WO2018016426A1 - 積層ゴム支承 - Google Patents

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rubber bearing
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bearing according
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知貴 和氣
河内山　修
崇仁 仲村
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Oiles Industry Co Ltd
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    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E04H9/022—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings and comprising laminated structures of alternating elastomeric and rigid 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
    • 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.
  • rubber layers 42 and reinforcing plates 43 are alternately laminated, laminated rubber bodies 46 having thick steel plates 44 and 45 above and below, and upper and lower structures, respectively.
  • the laminated rubber bearing 41 having the above-described configuration is disposed between the upper structure and the lower structure.
  • 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 applied. Is damped by elastic deformation of the rubber layer 42 and plastic deformation of the lead plug 49.
  • the lead plug 49 when the laminated rubber bearing 41 is repeatedly deformed many times due to long-period ground motion or the like, the lead plug 49 generates heat due to the absorbed energy, and the energy absorption performance of the laminated rubber bearing 41 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.
  • a laminated rubber bearing comprising at least one attenuator plug, wherein a plurality of attenuator plugs that are divided in the vertical direction are enclosed in the through-hole, each outer peripheral surface of the attenuator plug, and the reinforcing plate It is characterized by being arranged in contact with or close to each inner peripheral surface.
  • a plurality of attenuation body plugs divided in the vertical direction are sealed in each of the through holes, and the outer peripheral surface of each plug and the inner peripheral surface of each reinforcing plate are brought into contact with or close to each other. Due to the arrangement, the heat accumulated in each plug can be efficiently released to the outside through the reinforcing plate, and the temperature rise of the plug during a long earthquake 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.
  • the total thickness of the reinforcing plate is T S
  • the total thickness of the rubber layer is T R
  • the diameter is when the laminated rubber body is circular in top view, and one side when the laminated rubber body is square in top view. In the case of a rectangle in the top view, or when the length of the short side is D, T S ⁇ 26 ⁇ T R ⁇ D ⁇ 0.5 can be satisfied.
  • the total thickness of the reinforcing plate is larger than the total thickness of the commonly used laminated rubber bearing reinforcing plate, so the heat capacity increases and the thickness of the reinforcing plate increases, which is accumulated in the attenuator plug. Heat can be efficiently released to the outside.
  • the attenuator plugs divided into a plurality of parts in the vertical direction can be prevented from overlapping each other when viewed from above, and the attenuator plugs are evenly arranged on the laminated rubber bearings, and accumulated in each plug. The generated heat can be released to the outside more efficiently through the reinforcing plate.
  • the thickness of the reinforcing plate located in the vertical center portion of the attenuation body plug is formed larger than that of the other reinforcement plates, and each of the attenuation body plugs is inserted into a hole formed in the reinforcement plate having the larger thickness. Can be inserted at one end. As a result, the heat capacity of the reinforcing plate is increased, and the heat accumulated in the attenuation body plug can be efficiently released to the outside because the thickness of the reinforcing plate is large.
  • 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).
  • An example of a conventional laminated rubber bearing is shown, in which (a) is a top view and (b) is a sectional view taken along the line CC of (a).
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a laminated rubber bearing according to the present invention, in which a rubber layer 2 and a reinforcing plate 3 are alternately laminated, and thick steel plates 4 and 5 are vertically arranged.
  • the laminated rubber body 6, the mounting steel plates 7 and 8 respectively attached to the upper and lower structures, the horizontal force is transmitted between the mounting steel plates 7 and 8 and the thick steel plates 4 and 5, and the laminated rubber body 6 Are provided for transmitting horizontal force between the lead plug 9 as an attenuating body plug enclosed in the hole 6a drilled at the eight locations, and the mounting steel plates 7, 8 and the thick steel plates 4, 5.
  • the reinforcing plate 3 is formed of a steel plate or the like, and the thickness of the reinforcing plate 3 a at the center in the vertical direction of the laminated rubber body 6 is formed to be larger than the thickness of the other reinforcing plates 3.
  • the thicknesses of the other reinforcing plates 3 are the same.
  • 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.
  • each reinforcing plate 3 is determined by the thickness of one layer of the rubber layer 2
  • 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 thickness of the reinforcing plate 3a at the center in the vertical direction of the laminated rubber body 6 is such that the thickness of the reinforcing plate 3a is t S , the maximum stress generated in the reinforcing plate 3a is ⁇ m , and the vertical surface acting on the laminated rubber body 6 when the pressure of the sigma c, 1 single thickness of the rubber layer 2 was set to t r, it is set to be t s ⁇ 3.3t r / (( ⁇ m / ⁇ c) -2).
  • One end of each lead plug 9 is inserted into a hole 3b formed in the reinforcing plate 3a.
  • the lead plug is divided in the vertical direction, and a plurality of (8 in total in the present embodiment) lead plugs 9 are provided in the laminated rubber body 6 over two stages, and the vertical it is characterized in that the total thickness T S of the reinforcing plate 3 a plate thickness of the reinforcing plate 3a in a direction central portion and larger than the thickness of the other reinforcing plate 3 is made larger than conventional.
  • 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 eight lead plugs 9.
  • a total of eight lead plugs 9 divided in the vertical direction are provided in the eight holes 6a, and one end of each lead plug 9 is provided in the hole 3b of the thick reinforcing plate 3a in the center in the vertical direction.
  • the total thickness T S of the reinforcing plate 3 is made larger than before, the overall heat capacity of the reinforcing plate 3 is increased, and the heat accumulated in the lead plug 9 is efficiently released to the outside as the plate thickness is increased. Therefore, the temperature rise of the lead plug 9 during an earthquake for a long time 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 laminated, and has thick steel plates 24 and 25 on the upper and lower sides.
  • Shear keys 30 and 31 provided to enclose the lead plug 29 in the hole 26a, and a lead plug 29 as an attenuating body plug encapsulated in the hole 26a formed in 10 positions of the laminated rubber body 26; It comprises bolts 33, 34 for fastening the mounting steel plates 27, 28 and the thick steel plates 24, 25, and screw holes 35, 36 for mounting the mounting steel plates 37, 38 to the upper and lower structures.
  • Thickness t s of the reinforcing plate 23a in the vertical direction central portion of the laminated rubber body 26 is formed larger than the thickness of the other reinforcing plate 23, the t s ⁇ 3.3t r / (( ⁇ m / ⁇ c) -2). Further, the total thickness T S of the reinforcing plate 23 is set to T S ⁇ 26 ⁇ T R ⁇ D ⁇ 0.5, which is larger than the total thickness of the standard reinforcing plate. One end of each lead plug 29 is inserted into a hole 23b formed in the reinforcing plate 23a.
  • the lead plugs are divided in the vertical direction, and a total of ten lead plugs 29 are provided in the laminated rubber body 26 over two stages, and the reinforcing plate 23a at the center in the vertical direction is provided. It is characterized in that the plate thickness is made larger than the thicknesses of the other reinforcing plates 23 and the total thickness T S of the reinforcing plates 23 is made larger than before.
  • 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 ten lead plugs 29.
  • each lead plug 29 is inserted into the hole 23b of the thick reinforcing plate 23a at the center in the vertical direction as shown in FIG.
  • eight lead plugs 9 are provided as in the case of the laminated rubber bearing 1
  • the heat accumulated in the lead plugs 29 is reduced. Since it can be efficiently released to the outside through the reinforcing plate 23a, the temperature rise of the lead plug 29 during a long-time earthquake can be further effectively suppressed.
  • the lead plugs 9 and 29 divided into a plurality in the vertical direction overlap with each other when viewed from above, but are arranged so as not to overlap each other when viewed from above.
  • the lead plugs 9 and 29 can be arranged more evenly in the laminated rubber bodies 6 and 26, and the heat accumulated in the lead plugs 9 and 29 can be more efficiently passed through the reinforcing plates 3 and 23. Can escape.
  • the aspect ratio of the shear portion of the lead plug 9,29 (H / D p: H is the height of the shearing part, D p is the diameter of the shear portion) is reduced This contributes to the stability of the hysteresis shape and the improvement of heat dissipation characteristics.
  • the attenuation body plug divided into two in the vertical direction is sealed in the holes drilled at 8 or 10 locations, but one through hole is drilled in the laminated rubber bearing,
  • the attenuator plug divided into two parts may be enclosed, or a plurality of through holes may be formed, and the attenuator plug divided into two parts may be enclosed in each through hole.
  • segmentation number of the attenuation body plug per through-hole is not limited to two.
  • the reinforcing plate and the lead plug are brought into contact with each other.
  • the reinforcing plate and the lead plug are close to each other. Will be arranged.
  • it can replace with a lead plug and can also use the attenuation body plug which consists of elastic-plastic metals, friction materials, etc., such as tin or those alloys.
  • the thickness of the reinforcing plate located in the vertical center part of the attenuation body plug is made larger than that of the other reinforcing plates, it is not always necessary to increase the thickness of the reinforcing plate located in the central part.
  • the plates may have the same thickness, and instead of one reinforcing plate, the thickness of two or more reinforcing plates may be larger than other reinforcing plates.
  • One end of each attenuating body plug is inserted into the hole formed in the reinforcing plate.
  • the reinforcing plate and one end of the attenuating body plug may be brought into contact with or close to each other without providing a hole.
  • the total thickness of the reinforcing plate was thicker T S conventionally may be the same as conventional total thickness.
  • 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であって、貫通孔に鉛直方向に複数に分割された減衰体プラグが封入され、減衰体プラグの各々の外周面と、補強板の各々の内周面とが当接又は近接して配置される。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とすることができる。

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、図３に示すように、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ねじ穴５５、５６とで構成される積層ゴム支承４１が存在する。
　上記構成を有する積層ゴム支承４１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４２の弾性変形と、鉛プラグ４９の塑性変形とにより減衰させるように動作する。
　しかし、上記積層ゴム支承４１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４９が発熱し、温度上昇が要因となって積層ゴム支承４１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であって、前記貫通孔に鉛直方向に複数に分割された減衰体プラグが封入され、該減衰体プラグの各々の外周面と、前記補強板の各々の内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、貫通孔の各々に鉛直方向に複数に分割された減衰体プラグを封入し、各々のプラグの外周面と、各々の補強板の内周面とを当接又は近接して配置したため、各々のプラグに蓄積された熱を補強板を介して効率よく外部に逃がすことができ、長時間地震時における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とすることができる。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、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。
　また、前記鉛直方向に複数に分割された減衰体プラグを、上面視で互いに重なり合わないようにすることができ、減衰体プラグを積層ゴム支承に均等に配置することで、各々のプラグに蓄積された熱を補強板を介してより効率よく外部に逃がすことができる。
　さらに、前記減衰体プラグの鉛直方向中央部に位置する補強板の板厚を他の補強板よりも大きく形成し、該板厚の大きい補強板に穿設された孔に前記各々の減衰体プラグの一端を挿入することができる。これによって、補強板の熱容量が大きくなると共に、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。
　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。 従来の積層ゴム支承の一例を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＣ－Ｃ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、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８箇所に穿設された孔６ａに封入された減衰体プラグとしての鉛プラグ９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ねじ穴１５、１６とで構成される。
　補強板３は、鋼板等で形成され、積層ゴム体６の鉛直方向中央部の補強板３ａの板厚は、他の補強板３の板厚より大きく形成される。他の補強板３の板厚は同一である。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。
　積層ゴム体６の鉛直方向中央部の補強板３ａの板厚は、補強板３ａの厚さをｔS、補強板３ａに発生する最大応力度をσm、積層ゴム体６に作用する鉛直面圧をσc、１つのゴム層２の厚さをｔrとした場合に、ｔs≧３．３ｔr／（（σm／σc）－２）となるように設定する。各々の鉛プラグ９の一端は、補強板３ａに穿設された孔３ｂに挿入される。このように、本実施の形態では、鉛直方向に鉛プラグを分割し、２段にわたって複数（本実施の形態では合計で８つ）の鉛プラグ９を積層ゴム体６に設けたこと、及び鉛直方向中央部の補強板３ａの板厚を他の補強板３の板厚より大きく形成して補強板３の総厚さＴSを従来より大きくしたことが特徴である。
　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、８つの鉛プラグ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、８つの孔６ａに鉛直方向に分割した合計８つの鉛プラグ９を設け、各々の鉛プラグ９の一端を鉛直方向中央部の厚い補強板３ａの孔３ｂに挿入したことで、上記従来の積層ゴム支承４１に比較して、８つの鉛プラグ９の全体の体積が鉛プラグ４９と同じであっても、鉛プラグ９に蓄積された熱を厚い補強板３ａを介して効率よく外部に逃がすことができる。また、補強板３の総厚さＴSを従来より大きくしたため、補強板３の全体の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、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、積層ゴム体２６の１０箇所に穿設された孔２６ａに封入された減衰体プラグとしての鉛プラグ２９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３７、３８を上下構造物に取り付けるためのねじ穴３５、３６とで構成される。
　積層ゴム体２６の鉛直方向中央部の補強板２３ａの板厚ｔsは、他の補強板２３の板厚より大きく形成され、上記ｔs≧３．３ｔr／（（σm／σc）－２）を満足する値に設定される。また、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。各々の鉛プラグ２９の一端は、補強板２３ａに穿設された孔２３ｂに挿入される。このように、本実施の形態では、鉛直方向に鉛プラグを分割し、２段にわたって合計で１０個の鉛プラグ２９を積層ゴム体２６に設けたこと、及び鉛直方向中央部の補強板２３ａの板厚を他の補強板２３の板厚より大きく形成して補強板２３の総厚さＴSを従来より大きくしたことが特徴である。
　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、１０個の鉛プラグ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、１０個の鉛プラグ２９を設け、各々の鉛プラグ２９の一端を鉛直方向中央部の厚い補強板２３ａの孔２３ｂに挿入したことで、図１に示した積層ゴム支承１のように８つの鉛プラグ９を備える場合に比較して、１０個の鉛プラグ２９の全体の体積が鉛プラグ９と同じであっても、鉛プラグ２９に蓄積された熱を補強板２３ａを介して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の温度上昇をさらに効率よく抑えることができる。
　尚、上記第１、第２実施の形態においては、鉛直方向に複数に分割された鉛プラグ９、２９は、上面視で互いに重なり合っているが、これらを上面視で互いに重なり合わないように配置することで、鉛プラグ９、２９をより均等に積層ゴム体６、２６内に配置することができ、鉛プラグ９、２９に蓄積された熱をより効率よく補強板３、２３を介して外部に逃がすことができる。
　また、上記第１、第２実施の形態においては、鉛プラグ９、２９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）が小さくなっており、履歴形状の安定性、放熱特性の改善に寄与する。
　尚、上記実施の形態では、８箇所又は１０箇所に穿設された孔に鉛直方向に２つに分割された減衰体プラグを封入したが、積層ゴム支承に１つの貫通孔を穿設し、２分割した減衰体プラグを封入してもよく、複数の貫通孔を穿設し、各々の貫通孔に２分割した減衰体プラグを封入してもよい。さらに、８箇所又は１０箇所以外の複数の箇所に穿設された孔（貫通孔ではない）に２分割した減衰体プラグを封入してもよい。また、貫通孔１つ当たりの減衰体プラグの分割数は２つに限定されない。
　また、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、鉛プラグに代えて、錫又はそれらの合金等の弾塑性金属や摩擦材等からなる減衰体プラグを用いることもできる。
　さらに、減衰体プラグの鉛直方向中央部に位置する補強板の板厚を他の補強板よりも大きくしたが、必ずしも中央部に位置する補強板の板厚を大きくする必要はなく、すべての補強板が同一の厚さであってもよく、１枚の補強板ではなく、２枚以上の複数枚の補強板の板厚を他の補強板より大きくしてもよい。補強板に穿設された孔に各々の減衰体プラグの一端を挿入したが、孔を設けずに補強板と減衰体プラグの一端とを当接させたり、近接させるだけでもよい。また、補強板の総厚さを従来より厚いＴSとしたが、従来と同様の総厚さであってもよい。
　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３、図４に示した積層ゴム支承４１を比較例とし、図１、図２に示した積層ゴム支承１、２１を実施例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を満足する実施例は、比較例に比べ総エネルギー吸収量が各々６１．４％、６２．６％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２２．６％、２２．９％大きくなっていることが判る。
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、実施例は、比較例に比べ総エネルギー吸収量が各々１６．６％、１７．０％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１０．３％、１０．２％大きくなっていることが判る。
　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、５　厚肉鋼板
６　積層ゴム体
６ａ　孔
７、８　取付用鋼板
９　鉛プラグ
１０、１１　せん断キー
１３、１４　ボルト
１５、１６　ねじ穴
２１　積層ゴム支承
２２　ゴム層
２３、２３ａ　補強板
２３ｂ　孔
２４、２５　厚肉鋼板
２６　積層ゴム体
２６ａ　孔
２７、２８　取付用鋼板
２９　鉛プラグ
３０、３１　せん断キー
３３、３４　ボルト
３５、３６　ねじ穴

Claims (8)

  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であって、
    　前記貫通孔に鉛直方向に複数に分割された減衰体プラグが封入され、
    　該減衰体プラグの各々の外周面と、前記補強板の各々の内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. 　前記鉛直方向に複数に分割された減衰体プラグは、上面視で互いに重なり合わないことを特徴とする請求項１又は２に記載の積層ゴム支承。
  4. 　前記減衰体プラグの鉛直方向中央部に位置する補強板の板厚が他の補強板よりも大きく形成され、該板厚の大きい補強板に穿設された孔に前記各々の減衰体プラグの一端が挿入されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の積層ゴム支承。
  5. 　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４のいずれかに記載の積層ゴム支承。
  6. 　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５に記載の積層ゴム支承。
  7. 　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４のいずれかに記載の積層ゴム支承。
  8. 　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７に記載の積層ゴム支承。
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