JP2003027766A - 免震構造用鉛ダンパーおよびその製造方法 - Google Patents

免震構造用鉛ダンパーおよびその製造方法

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JP2003027766A
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damper
mounting plate
lead
isolation structure
solder
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Tatsuya Futami
達也 二見
Eisuke Kashiwagi
栄介 柏木
Nobuyuki Fukuda
信幸 福田
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Yoshizawa La KK
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Yoshizawa La KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば建築物の免震装置に免震構造用アイソ
レータと併用する免震構造用鉛ダンパーおよびその製造
方法に係り、そのダンパーを構成するダンパー本体と取
付板との結合強度が強く、しかも容易・安価に製造でき
るようにする。 【解決手段】 本発明のダンパーは、所要形状に形成し
た鉛柱体等よりなるダンパー本体の少なくとも一端に、
建築物等の構造体に対する鋼板製の取付板を備えた免震
構造用鉛ダンパーにおいて、上記ダンパー本体と取付板
とを、その両者間の合金層と、上記ダンパー本体の端部
外周面と取付板表面との隅部に上記合金層と一体に形成
した余盛部とからなる結合材によって一体的に結合した
ことを特徴とする。上記ダンパーを製造するにあたって
は、ダンパー本体と取付板の結合面の片方あるいは両方
に半田粉末とペースト状フラックスとの混合物よりなる
ソルダーペーストを塗布しておいて半田合金よりなる結
合材で一体的に接合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば建築物の免
震装置に免震構造用アイソレータと併用する免震構造用
鉛ダンパーおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】地震発生時に地盤から建築物に伝播され
る地震エネルギーを減少させて建築物の保護を図る構造
として、免震構造用鉛ダンパーを用いることは、例えば
特開昭61−261579号、特開昭62‐45836
号公報において既に知られている。これらの公知の免震
構造用鉛ダンパーは種々の実験を重ねて実用化の段階に
至っている。
【0003】上記免震構造用鉛ダンパーは、上記各公報
に記載されているように、一般に所要の長さの鉛柱体よ
りなるダンパー本体の両端部に、構造体に取付けるため
の取付板を一体に結合する構成となっている。このダン
パー本体と取付板との結合方法としては、例えば上記公
報にも記載されているように、ダンパー本体と取付板と
を合金化して一体化結合する、あるいは型枠に溶融した
鉛を流し込んでダンパー本体を成型する際に、そのダン
パー本体と取付板とを一体化することが提案されてい
る。このような鉛ダンパーを製作するにあたって、ダン
パー本体と取付板とを一体化結合するには、通常取付板
表面の油等の汚れや錆等の酸化物の除去を行った後に、
ダンパー本体と取付板との間に両者を結合する合金層を
形成するもので、従来一般にフラックスによる不純物の
除去を行いながら鉛を溶着させるホモゲン溶着と称する
方法が採用されている。上記合金層の形成には、濃塩
酸、塩化第一錫、塩化亜鉛を主成分とする溶着液を取付
板の接合面に塗布し、鉛を加熱溶融しながら層を形成す
る方法と、濃塩酸と塩化第一錫および塩化亜鉛を主成分
とした液を取付板の接合面に塗布し、鉛すず合金(半田)
を加熱溶融しながら層を形成する方法が一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように溶着液のみで層を形成しようとすれば、合金層の
厚みが1〜10μm程度で極めて薄くなるため、鉛部の
接合面と取付板の接合面は、合金層の厚さ以下の面精度
にしなければならず、その溶着率を上げるのは大変な作
業であり、製作コストが嵩む等の不具合がある。またダ
ンパー本体と取付板とを鉛の合金層を介して結合した
後、その結合部の周囲に鉛を後から余盛りするのは2度
手間であり、又その余盛した鉛と上記合金層の鉛との接
合部の強度が不足して剥離したり、それによって合金層
に応力が集中してダンパー本体と取付板との結合強度が
低下する等のおそれがある。
【0005】また上記のような鉛ダンパーを製造する際
には、融着液の塗布、鉛や錫合金の加熱溶融あるいは鉛
と取付け板の接触方法に熟練を要し、多大な労力と時間
がかかると共に、融着液を塗布する際に異臭が発生して
作業環境を損ねる等の不具合がある。
【0006】本発明は上記の問題点に鑑みて提案された
もので、ダンパー本体と取付板との結合強度が強く、し
かも容易・安価に製造することのできる免震構造用鉛ダ
ンパーおよびその製造方法を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による免震構造用鉛ダンパーは、以下の構成
としたものである。即ち、所要形状に形成した鉛柱体等
よりなるダンパー本体の少なくとも一端に、建築物等の
構造体に対する鋼板製の取付板を備えた免震構造用鉛ダ
ンパーにおいて、上記ダンパー本体と取付板とを、その
両者間の合金層と、上記ダンパー本体の端部外周面と取
付板表面との隅部に上記合金層と一体に形成した余盛部
とからなる結合材によって一体的に結合したことを特徴
とする。
【0008】また本発明による免震構造用鉛ダンパーの
製造方法は、所要形状に形成した鉛柱体等よりなるダン
パー本体の少なくとも一端に、建築物等の構造体に対す
る鋼板製の取付板を一体的に結合した免震構造用鉛ダン
パーの製造方法であって、上記ダンパー本体と取付板と
を結合するに際し、ダンパー本体と取付板の結合面の片
方あるいは両方に半田粉末とペースト状フラックスとの
混合物よりなるソルダーペーストを塗布しておき、上記
両者間に半田合金よりなる結合材を溶融固化させて上記
ダンパー本体と取付板とを一体的に接合することを特徴
とする。
【0009】さらに上記のような製造方法において、前
記取付板の表面を機械仕上げ又は/及び酸洗したのちソ
ルダーペーストを塗布して半田層を形成すると共に、上
記取付板の上面に半田の付着しない金属等よりなる堰を
設け、その堰で囲まれた領域内に半田合金よりなる結合
材を溶融させた状態で上記領域内にダンパー本体を挿入
することによって上記ダンパー本体と取付板とを接合す
るようにしたことを特徴とする。なお上記ダンパー本体
と取付板との間に介在させた溶融結合材は、例えば水等
で強制冷却して固化させるとよく、又その場合、上記結
合材のほぼ中心部から冷却するのが望ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明による免震構造用鉛
ダンパーおよびその製造方法を図に示す実施形態に基づ
いて具体的に説明する。
【0011】図1(a)は本発明による免震構造用鉛ダ
ンパーの一実施形態を示す正面図、同図(b)は(a)
におけるb−b線断面図である。
【0012】本実施形態の免震構造用鉛ダンパー1は、
上下方向中間部分を所定形状に屈曲形成した鉛柱体より
なるダンパー本体2の両端部に、建築物等の構造体への
取付板3・3を設けた構成であり、その各取付板3とダ
ンパー本体2とは、その両者間に介在させた半田合金よ
りなる結合材4で一体に結合されている。その結合材4
は図2に示すように各取付板3とダンパー本体2との間
に介在させた合金層4aと、上記ダンパー本体2の端部
外周面と取付板表面との隅部に形成した余盛部4bとか
らなり、その両者4a・4bは同材質で一体に形成され
ている。
【0013】上記のように各取付板3とダンパー本体2
とを、合金層4aと余盛部4bとからなる結合材4で結
合することによって各取付板3とダンパー本体2とを強
固に且つ安定性よく結合することができるものである。
【0014】上記のようにしてダンパー本体2の上下両
端部に取付板3を一体的に結合した免震構造用鉛ダンパ
ー1を、図1のように建築物Aと基礎側の構造物B等と
の間に介在させて各取付板3をボルト5等で固定し、そ
のダンパー1と並列に上記建築物Aと基礎側の構造物B
等との間に介在させたアイソレータ(不図示)との協働
で上記建築物を耐震保持させる構成である。図中、3a
は各取付板3の取付孔である。
【0015】次に、上記のような免震構造用鉛ダンパー
1を製造するにあたっては、例えば以下の要領で製造す
ればよい。まず鉛柱体よりなるダンパー本体2を鋳造等
で製造するもので、例えば所要の寸法形状に形成した砂
型、あるいは金型に外部加熱を行いながら溶融した鉛を
注入して鋳造する。また取付板3は所定厚さの鋼板を所
要寸法に裁断し、構造体にボルト等で取付けるための取
付孔3aを設ける。
【0016】ダンパー本体2と取付板3を結合するに
は、取付板3の表面を機械仕上げ又は酸洗もしくはその
両方を行って油汚れや酸化物を除去した後、ダンパー本
体2と取付板3の各対向面をバーナー等によりソルダー
ペーストの融点(187〜219℃)以上に加熱しつ
つ、ダンパー本体2と取付板3の片方あるいは両方の対
向面に、半田粉末とペースト状フラックスとの混合物よ
りなるソルダーペースト(例えば千住金属工業株式会社
製の商品名「ソルダークリーム」、またはローバル株式
会社製の商品名「ソルダーペイント」等)を塗布し、半
田が「ぬれ」た状態で温度を維持する。
【0017】次いで、取付板3の上面に必要に応じて堰
6を設けるもので、本実施形態においては図3に示すよ
うにダンパー本体2の端部よりも大径の半円形の切欠部
6aを有する一対の板状の堰6を、互いに付き合わせて
取付板3の上面に配置した構成である。その堰6の材質
としては、半田が付着しない例えばチタン、ステンレ
ス、アルミニウム等の金属もしくはセラミックス等を用
いることができる。また堰6の固定手段は適宜である
が、例えば前記取付板3の取付孔3aに対応する位置に
位置決め孔6bを設け、その孔6bと取付孔3aにボル
トや位置決めピン7等を嵌合して位置決め固定すればよ
い。
【0018】その状態で上記取付板3のダンパー本体2
との接合部を裏面側から加熱しつつ、堰6の内方、すな
わち切欠部6aの内方に、ダンパー本体2と取付板3と
の結合材4として2〜8kg程度の半田魂を投入してそ
れを融解すると同時に表面に浮遊する酸化物等の不純物
を除去した後、上記の融解した結合材4の中にダンパー
本体2の端部を挿入してダンパー本体2と取付板3とを
接合させる。なお上記半田魂は別途るつぼ等で融解して
から堰6の内方に流し込んでもよい。
【0019】そして上記取付板3の加熱を停止して自然
冷却あるいは水等で強制冷却するもので、強制冷却する
場合には、ダンパー本体2と取付板3との間に介在させ
た溶融結合材4を、そのほぼ中心部から冷却するとよ
く、例えば取付板3のダンパー本体2と反対側の面のほ
ぼ中央部に水等を噴霧して冷却すればよい。そのように
すると、上記結合材4を迅速に冷却固化させることが可
能となり、溶着接合時間を短縮することができる。また
接合部(溶着部)の略中心から凝固(固化)させること
により、ダンパー本体2と取付板3との間に発生もしく
は残留する空気等を順次中心部から周辺部に追い出しな
がら固化させることが可能となり、接合もしくは溶着強
度を向上させることができる。
【0020】上記のようにして結合材4が冷却され固化
したところで、堰6を取り外すと、ダンパー本体2と取
付板3との間には、両者を接合する合金層4aが形成さ
れ、堰6の切欠部6aの内周面とダンパー本体2との間
に余盛部4bが上記合金層4aと一体に形成される。そ
の余盛部4bはダンパー本体2の端部外周面と取付板3
の表面との隅部に位置し、その余盛部4bと上記合金層
4aとからなる結合材4によってダンパー本体2と取付
板3とが強固に一体結合されるものである。
【0021】以上のようにしてダンパー本体2の一端側
に取付板3を結合させた後は、反対側の端部にも上記と
同様の要領で取付板3を結合すればよく、場合によって
は上記いずれか一方の取付板は他の手段で結合するよう
にしてもよい。
【0022】また上記各部材の大きさ寸法等は適宜であ
るが、一例を挙げれば、ダンパー本体2の端部の外径寸
法は直径360mm、高さ900mm程度とし、これに
対して取付板3は1辺が500mm程度の略正方形状の
鉄製の鋼板等を用いる。また余盛部4bの半径方向の
幅、すなわち堰6の切欠部6aの内周面とダンパー本体
2の端部外周面との間隔は1〜40mm程度、余盛部4
bの高さ(図2で上下方向長さ)は1〜20mm程度と
なるようにすればよい。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明による免震構造用鉛
ダンパーは、上記のように合金層と余盛部とを一体に形
成した結合材によってダンパー本体と取付板とを結合さ
せるようにしたので、前記従来のように後から余盛りす
る面倒がなく、又その余盛部と合金層との接合強度が不
足して剥離したり、それによって合金層に応力が集中し
てダンパー本体と取付板との結合強度が低下するのを可
及的に低減することが可能となる。
【0024】また本発明による免震構造用鉛ダンパーの
製造方法は、ダンパー本体と取付板の結合面の片方ある
いは両方に半田粉末とペースト状フラックスとの混合物
よりなるソルダーペーストを塗布しておき、上記両者間
に半田合金よりなる結合材を溶融固化させて上記ダンパ
ー本体と取付板とを一体的に接合するようにしたので、
従来の製造方法で必要とされた融着液の塗布、合金層の
形成、フラックスの塗布といった工程が不要となり、ソ
ルダーペーストの塗布という工程のみで簡易にホモゲン
溶着を行うことが可能となる。又それによって製造工程
を簡略化できると共に、フラックスやその他の前処理に
使用する材料や製作コストを大幅に削減することができ
る。
【0025】さらに本発明の製造方法は、取付板の表面
を酸洗したのちソルダーペーストを塗布して半田層を形
成すると共に、上記取付板の上面に堰を設け、その堰で
囲まれた領域内に半田合金よりなる結合材を溶融させた
状態で上記領域内にダンパー本体を挿入して取付板と接
合するようにしたので、前記従来例のような切削加工等
によって凹部を形成する面倒がなく、合金層の周囲にそ
れと一体の余盛部を有する接合強度の強いダンパー本体
と取付板との結合構造が容易・安価に得られる等の効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明による免震構造用鉛ダンパーの
一実施形態を示す正面図。(b)は(a)におけるb−
b線断面図。
【図2】上記免震構造用鉛ダンパーの一部の拡大縦断面
図。
【図3】(a)はダンパー本体と取付板との結合工程の
縦断正面図。(b)はその横断平面図。
【符号の説明】
1 免震構造用鉛ダンパー 2 ダンパー本体 3 取付板 3a 取付孔 4 結合材 4a 合金層 4b 余盛部 5 ボルト 6 堰 6a 切欠部 7 位置決めピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柏木 栄介 東京都港区新橋5−11−3 住友金属鉱山 株式会社内 (72)発明者 福田 信幸 千葉県柏市新十余二17−1 ヨシザワエル エー株式会社内 Fターム(参考) 3J048 AA06 AD05 BD08 EA38 3J066 AA26 BA03 BB01 BB04 BC03 BD07 BG04

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所要形状に形成した鉛柱体等よりなるダ
    ンパー本体の少なくとも一端に、建築物等の構造体に対
    する鋼板製の取付板を備えた免震構造用鉛ダンパーにお
    いて、上記ダンパー本体と取付板とを、その両者間の合
    金層と、上記ダンパー本体の端部外周面と取付板表面と
    の隅部に上記合金層と一体に形成した余盛部とからなる
    結合材によって一体的に結合したことを特徴とする免震
    構造用鉛ダンパー。
  2. 【請求項2】 前記余盛部の厚さが1〜20mmである
    請求項1記載の免震用鉛ダンパー。
  3. 【請求項3】 所要形状に形成した鉛柱体等よりなるダ
    ンパー本体の少なくとも一端に、建築物等の構造体に対
    する鋼板製の取付板を一体的に結合した免震構造用鉛ダ
    ンパーの製造方法であって、上記ダンパー本体と取付板
    とを結合するに際し、ダンパー本体と取付板の結合面の
    片方あるいは両方に半田粉末とペースト状フラックスと
    の混合物よりなるソルダーペーストを塗布しておき、上
    記両者間に半田合金よりなる結合材を溶融固化させて上
    記ダンパー本体と取付板とを一体的に接合することを特
    徴とする免震構造用鉛ダンパーの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記取付板の表面を機械仕上げ又は/及
    び酸洗したのちソルダーペーストを塗布して半田層を形
    成すると共に、上記取付板の上面に堰を設け、その堰で
    囲まれた領域内に半田合金よりなる結合材を溶融させた
    状態で上記領域内にダンパー本体を挿入することによっ
    て上記ダンパー本体と取付板とを接合するようにした請
    求項3記載の免震構造用鉛ダンパーの製造方法。
  5. 【請求項5】 前記堰で囲まれた領域は、ダンパー本体
    の端部の外径寸法よりも1〜40mm程度大きく形成し
    てなる請求項4記載の免震構造用鉛ダンパーの製造方
    法。
  6. 【請求項6】 前記堰は、チタン、ステンレス、アルミ
    ニウム等の半田が付着しない金属あるいはセラミックス
    からなる請求項3〜5のいずれかに記載の免震構造用鉛
    ダンパー。
  7. 【請求項7】 前記ダンパー本体と取付板との間に介在
    させた溶融結合材をそのほぼ中心部から水等で強制冷却
    して上記結合材を固化させるようにした請求項3〜6の
    いずれかに記載の免震構造用鉛ダンパー。
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