WO2018016425A1 - 積層ゴム支承 - Google Patents

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WO2018016425A1
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laminated rubber
reinforcing plates
reinforcing plate
rubber bearing
laminated
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Inventor
知貴 和氣
河内山　修
崇仁 仲村
Original Assignee
オイレス工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
    • F16F1/40—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers consisting of a stack of similar elements separated by non-elastic intermediate layers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means

Definitions

  • the present invention relates to a laminated rubber bearing, and more particularly, a laminated rubber having a damping body that generates heat when absorbing vibration energy of a plastic metal, a friction material, or the like in a laminated rubber body in which rubber layers and reinforcing plates are alternately laminated. Regarding support.
  • Patent Document 1 As an example of the laminated rubber support, in Patent Document 1, as shown in FIG. 5, a laminated rubber body 86 in which rubber layers 82 and reinforcing plates 83 are alternately laminated, and has thick steel plates 84 and 85 above and below, In addition to transmitting the horizontal force between the mounting steel plates 87 and 88 and the mounting steel plates 87 and 88 and the thick steel plates 84 and 85 respectively attached to the upper and lower structures, lead is passed through the through holes 86a of the laminated rubber body 86. Shear keys 90, 91 provided for enclosing the plug 89, bolts 93, 94 for fastening the mounting steel plates 87, 88 and the thick steel plates 84, 85, and the mounting steel plates 87, 88 to the upper and lower structures.
  • a laminated rubber bearing 81 composed of holes 95 and 96 for attaching to a rubber is described.
  • the laminated rubber bearing 81 having the above configuration is disposed between the upper structure and the lower structure, and when a shear deformation occurs due to a horizontal relative displacement between the upper structure and the lower structure due to a disturbance such as an earthquake, a horizontal load Is damped by elastic deformation of the rubber layer 82 and plastic deformation of the lead plug 89.
  • the lead plug 89 generates heat due to the absorbed energy, and the energy absorption performance of the laminated rubber bearing 81 is caused by the temperature rise. It was confirmed that it decreased. When the energy absorption performance is reduced, the response displacement of the superstructure is increased, which may hinder the maintenance of the building function.
  • the present invention has been made in view of the problems in the conventional laminated rubber bearing described above, and suppresses a decrease in energy absorption performance during a long-time earthquake while maintaining the performance during a normal earthquake.
  • the object is to provide a possible laminated rubber bearing.
  • the present invention provides a laminated rubber body having at least one through-hole penetrating vertically in a laminated rubber portion in which rubber layers and reinforcing plates are alternately laminated, and enclosed in the through-hole.
  • the total thickness of the reinforcing plate is T S
  • the total thickness of the rubber layer is T R
  • the diameter of the laminated rubber body is circular when viewed from above.
  • T S ⁇ 26 ⁇ T R ⁇ D ⁇ 0.5 where D is the length of one side in the case of a square in the top view, or D is the length of the short side in the case of a rectangle in the top view.
  • the inner peripheral surface of the reinforcing plate and the outer peripheral surface of the attenuation body plug are disposed in contact with or in close proximity to each other.
  • the heat capacity increases, and the inner peripheral surface of each reinforcing plate. Since the outer peripheral surface of the attenuating body plug is in contact with or close to the outer surface, the heat accumulated in the attenuating body plug can be efficiently released to the outside due to the large thickness of the reinforcing plate. The temperature rise of the attenuation body plug can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a decrease in energy absorption performance of the laminated rubber bearing while maintaining the performance of the laminated rubber bearing during a normal earthquake.
  • each of the reinforcing plates can be made the same, and the laminated rubber bearing according to the present invention can be constituted by a single type of reinforcing plate.
  • a part of the reinforcing plate can be made thicker than other reinforcing plates having the same thickness.
  • the laminated rubber bearing according to the present invention can be configured.
  • a part of the reinforcing plates may be a single reinforcing plate located in the vertical center of the attenuation body plug, and at least one other reinforcing plate is interposed in the vertical direction of the attenuation body plug. A plurality of reinforcing plates can be separated from each other.
  • the damping plug may be formed of a damping material that absorbs vibration energy by plastic deformation.
  • a damping material such as lead, tin, zinc, aluminum, copper, nickel, an alloy thereof, or a non-lead-based low A melting point alloy can be used.
  • the damping plug may be formed of a damping material that absorbs vibration energy by plastic flow, and the damping material may include a thermosetting resin and rubber powder.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a laminated rubber bearing according to the present invention, in which (a) is a top view and (b) is a sectional view taken along line AA of (a).
  • FIG. FIG. 2 shows a second embodiment of the laminated rubber bearing according to the present invention, (a) is a top view, and (b) is a sectional view taken along line BB of (a).
  • 3A and 3B show a third embodiment of a laminated rubber bearing according to the present invention, in which FIG. 5A is a top view and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of a laminated rubber bearing according to the present invention, in which (a) is a top view and (b) is a sectional view taken along the line DD of (a).
  • FIG. An example of a conventional laminated rubber bearing is shown, (a) is a top view and (b) is a cross-sectional view taken along line EE of (a).
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a laminated rubber bearing according to the present invention.
  • This laminated rubber bearing 1 has rubber layers 2 and reinforcing plates 3 alternately as in the laminated rubber bearing 81 shown in FIG.
  • Laminated rubber bodies 6 that are laminated and have thick steel plates 4 and 5 above and below, mounting steel plates 7 and 8 that are respectively attached to the upper and lower structures, and between the mounting steel plates 7 and 8 and the thick steel plates 4 and 5
  • the shear keys 10, 11, the mounting steel plates 7, 8, and the thick-walled steel plates provided for enclosing the lead force 9 as the damping plug in the through-hole 6 a of the laminated rubber body 6 while transmitting the horizontal force 4 and 5 and bolts 13 and 14 for attaching the mounting steel plates 7 and 8 to the upper and lower structures 15 and 16, respectively.
  • the thickness of each reinforcing plate 3 is shown in FIG. It is formed thicker than the reinforcing plate (standard reinforcing plate) 83 of the conventional laminated rubber support 81.
  • the reinforcing plate 3 is formed of a steel plate or the like, and the thickness of each reinforcing plate 3 is the same.
  • T R the total thickness of the rubber layer 2
  • D the total thickness of the laminated rubber body 6
  • T S of the reinforcing plate 3 is T S ⁇ 26 ⁇ T R ⁇ D ⁇ 0.5 Set larger than the total thickness of the standard reinforcing plate.
  • this equation is standardized by the diameter D of the laminated rubber body 6 for the laminated rubber support currently commercialized. This is an equation derived experimentally. Further, the inner peripheral surface of each reinforcing plate 3 is brought into contact with the outer peripheral surface of the lead plug 9.
  • the laminated rubber bearing 1 having the above-described configuration is disposed between the upper structure and the lower structure, and when a shear deformation occurs due to a horizontal relative displacement between the upper structure and the lower structure due to a disturbance such as an earthquake, a horizontal load Is damped by elastic deformation of the rubber layer 2 and plastic deformation of the lead plug 9.
  • the thickness of the reinforcing plate 3 is set to be thicker than that of the reinforcing plate 83, so that when the number of the reinforcing plates 3 and the reinforcing plates 83 is the same, Since the heat capacity becomes larger and the plate thickness is larger, the heat accumulated in the lead plug 9 can be efficiently released to the outside, so that the temperature rise of the lead plug 9 during a long earthquake can be suppressed. Thereby, it becomes possible to suppress the fall of the energy absorption performance of the laminated rubber support 1, maintaining the performance of the laminated rubber support 1 at the time of a normal earthquake.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a laminated rubber bearing according to the present invention
  • this laminated rubber bearing 21 has rubber layers 22 and reinforcing plates 23 alternately as in the laminated rubber bearing 81 shown in FIG.
  • Laminated rubber bodies 26 that are stacked and have thick steel plates 24 and 25 above and below, mounting steel plates 27 and 28 that are respectively attached to the upper and lower structures, and between the mounting steel plates 27 and 28 and the thick steel plates 24 and 25.
  • the shear keys 30, 31 provided for enclosing the lead plug 29 in the through hole 26a of the laminated rubber body 26, the mounting steel plates 27, 28, and the thick steel plates 24, 25 It consists of bolts 33 and 34 to be tightened and holes 35 and 36 for attaching the mounting steel plates 27 and 28 to the upper and lower structures, and only the reinforcing plate 23a at the center in the vertical direction of the laminated rubber body 26 has other plate thicknesses. Formed larger than the thickness of the reinforcing plate 23 That.
  • the reinforcing plate 23 is formed of a steel plate or the like, and the reinforcing plate 23a is formed to be thicker than other reinforcing plates 23 having the same thickness, and the thickness of the reinforcing plate 23a is generated at t S and the reinforcing plate 23a.
  • the maximum stress intensity sigma m to the vertical plane pressure acting sigma c the thickness of one layer of the rubber layer 22 in the case of the t r a laminated rubber body 26, t s ⁇ 3.3t r / (( ⁇ m / ⁇ c ) -2).
  • the other reinforcing plates 23 have the same thickness as that of the reinforcing plate 83 of the conventional laminated rubber support 81 shown in FIG.
  • the total thickness T S of the reinforcing plate 23 is T S ⁇ 26.
  • the laminated rubber bearing 21 having the above-described configuration is disposed between the upper structure and the lower structure, and when a shear deformation occurs due to a horizontal relative displacement between the upper structure and the lower structure due to a disturbance such as an earthquake, a horizontal load Is damped by elastic deformation of the rubber layer 22 and plastic deformation of the lead plug 29.
  • the thickness of the reinforcing plate 23a at the central portion in the vertical direction of the laminated rubber body 26 is increased so that the total thickness of the reinforcing plate 23 is set thicker than before, so that the heat capacity is increased.
  • the heat accumulated in the lead plug 29 can be efficiently released to the outside due to the large plate thickness, the temperature rise of the lead plug 29 during a long earthquake can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a decrease in the energy absorption performance of the laminated rubber bearing 21 while maintaining the performance of the laminated rubber bearing 21 during a normal earthquake.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a laminated rubber bearing according to the present invention, and this laminated rubber bearing 41 has rubber layers 42 and reinforcing plates 43 alternately as in the laminated rubber bearing 81 shown in FIG.
  • Laminated rubber bodies 46 that are stacked and have thick steel plates 44 and 45 above and below, mounting steel plates 47 and 48 that are respectively attached to the upper and lower structures, and between the mounting steel plates 47 and 48 and the thick steel plates 44 and 45.
  • the shear keys 50 and 51, the mounting steel plates 47 and 48, and the thick steel plates 44 and 45 provided to enclose the lead plug 49 in the through-hole 46 a of the laminated rubber body 46, while transmitting the horizontal force.
  • Reinforcing plate 43 is formed of steel or the like, the thickness t s of each of the two reinforcing plates 43a, in the same manner as mentioned above, t s ⁇ 3.3t r / ( ( ⁇ m / ⁇ c) -2) And The thickness of the other reinforcing plate 43 is the same as that of the reinforcing plate 83 of the conventional laminated rubber support 81 shown in FIG.
  • the total thickness T S of the reinforcing plate 43 is T S ⁇ 26 ⁇ T R ⁇ D ⁇ 0.5, which is larger than the total thickness of the standard reinforcing plate. Further, the inner peripheral surface of each reinforcing plate 43 (including the two reinforcing plates 43 a) is in contact with the outer peripheral surface of the lead plug 49.
  • the thickness of the two reinforcing plates 43a is increased and the total thickness of the reinforcing plates 43 is set thicker than before, as in the case of the laminated rubber support 21, so that the heat capacity increases. Since the plate thickness is large, the heat accumulated in the lead plug 49 can be efficiently released to the outside, so that the temperature rise of the lead plug 49 during a long earthquake can be suppressed. Thereby, it becomes possible to suppress the fall of the energy absorption performance of the laminated rubber support 41, maintaining the performance of the laminated rubber support 41 at the time of a normal earthquake.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of a laminated rubber bearing according to the present invention, and this laminated rubber bearing 61 has rubber layers 62 and reinforcing plates 63 alternately as in the laminated rubber bearing 81 shown in FIG.
  • Laminated rubber bodies 66 that are laminated and have thick steel plates 64 and 65 above and below, mounting steel plates 67 and 68 that are respectively attached to the upper and lower structures, and between the mounting steel plates 67 and 68 and the thick steel plates 64 and 65
  • the shear keys 70 and 71, the mounting steel plates 67 and 68, and the thick steel plates 64 and 65 provided for transmitting the horizontal force at the same time and enclosing the lead plug 69 in the through hole 66a of the laminated rubber body 66 are provided.
  • Reinforcing plate 63 is formed of a steel plate or the like, the thickness t s of each of the three reinforcing plates 63a, in the same manner as mentioned above, t s ⁇ 3.3t r / ( ( ⁇ m / ⁇ c) -2) And The thickness of the other reinforcing plate 63 is the same as that of the reinforcing plate 83 of the conventional laminated rubber support 81 shown in FIG.
  • the total thickness T S of the reinforcing plate 63 is T S ⁇ 26 ⁇ T R. ⁇ D -0.5 and set larger than the total thickness of the standard reinforcing plate. Further, the inner peripheral surface of each reinforcing plate 63 (including the three reinforcing plates 63 a) is in contact with the outer peripheral surface of the lead plug 69.
  • the thickness of the three reinforcing plates 63a is increased and the total thickness of the reinforcing plates 63 is set to be thicker than before, the heat capacity is increased and the thickness is increased as in the above embodiment. Since the heat accumulated in the lead plug 69 can be efficiently released to the outside, the temperature rise of the lead plug 69 during a long-time earthquake can be suppressed. Thereby, it becomes possible to suppress a decrease in the energy absorption performance of the laminated rubber bearing 61 while maintaining the performance of the laminated rubber bearing 61 during a normal earthquake.
  • the total thickness T S of the reinforcing plate may be within a predetermined range (T S ⁇ 26 ⁇ T R ⁇ D ⁇ 0.5 ).
  • the reinforcing plate and the lead plug are brought into contact with each other.
  • a covering layer is formed on the reinforcing plate and the lead plug or in the vicinity thereof, the reinforcing plate and the lead plug are close to each other. Will be placed.
  • the damper plug is made of a damping material that absorbs vibration energy by plastic deformation
  • the damping material is a superplastic alloy such as lead, tin, zinc, aluminum, copper, nickel, or a zinc-aluminum alloy.
  • a tin-containing alloy selected from a lead-free low-melting-point alloy (for example, a tin-zinc-based alloy, a tin-bismuth-based alloy, and a tin-indium-based alloy).
  • tin-bismuth alloy containing 42-43 wt% tin and 57-58 wt% bismuth
  • the absorption of vibration energy is plastic It is made of a damping material that flows by flow, and such a damping material may contain a thermosetting resin and rubber powder.
  • the applied vibration is damped by mutual friction.
  • a thermally conductive filler that may include a graphite attenuate by friction at least thermally conductive filler vibrations to be added.
  • the total thickness T S may be T S ⁇ 26 ⁇ T R ⁇ D ⁇ 0.5 .
  • the heat generation suppressing effect of the damping body plug is higher in the case of a plurality of rubber bodies than in the case of one each.
  • the aspect ratio of the shear portion of the damping body plug H / D p: H is the height of the shearing part, D p is This has the effect of reducing the diameter of the sheared portion, and contributes to the stability of the hysteresis shape and the improvement of the heat dissipation characteristics.
  • the attenuation body plug penetrates the thick reinforcing plate, but in this case, the height between the upper and lower thick steel plates does not become the height of the shearing portion, but is thicker with any of the upper and lower thick steel plates.
  • the space between the reinforcing plates is the height of the shearing portion.
  • the laminated rubber support 81 shown in FIG. 5 was used as a comparative example, and the laminated rubber supports 1 and 21 shown in FIGS. 1 and 2 were used as Examples 1 and 2, respectively.
  • the detailed configuration of each laminated rubber bearing is shown in Table 1.
  • the test conditions are shown in Table 2. In this test example, an experiment and an analysis were performed, and the analysis result was in good agreement with the experiment result. Therefore, the analysis result is shown as a test example below.
  • Example 1 and Example 2 satisfying the above T S ⁇ 26 ⁇ T R ⁇ D ⁇ 0.5 increase the total energy absorption by 21% and 13.7%, respectively, compared with the comparative example, and the initial breakdown. It can be seen that the ratio of the yield stress at the end of the test to the stress is 6.9% and 5.7% larger, respectively.
  • Example 1 and Example 2 increase the total energy absorption by 13.5% and 8.2%, respectively, compared with the comparative example, and the ratio of the yield stress at the end of the test to the initial yield stress is 8 respectively. 3%, 4.7% larger.
  • the laminated rubber bearing according to the present invention can suppress a decrease in energy absorption performance during a long-time earthquake while maintaining the performance during a normal earthquake. .

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Abstract

【課題】通常の地震時における積層ゴム支承の性能を維持しながら、長時間地震時においてエネルギー吸収性能の低下を抑制する。 【解決手段】ゴム層２と補強板３とを交互に積層した積層ゴム部に上下方向に貫通する少なくとも１つの貫通孔６ａを有する積層ゴム体６と、貫通孔に封入された少なくとも１本の減衰体プラグ（鉛プラグ）９とを備える積層ゴム支承１において、補強板の総厚さをＴS、ゴム層の総厚さをＴR、積層ゴム体が上面視円形の場合には直径、上面視正方形の場合には一辺の長さ、又は上面視長方形の場合には短辺の長さをＤとした場合に、ＴS≧２６×ＴR×Ｄ-0.5であり、各々の補強板の内周面と、前記減衰体プラグの外周面とが当接又は近接して配置される。補強板の各々の厚さを同じとしてもよく、補強板の一部を他の補強板よりも厚くしてもよい。

Description

積層ゴム支承
　本発明は、積層ゴム支承に関し、特に、ゴム層と補強板とを交互に積層した積層ゴム体内に塑性金属や摩擦材等の振動エネルギーを吸収する際に発熱を伴う減衰体を具備した積層ゴム支承に関する。
　上記積層ゴム支承の一例として、特許文献１には、図５に示すように、ゴム層８２と補強板８３とが交互に積層され、上下に厚肉鋼板８４、８５を有する積層ゴム体８６と、上下構造物に各々取り付けられる取付用鋼板８７、８８と、取付用鋼板８７、８８と厚肉鋼板８４、８５との間で水平力を伝達すると共に、積層ゴム体８６の貫通孔８６ａに鉛プラグ８９を封入するために備えられたせん断キー９０、９１と、取付用鋼板８７、８８と厚肉鋼板８４、８５とを緊結するボルト９３、９４と、取付用鋼板８７、８８を上下構造物に取り付けるための穴９５、９６とで構成される積層ゴム支承８１が記載されている。
　上記構成を有する積層ゴム支承８１は、上部構造物と下部構造物との間に配置され、地震時等の外乱により上部構造物と下部構造物の水平相対変位によりせん断変形が生じると、水平荷重をゴム層８２の弾性変形と、鉛プラグ８９の塑性変形とにより減衰させるように動作する。
日本特開２０１５－４５２２１号公報
　しかし、上記積層ゴム支承８１は、長周期地震動等により多数回の繰返し変形を受けると、吸収したエネルギーにより鉛プラグ８９が発熱し、温度上昇が要因となって積層ゴム支承８１のエネルギー吸収性能が低下することが確認された。エネルギー吸収性能の低下が生じると、上部構造物の応答変位の増大が生じ、建物機能の維持に支障が生じるおそれがある。
　そこで、本発明は上記従来の積層ゴム支承における問題点に鑑みてなされたものであって、通常の地震時における性能を維持しながら、長時間地震時においてエネルギー吸収性能の低下を抑制することが可能な積層ゴム支承を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明は、ゴム層と補強板とを交互に積層した積層ゴム部に上下方向に貫通する少なくとも１つの貫通孔を有する積層ゴム体と、前記貫通孔に封入された少なくとも１本の減衰体プラグとを備える積層ゴム支承において、前記補強板の総厚さをＴS、前記ゴム層の総厚さをＴR、前記積層ゴム体が上面視円形の場合には直径、上面視正方形の場合には一辺の長さ、又は上面視長方形の場合には短辺の長さをＤとした場合に、ＴS≧２６×ＴR×Ｄ-0.5であり、前記各々の補強板の内周面と、前記減衰体プラグの外周面とが当接又は近接して配置されることを特徴とする。
　本発明によれば、補強板の総厚さを一般的に用いられている積層ゴム支承の補強板の総厚さよりも大きくしたため、熱容量が大きくなると共に、各々の補強板の内周面と、減衰体プラグの外周面とを当接又は近接して配置したため、補強板の板厚が大きい分、減衰体プラグに蓄積された熱を効率よく外部に逃がすことができるため、長時間地震時における減衰体プラグの温度上昇を抑えることができる。これにより、通常の地震時における積層ゴム支承の性能を維持しながら、積層ゴム支承のエネルギー吸収性能の低下を抑制することが可能となる。
　上記積層ゴム支承において、前記補強板の各々の厚さを同一にすることができ、一種類の補強板で本発明に係る積層ゴム支承を構成することができる。
　上記積層ゴム支承において、前記補強板の一部を、厚さが同じである他の補強板よりも厚くすることができる。補強板の一部の厚さを従来より厚くすることで本発明に係る積層ゴム支承を構成することができる。この際、一部の補強板を減衰体プラグの鉛直方向中央部に位置する１枚の補強板としてもよく、また、減衰体プラグの鉛直方向において、少なくとも１枚の他の補強板を介して互いに離間する複数の補強板とすることもできる。
　また、前記減衰体プラグを振動エネルギの吸収を塑性変形で行う減衰材料で形成してもよく、この減衰材料として、鉛、錫、亜鉛、アルミニウム、銅、ニッケル若しくはこれらの合金又は非鉛系低融点合金を用いることができる。
　さらに、前記減衰体プラグを振動エネルギの吸収を塑性流動で行う減衰材料で形成してもよく、この減衰材料として、熱硬化性樹脂と、ゴム粉とを含むものを用いることができる。
　以上のように、本発明によれば、通常の地震時における性能を維持しながら、長時間地震時においてエネルギー吸収性能の低下を抑制することが可能な積層ゴム支承を提供することができる。
本発明に係る積層ゴム支承の第１の実施形態を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。 本発明に係る積層ゴム支承の第２の実施形態を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。 本発明に係る積層ゴム支承の第３の実施形態を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。 本発明に係る積層ゴム支承の第４の実施形態を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＤ－Ｄ線断面図である。 従来の積層ゴム支承の一例を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＥ－Ｅ線断面図である。
  次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
　図１は、本発明に係る積層ゴム支承の第１の実施形態を示し、この積層ゴム支承１は、図５に示した積層ゴム支承８１と同様、ゴム層２と補強板３とが交互に積層され、上下に厚肉鋼板４、５を有する積層ゴム体６と、上下構造物に各々取り付けられる取付用鋼板７、８と、取付用鋼板７、８と厚肉鋼板４、５との間で水平力を伝達すると共に、積層ゴム体６の貫通孔６ａに減衰体プラグとしての鉛プラグ９を封入するために備えられたせん断キー１０、１１と、取付用鋼板７、８と厚肉鋼板４、５とを緊結するボルト１３、１４と、取付用鋼板７、８を上下構造物に取り付けるための穴１５、１６とで構成され、各々の補強板３の厚さが、図５に示した従来の積層ゴム支承８１の補強板（標準的な補強板）８３よりも厚く形成される。
　補強板３は、鋼板等で形成され、各々の補強板３の厚さは同一である。ここで、ゴム層２の総厚さをＴR、積層ゴム体６の直径をＤとした場合に、補強板３の総厚さＴSを、ＴS≧２６×ＴR×Ｄ-0.5と標準的な補強板の総厚さよりも大きく設定する。この式は、補強板３の厚さがゴム層２の１層厚さによって最小厚さが決まることを考慮し、現在商品化されている積層ゴム支承について積層ゴム体６の直径Ｄで基準化して実験的に導いた式である。また、各々の補強板３の内周面を鉛プラグ９の外周面に当接させる。
　上記構成を有する積層ゴム支承１は、上部構造物と下部構造物との間に配置され、地震時等の外乱により上部構造物と下部構造物の水平相対変位によりせん断変形が生じると、水平荷重をゴム層２の弾性変形と、鉛プラグ９の塑性変形とにより減衰させるように動作する。
　ここで、上記積層ゴム支承１では、補強板３の厚さを補強板８３よりも厚く設定したことで、補強板３と補強板８３の枚数が同じである場合には、積層ゴム支承１の方が熱容量が大きくなると共に、板厚が大きい分、鉛プラグ９に蓄積された熱を効率よく外部に逃がすことができるため、長時間地震時における鉛プラグ９の温度上昇を抑えることができる。これにより、通常の地震時における積層ゴム支承１の性能を維持しながら、積層ゴム支承１のエネルギー吸収性能の低下を抑制することが可能となる。
　図２は、本発明に係る積層ゴム支承の第２の実施形態を示し、この積層ゴム支承２１は、図５に示した積層ゴム支承８１と同様、ゴム層２２と補強板２３とが交互に積層され、上下に厚肉鋼板２４、２５を有する積層ゴム体２６と、上下構造物に各々取り付けられる取付用鋼板２７、２８と、取付用鋼板２７、２８と厚肉鋼板２４、２５との間で水平力を伝達すると共に、積層ゴム体２６の貫通孔２６ａに鉛プラグ２９を封入するために備えられたせん断キー３０、３１と、取付用鋼板２７、２８と厚肉鋼板２４、２５とを緊結するボルト３３、３４と、取付用鋼板２７、２８を上下構造物に取り付けるための穴３５、３６とで構成され、積層ゴム体２６の鉛直方向中央部の補強板２３ａのみ板厚が他の補強板２３の板厚より大きく形成される。
　補強板２３は、鋼板等で形成され、補強板２３ａの板厚を厚さが同じである他の補強板２３よりも大きく形成し、補強板２３ａの厚さをｔS、補強板２３ａに発生する最大応力度をσm、積層ゴム体２６に作用する鉛直面圧をσc、ゴム層２２の１つの層の厚さをｔrとした場合に、ｔs≧３．３ｔr／（（σm／σc）－２）とする。他の補強板２３の厚さは、図５に示した従来の積層ゴム支承８１の補強板８３と同じ厚さとする。
　また、上記第１の実施形態と同様、ゴム層２２の総厚さをＴR、積層ゴム体２６の直径をＤとした場合に、補強板２３の総厚さＴSを、ＴS≧２６×ＴR×Ｄ-0.5と標準的な補強板の総厚さよりも大きく設定する。さらに、各々の補強板２３（補強板２３ａを含む）の内周面を鉛プラグ２９の外周面に当接させる。
　上記構成を有する積層ゴム支承２１は、上部構造物と下部構造物との間に配置され、地震時等の外乱により上部構造物と下部構造物の水平相対変位によりせん断変形が生じると、水平荷重をゴム層２２の弾性変形と、鉛プラグ２９の塑性変形とにより減衰させるように動作する。
　ここで、上記積層ゴム支承２１では、積層ゴム体２６の鉛直方向中央部の補強板２３ａの板厚を大きくして補強板２３の総厚さを従来よりも厚く設定したことで、熱容量が大きくなると共に、板厚が大きい分、鉛プラグ２９に蓄積された熱を効率よく外部に逃がすことができるため、長時間地震時における鉛プラグ２９の温度上昇を抑えることができる。これにより、通常の地震時における積層ゴム支承２１の性能を維持しながら、積層ゴム支承２１のエネルギー吸収性能の低下を抑制することが可能となる。
　図３は、本発明に係る積層ゴム支承の第３の実施形態を示し、この積層ゴム支承４１は、図５に示した積層ゴム支承８１と同様、ゴム層４２と補強板４３とが交互に積層され、上下に厚肉鋼板４４、４５を有する積層ゴム体４６と、上下構造物に各々取り付けられる取付用鋼板４７、４８と、取付用鋼板４７、４８と厚肉鋼板４４、４５との間で水平力を伝達すると共に、積層ゴム体４６の貫通孔４６ａに鉛プラグ４９を封入するために備えられたせん断キー５０、５１と、取付用鋼板４７、４８と厚肉鋼板４４、４５とを緊結するボルト５３、５４と、取付用鋼板４７、４８を上下構造物に取り付けるための穴５５、５６とで構成され、２枚の補強板４３ａのみ板厚が他の補強板４３の板厚より大きく形成される。
　補強板４３は、鋼板等で形成され、２枚の補強板４３ａの各々の板厚ｔsは、上記と同様に、ｔs≧３．３ｔr／（（σm／σc）－２）とする。他の補強板４３の厚さは、図５に示した従来の積層ゴム支承８１の補強板８３と同じ厚さとする。
　また、上記第１、第２の実施形態と同様、ゴム層４２の総厚さをＴR、積層ゴム体４６の直径をＤとした場合に、補強板４３の総厚さＴSを、ＴS≧２６×ＴR×Ｄ-0.5と標準的な補強板の総厚さよりも大きく設定する。さらに、各々の補強板４３（２枚の補強板４３ａを含む）の内周面は、鉛プラグ４９の外周面に当接する。
　この積層ゴム支承４１によっても、上記積層ゴム支承２１と同様に、２枚の補強板４３ａの板厚を大きくして補強板４３の総厚さを従来よりも厚く設定したため、熱容量が大きくなると共に、板厚が大きい分、鉛プラグ４９に蓄積された熱を効率よく外部に逃がすことができるため、長時間地震時における鉛プラグ４９の温度上昇を抑えることができる。これにより、通常の地震時における積層ゴム支承４１の性能を維持しながら、積層ゴム支承４１のエネルギー吸収性能の低下を抑制することが可能となる。
　図４は、本発明に係る積層ゴム支承の第４の実施形態を示し、この積層ゴム支承６１は、図５に示した積層ゴム支承８１と同様、ゴム層６２と補強板６３とが交互に積層され、上下に厚肉鋼板６４、６５を有する積層ゴム体６６と、上下構造物に各々取り付けられる取付用鋼板６７、６８と、取付用鋼板６７、６８と厚肉鋼板６４、６５との間で水平力を伝達すると共に、積層ゴム体６６の貫通孔６６ａに鉛プラグ６９を封入するために備えられたせん断キー７０、７１と、取付用鋼板６７、６８と厚肉鋼板６４、６５とを緊結するボルト７３、７４と、取付用鋼板６７、６８を上下構造物に取り付けるための穴７５、７６とで構成され、３枚の補強板６３ａのみ板厚が他の補強板６３より大きく形成される。
　補強板６３は、鋼板等で形成され、３枚の補強板６３ａの各々の板厚ｔsは、上記と同様に、ｔs≧３．３ｔr／（（σm／σc）－２）とする。他の補強板６３の厚さは、図５に示した従来の積層ゴム支承８１の補強板８３と同じ厚さとする。
　また、上記実施形態と同様、ゴム層６２の総厚さをＴR、積層ゴム体６６の直径をＤとした場合に、補強板６３の総厚さＴSを、ＴS≧２６×ＴR×Ｄ-0.5と標準的な補強板の総厚さよりも大きく設定する。さらに、各々の補強板６３（３枚の補強板６３ａを含む）の内周面は、鉛プラグ６９の外周面に当接する。
　本実施の形態においても、上記実施形態と同様、３枚の補強板６３ａの板厚を大きくして補強板６３の総厚さを従来よりも厚く設定したため、熱容量が大きくなると共に、板厚が大きい分、鉛プラグ６９に蓄積された熱を効率よく外部に逃がすことができるため、長時間地震時における鉛プラグ６９の温度上昇を抑えることができる。これにより、通常の地震時における積層ゴム支承６１の性能を維持しながら、積層ゴム支承６１のエネルギー吸収性能の低下を抑制することが可能となる。
　尚、上記実施の形態では、補強板の板厚をすべて同一とした場合や、一部の補強板の板厚を他の補強板の板厚よりも大きくした場合を例示したが、本発明では、個々の補強板の板厚によらず、補強板の総厚さＴSが所定の範囲（上記ＴS≧２６×ＴR×Ｄ-0.5）内であればよい。
　上記実施の形態では、補強板と鉛プラグとを当接させたが、補強板と鉛プラグあるいはこれらの近傍の部分に被覆層を形成する場合には、補強板と鉛プラグとは近接して配置されることとなる。
　また、減衰体プラグは、好ましい例では、塑性変形で振動エネルギを吸収する減衰材料からなり、かかる減衰材料は、鉛、錫、亜鉛、アルミニウム、銅、ニッケル若しくは亜鉛・アルミニウム合金等の超塑性合金を含むこれらの合金又は非鉛系低融点合金からなっていても、非鉛系低融点合金（例えば、錫－亜鉛系合金、錫－ビスマス系合金及び錫－インジウム系合金より選ばれる錫含有合金であって、具体的には、錫４２～４３重量％及びビスマス５７～５８重量％を含む錫－ビスマス合金等）からなっていても、そして、他の好ましい例では、振動エネルギの吸収を塑性流動で行う減衰材料からなり、かかる減衰材料は、熱硬化性樹脂と、ゴム粉とを含んでいてもよく、具体的には、例えば、付加される振動を相互の摩擦により減衰させる熱伝導性フィラーと、付加される振動を少なくとも熱伝導性フィラーとの摩擦により減衰させる黒鉛とを含んでいてもよい。
　また、上記実施の形態では、積層ゴム体が上面視円形の場合を例示したが、積層ゴム体が上面視正方形の場合には、式ＴS≧２６×ＴR×Ｄ-0.5におけるＤはその一辺の長さを示し、上面視長方形の場合には短辺の長さを示す。
　さらに、減衰体プラグとして１本の鉛プラグを用いた場合を例示したが、他の材料からなる減衰体プラグを用いた場合や、２本以上の減衰体プラグを用いた場合でも、補強板の総厚さＴSがＴS≧２６×ＴR×Ｄ-0.5であればよい。
　また、積層ゴム体や減衰体プラグが上面視で同じ面積のときは、各々１本の場合よりも複数本の場合の方が減衰体プラグにおける発熱抑制効果が高くなる。
　一部の補強板の板厚を他の補強板の板厚よりも大きくした場合には、減衰体プラグのせん断部分のアスペクト比（Ｈ／Ｄp：Ｈはせん断部分の高さ、Ｄpはせん断部分の直径）を小さくする効果があり、履歴形状の安定性、放熱特性の改善に寄与する。上記実施の形態では、減衰体プラグが厚い補強板を貫通しているが、この場合には、上下厚肉鋼板間がせん断部分の高さになるのではなく、上下厚肉鋼板のいずれかと厚い補強板間がせん断部の高さとなる。一方、減衰体プラグが厚い補強板を貫通している場合で、厚い補強板の厚みが十分でない場合には、上下でプラグが分割されているとは言えなくなる。その範囲として、減衰体プラグの直径をＤp、厚い補強板１枚の厚さをｔSとした場合に、Ｄp／５≦ｔS程度となる。
　次に、本発明に係る積層ゴム支承の試験例について説明する。
　図５に示した積層ゴム支承８１を比較例とし、図１、図２に示した積層ゴム支承１、２１を各々実施例１、２とした。各々の積層ゴム支承の詳細構成を表１に示す。また、試験条件を表２に示す。本試験例では、実験と解析とを行い、解析結果が実験結果によく一致したため、以下に試験例として解析結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記試験結果を表３に示す。同表より、上記ＴS≧２６×ＴR×Ｄ-0.5を満足する実施例１及び実施例２は、比較例に比べ各々総エネルギー吸収量が２１％、１３．７％増大し、初期降伏応力に対する試験終了時の降伏応力の比率が各々６．９％、５．７％大きいことが判る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　次に、上記積層ゴム支承１、２１、４１について、東海・東南海地震を想定した東海地方の長周期地震動三の丸波を用いた試験を行ったところ表４に示す結果となった。同表より、実施例１及び実施例２は、比較例に比べ各々総エネルギー吸収量が１３．５％、８．２％増大し、初期降伏応力に対する試験終了時の降伏応力の比率が各々８．３％、４．７％大きいことが判る。
　以上のように、試験結果からも、本発明に係る積層ゴム支承によれば、通常の地震時における性能を維持しながら、長時間地震時においてエネルギー吸収性能の低下を抑制することができることが判る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
１　積層ゴム支承
２　ゴム層
３　補強板
４　上側厚肉鋼板
５　下側厚肉鋼板
６　積層ゴム体
６ａ　貫通孔
７　上側取付用鋼板
８　下側取付用鋼板
９　鉛プラグ
１０　上側せん断キー
１１　下側せん断キー
１３、１４　ボルト
１５、１６　穴
２１　積層ゴム支承
２２　ゴム層
２３、２３ａ　補強板
２４　上側厚肉鋼板
２５　下側厚肉鋼板
２６　積層ゴム体
２６ａ　貫通孔
２７　上側取付用鋼板
２８　下側取付用鋼板
２９　鉛プラグ
３０　上側せん断キー
３１　下側せん断キー
３３、３４　ボルト
３５、３６　穴
４１　積層ゴム支承
４２　ゴム層
４３、４３ａ　補強板
４４　上側厚肉鋼板
４５　下側厚肉鋼板
４６　積層ゴム体
４６ａ　貫通孔
４７　上側取付用鋼板
４８　下側取付用鋼板
４９　鉛プラグ
５０　上側せん断キー
５１　下側せん断キー
５３、５４　ボルト
５５、５６　穴
６１　積層ゴム支承
６２　ゴム層
６３、６３ａ　補強板
６４　上側厚肉鋼板
６５　下側厚肉鋼板
６６　積層ゴム体
６６ａ　貫通孔
６７　上側取付用鋼板
６８　下側取付用鋼板
６９　鉛プラグ
７０　上側せん断キー
７１　下側せん断キー
７３、７４　ボルト
７５、７６　穴

Claims (9)

  1. 　ゴム層と補強板とを交互に積層した積層ゴム部に上下方向に貫通する少なくとも１つの貫通孔を有する積層ゴム体と、前記貫通孔に封入された少なくとも１本の減衰体プラグとを備える積層ゴム支承において、
    　前記補強板の総厚さをＴS、前記ゴム層の総厚さをＴR、前記積層ゴム体が上面視円形の場合には直径、上面視正方形の場合には一辺の長さ、又は上面視長方形の場合には短辺の長さをＤとした場合に、ＴS≧２６×ＴR×Ｄ-0.5であり、
    　前記各々の補強板の内周面と、前記減衰体プラグの外周面とが当接又は近接して配置されることを特徴とする積層ゴム支承。
  2. 　前記補強板の各々は厚さが同じであることを特徴とする請求項１に記載の積層ゴム支承。
  3. 　前記補強板の一部は、厚さが同じである他の補強板よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の積層ゴム支承。
  4. 　前記一部の補強板は、前記減衰体プラグの鉛直方向中央部に位置する１枚の補強板であることを特徴とする請求項３に記載の積層ゴム支承。
  5. 　前記一部の補強板は、前記減衰体プラグの鉛直方向において、少なくとも１枚の前記他の補強板を介して互いに離間する複数の補強板であることを特徴とする請求項３に記載の積層ゴム支承。
  6. 　前記減衰体プラグは、振動エネルギの吸収を塑性変形で行う減衰材料からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の積層ゴム支承。
  7. 　前記減衰材料は、鉛、錫、亜鉛、アルミニウム、銅、ニッケル若しくはこれらの合金又は非鉛系低融点合金からなることを特徴とする請求項６に記載の積層ゴム支承。
  8. 　前記減衰体プラグは、振動エネルギの吸収を塑性流動で行う減衰材料からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の積層ゴム支承。
  9. 　前記減衰材料は、熱硬化性樹脂と、ゴム粉とを含んでいることを特徴とする請求項８に記載の積層ゴム支承。
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