動を減衰させる． 前述した積層体のゴム状弾性板を高減衰ゴムにした免震
支承では、高い減衰性をもつ材料ほど圧縮永久歪みが太
き《て免震支承のクリープが大きくなるが、これに比し
て、積層体（３）の筒形中空部（４）に高減衰粘弾性体
（５）を挿入・充填した周囲拘束型免震支承では、積層
体（３）のゴム状弾性板（２）に圧縮永久歪みの小さい
ゴム材料を使用することにより免震支承の圧縮永久歪み
を小さくすると共に粘弾性体（５）により高減衰能を保
持した免震支承が実現できる．この時、積層体（３）の
ゴム状弾性板に、圧縮永久歪みが小さく、且つ、減衰性
能の比較的高いものを用いることにより免震支承の減衰
能力は更に高まる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、第ｌ５図及び第１６図に示す免震支承は、粘
弾性体（５）が積層体（３）の筒形中空部（４）に隙間
なく挿入・充填された状態で鉛直荷重を受けると、粘弾
性体（５）の自由表面が積層体（３）の筒形中空部（４
）の内周面で拘束されるため、高い鉛直ばね定数が得ら
れる．しかしながら、上記免震支承では、粘弾性体（５
）と積層体（３）の筒形中空部（４）との寸法形状が同
一であるため、積層体（３）の筒形中空部（４）での粘
弾性体（５）の機械的な嵌合状魁が不十分であり、免震
動作時の横揺れによる水平剪断変形状態で鉛直ばね定数
が大幅に低下し、座屈し易くなるという問題があった． また、この免震支承の製作は、例えば硬質板（１）とゴ
ム状弾性板（２）の積層体（３）と、粘弾性体（５）を
別々に加硫または戒形加工した後、粘弾性体（５）を積
層体（３）の筒形中空部（４）に挿入して組み合わせて
いる。しかし、この嵌め合わせ作業は粘弾性体（５）の
外径と筒形中空部（４）の内径が同一であり、ゴム状弾
性板（２）と粘弾性体（５）のＷｌ擦抵抗が大きいため
、極めて困難となっていた。この作業を容易に行うため
、筒形中空部（４）の内径を大きめに製作し、粘弾性体
（５）の外径を小さめにすることも考えられる．しかし
、この場合は、粘弾性体（５）と筒形中空部（４）の内
周面との間の隙間が生じ、上下方向の圧縮力を受けた粘
弾性体（５）は筒形中空部（４）の内面との機械的嵌合
状態が達威されず、粘弾性体（５）に鉛直荷重の支持能
力を与えられず、免震支承の初期性能が発揮できなくな
る．そこで、粘弾性体（５）の外径を筒形中空部（４）
の内径よりわずかに大きくし、完全に密着させることが
望ましいが、そうすると粘弾性体（５）を筒形中空部（
４）に押し込むだけでは嵌入しなくなり、粘弾性体（５
）を鉛直方向に引張って外径を細らせながら嵌入させる
などの特別な工夫が必要となり、製作のコストが嵩む結
果となる。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案されたもので
、その目的とするところは、簡便な手段により高い鉛直
ばね定数を持ち、水平剪断変形状態においても鉛直ばね
定数が低下しない高減衰性能を有する免震支承を提供す
ると共に、粘弾性体の積層体の筒形中空部への挿入・充
填作業を容易にし製作性を改善することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明における上記目的を達或するめの技術的手段は、
硬質板とゴム状弾性板を交互に積層し、その積層方向の
両端に開口する筒形中空部を形成した積層体と、この筒
形中空部に挿入・充填される柱状の粘弾性体とからなる
ものにおいて、まず第１に、上記筒形中空部の内表面積
のうちゴム状弾性板と対応する部分の内表面積にゴム状
弾性板１層の厚みの５〜６０％分の長さを乗じた体積分
を筒形中空部の体積より過大にした体積を有する粘弾性
体を、筒形中空部に押込んだことであり、第２に上記筒
形中空部と粘弾性体の相互の接触面を、粘弾性体の挿入
方向に対して傾くテーバ面としたことである。また、上
述した二つの技術的手段を組合せて、筒形中空部よりも
過大な体積を有する粘弾性体と筒形中空部との接触面を
テーパ面とすることが望ましい。

〔作用〕

本発明に係る周囲拘束型免震支承では、上記筒形中空部
の内表面積のうちゴム状弾性板と対応する部分の内表面
積にゴム状弾性板ＩＮの厚みの５〜６０％分の長さを乗
じた体積分を筒形中空部の体積より過大にした体積を有
する粘弾性体を、筒形中空部に押込んだことにより、積
層体の筒形中空部に挿入・充填されて自由表面がその筒
形中空部内面で拘束された粘弾性体が、過大体積分だけ
ゴム状弾性板に膨らみ出し、この粘弾性体の硬質板間で
の膨らみ出しにより粘弾性体の積層体との機械的嵌合状
態が良好となり、高減衰能を保持したままで鉛直ばね定
数の向上と水平剪断変形状態での鉛直ばね定数の低下防
止が図れる。

また、上記筒形中空部と粘弾性体の相互の接触面を、粘
弾性体の挿入方向に対して傾くテーパ面としたことによ
り、粘弾性体の積層体の筒形中空部への挿入・充填作業
が極めて容易に行え、製作上の向上が図れる． 更に、上記筒形中空部よりも過大な体積を有する粘弾性
体の筒形中空部との接触面をテーパ面とすれば、粘弾性
体と筒形中空部の内周面とを隙間なく完全に密着させる
ことができ、粘弾性体の積層体との良好な機械的嵌をが
達威され、鉛直ばね定数の向上と水平剪断変形状態での
鉛直ばね定数の低下防止が図れると共に、粘弾性体の筒
形積層体の中空部への挿入・充填作業が容易な免震支承
が実現できる。

〔実施例〕

本発明Ｃ係る周囲拘束型免震支承の実施例を第１図乃至
第１４図を参照しながら説明する。

本発明の周囲拘束型免震支承は、第１図に示すように鋼
板などの環状の硬質板（１１）と圧縮永久歪みが小さく
、且つ、水平剪断時における損失係数ｔａｎδが０．１
以上０．３５以下で、硬度（Ｈｓ　）が例えば５０前後
の軟質のゴム状弾性板（１２）とを交互に積層し、その
積層方向の両端に開口する筒形中空部（１３）を形成し
た積層体（１４）と、この筒形中空部（１３）に挿入・
充填される柱状の高減衰粘弾性体（１５）とからなる．
上記積層体（ｌ４）の上下面には鋼板などの硬質材料か
らなる環状の上下部フランジ（１６）　　（１７）が取
付けられており、硬質板（１１）　、ゴム状弾性板（１
２）及び上下部フランジ（１６）　　（１７）は、例え
ば加硫或いは威形加工時に各接合面に接着剤を塗布して
おくことにより一体化されている．一方、上記高減衰粘
弾性体（ｌ５）の上下面には鋼板などの硬質の上下部受
圧板（１Ｂ）　　（１９）が粘弾性体（１５）の加硫又
は成形加工時に接着剤を塗布しておくことにより固着さ
れている． まず、第１図に示す免震支承は、粘弾性体（ｌ５）の体
積を積層体（１４〉の筒形中空部（１３）よりも所定の
体積分（後述）だけ過大にし、且つ、第２図に示すよう
に粘弾性体（１５）と筒形中空部（１３）の相互の接触
面を粘弾性体（１５）の挿入方向（図中矢印方向）に対
して傾くテーバ面（２０）　　（２１）、即ち、粘弾性
体（１５）の外径、及び筒形中空部（１３）の内径が上
方から下方へ向けて徐々に縮径するようなテーパ面（２
０）　　（２１）としたものである．上述のように粘弾
性体（１５）の体積を筒状中空部（１３）よりも体積過
大にしたことにより上記粘弾性体（１５）の積層体（１
４）との機械的嵌合状態が良好となって鉛直ばね定数が
向上する。また、粘弾性体（１５）と筒形中空部（１３
）の接触面を粘弾性体（１５）の挿入方向に対して傾く
テーパ面（２０）　　（２１）としたことにより、粘弾
性体（１５）の筒形中空部（１３）への挿入・充填作業
が極めて容易に行えて製作性が向上する。この免震支承
は、粘弾性体（１５）を積層体（１４）の筒形中空部（
１３）にテーバ面（２０）　　（２１）に沿わせて挿入
し、その挿入後上記粘弾性体（ｌ５）を押し込んで実使
用する．この免震支承の実使用時には、第３図に示すよ
うに積層体（１４）の上下部フランジ（１６（１７）を
上下部取付板（２２）　　（２３）にボルト締めで取付
けて筒形中空部（１３）に粘弾性体（１５）を圧入した
状態を保持した免震支承を、上下部構造物（２４）　　
（２５）間に介在させて上下部取付板（２２（２３）を
上下部構造物（２４）　　（２５）にボルト締めして実
使用する． 以下、具体的に説明する．第４図は第１図の部分拡大断
面図で、粘弾性体（１５）を積層体（１４）の筒形中空
部（１３）に挿入した直後の状態を示し、この状態から
第５図に示すように上記粘弾性体（１５）を筒形中空部
（１３）に押し込んで圧人する．この第５図は第３図の
部分拡大断面図で、免震支承の実使用状態を示す．同図
に示すように粘弾性体（１５）を筒形中空部（１３）に
押し込んだ実使用状態では、粘弾性体（１５）の自由表
面が筒形中空部（１３）の内周面に拘束され、粘弾性体
（１５）が積層体（１４）のゴム状弾性板（１２）に膨
らみ出す．この粘弾性体（１５）の膨らみ出し（２６）
によりその分積層体（１４）が押し上げられ、粘弾性体
（ｌ５）と積層体（ｌ４）の高さが同一となった状態で
釣り合う。これにより粘弾性体〈１５）の積層体（１４
）との良好な機械的嵌合状態が得られ、実使用時での鉛
直ばね定数の向上が図れる。

この鉛直ばね定数の向上を実証するため、本出願人が行
った試験例（１）について以下説明する。

この試験例（１）で使用した免震支承の寸法形状、材料
及び材料特性は第６図及び下記に示す通りである． Ｄ．　−３２ｃｍ，　Ｄ，　＝３０Ｃ１ｍ，　Ｄ３　＝
２１Ｃ１１１、Ｄ４α、ｈ　，　＊１７．６ｃｍ、ｈ２
＝１８．０Ｃ１１硬質板（１１）　；鉄板２ｎＸ１９Ｆ
ｆゴム状弾性板（１２）　　；硬度（Ｈｓ　）　＝４５
、ｔａｎδ＝０．０２のゴム板５ｍＩＩＸ２０層 ＝２０．６ 〔配合例〕 ＮＲＩＯＯ重量部に対して、ＨＡＦを１５、可塑剤をｌ
Ｏ、その他充填剤を３５、老化防止剤、及び加硫剤など
を３重量部配合したもの．，粘弾性体（１５）　；硬度
（Ｈｓ　）−７０、ｔａｎδ−０．６〔配合例〕 ポリノルボーネンｌＯＯ重量部に対して、ＦＴを７０、
可塑剤を１５０、その他充填剤を５００、老化防止剤及
び加硫剤などを６重量部配合したもの． 尚、上記材料物性中、硬度及びｔａｎδについては後に
詳述する． 上記試験例（１）では、■粘弾性体（１５）を挿入せず
、積層体（１４）のみに鉛直荷重をかけた場合、■積層
体（１４）で周囲拘束しない粘弾性体（１５）に鉛直荷
重をかけた場合、■第７図に示すように粘弾性体（１５
〉を積層体（１４）の筒形中空部（１３）に挿入しただ
けで押し込まない状態で粘弾性体（１５）のみに鉛直荷
重をかけた場合、■粘弾性体（１５）を筒形中空部（ｌ
３）に挿入して押込み一体化した状Ｂ（実使用状ｊＥｌ
）で鉛直荷重をかけた場合、の４通りで行った．尚、こ
の時、鉛直変位量は３ｌＩＩｌｌであり、水平剪断歪み
は０である。

その試験結果は、下記の表に示す通りである．上記表か
ら明らかなように、■積層体のみ、及び■粘弾性体のみ
、では、鉛直ばね定数が小さく、特に■粘弾性体のみで
は著しく小さい。しかしながら、この粘弾性体（１５）
を積層体（１４）で拘束するだけの■では■の場合の５
０倍以上の鉛直ばね定数が得られ、更に積層体（１４）
の拘束下で粘弾性体（１５）を圧人した本発明の免震支
承■では■の場合の２．５倍の高い鉛直ばね定数が得ら
れる．これにより本発明の免震支承では、建築物などの
超重量物を容易に支持できるようになる．次に、粘弾性
体（１５）の体積を筒形中空部（ｌ３）よりも所定の体
積分だけ過大にした点について具体的に説明する． 上記粘弾性体（１５）の過大体積分は以下のようにして
設定される．即ち、前述したように粘弾性体（１５）を
筒形中空部（１３）に挿入して押し込んだ実使用状態で
は、第５図に示すように上記粘弾性体（１５）が積層体
（１４）のゴム状弾性板（１２）に膨らみ出す。この粘
弾性体（１５）の膨らみ出し（２６）の総体積が過大体
積分となる．ここで、膨らみ出し（２６）の長さをｄと
した場合、図中の斜線部分（Ｖａ）と（ｖｂ）が等体積
となって相殺されるように、膨らみ出し（２６）の体積
を平均化し、これにより得られた膨らみ出し（２６）の
平均長さｄａｖを設定する。従って、この膨らみ出し（
２６）の総体積は、筒形中空部（１３）の内表面積のう
ちゴム状弾性板（１２）と対応する部分の内表面積に上
記膨らみ出し（２６）の平均長さｄａｖを乗じたもので
ある。この膨らみ出し（２６）の総体積が過大体積分で
あり、これに基づいて第４図に示すように粘弾性体（１
５）の筒形中空部（１３）への挿入直後の状態において
、積層体（１４）から突出する粘弾性体（１５）の高さ
ｈが規定される．本出願人は上述した膨らみ出し（２６
）の平均長さｄａｖが、後述する試験例（ＩＩ）に基づ
いてゴム状弾性板１層の厚みの５〜６０％分の長さであ
ることが好ましく、より好ましくは、１０〜５０％分の
長さであることが判明した． このように粘弾性体（１５）の体積を、筒形中空部（１
３）の内表面積のうちゴム状弾性板（ｌ２）と対応する
部分の内表面積にゴム状弾性板１１の厚みの５〜６０％
分の長さを乗じた体積分過大にしたことにより、免震支
承の実使用時、粘弾性体（１５）のゴム状弾性板（ｌ２
）への膨らみ出し（２６）により、地震動の水平振動で
免震支承が水平剪断変位を受けても上記膨らみ出し（２
６）が積層体（１４）の硬質板（１１）間に介在するた
め、水平剪断変形状態での鉛直ばね定数の低下を抑制す
ることができる． ここで、上記膨らみ出し（２６）の平均長さｄａｖをゴ
ム状弾性板１Ｎの厚みの５％分の長さよりも小さく設定
すると、粘弾性体（１５）を積層体（１４）の高さと同
程度か或いはその高さよりも低くすることになり、上記
粘弾性体（１５）の体積が積層体（１４）の筒形中空部
（１３）の体積と同程度か或いは小さいことになる。そ
うすると、免震支承の実使用時、粘弾性体（１５）の積
層体（１４）との機械的嵌合状態が不十分となり、水平
剪断変形状態での鉛直ばね定数が低下して高い減衰性能
が得られない。これを第８図及び第９図に基づいて具体
的に説明すると、第８図は積層体（１４）よりも低い粘
弾性体（ｌ５）を筒形中空部（１３）に挿入した直後の
状態を示し、第９図は免震支承の実使用状態を示す。第
９図に示すように第５図の場合とは逆に積層体（１４）
のゴム状弾性板（１２）が粘弾性体（ｌ５）側へ膨らみ
出し、このゴム状弾性板（１２）の膨らみ出し（２７）
によりその分粘弾性体（１５）が押し上げられ、粘弾性
体（ｌ５）と積層体（１４）の高さが同一となった状態
で釣り合う．このような嵌合状態で水平剪断変位が与え
られると、その水平剪断変位量が少なくても、ゴム状弾
性板（１２）の膨らみ出し（２７）が粘弾性体（１５）
側であり、第５図に示すようにその間に硬質板（１１）
が介在しないため、粘弾性体（１５）と積層体（１４）
間に滑りが発生し易くなり、水平剪断変形時での鉛直ば
ね定数が低下し易い。従って、粘弾性体（１５）の体積
をゴム状弾性板（１２）の内表面積にゴム状弾性板ＩＮ
の厚みの５％分の長さ以上を乗じた体積分を筒形中空部
（１３）の体積よりも過大にする必要がある． また、膨らみ出し（２６）の平均長さｄａｙを、ゴム状
弾性板ＩＪｉの厚みの６０％分の長さよりも大きく設定
すると、免震支承の実使用時、粘弾性体（１５）の膨ら
み出し（２６）により積層体（１４）のゴム状弾性板（
１２）が大きく押し上げられすぎることになり、積層体
（１４）の内部歪みが増大し、水平剪断変形時での破断
歪みが低下して積層体（１４）のゴム状弾性板（１２）
が破断し易くなる．特に、小型の積層体（１４）では、
積層体（１４）の高さが高くなり、水平剪断変形時での
鉛直ばね定数の低下が大きくなって座屈し易くなる．従
って、粘弾性体（１５）の体積をゴム状弾性板（１２）
の内表面積にゴム状弾性板１層の厚みの６０％分の長さ
以下を乗じた体積分を筒形中空部（１３）の体積よりも
過大にする必要がある． 次に、粘弾性体（１５）の体積を、筒形中空部（１３〉
の体積よりもゴム状弾性板（１２）の内表面積にゴム状
弾性板１層の厚みの５〜６０％分の長さを乗じた体積分
だけ過大にした点について、水平剪断変形時での鉛直ば
ね定数の低下防止を実証するため、本出願人が行った試
験例（ＩＩ）を以下に説明する． この試験例（ｎ）で使用した免震支承の寸法形状、材料
及び材料特性は第６図及び下記に示す通りである． Ｄｔ　−１９ｃｍ，　Ｄｚ　−１８ｃｍ，　Ｄ３　−　
６Ｃ１１，　Ｄ４　−５．６値、ｈｔ−１０．７（）Ｉ
Ｓｈｚ一各種硬質板（１１）　：鉄板　１ｍＸ１３Ｊｉ
ゴム状弾性板（１２）　　；硬度（Ｈｓ）＝５３、ｔａ
ｎδ一０．３のゴム板４請×１４Ｎ 〔配合例〕 ＮＲＩＯＯＩ！量部に対して、ＨＡＦを５０、可塑剤を
７．５、その他充填剤を３５、老化防止剤及び加硫剤な
どを４重量部配合したもの． 粘騨性体（１５）　；硬度（Ｈｓ　）−６０、ｔａｎ６
−１．０〔配合例〕 ポリイソプチレン１００重量部に対して、ＨＡＦを１２
０、微粉タルクを２１５、チタンカップリング剤を３、
可塑剤を６０、その他充填剤を５、老化防止剤及び加硫
剤を２重量部配合したもの． 尚、上記材料物性中、硬度及びｔａｎδについては試験
例（１）と同様、後に詳述する．上記試験例（ｎ）では
、粘弾性体（１５）の高さｈ２に各種のものを用意し、
具体的には粘弾性体（ｌ５）と積層体（１４）の高さの
差ｈ２−ｈ，　、即ち、粘弾性体（ｌ５）の積層体（１
４）から突出する高さｈ（第４図参照）、その粘弾性体
（ｌ５）の突出高さｈから算出される実使用時での粘弾
性体（１５）の膨らみ出し（２６）の平均長さｄａｖ（
第５図参照）、及びゴム状弾性板１層の厚みに対する比
率に下記の表に示すものを用意した． 上記表に基づく各種Ａ，〜Ａ，の粘弾性体（ｌ５）につ
いて、鉛直荷重を８ｔ加えた状態で水平剪断変位を与え
た時の水平剪断歪みに対する鉛直ばね定数の保持率（無
変形の状態の鉛直ばね定数値を１００％としたもの）を
第１０図に示す．第１０図の保持率特性からも明らかな
ように、膨らみ出し（２６）の平均長さｄａｖがゴム状
弾性板１層の厚み（４鵬）の２７．５％（１．１■）或
いは４０％（１．６園）のＡ．、Ａ，の粘弾性体（１５
）では、水平剪断歪みが１２５％においても、９５％以
上の保持率が確保され、水平剪断変形時での鉛直ばね定
数の低下が非常に少ない．また、膨らみ出し（２６）の
平均長さｄａｖがゴム状弾性板１層の厚みの１２．５％
（０．５ｍｍ）又は５２．５％（２．１ｍ）のＡ　ａ　
、Ａ　＊の粘弾性体（１５）でも、水平剪断歪みが１０
０％において、やはり９５％以上の保持率があり、水平
剪断変形時での鉛直ばね定数の低下が少ない．しかしな
がら、膨らみ出し（２６）の平均長さｄａｖがゴム状弾
性板１層の厚みのＯ％（Ｏｍ＋）又は７０％（２．８ｍ
）の／’ｌ、Ａ？の粘弾性体（１５）になると、水平剪
断歪みが１００％においても、９５％以下の保持率しか
得られず、水平剪断変形時での鉛直ばね定数の低下が著
しく大きい．尚更、膨らみ出し（２６）の平均長さｄａ
ｖがゴム状弾性板１層の厚みの−１２．５％（−０．５
ｍ）のＡ，の粘弾性体（１５）、即ち、第８図及び第９
図に示すように積層体（ｌ４〉よりも低くて筒形中空部
（１３）よりも体積の過小な粘弾性体（１５）では、水
平剪断歪みが１００％において、８５％以下の保持率し
か得られず、水平剪断変形時での鉛直ばね定数の低下も
さらに大きい．以上のことから本発明の免震支承では水
平剪断変形時での鉛直ばね定数の低下を可及的に抑制し
得る． 次に粘弾性体（ｌ５）と筒形中空部（１３）との相互の
接触面を粘弾性体（１５）の挿入方向に傾くテーパ面（
２０）　　（２１）とした点について具体的に説明する
． 即ち、粘弾性体（１５）の外径（筒形中空部（１３）の
内径〉が上方から下方へ向けて徐々に縮径するようなテ
ーパ面（２０）　　（２１）とする．これにより、免震
支承の製作に際し、粘弾性体（１５）を積層体（１４）
の筒形中空部（１３）に挿入・充填する作業が極めて容
易に行えて、粘弾性体（１５）と筒形中空部（１３）の
内周面とを隙間なく完全に密着させることが容易で、粘
弾性体（１５）の積層体（１４）との良好な機械的嵌合
状態が得やすくなる．このテーパ面（２０）　　（２１
）は、第１図に示すようにＯ＜　ｂ　／ｈｏ＜　ａ　／
　２の範囲で決定され、好ましい範囲はｌ　／　１００
　＜　ｂ　／ｈｏ＜　１／２０である．尚、積層体（１
４）の筒形中空部（１３）の内周面をテーバ面（２０）
としたことにより、積層体（ｌ４）の下部で硬質板（ｌ
１）の内側端部から筒形中空部（１３）の内周面までの
ゴム壁厚みが大きくなる場合には、第１１図に示すよう
に上記テーバ面（２０）に沿って各層での硬質板（１１
）の内径が徐々に小さくなるようにすれば、前述したゴ
ム壁Ｗ．ミが大きくなることなく、従って、粘弾性体（
１５）を筒形中空部（１３）に挿入して押し込んだ時、
上記粘弾性体（１５）の膨らみ出し（２６）を各層の硬
質板（１１）間に介在させることが確実となり、粘弾性
体（１５）の積層体（１４）との良好な機械的嵌合状態
が得られる． また、粘弾性体（１５）と筒形中空部（１３〉との接触
面をテーパ面（２０）　　（２１）としたことにより、
第１２図に示すように上記粘弾性体と硬質板（２Ｂ）と
を交互に積層した積層型高減衰粘弾性体（１５）を筒形
中空部（１３）に挿入・充填した構造とすることもでき
る．この場合、積層型粘弾性体（１５）を筒形中空部（
１３）へ挿入・充填した実使用状態で、上記積層型粘弾
性体（１５）の硬質板（２８）は積層体（１４）の硬質
板（１１）に対して高さを揃えて配置しなければならな
い．さもないと、粘弾性体（１５）の積層体（１４）の
ゴム状弾性板（１２）への膨らみ出し（２６）が不充分
となり、良好な機械的嵌合状態を得ることが困難となる
虞がある．この時、粘弾性体（１５）の硬質板（２８）
の間隔は積層体（１４）の硬質板（１ｌ）の間隔と同一
か或いは一つないし複数おきに設定すればよい．尚、本
発明での粘弾性体は８１層体（１４）の筒形中空部（ｌ
３）に粘弾性体材料を所定量注入することにより形成す
ることも可能であり、この場合、上記筒形中空部（１３
）のテーパ面（２０）は必ずしも必要ではない． 最後に、本発明の免震支承の粘弾性体（１５）の材料物
性及び配合物について具体的に説明する．免震支承の実
使用時、積層体（１４）の筒形中空部（！３）に挿入さ
れて押込まれ、上記積層体〈１４）と一体化された粘弾
性体（１５）は、高圧状態下で積層体（１４）と機械的
嵌合状態にあることから、カーボンプラック、シリカ等
の補強性充填剤や特殊表面処理により補強性を示す充填
剤（こｈらを総称して補強性のある充填剤とする）を配
合することにより、水平剪断変形時に内部摩擦などによ
るエネルギーロスを増大させ、より高減衰な性能を有す
る免震支承が実現できる． そこで、上記粘弾性体（１５）は下記の材料物性及び配
合物を有することが望ましい． （　ｉ　）　２５℃、０，５Ｈ２　、５０％剪断変形時
における損失係数（ｔａｎδ）：０．２≦ｔａｎδ≦１
．５（ｉｉ）硬度（ＪＩＳ　Ｋ６３０１　Ａ型、押当て
後３秒後の値）：３０≦硬度（Ｉｓ）≦８０ （ｉｉｉ）補強性のある充填剤の配合 ここで、粘弾性体（１５）の材質としては、ＩＩＲ１ハ
ロゲン化Ｉ　ＩＲ，ＢＲ，ＳＢＲ，ＮＢＲ，ＮＲＳＥＰ
ＴＳＥＰＤＭ，ＣＲ，ポリノルボーネン、クロロスルフ
ォン化ポリエチレン、シリコンゴム、ウレタンエラスト
マー、フッ素ゴム、塩素化ポリエチレン、エビクロルヒ
ドリン等の原料ゴムに上記補強性のある充填剤、更に非
補強性充填剤、軟化剤、表面処理剤、樹脂、老化防止剤
、加硫剤を混練りし加硫したもの、又は未加硫状態のも
のがある。その他にも、ポリイソプチレン等のような架
橋しない材料に補強性のある充填剤、更に非補強性充填
剤、表面処理剤、軟化剤、樹脂、老化防止剤などを混練
りしたものを用いてもよい．また上述したゴム配合を混
ぜて、加硫しない状態のまま、或いは加硫して用いても
よい．まず、上記（ｉ）のｔａｎδについて詳述すると
、ｔａｎδは減衰性能を表す尺度であり、免震支承の設
計上、大変形時での特性が重要であるため、５０％剪断
変形時の値を設定する．ここで、一般的に、ｔａｎδが
大きいほどエネルギー吸収性は良好となるが、材料の温
度依存性が生じてくる．免震支承では、温度により特性
が変化することは好ましくないので温度依存性のない材
料が好適である．通常、ｆｉ層体（１４）には温度依存
性の非常に小さい材料が用いられるため、粘弾性体（１
５）に多少の温度依存性があっても、積層体（１４）で
緩和されて免震支承全体としての温度依存性はほとんど
なくすることが可能である．従って、ｔａｎ　δは免震
支承に要求される減衰能、粘弾性体（ｌ５）の寸法形状
などの諸条件により決定される．上記ｔａｎ　δを０．
２よりも小さくすると、従来のような、クリープの問題
のない単純積層タイプの免震支承の製作が可能であり、
本発明の免震支承構造にする意義がなくなる．またｔａ
ｎδを１．５よりも大きくすると、粘弾性体（１５）の
温度依存性が大きくなりすぎて積層体（１４）で緩和し
きれず、免震支承全体としての温度依存性が大きくなる
．また、前記（　ｉｉ　）の硬度について詳述すると、
粘弾性体（１５）の積層体（１４）への機械的嵌合状態
を得るための難易は主に硬度によって決定される．従っ
て、硬度が３０よりも小さいと、その配合上オイル等の
量が多くなり粘弾性体（１５）の表面へのブリードによ
り積層体（１４）との滑りが発生し易くなって水平剪断
変形時での鉛直ばね定数が低下し易くなる．また、硬度
が８０よりも大きいと、粘弾性体（１５）が硬くなりす
ぎて積層体（１４）との良好な機械的嵌合状態を得るこ
とが困難となる． 更に、前記（ｉｉｉ）の補強性のある充填剤の配合につ
いて詳述すると、前記した原料ゴムに対して補強性のあ
る充填剤をｙｌｉ量部、その他充填剤をＸ重量部とした
場合に、Ｘ≦４５０、ｙ≦１５０、Ｘ＋ｙ≧１００を満
足する配合が好ましい．この補強性のある充填剤及びそ
の他の充填剤が１００重量部よりも少ないと、減衰性能
が低下する．また、上記補強性のある充填剤およびその
他の充填剤がそれぞれ１５０重量部、４５０１１１部よ
りも多くなると、加工性が悪くなる． 次に、上記（ｉｉ）の硬度について、水平剪断変形時で
の鉛直ばね定数の低下防止を実証するため、本出願人が
行った試験例（ＩＩＩ）を以下に説明する． この試験例（ＩＩＩ）で使用した免震支承の寸法形状、
材料及び材料物性は第６図及び下記に示す通りである． Ｄｔ−１９ｃｍ％Ｄ．−１８ＣＩ、Ｄ３”６ｃ＋ａ，Ｄ
４　−５．６　０１％ｈ　，−１０．７ａａＳｈ．　＝
１１．ＩＣ１１，硬質板（１１）　　；鉄板ＩＩＩＩＩ
１×１３層ゴム状弾性板（１２）　；硬度（Ｉｓ）　−
５３、ｔａｎδ＝０．３のゴム板４ｍＸ １４　Ｍ 〔配合例〕 ＮＲＩＯＯ重量部に対して、｝｛ＡＦを５０、可塑剤を
７．５、その他充填剤を３５、老化防止剤及び加硫剤を
４重量部配合したもの． 上記試験例（ＩＩＩ）では粘弾性体（１５）の硬度が下
表に示す各種のものを用意した． （Ｂ１の配合例） ボリノルボーネン１００重量部に対して、湿式シリカを
１０、可塑剤を２００、その他充填剤を３５、老化防止
剤及び加硫剤などを６重量部配合したもの． （Ｂｚの配合例〕 ポリイソブチレン１００重量部に対して、ＨＡＦを７０
，微粉タルクを８５、チタンカップリング剤を１．２、
可塑剤を２０、その他充填剤を５、老化防止剤及び加硫
剤を２重量部配合したもの． （Ｂ３の配合例〕 ＮＲＩＯＯ重量部に対して、ＨＡＦを９０、可塑剤を７
．５、その他充填剤を５０、老化防止剤及び加硫剤など
を４重量部配合したもの．上記表に基づく各種８１〜Ｂ
３の粘弾性体（１５）について、鉛直荷重を８ｔ加えた
状態で水平剪断変位を与えた時の水平剪断歪みに対する
鉛直ばね定数の保持率（無変形の状態の鉛直ばね定数値
を１００％としたもの）を第１３図に示す。

第１３図の保持率特性からも明らかなように、硬度が６
０の８２の粘弾性体（１５）では、水平剪断歪みが１２
５％においても、９５％以上の保持率が確保され、水平
剪断変形時での鉛直ばね定数の低下が非常に少ない．し
かしながら、硬度が２５、９０の８１％Ｂ，の粘弾性体
（１５）になると、水平剪断歪みが１００％においても
、９０％以下の保持率しか得られず、水平剪断変形時で
の鉛直ばね定数が著しく低下する．以上のことから本発
明の免震支承では水平剪断変形時での鉛直ばね定数の低
下を可及的に抑制し得る． 更に、上記（ｉｉｔ）の補強性のある充填剤について、
減衰性能の向上を実証するため、本出願人が行った試験
例（ＩＶ）を以下に説明する．この試験例（ＩＶ）で使
用した免震支承の寸法形状、材料及び材料物性は第６図
及び下記に示す通りである． （試験Ｎｌｌｌ、３、４） Ｄ，　＝１９Ｃ１１，　Ｄ２＝１８Ｃ１ｍ，　Ｄ３　＝
６Ｃ１ｍ，Ｄ４　＝　５．６ｃｍ、ｈ　ｓ−ＩＱ．７ｃ
ｍ、ｈｚ　＝１１．１ＣＩＩ硬質板（１１）　；鉄板１
■×１３層 ゴム状弾性板（１２）　：硬度（Ｈｓ）　−５３、ｔａ
ｎ　δ＝０．３のゴム板 ４■×１４層 〔配合例〕 ＮＲＩＯＯ重量部に対して、ＨＡＦを５０、可塑剤を７
．５、その他充填剤を３５、老化防止剤及び加硫剤など
を４重量部配合したもの。

（試験弘２） Ｄ，　＝３２ＣＩ．．Ｄ２　−３０ＣＩｌ，　Ｄ３　＝
２１ＣＩ＋、Ｄ４　−２０．６ＣＩＩ，　ｈ　．−１７
．６Ｃ１１Ｓｈ２　−１８．０ＣＩｌｖ１質板（１１）
　：鉄板２誼×１９層ゴム状弾性板（１２）　　；硬度
（Ｉｓ）　＝４５、ｔａｎ　δ−０．６のゴム板 ５ｍＸ２０Ｍ！ 〔配合例〕 ＮＲＩＯＯ重量部に対して、ＨＡＦを１５、可塑剤を１
０、その他充填剤を３５、老化防止剤及び加硫剤などを
３重量部配合したもの。

上記試験例（ＩＶ）では粘弾性体（１５）の補強性カー
ボン及びその他の充填剤の配合率が下表に示すものを用
意した。

［Ｃｔの配合例〕 ポリイソプチレン１００重量部に対して、Ｈ ＡＦを１２０１微粉タルクを２１５、チタンカップリン
グ剤を３、可塑剤を６０、その他充填剤を５、老化防止
剤及び加硫剤などを２重量部配合したもの． （Ｃｚの配合例〕 ポリノルボーネン１００重量部に対して、ＦＴを７０、
可塑剤を１５０、その他充填剤を５００、老化防止剤及
び加硫剤などを６重量部配合したもの． 尚、この試験例（ＩＶ）では粘弾性体（１５）の体積が
筒形中空部（１３）の体積よりも過小のものＥ１（試験
Ｎａ３　）　：　ｈ　ｚ　＝１０．５ａｍ　（ｈ　＝　
　２　ｍｍ）　、同等のものＥ２　　（試験Ｈａ　４　
）　：　ｈ　２　＝１０．７ＣＩｌ　（　ｈ　＝０細）
、過大のものＥ３　　（試験Ｎｉｌ　１）　　：　ｈ　
２　＝１１．１ｃｍ（ｈ＝４ｍｍ）についての減衰性能
も試験した．この時、粘弾性体（１５）は、硬度が６０
、ｔａｎδが１．０　、補強性カーボンの配合率が１２
０のものを使用した． 上記Ｅｔ　、Ｅ２、Ｅ３　＝Ｃｔ　、Ｃ２の各種粘弾性
体（１５）について、鉛直荷重により高圧状態で？平剪
断変位を与えた時の鉛直荷重による面圧に対する減衰比
を第１４図に示す． 第１４図に減衰比特性からも明らかなように、まず、体
積の異なるＥ１〜Ｅ，の粘弾性体（１５）については、
本発明の免震支承であるＥ３の粘弾性体（１５）では、
他のものと比較して減衰比が高く、粘弾性体（１５）内
部でのエネルギーロスが大きくて高減衰性能を示す． また、この体積過大にした粘弾性体（１５）のうち、Ｅ
３−Ｃ，の粘弾性体（１５）には補強性カーボンを１２
０部、Ｃ２の粘弾性体（１５）には補強性カーボンを配
合していない．その結果、補強性カーボンを配合したＣ
■の粘弾性体（１５）では減衰比が面圧の上昇と共に高
く、Ｃ２の粘弾性体（１５では減衰比の上昇がないこと
が明らかである．以上のことから本発明の免震支承では
、補強性のある充填剤を配合した粘弾性体（１５）を高
圧状態にすることにより、粘弾性体内部でのエネルギー
ロスが増大し、より高減衰能の免震支承が実現できる． 尚、本発明の免震支承は、積層体（１４）の外周にも図
示しないが粘弾性体を配置して、減衰性能をさらに向上
させると共に耐火性能を具備させることもできる． 〔発明の効果〕 本発明に係る免震支承では、粘弾性体の体積を積層体の
筒形中空部よりも過大にし、その粘弾性体を筒形中空部
に押込んだことにより、粘弾性体の積層体との良好な機
械的嵌合状態が得られ、鉛直ばね定数が飛躍的に向上す
ると共に、水平剪断変形時での鉛直ばね定数の低下を可
及的に抑制し得る高減衰能の免震支承を提供できる．ま
た、粘弾性体と積層体の筒形中空部との接触面をテーパ
面としたことにより免震支承の製作上、粘弾性体を筒形
中空部に挿入・充填することが非常に容易となり、免震
支承の組立性も大幅に向上し実用的価値大なる免震支承
を提供できる．

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１４図は本発明に係る免震支承の実施例を
説明するためのもので、第１図は粘弾性体を積層体の筒
形中空部に挿入した直後の状態を示す断面図、第２図は
粘弾性体を筒形中空部に挿入する前の状態を示す断面図
、第３図は免震支承の実使用状態を示す断面図、第４図
は第１図の要部拡大断面図、第５図は第３図の要部拡大
断面図、第６図は本出願人が行った各試験例で使用した
粘弾性体及び積層体の寸法形状を示す断面図、第７図は
試験例（Ｉ）において積層体拘束下で粘性体のみに鉛直
荷重をかけた場合を示す断面図、第８図は筒形中空部よ
りも体積過小な粘弾性体を筒形中空部に挿入した直後の
状熊を示す要部拡大断面図、第９図は第８図の粘弾性体
を持つ免震支承の実使用状態を示す要部拡大断面図、第
１０図は試験例（ＩＩ）で得られた水平剪断歪みに対す
る保持率を示す特性図、第１１図はテーバ面に沿って硬
質板の内径を徐々に小さくした積層体の筒形中空部に粘
弾性体を挿入した直後の状態を示す断面図、第１２図は
複数の硬質板を埋設した積層型粘弾性体を積層体の筒形
中空部に挿入した直後の状態を示す断面図、第１３図は
試験例（ＩＩＩ）で得られた水平剪断歪みに対する保持
率を示す特性図、第１４図は試験例（ＩＶ）で得られた
面圧に対する減衰比資示す特性図である． 第１５図及び第１６図は免震支承の従来例を説明するた
めのもので、第１５図は粘弾性体を積層体の筒形中空部
に挿入する前の状態を示す断面図、第１６図は第１５図
の粘弾性体と筒形中空部に挿入した直後の状態を示す断
面図である． （１１）一・一・硬質板、 （１２）一ゴム状弾性板、 （１３）一　筒形中空部、 （１４）・・一積層体、 （１５）・−・粘弾性体、 （２０）　　（２１）一・テーバ面．

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）硬質板とゴム状弾性板を交互に積層し、その積層
   方向の両端に開口する筒形中空部を形成した積層体と、
   この筒形中空部に挿入・充填される柱状の粘弾性体とか
   らなるものにおいて、 上記筒形中空部の内表面積のうちゴム状弾性板と対応す
   る部分の内表面積にゴム状弾性板１層の厚みの５〜６０
   ％分の長さを乗じた体積分を筒形中空部の体積より過大
   にした体積を有する粘弾性体を、筒形中空部に押込んだ
   ことを特徴とする周囲拘束型免震支承。
2. （２）硬質板とゴム状弾性板を交互に積層し、その積層
   方向の両端に開口する筒形中空部を形成した積層体と、
   この筒形中空部に挿入・充填される柱状の粘弾性体とか
   らなるものにおいて、 上記筒形中空部と粘弾性体の相互の接触面を、粘弾性体
   の挿入方向に対して傾くテーパ面としたことを特徴とす
   る周囲拘束型免震支承。
3. （３）請求項（１）記載の粘弾性体と筒形中空部の相互
   の接触面を、粘弾性体の挿入方向に対して傾くテーパ面
   としたことを特徴とする周囲拘束型免震支承。