特開 2024-79978 球面滑り支承及び橋梁

(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】P2024079978

(43)【公開日】2024-06-13

(54)【発明の名称】球面滑り支承及び橋梁

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/02 20060101AFI20240606BHJP

   E01D 19/04 20060101ALI20240606BHJP

【ＦＩ】

F16F15/02 L

E01D19/04 E

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022192746

(22)【出願日】2022-12-01

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-06-19

(71)【出願人】

【識別番号】306022513

【氏名又は名称】日鉄エンジニアリング株式会社

(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】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100217249

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 耕一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100221279

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 健吾

(74)【代理人】

【識別番号】100207686

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 恭宏

(74)【代理人】

【識別番号】100224812

【弁理士】

【氏名又は名称】井口 翔太

(72)【発明者】

【氏名】山崎 伸介

【テーマコード（参考）】

2D059

3J048

【Ｆターム（参考）】

2D059AA33

2D059AA34

2D059AA35

3J048AA07

3J048BG01

3J048BG04

3J048DA01

3J048EA38

(57)【要約】

【課題】免震機能を保ちつつ、上部構造体と下部構造体との相対変位の特性を調整可能とした球面滑り支承を提供する。
【解決手段】本発明の態様１に係る球面滑り支承１００は、上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとの間に設置される球面滑り支承１００であって、上部構造体Ｕの下部に配置され、下方に面する上凹球面１１を有する上コンケイブ１０と、上凹球面１１と摺動する上凸球面３１を少なくとも備えるスライダー部３０と、を備え、上凹球面１１は、第一低摩擦領域と、第一高摩擦領域と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上部構造体と下部構造体との間に設置される球面滑り支承であって、
前記上部構造体の下部に配置され、下方に面する上凹球面を有する上コンケイブと、
前記上凹球面と摺動する上凸球面を少なくとも備えるスライダー部と、
を備え、
前記上凹球面は、第一低摩擦領域と、第一高摩擦領域と、を有する、
ことを特徴とする球面滑り支承。

【請求項2】

前記上コンケイブの平面視において、前記第一低摩擦領域が前記上凹球面の中心側に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の球面滑り支承。

【請求項3】

前記上コンケイブの平面視において、前記第一高摩擦領域が前記上凹球面の中心側に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の球面滑り支承。

【請求項4】

前記下部構造体の上部に配置され、上方に面する下凹球面を有する下コンケイブを更に備え、
前記スライダー部は、前記下凹球面と摺動する下凸球面を更に備え、
前記下凹球面は、第二低摩擦領域と、第二高摩擦領域と、を有する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の球面滑り支承。

【請求項5】

前記第一低摩擦領域の形状と前記第二低摩擦領域の形状とが同じであり、
前記第一高摩擦領域の形状と前記第二高摩擦領域の形状とが同じである、
ことを特徴とする請求項４に記載の球面滑り支承。

【請求項6】

前記第一低摩擦領域の外縁と前記第一高摩擦領域の外縁とが、同心円状に配置される、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の球面滑り支承。

【請求項7】

前記第一低摩擦領域と前記第一高摩擦領域とが、水平方向に交互に配置される、
ことを特徴とする請求項６に記載の球面滑り支承。

【請求項8】

水平方向のうち任意の方向である第１方向において、
前記第一低摩擦領域と前記第一高摩擦領域とが交互に配置される、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の球面滑り支承。

【請求項9】

前記上部構造体は橋梁であり、前記第１方向は前記橋梁の橋軸に直交する方向である、
ことを特徴とする請求項８に記載の球面滑り支承。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、球面滑り支承に関する。

【背景技術】

【0002】

地震による地盤の水平変位が建物等の構造物に伝達することを抑えるために、滑り支承が用いられることがある。
特許文献１では、球面滑り支承の上沓と下沓との水平方向変位を抑制するために、変位抑制装置を設けた構造が開示されている。
特許文献２では、平面滑り支承の摺動領域に、低摩擦領域と高摩擦領域とを備えた構造が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１－３０３９２８号公報

【特許文献2】特開２０２１－１５６３９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

球面滑り支承において、上部構造体と下部構造体との相対変位の特性を調整することが求められる。

【0005】

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、免震機能を保ちつつ、上部構造体と下部構造体との相対変位の特性を調整可能とした球面滑り支承を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

＜１＞本発明の態様１に係る球面滑り支承は、上部構造体と下部構造体との間に設置される球面滑り支承であって、前記上部構造体の下部に配置され、下方に面する上凹球面を有する上コンケイブと、前記上凹球面と摺動する上凸球面を少なくとも備えるスライダー部と、を備え、前記上凹球面は、第一低摩擦領域と、第一高摩擦領域と、を有することを特徴とする。

【0007】

この発明によれば、上凹球面は、第一低摩擦領域と、第一高摩擦領域と、を有する。これにより、上凸球面が第一低摩擦領域と接している場合において、スライダー部と上コンケイブとを摺動しやすくすることができる。上凸球面が第一高摩擦領域と接している場合において、スライダー部と上コンケイブとを摺動しにくくすることができる。したがって、スライダー部と上コンケイブとの摺動のしやすさを保ちつつ、必要以上に摺動することを抑えることができる。よって、第一低摩擦領域及び第一高摩擦領域の大きさや形状を調整することで、免震機能を保ちつつ、上部構造体と下部構造体との相対変位の特性を調整可能とすることができる。

【0008】

上コンケイブの上凹球面が下方に面し、スライダー部は上凸球面において上凹球面と摺動する。つまり、スライダー部の上に上コンケイブが位置し、上凸球面が上凹球面によって覆われる。これにより、上凸球面と上凹球面との間に水滴や埃が溜まることを抑えることができる。

【0009】

＜２＞本発明の態様２に係る球面滑り支承は、態様１に係る球面滑り支承において、前記上コンケイブの平面視において、前記第一低摩擦領域が前記上凹球面の中心側に配置されることを特徴とする。

【0010】

この発明によれば、上コンケイブの平面視において、第一低摩擦領域が上凹球面の中心側に配置される。これにより、スライダー部と上コンケイブとの摺動を相対的に小さな外力によって開始させることができる。比較的大きな外力に対しては、第一低摩擦領域の外周部に位置する第一高摩擦領域においてスライダー部と上コンケイブとの摺動量を小さくすることができる。
したがって、球面滑り支承において、例えば、想定内の地震（例えば、レベル１又は２の地震）に対する、免震装置としての機能を担保することができる。想定外の地震（例えば、レベル３以上の地震）に対する、スライダー部と上コンケイブとの水平方向における相対変位の最大量を小さくすることができる。
よって、球面滑り支承を必要以上に大きく形成することを不要として、製造費用の低下に寄与することができる。また、球面滑り支承を備える上部構造体において、隣接する構造体等に対して必要以上に間隔を設けることを不要とすることができる。

【0011】

＜３＞本発明の態様３に係る球面滑り支承は、態様１に係る球面滑り支承において、前記上コンケイブの平面視において、前記第一高摩擦領域が前記上凹球面の中心側に配置されることを特徴とする。

【0012】

この発明によれば、上コンケイブの平面視において、第一高摩擦領域が上凹球面の中心側に配置される。これにより、スライダー部と上コンケイブとの摺動を、比較的小さな外力によっては開始させないようにすることができる。
したがって、例えば、上部構造体が風の影響を受けやすい条件にある場合において、強風によって上部構造体に付加される外力によっては、スライダー部と上コンケイブとを摺動させないようにすることができる。地震によって上部構造体に付加される外力によっては、スライダー部と上コンケイブとを摺動するようにすることができる。
よって、球面滑り支承において免震装置としての機能を担保しつつ、不必要にスライダー部と上コンケイブとが摺動することを抑えることができる。

【0013】

＜４＞本発明の態様４に係る球面滑り支承は、態様１から態様３のいずれか１つに係る球面滑り支承において、前記下部構造体の上部に配置され、上方に面する下凹球面を有する下コンケイブを更に備え、前記スライダー部は、前記下凹球面と摺動する下凸球面を更に備え、前記下凹球面は、第二低摩擦領域と、第二高摩擦領域と、を有することを特徴とする

【0014】

この発明によれば、下コンケイブを更に備える。これにより、上部構造体と下部構造体との水平方向における相対変位量を大きくすることができる。したがって、球面滑り支承の大きさを小さくしつつ、上部構造体と下部構造体との相対変位量を確保することができる。

【0015】

下凹球面は、第二低摩擦領域と、第二高摩擦領域と、を有する。これにより、下凸球面が第二低摩擦領域と接している場合において、スライダー部と下コンケイブとを摺動しやすくすることができる。下凸球面が第二高摩擦領域と接している場合において、スライダー部と下コンケイブとを摺動しにくくすることができる。したがって、スライダー部と下コンケイブとの摺動のしやすさを保ちつつ、必要以上に摺動することを抑えることができる。

【0016】

＜５＞本発明の態様５に係る球面滑り支承は、態様４に係る球面滑り支承において、前記第一低摩擦領域の形状と前記第二低摩擦領域の形状とが同じであり、前記第一高摩擦領域の形状と前記第二高摩擦領域の形状とが同じであることを特徴とする。

【0017】

この発明によれば、第一低摩擦領域の形状と第二低摩擦領域の形状とが同じであり、第一高摩擦領域の形状と第二高摩擦領域の形状とが同じである。これにより、スライダー部と上コンケイブ及び下コンケイブとを摺動しやすくすべき領域と、摺動しにくくすべき領域と、を明確に区別しやすくすることができる。よって、第一低摩擦領域と第二低摩擦領域の形状及び第一高摩擦領域と第二高摩擦領域の形状がそれぞれ異なる場合と比較して、より球面滑り支承において求められる性能を担保しやすくすることができる。

【0018】

＜６＞本発明の態様６に係る球面滑り支承は、態様１から態様５のいずれか１つに係る球面滑り支承において、前記第一低摩擦領域の外縁と前記第一高摩擦領域の外縁とが、同心円状に配置されることを特徴とする。

【0019】

この発明によれば、第一低摩擦領域の外縁と第一高摩擦領域の外縁とが、同心円状に配置される。これにより、水平面におけるいずれの方向においても、スライダー部と上コンケイブ及び下コンケイブとの摺動の特性を同じにすることができる。

【0020】

＜７＞本発明の態様７に係る球面滑り支承は、態様１から態様６のいずれか１つに係る球面滑り支承において、前記第一低摩擦領域と前記第一高摩擦領域とが、水平方向に交互に配置されることを特徴とする。

【0021】

この発明によれば、第一低摩擦領域と第一高摩擦領域とが、水平方向に交互に配置される。これにより、スライダー部は、１つの方向に変位する際、第一低摩擦領域と第一高摩擦領域とにそれぞれ複数回接触する。このとき、第一低摩擦領域及び第一高摩擦領域の大きさをそれぞれ適宜調整することで、スライダー部と上コンケイブとの摺動の特性を調整しやすくすることができる。よって、上部構造体に求められる変位の特性に対して、柔軟に対応することができる。

【0022】

＜８＞本発明の態様８に係る球面滑り支承は、態様１から態様７のいずれか１つに係る球面滑り支承において、水平方向のうち任意の方向である第１方向において、前記第一低摩擦領域と前記第一高摩擦領域とが交互に配置されることを特徴とする。

【0023】

この発明によれば、第１方向において、第一低摩擦領域と第一高摩擦領域とが交互に配置される。これにより、第１方向において、スライダー部と上コンケイブとの摺動を規制しやすくすることができる。第１方向に直交する方向において、スライダー部と上コンケイブとを摺動させやすくすることができる。
したがって、第１方向において、上部構造体と下部構造体とを相対変位させにくくすることができる。第１方向と直交する方向において、上部構造体と下部構造体とを相対変位させやすくすることができる。よって、上部構造体に許容される変位方向の条件に対して、柔軟に対応することができる。

【0024】

＜９＞本発明の態様９に係る球面滑り支承は、態様８に係る球面滑り支承において、前記上部構造体は橋梁であり、前記第１方向は前記橋梁の橋軸に直交する方向であることを特徴とする。

【0025】

この発明によれば、上部構造体は橋梁である。ここで、橋梁は、橋軸に直交する方向における振動は規制されることが好ましい。橋梁は、橋軸方向に沿う方向における振動に対しては比較的余裕がある。これに対し、第１方向は橋梁の橋軸に直交する方向である。つまり、橋軸に直交する方向に沿って第一低摩擦領域と第一高摩擦領域とが交互に配置される。これにより、橋梁と下部構造体（例えば、地盤に配置された基礎構造）とが、橋軸に直交する方向に相対変位することを抑えることができる。よって、橋梁の安全性を向上することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、免震機能を保ちつつ、上部構造体と下部構造体との相対変位の特性を調整可能とした球面滑り支承を提供するができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明に係る球面滑り支承の正面図である。

【図2】図１において、球面滑り支承の上コンケイブと下コンケイブとが相対変位した状態を示す図である。

【図3】第１実施形態に係る上コンケイブ及び下コンケイブの平面視である。

【図4】図３に示す上コンケイブ及び下コンケイブを備えた球面滑り支承に比較的小さな外力が付加された場合の、上コンケイブと下コンケイブとの相対変位の履歴を示すグラフである。

【図5】図３に示す上コンケイブ及び下コンケイブを備えた球面滑り支承に比較的大きな外力が付加された場合の、上コンケイブと下コンケイブとの相対変位の履歴を示すグラフである。

【図6】図３に示す上コンケイブ及び下コンケイブにおいて、更に第一低摩擦領域を備えた例である。

【図7】図６に示す上コンケイブ及び下コンケイブを備えた球面滑り支承に比較的大きな外力が付加された場合の、上コンケイブと下コンケイブとの相対変位の履歴を示すグラフである。

【図8】上コンケイブ及び下コンケイブの第１変形例である。

【図9】上コンケイブ及び下コンケイブの第２変形例である。

【図10】第３実施形態に係る上コンケイブ及び下コンケイブの平面視である。

【図11】図１０に示す上コンケイブ及び下コンケイブにおいて、更に第一低摩擦領域を備えた例である。

【図12】上コンケイブ及び下コンケイブの第３変形例である。

【図13】上コンケイブ及び下コンケイブの第４変形例である。

【図14】図１３に示す上コンケイブ及び下コンケイブを備えた球面滑り支承に比較的大きな外力が付加された場合の、上コンケイブと下コンケイブとの相対変位の履歴を示すグラフである。

【図15】第３実施形態に係る上コンケイブ及び下コンケイブの平面視である。

【図16】図１５に示す上コンケイブ及び下コンケイブにおいて、更に第一低摩擦領域を備えた例である。

【図17】上コンケイブ及び下コンケイブの第５変形例である。

【図18】上コンケイブ及び下コンケイブの第６変形例である。

【図19】球面滑り支承を橋梁に配置する際の第１例である。

【図20】球面滑り支承を橋梁に配置する際の第２例である。

【図21】球面滑り支承を橋梁に配置する際の第３例である。

【図22】上コンケイブ及び下コンケイブの第７変形例である。

【図23】上コンケイブ及び下コンケイブの第８変形例である。

【図24】上コンケイブ及び下コンケイブの第９変形例である。

【図25】上コンケイブ及び下コンケイブの第１０変形例である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

（第１実施形態）
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る球面滑り支承１００を説明する。図１に示すように、球面滑り支承１００は、上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとの間に設置される。
上部構造体Ｕは、例えば、ビルや橋梁などをはじめとする建物である。下部構造体Ｌは、例えば、上部構造体Ｕの基礎構造である。下部構造体Ｌは、例えば、地盤と上部構造体Ｕとの間に設置される基礎構造である。これにより、地盤の上に上部構造体Ｕを支持する。
球面滑り支承１００は、例えば、地震が発生した際、図２に示すように、上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとを水平方向に相対変位させる。これにより、球面滑り支承１００は、下部構造体Ｌの振動が上部構造体Ｕに伝達されにくくする。

【0029】

本実施形態において、上部構造体Ｕはビルである。球面滑り支承１００は、例えば、基礎免震に用いられる。球面滑り支承１００は、ビルである上部構造体Ｕの下部と下部構造体Ｌとの間に設けられて用いられる。
球面滑り支承１００は、中間層免震に用いられてもよい。具体的には、球面滑り支承１００は、ビルである上部構造体Ｕの中間層に用いられてもよい。例えば、上部構造体Ｕが高さ２００ｍのビルである場合において、球面滑り支承１００を、地上から１０ｍ～５０ｍの高さの部位に配置してもよい。
以下、球面滑り支承１００の方向を示す際、水平方向のうち任意の方向を第１方向Ｄ１と呼称することがある。第１方向Ｄ１に直交する方向を第２方向Ｄ２と呼称することがある。

【0030】

球面滑り支承１００は、上コンケイブ１０と、下コンケイブ２０と、スライダー部３０と、を備える。本実施形態における球面滑り支承１００は、いわゆるダブルペンデュラムと呼ばれる方式である。
上コンケイブ１０は、上部構造体Ｕの下部に配置される。上コンケイブ１０と上部構造体Ｕとは、例えば、ボルトによって相対移動不可に固定される。上コンケイブ１０と上部構造体Ｕとは、溶接によって固定されてもよい。
上コンケイブ１０は、下方に面する上凹球面１１を有する。上凹球面１１は、第一低摩擦領域１１ａと、第一高摩擦領域１１ｂと、を有する。

【0031】

第一低摩擦領域１１ａは、上凹球面１１における、比較的摩擦係数が低い領域である。具体的には、第一低摩擦領域１１ａは、少なくとも第一高摩擦領域１１ｂ及び後述する第二高摩擦領域２１ｂよりも摩擦係数が低い領域である。
第一低摩擦領域１１ａは、後述するスライダー部３０との摺動をしやすくするための部位である。第一低摩擦領域１１ａは、上凹球面１１の表面粗さを細かくすることによって形成される。具体的には、第一低摩擦領域１１ａは、例えば、上凹球面１１の表面を研磨することによって形成される。
第一低摩擦領域１１ａの摩擦係数は、０．０５以下であることが好ましく、０．０３以下であることがより好ましい。なお、第一低摩擦領域１１ａの摩擦係数は、例えば、二軸せん断試験装置を使用した鉛直－水平載荷試験方法により測定される。上述の摩擦係数を達成するために、例えば、第一低摩擦領域１１ａを鏡面加工されたＳＵＳ板として、スライダー部３０の摩擦材を二重織物（後述する）とすることが好ましい。

【0032】

第一高摩擦領域１１ｂは、上凹球面１１における、比較的摩擦係数が高い領域である。具体的には、第一高摩擦領域１１ｂは、少なくとも第一低摩擦領域１１ａ及び後述する第二低摩擦領域２１ａよりも摩擦係数が高い領域である。
第一高摩擦領域１１ｂは、スライダー部３０との摺動をしにくくするための部位である。第一高摩擦領域１１ｂは、上凹球面１１の表面粗さを粗くすることによって形成される。具体的には、第一高摩擦領域１１ｂは、例えば、上凹球面１１の表面にブラスト処理を施すことによって形成される。第一高摩擦領域１１ｂは、上凹球面１１の表面に切削加工等によって複数の溝を設けることによって形成されてもよい。

【0033】

第一高摩擦領域１１ｂの摩擦係数は、０．１以上であることが好ましく、０．３以上であることがより好ましい。なお、第一高摩擦領域１１ｂの摩擦係数は、例えば、二軸せん断試験装置を使用した鉛直－水平載荷試験の方法により測定される。
上凹球面１１における第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとの位置関係については後述する。

【0034】

下コンケイブ２０は、下部構造体Ｌの上部に配置される。下コンケイブ２０と下部構造体Ｌとは、例えば、ボルトによって相対移動不可に固定される。下コンケイブ２０と下部構造体Ｌとは、溶接によって固定されてもよい。
下コンケイブ２０は、上方に面する下凹球面２１を有する。下凹球面２１は、第二低摩擦領域２１ａと、第二高摩擦領域２１ｂと、を有する。

【0035】

第二低摩擦領域２１ａは、下凹球面２１における、比較的摩擦係数が低い領域である。具体的には、第二低摩擦領域２１ａは、少なくとも第二高摩擦領域２１ｂ及び第一高摩擦領域１１ｂよりも摩擦係数が低い領域である。
第二低摩擦領域２１ａは、スライダー部３０との摺動をしやすくするための部位である。第二低摩擦領域２１ａは、下凹球面２１の表面粗さを細かくすることによって形成される。具体的には、第二低摩擦領域２１ａは、例えば、下凹球面２１の表面を研磨することによって形成される。
第二低摩擦領域２１ａの摩擦係数は、０．０５以下であることが好ましく、０．０３以下であることがより好ましい。第二低摩擦領域２１ａの摩擦係数は、例えば、二軸せん断試験装置を使用した鉛直－水平載荷試験の方法により測定される。上述の摩擦係数を達成するために、例えば、第二低摩擦領域２１ａを鏡面加工されたＳＵＳ板として、スライダー部３０の摩擦材を二重織物（後述する）とすることが好ましい。

【0036】

第二高摩擦領域２１ｂは、下凹球面２１における、比較的摩擦係数が高い領域である。具体的には、第二高摩擦領域２１ｂは、少なくとも第二低摩擦領域２１ａ及び第一低摩擦領域１１ａよりも摩擦係数が高い領域である。
第二高摩擦領域２１ｂは、スライダー部３０との摺動をしにくくするための部位である。第二高摩擦領域２１ｂは、下凹球面２１の表面粗さを粗くすることによって形成される。具体的には、第二高摩擦領域２１ｂは、例えば、下凹球面２１の表面にブラスト処理を施すことによって形成される。第二高摩擦領域２１ｂは、下凹球面２１の表面に切削加工等によって複数の溝を設けることによって形成されてもよい。

【0037】

第二高摩擦領域２１ｂの摩擦係数は、０．１以上であることが好ましく、０．３以上であることがより好ましい。第二高摩擦領域２１ｂの摩擦係数は、例えば、二軸せん断試験装置を使用した鉛直－水平載荷試験の方法により測定される。
下凹球面２１における第二低摩擦領域２１ａと第二高摩擦領域２１ｂとの位置関係については、上凹球面１１における第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとの位置関係と併せて後述する。
なお、第一低摩擦領域１１ａの摩擦係数と第二低摩擦領域２１ａの摩擦係数とは、同じであってもよい。第一高摩擦領域１１ｂの摩擦係数と第二高摩擦領域２１ｂの摩擦係数とは、同じであってもよい。

【0038】

スライダー部３０は、上コンケイブ１０の下に配置される。スライダー部３０は、上凹球面１１と摺動する上凸球面３１と、下凹球面２１と摺動する下凸球面３２と、を備える。
上凸球面３１及び下凸球面３２の表面には、例えば、摩擦材が設けられる。これにより、スライダー部３０を、上コンケイブ１０及び下コンケイブ２０に対して摺動しやすくすることが好ましい。

【0039】

ここで、摩擦材は、例えば、少なくともＰＴＦＥを素材とする摩擦材である。摩擦材は二重織物により形成され、二重織物は、ＰＴＦＥ繊維（polytetrafluoroethylene、ポリテトラフルオロエチレン）と、ＰＴＦＥ繊維よりも引張強度の高い繊維（高強度繊維）とにより形成される。ここで、「ＰＴＦＥ繊維よりも引張強度の高い繊維」としては、ナイロン６・６、ナイロン６、ナイロン４・６などのポリアミドやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステルやパラアラミドなどの繊維を挙げることができる。また、メタアラミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ガラス、カーボン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ＬＣＰ、ポリイミド、ＰＥＥＫなどの繊維を挙げることができる。また、さらに、熱融着繊維や綿、ウールなどの繊維を適用してもよい。その中でも、耐薬品性、耐加水分解性に優れ、引張強度の極めて高いＰＰＳ繊維が望ましい。

【0040】

尚、少なくともＰＴＦＥを素材とする摩擦材としては、二重織物以外のＰＴＦＥ繊維を含む織物でもよく、また、ＰＴＦＥのみを素材とする摩擦材、ＰＴＦＥと他の樹脂の複合素材からなる摩擦材、ＰＴＦＥを素材とする摩擦材と他の樹脂を素材とする摩擦材との積層構造の摩擦材などであってもよい。また、摩擦材には、合撚繊維を用いてもよい。

【0041】

本実施形態において、上凹球面１１における第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとの位置関係については、以下のように構成される。すなわち、図３に示す平面視のように、第一低摩擦領域１１ａの外縁と第一高摩擦領域１１ｂの外縁とが、同心円状に配置される。このとき、上コンケイブ１０の平面視において、第一低摩擦領域１１ａが上凹球面１１の中心側に配置される。
このような配置は、例えば、建築や橋梁等において想定外の極大地震が発生した時、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０との水平方向の変位を抑える用途に好適に用いられる。これにより、例えば、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが過度に変位して、上コンケイブ１０が下コンケイブ２０から脱落することを抑える。

【0042】

第一低摩擦領域１１ａを上凹球面１１の中心側に配置することで、スライダー部３０と上コンケイブ１０との摺動を比較的小さな外力によって開始させる。第一高摩擦領域１１ｂを第一低摩擦領域１１ａの外側に配置することで、比較的大きな外力に対するスライダー部３０と上コンケイブ１０との摺動量を小さくする。

【0043】

下凹球面２１における第二低摩擦領域２１ａと第二高摩擦領域２１ｂとの位置関係については、以下のように構成される。すなわち、第一低摩擦領域１１ａの形状と第二低摩擦領域２１ａの形状とが同じであり、第一高摩擦領域１１ｂの形状と第二高摩擦領域２１ｂの形状とが同じであるように形成される。これにより、球面滑り支承１００において上述した性能をより担保しやすくする。

【0044】

上述の構成を備えた球面滑り支承１００について、地震によって負荷される外力の大きさ（ｋＮ）を縦軸に、外力に対する上コンケイブ１０と下コンケイブ２０との相対変位（ｍｍ）の大きさを横軸にとったグラフを、図４及び図５に示す。後述する図７、図１４においても、縦軸及び横軸の関係は同じである。

【0045】

図４は、球面滑り支承１００に比較的小さな外力が付加された場合を示す。図５は、球面滑り支承１００に比較的大きな外力が付加された場合を示す。本実施形態において、外力は、地震によって付加される。地震によって付加される球面滑り支承１００に付加される外力は、周期的に作用する向き及び大きさが変化することを前提に説明する。

【0046】

上述した比較的小さな外力とは、例えば、レベル１又は２の地震によって付加される。比較的大きな外力とは、例えば、レベル３以上の地震によって付加される。ここで、地震のレベルについて、「２０２０年版 建築物の構造関係技術基準解説書」（編集 一般財団法人 建築行政情報センター、一般財団法人 日本建築防災協会；７１頁）の記載に基づき、以下のように規定する。すなわち、稀に起きる（５０年に一度程度）震度をレベル１とする。レベル１地震は、例えば、建物の耐用年数中に一度以上は発生する可能性が高い。極めて稀に起きる（５００年に一度程度）震度をレベル２とする。また、レベル２地震動よりも規模の大きな極大地震動をレベル３とする。

【0047】

球面滑り支承１００に比較的小さな外力が付加された場合は、変位の大きさも比較的小さい。この場合は、上凹球面１１及び下凹球面２１と摺動するスライダー部３０が、第一高摩擦領域１１ｂ及び第二高摩擦領域２１ｂに接触しない。よって、荷重の増加に対する変位の増加の割合は、次の通りとなる。

【0048】

すなわち、図４に示すように、球面滑り支承１００は、外力が発生した直後から変位を開始する。このとき、原点Ｏから第１点Ｐ１にかけては、球面滑り支承１００が静止状態から変位を開始した際の変位を示す。この原点Ｏから第１点Ｐ１にかけての曲線の傾きが他の曲線と異なるのは、摩擦材のせん断変形、あるいは、球面滑り支承１００まわりのせん断剛性の影響によるものである。球面滑り支承１００が変位を開始した後は、第１点Ｐ１から第２点Ｐ２にかけて示すように、他の曲線と同様の傾きで変位及び外力が推移する。

【0049】

第２点Ｐ２において、第１の向きへの外力の大きさが最大となると、第２点Ｐ２から第３点Ｐ３に示すように、外力の向きが変化する。これに伴い、第３点Ｐ３から第４点Ｐ４に示すように、変位の向きが変化する。
第４点Ｐ４において、第２の向きへの外力の大きさが最大となると、第４点Ｐ４から第５点Ｐ５に示すように、外力の向きが変化する。これに伴い、第５点Ｐ５から第２点Ｐ２に示すように、変位の向きが変化する。球面滑り支承１００は、地震が収まって外力が発生しなくなるまで、上述の変化を継続する。

【0050】

球面滑り支承１００に比較的大きな外力が付加された場合は、変位の大きさも比較的大きい。この場合は、上凹球面１１及び下凹球面２１と摺動するスライダー部３０が、第一高摩擦領域１１ｂ及び第二高摩擦領域２１ｂに接触する。よって、荷重の増加に対する変位の増加の割合は、次の通りとなる。

【0051】

すなわち、図５に示すように、原点Ｏから第１点Ｐ１までと、第１点Ｐ１から第６点Ｐ６までは、外力が比較的小さい場合と同様に変位する。スライダー部３０が第一高摩擦領域１１ｂ及び第二高摩擦領域２１ｂに接触すると、第６点Ｐ６から第７点Ｐ７までに示すように、荷重の変化に対して変位の変化量が少なくなる。

【0052】

第７点Ｐ７において、第１の向きへの外力の大きさが最大となると、第７点Ｐ７から第８点Ｐ８に示すように、外力の向きが変化する。これに伴い、第８点Ｐ８から第９点Ｐ９に示すように、変位の向きが変化する。第８点Ｐ８から第９点Ｐ９までは、第６点Ｐ６から第７点Ｐ７までと同様に、荷重の変化に対する変位の変化量が少ない。スライダー部３０が第一高摩擦領域１１ｂ及び第二高摩擦領域２１ｂから離れると、第９点Ｐ９から第１０点Ｐ１０に示すように、外力が比較的小さい場合と同様に変位する。

【0053】

スライダー部３０が再び第一高摩擦領域１１ｂ及び第二高摩擦領域２１ｂに接触すると、第１０点Ｐ１０から第１１点Ｐ１１までに示すように、荷重の変化に対して変位の変化量が少なくなる。第１１点Ｐ１１において、第２の向きへの外力の大きさが最大となると、第１１点Ｐ１１から第１２点Ｐ１２に示すように、外力の向きが変化する。これに伴い、第１２点Ｐ１２から第１３点Ｐ１３に示すように、変位の向きが変化する。

【0054】

第１２点Ｐ１２から第１３点Ｐ１３までは、第１０点Ｐ１０から第１１点Ｐ１１までと同様に、荷重の変化に対する変位の変化量が少ない。スライダー部３０が第一高摩擦領域１１ｂ及び第二高摩擦領域２１ｂから離れると、第１３点Ｐ１３から第６点Ｐ６に示すように、外力が比較的小さい場合と同様に変位する。球面滑り支承１００は、地震が収まって外力が発生しなくなるまで、上述の変化を継続する。

【0055】

第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとの位置関係、及び第二低摩擦領域２１ａと第二高摩擦領域２１ｂとの位置関係を上述したように構成することで、レベル１又は２の地震に対する免震装置としての機能を担保する。レベル３以上の地震に対する、スライダー部３０と上コンケイブ１０及び下コンケイブ２０との水平方向における相対変位の最大量を小さくする。

【0056】

図６に示す変形例のように、第一低摩擦領域１１ａの外縁と第一高摩擦領域１１ｂの外縁とを同心円状に配置することに加えて、第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとが、水平方向に交互に配置されるようにしてもよい。下凹球面２１における第二低摩擦領域２１ａと第二高摩擦領域２１ｂとの位置関係についても同様にしてもよい。
このような配置は、例えば、建築や橋梁等において想定外の極大地震が発生した時、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０との水平方向の変位を抑えることに加えて、上コンケイブ１０、下コンケイブ２０、及びスライダー部３０のそれぞれの間で発生する水平荷重が大きくなりすぎないようにする際に好適に用いられる。これにより、例えば、下コンケイブ２０を介して下部構造体Ｌに伝達される水平荷重による負荷を低減する。また、下部構造体Ｌを簡素にできるようにすることで、費用の削減に寄与する。
この場合において、球面滑り支承１００に比較的大きな外力が付加されると、荷重の増加に対する変位の増加の割合は、次の通りとなる。

【0057】

すなわち、図７に示すように、原点Ｏから第１点Ｐ１までと、第１点Ｐ１から第１４点Ｐ１４までは、外力が比較的小さい場合と同様に変位する。スライダー部３０が、内側に位置する第一高摩擦領域１１ｂ及び第二高摩擦領域２１ｂに接触すると、第１４点Ｐ１４から第１５点Ｐ１５までに示すように、荷重の変化に対して変位の変化量が少なくなる。

【0058】

スライダー部３０が、外側に位置する第一低摩擦領域１１ａ及びと第二低摩擦領域２１ａに接触すると、第１５点Ｐ１５から第１６点Ｐ１６までに示すように、荷重の変化に対して変位の変化量が大きくなる。
第１６点Ｐ１６において、第１の向きへの外力の大きさが最大となると、第１６点Ｐ１６から第１７点Ｐ１７に示すように、外力の向きが変化する。これに伴い、第１７点Ｐ１７から第１８点Ｐ１８に示すように、変位の向きが変化する。第１７点Ｐ１７から第１８点Ｐ１８までは、第１５点Ｐ１５から第１６点Ｐ１６までと同様に、荷重の変化に対する変位の変化量が大きい。

【0059】

スライダー部３０が、再び内側に位置する第一高摩擦領域１１ｂ及び第二高摩擦領域２１ｂに接触すると、第１８点Ｐ１８から第１９点Ｐ１９に示すように、荷重の変化に対する変位の変化量が小さくなる。
スライダー部３０が外側に位置する第一高摩擦領域１１ｂ及び第二高摩擦領域２１ｂから離れると、第１９点Ｐ１９から第２０点Ｐ２０に示すように、外力が比較的小さい場合と同様に変位する。

【0060】

スライダー部３０が再び内側に位置する第一高摩擦領域１１ｂ及び第二高摩擦領域２１ｂに接触すると、第２０点Ｐ２０から第２１点Ｐ２１までに示すように、荷重の変化に対して変位の変化量が少なくなる。
スライダー部３０が、外側に位置する第一低摩擦領域１１ａ及びと第二低摩擦領域２１ａに接触すると、第２１点Ｐ２１から第２２点Ｐ２２までに示すように、荷重の変化に対して変位の変化量が大きくなる。

【0061】

第２２点Ｐ２２において、第２の向きへの外力の大きさが最大となると、第２２点Ｐ２２から第２３点Ｐ２３に示すように、外力の向きが変化する。これに伴い、第２３点Ｐ２３から第２４点Ｐ２４に示すように、変位の向きが変化する。第２３点Ｐ２３から第２４点Ｐ２４までは、第２１点Ｐ２１から第２２点Ｐ２２までと同様に、荷重の変化に対する変位の変化量が大きい。

【0062】

スライダー部３０が、再び内側に位置する第一高摩擦領域１１ｂ及び第二高摩擦領域２１ｂに接触すると、第２４点Ｐ２４から第２５点Ｐ２５に示すように、荷重の変化に対する変位の変化量が小さくなる。
スライダー部３０が外側に位置する第一高摩擦領域１１ｂ及び第二高摩擦領域２１ｂから離れると、第２５点Ｐ２５から第１４点Ｐ１４に示すように、外力が比較的小さい場合と同様に変位する。球面滑り支承１００は、地震が収まって外力が発生しなくなるまで、上述の変化を継続する。

【0063】

図８に示す変形例のように、上凹球面１１における第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとの位置関係は、円状の第一低摩擦領域１１ａの上に、長方形状の第一高摩擦領域１１ｂが、長辺が第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に沿うように複数配置されてもよい。下凹球面２１における第二低摩擦領域２１ａと第二高摩擦領域２１ｂとの位置関係についても同様にしてもよい。

【0064】

このような配置は、例えば、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが水平方向において変位する方向を意図的に偏らせる際に好適に用いられる。すなわち、例えば、上凹球面１１の中心側から外側にむけて第一高摩擦領域１１ｂ又は第二高摩擦領域２１ｂが延びる方向、つまり、図８に示す変形例における第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが変位しにくくする必要がある際に好適に用いられる。

【0065】

例えば、図８に示す変形例に係る球面滑り支承１００を橋梁に配置し、第１方向Ｄ１が橋軸直角方向、第２方向Ｄ２が橋軸方向に沿うようにすることで、橋梁における球面滑り支承１００が配置された部位を橋軸方向及び橋軸直角方向に変位しにくくさせることができる。

【0066】

図１９、図２０、図２１を用いて、図８に示す変形例に係る球面滑り支承１００を橋梁Ｂに配置する例について説明する。以下の説明において、橋梁Ｂは、例えば、橋桁Ｇの両端を、それぞれ道路Ｒに接続することで、互いに離れて位置する道路Ｒ同士の間を移動可能とするものであるとする。なお、図８に示す変形例に係る球面滑り支承１００は、それぞれ、第１方向Ｄ１が橋梁Ｂの橋軸直角方向、第２方向Ｄ２が橋梁Ｂの橋軸方向に沿うように配置されるものとする。

【0067】

例えば、図１９に示すように、橋桁Ｇの橋軸方向の一方の端部に図８に示す変形例に係る球面滑り支承１００を配置し、橋桁Ｇの橋軸方向の他方の端部に第一低摩擦領域１１ａ及び第二低摩擦領域２１ａのみを備える球面滑り支承１００を配置する。
例えば、道路Ｒ同士の間隔が大きい場合は、図２０に示すように、図１９のような関係を有する橋桁Ｇと球面滑り支承１００との組み合わせを、橋軸方向に沿って複数配置してもよい。

【0068】

例えば、道路Ｒ同士の間隔が大きい場合は、図２１に示すように、図１９及び図２０に示す橋桁Ｇよりも長尺の橋桁Ｇを配置してもよい。この場合、例えば、橋桁Ｇの橋軸方向の両端部に第一低摩擦領域１１ａ及び第二低摩擦領域２１ａのみを備える球面滑り支承１００を配置し、橋桁Ｇの橋軸方向の中間部に図８に示す変形例に係る球面滑り支承１００を配置する。

【0069】

これらのような配置とすることで、橋桁Ｇのうち、図８に示す変形例に係る球面滑り支承１００が配置された部位を、橋軸方向及び橋軸直角方向に変位しにくくする。橋桁Ｇのうち、第一低摩擦領域１１ａ及び第二低摩擦領域２１ａのみを備える球面滑り支承１００が配置された部位を、橋軸方向及び橋軸直角方向に変位しやすくする。これにより、例えば、橋梁Ｂを、橋桁Ｇの気温による膨張及び収縮に対応しやすくする。例えば、橋梁Ｂを、橋桁Ｇの上を走行する車両がブレーキにより制動された際に生じる荷重等に対応できるようにする。

【0070】

図９に示す変形例のように、上凹球面１１における第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとの位置関係は、円状の第一低摩擦領域１１ａの上に、三角形状の第一高摩擦領域１１ｂが、頂点が第一低摩擦領域１１ａの中央に向くように複数配置されてもよい。下凹球面２１における第二低摩擦領域２１ａと第二高摩擦領域２１ｂとの位置関係についても同様にしてもよい。

【0071】

このような配置は、例えば、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが水平方向において変位する方向を意図的に偏らせる際に好適に用いられる。すなわち、例えば、上凹球面１１の中心側から外側にむけて第一高摩擦領域１１ｂ又は第二高摩擦領域２１ｂが延びる方向、つまり、図９に示す変形例における第１方向Ｄ１に、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが変位しにくくする必要がある際に好適に用いられる。また、第一高摩擦領域１１ｂ及び第二高摩擦領域２１ｂが三角形状となっていることで、スライダー部３０が第１方向Ｄ１に向かって移動するにつれて、スライダー部３０と第一高摩擦領域１１ｂ及び第二高摩擦領域２１ｂとが接する領域が大きくなるとともに、スライダー部３０と上凹球面１１及び下凹球面２１との間に生じる摩擦力が大きくなる。これにより、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０との変位が大きくなるにつれて、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが変位しにくくなるようにする。

【0072】

例えば、図９に示す変形例に係る球面滑り支承１００を橋梁に配置し、第１方向Ｄ１が橋軸直角方向に沿うようにすることで、橋梁における球面滑り支承１００が配置された部位を橋軸直角方向に変位しにくくさせることができる。このように、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが橋軸直角方向に相対変位しないように拘束することで、例えば、橋梁である上部構造体Ｕの近くに隣接する橋桁や建築物に対して、上部構造体Ｕを干渉させないようにすることができる。
例えば、図９に示す変形例に係る球面滑り支承１００を建物に配置し、第１方向Ｄ１が前記建物に隣接する建物が位置する方向に沿うようにすることで、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが変位することによって、前記建物が、前記建物に隣接する建物に接近又は干渉することを抑えることができる。

【0073】

以上説明したように、本発明の第１実施形態に係る球面滑り支承１００によれば、上凹球面１１は、第一低摩擦領域１１ａと、第一高摩擦領域１１ｂと、を有する。これにより、上凸球面３１が第一低摩擦領域１１ａと接している場合において、スライダー部３０と上コンケイブ１０とを摺動しやすくすることができる。上凸球面３１が第一高摩擦領域１１ｂと接している場合において、スライダー部３０と上コンケイブ１０とを摺動しにくくすることができる。したがって、スライダー部３０と上コンケイブ１０との摺動のしやすさを保ちつつ、必要以上に摺動することを抑えることができる。よって、第一低摩擦領域１１ａ及び第一高摩擦領域１１ｂの大きさや形状を調整することで、免震機能を保ちつつ、上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとの相対変位の特性を調整可能とすることができる。

【0074】

上コンケイブ１０の上凹球面１１が下方に面し、スライダー部３０は上凸球面３１において上凹球面１１と摺動する。つまり、スライダー部３０の上に上コンケイブ１０が位置し、上凸球面３１が上凹球面１１によって覆われる。これにより、上凸球面３１と上凹球面１１との間に水滴や埃が溜まることを抑えることができる。

【0075】

また、上コンケイブ１０の平面視において、第一低摩擦領域１１ａが上凹球面１１の中心側に配置される。これにより、スライダー部３０と上コンケイブ１０との摺動を相対的に小さな外力によって開始させることができる。比較的大きな外力に対しては、第一低摩擦領域１１ａの外周部に位置する第一高摩擦領域１１ｂにおいてスライダー部３０と上コンケイブ１０との摺動量を小さくすることができる。
したがって、球面滑り支承１００において、例えば、想定内の地震（例えば、レベル１又は２の地震）に対する、免震装置としての機能を担保することができる。想定外の地震（例えば、レベル３以上の地震）に対する、スライダー部３０と上コンケイブ１０との水平方向における相対変位の最大量を小さくすることができる。
よって、球面滑り支承１００を必要以上に大きく形成することを不要として、製造費用の低下に寄与することができる。また、球面滑り支承１００を備える上部構造体Ｕにおいて、隣接する構造体等に対して必要以上に間隔を設けることを不要とすることができる。

【0076】

また、下コンケイブ２０を更に備える。これにより、上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとの水平方向における相対変位量を大きくすることができる。したがって、球面滑り支承１００の大きさを小さくしつつ、上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとの相対変位量を確保することができる。

【0077】

下凹球面２１は、第二低摩擦領域２１ａと、第二高摩擦領域２１ｂと、を有する。これにより、下凸球面３２が第二低摩擦領域２１ａと接している場合において、スライダー部３０と下コンケイブ２０とを摺動しやすくすることができる。下凸球面３２が第二高摩擦領域２１ｂと接している場合において、スライダー部３０と下コンケイブ２０とを摺動しにくくすることができる。したがって、スライダー部３０と下コンケイブ２０との摺動のしやすさを保ちつつ、必要以上に摺動することを抑えることができる。

【0078】

また、第一低摩擦領域１１ａの形状と第二低摩擦領域２１ａの形状とが同じであり、第一高摩擦領域１１ｂの形状と第二高摩擦領域２１ｂの形状とが同じである。これにより、スライダー部３０と上コンケイブ１０及び下コンケイブ２０とを摺動しやすくすべき領域と、摺動しにくくすべき領域と、を明確に区別しやすくすることができる。よって、第一低摩擦領域１１ａと第二低摩擦領域２１ａの形状及び第一高摩擦領域１１ｂと第二高摩擦領域２１ｂの形状がそれぞれ異なる場合と比較して、より球面滑り支承１００において求められる性能を担保しやすくすることができる。

【0079】

また、第一低摩擦領域１１ａの外縁と第一高摩擦領域１１ｂの外縁とが、同心円状に配置される。これにより、水平面におけるいずれの方向においても、スライダー部３０と上コンケイブ１０及び下コンケイブ２０との摺動の特性を同じにすることができる。

【0080】

また、第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとが、水平方向に交互に配置される。これにより、スライダー部３０は、１つの方向に変位する際、第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとにそれぞれ複数回接触する。このとき、第一低摩擦領域１１ａ及び第一高摩擦領域１１ｂの大きさをそれぞれ適宜調整することで、スライダー部３０と上コンケイブ１０との摺動の特性を調整しやすくすることができる。よって、上部構造体Ｕに求められる変位の特性に対して、柔軟に対応することができる。

【0081】

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態の球面滑り支承１００を説明する。
なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
図１０に示すように、本実施形態に係る球面滑り支承１００は、上コンケイブ１０の平面視において、第一高摩擦領域１１ｂが上凹球面１１の中心側に配置される。下凹球面２１における第二低摩擦領域２１ａと第二高摩擦領域２１ｂとの位置関係についても同様である。この点で第１実施形態と相違する。
このような配置は、例えば、球面滑り支承１００に付加される力が比較的小さい場合には、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが変位しないようにし、球面滑り支承１００に付加される力が比較的大きい場合に、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが変位するようにする際に好適に用いられる。

【0082】

球面滑り支承１００に付加される力のうち、比較的小さいものは、例えば、球面滑り支承１００が配置された建物や橋梁に風が当たることで発生する力や、球面滑り支承１００が配置された橋梁の橋桁の上を走行する車両がブレーキにより制動された際に生じる荷重等である。
球面滑り支承１００に付加される力のうち、比較的大きいものは、例えば、地震により発生する力である。
これにより、例えば、球面滑り支承１００が風等によって変位することを抑えつつ、地震に対しては十分に免震機能を発揮できるようにする。

【0083】

図１０に示すように、第一低摩擦領域１１ａの外縁と第一高摩擦領域１１ｂの外縁とが、同心円状に配置される。このとき、上コンケイブ１０の平面視において、第一低摩擦領域１１ａが上凹球面１１の中心側に配置される。
図１１に示す変形例のように、第一低摩擦領域１１ａの外縁と第一高摩擦領域１１ｂの外縁とを同心円状に配置することに加えて、第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとが、水平方向に交互に配置されるようにしてもよい。下凹球面２１における第二低摩擦領域２１ａと第二高摩擦領域２１ｂとの位置関係についても同様にしてもよい。

【0084】

このような配置は、例えば、球面滑り支承１００に付加される力が比較的小さい場合には、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが変位しないようにし、球面滑り支承１００に付加される力が比較的大きい場合に、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが変位するようにすることに加え、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０との変位を抑える必要がある際に好適に用いられる。すなわち、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが変位を開始した後においても、スライダー部３０と第一高摩擦領域１１ｂ及び第二高摩擦領域２１ｂとが接触するようにすることで、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０との変位量を小さくする。これにより、例えば、球面滑り支承１００の大きさを小さくすることができる。

【0085】

図１２に示す変形例のように、上凹球面１１における第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとの位置関係は、円状の第一高摩擦領域１１ｂの上に、長方形状の第一低摩擦領域１１ａが、長辺が第１方向Ｄ１及び第２方向に沿うように複数配置されてもよい。下凹球面２１における第二低摩擦領域２１ａと第二高摩擦領域２１ｂとの位置関係についても同様にしてもよい。

【0086】

このような配置は、例えば、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが水平方向において変位する方向を意図的に偏らせる際に好適に用いられる。すなわち、例えば、上凹球面１１の中心側から外側にむけて第一低摩擦領域１１ａ又は第二低摩擦領域２１ａが延びる方向、つまり、図１２に示す変形例における第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが変位しやすくする必要がある際に好適に用いられる。

【0087】

例えば上述した、球面滑り支承１００を図１９、図２０、図２１に示す橋梁Ｂに配置するような場合に、図１２に示す変形例に係る球面滑り支承１００を、第１方向Ｄ１が橋梁Ｂの橋軸直角方向、第２方向Ｄ２が橋梁Ｂの橋軸方向に沿うように配置することで、橋梁における図１２に示す変形例に係る球面滑り支承１００が配置された部位が、橋軸方向及び橋軸直角方向に変位しやすくしつつ、橋軸方向及び橋軸直角方向以外の方向には変位しにくくすることができる。

【0088】

図１３に示す変形例のように、上凹球面１１における第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとの位置関係は、円状の第一高摩擦領域１１ｂの上に、三角形状の第一低摩擦領域１１ａが、頂点が第一高摩擦領域１１ｂの中央に向くように複数配置されてもよい。下凹球面２１における第二低摩擦領域２１ａと第二高摩擦領域２１ｂとの位置関係についても同様にしてもよい。

【0089】

このような配置は、例えば、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが水平方向において変位する方向を意図的に偏らせる際に好適に用いられる。すなわち、例えば、上凹球面１１の中心側から外側にむけて第一低摩擦領域１１ａ又は第二低摩擦領域２１ａが延びる方向、つまり、図１３に示す変形例における第１方向Ｄ１に、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが変位しやすくする必要がある際に好適に用いられる。また、第一低摩擦領域１１ａ及び第二低摩擦領域２１ａが三角形状となっていることで、スライダー部３０が第１方向Ｄ１に向かって移動するにつれて、スライダー部３０と第一低摩擦領域１１ａ及び第二低摩擦領域２１ａとが接する領域が大きくなるとともに、スライダー部３０と上凹球面１１及び下凹球面２１との間に生じる摩擦力が小さくなる。これにより、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０との変位が大きくなるにつれて、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とが変位しやすくなるようにする。

【0090】

例えば、図１３に示す変形例に係る球面滑り支承１００を橋梁に配置し、第１方向Ｄ１が橋軸方向又は橋軸直角方向のいずれかに沿うようにすることで、橋梁における球面滑り支承１００が配置された部位を橋軸方向又は橋軸直角方向に変位しやすくさせることができる。
例えば、図１３に示す変形例に係る球面滑り支承１００を建物に配置し、第１方向Ｄ１が前記建物に隣接する建物が位置しない方向に沿うようにすることで、前記建物が、前記建物に隣接する建物に接近又は干渉しない方向にのみ変位しやすくすることができる。

【0091】

ここで、図１３に示す変形例においては、第１方向Ｄ１にスライダー部３０が変位すると、最初に第一低摩擦領域１１ａの頂点がスライダー部３０と接触し、第一低摩擦領域１１ａとスライダー部３０との接触面積が徐々に増加する。よって、この場合における、荷重の増加に対する変位の増加の割合は、次の通りとなる。

【0092】

すなわち、図１４に示すように、スライダー部３０が第一低摩擦領域１１ａの一部及び第二低摩擦領域２１ａの一部のみと接触している場合、第２６点Ｐ２６から第２７点Ｐ２７までに示すように、荷重の変化に対する変位の変化量が比較的少ない。
スライダー部３０が第一低摩擦領域１１ａの全部及び第二低摩擦領域２１ａの全部と接触すると、第２７点Ｐ２７から第２８点Ｐ２８に示すように、荷重の変化に対する変位の変化量が比較的大きくなる。

【0093】

第２８点Ｐ２８において、第１の向きへの外力の大きさが最大となると、第２８点Ｐ２８から第２９点Ｐ２９に示すように、外力の向きが変化する。これに伴い、第２９点Ｐ２９から第３０点Ｐ３０に示すように、変位の向きが変化する。第２９点Ｐ２９から第３０点Ｐ３０までは、第２７点Ｐ２７から第２８点Ｐ２８と同様に、荷重の変化に対する変位の変化量が比較的大きい。

【0094】

スライダー部３０が第一低摩擦領域１１ａの一部及び第二低摩擦領域２１ａの一部のみと接触している状態となると、第３０点Ｐ３０から第３１点Ｐ３１にかけて、第２６点Ｐ２６から第２７点Ｐ２７までと同様に、荷重の変化に対する変位の変化量が比較的少なくなる。
スライダー部３０が再び第一低摩擦領域１１ａの一部及び第二低摩擦領域２１ａの一部のみと接触すると、第３１点Ｐ３１から第３２点Ｐ３２までに示すように、荷重の変化に対する変位の変化量が比較的少ない状態で変位が増加する。
スライダー部３０が第一低摩擦領域１１ａの全部及び第二低摩擦領域２１ａの全部と接触すると、第３２点Ｐ３２から第３３点Ｐ３３に示すように、荷重の変化に対する変位の変化量が比較的大きくなる。

【0095】

第３３点Ｐ３３において、第２の向きへの外力の大きさが最大となると、第３３点Ｐ３３から第３４点Ｐ３４に示すように、外力の向きが変化する。これに伴い、第３４点Ｐ３４から第３５点Ｐ３５に示すように、変位の向きが変化する。第３４点Ｐ３４から第３５点Ｐ３５までは、第３２点Ｐ３２から第３３点Ｐ３３と同様に、荷重の変化に対する変位の変化量が比較的大きい。
スライダー部３０が第一低摩擦領域１１ａの一部及び第二低摩擦領域２１ａの一部のみと接触している状態となると、第３５点Ｐ３５から第２６点Ｐ２６にかけて、第３１点Ｐ３１から第３２点Ｐ３２までと同様に、荷重の変化に対する変位の変化量が比較的少なくなる。

【0096】

以上説明したように、第２実施形態に係る球面滑り支承１００によれば、上コンケイブ１０の平面視において、第一高摩擦領域１１ｂが上凹球面１１の中心側に配置される。これにより、スライダー部３０と上コンケイブ１０との摺動を、比較的小さな外力によっては開始させないようにすることができる。
したがって、例えば、上部構造体Ｕが風の影響を受けやすい条件にある場合において、強風によって上部構造体Ｕに付加される外力によっては、スライダー部３０と上コンケイブ１０とを摺動させないようにすることができる。地震によって上部構造体Ｕに付加される外力によっては、スライダー部３０と上コンケイブ１０とを摺動するようにすることができる。
よって、球面滑り支承１００において免震装置としての機能を担保しつつ、不必要にスライダー部３０と上コンケイブ１０とが摺動することを抑えることができる。

【0097】

（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態の球面滑り支承１００を説明する。
なお、この第３実施形態においては、第１実施形態及び第２実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

【0098】

本実施形態において、上部構造体Ｕは橋梁である。橋梁の橋軸に直交する方向を第１方向Ｄ１と呼称する。橋梁の橋軸に平行な方向を第２方向Ｄ２と呼称する。この点で、第１実施形態及び第２実施形態と相違する。
本実施形態において、上凹球面１１における第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとの位置関係については、以下のように構成される。すなわち、図１５に示すように、第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとが、第１方向Ｄ１において交互に配置される。また、図１６に示すように、それぞれ複数の第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとが交互に配置されていてもよい。下凹球面２１における第二低摩擦領域２１ａと第二高摩擦領域２１ｂとの位置関係についても同様にすることが好ましい。

【0099】

このような配置は、例えば、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とを、第２方向Ｄ２にのみ変位させやすくする際に好適に用いられる。すなわち、例えば、図１５に示す変形例に係る球面滑り支承１００を橋梁に配置し、第２方向Ｄ２が橋軸方向又は橋軸直角方向のいずれかに沿うように配置することで、橋梁における図１５に示す変形例に係る球面滑り支承１００が配置された部位が、橋軸方向又は橋軸直角方向の一方に変位しやすくしつつ、他方の方向に変位しにくくすることができる。例えば、図１５に示す変形例に係る球面滑り支承１００を建物に配置し、第２方向Ｄ２が前記建物に隣接する建物が位置しない方向に沿うようにすることで、前記建物が、前記建物に隣接する建物に接近又は干渉しない方向にのみ変位しやすくすることができる。

【0100】

上述の位置関係とする際、例えば、図１５及び図１６に示すように、上コンケイブ１０の平面視において、第一低摩擦領域１１ａが上凹球面１１の中心側に配置されるようにする。これにより、上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとが第１方向Ｄ１に相対変位することを規制し、第２方向Ｄ２に相対変位しやすくすることが好ましい。
このような配置は、例えば、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とを、第２方向Ｄ２にのみ変位させやすくしつつ、変位の量を抑える際に好適に用いられる。すなわち、図１５に示す変形例と比較して、上凹球面１１又は下凹球面２１の中心側に位置する第一低摩擦領域１１ａ及び第二低摩擦領域２１ａの幅を小さくすることで、スライダー部３０と上凹球面１１及び下凹球面２１との間に生じる摩擦力を大きくすることで、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０との変位の量を抑えることができる。

【0101】

以上説明したように、第３実施形態に係る球面滑り支承１００によれば、第１方向Ｄ１において、第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとが交互に配置される。これにより、第１方向Ｄ１において、スライダー部３０と上コンケイブ１０との摺動を規制しやすくすることができる。第１方向Ｄ１に直交する方向において、スライダー部３０と上コンケイブ１０とを摺動させやすくすることができる。
したがって、第１方向Ｄ１において、上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとを相対変位させにくくすることができる。第１方向Ｄ１と直交する方向において、上部構造体Ｕと下部構造体Ｌとを相対変位させやすくすることができる。よって、上部構造体Ｕに許容される変位方向の条件に対して、柔軟に対応することができる。

【0102】

また、上部構造体Ｕは橋梁である。ここで、橋梁は、橋軸に直交する方向における振動は規制されることが好ましい。橋梁は、橋軸方向に沿う方向における振動に対しては比較的余裕がある。これに対し、第１方向Ｄ１は橋梁の橋軸に直交する方向である。つまり、橋軸に直交する方向に沿って第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとが交互に配置される。これにより、橋梁と下部構造体Ｌ（例えば、地盤に配置された基礎構造）とが、橋軸に直交する方向に相対変位することを抑えることができる。よって、橋梁の安全性を向上することができる。

【0103】

なお、図１７及び図１８に示すように、上コンケイブ１０の平面視において、第一高摩擦領域１１ｂが上凹球面１１の中心側に配置されるようにしてもよい。この態様は、例えば、上部構造体Ｕがビル等の建築物である場合に、第１方向Ｄ１に対してのみスライダー部３０を相対変位可能として、第２方向に対してはスライダー部３０を相対変位不可とするような場合に好適である。

【0104】

図１７に示す配置は、例えば、上コンケイブ１０と下コンケイブ２０とを、第２方向Ｄ２に変位しにくくする際に好適に用いられる。すなわち、例えば、図１７に示す変形例に係る球面滑り支承１００を橋梁に配置し、第２方向Ｄ２が橋軸方向又は橋軸直角方向のいずれかに沿うように配置することで、橋梁における図１７に示す変形例に係る球面滑り支承１００が配置された部位が、橋軸方向又は橋軸直角方向の一方に変位しにくくしつつ、他方の方向に変位しやすくすることができる。例えば、図１７に示す変形例に係る球面滑り支承１００を建物に配置し、第２方向Ｄ２が前記建物に隣接する建物が位置する方向に沿うようにすることで、前記建物が、前記建物に隣接する建物に接近又は干渉することを抑えることができる。

【0105】

図１８に示す配置は、例えば、図１７に示す配置と同様の効果を享受しつつ、上コンケイブ１０、下コンケイブ２０、及びスライダー部３０のそれぞれの間で発生する水平荷重が大きくなりすぎないようにする際に好適に用いられる。これにより、例えば、下コンケイブ２０を介して下部構造体Ｌに伝達される水平荷重による負荷を低減する。また、下部構造体Ｌを簡素にできるようにすることで、費用の削減に寄与する。

【0106】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
球面滑り支承１００はいわゆるダブルペンデュラムと呼ばれる方式であると説明したが、これに限らない。球面滑り支承１００には、例えば、いわゆるシングルペンデュラムと呼ばれる方式を採用してもよい。シングルペンデュラムとは、上コンケイブ１０と、スライダー部３０と、のみを備え、下コンケイブ２０を備えない方式である。この場合、スライダー部３０は、上凸球面３１を少なくとも備え、下凸球面３２は備えない。

【0107】

上凹球面１１は第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとを備えると説明したが、これに限らない。例えば、第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとの中間の摩擦係数を有する、第一中間摩擦領域（不図示）を備えてもよい。第一中間摩擦領域の摩擦係数は、例えば、０．０５以上０．０８以下であることが好ましい。第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとの間に明確な境界を設けず、摩擦係数を連続的に変化させるようにしてもよい。摩擦係数が連続的に変化している領域を、第一中間摩擦領域としてもよい。

【0108】

下凹球面２１は第二低摩擦領域２１ａと第二高摩擦領域２１ｂとを備えると説明したが、これに限らない。例えば、第二低摩擦領域２１ａと第二高摩擦領域２１ｂとの中間の摩擦係数を有する、第二中間摩擦領域（不図示）を備えてもよい。第二中間摩擦領域の摩擦係数は、例えば、０．０５以上０．０８以下であることが好ましい。第二低摩擦領域２１ａと第二高摩擦領域２１ｂとの間に明確な境界を設けず、摩擦係数を連続的に変化させるようにしてもよい。摩擦係数が連続的に変化している領域を、第二中間摩擦領域としてもよい。

【0109】

また、第一低摩擦領域１１ａと第二低摩擦領域２１ａの形状は異なっていてもよいし、第一高摩擦領域１１ｂと第二高摩擦領域２１ｂの形状は異なっていてもよい。この場合、より摺動の特性を多段階に制御することが可能になる。しかしながら、スライダー部３０が、上コンケイブ１０又は下コンケイブ２０のいずれかのみと摺動する場合がある。すると、上コンケイブ１０の曲面及び下コンケイブ２０の曲面と、スライダー部３０との位置が対称にならず、上コンケイブ１０の曲面及び下コンケイブ２０の曲面のいずれかからスライダー部３０が離れることがある。これを抑えるために、例えば、スライダー部３０にヒンジ部を設ける等して変形可能として対応することが好ましい。

【0110】

また、例えば、第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとを、スライダー部３０との接触面に対して跨ぐように配置することで、上コンケイブ１０の上凹球面１１の全体として摩擦係数が設定されるようにしてもよい。すなわち、例えば、図２２及び図２３に示すように、第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとを、上凹球面１１の全体に均等に配置することで、上凹球面１１全体の摩擦係数が、第一低摩擦領域１１ａの摩擦係数と第一高摩擦領域１１ｂの摩擦係数との中間の値となるようにしてもよい。
第二低摩擦領域２１ａと第二高摩擦領域２１ｂとを、下凹球面２１において同様に配置することで、下コンケイブ２０の下凹球面２１の全体として摩擦係数が設定されるようにしてもよい。

【0111】

また、図２４及び図２５に示すように、上凹球面１１において第一低摩擦領域１１ａと第一高摩擦領域１１ｂとの分布を均等にしないことで、摩擦係数が比較的高い領域と低い領域とを設けるようにしてもよい。この時、分布形状を適宜設定することで、摩擦係数が比較的高い領域と低い領域との分布に方向性を持たせてもよい。
例えば、図２４に示すように、上凹球面１１の中心付近に直線状に第一高摩擦領域１１ｂ又は第一低摩擦領域１１ａを配置することで、一定の方向における摺動の特性を調整するようにしてもよい。
例えば、図２５に示すように、上凹球面１１における一方の側から他方の側に向けて、第一高摩擦領域１１ｂ又は第一低摩擦領域１１ａの数が増加するように配置することで、一定の方向における摺動の特性を調整するようにしてもよい。
第二低摩擦領域２１ａと第二高摩擦領域２１ｂとを、下凹球面２１において同様に配置することで、下コンケイブ２０の下凹球面２１の摩擦係数が比較的高い領域と低い領域とを設けるようにしてもよい。

【0112】

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0113】

１０ 上コンケイブ
１１ 上凹球面
１１ａ 第一低摩擦領域
１１ｂ 第一高摩擦領域
２０ 下コンケイブ
２１ 下凹球面
２１ａ 第二低摩擦領域
２１ｂ 第二高摩擦領域
３０ スライダー部
３１ 上凸球面
３２ 下凸球面
１００ 球面滑り支承
Ｄ１ 第１方向
Ｌ 下部構造体
Ｕ 上部構造体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【手続補正書】

【提出日】2023-04-07

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上部構造体と下部構造体との間に設置される球面滑り支承であって、
前記上部構造体の下部に配置され、下方に面する上凹球面を有する上コンケイブと、
前記上凹球面と摺動する上凸球面を少なくとも備えるスライダー部と、
を備え、
前記上凹球面は、第一低摩擦領域と、第一高摩擦領域と、を有し、
前記上コンケイブの平面視において、前記第一低摩擦領域が前記上凹球面の中心を含む領域に配置される、
ことを特徴とする球面滑り支承。

【請求項2】

上部構造体と下部構造体との間に設置される球面滑り支承であって、
前記上部構造体の下部に配置され、下方に面する上凹球面を有する上コンケイブと、
前記上凹球面と摺動する上凸球面を少なくとも備えるスライダー部と、
を備え、
前記上凹球面は、第一低摩擦領域と、第一高摩擦領域と、を有し、
前記第一低摩擦領域と前記第一高摩擦領域とが周方向に隣接して配置されることで、前記上凹球面における摩擦係数が周方向で不均一である、
ことを特徴とする球面滑り支承。

【請求項3】

上部構造体と下部構造体との間に設置される球面滑り支承であって、
前記上部構造体の下部に配置され、下方に面する上凹球面を有する上コンケイブと、
前記上凹球面と摺動する上凸球面を少なくとも備えるスライダー部と、
を備え、
前記上凹球面は、第一低摩擦領域と、第一高摩擦領域と、を有し、
前記第一低摩擦領域及び前記第一高摩擦領域の少なくとも一方が、互いに連続しない閉じた複数の領域に分散して配置されている、
ことを特徴とする球面滑り支承。

【請求項4】

上部構造体と下部構造体との間に設置される球面滑り支承であって、
前記上部構造体の下部に配置され、下方に面する上凹球面を有する上コンケイブと、
前記上凹球面と摺動する上凸球面を少なくとも備えるスライダー部と、
を備え、
前記上凹球面は、第一低摩擦領域と、第一高摩擦領域と、を有し、
前記下部構造体の上部に配置され、上方に面する下凹球面を有する下コンケイブを更に備え、
前記スライダー部は、前記下凹球面と摺動する下凸球面を更に備え、
前記下凹球面は、第二低摩擦領域と、第二高摩擦領域と、を有し、
前記第一低摩擦領域の形状と前記第二低摩擦領域の形状とが同じであり、
前記第一高摩擦領域の形状と前記第二高摩擦領域の形状とが同じであり、
前記上凸球面における曲率が一定である、
ことを特徴とする球面滑り支承。

【請求項5】

上部構造体と下部構造体との間に設置される球面滑り支承であって、
前記上部構造体の下部に配置され、下方に面する上凹球面を有する上コンケイブと、
前記上凹球面と摺動する上凸球面を少なくとも備えるスライダー部と、
を備え、
前記上凹球面は、第一低摩擦領域と、第一高摩擦領域と、を有し、
水平方向のうち任意の方向である第１方向において、
前記第一低摩擦領域と前記第一高摩擦領域とが交互に配置される、
ことを特徴とする球面滑り支承。

【請求項6】

前記上部構造体は橋梁であり、前記第１方向は前記橋梁の橋軸に直交する直線状の方向である、
ことを特徴とする請求項５に記載の球面滑り支承。

【請求項7】

請求項１から５のいずれか１項に記載の球面滑り支承により支持される、
橋梁。