JPH0784815B2

JPH0784815B2 - 免震装置

Info

Publication number: JPH0784815B2
Application number: JP61053440A
Authority: JP
Inventors: 美英深堀; 弘小島; 明彦荻野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1986-03-11
Filing date: 1986-03-11
Publication date: 1995-09-13
Anticipated expiration: 2010-09-13
Also published as: JPS62211471A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、機器及び構造物等に地震力を伝えないように
するための免震装置に係り、特に免震効果とダンピング
効果を兼備する改良された免震装置に関する。

［従来の技術］複数個の鋼板とゴム板とを交互に積層した構造体（免震
ゴム）が、地震時の防振性を満たす支承部材として、最
近注目をあびている。

このように免震ゴムは、コンクリートのような剛体建築
物と基礎土台との間に介在されると、横方向に柔らか
い、即ち剪断剛性率が小さいので、建築物の固有周期を
地震の周期からずらす作用を有し、地震により建物が受
ける加速度が非常に小さくなる。

このような免震ゴムにおいては、地震による変形後は再
び元の位置へ戻る弾性変形を行なうことが大きな特徴と
されており、しかも、免震ゴムのクリープ現象による建
物の沈下を極力小さくするために、免震ゴム自体のエネ
ルギー吸収能力（減衰効果）は極めて小さいものとなっ
ている。このため、従来、免震ゴムは、その材料特性と
してヒステリシスロスの小さいゴム材料を用いて構成さ
れている。

しかしながら、このような低減衰の免震ゴムのみを用い
る免震装置では、地震時の建物のゆっくりした横揺れ
は、地震が治まった後も長時間にわたって残るため、こ
の横揺れ量が大きいと、免震ゴム自身の破損はもとよ
り、建物と他の構造物と衝突や水管、ガス管、配線など
の備品の破壊をもたらす危険性がある。

そこで、従来においては、この横揺れ変位をできるだけ
早く減少させるために、地震力が加わった際に直ちに塑
性変形をする軟質金属などでできた塑性ダンパーを併用
する方法がとられている。例えば、免震ゴムの内部をく
り抜き、この部分に鉛を埋め込み、地震時の塑性変形を
利用して、免震ゴムにダンピング効果を付与することに
よって、免震効果とダンパー（ダンピング効果）を兼備
したものとすることが提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、このような免震装置では、地震エネルギ
ーの吸収機能は増大されるものの、塑性ダンパーが高弾
性であることに起因する新たな共震現象が高周波領域に
現われる。

しかも、免震ゴムとダンパーを併用設備する方法は、設
備作業が煩雑となり、大幅なコスト上昇をもたらす。

また、鉛入り免震ゴムにおいては、大地震の際の免震ゴ
ムの大変形時に、鋼板の硬質板が鉛を傷つけ、更に傷つ
いた鉛がゴム等の軟質板を傷つけるため、免震ゴム全体
の破断を引き起こし易い。しかも、傷ついた鉛は、繰り
返しの大変形によって容易に破断する。

なお、第２図（ａ）（縦断面図）、（ｂ）（第２図
（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図）に示す如く、硬質板11
と軟質板12とを交互に貼り合わせた免震ゴム１の中心部
に空間を設け、この空間内に液体、ゴム、樹脂等の粘性
体２を封入することによって、免震ゴム１に内部減衰効
果を付与するものが出願されている（特願昭60−5608
9）。このような免震装置は、地震時において第３図に
示すように変形することから、変形時の粘性体と壁面５
との摩擦によるダイピング効果で、減衰効果を得ようと
するものである。

しかしながら、この場合、減衰効果を与える粘性体２と
内部空間の壁面５との接触面積が小さいため、得られる
減衰効果も小さいものであることから、封入された粘性
体が免震装置におけるダンパーの役を十分に果すことは
できなかった。なお、第２図の符号３、４はフランジを
示す。

［問題点を解決するための手段］上記問題点を解決するために、本発明の免震装置は、複
数個の剛性を有する硬質板と粘弾性的性質を有する軟質
板とを交互に貼り合わせた免震ゴムの中心部に円筒状の
空間を設け、この円筒状空間内に粘性体と共に固体物質
を、該粘性体が該空間内の固体物質以外の隙間部分を埋
めるように封入することにより、地震時の免震ゴムの剪
断変形によって発生する粘性体と固体物質とのズリ変形
時の摩擦力に起因するダンピング効果を利用して、免震
効果と減衰効果を兼備するように構成したものである。

［作用］本発明者らは、第２図の如き免震装置において、粘性体
から最大のズリ変形効果を発現させるべく鋭意検討を重
ねた結果、粘性体との接触面積を増大させること、即
ち、内部空間内に粘性体と共に粘性体との接触面積を提
供し得る固体物質を封入することにより、粘性体との接
触面を、内部空間壁面だけでなく、該固体物質表面にも
設けて、その総接触面積を増大させることができること
を見出し、本発明を完成させたものである。

本発明において、免震ゴムの中心部に設けた円筒状空間
内に封入された粘性体は、該円筒状空間壁面だけでな
く、粘性体と共に封入された固体物質表面とも接触す
る。このため、減衰効果を発揮する粘性体と固体との接
触面積は大幅に増大されることとなり、極めて大きな減
衰効果が得られるようになる。

しかも、粘性体と固体物質との接触はあらゆる方向で起
こり得るため、地震によって例えどの方向に剪断変形を
受けようとも、異方性なくこれに追随して減衰効果を発
現させることが可能となる。

従って、本発明の免震装置によれば、建物へ伝えられる
揺れが緩和され、建物を安定性良く長期間確実に支承す
ることが可能となる。

［実施例］以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例を係る免震装置10を示す縦断
面図である。

図示の如く、本発明の免震装置10は、複数個の剛性を有
する硬質板11と粘弾性的性質を有する軟質板12とを交互
に貼り合わせた免震ゴム１の中心部に円筒状の空間を設
け、この円筒状空間内に粘性体２と球状体５等の固体物
質を封入したものである。符号３、４はフランジであ
る。

なお、本発明において、免震ゴム１に設ける円筒状空間
の大きさは、免震装置の使用目的に応じて適宜決定され
るが、一般には、円筒状空間の横断面積Ａとこの円筒状
空間を含む免震ゴムの横断面積Ｂとの比A/Bが、好まし
くはより好ましくはとなるようにするのが好適である。

この円筒状空間内に封入する固体物質は、粘性体２との
接触面積を増大させるようなものであれば良く、例え
ば、第１図に示すような球状体５で挙げられる。

この場合、球状体５の形状は、必ずしも真球である必要
はなく、ほぼ球状であればよい。また、その大きさは必
ずしも均一である必要はなく、必要に応じて適当な粒径
分布があった方がよい場合もある。

球状体５の直径（又は平均直径）Ｄはその免震装置の規
模、球状体５や粘性体２の材質によっても異なるが、通
常は 0.1≦Ｄ≦10（mm）好ましくは１≦Ｄ≦10（mm）とするのが好ましい。

さらに、円筒状空間内に封入される粘性体２の体積を
V_L、球状体５の体積をV_Rとしたとき、好ましくはとなるように、粘性体２及び球状体５を封入するのが好
ましい。

固体物質としては、第４図に示すように、断面円形の柱
状体６も採用可能である。その他、回転楕円体、偏平球
状体形状等の固体物質を用いることもできる。

これら球状体５、柱状体６等の固体物質は、粘性体に均
一に分散した状態で封入されているのが好ましく、比重
調整のために内部が中空であってもよい。

固体物質は、粘性体との接触面積を増大させる壁となる
ようなもの、即ち、該円筒状空間内を仕切ってセルを形
成する仕切部材であっても良い。

この場合、仕切部材としては、第５図（ａ）〜（ｅ）に
示す如く、免震ゴムの円筒状空間内に、垂直方向に細長
いセルの集合体を形成するようなものが好ましい。第５
図（ａ）〜（ｅ）は円筒状空間内に設ける仕切部材の例
を示す斜視図であって、（ａ）は同心円状、（ｂ）は放
射状、（ｃ）は（ａ）と（ｂ）との組合せ、（ｄ）は円
筒状、（ｅ）は螺旋状に仕切部材８を設けたものであ
る。なお、第５図（ａ）〜（ｅ）において最外円筒は免
震ゴムの円筒状空間の内壁を示す。

仕切部材としては、その他、ハニカム状のもの等も採用
可能であるが、地震時の応力を均等にすることから、円
筒状空間の中心軸に対して対称的なものが好ましい。

なお、第５図（ａ）〜（ｅ）の仕切部材は、免震ゴム又
はフランジに固定されているのが望ましいが、フランジ
と接触する端部あるいは免震ゴムの円筒状空間の内壁と
接触する端部等の全てが必ずしも固定されている必要は
なく、例えば第５図（ａ）の場合、ある仕切部材は上端
側のみが、またある仕切部材は下端側のみが固定されて
いるというように、固定箇所が交互に変えられているも
のでも良い。

仕切部材としては、第５図（ｆ）に示すように、円盤形
状であっても良い。この場合、円盤形仕切部材８は、そ
れぞれ盤面を円筒状空間の軸心線方向と直交させて間隔
を置いて配設され、各円盤形仕切部材８間に粘性体が介
装される。この場合、仕切部材８同志の間隔ｄ及びその
直径Ｄは、免震装置の本体部分が構成している軟質板12
の厚さｔと、その直径Ｔに対し、D/dがT/tよりも大きく
なるように構成するのが好適である。

このような球状体、柱状体あるいはセル形成仕切部材等
の固体物質の材質としては、特に制限されないが、例え
ば金属、セラミックス、ガラス、FRP、プラスチック
ス、ポリウレタン、高硬度ゴム、木材、岩石、砂利等が
適している。また、仕切部材には、これらの他に比較的
硬度の低いゴム材料や紙、革等を用いることもできる。

ゴム材料としては、エチレンプロピレンゴム（EPR、EPD
M）、ニトリルゴム（NBR）、ブチルゴム、ハロゲン化ブ
チルゴム、クロロプレンゴム（CR）、天然ゴム（NR）、
イソプレンゴム（IR）、スチレンブタジエンゴム（SB
R）、ブタジエンゴム（BR）、アクリルゴム、ポリウレ
ン、シリコンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ハイパロ
ン、エチレン酢酸ビニルゴム、エピクロルヒドリンゴム
等が適している。これらのゴム材料は単独で用いても、
２種以上をブレンドして用いても良い。また、これらの
ゴム材料には、各種充填剤、老化防止剤、可塑剤、軟化
剤、オイル等、ゴム材料に一般的は配合剤を混合しても
良い。

プラスチックとしては、ポリスチレン、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ABS、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリ
ル酸メチル、ポリカーボネート、ボリアセタール、ナイ
ロン、塩化ポリエーテル、ポリ四フッ化エチレン、アセ
チルセルロール、エチルセルロース等の熱可塑性プラス
チック、更に、フェノール樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポ
リエステル、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹
脂等の熱硬化性プラスチックが適している。

FRPとしては、上述のゴム又はプラスチックを各種の繊
維や充填剤で補強したFRP等も好適である。

固体物質は必ずしも１種類の材料で構成される必要はな
く、上記材料のいくつかを組合わせて作ることもでき
る。例えば、金属とゴム、プラスチックとゴム等を組み
合わせて用いても良い。

一方、円筒状空間内に封入する粘性体としては、アロマ
系オイル、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル等の
鉱物油系軟化剤；ひまし油、綿実油、あまに油、なたね
油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油、ロジン、パ
インオイル等の植物油系軟化剤；シリコン油等の低分子
量オイルが好適である。

更に、可塑剤として、フタル酸、イソフタル酸、アジピ
ン酸、テトラヒドロフタル酸、セバシン酸、アゼライン
酸、マレイン酸、フマル酸、トリメリット酸、クエン
酸、イタコン酸、オレイン酸、リシノール酸、ステアリ
ン酸、リン酸、スルホン酸等の各種酸誘導体；グリコー
ル、グリセンリン、パラフィン、エポキシの各種誘導
体、重合系可塑剤等が挙げられる。また、ビチューメン
等も適している。これらの粘性体は、単独で用いても、
複数種ブレンドして用いても良い。

これらの粘性体には、その減衰効果を更に向上させる目
的で適当な充填剤を混合しても良い。有効な充填剤とし
ては、例えば、クレー、珪藻土カーボンブラック、シリ
カ、タルク、硫酸バリウム、炭素カルシウム、炭素マグ
ネシウム、金属酸化物、マイカ、グラファイト、水酸化
アルミニウム等の鱗片状無機充填剤、各種の金属粉、木
片、ガラス粉、セラミック粉、粒状ないし粉末ポリマー
等の粒状ないし粉体状固体充填剤、その他各種の天然又
は人工の単繊維、長繊維（例えば、ワラ、毛、ガラスフ
ァイバー、金属ファイバー、その他各種のポリマーファ
イバー等）が挙げられる。

粘性体には、また、貼着付与剤を添加することによって
その粘性を高め、減衰効果をより向上させることも可能
である。粘着付与剤としては、クマロン樹脂、フェノー
ル、テルペン系樹脂、石油系炭化水素樹脂、ロジン誘導
体等が挙げられる。

粘性体としては、その他、高ヒステリシスゴム材料とし
て後述する熱可塑性ゴムに可塑剤、オイル充填剤等を混
入した可塑化プラスチックス、寒天状の無機又は有機ゲ
ル体等も有効である。

なお、固体物質として第５図（ａ）〜（ｆ）の如く、仕
切部材を設ける場合においては、粘性体として高いヒス
テリシスロスを有するゴム材料を用いることも有効であ
る。高ヒステリシスゴム材料としては、エチレンプロピ
レンゴム（EPR、EPDM）、ニトリルゴム（NBR）、ブチル
ゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム（C
R）、天然ゴム（NR）、イソプレンゴム（IR）、スチレ
ンブタジエンゴム（SBR）、ブタジエンゴム（BR）等か
ら選ばれる１種ないし２種以上からなるゴム100重量部
に対し、シクロペンタジエン樹脂又はジシクロペンタジ
エン樹脂を15〜100重量部配合し加硫したものが適して
いる。

以上の粘性体に、長期間経過後においてもその物性変化
を小さくおさえるために、各種の老化防止剤、酸化防止
剤、オゾン劣化防止剤、安定剤、難燃剤等を混入するこ
とは極めて有効である。

このような本発明の免震装置を製造するには、まず硬質
板と軟質板とを交互に積層して接着剤あるいは共加硫す
ることにより接着して免震ゴムを作製する。本発明にお
いて、硬質板の材質としては、金属、セラミックス、プ
ラスチックス、FRP、ポリウレタン、木材、紙板、スレ
ート板、化粧板などを用いることができる。また軟質板
としては、各種の加硫ゴム、未加硫ゴム、プラスチック
スなどの有機材料、これらの発泡体、アスファルト、粘
土等の無機材料、これらの混合材料など各種のものを用
いることができる。これらの硬質板及び軟質板の形状
は、円形、方形、その他、五角形、六角形等の多角形と
しても良い。

次いで、作製された免震ゴムの中心部に円筒状空間を形
成し、この空間内に粘性体と固体物質とを封入する。な
お、この際、予め中心部をあけたリング状の硬質板と軟
質板を積層すれば円筒状空間形成工程を省くことができ
る。

免震ゴムの円筒状空間内に粘性体と固体物質とを封入す
るには、これらを円筒状空間内に直接封入しても良い
が、粘性体による硬質板の腐食による金属錆等の発生、
それに基く免震ゴムの軟質板−硬質板の接着剥離、更に
は粘性体の外部への漏れの可能性等を考慮した場合、免
震ゴム本体とは独立に粘性体と固体物質とを封入した特
殊なパックを作り、このパックを円筒状空間内に挿入す
るようにするのが望ましい。

即ち、免震ゴム１の作製にあたって、一方のフランジ３
に第６図に示すような雌螺子孔９を設けると共に、該螺
子孔９に螺合する栓9aを用意しておき、粘性体と固体物
質とを封入したパック13を挿入した後、栓9aで封ずる。
このパック13は、円筒状空間内壁やフランジに固着させ
ても良く、単に挿入するだけでも良い。

パック13を形成する材料としては、特に限定するものは
ないが、ゴム、ポリウレタン、プラスチック、ERP、
紙、革、金属板等が挙げられる。ゴム材料、プラスチッ
ク、FRPとしては、前述の固体物質の材料として例示し
たものが採用可能である。

パック13は、必ずしも１種類の材料で構成される必要は
なく、これらの材料のいくつかを組み合わせて作ること
もできる。例えば、金属とゴム、プラスチックとゴム等
を組み合わせても良い。

このように、免震ゴム本体とパックとを独立に製造する
場合には、これらを一体として製造するのに比べ、はる
かに容易に製造することが可能であり、低コスト化が可
能である。しかも、この場合には、パックのみ、あるい
は免震ゴムのみを交換することも可能である。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明の免震装置は、免震効果と共
にダンパー効果を具備するため、地震発生時の揺れは免
震構造体に吸収され、建物に伝えられる揺れの程度が減
少される。このため大地震の発生時においても、建物と
他の構造物とが衝突したり、水管、ガス管、配線等の備
品が破壊することが防止される。

なお、本発明の免震装置は免震効果の他に、除振（防
振、抑振）等の優れた効果も十分に期待できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る免震装置を示す縦断面
図、第２図（ａ）、（ｂ）は従来の免震装置を示し、第
２図（ａ）は縦断面図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の
Ｂ−Ｂ線に沿う横断面図である。第３図は第２図
（ａ）、（ｂ）に示す免震装置の変形時を示す縦断面図
である。第４図は本発明の別の実施例に係る免震装置を
示す縦断面図である。第５図（ａ）〜（ｅ）は、各々、
本発明の免震装置に採用し得る仕切部材の例を示す斜視
図、第５図（ｆ）は同断面図である。第６図は本発明の
免震装置の製造例を説明する縦断面図である。１……免震ゴム、２……粘性体、３、４……フランジ、５……球状体、６……柱状体、８……仕切部材、 10……免震装置、11……硬質板、 12……軟質板、13……パック。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の剛性を有する硬質板と粘弾性的性
質を有する軟質板とを交互に貼り合わせた免震装置にお
いて、中心部に円筒状の空間を設け、この円筒状空間内
に粘性体と固体物質を封入した免震装置であって、該粘
性体は該空間内の固体物質以外の隙間部分を埋めるよう
に封入されていることを特徴とする免震装置。
【請求項２】固体物質は該円筒状空間内を仕切ってセル
を形成する仕切部材であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の免震装置。
【請求項３】固体物質は球状体であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の免震装置。
【請求項４】固体物質は柱状体であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の免震装置。
【請求項５】固体物質は円盤状であって、盤面方向を前
記円筒状空間の軸心方向と垂直方向にして複数枚配設さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
の免震装置。