(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024158309
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】滑り支承
(51)【国際特許分類】
E04H 9/02 20060101AFI20241031BHJP
F16F 15/04 20060101ALI20241031BHJP
F16F 15/02 20060101ALI20241031BHJP
【ＦＩ】
E04H9/02 331E
E04H9/02 331A
F16F15/04 E
F16F15/02 L
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023073418
(22)【出願日】2023-04-27
(71)【出願人】
【識別番号】000002299
【氏名又は名称】清水建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100161506
【弁理士】
【氏名又は名称】川渕 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(72)【発明者】
【氏名】劉 銘崇
(72)【発明者】
【氏名】辻埜 真人
(72)【発明者】
【氏名】片山 行雄
【テーマコード（参考）】
2E139
3J048
【Ｆターム（参考）】
2E139AA01
2E139AC26
2E139AD03
2E139CA02
2E139CA24
2E139CB20
2E139CC11
2E139CC13
3J048AA02
3J048AA06
3J048BA08
3J048BG04
3J048DA01
3J048EA38
(57)【要約】
【課題】高い面圧を有するとともに、容易に製造することができる滑り支承を提供する。
【解決手段】滑り支承１００は、コンクリートを含む第１構造体１０２と第２構造体１０１とが上下方向に対向して配置された免震層１０３に設置される滑り支承であって、第１構造体１０２における第２構造体１０１側を向く滑り面１と、滑り面１に当接するように設置されるとともに、滑り面１に対して水平方向に第２構造体１０１と一体となって滑動可能な滑り材２と、を備え、滑り面１は、コンクリートで形成された前記第１構造体１０２の研磨面である。
【選択図】図１
【解決手段】滑り支承１００は、コンクリートを含む第１構造体１０２と第２構造体１０１とが上下方向に対向して配置された免震層１０３に設置される滑り支承であって、第１構造体１０２における第２構造体１０１側を向く滑り面１と、滑り面１に当接するように設置されるとともに、滑り面１に対して水平方向に第２構造体１０１と一体となって滑動可能な滑り材２と、を備え、滑り面１は、コンクリートで形成された前記第１構造体１０２の研磨面である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コンクリートを含む第１構造体と第２構造体とが上下方向に対向して配置された免震層に設置される滑り支承であって、
前記第１構造体における前記第２構造体側を向く滑り面と、
前記滑り面に当接するように設置されるとともに、前記滑り面に対して水平方向に前記第２構造体と一体となって滑動可能な滑り材と、を備え、
前記滑り面は、コンクリートで形成された前記第１構造体の研磨面である滑り支承。
前記第１構造体における前記第２構造体側を向く滑り面と、
前記滑り面に当接するように設置されるとともに、前記滑り面に対して水平方向に前記第２構造体と一体となって滑動可能な滑り材と、を備え、
前記滑り面は、コンクリートで形成された前記第１構造体の研磨面である滑り支承。
【請求項2】
前記滑り材は、前記第２構造体に固定されている請求項１に記載の滑り支承。
【請求項3】
前記前記滑り材と前記第２構造体との間に配置され、前記滑り材及び前記第２構造体に固定された積層ゴム部を備える請求項１に記載の滑り支承。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、滑り支承に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、建物の下部構造体に固定された滑り板と、滑り板の上側に配置され柱等の上部構造体に固定された滑り材と、を有する滑り支承が知られている。地震時に滑り材が滑り板の上面に接触して可動して二次剛性が低減されて、地震の揺れを建物に伝達することを抑制するものである。
【0003】
滑り支承には、剛滑り支承と、滑り材の上側に積層ゴムが設けられた弾性すべり支承の２種類がある。滑り材としてＰＴＦＥで表面処理したフッ素樹脂等が使用され、滑り板としてステンレス板が使用されている。滑り板のステンレス板の厚さは約１０ｍｍ以下であり、滑り板をコンクリート基礎等の下部構造体に固定するために、約３０～５０ｍｍの厚い鋼板のフランジプレートの上側に滑り板を取り付けて、フランジプレートを下部構造体にボルト等で固定するようにしている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【0004】
滑り板と滑り材との間の摩擦係数は、低摩擦(μ≒０．０１)、中摩擦(μ≒０．０８)、高摩擦(μ≒０．１)の３種類がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２１－１６７６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
滑り材に生じる最大面圧は１５Ｍｐａ（長期荷重）～４０Ｍｐａ（短期荷重）程度であるのに対して、鋼材の圧縮強度は２３５Ｍｐａである。滑り材に生じる最大面圧が鋼材の圧縮強度の１/１０程度にしかならず、鋼製のフランジプレートは必要以上の強度を有している。フランジプレートは厚い鋼板を使用しているため、コストがかかったり、鋼材自体も重いため運送と施工に負担がかかったりするという問題点がある。
【0007】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高い面圧を有するとともに、容易に製造することができる滑り支承を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る滑り支承は、コンクリートを含む第１構造体と第２構造体とが上下方向に対向して配置された免震層に設置される滑り支承であって、前記第１構造体における前記第２構造体側を向く滑り面と、前記滑り面に当接するように設置されるとともに、前記滑り面に対して前記第２構造体と一体となって水平方向に滑動可能な滑り材と、を備え、前記滑り面はコンクリートで形成された前記第１構造体の研磨面である。
すなわち、本発明に係る滑り支承は、コンクリートを含む第１構造体と第２構造体とが上下方向に対向して配置された免震層に設置される滑り支承であって、前記第１構造体における前記第２構造体側を向く滑り面と、前記滑り面に当接するように設置されるとともに、前記滑り面に対して前記第２構造体と一体となって水平方向に滑動可能な滑り材と、を備え、前記滑り面はコンクリートで形成された前記第１構造体の研磨面である。
【0009】
このように構成された滑り支承では、滑り面は、第１構造体のコンクリートが研磨された研磨面で形成されている。よって、高い面圧及び低摩擦係数の滑り支承を、コンクリートを用いて容易に製造することができる。
【0010】
また、本発明に係る滑り支承は、前記滑り材は、前記第２構造体に固定されていてもよい。
【0011】
このように構成された滑り支承は、剛滑り支承であり、高い面圧及び低摩擦係数の滑り支承を、コンクリートを用いて容易に製造することができる。
【0012】
また、本発明に係る滑り支承は、前記前記滑り材と前記第２構造体との間に配置され、前記滑り材及び前記第２構造体に固定された積層ゴム部を備えていてもよい。
【0013】
このように構成された滑り支承は、弾性滑り支承であり、高い面圧及び低摩擦係数の滑り支承を、コンクリートを用いて容易に製造することができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係る滑り支承によれば、高い面圧を有するとともに、容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一実施形態に係る滑り支承を示す模式図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る滑り支承の挙動を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る滑り支承の摩擦試験（樹脂材料Ａの場合）の結果を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る滑り支承の摩擦試験（樹脂材料Ｂの場合）の結果を示す図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る滑り支承の摩擦試験後（樹脂材料Ａの場合）の試験体の状態を示す写真である。
【図6】本発明の一実施形態に係る滑り支承の摩擦試験後（樹脂材料Ｂの場合）の試験体の状態を示す写真である。
【図7】本発明の一実施形態の変形例１に係る滑り支承を示す模式図である。
【図8】本発明の一実施形態の変形例２に係る滑り支承を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の一実施形態に係る滑り支承について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る滑り支承を示す模式図である。
図１に示すように、本実施形態に係る滑り支承１００は、剛滑り支承である。滑り支承１００は、構造物の上部構造体（第２構造体）１０１と地盤に支持された下部構造体（第１構造体）１０２との間の免震層１０３に設置される。上部構造体１０１と下部構造体１０２とは、上下方向に対向して配置され、水平方向に相対変位可能に構成されている。免震層１０３には、１以上の滑り支承１００が設置されている。
図１は、本発明の一実施形態に係る滑り支承を示す模式図である。
図１に示すように、本実施形態に係る滑り支承１００は、剛滑り支承である。滑り支承１００は、構造物の上部構造体（第２構造体）１０１と地盤に支持された下部構造体（第１構造体）１０２との間の免震層１０３に設置される。上部構造体１０１と下部構造体１０２とは、上下方向に対向して配置され、水平方向に相対変位可能に構成されている。免震層１０３には、１以上の滑り支承１００が設置されている。
【0017】
滑り支承１００は、滑り面１と、滑り材２と、上部フランジプレート３と、を備える。
【0018】
下部構造体１０２は、コンクリートを含む材料で形成されている。下部構造体１０２は、例えば鉄筋コンクリート造で形成されている。滑り面１は、下部構造体１０２における上部構造体１０１側を向く面の少なくとも一部である。滑り面１は、下部構造体１０２を所定の研磨工程によって研磨された研磨面である。例えば、コンクリートを打設して下部構造体１０２を形成して、１週間養生した後に、＃４００、＃８００、＃３０００～＃６０００の順で研磨を行う。
【0019】
上面が滑り面１となる下部構造体１０２を形成するコンクリートは、圧縮強度１００Ｍｐａ以上及びヤング係数３５０００Ｎ／ｍ２以上の少なくとも一方の条件を満たすものである。基準設計面圧（長期面圧）が１５Ｍｐａの場合、コンクリート材料の圧縮限界は５０Ｍｐａ以上であることが好ましい。短期面圧は、基準設計面圧の２倍の３０Ｍｐａであることが好ましい。
【0020】
なお、コンクリート材料のヤング係数は、下記の式（１）より求める。
【0021】
【数1】
【0022】
滑り材２は、摩擦減衰作用を持つ板状の部材である。滑り材２は、樹脂材料で形成されている。滑り材２のヤング係数は、４００Ｎ／ｍ２以下であることが好ましい。滑り材２の樹脂材料の摩擦係数は、適宜設定可能である。
【0023】
滑り材２を形成する樹脂材料のヤング係数／下部構造体１０２を形成するコンクリートのヤング係数（＝ヤング係数比）は、１％以下であることが好ましい。
【0024】
滑り材２は、下部構造体１０２に形成された滑り面１に当接するように、滑り面１に設置されている。滑り材２は、滑り面１に固定等されておらず、滑り面１上を水平方向に滑動可能とされている。
【0025】
滑り材２の下面に、複数の小さな凹部（ディンプル）が設けて、凹部内に油を充填することで、摩擦係数を低減してもよい。凹部は、例えば直径１０ｍｍ±１０％、深さ０．５ｍｍ±２０％である。
【0026】
上部フランジプレート３は、滑り材２と上部構造体１０１との間に配置されている。換言すると、上部フランジプレート３は、滑り材２の上側に配置されている。滑り材２は、上部フランジプレート３に固定されている。上部フランジプレート３は、上部構造体１０１に固定されている。換言すると、滑り材２は、上部フランジプレート３を介して上部構造体１０１に固定されている。滑り材２は、上部構造体１０と一体となって水平方向に摺動可能である。上部フランジプレート３は、例えば上部構造体１０１に設けられたベースプレート１０１ａに固定されている。
【0027】
図２は、滑り支承１００の挙動を示す図である。
図２に示すように、構造物に水平方向の力が作用して、滑り材２と滑り面１との間に生じる摩擦力よりも大きな水平方向の力が作用すると、滑り材２が滑り面１上を滑動する。上部フランジプレート３に固定された上部構造体１０１も、滑り材２と同じく水平方向に変位する。
図２に示すように、構造物に水平方向の力が作用して、滑り材２と滑り面１との間に生じる摩擦力よりも大きな水平方向の力が作用すると、滑り材２が滑り面１上を滑動する。上部フランジプレート３に固定された上部構造体１０１も、滑り材２と同じく水平方向に変位する。
【0028】
次に、摩擦試験結果について説明する。
【0029】
＜材料＞
［コンクリート材料試験体］
・サイズ：５０ｃｍ×２０ｃｍ×５ｃｍ
・試験体打設して１週間の養生後、コンクリート表面に対して機械による研磨で＃４００、＃８００、＃３０００～＃６０００の順で研磨を行う
［滑り材］
・直径：９０ｍｍ
・樹脂材料Ａ，Ｂの２種類
・樹脂材料Ａ，Ｂともヤング係数４００Ｎ／ｍ２以下
・樹脂材料Ａの表面には複数の小さな凹部（ディンプル）が設けられ、凹部内に油を充填している（図５参照）
・樹脂材料Ａは低摩擦係数の樹脂材料
・樹脂材料Ｂは中摩擦係数の樹脂材料
［コンクリート材料試験体］
・サイズ：５０ｃｍ×２０ｃｍ×５ｃｍ
・試験体打設して１週間の養生後、コンクリート表面に対して機械による研磨で＃４００、＃８００、＃３０００～＃６０００の順で研磨を行う
［滑り材］
・直径：９０ｍｍ
・樹脂材料Ａ，Ｂの２種類
・樹脂材料Ａ，Ｂともヤング係数４００Ｎ／ｍ２以下
・樹脂材料Ａの表面には複数の小さな凹部（ディンプル）が設けられ、凹部内に油を充填している（図５参照）
・樹脂材料Ａは低摩擦係数の樹脂材料
・樹脂材料Ｂは中摩擦係数の樹脂材料
【0030】
＜試験条件＞
［試験機］
・二軸せん断往復動試験装置を使用
［パラメータ］
・ａ コンクリート板：１種類（同じ配合、同じ研磨工程、コンクリートの実圧縮強度１２０Ｍｐａ）
・ｂ 滑り材：２種類（低摩擦係数の樹脂材料Ａ、中摩擦係数の樹脂材料Ｂ）
・ｃ 面圧：２．５Ｍｐａ，５Ｍｐａ，１０Ｍｐａ，１５Ｍｐａ，２０Ｍｐａ，３０Ｍｐａ，４０Ｍｐａ
・ｄ 加振速度：１ｃｍ／ｓ（ストロック±１５０ｍｍ、１サイクル），１０ｃｍ／ｓ（ストロック±１５０ｍｍ、５サイクル）
［試験機］
・二軸せん断往復動試験装置を使用
［パラメータ］
・ａ コンクリート板：１種類（同じ配合、同じ研磨工程、コンクリートの実圧縮強度１２０Ｍｐａ）
・ｂ 滑り材：２種類（低摩擦係数の樹脂材料Ａ、中摩擦係数の樹脂材料Ｂ）
・ｃ 面圧：２．５Ｍｐａ，５Ｍｐａ，１０Ｍｐａ，１５Ｍｐａ，２０Ｍｐａ，３０Ｍｐａ，４０Ｍｐａ
・ｄ 加振速度：１ｃｍ／ｓ（ストロック±１５０ｍｍ、１サイクル），１０ｃｍ／ｓ（ストロック±１５０ｍｍ、５サイクル）
【0031】
＜試験結果＞
（１）摩擦係数と速度との関係
摩擦試験の結果を図３及び図４に示す。
・縦軸：摩擦係数＝鉛直荷重／最大水平荷重（両方とも摩擦試験での実測値）
・横軸：面圧（＝鉛直荷重／滑り材面積）
面圧１５Ｍｐａで得た摩擦係数は、樹脂材料Ａは約０．０１であり、樹脂材料Ｂは約０．０８である（ステンレスの場合０．１１）。樹脂材料Ａ，Ｂの両方とも従来の滑り支承と同じ高面圧で、同等の摩擦係数を得ていることが分かった。
（１）摩擦係数と速度との関係
摩擦試験の結果を図３及び図４に示す。
・縦軸：摩擦係数＝鉛直荷重／最大水平荷重（両方とも摩擦試験での実測値）
・横軸：面圧（＝鉛直荷重／滑り材面積）
面圧１５Ｍｐａで得た摩擦係数は、樹脂材料Ａは約０．０１であり、樹脂材料Ｂは約０．０８である（ステンレスの場合０．１１）。樹脂材料Ａ，Ｂの両方とも従来の滑り支承と同じ高面圧で、同等の摩擦係数を得ていることが分かった。
【0032】
（２）試験後の写真
図５及び図６に示すように、面圧が高くてもコンクリート板の表面が削られた痕跡が全くなく、健全であった。滑り材の方で摩耗を生じたが、摩擦性能への影響はない（摺動距離は合計１０．８ｍ）。
図５及び図６に示すように、面圧が高くてもコンクリート板の表面が削られた痕跡が全くなく、健全であった。滑り材の方で摩耗を生じたが、摩擦性能への影響はない（摺動距離は合計１０．８ｍ）。
【0033】
このように構成された滑り支承１００では、滑り面１は、下部構造体１０２のコンクリートが研磨された研磨面で形成されている。よって、高い面圧及び低摩擦係数の滑り支承１００を、コンクリートを用いて容易に製造することができる。
【0034】
従来のように、ステンレス製の滑り板及び滑り板を下部構造体に固定するための鋼製のフランジプレートは必要なく、滑り面１をコンクリートで製造することができるため、免震すべり支承の性能を保持したままで、大幅なコストダウンが実現することができる。
【0035】
（変形例１）
次に、変形例１について、主に図７を用いて説明する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態と同一又は同様な部材及び部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施形態と異なる構成について説明する。
次に、変形例１について、主に図７を用いて説明する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態と同一又は同様な部材及び部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施形態と異なる構成について説明する。
【0036】
図７は、本発明の一実施形態の変形例１に係る滑り支承を示す模式図である。
図７に示すように、本変形例に係る滑り支承１００Ａは、弾性滑り支承である。滑り支承１００Ａでは、滑り面１と、滑り材２と、積層ゴム部４と、を備えている。
図７に示すように、本変形例に係る滑り支承１００Ａは、弾性滑り支承である。滑り支承１００Ａでは、滑り面１と、滑り材２と、積層ゴム部４と、を備えている。
【0037】
積層ゴム部４は、滑り材２と第２構造体１０１との間に配置されている。積層ゴム部４は、上部ゴム支持プレート４ａと、ゴム本体４ｂと、下部ゴム支持プレート４ｃと、を有している。ゴム本体４ｂは、上部ゴム支持プレート４ａと下部ゴム支持プレート４ｃとの間に配置されている。ゴム本体４ｂは、上部ゴム支持プレート４ａ及び下部ゴム支持プレート４ｃに接合されている。ゴム本体４ｂは、鋼板と、ゴム系材料等から形成される粘弾性体とが上下方向に複数層に積層されて構成されている。
【0038】
上部ゴム支持プレート４ａは、上部構造体１０１のベースプレート１０１ａに固定されている。下部ゴム支持プレート４ｃは、滑り材２に固定されている。換言すると、積層ゴム部４は、上部構造体１０１及び滑り材２に固定されている。
【0039】
このように構成された滑り支承１００Ａでは、滑り面１は、下部構造体１０２のコンクリートが研磨された研磨面で形成されている。よって、高い面圧及び低摩擦係数の滑り支承１００Ａを、コンクリートを用いて容易に製造することができる。
【0040】
（変形例２）
次に、変形例２について、主に図８を用いて説明する。
図８は、本発明の一実施形態の変形例２に係る滑り支承を示す模式図である。
図８に示すように、本変形例に係る滑り支承１００Ｂでは、滑り面１Ｂと、滑り材２Ｂと、下部フランジプレート３Ｂと、を備えている。
次に、変形例２について、主に図８を用いて説明する。
図８は、本発明の一実施形態の変形例２に係る滑り支承を示す模式図である。
図８に示すように、本変形例に係る滑り支承１００Ｂでは、滑り面１Ｂと、滑り材２Ｂと、下部フランジプレート３Ｂと、を備えている。
【0041】
滑り面１Ｂは、基礎梁や基礎床等のコンクリートで形成された上部構造体（第１構造体）１０１Ｂの研磨面である。滑り面１Ｂは、下部構造体（第２構造体）１０２Ｂ側を向く下面である。
【0042】
滑り材２Ｂは、上部構造体１０１Ｂに形成された滑り面１Ｂに当接するように、滑り面１Ｂに設置されている。滑り材２は、滑り面１Ｂに固定等されておらず、滑り面１Ｂに沿って水平方向に滑動可能とされている。
【0043】
下部フランジプレート３Ｂは、滑り材２Ｂと下部構造体１０２Ｂとの間に配置されている。換言すると、下部フランジプレート３Ｂは、滑り材２Ｂの下側に配置されている。滑り材２Ｂは、下部フランジプレート３Ｂに固定されている。下部フランジプレート３Ｂは、下部構造体１０２Ｂに固定されている。換言すると、滑り材２Ｂは、下部フランジプレート３Ｂを介して下部構造体１０２Ｂに固定されている。
【0044】
このように構成された滑り支承１００Ｂでは、滑り面１Ｂは、上部構造体１０１Ｂのコンクリートが研磨された研磨面で形成されている。よって、高い面圧及び低摩擦係数の滑り支承１００Ａを、コンクリートを用いて容易に製造することができる。
【0045】
なお、上述した実施の形態において示した組立手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0046】
２０１５年９月の国連サミットにおいて採択された１７の国際目標として「持続可能な開発目標（Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｇｏａｌｓ：ＳＤＧｓ）」がある。本実施形態に係る滑り支承１００は、このＳＤＧｓの１７の目標のうち、例えば「１１．住み続けられるまちづくりを」の目標などの達成に貢献し得る。
【符号の説明】
【0047】
１，１Ｂ 滑り面
２，２Ｂ 滑り材
４ 積層ゴム部
１０１ 上部構造体（第２構造体）
１０１Ｂ 上部構造体（第１構造体）
１０２ 下部構造体（第１構造体）
１０２Ｂ 下部構造体（第２構造体）
１０３ 免震層
１００，１００Ａ，１００Ｂ 滑り支承
２，２Ｂ 滑り材
４ 積層ゴム部
１０１ 上部構造体（第２構造体）
１０１Ｂ 上部構造体（第１構造体）
１０２ 下部構造体（第１構造体）
１０２Ｂ 下部構造体（第２構造体）
１０３ 免震層
１００，１００Ａ，１００Ｂ 滑り支承
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】