すべり支承装置
【課題】大きな面圧が摺動面に作用しても、水平抵抗力を所望の値に制限し、広い面圧範囲で一定の水平抵抗力が得られ、構造物との取付け部分を小さく抑えることもでき、高層建築物の地震時の応答解析において、荷重変動を考慮せずに解析的検討を容易に行うことのできるすべり支承装置を提供する。
【解決手段】上部構造物２２と下部構造物２３の間に配され、上部構造物又は下部構造物の一方に装着されるすべり板２と、他方に装着され、すべり板に対し摺動自在に配される摺動部材３とを備えたすべり支承装置１において、摺動部材は、高摩擦摺動部材４と、該高摩擦摺動部材よりも低摩擦で摺動する低摩擦摺動部材５とからなり、高摩擦摺動部材が弾性部材９を介して上部構造物を支持するとともに、弾性部材が鉛直方向に所定量Ｈ変形したときに、低摩擦摺動部材の摺動面がすべり板に当接して鉛直方向荷重の支持を開始する。
【解決手段】上部構造物２２と下部構造物２３の間に配され、上部構造物又は下部構造物の一方に装着されるすべり板２と、他方に装着され、すべり板に対し摺動自在に配される摺動部材３とを備えたすべり支承装置１において、摺動部材は、高摩擦摺動部材４と、該高摩擦摺動部材よりも低摩擦で摺動する低摩擦摺動部材５とからなり、高摩擦摺動部材が弾性部材９を介して上部構造物を支持するとともに、弾性部材が鉛直方向に所定量Ｈ変形したときに、低摩擦摺動部材の摺動面がすべり板に当接して鉛直方向荷重の支持を開始する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造物及び土木構造物を支持するすべり支承装置に関し、特に地震時等により生じるすべり支承装置への載荷荷重の増減によるすべり抵抗力の依存軽減に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建築構造物及び土木構造物を免震支持する免震機構として、免震周期に影響を及ぼさずに減衰を好ましく得ることのできるすべり支承装置が使用されている。一般的には、すべり支承装置そのものには復元力がないため、積層ゴム支承装置等の復元力を具備した装置と協働的に使用される場合が多い。
【０００３】
地震等の外力が免震構造物に作用すると、上部構造物を支持する積層ゴム支承装置に水平変形が生じ、該水平変形により、積層ゴム支承装置に作用する軸力が変動するが、特に、免震構造物の周辺に配された免震装置には、上部構造物のロッキングにより比較的大きな軸力変動が作用する。特に高層ビル等のアスペクト比が大きな上部構造物の場合は顕著である。
【０００４】
また、すべり支承装置のすべり材に使用される摩擦材料は、各種依存性を有しているものが多く、面圧依存性、速度依存性、累積のすべり変形依存性等が代表的なものである。そして、これらの依存性を検討する場合に摩擦係数を評価基準にするのが一般的に行われており、主として摩擦係数は面圧に依存するため、面圧依存性の少ない材料及び構造が各種開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３２０６１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、一般的に、すべり支承装置は積層ゴム装置と併用して用いられるため、積層ゴムが大きくせん断変形した際、すべり材に負荷される面圧が大きくなり、摩擦係数が大きく変動し、その結果、すべり免震装置の免震性能が維持できなくなるという問題が示され、地震発生初期段階において安定して免震効果を示し、かつ耐久性に優れ、長期間安定して低い摩擦係数を示し、面圧依存性が極めて少ないすべり免震装置の発明が開示されている。
【０００７】
具体的には、特許文献１によれば、摺動面に塗布するグリース及び摺動面の形状を工夫し、面圧に影響されない安定した摩擦係数を得る技術が開示されているが、面圧と摺動部接触面積との積で求められる載荷荷重と摩擦係数により決定される水平抵抗力は、安定した摩擦係数であっても、摺動部の接触面積が一定であれば面圧に応じて変化することになる。
【０００８】
上記すべり支承装置を実際の免震構造物に適用した場合は、地震時に免震構造物に生じるロッキング等による軸力変動によってすべり支承装置が発生する水平抵抗力が決定されることになり、換言すれば、地震により刻一刻と変化する載荷荷重が把握できない限り正確な水平抵抗力を求めることができず、水平抵抗力（減衰力）を、軸力変動を考慮した載荷荷重をパラメーターとして求めることになり、振動解析を行う上で煩雑にならざるを得ないため、水平抵抗力を一定として解析可能なすべり支承装置が望まれている。
【０００９】
そして、すべり支承装置を高層建築構造物に採用した場合には、高層建築構造物のロッキング作用により非常に大きな支持荷重変動幅となるため、具体的には、面圧幅５〜３０ＭＰのように５倍を超える荷重範囲が作用するため、一般的に言われる、面圧が大きくなると摩擦係数が低下する面圧依存性を考慮しても、すべり支承装置が発生する水平抵抗力が過大な大きさになる虞があり、免震性能そのものに悪影響を及ぼす可能性や、過大な水平抵抗力が想定される結果、すべり支承装置の構造物との取付け部分の損傷や破損を防ぐため、取付け部及びその周辺の構造を大きくする必要があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、大きな面圧がすべり支承装置の摺動面に作用した場合においても、すべり支承装置が発生する水平抵抗力の値が過大にならず、水平抵抗力を所望の値に制限でき、広い面圧範囲で一定の水平抵抗力が得られ、合わせて、構造物との取付け部分を特別大きくすることを必要としないすべり支承装置を提供し、高層建築物の地震時の応答解析において、荷重変動を考慮せずに解析的検討を容易に行うことを可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
高い水平抵抗力、いわゆる減衰力を得るためのすべり支承装置を提供するには、摩擦摺動材料に高摩擦材料を用いることが好適であるが、高摩擦材料を使用したすべり支承装置は、地震時における免震構造物のロッキング等による軸力変動を受けた場合、その面圧依存性により発生する水平抵抗力に大きな影響を受けることになり、高層建築物の地震時の応答解析において荷重変動を考慮して解析的検討を行う必要があった。
【００１２】
他方、低い摩擦係数を示す摺動材料による水平抵抗力の面圧依存性は、そもそも発生する抵抗力自体が小さいこともあり、高い摩擦係数を示す摺動材料の面圧依存性より水平抵抗力として現れる影響が小さいので、高層建築物の地震時の応答解析において荷重変動を考慮することもない。
【００１３】
これら各々の摺動部材の特徴を利用し、すべり支承装置の摺動部材を高摩擦部材と低摩擦部材とを適宜組み合わせる構成として一体的に摺動させる場合、高摩擦部材の荷重変動による水平抵抗力上昇の影響を受けるため、水平抵抗力は高摩擦部材の面積比率に応じて変動を示す結果となり、水平抵抗力の変動を回避するように、低摩擦部材の面積比率を大きくすれば水平抵抗力の軸力変動による影響は大きく受けないが、すべり支承装置は発生する水平抵抗力そのものが小さくなり、効果的な減衰を得ることができないという欠点が生じる。
【００１４】
そこで、本発明者は、高摩擦材料部分に載荷される荷重を所定の大きさに制限するとともに、前記所定量の荷重を超える荷重が載荷された場合には、所定量の荷重以上の荷重増加分を低摩擦材料部分で負担するとともに、所定量の荷重を越えないように調整された高摩擦材料部分と低摩擦材料部分が協働して摺動するように次の構成を採るすべり支承装置の発明に至った。
【００１５】
本発明は、上部構造物と下部構造物の間に配され、該上部構造物又は下部構造物の一方に装着されるすべり板と、他方に装着され、前記すべり板に対し摺動自在に配される摺動部材とを備えたすべり支承装置において、前記摺動部材は、高摩擦摺動部材と、該高摩擦摺動部材よりも低摩擦で摺動する低摩擦摺動部材とからなり、前記高摩擦摺動部材が弾性部材を介して上部構造物を支持するとともに、該弾性部材が鉛直方向に所定量変形したときに、前記低摩擦摺動部材の摺動面が前記すべり板に当接して鉛直方向荷重の支持を開始することを特徴とする。
【００１６】
本構成を採ることで、本発明のすべり支承装置は、弾性部材が鉛直方向に所定量変形する所定量の荷重が加わるまでは、上部構造物を高摩擦摺動部材が摺動自在に支持し、前記所定量の荷重を超え前記弾性部材が所定の鉛直方向弾性変形量になると、上部構造物を高摩擦摺動部材と低摩擦摺動部材とが協働して摺動自在に支持することができる。
【００１７】
所定量の荷重を超えない、換言すれば軸力変動の少ない範囲での本発明によるすべり支承装置の使用においては、高い摩擦係数を示す摩擦部材により大きな水平抵抗力を得ることができ、所定量の荷重を超えるような、換言すれば大きな軸力変動を伴うような使用範囲においては、前記弾性部材に予め設定された弾性変形量が生じ、低摩擦摺動部材の摺動面がすべり材と当接し、低摩擦摺動部材の摺動面で所定量の荷重以上の荷重分を負担することができるため、所定量の荷重を超えた軸力作用後の本発明によるすべり支承装置が生じる水平抵抗力は、所定量の荷重下で発生する高摩擦材料の水平抵抗力に加え、低摩擦材料により得られる水平抵抗力が加わる形になり、すべり支承装置全体としての水平抵抗力は頭打ちになり、過大な水平抵抗力が発生することを防止できる。
【００１８】
上記すべり支承装置において、前記摺動部材を前記上部構造物に装着し、前記低摩擦摺動部材の摺動面が、前記弾性部材の鉛直方向の所定変形量分だけ前記高摩擦摺動部材の摺動面より高い位置に配設することができる。また、前記摺動部材を、前記上部構造物に装着し、前記低摩擦摺動部材を前記すべり板上に載置し、該低摩擦摺動部材と前記上部構造物との間に前記弾性部材の鉛直方向の所定変形量分の隙間を有するように構成することもできる。前記所定量の荷重における弾性部材の鉛直方向弾性変形量の設定は、該弾性部材の硬さ、大きさ及びクリープ特性を考慮することにより適宜調整でき、例えば、同一の所定荷重下で弾性部材の大きさを同じとすると、柔らかい弾性部材を使用する場合は、硬い弾性部材を使用する場合に比べ大きな設定値となる。また、同じ硬さの弾性部材を用い、該弾性部材の鉛直方向弾性変形量の設定を小さくすると、高摩擦摺動部材と低摩擦摺動部材とが協働して摺動自在に支持する状態が早期に生じ、反対に、該弾性部材の鉛直方向弾性変形量の設定を大きくすると、高摩擦摺動部材と低摩擦摺動部材とが協働して摺動自在に支持する状態を遅らせることができるので、所望の荷重又は水平変形量で必要な水平抵抗力の大きさを得るように調整することができる。
【００１９】
さらに、本発明によるすべり支承装置は、前記高摩擦摺動部材が前記摺動部材の中心側に配され、前記低摩擦摺動部材が、該高摩擦摺動部材を包囲するとともに、前記弾性部材の水平変形を制限する当接部を有し、前記摺動部材の周辺側に配設されるようにすることができる。
【００２０】
上記構成を採ることで、高層建築物等が地震時に上部構造物と下部構造物の間ですべり支承装置を介して水平方向に相対変位を起こした際に、中心側に配された弾性部材に支持された高摩擦摺動部材に所定量の荷重が作用すると、該弾性部材が荷重載荷方向に所定の弾性変形を生じ、高摩擦摺動部材を包囲するように配された低摩擦摺動部材の部分で所定量の荷重を支持しながら摺動できるので、高摩擦材料により得られる大きな水平抵抗力を一定に抑えることができる上に、当該一定の水平抵抗力に、低摩擦材料による面圧依存性の少ない水平抵抗力が加わる状態で摺動させることができるので、すべり支承装置として過大な水平抵抗力が発生することを防止でき、振動解析においても水平抵抗力を一定にみなすことが可能となり解析作業が容易になる。
【００２１】
また、前記弾性部材の水平変形を制限する当接部を有するため、上部構造物と下部構造物の水平方向の相対変形に対し、弾性部材が水平方向の変形を生じることがないので、免震構造物としての周期特性に影響を与えることがない。
【００２２】
また、本発明によるすべり支承装置は、前記高摩擦摺動部材が前記摺動部材の周辺側に配され、前記低摩擦摺動部材が、該高摩擦摺動部材に包囲されるとともに、前記弾性部材の水平変形を制限する当接部を有し、前記摺動部材の中心側に配設されることができ、このような構成を採れば、高摩擦摺動部材が摺動部材の中心側に配されて低摩擦摺動部材が高摩擦摺動部材を包囲する前記形態と同様の作用を得ることができる。
【００２３】
上記すべり支承装置において、前記弾性部材をゴム材料又は積層ゴム体とすることができ、該弾性部材をゴム材料とする場合は、荷重載荷方向（鉛直方向）に所定量の荷重で所望の弾性変形量が得られる硬さを有していればよく、クリープ特性が良好であれば、合成ゴム系であっても天然ゴム系であってもよい。
【００２４】
本発明によれば、前記弾性部材を板ばね又は皿ばねとすることができ、高摩擦摺動部材に所定量の荷重が作用すると、該弾性部材としての板ばね又は皿ばねが荷重載荷方向に所定の弾性変形を生じ、低摩擦摺動部材の部分で所定量の荷重以上の荷重を支持しながら摺動できる。
【００２５】
前記弾性部材の水平方向への変形を制限する当接部は、鉛直方向に摺動可能に構成され、高摩擦摺動部材が摺動部材の中心側に配される場合も、高摩擦摺動部材が摺動部材の周辺側に配される場合も、高摩擦摺動部材は低摩擦摺動部材と水平方向に当接し、鉛直方向には弾性部材の弾性変形を許容するように摺動可能に構成され、該当接部に鉛直方向の摺動抵抗を低減するため、二硫化モリブデン焼付けコート等の潤滑層やグリース等の潤滑膜を施すことができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、大きな面圧がすべり支承装置の摺動面に作用した場合でも、水平抵抗力を所望の値に制限し、広い面圧範囲で一定の水平抵抗力が得られるとともに、構造物との取付け部分を小さく抑えることもでき、高層建築物の地震時の応答解析において、荷重変動を考慮せずに解析的検討を容易に行うことのできるすべり支承装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかるすべり支承装置の第１の実施形態を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図であって摺動部材のみを示している。
【図２】図１のすべり支承装置の動作を説明するための断面図である。
【図３】本発明にかかるすべり支承装置の第２の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明にかかるすべり支承装置の第３の実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明にかかるすべり支承装置の第４の実施形態を示す断面図である。
【図６】図５のすべり支承装置の動作を説明するための断面図である。
【図７】本発明にかかるすべり支承装置の第５の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明にかかるすべり支承装置の第１の実施形態を示し、このすべり支承装置１は、上部構造物２２と下部構造物２３の間に配され、下部構造物２３に装着されるすべり板２と、上部構造物２２に配される摺動部材３（高摩擦摺動部材４及び低摩擦摺動部材５）、弾性部材９等で構成される。
【００３０】
すべり板２は、上面視矩形状に形成されて下取付板６上に固定され、下取付板６が下アンカープレート７、下取付ボルト８及び袋ナット１６を介して下部構造物２３側に固定されることで、すべり板２が下部構造物２３に固定される。
【００３１】
このすべり板２は、平滑で表面粗さが通常のすべり支承等に用いられる程度の物でよく、例えばステンレス鋼板の一つであるＳＵＳ３０４の研磨仕上げ品が入手性及び価格面で好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、全体として高い摩擦係数を必要とする場合には、すべり板２の表面粗さを適宜大きくして使用してもよく、反対に、全体として低い摩擦係数が求められる場合には、すべり板２の表面にフッ素樹脂等の摺動層を焼き付けるなどの処理を施すこともできる。また、すべり板２の表面粗さを部分的に、例えばすべり板２の周辺部分と中央部分で表面粗さを変化させ、摺動する位置により得られる水平抵抗力が変化するように構成してもよい。
【００３２】
高摩擦摺動部材４は、全体的に直方体状に形成され、その上部に直方体状の弾性部材９が固着され、下面に矩形板状の高摩擦材料１０が固着される。高摩擦摺動部材４は、低摩擦摺動部材５の下方に開口する凹部５ａ内に鉛直方向に移動可能に収容され、凹部５ａの垂直面としての当接部５ｂによって弾性部材９の水平方向の変形が規制される。弾性部材９には、合成ゴム、天然ゴム等のゴム材料を用いることができ、高摩擦材料１０には、フェノール樹脂系軸受材料や焼結軸受材料を用いることができる。
【００３３】
低摩擦摺動部材５は、底面側に矩形状に開口する凹部５ａを有して全体的に直方体状に形成され、上述のように、凹部５ａに高摩擦摺動部材４が鉛直方向に移動可能に収容される。低摩擦摺動部材５は、上面において、摺動部材固定ボルト１３を介して上取付板１１に接合され、さらに上取付板１１は、上取付ボルト１４及び袋ナット１５によって上アンカープレート１２に固定され、これによって低摩擦摺動部材５が上部構造物２２側に固定される。低摩擦摺動部材５の下面には、低摩擦材料１７が固着され、この低摩擦材料１７には、フッ素樹脂系軸受材料を使用することができる。
【００３４】
低摩擦摺動部材５の摺動面、すなわち、低摩擦材料１７の下面は、弾性部材９の鉛直方向の所定変形量Ｈだけ高摩擦摺動部材４の摺動面、すなわち、高摩擦材料１０の下面より高い位置に配設される。
【００３５】
上記高摩擦材料１０及び低摩擦材料１７には、所望の摩擦係数の確保、摩擦係数の安定性、摺動面の磨耗、摺動時の鳴き、耐候性等の改善のため、補強繊維、固体潤滑剤、オイル等の各種添加剤を加えることができる。尚、高摩擦材料１０の摩擦係数と低摩擦材料１７の摩擦係数の比率が５：１以上の組合せで、高摩擦材料１０は、面圧１０ＭＰａ時で摩擦係数が０．１０〜０．４０の範囲、より好ましくは０．１３〜０．２４で、低摩擦材料１７は、同様に面圧１０ＭＰａ時で摩擦係数が０．１０以下、より好ましくは０．０１〜０．０３であればよく、前記記載の材料に限定されない。
【００３６】
さらに、図１（ｂ）に示すように、すべり支承装置１における摩擦摺動面の全体の面積（ΣＡ）、換言すれば高摩擦摺動部材４に配される高摩擦材料１０の摩擦摺動面積（ＡＨ）と低摩擦摺動部材５に配される低摩擦材料１７の摩擦摺動面積（ＡＬ）の合計の面積に占める高摩擦材料１０の摩擦摺動面積（ＡＨ）の比率（ＡＨ）/（ΣＡ）は、０．２５〜０．７５の範囲が好適であり、具体的には、各々の摩擦係数、載荷荷重、荷重変動幅等を考慮して前記範囲において適宜定めることができる。
【００３７】
次に、上記構成を有するすべり支承装置１の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００３８】
図１に示す状態で、地震等の外力がすべり支承装置１を備えた構造物に作用すると、下部構造物２３に対して上部構造物２２が水平方向に相対移動するとともに、ロッキング等によって構造物への軸力変動が生ずる。ここで、図２（ａ）に示すように、弾性部材９が鉛直方向に所定変形量Ｈだけ変形する所定量の荷重が載荷されるまでは、接触範囲Ｒ１において、高摩擦摺動部材４が上部構造物２２を摺動自在に支持し、水平抵抗力（減衰力）を生じる。
【００３９】
次に、構造物への軸力変動により、すべり支承装置１への鉛直方向の荷重が所定の値を超え、弾性部材９が所定の鉛直方向弾性変形量になると、図２（ｂ）に示すように、接触範囲Ｒ２において、低摩擦摺動部材５も下部構造物２３に固定されたすべり板２の上を摺動可能となり、上部構造物２２を高摩擦摺動部材４と低摩擦摺動部材５とが協働して摺動自在に支持し、両摩擦摺動部材４、５による水平抵抗力を生じる。
【００４０】
上述のように、すべり支承装置１への鉛直方向の荷重が所定の値を超えない場合、すなわち軸力変動の少ない範囲では、高い摩擦係数を示す高摩擦材料１０により大きな水平抵抗力を得ることができ、所定量の荷重を超えるような荷重がすべり支承装置１へ付与された場合、すなわち大きな軸力変動を伴うような範囲では、弾性部材９に予め設定された弾性変形（所定変形量Ｈ）が生じ、低摩擦材料１７がすべり材２と当接し、高摩擦材料１０と低摩擦材料１７とで鉛直荷重を負担することができるため、すべり支承装置１が生じる水平抵抗力は、所定量の荷重下で発生する高摩擦材料１０の水平抵抗力に加え、低摩擦材料１７により得られる水平抵抗力が加わるが、低摩擦材料１７により得られる水平抵抗力は小さいため、すべり支承装置１全体としての水平抵抗力はそれ程大きくならず、過大な水平抵抗力が発生することを防止できる。
【００４１】
また、低摩擦摺動部材５の凹部５ａに高摩擦摺動部材４を収容し、弾性部材９に鉛直方向に摺動可能な当接部５ｂによって、弾性部材９の水平方向の変形を規制しているため、上記動作中に、弾性部材９の水平方向のはみ出しを抑えることができ、弾性部材９の鉛直方向の弾性変形量を小さくすることができ、所定の載荷荷重が高摩擦摺動部材４に載荷されると、弾性部材９の弾性変形により低摩擦摺動部材５側に荷重が載荷されるようになる。
【００４２】
尚、図１（ｂ）に示した（ＡＨ）／（ΣＡ）で求められる高摩擦材料１０の面積比率が小さく、また高摩擦摺動部材４に配されている弾性部材９に柔らかい弾性材を用いると、低摩擦摺動部材５での荷重支持状態が早期に生じることになるので、すべり支承装置１の水平抵抗力は高摩擦材料１０の面圧依存性の影響を受けなくなるため早期に略々一定となるが、すべり支承装置１が発生する水平抵抗力そのものは小さな値となる。
【００４３】
また、（ＡＨ）／（ΣＡ）で求められる高摩擦材料１０の面積比率を大きくし、高摩擦摺動部材４に配されている弾性部材９に高剛性の弾性体を用いると、低摩擦摺動部材５での荷重支持状態は遅れて生じることになるので、すべり支承装置１の水平抵抗力は、高摩擦材料１０の面圧依存性の影響を受けるため大きな値を得ることになるが、水平抵抗力が一定になるのは遅れることになる。
【００４４】
上述のように、本発明によるすべり支承装置１の水平抵抗力は、高摩擦材料１０及び低摩擦材料１７の各々の摩擦係数、高摩擦材料１０の面積比率、弾性部材９の剛性により所望の位置で必要な大きさを得るように調整することができる。
【００４５】
また、上記実施の形態では、弾性部材９としてゴム材料を使用したが、弾性部材９の荷重載荷方向（鉛直方向）の弾性変形量を所望の量にする手段として、この弾性部材９を、ゴム材料層と鋼板層を交互に積層した積層ゴム体とすることもできる。積層ゴム体を用いることで、荷重載荷方向（鉛直方向）の剛性を大きくすることができるため、装置を大きくすることなく、低摩擦摺動部材５が上部構造物２２の荷重を支持し始める荷重を大きくすることができる。
【００４６】
次に、本発明にかかるすべり支承装置の第２の実施形態について、図３を参照しながら説明する。
【００４７】
このすべり支承装置３１は、上記第１の実施形態におけるすべり支承装置１のゴム材料からなる弾性部材９に代えて、板ばね又は皿ばねなどの弾性部材３９を備えることを特徴とし、他の構成要素は、図１に示した第１の実施形態におけるすべり支承装置１と同様であるため、同様の構成要素については、図１に記載したものと同様の参照番号を付して詳細説明を省略する。
【００４８】
このすべり支承装置３１を用いた場合でも、すべり支承装置１と同様に、高摩擦摺動部材４に所定量の荷重が作用すると、弾性部材３９が荷重載荷方向に所定の弾性変形を生じ、低摩擦摺動部材５もすべり板２の上を摺動可能となり、上部構造物２２を高摩擦摺動部材４と低摩擦摺動部材５とが協働して摺動自在に支持し、両摩擦摺動部材４、５による水平抵抗力を生じ、すべり支承装置１と同様の作用効果を奏する。
【００４９】
次に、本発明にかかるすべり支承装置の第３の実施形態について、図４を参照しながら説明する。
【００５０】
このすべり支承装置４１は、上記第１の実施形態におけるすべり支承装置１の摺動部材３（高摩擦摺動部材４及び低摩擦摺動部材５）及び弾性部材９に代えて、摺動部材４３（高摩擦摺動部材４４及び低摩擦摺動部材４５）及び弾性部材４９を備えることを特徴とし、他の構成要素は、図１に示した第１の実施形態におけるすべり支承装置１と同様であるため、同様の構成要素については、図１に記載したものと同様の参照番号を付して詳細説明を省略する。
【００５１】
高摩擦摺動部材４４は、全体的に直方体状に形成され、その中間部に直方体状の弾性部材４９が挟持され、下面に矩形板状の高摩擦材料４６が固着される。高摩擦摺動部材４４は、上面において、摺動部材固定ボルト１３を介して上取付板１１に接合され、さらに上取付板１１は、上取付ボルト１４及び袋ナット１５によって上アンカープレート１２に固定され、これによって高摩擦摺動部材４４が上部構造物２２側に固定される。弾性部材４９には、合成ゴム、天然ゴム等のゴム材料を用いることができ、高摩擦材料４６には、フェノール樹脂系軸受材料や焼結軸受材料を用いることができる。
【００５２】
低摩擦摺動部材４５は、中央部に矩形状の貫通孔４５ａを有して全体的に直方体状に形成され、貫通孔４５ａに高摩擦摺動部材４４が収容される。低摩擦摺動部材４５は、すべり板２の上に載置され、いずれの部材にも固定されていない。高摩擦摺動部材４４の上面と上取付板１１の下面との間には、弾性部材４９の鉛直方向の所定変形量Ｈの隙間が設けられる。低摩擦摺動部材４５の下面には、低摩擦材料４７が固着され、この低摩擦材料４７には、フッ素樹脂系軸受材料を使用することができる。
【００５３】
次に、上記構成を有するすべり支承装置４１の動作について、図４を参照しながら説明する。
【００５４】
図４に示す状態で、地震等の外力がすべり支承装置４１を備えた構造物に作用すると、下部構造物２３に対して上部構造物２２が水平方向に相対移動するとともに、ロッキング等によって構造物への軸力変動が生ずる。ここで、弾性部材４９が鉛直方向に所定変形量Ｈだけ変形する所定量の荷重が載荷されるまでは、上部構造物２２を高摩擦摺動部材４４が摺動自在に支持し、水平抵抗力（減衰力）を生じる。
【００５５】
次に、構造物への軸力変動により、すべり支承装置４１への鉛直方向の荷重が所定の値を超え、弾性部材４９が所定の鉛直方向に所定変形量Ｈの弾性変形をすると、低摩擦摺動部材４５も下部構造物２３に固定されたすべり板２の上を摺動可能となり、上部構造物２２を高摩擦摺動部材４４と低摩擦摺動部材４５とが協働して摺動自在に支持し、両摩擦摺動部材４４、４５による水平抵抗力を生じる。
【００５６】
上述のように、本実施の形態においても、すべり支承装置４１への鉛直方向の荷重が所定の値を超えない場合には、高い摩擦係数を示す高摩擦材料４６により大きな水平抵抗力を得ることができ、所定量の荷重を超えるような荷重がすべり支承装置４１へ付与された場合には、弾性部材４９に予め設定された弾性変形（所定変形量Ｈ）が生じ、低摩擦材料４７がすべり材２と当接し、高摩擦材料４６と低摩擦材料４７とで鉛直荷重を負担することができるため、すべり支承装置４１が生じる水平抵抗力は、所定量の荷重下で発生する高摩擦材料４６の水平抵抗力に加え、低摩擦材料４７により得られる水平抵抗力が加わるが、低摩擦材料４７により得られる水平抵抗力は小さいため、すべり支承装置４１全体としての水平抵抗力はそれ程大きくならず、過大な水平抵抗力が発生することを防止できる。
【００５７】
また、低摩擦摺動部材４５の貫通孔４５ａに高摩擦摺動部材４４を収容し、弾性部材４９に鉛直方向に摺動可能な、貫通孔４５ａの垂直面としての当接部４５ｂによって、弾性部材４９の水平方向の変形を規制しているため、上記動作中に、弾性部材４９の水平方向のはみ出しを抑えることができ、弾性部材４９の鉛直方向の弾性変形量を小さくすることができ、所定の載荷荷重が高摩擦摺動部材４４に載荷されると、弾性部材４９の弾性変形により低摩擦摺動部材４５側に荷重が載荷されるようになる。
【００５８】
尚、本実施の形態においても、すべり支承装置１を用いた第１の実施形態と同様に、すべり支承装置４１の水平抵抗力は、高摩擦材料４６及び低摩擦材料４７の各々の摩擦係数、高摩擦材料４６の面積比率、弾性部材４９の剛性により所望の位置で必要な大きさを得るように調整することができる。
【００５９】
また、弾性部材４９としてゴム材料に代えて板ばねなどを用いることもでき、さらに、これらの他に、ゴム材料層と鋼板層を交互に積層した積層ゴム体を使用することで、荷重載荷方向（鉛直方向）の剛性を大きくすることができ、装置を大きくすることなく低摩擦摺動部材４５が上部構造物２２の荷重を支持し始める荷重を大きくすることもできる。
【００６０】
次に、本発明にかかるすべり支承装置の第４の実施形態について、図５を参照しながら説明する。
【００６１】
このすべり支承装置５１は、上記第１の実施形態におけるすべり支承装置１の摺動部材３（高摩擦摺動部材４及び低摩擦摺動部材５）及び弾性部材９に代えて、摺動部材５３（高摩擦摺動部材５４及び低摩擦摺動部材５５）及び弾性部材５９を備えることを特徴とし、他の構成要素は、図１に示した第１の実施形態におけるすべり支承装置１と同様であるため、同様の構成要素については、図１に記載したものと同様の参照番号を付して詳細説明を省略する。
【００６２】
高摩擦摺動部材５４は、中央部に矩形状の貫通孔５４ａを有して全体的に直方体状に形成され、貫通孔５４ａに低摩擦摺動部材５５の凸部５５ｂが収容される。高摩擦摺動部材５４は、上面は高摩擦摺動部材５４と上面視同形の弾性部材５９の下面と固着され、下面は高摩擦摺動部材５４と下面視同形の高摩擦材料５６が固着される。そして、弾性部材５９の上面が低摩擦摺動部材５５の段部５５ａに固着されるので、高摩擦摺動部材５４には低摩擦摺動部材５５の段部５５ａ及び弾性部材５９を介して上部構造物２２の荷重が載荷される。
【００６３】
弾性部材５９には、合成ゴム、天然ゴム等のゴム材料を用いることができ、高摩擦材料５６には、フェノール樹脂系軸受材料や焼結軸受材料を用いることができる。尚、弾性部材５９の上下面は、低摩擦摺動部材５５の段部５５ａと高摩擦摺動部材５４の上面に固着させ、弾性部材５９の上下面を拘束面としたが、弾性部材５９のはみ出しやクリープ等に支障がなければ、弾性部材５９の上下面を低摩擦摺動部材５５の段部５５ａと高摩擦摺動部材５４の上面に各々固着させなくともよい。
【００６４】
低摩擦摺動部材５５は、下面視矩形状の凸部５５ｂを有して全体的に直方体状に形成され、低摩擦摺動部材５５の下面には、低摩擦材料５７が固着される。この低摩擦材料５７には、フッ素樹脂系軸受材料を使用することができる。低摩擦摺動部材５５は、上面において、摺動部材固定ボルト１３を介して上取付板１１に接合され、さらに上取付板１１は、上取付ボルト１４及び袋ナット１５によって上アンカープレート１２に固定され、これによって低摩擦摺動部材５５が上部構造物２２側に固定される。
【００６５】
低摩擦材料５７の下面と、高摩擦材料５６の下面との間には、弾性部材５９の鉛直方向の所定変形量Ｈの隙間が設けられる。
【００６６】
次に、上記構成を有するすべり支承装置５１の動作について、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００６７】
図５に示す状態で、地震等の外力がすべり支承装置５１を備えた構造物に作用すると、下部構造物２３に対して上部構造物２２が水平方向に相対移動するとともに、ロッキング等によって構造物への軸力変動が生ずる。ここで、弾性部材５９が鉛直方向に所定変形量Ｈだけ変形する所定量の荷重が載荷されるまでは、上部構造物２２を高摩擦摺動部材５４が摺動自在に支持し、水平抵抗力（減衰力）を生じる。
【００６８】
次に、構造物への軸力変動により、すべり支承装置５１への鉛直方向の荷重が所定の値を超え、弾性部材５９が所定の鉛直方向に所定変形量Ｈの弾性変形をすると、低摩擦摺動部材５５も下部構造物２３に固定されたすべり板２の上を摺動可能となり、上部構造物２２を高摩擦摺動部材５４と低摩擦摺動部材５５とが協働して摺動自在に支持し、両摩擦摺動部材５４、５５による水平抵抗力を生じる。
【００６９】
上述のように、本実施の形態においても、すべり支承装置５１への鉛直方向の荷重が所定の値を超えない場合には、高い摩擦係数を示す高摩擦材料５６により大きな水平抵抗力を得ることができ、所定量の荷重を超えるような荷重がすべり支承装置５１へ付与された場合には、弾性部材５９に予め設定された弾性変形（所定変形量Ｈ）が生じ、低摩擦材料５７がすべり材２と当接し、高摩擦材料５６と低摩擦材料５７とで鉛直荷重を負担することができるため、すべり支承装置５１が生じる水平抵抗力は、所定量の荷重下で発生する高摩擦材料５６の水平抵抗力に加え、低摩擦材料５７により得られる水平抵抗力が加わるが、低摩擦材料５７により得られる水平抵抗力は小さいため、すべり支承装置５１全体としての水平抵抗力はそれ程大きくならず、過大な水平抵抗力が発生することを防止できる。
【００７０】
また、高摩擦摺動部材５４の貫通孔５４ａに低摩擦摺動部材５５の凸部５５ｂを収容し、弾性部材５９に鉛直方向に摺動可能な、凸部５５ｂの垂直面としての当接部５５ｃによって、弾性部材５９の水平方向の変形を規制しているため、上記動作中に、弾性部材５９の水平方向のはみ出しを抑えることができ、弾性部材５９の水平変形を防ぐとともに、鉛直方向の弾性変形量を小さくすることができ、所定の載荷荷重が高摩擦摺動部材５４に載荷されると、弾性部材５９の弾性変形により低摩擦摺動部材５５側に荷重が載荷されるようになる。
【００７１】
尚、本実施の形態においても、すべり支承装置１を用いた第１の実施形態と同様に、すべり支承装置５１の水平抵抗力は、高摩擦材料５６及び低摩擦材料５７の各々の摩擦係数、高摩擦材料５６の面積比率、弾性部材５９の剛性により所望の位置で必要な大きさを得るように調整することができる。
【００７２】
また、弾性部材５９としてゴム材料に代えて板ばねなどを用いることもでき、さらに、これらの他に、ゴム材料層と鋼板層を交互に積層した積層ゴム体を使用することで、荷重載荷方向（鉛直方向）の剛性を大きくすることができ、装置を大きくすることなく低摩擦摺動部材５５が上部構造物２２の荷重を支持し始める荷重を大きくすることもできる。
【００７３】
次に、本発明にかかるすべり支承装置の第５の実施形態について、図７を参照しながら説明する。
【００７４】
このすべり支承装置６１は、上記第１の実施形態におけるすべり支承装置１の摺動部材３（高摩擦摺動部材４及び低摩擦摺動部材５）及び弾性部材９に代えて、摺動部材６３（高摩擦摺動部材６４及び低摩擦摺動部材６５）及び弾性部材６９を備えることを特徴とし、他の構成要素は、図１に示した第１の実施形態におけるすべり支承装置１と同様であるため、同様の構成要素については、図１に記載したものと同様の参照番号を付して詳細説明を省略する。
【００７５】
高摩擦摺動部材６４は、中央部に、底面側に矩形状に開口する凹部６４ａを有して全体的に直方体状に形成され、この凹部６４ａに低摩擦摺動部材６５が収容される。高摩擦摺動部材６４は、上面において、摺動部材固定ボルト１３を介して上取付板１１に接合され、さらに上取付板１１は、上取付ボルト１４及び袋ナット１５によって上アンカープレート１２に固定され、これによって高摩擦摺動部材６４が上部構造物２２側に固定される。高摩擦摺動部材６４の中間部に、高摩擦摺動部材６４と上面視同形の弾性部材６９が挟持され、下面に高摩擦摺動部材６４と下面視同形の高摩擦材料６６が固着される。弾性部材６９には、合成ゴム、天然ゴム等のゴム材料を用いることができ、高摩擦材料６６には、フェノール樹脂系軸受材料や焼結軸受材料を用いることができる。
【００７６】
低摩擦摺動部材６５は、全体的に直方体状に形成され、低摩擦摺動部材６５の下面には、低摩擦材料６７が固着される。この低摩擦材料４７には、フッ素樹脂系軸受材料を使用することができる。低摩擦摺動部材６５は、すべり板２に載置された状態で、上述のように高摩擦摺動部材６４の凹部６４ａ内に収容され、いずれの部材にも固定されていない。低摩擦摺動部材６５の上面と高摩擦摺動部材６４の凹部６４ａの天井面６４ｂとの間には、弾性部材６９の鉛直方向の所定変形量Ｈの隙間が設けられる。
【００７７】
次に、上記構成を有するすべり支承装置６１の動作について、図７を参照しながら説明する。
【００７８】
図７に示す状態で、地震等の外力がすべり支承装置６１を備えた構造物に作用すると、下部構造物２３に対して上部構造物２２が水平方向に相対移動するとともに、ロッキング等によって構造物への軸力変動が生ずる。ここで、弾性部材６９が鉛直方向に所定変形量Ｈだけ変形する所定量の荷重が載荷されるまでは、上部構造物２２を高摩擦摺動部材６４が摺動自在に支持し、水平抵抗力（減衰力）を生じる。
【００７９】
次に、構造物への軸力変動により、すべり支承装置６１への鉛直方向の荷重が所定の値を超え、弾性部材６９が所定の鉛直方向に所定変形量Ｈの弾性変形をすると、低摩擦摺動部材６５も下部構造物２３に固定されたすべり板２の上を摺動可能となり、上部構造物２２を高摩擦摺動部材６４と低摩擦摺動部材６５とが協働して摺動自在に支持し、両摩擦摺動部材６４、６５による水平抵抗力を生じる。
【００８０】
上述のように、本実施の形態においても、すべり支承装置６１への鉛直方向の荷重が所定の値を超えない場合には、高い摩擦係数を示す高摩擦材料６６により大きな水平抵抗力を得ることができ、所定量の荷重を超えるような荷重がすべり支承装置６１へ付与された場合には、弾性部材６９に予め設定された弾性変形（所定変形量Ｈ）が生じ、低摩擦材料６７がすべり材２と当接し、高摩擦材料６６と低摩擦材料６７とで鉛直荷重を負担することができるため、すべり支承装置６１が生じる水平抵抗力は、所定量の荷重下で発生する高摩擦材料６６の水平抵抗力に加え、低摩擦材料６７により得られる水平抵抗力が加わるが、低摩擦材料６７により得られる水平抵抗力は小さいため、すべり支承装置６１全体としての水平抵抗力はそれ程大きくならず、過大な水平抵抗力が発生することを防止できる。
【００８１】
また、高摩擦摺動部材６４の凹部６４ａに低摩擦摺動部材６５を収容し、弾性部材６９に対して鉛直方向に摺動可能な、低摩擦摺動部材６５の垂直面としての当接部６５ａによって、弾性部材６９の水平方向の変形を規制しているため、上記動作中に、弾性部材６９の水平方向のはみ出しを抑えることができ、弾性部材６９の水平変形を防ぐとともに、鉛直方向の弾性変形量を小さくすることができ、所定の載荷荷重が高摩擦摺動部材６４に載荷されると、弾性部材６９の弾性変形により低摩擦摺動部材６５側に荷重が載荷されるようになる。
【００８２】
尚、本実施の形態においても、すべり支承装置１を用いた第１の実施形態と同様に、すべり支承装置６１の水平抵抗力は、高摩擦材料６６及び低摩擦材料６７の各々の摩擦係数、高摩擦材料６６の面積比率、弾性部材６９の剛性により所望の位置で必要な大きさを得るように調整することができる。
【００８３】
また、弾性部材６９としてゴム材料に代えて板ばねなどを用いることもでき、さらに、これらの他に、ゴム材料層と鋼板層を交互に積層した積層ゴム体を使用することで、荷重載荷方向（鉛直方向）の剛性を大きくすることができ、装置を大きくすることなく低摩擦摺動部材６５が上部構造物２２の荷重を支持し始める荷重を大きくすることもできる。
【００８４】
尚、上記各実施の形態においては、上部構造物２２側に摺動部材３等を固定し、下部構造物２３側にすべり板２を固着したが、これとは逆に、下部構造物２３側に摺動部材３等を固定し、上部構造物２２側にすべり板２を固着してすべり支承装置を構成することもできる。さらに、高摩擦摺動部材４等、及び低摩擦摺動部材５等の形状を矩形状、直方体状としたが、これに限らず、円形状、円柱状としてもよく、多角形形状としてもよい。また、前記高摩擦摺動部材４等、及び低摩擦摺動部材５等は、各々鋼材、鋳物等の金属からなっていても、前記高摩擦摺動部材４等が弾性部材９等と一体的に鋼板とゴムを積層した積層ゴム体とし、所定量の荷重が載荷された時点で所定変形量Ｈだけ鉛直方向に変形するように構成してもよい。尚、高摩擦摺動部材４等へ所定の荷重が載荷された時点で、所定の荷重を超える荷重が低摩擦摺動部材５等に載荷され協働して摺動する構成であれば、上記構成に限定されない。
【符号の説明】
【００８５】
１ すべり支承装置
２ すべり板
３ 摺動部材
４ 高摩擦摺動部材
５ 低摩擦摺動部材
５ａ 凹部
５ｂ 当接部
６ 下取付板
７ 下アンカープレート
８ 下取付ボルト
９ 弾性部材
１０ 高摩擦材料
１１ 上取付板
１２ 上アンカープレート
１３ 摺動部材固定ボルト
１４ 上取付ボルト
１５ 袋ナット
１６ 袋ナット
１７ 低摩擦材料
２２ 上部構造物
２３ 下部構造物
３１ すべり支承装置
３９ 弾性部材
４１ すべり支承装置
４３ 摺動部材
４４ 高摩擦摺動部材
４５ 低摩擦摺動部材
４５ａ 貫通孔
４５ｂ 当接部
４６ 高摩擦材料
４７ 低摩擦材料
４９ 弾性部材
５１ すべり支承装置
５３ 摺動部材
５４ 高摩擦摺動部材
５４ａ 貫通孔
５５ 低摩擦摺動部材
５５ａ 段部
５５ｂ 凸部
５５ｃ 当接部
５６ 高摩擦材料
５７ 低摩擦材料
５９ 弾性部材
６１ すべり支承装置
６３ 摺動部材
６４ 高摩擦摺動部材
６４ａ 凹部
６４ｂ 天井面
６５ 低摩擦摺動部材
６５ａ 当接部
６６ 高摩擦材料
６７ 低摩擦材料
６９ 弾性部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造物及び土木構造物を支持するすべり支承装置に関し、特に地震時等により生じるすべり支承装置への載荷荷重の増減によるすべり抵抗力の依存軽減に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建築構造物及び土木構造物を免震支持する免震機構として、免震周期に影響を及ぼさずに減衰を好ましく得ることのできるすべり支承装置が使用されている。一般的には、すべり支承装置そのものには復元力がないため、積層ゴム支承装置等の復元力を具備した装置と協働的に使用される場合が多い。
【０００３】
地震等の外力が免震構造物に作用すると、上部構造物を支持する積層ゴム支承装置に水平変形が生じ、該水平変形により、積層ゴム支承装置に作用する軸力が変動するが、特に、免震構造物の周辺に配された免震装置には、上部構造物のロッキングにより比較的大きな軸力変動が作用する。特に高層ビル等のアスペクト比が大きな上部構造物の場合は顕著である。
【０００４】
また、すべり支承装置のすべり材に使用される摩擦材料は、各種依存性を有しているものが多く、面圧依存性、速度依存性、累積のすべり変形依存性等が代表的なものである。そして、これらの依存性を検討する場合に摩擦係数を評価基準にするのが一般的に行われており、主として摩擦係数は面圧に依存するため、面圧依存性の少ない材料及び構造が各種開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３２０６１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、一般的に、すべり支承装置は積層ゴム装置と併用して用いられるため、積層ゴムが大きくせん断変形した際、すべり材に負荷される面圧が大きくなり、摩擦係数が大きく変動し、その結果、すべり免震装置の免震性能が維持できなくなるという問題が示され、地震発生初期段階において安定して免震効果を示し、かつ耐久性に優れ、長期間安定して低い摩擦係数を示し、面圧依存性が極めて少ないすべり免震装置の発明が開示されている。
【０００７】
具体的には、特許文献１によれば、摺動面に塗布するグリース及び摺動面の形状を工夫し、面圧に影響されない安定した摩擦係数を得る技術が開示されているが、面圧と摺動部接触面積との積で求められる載荷荷重と摩擦係数により決定される水平抵抗力は、安定した摩擦係数であっても、摺動部の接触面積が一定であれば面圧に応じて変化することになる。
【０００８】
上記すべり支承装置を実際の免震構造物に適用した場合は、地震時に免震構造物に生じるロッキング等による軸力変動によってすべり支承装置が発生する水平抵抗力が決定されることになり、換言すれば、地震により刻一刻と変化する載荷荷重が把握できない限り正確な水平抵抗力を求めることができず、水平抵抗力（減衰力）を、軸力変動を考慮した載荷荷重をパラメーターとして求めることになり、振動解析を行う上で煩雑にならざるを得ないため、水平抵抗力を一定として解析可能なすべり支承装置が望まれている。
【０００９】
そして、すべり支承装置を高層建築構造物に採用した場合には、高層建築構造物のロッキング作用により非常に大きな支持荷重変動幅となるため、具体的には、面圧幅５〜３０ＭＰのように５倍を超える荷重範囲が作用するため、一般的に言われる、面圧が大きくなると摩擦係数が低下する面圧依存性を考慮しても、すべり支承装置が発生する水平抵抗力が過大な大きさになる虞があり、免震性能そのものに悪影響を及ぼす可能性や、過大な水平抵抗力が想定される結果、すべり支承装置の構造物との取付け部分の損傷や破損を防ぐため、取付け部及びその周辺の構造を大きくする必要があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、大きな面圧がすべり支承装置の摺動面に作用した場合においても、すべり支承装置が発生する水平抵抗力の値が過大にならず、水平抵抗力を所望の値に制限でき、広い面圧範囲で一定の水平抵抗力が得られ、合わせて、構造物との取付け部分を特別大きくすることを必要としないすべり支承装置を提供し、高層建築物の地震時の応答解析において、荷重変動を考慮せずに解析的検討を容易に行うことを可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
高い水平抵抗力、いわゆる減衰力を得るためのすべり支承装置を提供するには、摩擦摺動材料に高摩擦材料を用いることが好適であるが、高摩擦材料を使用したすべり支承装置は、地震時における免震構造物のロッキング等による軸力変動を受けた場合、その面圧依存性により発生する水平抵抗力に大きな影響を受けることになり、高層建築物の地震時の応答解析において荷重変動を考慮して解析的検討を行う必要があった。
【００１２】
他方、低い摩擦係数を示す摺動材料による水平抵抗力の面圧依存性は、そもそも発生する抵抗力自体が小さいこともあり、高い摩擦係数を示す摺動材料の面圧依存性より水平抵抗力として現れる影響が小さいので、高層建築物の地震時の応答解析において荷重変動を考慮することもない。
【００１３】
これら各々の摺動部材の特徴を利用し、すべり支承装置の摺動部材を高摩擦部材と低摩擦部材とを適宜組み合わせる構成として一体的に摺動させる場合、高摩擦部材の荷重変動による水平抵抗力上昇の影響を受けるため、水平抵抗力は高摩擦部材の面積比率に応じて変動を示す結果となり、水平抵抗力の変動を回避するように、低摩擦部材の面積比率を大きくすれば水平抵抗力の軸力変動による影響は大きく受けないが、すべり支承装置は発生する水平抵抗力そのものが小さくなり、効果的な減衰を得ることができないという欠点が生じる。
【００１４】
そこで、本発明者は、高摩擦材料部分に載荷される荷重を所定の大きさに制限するとともに、前記所定量の荷重を超える荷重が載荷された場合には、所定量の荷重以上の荷重増加分を低摩擦材料部分で負担するとともに、所定量の荷重を越えないように調整された高摩擦材料部分と低摩擦材料部分が協働して摺動するように次の構成を採るすべり支承装置の発明に至った。
【００１５】
本発明は、上部構造物と下部構造物の間に配され、該上部構造物又は下部構造物の一方に装着されるすべり板と、他方に装着され、前記すべり板に対し摺動自在に配される摺動部材とを備えたすべり支承装置において、前記摺動部材は、高摩擦摺動部材と、該高摩擦摺動部材よりも低摩擦で摺動する低摩擦摺動部材とからなり、前記高摩擦摺動部材が弾性部材を介して上部構造物を支持するとともに、該弾性部材が鉛直方向に所定量変形したときに、前記低摩擦摺動部材の摺動面が前記すべり板に当接して鉛直方向荷重の支持を開始することを特徴とする。
【００１６】
本構成を採ることで、本発明のすべり支承装置は、弾性部材が鉛直方向に所定量変形する所定量の荷重が加わるまでは、上部構造物を高摩擦摺動部材が摺動自在に支持し、前記所定量の荷重を超え前記弾性部材が所定の鉛直方向弾性変形量になると、上部構造物を高摩擦摺動部材と低摩擦摺動部材とが協働して摺動自在に支持することができる。
【００１７】
所定量の荷重を超えない、換言すれば軸力変動の少ない範囲での本発明によるすべり支承装置の使用においては、高い摩擦係数を示す摩擦部材により大きな水平抵抗力を得ることができ、所定量の荷重を超えるような、換言すれば大きな軸力変動を伴うような使用範囲においては、前記弾性部材に予め設定された弾性変形量が生じ、低摩擦摺動部材の摺動面がすべり材と当接し、低摩擦摺動部材の摺動面で所定量の荷重以上の荷重分を負担することができるため、所定量の荷重を超えた軸力作用後の本発明によるすべり支承装置が生じる水平抵抗力は、所定量の荷重下で発生する高摩擦材料の水平抵抗力に加え、低摩擦材料により得られる水平抵抗力が加わる形になり、すべり支承装置全体としての水平抵抗力は頭打ちになり、過大な水平抵抗力が発生することを防止できる。
【００１８】
上記すべり支承装置において、前記摺動部材を前記上部構造物に装着し、前記低摩擦摺動部材の摺動面が、前記弾性部材の鉛直方向の所定変形量分だけ前記高摩擦摺動部材の摺動面より高い位置に配設することができる。また、前記摺動部材を、前記上部構造物に装着し、前記低摩擦摺動部材を前記すべり板上に載置し、該低摩擦摺動部材と前記上部構造物との間に前記弾性部材の鉛直方向の所定変形量分の隙間を有するように構成することもできる。前記所定量の荷重における弾性部材の鉛直方向弾性変形量の設定は、該弾性部材の硬さ、大きさ及びクリープ特性を考慮することにより適宜調整でき、例えば、同一の所定荷重下で弾性部材の大きさを同じとすると、柔らかい弾性部材を使用する場合は、硬い弾性部材を使用する場合に比べ大きな設定値となる。また、同じ硬さの弾性部材を用い、該弾性部材の鉛直方向弾性変形量の設定を小さくすると、高摩擦摺動部材と低摩擦摺動部材とが協働して摺動自在に支持する状態が早期に生じ、反対に、該弾性部材の鉛直方向弾性変形量の設定を大きくすると、高摩擦摺動部材と低摩擦摺動部材とが協働して摺動自在に支持する状態を遅らせることができるので、所望の荷重又は水平変形量で必要な水平抵抗力の大きさを得るように調整することができる。
【００１９】
さらに、本発明によるすべり支承装置は、前記高摩擦摺動部材が前記摺動部材の中心側に配され、前記低摩擦摺動部材が、該高摩擦摺動部材を包囲するとともに、前記弾性部材の水平変形を制限する当接部を有し、前記摺動部材の周辺側に配設されるようにすることができる。
【００２０】
上記構成を採ることで、高層建築物等が地震時に上部構造物と下部構造物の間ですべり支承装置を介して水平方向に相対変位を起こした際に、中心側に配された弾性部材に支持された高摩擦摺動部材に所定量の荷重が作用すると、該弾性部材が荷重載荷方向に所定の弾性変形を生じ、高摩擦摺動部材を包囲するように配された低摩擦摺動部材の部分で所定量の荷重を支持しながら摺動できるので、高摩擦材料により得られる大きな水平抵抗力を一定に抑えることができる上に、当該一定の水平抵抗力に、低摩擦材料による面圧依存性の少ない水平抵抗力が加わる状態で摺動させることができるので、すべり支承装置として過大な水平抵抗力が発生することを防止でき、振動解析においても水平抵抗力を一定にみなすことが可能となり解析作業が容易になる。
【００２１】
また、前記弾性部材の水平変形を制限する当接部を有するため、上部構造物と下部構造物の水平方向の相対変形に対し、弾性部材が水平方向の変形を生じることがないので、免震構造物としての周期特性に影響を与えることがない。
【００２２】
また、本発明によるすべり支承装置は、前記高摩擦摺動部材が前記摺動部材の周辺側に配され、前記低摩擦摺動部材が、該高摩擦摺動部材に包囲されるとともに、前記弾性部材の水平変形を制限する当接部を有し、前記摺動部材の中心側に配設されることができ、このような構成を採れば、高摩擦摺動部材が摺動部材の中心側に配されて低摩擦摺動部材が高摩擦摺動部材を包囲する前記形態と同様の作用を得ることができる。
【００２３】
上記すべり支承装置において、前記弾性部材をゴム材料又は積層ゴム体とすることができ、該弾性部材をゴム材料とする場合は、荷重載荷方向（鉛直方向）に所定量の荷重で所望の弾性変形量が得られる硬さを有していればよく、クリープ特性が良好であれば、合成ゴム系であっても天然ゴム系であってもよい。
【００２４】
本発明によれば、前記弾性部材を板ばね又は皿ばねとすることができ、高摩擦摺動部材に所定量の荷重が作用すると、該弾性部材としての板ばね又は皿ばねが荷重載荷方向に所定の弾性変形を生じ、低摩擦摺動部材の部分で所定量の荷重以上の荷重を支持しながら摺動できる。
【００２５】
前記弾性部材の水平方向への変形を制限する当接部は、鉛直方向に摺動可能に構成され、高摩擦摺動部材が摺動部材の中心側に配される場合も、高摩擦摺動部材が摺動部材の周辺側に配される場合も、高摩擦摺動部材は低摩擦摺動部材と水平方向に当接し、鉛直方向には弾性部材の弾性変形を許容するように摺動可能に構成され、該当接部に鉛直方向の摺動抵抗を低減するため、二硫化モリブデン焼付けコート等の潤滑層やグリース等の潤滑膜を施すことができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、大きな面圧がすべり支承装置の摺動面に作用した場合でも、水平抵抗力を所望の値に制限し、広い面圧範囲で一定の水平抵抗力が得られるとともに、構造物との取付け部分を小さく抑えることもでき、高層建築物の地震時の応答解析において、荷重変動を考慮せずに解析的検討を容易に行うことのできるすべり支承装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかるすべり支承装置の第１の実施形態を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図であって摺動部材のみを示している。
【図２】図１のすべり支承装置の動作を説明するための断面図である。
【図３】本発明にかかるすべり支承装置の第２の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明にかかるすべり支承装置の第３の実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明にかかるすべり支承装置の第４の実施形態を示す断面図である。
【図６】図５のすべり支承装置の動作を説明するための断面図である。
【図７】本発明にかかるすべり支承装置の第５の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明にかかるすべり支承装置の第１の実施形態を示し、このすべり支承装置１は、上部構造物２２と下部構造物２３の間に配され、下部構造物２３に装着されるすべり板２と、上部構造物２２に配される摺動部材３（高摩擦摺動部材４及び低摩擦摺動部材５）、弾性部材９等で構成される。
【００３０】
すべり板２は、上面視矩形状に形成されて下取付板６上に固定され、下取付板６が下アンカープレート７、下取付ボルト８及び袋ナット１６を介して下部構造物２３側に固定されることで、すべり板２が下部構造物２３に固定される。
【００３１】
このすべり板２は、平滑で表面粗さが通常のすべり支承等に用いられる程度の物でよく、例えばステンレス鋼板の一つであるＳＵＳ３０４の研磨仕上げ品が入手性及び価格面で好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、全体として高い摩擦係数を必要とする場合には、すべり板２の表面粗さを適宜大きくして使用してもよく、反対に、全体として低い摩擦係数が求められる場合には、すべり板２の表面にフッ素樹脂等の摺動層を焼き付けるなどの処理を施すこともできる。また、すべり板２の表面粗さを部分的に、例えばすべり板２の周辺部分と中央部分で表面粗さを変化させ、摺動する位置により得られる水平抵抗力が変化するように構成してもよい。
【００３２】
高摩擦摺動部材４は、全体的に直方体状に形成され、その上部に直方体状の弾性部材９が固着され、下面に矩形板状の高摩擦材料１０が固着される。高摩擦摺動部材４は、低摩擦摺動部材５の下方に開口する凹部５ａ内に鉛直方向に移動可能に収容され、凹部５ａの垂直面としての当接部５ｂによって弾性部材９の水平方向の変形が規制される。弾性部材９には、合成ゴム、天然ゴム等のゴム材料を用いることができ、高摩擦材料１０には、フェノール樹脂系軸受材料や焼結軸受材料を用いることができる。
【００３３】
低摩擦摺動部材５は、底面側に矩形状に開口する凹部５ａを有して全体的に直方体状に形成され、上述のように、凹部５ａに高摩擦摺動部材４が鉛直方向に移動可能に収容される。低摩擦摺動部材５は、上面において、摺動部材固定ボルト１３を介して上取付板１１に接合され、さらに上取付板１１は、上取付ボルト１４及び袋ナット１５によって上アンカープレート１２に固定され、これによって低摩擦摺動部材５が上部構造物２２側に固定される。低摩擦摺動部材５の下面には、低摩擦材料１７が固着され、この低摩擦材料１７には、フッ素樹脂系軸受材料を使用することができる。
【００３４】
低摩擦摺動部材５の摺動面、すなわち、低摩擦材料１７の下面は、弾性部材９の鉛直方向の所定変形量Ｈだけ高摩擦摺動部材４の摺動面、すなわち、高摩擦材料１０の下面より高い位置に配設される。
【００３５】
上記高摩擦材料１０及び低摩擦材料１７には、所望の摩擦係数の確保、摩擦係数の安定性、摺動面の磨耗、摺動時の鳴き、耐候性等の改善のため、補強繊維、固体潤滑剤、オイル等の各種添加剤を加えることができる。尚、高摩擦材料１０の摩擦係数と低摩擦材料１７の摩擦係数の比率が５：１以上の組合せで、高摩擦材料１０は、面圧１０ＭＰａ時で摩擦係数が０．１０〜０．４０の範囲、より好ましくは０．１３〜０．２４で、低摩擦材料１７は、同様に面圧１０ＭＰａ時で摩擦係数が０．１０以下、より好ましくは０．０１〜０．０３であればよく、前記記載の材料に限定されない。
【００３６】
さらに、図１（ｂ）に示すように、すべり支承装置１における摩擦摺動面の全体の面積（ΣＡ）、換言すれば高摩擦摺動部材４に配される高摩擦材料１０の摩擦摺動面積（ＡＨ）と低摩擦摺動部材５に配される低摩擦材料１７の摩擦摺動面積（ＡＬ）の合計の面積に占める高摩擦材料１０の摩擦摺動面積（ＡＨ）の比率（ＡＨ）/（ΣＡ）は、０．２５〜０．７５の範囲が好適であり、具体的には、各々の摩擦係数、載荷荷重、荷重変動幅等を考慮して前記範囲において適宜定めることができる。
【００３７】
次に、上記構成を有するすべり支承装置１の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００３８】
図１に示す状態で、地震等の外力がすべり支承装置１を備えた構造物に作用すると、下部構造物２３に対して上部構造物２２が水平方向に相対移動するとともに、ロッキング等によって構造物への軸力変動が生ずる。ここで、図２（ａ）に示すように、弾性部材９が鉛直方向に所定変形量Ｈだけ変形する所定量の荷重が載荷されるまでは、接触範囲Ｒ１において、高摩擦摺動部材４が上部構造物２２を摺動自在に支持し、水平抵抗力（減衰力）を生じる。
【００３９】
次に、構造物への軸力変動により、すべり支承装置１への鉛直方向の荷重が所定の値を超え、弾性部材９が所定の鉛直方向弾性変形量になると、図２（ｂ）に示すように、接触範囲Ｒ２において、低摩擦摺動部材５も下部構造物２３に固定されたすべり板２の上を摺動可能となり、上部構造物２２を高摩擦摺動部材４と低摩擦摺動部材５とが協働して摺動自在に支持し、両摩擦摺動部材４、５による水平抵抗力を生じる。
【００４０】
上述のように、すべり支承装置１への鉛直方向の荷重が所定の値を超えない場合、すなわち軸力変動の少ない範囲では、高い摩擦係数を示す高摩擦材料１０により大きな水平抵抗力を得ることができ、所定量の荷重を超えるような荷重がすべり支承装置１へ付与された場合、すなわち大きな軸力変動を伴うような範囲では、弾性部材９に予め設定された弾性変形（所定変形量Ｈ）が生じ、低摩擦材料１７がすべり材２と当接し、高摩擦材料１０と低摩擦材料１７とで鉛直荷重を負担することができるため、すべり支承装置１が生じる水平抵抗力は、所定量の荷重下で発生する高摩擦材料１０の水平抵抗力に加え、低摩擦材料１７により得られる水平抵抗力が加わるが、低摩擦材料１７により得られる水平抵抗力は小さいため、すべり支承装置１全体としての水平抵抗力はそれ程大きくならず、過大な水平抵抗力が発生することを防止できる。
【００４１】
また、低摩擦摺動部材５の凹部５ａに高摩擦摺動部材４を収容し、弾性部材９に鉛直方向に摺動可能な当接部５ｂによって、弾性部材９の水平方向の変形を規制しているため、上記動作中に、弾性部材９の水平方向のはみ出しを抑えることができ、弾性部材９の鉛直方向の弾性変形量を小さくすることができ、所定の載荷荷重が高摩擦摺動部材４に載荷されると、弾性部材９の弾性変形により低摩擦摺動部材５側に荷重が載荷されるようになる。
【００４２】
尚、図１（ｂ）に示した（ＡＨ）／（ΣＡ）で求められる高摩擦材料１０の面積比率が小さく、また高摩擦摺動部材４に配されている弾性部材９に柔らかい弾性材を用いると、低摩擦摺動部材５での荷重支持状態が早期に生じることになるので、すべり支承装置１の水平抵抗力は高摩擦材料１０の面圧依存性の影響を受けなくなるため早期に略々一定となるが、すべり支承装置１が発生する水平抵抗力そのものは小さな値となる。
【００４３】
また、（ＡＨ）／（ΣＡ）で求められる高摩擦材料１０の面積比率を大きくし、高摩擦摺動部材４に配されている弾性部材９に高剛性の弾性体を用いると、低摩擦摺動部材５での荷重支持状態は遅れて生じることになるので、すべり支承装置１の水平抵抗力は、高摩擦材料１０の面圧依存性の影響を受けるため大きな値を得ることになるが、水平抵抗力が一定になるのは遅れることになる。
【００４４】
上述のように、本発明によるすべり支承装置１の水平抵抗力は、高摩擦材料１０及び低摩擦材料１７の各々の摩擦係数、高摩擦材料１０の面積比率、弾性部材９の剛性により所望の位置で必要な大きさを得るように調整することができる。
【００４５】
また、上記実施の形態では、弾性部材９としてゴム材料を使用したが、弾性部材９の荷重載荷方向（鉛直方向）の弾性変形量を所望の量にする手段として、この弾性部材９を、ゴム材料層と鋼板層を交互に積層した積層ゴム体とすることもできる。積層ゴム体を用いることで、荷重載荷方向（鉛直方向）の剛性を大きくすることができるため、装置を大きくすることなく、低摩擦摺動部材５が上部構造物２２の荷重を支持し始める荷重を大きくすることができる。
【００４６】
次に、本発明にかかるすべり支承装置の第２の実施形態について、図３を参照しながら説明する。
【００４７】
このすべり支承装置３１は、上記第１の実施形態におけるすべり支承装置１のゴム材料からなる弾性部材９に代えて、板ばね又は皿ばねなどの弾性部材３９を備えることを特徴とし、他の構成要素は、図１に示した第１の実施形態におけるすべり支承装置１と同様であるため、同様の構成要素については、図１に記載したものと同様の参照番号を付して詳細説明を省略する。
【００４８】
このすべり支承装置３１を用いた場合でも、すべり支承装置１と同様に、高摩擦摺動部材４に所定量の荷重が作用すると、弾性部材３９が荷重載荷方向に所定の弾性変形を生じ、低摩擦摺動部材５もすべり板２の上を摺動可能となり、上部構造物２２を高摩擦摺動部材４と低摩擦摺動部材５とが協働して摺動自在に支持し、両摩擦摺動部材４、５による水平抵抗力を生じ、すべり支承装置１と同様の作用効果を奏する。
【００４９】
次に、本発明にかかるすべり支承装置の第３の実施形態について、図４を参照しながら説明する。
【００５０】
このすべり支承装置４１は、上記第１の実施形態におけるすべり支承装置１の摺動部材３（高摩擦摺動部材４及び低摩擦摺動部材５）及び弾性部材９に代えて、摺動部材４３（高摩擦摺動部材４４及び低摩擦摺動部材４５）及び弾性部材４９を備えることを特徴とし、他の構成要素は、図１に示した第１の実施形態におけるすべり支承装置１と同様であるため、同様の構成要素については、図１に記載したものと同様の参照番号を付して詳細説明を省略する。
【００５１】
高摩擦摺動部材４４は、全体的に直方体状に形成され、その中間部に直方体状の弾性部材４９が挟持され、下面に矩形板状の高摩擦材料４６が固着される。高摩擦摺動部材４４は、上面において、摺動部材固定ボルト１３を介して上取付板１１に接合され、さらに上取付板１１は、上取付ボルト１４及び袋ナット１５によって上アンカープレート１２に固定され、これによって高摩擦摺動部材４４が上部構造物２２側に固定される。弾性部材４９には、合成ゴム、天然ゴム等のゴム材料を用いることができ、高摩擦材料４６には、フェノール樹脂系軸受材料や焼結軸受材料を用いることができる。
【００５２】
低摩擦摺動部材４５は、中央部に矩形状の貫通孔４５ａを有して全体的に直方体状に形成され、貫通孔４５ａに高摩擦摺動部材４４が収容される。低摩擦摺動部材４５は、すべり板２の上に載置され、いずれの部材にも固定されていない。高摩擦摺動部材４４の上面と上取付板１１の下面との間には、弾性部材４９の鉛直方向の所定変形量Ｈの隙間が設けられる。低摩擦摺動部材４５の下面には、低摩擦材料４７が固着され、この低摩擦材料４７には、フッ素樹脂系軸受材料を使用することができる。
【００５３】
次に、上記構成を有するすべり支承装置４１の動作について、図４を参照しながら説明する。
【００５４】
図４に示す状態で、地震等の外力がすべり支承装置４１を備えた構造物に作用すると、下部構造物２３に対して上部構造物２２が水平方向に相対移動するとともに、ロッキング等によって構造物への軸力変動が生ずる。ここで、弾性部材４９が鉛直方向に所定変形量Ｈだけ変形する所定量の荷重が載荷されるまでは、上部構造物２２を高摩擦摺動部材４４が摺動自在に支持し、水平抵抗力（減衰力）を生じる。
【００５５】
次に、構造物への軸力変動により、すべり支承装置４１への鉛直方向の荷重が所定の値を超え、弾性部材４９が所定の鉛直方向に所定変形量Ｈの弾性変形をすると、低摩擦摺動部材４５も下部構造物２３に固定されたすべり板２の上を摺動可能となり、上部構造物２２を高摩擦摺動部材４４と低摩擦摺動部材４５とが協働して摺動自在に支持し、両摩擦摺動部材４４、４５による水平抵抗力を生じる。
【００５６】
上述のように、本実施の形態においても、すべり支承装置４１への鉛直方向の荷重が所定の値を超えない場合には、高い摩擦係数を示す高摩擦材料４６により大きな水平抵抗力を得ることができ、所定量の荷重を超えるような荷重がすべり支承装置４１へ付与された場合には、弾性部材４９に予め設定された弾性変形（所定変形量Ｈ）が生じ、低摩擦材料４７がすべり材２と当接し、高摩擦材料４６と低摩擦材料４７とで鉛直荷重を負担することができるため、すべり支承装置４１が生じる水平抵抗力は、所定量の荷重下で発生する高摩擦材料４６の水平抵抗力に加え、低摩擦材料４７により得られる水平抵抗力が加わるが、低摩擦材料４７により得られる水平抵抗力は小さいため、すべり支承装置４１全体としての水平抵抗力はそれ程大きくならず、過大な水平抵抗力が発生することを防止できる。
【００５７】
また、低摩擦摺動部材４５の貫通孔４５ａに高摩擦摺動部材４４を収容し、弾性部材４９に鉛直方向に摺動可能な、貫通孔４５ａの垂直面としての当接部４５ｂによって、弾性部材４９の水平方向の変形を規制しているため、上記動作中に、弾性部材４９の水平方向のはみ出しを抑えることができ、弾性部材４９の鉛直方向の弾性変形量を小さくすることができ、所定の載荷荷重が高摩擦摺動部材４４に載荷されると、弾性部材４９の弾性変形により低摩擦摺動部材４５側に荷重が載荷されるようになる。
【００５８】
尚、本実施の形態においても、すべり支承装置１を用いた第１の実施形態と同様に、すべり支承装置４１の水平抵抗力は、高摩擦材料４６及び低摩擦材料４７の各々の摩擦係数、高摩擦材料４６の面積比率、弾性部材４９の剛性により所望の位置で必要な大きさを得るように調整することができる。
【００５９】
また、弾性部材４９としてゴム材料に代えて板ばねなどを用いることもでき、さらに、これらの他に、ゴム材料層と鋼板層を交互に積層した積層ゴム体を使用することで、荷重載荷方向（鉛直方向）の剛性を大きくすることができ、装置を大きくすることなく低摩擦摺動部材４５が上部構造物２２の荷重を支持し始める荷重を大きくすることもできる。
【００６０】
次に、本発明にかかるすべり支承装置の第４の実施形態について、図５を参照しながら説明する。
【００６１】
このすべり支承装置５１は、上記第１の実施形態におけるすべり支承装置１の摺動部材３（高摩擦摺動部材４及び低摩擦摺動部材５）及び弾性部材９に代えて、摺動部材５３（高摩擦摺動部材５４及び低摩擦摺動部材５５）及び弾性部材５９を備えることを特徴とし、他の構成要素は、図１に示した第１の実施形態におけるすべり支承装置１と同様であるため、同様の構成要素については、図１に記載したものと同様の参照番号を付して詳細説明を省略する。
【００６２】
高摩擦摺動部材５４は、中央部に矩形状の貫通孔５４ａを有して全体的に直方体状に形成され、貫通孔５４ａに低摩擦摺動部材５５の凸部５５ｂが収容される。高摩擦摺動部材５４は、上面は高摩擦摺動部材５４と上面視同形の弾性部材５９の下面と固着され、下面は高摩擦摺動部材５４と下面視同形の高摩擦材料５６が固着される。そして、弾性部材５９の上面が低摩擦摺動部材５５の段部５５ａに固着されるので、高摩擦摺動部材５４には低摩擦摺動部材５５の段部５５ａ及び弾性部材５９を介して上部構造物２２の荷重が載荷される。
【００６３】
弾性部材５９には、合成ゴム、天然ゴム等のゴム材料を用いることができ、高摩擦材料５６には、フェノール樹脂系軸受材料や焼結軸受材料を用いることができる。尚、弾性部材５９の上下面は、低摩擦摺動部材５５の段部５５ａと高摩擦摺動部材５４の上面に固着させ、弾性部材５９の上下面を拘束面としたが、弾性部材５９のはみ出しやクリープ等に支障がなければ、弾性部材５９の上下面を低摩擦摺動部材５５の段部５５ａと高摩擦摺動部材５４の上面に各々固着させなくともよい。
【００６４】
低摩擦摺動部材５５は、下面視矩形状の凸部５５ｂを有して全体的に直方体状に形成され、低摩擦摺動部材５５の下面には、低摩擦材料５７が固着される。この低摩擦材料５７には、フッ素樹脂系軸受材料を使用することができる。低摩擦摺動部材５５は、上面において、摺動部材固定ボルト１３を介して上取付板１１に接合され、さらに上取付板１１は、上取付ボルト１４及び袋ナット１５によって上アンカープレート１２に固定され、これによって低摩擦摺動部材５５が上部構造物２２側に固定される。
【００６５】
低摩擦材料５７の下面と、高摩擦材料５６の下面との間には、弾性部材５９の鉛直方向の所定変形量Ｈの隙間が設けられる。
【００６６】
次に、上記構成を有するすべり支承装置５１の動作について、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００６７】
図５に示す状態で、地震等の外力がすべり支承装置５１を備えた構造物に作用すると、下部構造物２３に対して上部構造物２２が水平方向に相対移動するとともに、ロッキング等によって構造物への軸力変動が生ずる。ここで、弾性部材５９が鉛直方向に所定変形量Ｈだけ変形する所定量の荷重が載荷されるまでは、上部構造物２２を高摩擦摺動部材５４が摺動自在に支持し、水平抵抗力（減衰力）を生じる。
【００６８】
次に、構造物への軸力変動により、すべり支承装置５１への鉛直方向の荷重が所定の値を超え、弾性部材５９が所定の鉛直方向に所定変形量Ｈの弾性変形をすると、低摩擦摺動部材５５も下部構造物２３に固定されたすべり板２の上を摺動可能となり、上部構造物２２を高摩擦摺動部材５４と低摩擦摺動部材５５とが協働して摺動自在に支持し、両摩擦摺動部材５４、５５による水平抵抗力を生じる。
【００６９】
上述のように、本実施の形態においても、すべり支承装置５１への鉛直方向の荷重が所定の値を超えない場合には、高い摩擦係数を示す高摩擦材料５６により大きな水平抵抗力を得ることができ、所定量の荷重を超えるような荷重がすべり支承装置５１へ付与された場合には、弾性部材５９に予め設定された弾性変形（所定変形量Ｈ）が生じ、低摩擦材料５７がすべり材２と当接し、高摩擦材料５６と低摩擦材料５７とで鉛直荷重を負担することができるため、すべり支承装置５１が生じる水平抵抗力は、所定量の荷重下で発生する高摩擦材料５６の水平抵抗力に加え、低摩擦材料５７により得られる水平抵抗力が加わるが、低摩擦材料５７により得られる水平抵抗力は小さいため、すべり支承装置５１全体としての水平抵抗力はそれ程大きくならず、過大な水平抵抗力が発生することを防止できる。
【００７０】
また、高摩擦摺動部材５４の貫通孔５４ａに低摩擦摺動部材５５の凸部５５ｂを収容し、弾性部材５９に鉛直方向に摺動可能な、凸部５５ｂの垂直面としての当接部５５ｃによって、弾性部材５９の水平方向の変形を規制しているため、上記動作中に、弾性部材５９の水平方向のはみ出しを抑えることができ、弾性部材５９の水平変形を防ぐとともに、鉛直方向の弾性変形量を小さくすることができ、所定の載荷荷重が高摩擦摺動部材５４に載荷されると、弾性部材５９の弾性変形により低摩擦摺動部材５５側に荷重が載荷されるようになる。
【００７１】
尚、本実施の形態においても、すべり支承装置１を用いた第１の実施形態と同様に、すべり支承装置５１の水平抵抗力は、高摩擦材料５６及び低摩擦材料５７の各々の摩擦係数、高摩擦材料５６の面積比率、弾性部材５９の剛性により所望の位置で必要な大きさを得るように調整することができる。
【００７２】
また、弾性部材５９としてゴム材料に代えて板ばねなどを用いることもでき、さらに、これらの他に、ゴム材料層と鋼板層を交互に積層した積層ゴム体を使用することで、荷重載荷方向（鉛直方向）の剛性を大きくすることができ、装置を大きくすることなく低摩擦摺動部材５５が上部構造物２２の荷重を支持し始める荷重を大きくすることもできる。
【００７３】
次に、本発明にかかるすべり支承装置の第５の実施形態について、図７を参照しながら説明する。
【００７４】
このすべり支承装置６１は、上記第１の実施形態におけるすべり支承装置１の摺動部材３（高摩擦摺動部材４及び低摩擦摺動部材５）及び弾性部材９に代えて、摺動部材６３（高摩擦摺動部材６４及び低摩擦摺動部材６５）及び弾性部材６９を備えることを特徴とし、他の構成要素は、図１に示した第１の実施形態におけるすべり支承装置１と同様であるため、同様の構成要素については、図１に記載したものと同様の参照番号を付して詳細説明を省略する。
【００７５】
高摩擦摺動部材６４は、中央部に、底面側に矩形状に開口する凹部６４ａを有して全体的に直方体状に形成され、この凹部６４ａに低摩擦摺動部材６５が収容される。高摩擦摺動部材６４は、上面において、摺動部材固定ボルト１３を介して上取付板１１に接合され、さらに上取付板１１は、上取付ボルト１４及び袋ナット１５によって上アンカープレート１２に固定され、これによって高摩擦摺動部材６４が上部構造物２２側に固定される。高摩擦摺動部材６４の中間部に、高摩擦摺動部材６４と上面視同形の弾性部材６９が挟持され、下面に高摩擦摺動部材６４と下面視同形の高摩擦材料６６が固着される。弾性部材６９には、合成ゴム、天然ゴム等のゴム材料を用いることができ、高摩擦材料６６には、フェノール樹脂系軸受材料や焼結軸受材料を用いることができる。
【００７６】
低摩擦摺動部材６５は、全体的に直方体状に形成され、低摩擦摺動部材６５の下面には、低摩擦材料６７が固着される。この低摩擦材料４７には、フッ素樹脂系軸受材料を使用することができる。低摩擦摺動部材６５は、すべり板２に載置された状態で、上述のように高摩擦摺動部材６４の凹部６４ａ内に収容され、いずれの部材にも固定されていない。低摩擦摺動部材６５の上面と高摩擦摺動部材６４の凹部６４ａの天井面６４ｂとの間には、弾性部材６９の鉛直方向の所定変形量Ｈの隙間が設けられる。
【００７７】
次に、上記構成を有するすべり支承装置６１の動作について、図７を参照しながら説明する。
【００７８】
図７に示す状態で、地震等の外力がすべり支承装置６１を備えた構造物に作用すると、下部構造物２３に対して上部構造物２２が水平方向に相対移動するとともに、ロッキング等によって構造物への軸力変動が生ずる。ここで、弾性部材６９が鉛直方向に所定変形量Ｈだけ変形する所定量の荷重が載荷されるまでは、上部構造物２２を高摩擦摺動部材６４が摺動自在に支持し、水平抵抗力（減衰力）を生じる。
【００７９】
次に、構造物への軸力変動により、すべり支承装置６１への鉛直方向の荷重が所定の値を超え、弾性部材６９が所定の鉛直方向に所定変形量Ｈの弾性変形をすると、低摩擦摺動部材６５も下部構造物２３に固定されたすべり板２の上を摺動可能となり、上部構造物２２を高摩擦摺動部材６４と低摩擦摺動部材６５とが協働して摺動自在に支持し、両摩擦摺動部材６４、６５による水平抵抗力を生じる。
【００８０】
上述のように、本実施の形態においても、すべり支承装置６１への鉛直方向の荷重が所定の値を超えない場合には、高い摩擦係数を示す高摩擦材料６６により大きな水平抵抗力を得ることができ、所定量の荷重を超えるような荷重がすべり支承装置６１へ付与された場合には、弾性部材６９に予め設定された弾性変形（所定変形量Ｈ）が生じ、低摩擦材料６７がすべり材２と当接し、高摩擦材料６６と低摩擦材料６７とで鉛直荷重を負担することができるため、すべり支承装置６１が生じる水平抵抗力は、所定量の荷重下で発生する高摩擦材料６６の水平抵抗力に加え、低摩擦材料６７により得られる水平抵抗力が加わるが、低摩擦材料６７により得られる水平抵抗力は小さいため、すべり支承装置６１全体としての水平抵抗力はそれ程大きくならず、過大な水平抵抗力が発生することを防止できる。
【００８１】
また、高摩擦摺動部材６４の凹部６４ａに低摩擦摺動部材６５を収容し、弾性部材６９に対して鉛直方向に摺動可能な、低摩擦摺動部材６５の垂直面としての当接部６５ａによって、弾性部材６９の水平方向の変形を規制しているため、上記動作中に、弾性部材６９の水平方向のはみ出しを抑えることができ、弾性部材６９の水平変形を防ぐとともに、鉛直方向の弾性変形量を小さくすることができ、所定の載荷荷重が高摩擦摺動部材６４に載荷されると、弾性部材６９の弾性変形により低摩擦摺動部材６５側に荷重が載荷されるようになる。
【００８２】
尚、本実施の形態においても、すべり支承装置１を用いた第１の実施形態と同様に、すべり支承装置６１の水平抵抗力は、高摩擦材料６６及び低摩擦材料６７の各々の摩擦係数、高摩擦材料６６の面積比率、弾性部材６９の剛性により所望の位置で必要な大きさを得るように調整することができる。
【００８３】
また、弾性部材６９としてゴム材料に代えて板ばねなどを用いることもでき、さらに、これらの他に、ゴム材料層と鋼板層を交互に積層した積層ゴム体を使用することで、荷重載荷方向（鉛直方向）の剛性を大きくすることができ、装置を大きくすることなく低摩擦摺動部材６５が上部構造物２２の荷重を支持し始める荷重を大きくすることもできる。
【００８４】
尚、上記各実施の形態においては、上部構造物２２側に摺動部材３等を固定し、下部構造物２３側にすべり板２を固着したが、これとは逆に、下部構造物２３側に摺動部材３等を固定し、上部構造物２２側にすべり板２を固着してすべり支承装置を構成することもできる。さらに、高摩擦摺動部材４等、及び低摩擦摺動部材５等の形状を矩形状、直方体状としたが、これに限らず、円形状、円柱状としてもよく、多角形形状としてもよい。また、前記高摩擦摺動部材４等、及び低摩擦摺動部材５等は、各々鋼材、鋳物等の金属からなっていても、前記高摩擦摺動部材４等が弾性部材９等と一体的に鋼板とゴムを積層した積層ゴム体とし、所定量の荷重が載荷された時点で所定変形量Ｈだけ鉛直方向に変形するように構成してもよい。尚、高摩擦摺動部材４等へ所定の荷重が載荷された時点で、所定の荷重を超える荷重が低摩擦摺動部材５等に載荷され協働して摺動する構成であれば、上記構成に限定されない。
【符号の説明】
【００８５】
１ すべり支承装置
２ すべり板
３ 摺動部材
４ 高摩擦摺動部材
５ 低摩擦摺動部材
５ａ 凹部
５ｂ 当接部
６ 下取付板
７ 下アンカープレート
８ 下取付ボルト
９ 弾性部材
１０ 高摩擦材料
１１ 上取付板
１２ 上アンカープレート
１３ 摺動部材固定ボルト
１４ 上取付ボルト
１５ 袋ナット
１６ 袋ナット
１７ 低摩擦材料
２２ 上部構造物
２３ 下部構造物
３１ すべり支承装置
３９ 弾性部材
４１ すべり支承装置
４３ 摺動部材
４４ 高摩擦摺動部材
４５ 低摩擦摺動部材
４５ａ 貫通孔
４５ｂ 当接部
４６ 高摩擦材料
４７ 低摩擦材料
４９ 弾性部材
５１ すべり支承装置
５３ 摺動部材
５４ 高摩擦摺動部材
５４ａ 貫通孔
５５ 低摩擦摺動部材
５５ａ 段部
５５ｂ 凸部
５５ｃ 当接部
５６ 高摩擦材料
５７ 低摩擦材料
５９ 弾性部材
６１ すべり支承装置
６３ 摺動部材
６４ 高摩擦摺動部材
６４ａ 凹部
６４ｂ 天井面
６５ 低摩擦摺動部材
６５ａ 当接部
６６ 高摩擦材料
６７ 低摩擦材料
６９ 弾性部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造物と下部構造物の間に配され、該上部構造物又は下部構造物の一方に装着されるすべり板と、他方に装着され、前記すべり板に対し摺動自在に配される摺動部材とを備えたすべり支承装置において、
前記摺動部材は、高摩擦摺動部材と、該高摩擦摺動部材よりも低摩擦で摺動する低摩擦摺動部材とからなり、前記高摩擦摺動部材が弾性部材を介して上部構造物を支持するとともに、該弾性部材が鉛直方向に所定量変形したときに、前記低摩擦摺動部材の摺動面が前記すべり板に当接して鉛直方向荷重の支持を開始することを特徴とするすべり支承装置。
【請求項２】
前記摺動部材は、前記上部構造物に装着され、前記低摩擦摺動部材の摺動面が、前記弾性部材の鉛直方向の所定変形量分だけ前記高摩擦摺動部材の摺動面より高い位置に配設されることを特徴とする請求項１に記載のすべり支承装置。
【請求項３】
前記摺動部材は、前記上部構造物に装着され、前記低摩擦摺動部材が前記すべり板上に載置され、該低摩擦摺動部材と前記上部構造物との間に前記弾性部材の鉛直方向の所定変形量分の隙間を有することを特徴とする請求項１に記載のすべり支承装置。
【請求項４】
前記高摩擦摺動部材が前記摺動部材の中心側に配され、前記低摩擦摺動部材が、該高摩擦摺動部材を包囲するとともに、前記弾性部材の水平変形を制限する当接部を有し、前記摺動部材の周辺側に配設されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のすべり支承装置。
【請求項５】
前記高摩擦摺動部材が前記摺動部材の周辺側に配され、前記低摩擦摺動部材が、該高摩擦摺動部材に包囲されるとともに、前記弾性部材の水平変形を制限する当接部を有し、前記摺動部材の中心側に配設されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のすべり支承装置。
【請求項６】
前記弾性部材は、ゴム材料又は積層ゴム体からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のすべり支承装置。
【請求項７】
前記弾性部材は、板ばね又は皿ばねからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のすべり支承装置。
【請求項８】
前記弾性部材の水平方向への変形を制限する当接部は、鉛直方向に摺動可能であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載のすべり支承装置。
【請求項１】
上部構造物と下部構造物の間に配され、該上部構造物又は下部構造物の一方に装着されるすべり板と、他方に装着され、前記すべり板に対し摺動自在に配される摺動部材とを備えたすべり支承装置において、
前記摺動部材は、高摩擦摺動部材と、該高摩擦摺動部材よりも低摩擦で摺動する低摩擦摺動部材とからなり、前記高摩擦摺動部材が弾性部材を介して上部構造物を支持するとともに、該弾性部材が鉛直方向に所定量変形したときに、前記低摩擦摺動部材の摺動面が前記すべり板に当接して鉛直方向荷重の支持を開始することを特徴とするすべり支承装置。
【請求項２】
前記摺動部材は、前記上部構造物に装着され、前記低摩擦摺動部材の摺動面が、前記弾性部材の鉛直方向の所定変形量分だけ前記高摩擦摺動部材の摺動面より高い位置に配設されることを特徴とする請求項１に記載のすべり支承装置。
【請求項３】
前記摺動部材は、前記上部構造物に装着され、前記低摩擦摺動部材が前記すべり板上に載置され、該低摩擦摺動部材と前記上部構造物との間に前記弾性部材の鉛直方向の所定変形量分の隙間を有することを特徴とする請求項１に記載のすべり支承装置。
【請求項４】
前記高摩擦摺動部材が前記摺動部材の中心側に配され、前記低摩擦摺動部材が、該高摩擦摺動部材を包囲するとともに、前記弾性部材の水平変形を制限する当接部を有し、前記摺動部材の周辺側に配設されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のすべり支承装置。
【請求項５】
前記高摩擦摺動部材が前記摺動部材の周辺側に配され、前記低摩擦摺動部材が、該高摩擦摺動部材に包囲されるとともに、前記弾性部材の水平変形を制限する当接部を有し、前記摺動部材の中心側に配設されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のすべり支承装置。
【請求項６】
前記弾性部材は、ゴム材料又は積層ゴム体からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のすべり支承装置。
【請求項７】
前記弾性部材は、板ばね又は皿ばねからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のすべり支承装置。
【請求項８】
前記弾性部材の水平方向への変形を制限する当接部は、鉛直方向に摺動可能であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載のすべり支承装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２１４７０３（Ｐ２０１１−２１４７０３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８５６６５（Ｐ２０１０−８５６６５）
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【出願人】（０００１０３６４４）オイレス工業株式会社 (384)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【出願人】（０００１０３６４４）オイレス工業株式会社 (384)
【Ｆターム（参考）】
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