JP6055249B2

JP6055249B2 - 塑性変形自在部材入り積層ゴム支承

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Publication number: JP6055249B2
Application number: JP2012204794A
Authority: JP
Inventors: 崇仁仲村; 河内山　修; 修河内山; 知貴和氣
Original assignee: Oiles Corp
Current assignee: Oiles Corp
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2032-09-18
Also published as: JP2014059021A

Description

本発明は、構造物の地震等の振動を免震する塑性変形自在部材入り積層ゴム支承に関する。

ゴム板及び剛性板が相互に加硫接着されて交互に積層されてなる積層ゴム体と、この積層ゴム体内に嵌装された鉛プラグとを具備した鉛プラグ入り積層ゴム支承は、積層方向の一端で一方の構造物、例えば地盤に固定された基礎に、積層方向の他端で他方の構造物、例えば、上部建物に夫々固定されて、上部建物の鉛直荷重を支持すると共に地震等の地盤の水平方向の振動を積層ゴム体のゴム板の水平方向の弾性剪断変形で緩衝して当該振動の上部建物への伝達を阻止すると共に阻止されずに一部伝達された水平方向の振動による上部建物の振動を鉛プラグの水平方向の塑性剪断変形で早期に減衰させるようになっている。

特開平８−３２６８１２号公報

日本建築学会構造系論文集第７４巻第６３８号６３９−６４５，２００９年４月「高減衰積層ゴム支承の水平２方向変形時の力学特性に関する実大実験およびモデル化」日本免震構造協会会誌ＭＥＮＳＨＩＮＮＯ．６３２００９．２「積層ゴム支承の水平二軸変形特性について」

地震等による地盤の振動は、通常、水平面内の一の方向であるＸ方向のＸ方向振動成分と、水平面内の一の方向に直交する他の一の方向であるＹ方向のＹ方向振動成分とを含んでおり、斯かる地震等による地盤の振動を免震する鉛プラグ入り積層ゴム支承においては、これらＸ方向振動成分とＹ方向振動成分との振幅の大きさ、振動周波数成分及び位相の相違により、例えば、上部建物に固定された積層方向の他端を固定端とみた場合に、基礎に固定された積層方向の一端は、固定端である他端を支点として水平面内で揺動することになり、例えば、Ｘ方向振動成分とＹ方向振動成分との振幅の大きさ及び振動周波数が同一及び位相が同相である地震等による地盤の振動では、水平面内で直線的に揺動、即ち、直線運動し、Ｘ方向振動成分とＹ方向振動成分との振幅の大きさ及び振動周波数が同一であって、位相差が９０°である地震等による地盤の振動では、水平面内で円形に揺動、即ち、円運動し、Ｘ方向振動成分の振幅に対してＹ方向振動成分の振幅が半分であって、振動周波数が同一であり、位相差が９０°である地震等による地盤の振動では、水平面内で楕円形に揺動、即ち、楕円運動することになる。

そして、鉛プラグ入り積層ゴム支承においては、積層ゴム体と鉛プラグとのＸ方向及びＹ方向の剪断変形により、上部建物に固定された積層方向の他端を固定端とみた場合における基礎に固定された積層方向の一端の上記の地震等による地盤の振動での直線的な水平面内の揺動を生じさせる地震等による地盤の振動の上部建物への伝達を積層ゴム体の弾性剪断変形で阻止すると共に阻止されずに一部伝達された水平方向の振動による上部建物の水平面内の振動を鉛プラグの塑性剪断変形で早期に減衰させるようになっている。

また、上部建物に固定された積層方向の他端を固定端とみた場合における基礎に固定された積層方向の一端の上記の地震等による地盤の振動での円形又は楕円形の揺動を生じさせる地震等においても、鉛プラグ入り積層ゴム支承では、地盤の振動の上部建物への伝達を積層ゴム体の弾性剪断変形で阻止すると共に阻止されずに一部伝達された水平方向の振動による上部建物の水平面内の振動を鉛プラグの塑性剪断変形で早期に減衰させるようになっている。

水平面内での直線的な揺動及び円形又は楕円形の揺動のいずれの場合でも、積層ゴム体の水平方向の弾性剪断変形が生じるのであるが、この弾性剪断変形は、積層ゴム体のゴム板で行わせており、このゴム板が弾性係数ｋのみをもった材料（純粋の弾性材料）からなる場合には、弾性剪断変形における積層ゴム体のゴム板の任意の一点における内部応力（復元力）は、変形原点位置に向かう弾性力のみとなり、積層ゴム体は、Ｘ方向及びＹ方向に弾性剪断変形されるだけになる。

ところで、実際のゴム板は、弾性係数ｋと減衰係数ｒとをもった材料からなる結果、ゴム板の弾性剪断変形における積層ゴム体のゴム板の任意の一点における内部応力は、弾性係数ｋによる変形原点位置に向かう弾性力と減衰係数ｒによる揺動軌跡に対しての接線方向の応力（減衰力）との合力となるために、直線的な揺動を除いて水平面内での円形又は楕円形の揺動の場合、ゴム板には、この内部応力により弾性捩じり変形が生じることになり、この弾性捩じり変形は、ゴム板に機械的疲労に起因する早期の破断又は剛性板からのゴム板の早期の剥離を生じさせる虞がある。

斯かるゴム板の弾性捩じり変形は、Ｘ方向振動成分とＹ方向振動成分との振幅の大きさ及び振動周波数が同一及び位相が同相である地震等による地盤の水平面内での振動以外のＸ方向振動成分とＹ方向振動成分とを含む地震等による地盤の水平面内での振動において生じ得る。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ゴム板の弾性捩じり変形を低減できて、ゴム板の早期の破断又は剛性板からのゴム板の早期の剥離を回避できる塑性変形自在部材入り積層ゴム支承を提供することにある。

本発明の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承は、複数枚のゴム板と、このゴム板と交互に積層されて当該ゴム板に加硫接着された複数枚の剛性板と、これら積層された複数枚のゴム板及び剛性板からなる積層ゴム体内にゴム板及び剛性板を積層方向に貫通して配された複数本の塑性変形自在部材とを具備しており、複数本の塑性変形自在部材の夫々は、積層方向に対して直交する直交断面における積層ゴム体の重心を中心とする当該直交断面における積層ゴム体の外周面に外接する外接円の半径をＲとすると共に該直交断面における塑性変形自在部材の最大直径をＤとすると、前記直交断面におけるその塑性変形自在部材の重心が該積層ゴム体の重心から［（１／３）・Ｒ＋（１／２）・Ｄ］以上離れていると共に積層ゴム体の重心を中心とした円周方向において互いに離間して積層ゴム体内に配されている。

本発明は、積層ゴム支承の捩じり率（捩じり易さ）が当該積層ゴム支承の断面極二次モーメントの逆数に比例することに着目したものであって、本発明の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承によれば、積層ゴム体の重心から［（１／３）・Ｒ＋（１／２）・Ｄ］以上離れている重心を有する複数本の塑性変形自在部材がゴム板及び剛性板を積層方向に貫通すると共に積層ゴム体の重心を中心とした円周方向において互いに離間して積層ゴム体内に配されているために、当該塑性変形自在部材の剛性でもってゴム板の減衰係数ｒによる積層ゴム体の揺動における接線方向の応力に起因する弾性捩じり変形に対抗できる結果、断面極二次モーメントを大きくできて捩じり率を小さくでき、ゴム板の弾性捩じり変形を所定の大きさ以下にでき、而して、ゴム板の早期の破断又は剛性板からのゴム板の早期の剥離、特に、積層ゴム体の積層方向における両端の近傍での当該剥離を回避できる。

塑性変形自在部材の重心が積層ゴム体の重心から［（１／３）・Ｒ＋（１／２）・Ｄ］以上離れていないで、複数本の塑性変形自在部材がゴム板において積層ゴム体の重心の近傍に集中して配されるようになるにつれて、断面極二次モーメントが急激に小さくなって捩じり率が急激に大きくなり、積層ゴム体の外周面の近傍でのゴム板の減衰係数ｒによる積層ゴム体の揺動における接線方向の応力に起因するゴム板の弾性捩じり変形を塑性変形自在部材の剛性で抑制できなくなる結果、斯かるゴム板の応力でもってゴム板に弾性捩じり変形が大きく生じ、ゴム板の早期の破断又は剛性板からのゴム板の早期の剥離、特に、積層ゴム体の積層方向における両端の近傍での当該剥離が生じる。

また、後述の実施例からも明らかであるように、塑性変形自在部材の重心が積層ゴム体の重心から［（１／３）・Ｒ＋（１／２）・Ｄ］以上離れるにしたがって、複数本の塑性変形自在部材によるゴム板の弾性捩じり変形に対する変形抑制機能が安定的に得られて、ゴム板の弾性捩じり変形の減少が安定して得られることになる。

本発明においては、外接円とは、直交断面における積層ゴム体の外周面の形状が三角形を含む多角形である場合には、当該多角形の全ての頂点を通る一つの円を意味し、直交断面おける積層ゴム体の外周面の形状が円形である場合には、同径の円を意味し、そして、直交断面における積層ゴム体の外周面の形状が楕円形である場合には、長軸の径を直径とする円を意味するものとする。

本発明において、ゴム板は、天然ゴム又は合成ゴムから形成されたものであってもよく、また、これらにカーボンブラック等の減衰剤が添加された高減衰ゴムから形成されたものであってもよく、本発明は、減衰係数ｒが大きな斯かる高減衰ゴムに対して効果的に作用し、剛性板には、通常、鋼板が使用されるが、繊維補強硬質ゴム板又は繊維補強剛性樹脂板であってもよい。

本発明では、積層ゴム体は、天然ゴム、合成ゴム又は高減衰ゴムのみからなるゴム板からなっていても、これらからなるゴム板が混在していてもよく、同様に、鋼板、繊維補強硬質ゴム板又は繊維補強剛性樹脂板のみからなる剛性板からなっていても、これらからなる剛性板が混在していてもよい。

塑性変形自在部材は、本発明においては、塑性変形が可能であって剪断変形後の積層ゴム体の元の形状への復帰に促されて同様に元の形状へ復帰させられることができる部材であって、塑性変形において機械的変形エネルギーを効率よく熱エネルギーに不可逆的に変換できるものからなっていればよく、例えば、棒状の鉛からなる鉛支柱（鉛プラグ）等の金属支柱又は合成樹脂製の粉体からなる合成樹脂支柱、更には、エラストマーと金属粉体とからなる弾塑性支柱であってもよく、好ましくは、鉛支柱（鉛プラグ）からなる。

本発明では、複数本の塑性変形自在部材の夫々は、好ましくは、その部材重心が該積層ゴム体の重心から［（１／２）・Ｒ＋（１／２）・Ｄ］以上離れて、より好ましくは、その部材重心が該積層ゴム体重心から［（２／３）・Ｒ＋（１／２）・Ｄ］以上離れて積層ゴム体内に配されており、また、好ましくは、その重心が該積層ゴム体の重心を中心とする円上に位置して、積層ゴム体内に配されている。

複数本の塑性変形自在部材は、前記直交断面において、その重心が該積層ゴム体の重心に関して点対称に位置して積層ゴム体内に配されていても、前記直交断面における積層ゴム体の重心を中心とした円周方向において隣接するその重心間が該積層ゴム体の重心に関して等中心角度をもって積層ゴム体内に配されていてもよい。

複数本の塑性変形自在部材の夫々は、好ましくは、その重心が積層ゴム体の外周面から（３／２）・Ｄ以上離れて積層ゴム体内に配されており、これに対して、塑性変形自在部材の重心が積層ゴム体の外周面から（３／２）・Ｄ以上離れて積層ゴム体内に配されていないと、言い換えると、塑性変形自在部材が積層ゴム体の外周面の近傍において積層ゴム体内に配されていると、積層ゴム体の繰り返しの水平方向の剪断変形で塑性変形自在部材と積層ゴム体の外周面との間のゴム板に早期の損壊が生じて、積層ゴム体の外周面の近傍でのゴム板の機能が得られ難くなる虞がある。

本発明において、複数本の塑性変形自在部材の夫々は、前記直交断面における形状が円形である円柱体であり、複数本の塑性変形自在部材の夫々の前記直交断面における直径は、互いに同一であってもよいが、互いに異なっていてもよく、更に、複数本の塑性変形自在部材の夫々の積層方向における前記直交断面の夫々の直径は、互いに同一であってもよいが、互いに異なっていてもよい。

本発明の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承では、積層ゴム体は、前記直交断面における形状が方形からなる直方体であっても、前記直交断面における形状が正方形からなる直方体であっても、更には、前記直交断面における形状が円形からなる円柱体であってもよい。

また、本発明では、複数本の塑性変形自在部材の夫々は、前記直交断面におけるその夫々の重心が当該直交断面での該積層ゴム体の重心を中心とした円上に位置して積層ゴム体内に配されていてもよく、積層ゴム体内に隙間なしに嵌装された鉛支柱からなっていてもよい。

本発明ではまた、積層ゴム体は、積層方向の一端では、下部構造物に、積層方向の他端では、上部構造物に夫々固定されるようになっていてもよく、この場合、積層ゴム体は、積層方向の一端では、当該一端に固定された下部取付板を介して下部構造物に、積層方向の他端では、当該他端に固定された上部取付板を介して上部構造物に夫々固定されるようになっており、複数本の塑性変形自在部材の夫々は、その一端面が下部取付板の上面に、その他端面が上部取付板の下面に夫々隙間なしに接触して、積層ゴム体内に配されているとよい。

本発明の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承は、積層ゴム体の重心と同心に積層ゴム体内に配されている円柱状の塑性変形自在部材を更に具備していてもよい。

本発明では、複数の塑性変形自在部材は、同径であってもよく、この場合、積層ゴム体と塑性変形自在部材の夫々とは、積層ゴム体の高さをＨとすると、比（Ｈ／Ｄ）＝１．２５〜６．０の関係を有しているとよい。

比（Ｈ／Ｄ）が１．２５よりも小さいと、塑性変形自在部材に繰り返し剪断変形を受けた場合に、塑性変形自在部材の端部が球形に変形する虞を有する一方、比（Ｈ／Ｄ）が６．０より大きいと、塑性変形自在部材の積層ゴム体への圧入において緩みが生じると共に安定した特性が得られ難くなる。

本発明によれば、ゴム板の弾性捩じり変形を低減できて、ゴム板の早期の破断又は剛性板からのゴム板の早期の剥離を回避できる塑性変形自在部材入り積層ゴム支承を提供することができる。

図１は、本発明による好ましい実施例の斜視説明図である。図２は、図１に示す実施例の断面説明図である。図３は、図１に示す実施例の積層ゴム体の斜視説明図である。図４は、図３に示す積層ゴム体の平面説明図である。図５は、図３に示す積層ゴム体の積層方向に対して直交する直交断面（図２に示すＶ−Ｖ線矢視断面）説明図である。図６は、図１に示す例の動作説明図である。図７は、図１に示す例の動作説明図である。図８は、本発明による好ましい他の実施例の積層ゴム体の直交断面説明図である。図９は、本発明による好ましい更に他の実施例の積層ゴム体の直交断面説明図である。図１０は、本発明による好ましい更に他の実施例の積層ゴム体の直交断面説明図である。図１１は、本発明の実施例及び比較例の測定結果の説明図である。図１２は、本発明の実施例の積層ゴム体の重心から鉛支柱の重心までの距離と断面極二次モーメントの逆数との関係の説明図である。

次に本発明の実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。

塑性変形自在部材入り積層ゴム支承としての図１から図５に示す鉛プラグ入り積層ゴム支承１は、夫々高減衰ゴムからなる複数枚のゴム板２と、ゴム板２と交互に積層されて当該ゴム板２に加硫接着されていると共に夫々鋼板からなる複数枚の剛性板３と、これら積層された複数枚のゴム板２及び剛性板３からなる円柱状の積層ゴム体４内に当該複数枚のゴム板２及び剛性板３を積層方向に貫通して配されていると共に複数本の塑性変形自在部材としての夫々棒状の鉛からなる四本の円柱状の鉛支柱（鉛プラグ）５と、積層ゴム体４の積層方向Ａの一端にボルト６を介して固定されていると共に矩形状の板材からなる下部取付板７と、積層ゴム体４の積層方向Ａの他端にボルト８を介して固定されていると共に矩形状の板材からなる上部取付板９と、下部取付板７の上面１０及び積層ゴム体４の積層方向Ａの一端面１１の夫々に形成された凹所１２及び１３に嵌装されて当該上面１０及び一端面１１間に介在された剪断キー１４と、上部取付板９の下面１５及び積層ゴム体４の積層方向Ａの他端面１６の夫々に形成された凹所１７及び１８に嵌装されて当該下面１５及び他端面１６間に介在された剪断キー１９とを具備している。

剛性板３は、下部取付板７及び上部取付板９がボルト６及び８を介して夫々固定された一対の厚肉剛性板２１及び２２と、積層方向Ａにおいて厚肉剛性板２１及び２２間に配された複数枚の薄肉剛性板２３とを具備しており、厚肉剛性板２１に凹所１３が、厚肉剛性板２２に凹所１８が夫々形成されている。

積層方向Ａに対して直交する直交断面（図２に示すＶ−Ｖ線矢視断面）における形状が円形からなると共に円筒状の外周面２４を有して円柱体である積層ゴム体４は、ゴム板２及び剛性板３に加えて、ゴム板２に一体形成されていると共に各剛性板３の円環状の外周面２５に加硫接着されて各剛性板３の円環状の外周面２５を被覆した円筒状の被覆層２６を有している。

積層ゴム体４と同様に積層方向Ａに対して直交する直交断面における形状が円形からなって円筒状の外周面３３を有して円柱体であると共に積層ゴム体４の複数枚のゴム板２及び剛性板３の各内周面３１で規定された貫通孔３２の夫々に挿着されて積層ゴム体４内に隙間なしに、即ち各内周面３１に外周面３３でぴったりと接触して嵌装されている鉛支柱５の夫々は、互いに同一の直径Ｄを有していると共に積層ゴム体４の積層方向Ａに対して直交する直交断面における積層ゴム体の重心Ｇ０（本例では積層ゴム体４の直交断面における円形の中心）を中心とする当該直交断面における積層ゴム体４の外周面２４に外接する外接円（本例では、直交断面における外周面２４に一致する）の半径をＲとすると、直交断面におけるその重心（本例では鉛プラグ５の直交断面における円形の中心）Ｇ１が重心Ｇ０から［（１／３）・Ｒ＋（１／２）・Ｄ］以上の距離Ｌ１、本例では［（１／３）・Ｒ＋（３／２）・Ｄ］の距離Ｌ１をもって且つ積層ゴム体４の外周面２４から（３／２）・Ｄ以上の距離Ｌ２、本例では（３／２）・Ｄの距離Ｌ２をもって離れていると共に重心Ｇ０を中心とした円周方向において互いに離間して、本例では隣接する重心Ｇ１間が該重心Ｇ０に関して等中心角度θ１（＝９０°）をもって、しかも、重心Ｇ１が重心Ｇ０に関して点対称であって、直交断面における重心Ｇ０を中心とした円３４上に位置して積層ゴム体４内に配されている。

斯かる鉛プラグ入り積層ゴム支承１において、積層ゴム体４は、積層方向Ａの一端となる一端面１１では、当該一端面１１に固定された下部取付板７を介して下部構造物である基礎４５に、積層方向Ａの他端となる他端面１６では、当該他端面１６に固定された上部取付板９を介して上部構造物である上部建物４６に夫々ボルト４７を介して固定されており、鉛支柱５の夫々は、その一端面４８が下部取付板７の上面１０に、その他端面４９が上部取付板９の下面１５に夫々隙間なしに接触して、積層ゴム体４内に隙間なしに配されている。

以上の鉛プラグ入り積層ゴム支承１においては、地震等の地盤のＸ方向振動成分とＹ方向振動成分を含む水平方向の振動により基礎４５が上部建物４６に対して水平方向に振動されると、積層ゴム体４及び鉛支柱５の夫々は、水平方向の例えばＸ方向振動成分の振動により、図６に示すように、Ｘ方向に弾性剪断変形及び塑性剪断変形され、水平方向のＹ方向振動成分の振動によっても同様にＹ方向に弾性剪断変形及び塑性剪断変形され、而して、斯かる水平方向の地盤の振動の上部建物４６への伝達を積層ゴム体４の弾性剪断変形で阻止すると共に阻止されずに伝達された水平方向の振動による上部建物４６の水平面内の振動を鉛支柱５の塑性剪断変形で早期に減衰させるようになっている。

そして、例えば、Ｘ方向振動成分がｐ・ｓｉｎ（ωｔ）であって、Ｙ方向振動成分がｐ・ｓｉｎ（ωｔ+π／２）であるとすると、初期振動を除いて、積層ゴム体４の積層方向Ａの他端面１６は、積層方向Ａの一端面１１に対して相対的に円形に揺動（旋回）されることになり、積層ゴム体４の積層方向Ａの他端面１６における重心Ｇ０は、図７に示すように、振動前の重心Ｇ０を中心とする二点鎖線円５１で示す軌跡をもって矢印方向に同様に揺動（旋回）される結果、積層方向Ａの一端面１１を除いて積層ゴム体４のその他の部分も二点鎖線円５１で示す軌跡に相当する軌跡をもって揺動（旋回）されることになる。

この揺動において、積層ゴム体４のゴム板２は、その弾性係数ｋによる変形原点位置に向かう弾性力Ｆｓ、即ち、重心Ｇ０に向かう弾性力Ｆｓと、その減衰係数ｒによる揺動軌跡に対しての接線方向の応力（減衰力）Ｆｒとの合力である内部応力Ｆをもって変形される。

弾性力Ｆｓは、ゴム板２の弾性剪断変形に関係する一方、応力（減衰力）Ｆｒは、ゴム板２の弾性捩じり変形に関係する。

ところで、鉛プラグ入り積層ゴム支承１においては、互いに同一の直径Ｄを有している鉛支柱５の夫々は、重心Ｇ１が重心Ｇ０から［（１／３）・Ｒ＋（３／２）・Ｄ］の距離Ｌ１をもって且つ積層ゴム体４の外周面２４から（３／２）・Ｄの距離Ｌ２をもって離れていると共に重心Ｇ１間が該重心Ｇ０に関して等中心角度θ１（＝９０°）をもって、しかも、重心Ｇ１が重心Ｇ０に関して点対称であって、直交断面での重心Ｇ０を中心とした円３４上に位置して積層ゴム体４内に配されているために、ゴム板２の応力Ｆｒに起因するゴム板２の弾性捩じり変形が鉛支柱５の剛性により効果的に抑制されることになり、而して、この弾性捩じり変形に起因するゴム板２の早期の破断又は剛性板３からのゴム板２の早期の剥離を回避できる。

即ち、鉛プラグ入り積層ゴム支承１によれば、重心Ｇ１が重心Ｇ０から［（１／３）・Ｒ＋（３／２）・Ｄ］の距離Ｌ１をもって離れていると共に重心Ｇ０を中心とした円周方向において互いに離間して、四本の鉛支柱５が積層ゴム体４の貫通孔３２に隙間なしに充填、嵌装されているために、鉛支柱５の剛性でもってゴム板２の減衰係数ｒによる接線方向の応力Ｆｒに起因するゴム板２の弾性捩じり変形、延いては、積層ゴム体４の弾性捩じり変形を効果的に抑止することができる結果、ゴム板２の早期の破断又は剛性板３からのゴム板２の早期の剥離を回避できる上に、重心Ｇ１が積層ゴム体４の外周面２４から（３／２）・Ｄの距離Ｌ２をもって離れているために、積層ゴム体４の繰り返しの水平方向の剪断変形で鉛支柱５と積層ゴム体４の外周面２４との間のゴム板２の早期の損壊を防止でき、積層ゴム体４の外周面２４の近傍でのゴム板の機能を長期に亘って維持できる。

ところで、上記の鉛プラグ入り積層ゴム支承１は、円柱状の積層ゴム体４を具備しているが、これに代えて、図８に示すように、直交断面における形状が正方形からなる直方体の積層ゴム体４を具備していてもよく、この場合、互いに同一の直径Ｄを有している鉛支柱５の夫々は、直交断面における重心Ｇ０（本例では積層ゴム体４の直交断面における対角線５６及び５７の交点）を中心とする当該直交断面における積層ゴム体４の正方形の外周面２４に外接する外接円５５の半径をＲとすると、該直交断面における重心Ｇ１が重心Ｇ０から［（１／３）・Ｒ＋（１／２）・Ｄ］以上、本例では［（１／３）・Ｒ＋２・Ｄ］の距離Ｌ１をもって且つ積層ゴム体４の外周面２４の夫々の辺から（３／２）・Ｄ以上の距離Ｌ２をもって離れていると共に重心Ｇ０を中心とした円周方向において隣接する重心Ｇ１間が重心Ｇ０に関して等中心角度θ１（＝９０°）をもって互いに離間して、しかも、重心Ｇ１が該重心Ｇ０に関して点対称であって、該直交断面内での重心Ｇ０を中心とした円３４及び積層ゴム体４の正方形の外周面２４の対角線５６及び５７上に位置して積層ゴム体４内に配されている。

図８に示す鉛プラグ入り積層ゴム支承１でも、重心Ｇ１が重心Ｇ０から［（１／３）・Ｒ＋２・Ｄ］の距離Ｌ１をもって離れていると共に重心Ｇ０を中心とした円周方向において互いに離間して、四本の鉛支柱５が積層ゴム体４の貫通孔３２に隙間なしに嵌装されているために、当鉛支柱５の剛性でもってゴム板２の減衰係数ｒによる接線方向の応力Ｆｒに起因するゴム板２の弾性捩じり変形を抑止することができる結果、ゴム板の早期の破断又は剛性板からのゴム板の早期の剥離を回避できる上に、重心Ｇ１が積層ゴム体４の外周面２４から距離Ｌ２をもって離れているために、積層ゴム体４の繰り返しの水平方向の剪断変形で鉛支柱５と積層ゴム体４の外周面２４との間のゴム板２の早期の損壊を防止でき、積層ゴム体４の外周面２４の近傍でのゴム板の機能を長期に亘って維持できる。

図１から図５に示す鉛プラグ入り積層ゴム支承１において、図９に示すように、重心Ｇ０と同心に積層ゴム体４内に配されている中心鉛支柱６１を更に具備していてもよく、斯かる中心鉛支柱６１は、図８に示す鉛プラグ入り積層ゴム支承１に設けてもよい。

更に、図９に示すように、重心Ｇ０を中心とした［（１／３）・Ｒ＋（１／２）・Ｄ］以上の半径の円６２上であって重心Ｇ０に関して等角度（＝１２０°）をもって各重心Ｇ１を位置させた互いに同一の直径Ｄの三個の鉛支柱５と、重心Ｇ０を中心とする円６２よりも大径の円６３上であって重心Ｇ０に関して等角度（＝１２０°）をもって位置させた互いに同一の直径Ｄの他の三個の鉛支柱５とを、重心Ｇ０を中心とする円周方向において６０°の角度関係をもって積層ゴム体４内に配して、鉛プラグ入り積層ゴム支承１を構成してもよい。

また、図１０に示すように、直交断面における形状が長方形からなる立方体の積層ゴム体４を具備していてもよく、この場合でも、互いに同一の直径Ｄを有している鉛支柱５の夫々は、直交断面における重心Ｇ０（本例では積層ゴム体４の直交断面における対角線５６及び５７の交点）を中心とする当該直交断面における積層ゴム体４の長方形の外周面２４に外接する外接円の半径をＲとすると、該直交断面における重心Ｇ１が重心Ｇ０から［（１／３）・Ｒ＋１．５・Ｄ］の距離Ｌ１をもって且つ積層ゴム体４の外周面２４の夫々の辺から（３／２）・Ｄ以上の距離Ｌ２をもって離れていると共に重心Ｇ０を中心とした円周方向において隣接する重心Ｇ１間が重心Ｇ０に関して中心角度θ１（＝７０°）及びθ２（＝１１０°）をもって互いに離間して、しかも、該直交断面内での重心Ｇ０を中心とした円３４及び積層ゴム体４の長方形の外周面２４の対角線５６及び５７上に位置して積層ゴム体４内に配されている。

（実施例）
厚み２２ｍｍ、外周面２４の直交断面での一辺の長さ２００ｍｍの直交断面が正方形の鋼製角板からなる厚肉剛性板２１及び２２と、厚み１．２ｍｍ、外周面２４の直交断面での一辺の長さ２００ｍｍの２８枚の直交断面が正方形の鋼製角板からなる薄肉剛性板２３と、厚み１．４ｍｍ、外周縁の一辺の長さ２００ｍｍの剪断弾性率Ｇ＝４ｋｇ／ｃｍ^２の天然ゴムからなる２９枚の直交断面が正方形のゴム板２と、直径Ｄ＝２０ｍｍの同径の四本の円柱状の鉛からなると共に半径７０ｍｍの円３４上に、重心Ｇ０に関して隣接する中心角度θ１が互いに同一の角度（＝９０°）をもって重心Ｇ１が位置する円柱状の鉛支柱５とをもった外周縁一辺の長さ２００ｍｍ、高さＨ＝１１８．２ｍｍの角柱状であって被覆層２６を具備しない図８に示す態様の積層ゴム体４を準備して、この積層ゴム体４の両端に下部取付板７及び上部取付板９に固定して鉛プラグ入り積層ゴム支承１を形成し、斯かる鉛プラグ入り積層ゴム支承１において、下部取付板７を固定する一方、上部取付板９にＸ方向振動成分が√２ｐ・ｓｉｎ（ωｔ）であって、Ｙ方向振動成分が√２ｐ・ｓｉｎ（ωｔ+π／２）の水平振動を付与して、積層ゴム体４の高さ方向の各位置での直交断面の外周面２４の捩じり変形を測定した。その測定結果を図１１において■印で示す。

本実施例では、Ｒ＝√２・１００（ｍｍ）、Ｄ＝２０（ｍｍ）であるから、［（１／３）・Ｒ＋（１／２）・Ｄ］＝［（１／３）・√２・１００＋（１／２）・２０≒６０（ｍｍ）、３／２・Ｄ＝３０（ｍｍ）であり、比（Ｈ／Ｄ）は、１１８．２／２０＝５．９１である。

（比較例）
四本の円柱状の鉛支柱５を積層ゴム体４内に配する代わりに、重心Ｇ１が重心Ｇ０に一致するようにして、直径Ｄ＝４０ｍｍの一本の円柱状の鉛支柱５を前記実施例と同様の積層ゴム体４に配し、この積層ゴム体４の両端に、前記実施例と同様に、下部取付板７及び上部取付板９に固定して鉛プラグ入り積層ゴム支承を形成し、斯かる鉛プラグ入り積層ゴム支承において、前記と同様に、下部取付板７を固定する一方、上部取付板９にＸ方向振動成分が√２ｐ・ｓｉｎ（ωｔ）であって、Ｙ方向振動成分が√２ｐ・ｓｉｎ（ωｔ+π／２）の水平振動を付与して、積層ゴム体４の高さ方向の各位置での直交断面の外周面の捩じり変形を測定した。その測定結果を図１１において●印で示す。

図１１の夫々において、横軸は、捩れ変位（ｍｍ）であり、縦軸は、積層ゴム体４の高さ方向の位置（ｍｍ）であり、図１１において、（ａ）は、ひずみレベルγ（＝（√２・ｐ）／Ｈ：ここでＨは、ゴム板２の総厚み）が３００％の場合、（ｂ）は、ひずみレベルγが３５０％の場合、そして、（ｃ）は、ひずみレベルγが４００％の場合であり、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）で示す実施例及び比較例の測定結果から明らかであるように、実施例の鉛プラグ入り積層ゴム支承１では、ゴム板２の弾性捩じり変形、即ち、積層ゴム体４の弾性捩じり変形が減少されている。

また、上記実施例の鉛プラグ入り積層ゴム支承１において、鉛支柱５の重心Ｇ１の位置を種々変化させて、積層ゴム体４の重心Ｇ０から鉛支柱５の重心Ｇ１までの距離Ｌ（ｍｍ）と断面極二次モーメントＩの逆数（＝１／Ｉ）との関係を求めたところ、図１２に示す曲線７１のようになった。図１２の曲線７１から明らかなように、重心Ｇ１が重心Ｇ０から［（１／３）・Ｒ＋（１／２）・Ｄ］＝６０（ｍｍ）以上離れていると、断面極二次モーメントＩの逆数の値が極めて小さく、したがって、鉛プラグ入り積層ゴム支承１は、極めて捩じり難くなり、ゴム板２の弾性捩じり変形を所定の大きさ以下にでき、而して、ゴム板２の早期の破断又は薄肉剛性板２３からのゴム板２の早期の剥離、特に、積層ゴム体４の積層方向Ａにおける両端の近傍での当該剥離を回避できる。

１鉛プラグ入り積層ゴム支承
２ゴム板
３剛性板
４積層ゴム体
５鉛支柱
７下部取付板
９上部取付板
２１、２２厚肉剛性板
２３薄肉剛性板
２４外周面
２５外周面
２６被覆層

Claims

複数枚のゴム板と、このゴム板と交互に積層されて当該ゴム板に加硫接着された複数枚の剛性板と、これら積層された複数枚のゴム板及び剛性板からなる積層ゴム体内に当該複数枚のゴム板及び剛性板を積層方向に貫通して配された複数本の鉛からなる塑性変形自在部材とを具備しており、複数本の塑性変形自在部材の夫々は、積層方向に対して直交する直交断面における積層ゴム体の重心を中心とする当該直交断面における積層ゴム体の外周面に外接する外接円の半径をＲとすると共に該直交断面における塑性変形自在部材の最大直径をＤとすると、前記直交断面における塑性変形自在部材の重心が該積層ゴム体の重心から［（１／３）・Ｒ＋（１／２）・Ｄ］以上離れていると共に積層ゴム体の重心を中心とした円周方向において互いに離間して積層ゴム体内に配されている塑性変形自在部材入り積層ゴム支承。
ゴム板は、高減衰ゴムから形成されている請求項１に記載の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承。
複数本の塑性変形自在部材の夫々は、その重心が該積層ゴム体の重心から［（１／２）・Ｒ＋（１／２）・Ｄ］以上離れて、積層ゴム体内に配されている請求項１又は２に記載の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承。
複数本の塑性変形自在部材の夫々は、その重心が該積層ゴム体の重心から［（２／３）・Ｒ＋（１／２）・Ｄ］以上離れて、積層ゴム体内に配されている請求項１又は２に記載の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承。
複数本の塑性変形自在部材は、前記直交断面において、その重心が該積層ゴム体の重心に関して点対称に位置して積層ゴム体内に配されている請求項１から４のいずれか一項に記載の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承。
複数本の塑性変形自在部材は、前記直交断面における積層ゴム体の重心を中心とした円周方向において隣接するその重心間が該積層ゴム体の重心に関して等中心角度をもって積層ゴム体内に配されている請求項１から５のいずれか一項に記載の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承。
複数本の塑性変形自在部材の夫々は、その重心が積層ゴム体の外周面から（３／２）・Ｄ以上離れて積層ゴム体内に配されている請求項１から６のいずれか一項に記載の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承。
複数本の塑性変形自在部材の夫々は、前記直交断面における形状が円形からなる円柱体である請求項１から７のいずれか一項に記載の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承。
複数本の塑性変形自在部材の夫々は、互いに同一の直径を有している請求項８に記載の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承。
複数本の塑性変形自在部材の夫々は、その夫々の重心が前記直交断面における該積層ゴム体の重心を中心とした円上に位置して積層ゴム体内に配されている請求項１から９のいずれか一項に記載の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承。
複数本の塑性変形自在部材のうちの少なくとも一つは、積層ゴム体内に隙間なしに嵌装された鉛支柱からなる請求項１から１０のいずれか一項に記載の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承。
積層ゴム体は、前記直交断面における形状が方形若しくは正方形からなる直方体又は円形からなる円柱体である請求項１から１１のいずれか一項に記載の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承。
積層ゴム体は、積層方向の一端では、下部構造物に、積層方向の他端では、上部構造物に夫々固定されるようになっている請求項１から１２のいずれか一項に記載の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承。
積層ゴム体は、積層方向の一端では、当該一端に固定された下部取付板を介して下部構造物に、積層方向の他端では、当該他端に固定された上部取付板を介して上部構造物に夫々固定されるようになっており、複数本の塑性変形自在部材の夫々は、その一端面が下部取付板の上面に、その他端面が上部取付板の下面に夫々隙間なしに接触して、積層ゴム体内に配されている請求項１３に記載の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承。
積層ゴム体の重心と同心に積層ゴム体内に配されている円柱状の塑性変形自在部材を更に具備している請求項１から１４のいずれか一項に記載の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承。
複数の塑性変形自在部材は、同径であり、積層ゴム体と塑性変形自在部材の夫々とは、積層ゴム体の高さをＨとすると、比（Ｈ／Ｄ）＝１．２５〜６．０の関係を有している請求項１から１５のいずれか一項に記載の塑性変形自在部材入り積層ゴム支承。