專利名稱:滑動式層疊板支撐件以及構(gòu)造物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及滑動式層疊板支撐件以及構(gòu)造物。本申請主張在2007年3月16日申請的日本專利申請第2007-69492 的優(yōu)先權(quán),在這里引用其內(nèi)容。
背景技術(shù):
針對地震力的構(gòu)造物的結(jié)構(gòu)主要有耐震結(jié)構(gòu)、免震結(jié)構(gòu)、制振結(jié)構(gòu), 分別提出了各種各樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法用于應(yīng)用的裝置。并且,作為免震 結(jié)構(gòu),提出了層疊橡膠隔振器等的柔性基部構(gòu)造和滑動式隔振器等的機 械絕緣法。層疊橡膠隔振器是使橡膠和鋼板交替層疊成的。因為橡膠被夾在鋼 板之間,即使對層疊橡膠隔振器施加垂直負荷,橡膠的橫向擴展的變形 被鋼板限制,從而不產(chǎn)生大的變形。并且,由于橡膠具有對于水平方向 的力剪切剛度柔和的特性和較大的變形能力,所以使構(gòu)造物的周期特性 長期化。另一方面,滑動式隔振器是通過在上部構(gòu)造體和下部構(gòu)造體之間滑 動來減少地震力輸入時的水平力的裝置?;瑒邮礁粽衿鲗盈B橡膠串聯(lián) 排列,在層疊橡膠的端面具有粘接PTFE(聚四氟乙烯)材料的彈性滑動支 撐件部。在日本專利文獻特開平2-153137號公報以及日本專利文獻特開平 6-158910號公報中公開有涉及層疊橡膠隔振器的技術(shù),在日本專利文獻 特開平9-195571號公報以及日本專利第3563669號說明書中公開有涉及 將層疊橡膠隔振器和滑動式隔振器組合而成的滑動式層疊橡膠隔振器的技術(shù)。在日本專利文獻特開平2-153137號公報以及日本專利文獻特開平 6-158910號公報公開的層疊橡膠隔振器中,橡膠和鋼板以非粘接的狀態(tài) 層疊。并且,層疊橡膠隔振器的下部以及上部,分別固定在構(gòu)造物的下 部構(gòu)造體、上部構(gòu)造體上。能夠比較容易制造該層疊橡膠隔振器,但在 設(shè)有層疊橡膠隔振器的構(gòu)造物上,例如由地震力而產(chǎn)生雖然低于橡膠的 摩擦力的程度但較大的力時,由于在層疊橡膠隔振器上發(fā)生的較大的水 平變形,橡膠和鋼板的局部產(chǎn)生偏移,因此有層疊橡膠的高度降低、上 部構(gòu)造體傾斜這樣的問題。另外,例如當(dāng)因地震力產(chǎn)生超過橡膠的摩擦 力的力時,在橡膠和鋼板之間產(chǎn)生大的偏移,并且因為該變形保留,有 層疊橡膠隔振器不能保持高度及形狀、上部構(gòu)造體傾斜這樣的問題。其 結(jié)果,有恢復(fù)構(gòu)造物需要很大的工夫的問題。另夕卜,在日本專利文獻特開平9-195571號公報以及專利第3563669號說明書中公開的用于滑動式層疊橡膠隔振器的層疊橡膠隔振器上,使 用硫化粘接式層疊橡膠隔振器。為了制造硫化粘接式層疊橡膠隔振器, 將硫化處理前的橡膠和鋼板層疊后,為了一體成型而進行熱處理、或需 要成型用的金屬模具,存在工序復(fù)雜的問題。并且,其結(jié)果硫化粘接式 層疊橡膠隔振器存在制造成本高這樣的問題。另外,存在因一體成型而 重量變重,現(xiàn)場的構(gòu)件設(shè)置和更換需要大型重機等這樣的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的,本發(fā)明其目的在于提供一種摩擦 系數(shù)容易調(diào)節(jié)、能夠提高變形性能、能夠添加因摩擦產(chǎn)生的衰減的、新 穎的并改進的滑動式層疊板支撐件以及構(gòu)造物。本發(fā)明的滑動式層疊板支撐件的第一種方式,包括層疊部,硬質(zhì) 的剛性構(gòu)件和軟質(zhì)的彈性構(gòu)件以整面或部分非粘接的方式交替層疊多 個;第一平滑構(gòu)件,與所述層疊部的層疊方向的至少某一端面接觸,并 且表面被平滑化;以及第二平滑構(gòu)件,設(shè)置成與所述第一平滑構(gòu)件接觸、并能夠相對于所述第一平滑構(gòu)件滑動。在本發(fā)明的滑動式層疊板支撐件上輸入水平方向的外力時,在剛性 構(gòu)件和彈性構(gòu)件之間產(chǎn)生摩擦力。由于和彈性構(gòu)件的摩擦力,剛性構(gòu)件 限制彈性構(gòu)件被垂直方向的力而橫向擴展。彈性構(gòu)件可被水平方向的外 力產(chǎn)生彈性變形。另外,輸入外力時,第一平滑構(gòu)件和第二平滑構(gòu)件滑 動。當(dāng)配置在所述層疊部的某一端面的所述剛性構(gòu)件和所述第一平滑構(gòu) 件接觸時,所述第一平滑構(gòu)件和所述第二平滑構(gòu)件之間的第一摩擦系數(shù) 是比所述剛性構(gòu)件和所述彈性構(gòu)件之間的第二摩擦系數(shù)以及所述剛性構(gòu) 件和所述第一平滑構(gòu)件之間的第三摩擦系數(shù)中的任意一個都小的值。另外,當(dāng)配置在所述層疊部的某一端面的所述彈性構(gòu)件和所述第一 平滑構(gòu)件接觸時,所述第一平滑構(gòu)件和所述第二平滑構(gòu)件之間的第一摩 擦系數(shù)是比所述剛性構(gòu)件和所述彈性構(gòu)件之間的第二摩擦系數(shù)以及所述 彈性構(gòu)件和所述第一平滑構(gòu)件之間的第四摩擦系數(shù)中的任意一個都小的 值。根據(jù)本發(fā)明,第一平滑構(gòu)件和第二的平滑構(gòu)件比其他構(gòu)成構(gòu)件間的 層更早開始滑動。上述剛性構(gòu)件的鋼板例如也可以是構(gòu)造用鋼等普通鋼板或不銹鋼等 特殊鋼板。上述彈性構(gòu)件的橡膠例如也可以是天然橡膠和丁二烯橡膠、 氨基甲酸乙酯橡膠、硅橡膠等的合成橡膠。由含有四氟乙烯樹脂、超高分子量聚酯樹脂、或者聚酰胺類樹脂的 材料形成所述第一平滑構(gòu)件。上述第二平滑構(gòu)件可以是以不銹鋼、普通 鋼、鋁或者包層鋼等的金屬制作,或者也可以是以塑料制作。也可以對上述第二平滑構(gòu)件的表面,實施降低第一平滑構(gòu)件和第二 平滑構(gòu)件之間的摩擦的表面處理,例如涂敷氟樹脂外層和潤滑脂等的潤 滑劑。另外,也可以在所述層疊部的軸向中心的插栓部,例如插入鉛和 錫等的金屬插栓。本發(fā)明的滑動式層疊板支撐件的第二種方式,配置在構(gòu)造物的上部構(gòu)造體和支持所述上部構(gòu)造體的下部構(gòu)造體之間,包括層疊部,硬質(zhì) 的剛性構(gòu)件和軟質(zhì)的彈性構(gòu)件以整面或者部分非粘接的方式交替層疊多 個;第一平滑構(gòu)件,與所述層疊部的所述上部構(gòu)造體側(cè)以及所述下部構(gòu) 造體側(cè)的至少某一端面接觸,并且表面被平滑化;以及第二平滑構(gòu)件, 設(shè)置成與所述上部構(gòu)造體以及所述下部構(gòu)造體的至少任意一個貼緊、并 和所述第一平滑構(gòu)件接觸且能夠相對于所述第一平滑構(gòu)件滑動。在所述第二平滑構(gòu)件和所述上部構(gòu)造體或者所述下部構(gòu)造體之間還 具有鋼制構(gòu)件。根據(jù)該方式,滑動式層疊板支撐件被鋼制構(gòu)件支持。本發(fā)明的構(gòu)造物,包括上部構(gòu)造體;支持所述上部構(gòu)造體的下部 構(gòu)造體;以及滑動式層疊板支撐件,配置在所述上部構(gòu)造體和所述下部 構(gòu)造體之間;所述滑動式層疊板支撐件包括層疊部,硬質(zhì)的剛性構(gòu)件 和軟質(zhì)的彈性構(gòu)件以整面或者部分非粘接的方式交替層疊多個;第一平 滑構(gòu)件,與所述層疊部的所述上部構(gòu)造體以及所述下部構(gòu)造體側(cè)的至少 某一端面接觸,并且表面被平滑化;以及第二平滑構(gòu)件,設(shè)置成與所述 上部構(gòu)造體以及所述下部構(gòu)造體的至少某一個貼緊,并與所述第一平滑 構(gòu)件接觸且能夠相對于第一平滑構(gòu)件滑動。根據(jù)本發(fā)明,能夠?qū)盈B部的剛性構(gòu)件、彈性構(gòu)件和第一平滑構(gòu)件、 第二平滑構(gòu)件分割為小型且重量輕的部件,來搬入現(xiàn)場。因此,能夠提 高在現(xiàn)場的設(shè)置和各構(gòu)件的替換等的施工性能。另外,因為在構(gòu)造物上 設(shè)有滑動式層疊板支撐件,因此當(dāng)對構(gòu)造物輸入水平方向的外力時,在 剛性構(gòu)件和彈性構(gòu)件之間產(chǎn)生摩擦力,彈性構(gòu)件被水平方向的外力發(fā)生 彈性變形,能夠吸收外力。另外,輸入外力時,第一平滑構(gòu)件和第二平 滑構(gòu)件滑動。由于與彈性構(gòu)件之間的摩擦力,滑動式層疊板支撐件的剛 性構(gòu)件限制彈性構(gòu)件被垂直方向的力而橫向擴展。本發(fā)明的滑動式層疊板支撐件的調(diào)整方法的第一種方式,所述滑動 式層疊板支撐件包括層疊部,硬質(zhì)的剛性構(gòu)件和軟質(zhì)的彈性構(gòu)件以整 面或者部分非粘接的方式交替層疊多個;第一平滑構(gòu)件,與配置在所述 層疊部的層疊方向的至少某一端面的所述剛性構(gòu)件接觸,并且表面被平滑化;以及第二平滑構(gòu)件,設(shè)置成與所述第一平滑構(gòu)件接觸、并能夠相 對于所述第一平滑構(gòu)件滑動,所述滑動式層疊板支撐件的調(diào)整方法,調(diào) 整所述第一平滑構(gòu)件和所述第二平滑構(gòu)件之間的第一摩擦系數(shù)、所述剛 性構(gòu)件和所述彈性構(gòu)件之間的第二摩擦系數(shù)、以及所述剛性構(gòu)件和所述 第一平滑構(gòu)件之間的第三摩擦系數(shù),以便在對所述滑動式層疊板支撐件輸入規(guī)定的外力時,使所述第一平滑構(gòu)件和所述第二平滑構(gòu)件滑動。根 據(jù)本發(fā)明,為了能夠變更構(gòu)成構(gòu)件相互之間的摩擦系數(shù),能夠更加自由 的決定同第一平滑構(gòu)件與第二平滑構(gòu)件之間的滑動相關(guān)聯(lián)的摩擦系數(shù)的 值。其結(jié)果,能夠提供精度更高的滑動式層疊板支撐件,以便在達到規(guī) 定以上的外力時,滑動機構(gòu)開始滑動。本發(fā)明的滑動式層疊板支撐件的調(diào)整方法,所述滑動層疊板支撐件 包括層疊部,硬質(zhì)的剛性構(gòu)件和軟質(zhì)的彈性構(gòu)件以整面或部分非粘接 的方式交替層疊多個;第一平滑構(gòu)件,與配置在所述層疊部的層疊方向 的至少某一端面上的所述彈性構(gòu)件接觸,并且表面被平滑化;以及第二 平滑構(gòu)件,設(shè)置成與所述第一平滑構(gòu)件接觸、并能夠相對于所述第一平 滑構(gòu)件滑動,所述滑動式層疊板支撐件的調(diào)整方法,調(diào)整所述第一平滑 構(gòu)件和所述第二平滑構(gòu)件之間的第一摩擦系數(shù)、所述剛性構(gòu)件和所述彈 性構(gòu)件之間的第二摩擦系數(shù)、以及所述彈性構(gòu)件和所述第一平滑構(gòu)件之 間的第四摩擦系數(shù),以便在對所述滑動式層疊板支撐件輸入規(guī)定的外力 時,使所述第一平滑構(gòu)件和所述第二平滑構(gòu)件滑動。根據(jù)本發(fā)明,容易調(diào)節(jié)摩擦系數(shù),能夠提高變形性能,能夠添加因 摩擦產(chǎn)生的衰減。
圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的層疊橡膠隔振器的側(cè)視圖。 圖2是表示該實施方式的層疊橡膠隔振器的變更例子的側(cè)視圖。 圖3是表示該實施方式的層疊橡膠隔振器的變更例子的側(cè)視圖。 圖4是表示該實施方式的層疊橡膠隔振器的變更例子的側(cè)視圖。圖5是表示該實施方式的層疊橡膠隔振器的動作的側(cè)視圖。 圖6是表示該實施方式的層疊橡膠隔振器的動作的側(cè)視圖。 圖7是表示本發(fā)明的第二實施方式的層疊橡膠隔振器的側(cè)視圖。
具體實施方式
下面,參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行詳細說明。另外, 對于在本說明書以及圖中具有實質(zhì)相同的功能結(jié)構(gòu)的構(gòu)成要素,通過賦 予相同的附圖標記省略重復(fù)說明。<第一實施方式的結(jié)構(gòu)>首先,對本發(fā)明的第一實施方式的層疊橡膠隔振器(即滑動式層疊 板支撐件)的結(jié)構(gòu)進行說明。圖1是表示本實施方式的層疊橡膠的側(cè)視 圖。圖2、 3是表示本實施方式的層疊橡膠隔振器的變更例子的側(cè)視圖。 在圖1中,示出在下部側(cè)設(shè)有PTFE板層110的實施方式。另一方面,在 圖2中,示出PTFE板層110設(shè)在上部側(cè)的變更例子;在圖3中,示出 PTFE板層110設(shè)在上部側(cè)及下部側(cè)的變更例子。在這里,層疊橡膠隔振 器100是滑動式層疊板支撐件的一個例子。層疊橡膠隔離板100具有鋼板層102、橡膠板層104、PTFE板層110、 不銹鋼板層120、法蘭盤部130a、 130b。在這里,鋼板層102是剛性構(gòu) 件的一個例子,橡膠板層104是彈性構(gòu)件的一個例子,PTFE板層110是 第一平滑構(gòu)件的一個例子,不銹鋼板層120是第二平滑構(gòu)件的一個例子, 法蘭盤部130a、 130b是鋼制構(gòu)件的一個例子。層疊橡膠隔振器100是為了將免震結(jié)構(gòu)應(yīng)用于構(gòu)造物上而使用的裝 置,能夠抑制向構(gòu)造物輸入的從外部來的力,例如地震力。層疊橡膠隔 振器100被設(shè)置在構(gòu)造物的下部構(gòu)造體150上,支持上部構(gòu)造體160。即, 層疊橡膠隔振器100被設(shè)置在下部構(gòu)造體150和上部構(gòu)造體160之間。 在這里,所說的構(gòu)造物是樓房和住宅等建筑構(gòu)造物、橋等土木構(gòu)造物、 工廠設(shè)備等的工業(yè)構(gòu)造物。下部構(gòu)造體150是構(gòu)造物的基礎(chǔ)、橋墩等,上部構(gòu)造物160是由地面、柱子、壁等構(gòu)成的主體部分、橋的主梁、主 結(jié)構(gòu)等。另外,在圖1~3中表示的下部基板140a、上部基板140b例如是鋼 板制的構(gòu)件,用錨栓將下部基板140a、上部基板140b分別設(shè)置在下部構(gòu) 造體150和上部構(gòu)造體160,以使下它們分別構(gòu)成一體。例如使用固定螺 絲,將層疊橡膠隔振器100的法蘭盤部130a、 130b和下部基板140a、上 部基板140b相結(jié)合。其結(jié)果,層疊橡膠隔離板100與下部構(gòu)造體150或 者上部構(gòu)造體160結(jié)合。另外,也可以不將下部基板140a、上部基板140b 和法蘭盤部130a、 130b各自作為部件,可作為分別在上部、下部一體化 地固定基板和法蘭盤部的部件。在該情況下,通過在上下設(shè)置的上述一 體化部件,可用錨栓把層疊橡膠隔離板100與下部構(gòu)造體150或者上部 構(gòu)造體160結(jié)合。接下來,詳細說明層疊橡膠隔振器100的各構(gòu)成構(gòu)件。 鋼板層102例如是鋼板制的圓板狀構(gòu)件。鋼板層102由多個層構(gòu)成, 設(shè)在橡膠板104之間。鋼板層102的層數(shù),在圖1 圖3中是三層,但根 據(jù)設(shè)計條件可以改變。通過設(shè)置鋼板層102,即使對層疊橡膠隔振器IOO 施加垂直負荷,橡膠板層104橫向擴展的變形被鋼板層102限制而不產(chǎn) 生大的變形。橡膠板104例如是由硫化橡膠構(gòu)成的圓板狀構(gòu)件。橡膠板層104由 多個層構(gòu)成,設(shè)在鋼板層102之間。橡膠板層104的層數(shù)在圖1中是2 層,在圖2、圖3中是3層,但根據(jù)設(shè)計條件可以改變。橡膠板層104對 于水平方向的力,其剪切剛度柔和。鋼板層102和橡膠板層104被層疊以相互接觸,但不是將兩者的相 對的面全面地使用粘接劑等粘接。例如,層疊橡膠隔振器100的層疊部 是由鋼板層102和橡膠板層104以完全非粘接的狀態(tài)單純地層疊而構(gòu)成 的。另外,鋼板層102和橡膠板層104在用少的力量能夠分離的范圍內(nèi) 部分粘接的狀態(tài)下層疊。本實施方式的層疊橡膠隔振器100是僅通過單 純地重疊就能夠制造的,因此,同硫化粘接式層疊橡膠隔振器相比,能夠以快速且容易的工序制造。另外,鋼板層102也可以具有比橡膠板104大的面積。鋼板層102 從橡膠板層104突出,由此在鋼板層102因來自外部的力被破壞時,比 橡膠板更加突出,所以能夠容易確認層疊橡膠隔振器IOO是否完整。PTFE板層IIO例如是由四氟乙烯樹脂(聚四氟乙烯PTFE)構(gòu)成 的板狀構(gòu)件。另外,也可以代替PTFE板層IIO使用摩擦系數(shù)小的材料, 例如,能夠適用超高分子量聚酯樹脂或者聚酰胺類樹脂等合成樹脂板狀 構(gòu)件。如圖1~圖3所示,必須和不銹鋼板層120接觸來配置PTFE板層 110。進一步,例如,如圖1所示,在層疊橡膠隔振器100的下部側(cè),與 鋼板層102接觸來配置PTFE板層110。另外,PTFE板層110的配置不 限于上述的例子,例如,如圖2所示,也可以在層疊橡膠隔振器100的 上部側(cè),與鋼板層102接觸來配置PTFE板層110。另外,如圖3所示, 也可以和橡膠板104接觸來配置PTFE板層110。不銹鋼板層120例如是不銹鋼制的板狀構(gòu)件。另外,代替不銹鋼, 也可以使用板狀的具有合適強度的其他材料。在這里所說的其他材料例 如包含普通鋼、鋁或者包層鋼等金屬、或者塑料等。不銹鋼板層120如 圖卜圖3所示,禾[3PTFE板層接觸被安裝。另外,如圖1 圖3所示,不 銹鋼板層120固定在法蘭盤部130a、 130b。另外,為了減少與PTFE板 層的摩擦力,也可以對不銹鋼板層120實施表面處理。這里所說的表面 處理,例如包括涂敷、貼附或者烤漆處理含有氟樹脂的涂料等低摩擦材 料,以及涂敷潤滑脂等。再者,作為低摩擦材料的含有氟樹脂涂料包含 PTFE等。法蘭盤部130a、 130b例如是鋼制的板狀構(gòu)件。例如,如圖1所示, 在層疊橡膠隔振器100的上部側(cè),法蘭盤部130b和鋼板層102連接。例 如,通過溶接或者螺栓連接來接合法蘭盤130b和鋼板層102。另外,層 疊橡膠隔振器100的上部以及下部的法蘭盤部130a、 130b和鋼板層102、 橡膠板層104接觸的關(guān)系,不限于圖l表示的例子。例如,如圖2所示, 也可以在層疊橡膠隔振器100的下部側(cè),與法蘭盤部130a接觸來設(shè)置橡膠板層104。另外,在法蘭盤部130a、 130b上,在層疊橡膠隔振器100 的上部側(cè)以及下部側(cè)的至少任何一個設(shè)有不銹鋼板層120。另外,如圖4所示,也可以在層疊的鋼板層102和橡膠板層104的 中心設(shè)有圓筒狀的貫通孔200,在該貫通孔200中插入鉛或錫等金屬制的 插栓部210。該插栓部210具有吸收能量的減震器的功能。另外,在本實 施方式,因為在PTFE板層110和不銹鋼板層120之間發(fā)生滑動,所以鋼 板層102、橡膠板層104的變形比沒有滑動機構(gòu)的層疊橡膠隔振器小。從 而,在本實施方式,插栓部210不需要進行大變形。接著,對PTFE板層llO、不銹鋼板層120、鋼板層102、橡膠板層 104各自的層間的摩擦系數(shù)的設(shè)定進行說明。將在圖1以及圖2表示的 PTFE板層(相當(dāng)于本發(fā)明第一平滑構(gòu)件)IIO和不銹鋼板層(相當(dāng)于本 發(fā)明的第二平滑構(gòu)件)120之間的摩擦系數(shù)(第一摩擦系數(shù))設(shè)為^,將 鋼板層(相當(dāng)于本發(fā)明的剛性構(gòu)件)102和橡膠板層(相當(dāng)于本發(fā)明的彈 性構(gòu)件)104之間的摩擦系數(shù)(第二摩擦系數(shù))設(shè)為^,將PTFE板層 110和鋼板層102之間的摩擦系數(shù)(第三摩擦系數(shù))設(shè)為&。進一步,將如 圖3所示的PTFE板層110和橡膠板層104之間的摩擦系數(shù)(第四摩擦系 數(shù))設(shè)為m。在本實施方式中,摩擦系數(shù)^被設(shè)定為比摩擦系數(shù)w、 ^、 ^小。 通過在PTFE板層110和不銹鋼板層120之間的摩擦系數(shù)^被設(shè)定為比 其他層間的摩擦系數(shù)小,由此在對層疊橡膠隔振器100輸入規(guī)定以上的 水平方向的力例如地震力時,在PTFE板層110和不銹鋼板層120之間產(chǎn) 生滑動。當(dāng)該滑動產(chǎn)生時,因為在其他層間已經(jīng)不會有使產(chǎn)生滑動的外 力輸入,在PTFE板層110和鋼板層102之間、鋼板層102和橡膠板層 104之間不會產(chǎn)生滑動。其結(jié)果,PTFE板層110、鋼板層102、橡膠板層 104沒有相互粘接,但通過事先如上述那樣設(shè)定和管理摩擦系數(shù),即使輸 入某些力以上的地震力,PTFE板層110、鋼板層102、橡膠板層104能 夠保持一體。另外,根據(jù)本實施方式,PTFE板層llO、不銹鋼板層120、鋼板層102、橡膠板層104通過相互粘接或者非粘接的方式層疊,能夠任意設(shè)定摩擦系數(shù)&、 &、 m。從而,能夠以更高的精度設(shè)計和制造層疊橡膠隔振器IOO,以便在達到所規(guī)定的外力時,PTFE板層IIO和不銹鋼板層120 間能夠滑動。(第一實施方式的動作)接著,對向本實施方式的層疊橡膠隔振器100輸入地震力等外力時 的層疊橡膠隔振器的動作進行說明。圖5、圖6是表示本實施方式的層疊 橡膠隔振器的動作的側(cè)視圖。圖5、圖6所示的層疊橡膠隔振器100具有 和圖1所示的層疊橡膠隔振器IOO相同的結(jié)構(gòu)。發(fā)生中小地震時,因橡膠板層104彈性變形,圖5所示的層疊橡膠 隔振器100傾斜,由此構(gòu)造物震動。由于橡膠板層104的彈性變形,周 期特性長期化,能夠降低地震力。圖5示出層疊橡膠隔振器100的上部 側(cè)從原來的位置移動長度L1的狀態(tài)。這時,摩擦系數(shù)為m的PTFE板層 IIO和不銹鋼板層120之間的摩擦力比地震力大,在PTFE板層110和不 銹鋼板層120之間不產(chǎn)生滑動。另一方面,發(fā)生大地震時,地震力比摩擦系數(shù)為^的PTFE板層110 和不銹鋼板層120之間的摩擦力大,PTFE板層110和不銹鋼板層120之 間發(fā)生滑動。但是,因為摩擦系數(shù)k、^W比摩擦系數(shù)m大,在鋼板層 102、橡膠板層104不發(fā)生滑動,在PTFE板層110上層疊的鋼板層102、 橡膠板層104隨著上部構(gòu)造體160 —體地滑動。圖6示出層疊橡膠隔振 器100的PTFE板層110之上的各構(gòu)成構(gòu)件,以及上部構(gòu)造體160從原來 的位置滑動長度L2的狀態(tài)。如上所述,在大地震時,在PTFE板層110和不銹鋼板層120之間 發(fā)生滑動,由此層疊橡膠隔振器100通過吸收地震力,并且通過摩擦產(chǎn) 生的能量消耗,能夠降低地震力。另外,根據(jù)本實施方式,因為摩擦系 數(shù)w比摩擦系數(shù)&、 ^、 m小,在PTFE板層110和不銹鋼板層120之間, 首先發(fā)生滑動,鋼板層102、橡膠板層104不會發(fā)生偏移。其結(jié)果,本實施方式的層疊橡膠隔振器100在地震發(fā)生后也能夠維持相同的高度H(參 照圖1)。按照如上所述,根據(jù)本實施方式的層疊橡膠隔振器100,只要將鋼 板層102和橡膠板層104通過非粘接或者部分粘接的方式層疊就可以, 同硫化粘接式層疊橡膠隔振器相比,不需要為產(chǎn)生硫化反應(yīng)的熱處理和 成形金屬模具,能夠簡化設(shè)備和制造工序。并且,相對于硫化反應(yīng)需要 半天以上,本實施方式能夠削減制造需要的時間和成本。另外,由于鋼 板層、橡膠板層一體化,硫化粘接式層疊橡膠隔振器在外力輸入時的允 許變形受到橡膠的變形能力的限制,但是,由于本實施方式的層疊橡膠 隔振器100具有由PTFE板層110、不銹鋼板層120構(gòu)成的滑動機構(gòu),所 以能夠?qū)⒃试S變形量設(shè)定為較大。并且,通過具有滑動機構(gòu),能夠?qū)⒃试S變形量設(shè)定為較大,因此在 適用本實施方式的層疊橡膠隔振器100的免震結(jié)構(gòu)的情況下,通用硫化 粘接式層疊橡膠隔振器的情況相比,能夠減少鋼板層102、橡膠板層104 的層數(shù)。其結(jié)果,能夠?qū)盈B橡膠隔振器100的高度H (參照圖1)抑制 為較低。從而,能夠?qū)盈B橡膠隔振器100的設(shè)置深度設(shè)為比現(xiàn)有技術(shù) 淺,能夠降低設(shè)置成本。具體地說,要求水平變形量是900mm時,在現(xiàn)有的硫化粘接式橡膠 隔振器的情況下,若將極限剪切形變設(shè)為400%,則橡膠板層的總厚度是 225mm;在現(xiàn)有的單純層疊橡膠隔振器的情況下,若將極限剪切形變設(shè) 為300%,則橡膠板層的總厚度是300mm。另一方面,根據(jù)本實施方式,極限水平型變形量不是以橡膠的剪切形變量規(guī)定的。因此,可不根據(jù)要 求的水平變形量,將橡膠板層104的總厚度設(shè)為比現(xiàn)有技術(shù)薄。再者,在現(xiàn)有的沒有層疊橡膠隔振器的滑動式隔振器的情況下,在 中小地震時微小的形變區(qū)域,因為水平方向的剛性較高,有時加速度響 應(yīng)變大。并且,由于滑動式隔振器在輸入外力時很難追隨基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動,所 以基礎(chǔ)和滑動式隔振器接觸的部分的面壓力分散,有可能破壞基礎(chǔ)和滑 動式隔振器。另一方面,根據(jù)本實施方式,因為除了滑動機構(gòu)還有鋼板層102和橡膠板層104,所以水平方向的剛性小。另外,因為有橡膠板層 104,能夠追隨基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動,不會在基礎(chǔ)和層疊橡膠隔振器100上產(chǎn)生不良 狀況。另外,現(xiàn)有的轉(zhuǎn)動支撐件因為允許的表面壓力小,裝置有大型化的 傾向,但根據(jù)本實施方式的層疊橡膠隔振器100,能夠?qū)⒀b置小型化,能 夠削減制造成本和設(shè)置成本。并且,在沒有PTFE板層llO、不銹鋼板層120,只是將鋼板層、橡 膠板層單純地層疊的現(xiàn)有的單純層疊橡膠隔振器中,和本實施方式同樣 不需要硫化粘接工序。但是,在單純層疊橡膠隔振器中,當(dāng)產(chǎn)生雖然低 于橡膠的摩擦力但較大的力時,由于在層疊橡膠隔振器上產(chǎn)生的較大的 水平變形,橡膠和鋼板局部產(chǎn)生偏移,P-S特性變得不穩(wěn)定,存在有發(fā) 生垂直方向的下沉行進的問題。再者,例如,以lOMPa程度的面壓力, 產(chǎn)生橡膠的剪切形變大約是300%的大變形的情況下,鋼板層、橡膠板層 之間產(chǎn)生大偏移, 一旦發(fā)生偏移,就不能恢復(fù)到原來的形狀,因此在構(gòu) 造物的復(fù)原上產(chǎn)生很大的成本。另一方面,根據(jù)本實施方式的層疊橡膠隔離部100,具有由PTFE 板層110、不銹鋼板層120構(gòu)成的滑動機構(gòu)。從而,在大變形時,鋼板層 102和橡膠板層104在圖1所示的結(jié)構(gòu)中,與上部構(gòu)造體160 —體地滑動, 或者在圖2所示的結(jié)構(gòu)中,與下部構(gòu)造體150—體地滑動。因此,本實 施方式的層疊橡膠隔振器100比現(xiàn)有的單純的層疊橡膠隔振器相比,提 高變形能力。另外,能夠?qū)⑾鹉z板層104的剪切變形抑制在規(guī)定值以下, 不發(fā)生垂直方向的沉入,層疊橡膠隔振器IOO表現(xiàn)穩(wěn)定的P-S特性,具 有穩(wěn)定的支持耐力。按照以上所述,根據(jù)本實施方式的層疊橡膠隔振器100,能夠降低 制造成本,并且容易調(diào)節(jié)摩擦系數(shù),提高輸入外力時的形變性能,能夠 添加因摩擦產(chǎn)生的衰減。以上,參照附圖對本發(fā)明優(yōu)選的實施方式進行了說明,但本發(fā)明不 言而喻不限于上述的例子。如果是本領(lǐng)域的技術(shù)人員,在權(quán)利要求所述的范圍內(nèi),能夠想到各種變更的例子或者修改的例子是顯而易見的,這 些也當(dāng)然認為屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。例如,在所述實施方式中,對在圖1所示的層疊橡膠隔振器100的 下部側(cè)設(shè)置PTFE板層110、不銹鋼板層120的情況下的層疊橡膠隔振器 100的動作和效果進行了說明,但對在如圖2所示的層疊橡膠隔振器100 的上部側(cè)、在圖3所示的層疊橡膠隔振器100的上部側(cè)以及下部側(cè)設(shè)置 PTFE板層llO、不銹鋼板層120的情況下的動作和效果也是相同的。另 外,在圖3所示的層疊橡膠隔振器100,若輸入大地震等大的外力,則被 上下兩個PTFE板層IIO夾的鋼板層102和橡膠板層104,將會與下部構(gòu) 造體150、上部構(gòu)造體160的一個或者兩者的動作無關(guān)地動作。(第二實施方式的結(jié)構(gòu))接著,對本發(fā)明的第二實施方式的層疊橡膠隔振器(即滑動式層疊 板支撐件)的結(jié)構(gòu)進行說明。圖7是表示本實施方式的層疊橡膠隔振器 的側(cè)視圖。另外,在上述第一種實施方式己經(jīng)說明的結(jié)構(gòu)要素賦予相同 的附圖標記,省略說明。層疊橡膠隔振器200具有鋼板層102、橡膠板層104、PTFE板層110、 不銹鋼板層120、鋼板層(相當(dāng)于本發(fā)明的剛性構(gòu)件)202、橡膠板層(相 當(dāng)于本發(fā)明的彈性構(gòu)件)204、法蘭盤部130a、 130b。層疊橡膠隔振器200的層疊部包括單純層疊橡膠部206、硫化粘接 式層疊橡膠部208。單純層疊橡膠部206的鋼板層102和橡膠板層104和 上述第一種實施方式同樣,以完全非粘接的狀態(tài)單純地層疊?;蛘撸?板層102和橡膠板層104在以少的力量能夠分離的范圍內(nèi)部分粘接的狀 態(tài)層疊。鋼板層102的層數(shù)以及橡膠板層104的層數(shù)在圖7中都是1層, 但可根據(jù)設(shè)計條件改變。硫化粘接式層疊橡膠部208的鋼板層202和橡膠板層204通過硫化 處理交替粘接。鋼板層202例如是鋼板制的圓板狀構(gòu)件。鋼板層202由 多層構(gòu)成,被橡膠板層204夾著設(shè)置。鋼板層202的層數(shù)在圖7是3層,但可根據(jù)設(shè)計條件改變。通過設(shè)置鋼板層202,在硫化粘接式層疊橡膠部 208即使施加垂直負荷,橡膠板層204向橫向擴展的變形受到鋼板層202 的限制,不能產(chǎn)生大的變形。橡膠板204例如是硫化橡膠構(gòu)成的圓板狀 構(gòu)件。橡膠板層204由多層構(gòu)成,被鋼板層202夾著設(shè)置。橡膠板層204 的層數(shù)在圖7是2層,但可根據(jù)設(shè)計條件改變。橡膠板層204對于水平 方向的力,剪切剛性柔和。鋼板層202和橡膠板層204在相互接觸地層 疊的基礎(chǔ)上,通過硫化處理,其被全面粘接。在本實施方式中,將構(gòu)成硫化粘接式橡膠部208的最下部的鋼板層 202和構(gòu)成單純層疊橡膠部206的最上部的橡膠板層104之間的摩擦系數(shù) (第二摩擦系數(shù)),與鋼板層102和橡膠板層104之間的摩擦系數(shù)設(shè)置同 樣,設(shè)為fx2。(第二實施方式的動作)接下來,對向本實施方式的層疊橡膠隔振器200輸入地震力等的外 力時的層疊橡膠隔振器的動作進行說明。發(fā)生中小地震時,橡膠板層104以及橡膠板層204彈性變形,層疊 橡膠隔振器200傾斜,由此構(gòu)造物震動。由于橡膠板層104以及橡膠板 層204的彈性變形,周期特性長期化,能夠降低地震力。此時,摩擦系 數(shù)&的PTFE板層110和不銹鋼板層120之間的摩擦力比地震力大,在 PTFE板層110和不銹鋼板層120之間不產(chǎn)生滑動。另一方面,在發(fā)生大地震時,地震力比摩擦系數(shù)^的PTFE板層110 和不銹鋼板層120之間的摩擦力大,在PTFE板層110和不銹鋼板層120 之間產(chǎn)生滑動。但是,因為摩擦系數(shù)&、 w比摩擦系數(shù)^大,在鋼板層 102和橡膠板層104之間、以及鋼板層202和橡膠板層104之間不產(chǎn)生滑 動,在PTFE板層110之上層疊的單純層疊橡膠部206以及硫化粘接式層 疊橡膠部208,與上部構(gòu)造體160 —同一體地滑動。如上所述,在大地震時,在PTFE板層110和不銹鋼板層120之間 發(fā)生滑動,由此層疊橡膠隔振器200能夠通過吸收地震力、進一步通過摩擦產(chǎn)生的能量消耗,降低地震力。另外,根據(jù)本實施方式,因為摩擦系數(shù)A比摩擦系數(shù)^、 ^小,所以在PTFE板層110和不銹鋼板層120 之間,首先發(fā)生滑動,在鋼板層102和橡膠板層104之間、以及鋼板層 202和橡膠板層104之間不發(fā)生滑動。其結(jié)果,本實施方式的層疊橡膠隔 振器200在地震發(fā)生后也能夠維持相同的高度。按照以上所述,根據(jù)本實施方式的層疊橡膠隔振器200,只要將構(gòu) 成單純層疊橡膠部206的鋼板層102、橡膠板層104通過非粘接或者部分 粘接來層疊就可以,同現(xiàn)有類型的硫化粘接式層疊橡膠隔振器相比,因 為硫化粘接式層疊橡膠的部分少,所以能夠使制造工序簡化,并且能夠 削減制造成本。另外,現(xiàn)有類型的硫化粘接式層疊橡膠隔振器,因為所 有的鋼板層以及橡膠板層一體化,外力輸入時的允許變形受到橡膠的變 形能力限制,而本實施方式的層疊橡膠隔振器200由于具有由PTFE板層 110、不銹鋼板層120構(gòu)成的滑動機構(gòu),所以可將允許變形量設(shè)定為較大。并且,通過具有滑動機構(gòu),能夠?qū)⒃试S變形量設(shè)定為較大,因此在 適用本實施方式的層疊橡膠隔振器200的免震構(gòu)造的情況下,同現(xiàn)有的 硫化粘接式層疊橡膠隔振器相比,能夠減少在由鋼板層102及橡膠板層 104構(gòu)成的單純層疊橡膠部206的層數(shù)上加上由鋼板層202以及橡膠板層 204構(gòu)成的硫化粘接式層疊橡膠部208的層數(shù)的層疊部整體的層數(shù)。從而, 同現(xiàn)有類型的硫化粘接式層疊橡膠隔振器相比,能夠?qū)盈B橡膠隔振器 200的設(shè)置深度設(shè)為較淺,能夠降低設(shè)置成本。再有,在本實施方式中,PTFE板層IIO設(shè)置在下部側(cè),但和上述第 一種實施方式同樣,也可以將PTFE板層IIO設(shè)置在上部側(cè),也可以將 PTFE板層110設(shè)置在上部和下部側(cè)。
權(quán)利要求
1、一種滑動式層疊板支撐件,包括層疊部,硬質(zhì)的剛性構(gòu)件和軟質(zhì)的彈性構(gòu)件以整面或部分非粘接的方式交替層疊多個;第一平滑構(gòu)件,與所述層疊部的層疊方向的至少某一端面接觸,并且表面被平滑化;以及第二平滑構(gòu)件,設(shè)置成與所述第一平滑構(gòu)件接觸、并能夠相對于所述第一平滑構(gòu)件滑動。
2、 如權(quán)利要求1所述的滑動式層疊板支撐件,其特征在于, 當(dāng)配置在所述層疊部的某一端面的所述剛性構(gòu)件和所述第一平滑構(gòu)件接觸吋,所述第一平滑構(gòu)件和所述第二平滑構(gòu)件之間的第一摩擦系數(shù) 是比所述剛性構(gòu)件和所述彈性構(gòu)件之間的第二摩擦系數(shù)以及所述剛性構(gòu) 件和所述第一平滑構(gòu)件之間的第三摩擦系數(shù)中的任意一個都小的值。
3、 如權(quán)利要求1所述的滑動式層疊板支撐件,其特征在于, 當(dāng)配置在所述層疊部的某一端面的所述彈性構(gòu)件和所述第一平滑構(gòu)件接觸時,所述第一平滑構(gòu)件和所述第二平滑構(gòu)件之間的第一摩擦系數(shù) 是比所述剛性構(gòu)件和所述彈性構(gòu)件之間的第二摩擦系數(shù)以及所述彈性構(gòu) 件和所述第一平滑構(gòu)件之間的第四摩擦系數(shù)中的任意一個都小的值。
4、 如權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的滑動式層疊板支撐件,其 特征在于,所述剛性構(gòu)件是鋼板。
5、 如權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的滑動式層疊板支撐件,其 特征在于,所述彈性構(gòu)件是橡膠。
6、 如權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的滑動式層疊板支撐件,其 特征在于,由含有四氟乙烯樹脂、超高分子量聚酯樹脂、或者聚酰胺類樹脂的材料形成所述第一平滑構(gòu)件。
7、 如權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的滑動式層疊板支撐件,其 特征在于,所述第二平滑構(gòu)件是金屬或者塑料制品。
8、 如權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的滑動式層疊板支撐件,其 特征在于,在所述第二平滑構(gòu)件的表面實施了降低所述第一平滑構(gòu)件和所述第 二平滑構(gòu)件之間的摩擦的表面處理。
9、 如權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的滑動式層疊板支撐件,其特征在于,在所述層疊部的軸向中心插入有插栓部。
10、 一種滑動式層疊板支撐件,配置在構(gòu)造物的上部構(gòu)造體和支持 所述上部構(gòu)造體的下部構(gòu)造體之間,包括層疊部,硬質(zhì)的剛性構(gòu)件和軟質(zhì)的彈性構(gòu)件以整面或者部分非粘接 的方式交替層疊多個;第一平滑構(gòu)件,與所述層疊部的所述上部構(gòu)造體側(cè)以及所述下部構(gòu) 造體側(cè)的至少某一端面接觸,并且表面被平滑化;以及第二平滑構(gòu)件,設(shè)置成與所述上部構(gòu)造體以及所述下部構(gòu)造體的至 少任意一個貼緊、并和所述第一平滑構(gòu)件接觸且能夠相對于所述第一平 滑構(gòu)件滑動。
11、 如權(quán)利要求9所述的滑動式層疊板支撐件,其特征在于, 在所述第二平滑構(gòu)件和所述上部構(gòu)造體或者所述下部構(gòu)造體之間還具有鋼制構(gòu)件。
12、 一種構(gòu)造物,其特征在于,包括上部構(gòu)造體;支持所述上部構(gòu)造體的下部構(gòu)造體;以及滑動 式層疊板支撐件,配置在所述上部構(gòu)造體和所述下部構(gòu)造體之間; 所述滑動式層疊板支撐件包括層疊部,硬質(zhì)的剛性構(gòu)件和軟質(zhì)的彈性構(gòu)件以整面或者部分非粘接的方式交替層疊多個;第一平滑構(gòu)件,與所述層疊部的所述上部構(gòu)造體側(cè)以及所述下部構(gòu)造體側(cè)的至少某一端面接觸,并且表面被平滑化;以及第二平滑構(gòu)件,設(shè)置成與所述上部構(gòu)造體以及所述下部構(gòu)造體的至 少某一個貼緊,并與所述第一平滑構(gòu)件接觸且能夠相對于第一平滑構(gòu)件 滑動。
13、 一種滑動式層疊板支撐件的調(diào)整方法,其特征在于,所述滑動式層疊板支撐件包括層疊部,硬質(zhì)的剛性構(gòu)件和軟質(zhì)的彈性構(gòu)件以整面或者部分非粘接的方式交替層疊多個;第一平滑構(gòu)件,與配置在所述層疊部的層疊方向的至少某一端面的 所述剛性構(gòu)件接觸,并且表面被平滑化;以及第二平滑構(gòu)件,設(shè)置成與所述第一平滑構(gòu)件接觸、并能夠相對于所 述第一平滑構(gòu)件滑動,所述滑動式層疊板支撐件的調(diào)整方法,調(diào)整所述第一平滑構(gòu)件和所述第二平滑構(gòu)件之間的第一摩擦系數(shù)、 所述剛性構(gòu)件和所述彈性構(gòu)件之間的第二摩擦系數(shù)、以及所述剛性構(gòu)件 和所述第一平滑構(gòu)件之間的第三摩擦系數(shù),以便在對所述滑動式層疊板 支撐件輸入規(guī)定的外力時,使所述第一平滑構(gòu)件和所述第二平滑構(gòu)件滑 動。
14、 一種滑動層疊板支撐件的調(diào)整方法,其特征在于, 所述滑動層疊板支撐件包括層疊部,硬質(zhì)的剛性構(gòu)件和軟質(zhì)的彈性構(gòu)件以整面或部分非粘接的 方式交替層疊多個;第一平滑構(gòu)件,與配置在所述層疊部的層疊方向的至少某一端面上 的所述彈性構(gòu)件接觸,并且表面被平滑化;以及第二平滑構(gòu)件,設(shè)置成與所述第一平滑構(gòu)件接觸、并能夠相對于所 述第一平滑構(gòu)件滑動,所述滑動式層疊板支撐件的調(diào)整方法,調(diào)整所述第一平滑構(gòu)件和所述第二平滑構(gòu)件之間的第一摩擦系數(shù)、 所述剛性構(gòu)件和所述彈性構(gòu)件之間的第二摩擦系數(shù)、以及所述彈性構(gòu)件 和所述第一平滑構(gòu)件之間的第四摩擦系數(shù),以便在對所述滑動式層疊板 支撐件輸入規(guī)定的外力時,使所述第一平滑構(gòu)件和所述第二平滑構(gòu)件滑 動。
全文摘要
本發(fā)明的滑動式層疊板支撐件,具有層疊部,硬質(zhì)的剛性構(gòu)件和軟質(zhì)的彈性構(gòu)件以整面或部分非粘接的方式交替層疊多個;第一平滑構(gòu)件,與所述層疊部的層疊方向的至少某一端面接觸,并且表面被平滑化;以及第二平滑構(gòu)件,設(shè)置成與所述第一平滑構(gòu)件接觸、并能夠相對于所述第一平滑構(gòu)件滑動。
文檔編號E04H9/02GK101265755SQ20081008294
公開日2008年9月17日 申請日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者中田安洋, 佐伯英一郎, 渡邊厚 申請人:新日鐵工程技術(shù)株式會社