JP2001182777A - エネルギ吸収用鉛プラグ、その製造方法及びそれを組み込んだ弾性支承装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鉛プラグを確実に拘束して、所期のエネルギ吸
収特性を長期に亘って維持することができ、しかも支承
装置の製造コストを安価に抑えることができる鉛プラ
グ、その製造方法及びそれを組み込んだ弾性支承装置を
提供する。 【解決手段】エネルギ吸収用の円柱状鉛プラグ１であっ
て、その外周部分にコイルスプリング２が埋め込まれて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、エネルギ吸収用
鉛プラグ、その製造方法及びそれを組み込んだ弾性支承
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ゴム層と鋼板とを鉛直方向に交互
に積層してなる積層ゴムの内部に、鉛プラグを封入して
なる積層ゴム支承は、地震時の振動エネルギーを吸収
し、減衰させる免震支承装置として広く知られている。
この積層ゴム支承に用いられる鉛プラグは、地震時に上
部構造物と下部構造物とが相対変位を起こすと、積層ゴ
ムの水平変形に伴ってせん断変形することにより、エネ
ルギー吸収特性を発揮するものである。

【０００３】せん断変形時に鉛プラグを拘束し、その損
傷・劣化を防止するために鉛プラグの外周に拘束部材を
配置したものも知られている。鉛プラグを取り巻く外周
のゴム部分に拘束部材としてコイルスプリングを埋め込
んだものも、この出願人によって提案されている（特開
平１０−１７６３０８号）。

【０００４】この出願人による上記既提案のものによれ
ば、鉛プラグの損傷・劣化防止に大きな効果を発揮し、
所期のエネルギ吸収特性を長期に亘って維持することが
できることが判明している。しかしながら、この積層ゴ
ム支承は、鉛プラグを拘束するためのコイルスプリング
を積層ゴムの内部に埋め込んだ構造であるので、拘束部
材を持たない通常の鉛プラグ入り積層ゴム支承を製造す
る場合に比べて、工数が多く工程も複雑であり、製造コ
ストが高くなるという難点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目
的を達成するものである。この発明の目的は、既提案の
ものと同様に鉛プラグを確実に拘束して、所期のエネル
ギ吸収特性を長期に亘って維持することができ、しかも
支承装置の製造コストを安価に抑えることができる鉛プ
ラグ、その製造方法及びそれを組み込んだ弾性支承装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を達
成するために、次のような手段を採用している。すなわ
ち、この発明は、エネルギ吸収用の円柱状鉛プラグであ
って、その外周部分にコイルスプリングが埋め込まれて
いることを特徴とするエネルギ吸収用鉛プラグにある。

【０００７】前記コイルスプリングは、前記鉛プラグの
外周面から非突出状態で埋め込まれ、さらには、その軸
線方向に隣接するコイル部分が互いに密着して配置され
ていることが好ましい。

【０００８】また、この発明は上記鉛プラグの製造方法
にあって、円筒面を規定する鋳型内にコイルスプリング
を配置した後、該鋳型内に溶融鉛を流し込み凝固させる
ことを特徴とする。

【０００９】より具体的には、前記コイルスプリングを
伸長させた状態で溶融鉛を前記鋳型内に流し込み、該溶
融鉛が凝固する前に前記コイルスプリングを前記鋳型内
に押し込んで軸線方向に隣接するコイル部分を互いに密
着させる。

【００１０】さらに、この発明は上記鉛プラグを組み込
んだ弾性支承装置にあって、弾性材料層と剛性材料層と
が鉛直方向に交互に積層されてなる支承体と、前記支承
体に鉛直方向に形成された穴に配置された円柱状鉛プラ
グであって、その外周部分にコイルスプリングが埋め込
まれている鉛プラグとを備えてなる。このような弾性支
承装置において、前記鉛プラグの外周には、前記弾性材
料層と一体化された円筒状弾性体を配置するとよい。

【００１１】この発明によれば、鉛プラグは、それ自体
に埋め込まれたコイルスプリングによって拘束される。
したがって、鉛プラグのせん断変形時には、鉛プラグと
コイルスプリングとが完全に一体となって挙動し、鉛プ
ラグが確実に拘束されて、その損傷・劣化が抑制される
ので、所期のエネルギ吸収特性を長期に亘って維持する
ことができる。

【００１２】また、このような鉛プラグを組み込んだ弾
性支承装置を製造するにあたっては、コイルスプリング
が鉛プラグに予め埋め込まれているので、拘束部材を持
たない通常の鉛プラグ入り支承装置と同様の工程で製造
することができる。すなわち、コイルスプリングを弾性
材料部分に埋め込む場合に比べて、簡単な工程で支承装
置を製造することができる。

【００１３】コイルスプリングは、耐久性のあるステン
レス鋼又はばね鋼で形成されるが、強化繊維で形成して
もよい。この場合、単一の素線をコイル状にしてもよい
し、複数本の素線を撚り合わせて１本にしたワイヤをコ
イル状にしてもよい。素線あるいは撚り線の径は、１〜
４ｍｍ程度での細線である。弾性材料としては天然ゴ
ム、シリコンゴム、高減衰ゴム、ウレタンゴム、クロロ
プレンゴム等のゴム材料を用いることができる。また剛
性材料としては、鋼板、セラミックス、プラスチック
ス、ＦＲＰ、炭素繊維等を用いることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照しながら以下に説明する。図１は、この発明による鉛
プラグの実施の形態を示す軸線方向の断面図である。鉛
プラグ１は円柱状のものであり、その外周部分にはコイ
ルスプリング２が埋め込まれている。コイルスプリング
２は、その軸線方向に隣接するコイル部分が実質的に互
いに密着するように配置されている（図２の拡大図参
照）。また、コイルスプリング２は、鉛プラグ１の外周
面から突出することなく、この実施の形態ではコイルス
プリング２の外径部分によって規定される円筒面が鉛プ
ラグ１の外周面と実質的に一致するように配置されてい
る。

【００１５】上記のようなコイルスプリング２を有する
鉛プラグ１は、次のようにして製造される。図３は、製
造方法を示す断面図である。鋳型３は内周に円筒面を規
定する形状に作られ、その内径は、コイルスプリング２
の外径とほぼ同径である。この鋳型３内にコイルスプリ
ング２を配置し、溶融鉛４を流し込む。

【００１６】その際、図３（ａ）に示すように、コイル
スプリング２を伸長させた状態（コイルスプリング２は
吊下状態にすることにより自重で伸長するが、コイルス
プリング２の下端を鋳型に固定して上端を引張った状態
にしてもよい）で溶融鉛４を鋳型３内に流し込む。これ
により、溶融鉛４は鋳型３内に充分に行き渡る。そし
て、溶融鉛４が凝固する前に、図３（ｂ）に示すよう
に、コイルスプリング２を鋳型３内に押し込み、軸線方
向に隣接するコイル部分を互いに密着させる。この状態
で溶融鉛４を凝固させ、凝固後に鋳型３を外して図１に
示したような鉛プラグ１が得られる。

【００１７】図４は上記鉛プラグ１を組み込んだ弾性支
承装置の平面図、図５は鉛直方向の拡大した部分断面図
である。弾性支承装置の支承体１０は、その上下部に図
示しない取付フランジが固定され、これらの上下部取付
フランジを介して上部構造物及び下部構造物間に設置さ
れる。ここに、例えば下部構造物は地盤に構築されるコ
ンクリート基礎等であり、上部構造物は中高層の建築物
等である。

【００１８】支承体１０は、この実施の形態では全体に
円柱状となっていて、その中心部には穴１１が形成され
ている。支承体１０は、いずれも環状の弾性材料層であ
るゴム層１２と、剛性材料層である補強板すなわち厚肉
の鋼板からなる上下部補強板１３，１４及び薄肉の鋼板
からなる中間補強板１５とを交互に積層してなり、これ
らのゴム層１２と補強板１３，１４，１５とは加硫接着
により一体化される。補強板１３，１４，１５は上部構
造物の荷重を受けたとき積層ゴム１２の膨出を拘束し
て、支承体１０が圧縮変形するのを防止するための部材
である。

【００１９】上下部補強板１３，１４の内周下面側に
は、環状の面取り部１６，１７がそれぞれ形成され、こ
れらの面取り部１６，１７、環状のゴム層１２及び補強
板１５の内方に円筒形の保護弾性体である保護ゴム体１
８が配置されている。穴１１は、保護ゴム体１８と上下
部補強板１３，１４との各内周によって規定され、この
穴１１に鉛プラグ１が配置されている。保護ゴム体１８
は、ゴム層１２と補強板１３，１４，１５との加硫接着
時に、これらの内方に配置され同時に加硫接着される。
また、その際、穴１１に鉛プラグ１が配置される。

【００２０】上記のような弾性支承装置によれば、構造
物に地震力等により水平力が作用すると、図６に示すよ
うに、支承体１０はせん断変形する。このせん断変形に
伴って鉛プラグ１も塑性変形によるせん断変形を生じ、
エネルギを吸収して振動を減衰させる。この鉛プラグ１
のせん断変形時には、コイルスプリング２が鉛プラグ１
と一体となって挙動し、鉛プラグ１を拘束する。

【００２１】このため、鉛プラグ１に対する拘束力が高
く、繰り返しせん断変形による鉛プラグ１の損傷が抑制
される。コイルスプリング２は、軸線方向に隣接するコ
イル部分が密着して配置されているので、せん断変形時
に生じるコイル部分間の隙間も僅かであり、鉛プラグの
塑性変形に伴うコイルスプリング２からの逃げ（はみ出
し）が抑制される。

【００２２】仮に、鉛プラグ１がコイル部分間から逃げ
を生じても、鉛プラグ１の外周には図５に示した保護ゴ
ム体１８が配置されているので、鉛プラグ１がゴム層１
２に食い込むことがなく、ゴム層１２が補強板１５から
剥離するなどの影響を受けることがない。この保護ゴム
体１８は、鉛プラグ１を拘束するという観点では直接の
関係はなく、したがって必ずしも設けなくともよい。

【００２３】保護ゴム体１８を設ける場合、この保護ゴ
ム体１８で鉛プラグ１の全周を覆う構造とすることもで
きる。しかしながら、このような構造にすると、せん断
変形時に保護ゴム体１８を介して鉛プラグ１に力が加わ
ることとなり、減衰特性が低下する。これに対し、図示
のような構造とすることにより、鉛プラグ１には上下部
補強板１３，１４から直接力が伝達され、所期の減衰特
性を得ることができる。

【００２４】上記実施の形態では、円柱状の支承装置を
示したが、支承装置の形状は角柱状であってもよい。こ
の場合、支承体に適宜間隔をおいて複数の穴を設け、こ
れらの穴のそれぞれに鉛プラグを配置するようにしても
よい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、鉛プ
ラグが確実に拘束されて、その損傷・劣化が抑制される
ので、所期のエネルギ吸収特性を長期に亘って維持する
ことができ、しかも弾性支承装置の製造コストを安価に
抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明による鉛プラグを示す軸線方
向断面図である。

【図２】図２は、同鉛プラグの一部を拡大して示す断面
図である。

【図３】図３は、同鉛プラグの製造方法を示す断面図で
ある。

【図４】図４は、同鉛プラグを組み込んだ弾性支承装置
の一例を示す平面図である。

【図５】図５は、同弾性支承装置の鉛直方向の拡大した
部分断面図である。

【図６】図６は、同弾性支承装置の作用を説明するため
の鉛直方向部分断面図である。

【符号の説明】

１：鉛プラグ ２：コイルスプリング ３：鋳型 ４：溶融鉛 １０：支承体 １１：穴 １２：ゴム層 １３：上部補強板 １４：下部補強板 １５：中間補強板 １８：保護ゴム体

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エネルギ吸収用の円柱状鉛プラグであっ
   て、その外周部分にコイルスプリングが埋め込まれてい
   ることを特徴とするエネルギ吸収用鉛プラグ。
2. 【請求項２】前記コイルスプリングは、前記鉛プラグの
   外周面から非突出状態で埋め込まれていることを特徴と
   する請求項１記載のエネルギ吸収用鉛プラグ。
3. 【請求項３】前記コイルスプリングはその軸線方向に隣
   接するコイル部分が実質的に互いに密着して配置されて
   いることを特徴とする請求項１又は２記載のエネルギ吸
   収用鉛プラグ。
4. 【請求項４】円筒面を規定する鋳型内にコイルスプリン
   グを配置した後、該鋳型内に溶融鉛を流し込み凝固させ
   ることを特徴とするエネルギ吸収用鉛プラグの製造方
   法。
5. 【請求項５】前記コイルスプリングを伸長させた状態で
   溶融鉛を前記鋳型内に流し込み、該溶融鉛が凝固する前
   に前記コイルスプリングを前記鋳型内に押し込んで軸線
   方向に隣接するコイル部分を互いに密着させることを特
   徴とする請求項４記載のエネルギ吸収用鉛プラグの製造
   方法。
6. 【請求項６】弾性材料層と剛性材料層とが鉛直方向に交
   互に積層されてなる支承体と、 前記支承体に鉛直方向に形成された穴に配置された円柱
   状鉛プラグであって、その外周部分にコイルスプリング
   が埋め込まれている鉛プラグとを備えてなる弾性支承装
   置。
7. 【請求項７】前記鉛プラグの外周に前記弾性材料層と一
   体化された円筒状弾性体が配置されていることを特徴と
   する請求項６記載の弾性支承装置。