(57)【要約】【課題】微少振幅の振動に起因する亀裂や破断が発生することを防止して耐久性を向上させた鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承を提供すること。【解決手段】鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承１０を、複数の弾性材料層と剛性材料層とが交互に積層されてなる弾性体２と、柱状の鉛プラグ１と、を備え、鉛プラグ１は、弾性体２の内部に鉛直方向に形成された筒状の中空部内に配置されていて、鉛プラグ１の側面の少なくとも一部には、潤滑剤が塗布されてなる被膜部１１が形成されている鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承１０とした。【選択図】図２
2015132303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の弾性材料層と剛性材料層とが交互に積層されてなる弾性体と、
柱状の鉛プラグと、を備え、
前記鉛プラグは、前記弾性体の内部に鉛直方向に形成された筒状の中空部内に配置されていて、
前記鉛プラグの側面の少なくとも一部には、潤滑剤が塗布されてなる被膜部が形成されている鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承。
【請求項２】
前記鉛プラグの側面の少なくとも一部には、凹凸面が形成されており、少なくとも該凹凸面上に前記被膜部が形成されている請求項１に記載の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承。
【請求項３】
前記潤滑剤が、グリース又はワセリンである請求項１又は２に記載の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承。
【請求項４】
前記グリースが、鉱物油を基油とするグリースである請求項３に記載の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承。
【請求項５】
前記グリースが、ちょう度番号が００号から４号に含まれる請求項４に記載の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承を含んでなる免震構造であって、
前記鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承は、該鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承に働く鉛直方向への圧縮応力が５ＭＰａ以上１０ＭＰａ未満となる位置に配置されている免震構造。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承を含む免震構造であって、
前記鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承は、該鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承に働く鉛直方向への圧縮応力が５ＭＰａ未満となる位置に配置されている免震構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の免震装置として用いる鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物の免震装置には、様々な材料、構造、機能を有する種々の装置が用いられているが、この鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承もそれらの一つである。この鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承は、積層ゴム体の内部の中空部分に柱状の鉛プラグが配置されていて、この鉛プラグは上下の取付け鋼板と周囲の積層ゴム体によって拘束されている。
【０００３】
鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承は、建築物や橋梁等の構造物に設置され、これらの構造物の基礎側の下部構造体と上部構造体との間に配置される。一般的に免震支承に作用する鉛直方向への圧縮応力（免震支承に作用する軸力を受圧面積で除した鉛直方向の平均応力度）は１０ＭＰａ程度以上であるが、例えば、鉄骨造や中低層建物等の比較的軽量な構造物に用いられた場合は、鉛直方向への圧縮応力が１０ＭＰａとなることもある。また、構造物のうち、階段下や下屋等の軸力が小さいに場所に免震支承が用いられた場合、免震支承に作用する鉛直方向への圧縮応力は５ＭＰａ未満となる場合もある。
【０００４】
そして、この鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承は、上記の積層ゴム体が水平方向に大きく変形し、その内部に配置される鉛プラグが変形を受けることにより、地震等から受けるエネルギーの吸収性能を発揮する（特許文献１参照）。
【０００５】
尚、鉛等の弾塑性素材で形成された部材からなる免震装置において、金属疲労による亀裂や破断を抑制するための手段として、グリース等の鉱物油を補強用塗料として免震ダンパーの表面に塗布することによって補強用の被膜部を形成し、これにより上記の亀裂や破断を抑制する免震装置の保守方法が、本発明の発明者他により開示されている（非特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１０５４４０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】森田慶子、高山峯夫、安永亮、「免震構造用鉛ダンパーの疲労特性に関する研究、表面皮膜による疲労抑制効果」、日本建築学会大会学術講演梗概集Ｂ−２構造ＩＩ、２０１２年９月
【非特許文献２】森田慶子、高山峯夫、安永亮、「免震構造用鉛ダンパーの疲労特性に関する研究、その２グリース塗布の金属疲労現象抑制効果について」、日本建築学会大会学術講演梗概集Ｂ−２構造ＩＩ、２０１３年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承が設置される構造物の上部構造体には、地震時の大きな振幅の振動の他に、中小地震、風、交通振動、地盤の常時微動等に対する構造物の応答による微少振幅の振動が繰り返し発生している。このため、例えば、特許文献１の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承の鉛プラグのように振動により変形する部材は、平時において、微少振幅の振動による変形が繰り返されている。
【０００９】
この鉛プラグのように、地震時において、変形することで振動エネルギーを吸収する部材は、鉛等の弾塑性素材で形成される。これらの弾塑性素材で形成された部材は、地震時の大きな振幅の振動に対しては塑性変形して、上記の通り、振動エネルギーを吸収する。一方、これらの弾塑性素材で形成された部材は、微少振幅の振動に対しては弾性変形して、振動エネルギーを吸収する。
【００１０】
しかしながら、鉛等の弾塑性素材で形成された部材は、微少振幅の振動であっても、この振動が繰り返されることで表面に金属疲労による亀裂が発生し、更に繰り返されることで破断する。この部材が破断した場合、免震装置は、振動エネルギーを吸収することができず、地震時において、所定の免震性能を発揮できない。
【００１１】
実際に、構造物の荷重によって鉛直方向への強い圧縮応力がかかる状態で、鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承が設置されている場合には、上記の微小振幅による変形では上記の弾塑性素材に引張応力が作用せず、常に圧縮応力のみが作用し、引張・圧縮応力の繰返しが起こらないため、上記金属疲労は起こり難い状態となっている。しかし、上述した通り、鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承は、鉛直方向への圧縮応力が１０ＭＰａ未満となるような鉄骨造や中低層建物等の比較的軽量な構造物に用いられることもある。そして、そのような使用態様においては、構造物の荷重による鉛直方向への圧縮応力が小さいため、上記微小振動時にも弾塑性素材に引張応力が作用し、引張・圧縮応力の繰返しが起こり、鉛材料の金属疲労が起こり易い状態となる。
【００１２】
本発明は、微少振幅の振動に起因する亀裂や破断が発生することを防止して耐久性を向上させた鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）  複数の弾性材料層と剛性材料層とが交互に積層されてなる弾性体と、柱状の鉛プラグと、を備え、前記鉛プラグは、前記弾性体の内部に鉛直方向に形成された筒状の中空部内に配置されていて、前記鉛プラグの側面の少なくとも一部には、潤滑剤が塗布されてなる被膜部が形成されている鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承。
【００１４】
ここで、鉛プラグを形成する鉛は、塑性変形能力に優れるため、エネルギー吸収部材として優れた性能を有する。又、鉛は、炭素鋼等の鉄鋼材と比べ、振動を繰り返したときの応力振幅の限界点（疲労限界）が無いため、低い応力振幅でも金属疲労により亀裂が生じるとされている。そして、鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承は、地震に起因するような振幅が大きい振動に対してはこの鉛からなる鉛プラグが塑性変形して振動エネルギーを吸収し、中小地震、風、交通振動、地盤の常時微動等に対する構造物の応答に起因する微少振幅の振動に対しては弾性変形して振動エネルギーを吸収する。
【００１５】
（１）の発明によれば、この鉛プラグ側面の少なくとも一部に、潤滑剤を塗布することによって被膜部を形成したことによって、上記の微少振幅の振動が繰り返しに起因する鉛プラグの表面の金属疲労による亀裂の発生を防止することができる。よって、鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承の免震装置としての耐久性、信頼性を顕著に向上させることができる。
【００１６】
（２）  前記鉛プラグの側面の少なくとも一部には、凹凸面が形成されており、少なくとも該凹凸面上に前記被膜部が形成されている（１）に記載の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承。
【００１７】
（２）の発明によれば、潤滑剤を塗布し易く、尚且つ、潤滑剤が重力により下方に流れてしまうのを防止して、被膜部の安定性と定着性を向上させることができる。又、鉛プラグ表面の単位面積当りの被膜部の表面積、或いは、同単位面積当り塗布量の増加により、（１）の発明の奏する上記効果を更に好ましく発現させることができる。
【００１８】
（３）  前記潤滑剤が、ワセリンである（１）又は（２）に記載の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承。
【００１９】
（３）の発明によれば、ワセリンを鉛プラグの表面に塗布することによって、微少振幅の振動に起因する亀裂や破断の発生をより効果的に防止することができる。
【００２０】
（４）  前記グリースが、鉱物油を基油とするグリースである（１）又は（２）に記載の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承。
【００２１】
（４）の発明によれば、鉱物油を基油とするグリースを鉛プラグの表面に塗布することによって、微少振幅の振動に起因する亀裂や破断の発生をより効果的に防止することができる。
【００２２】
（５）  前記グリースが、ちょう度番号が００号から４号に含まれる（４）に記載の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承。
ここで、本発明における「ちょう度番号」は、ＪＩＳ  Ｋ２２２０において分類されるちょう度番号であり、グリースの外観的硬さを表示するものである。ちょう度番号００号から４号は、常温における外観的硬さの状態は、半流動状（ちょう度０００号）から極めて硬（ちょう度６号）で示される範囲のうち、軟から硬の範囲である。
【００２３】
（５）の発明によれば、ちょう度番号が００号から４号に含まれるグリースで被膜部を形成することで、グリースを塗布し易く、尚且つグリースが重力により下方に流れてしまうのを防止することができる。
【００２４】
（６）  （１）から（５）のいずれかに記載の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承を含んでなる免震構造であって、前記鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承は、該鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承に働く鉛直方向への圧縮応力が５ＭＰａ以上１０ＭＰａ未満となる位置に配置されている免震構造。
【００２５】
ここで、免震支承等の免震装置は建物の荷重を支えているため、一般的には１０ＭＰａ程度の鉛直方向への圧縮応力が常に作用している場合が多い。よって、この場合には、鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承には、地震時の他の微小振動に起因して鉛プラグに引張り応力が作用することは実際には少なく、この場合には鉛プラグの金属疲労は起こりにくい状態にある。
【００２６】
しかし、例えば、鉄骨造や中低層建物等の、鉛直方向への圧縮応力が１０ＭＰａ未満で比較的、鉛直方向への圧縮応力の小さい場所に使用されている場合には、鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承には、上記微小振動に起因する鉛材料の金属疲労が起こり易い状態となる。
【００２７】
（６）の発明によれば、鉄骨造や中低層建物等の、鉛直方向への圧縮応力が１０ＭＰａ未満で比較的、鉛直方向への圧縮応力の小さい場所に使用されている場合であっても鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承の耐久性や信頼性を十分に向上させることができるため、そのような場所においても、耐久性や信頼性に優れた免震構造を形成することができる。
【００２８】
（７）  （１）から（５）のいずれかに記載の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承を含む免震構造であって、前記鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承は、該鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承に働く鉛直方向への圧縮応力が５ＭＰａ未満となる位置に配置されている免震構造。
【００２９】
（７）の発明によれば、構造物のうち階段下や下屋等の鉛直方向への圧縮応力が小さいに場所に用いられ、鉛直方向への圧縮応力が５ＭＰａ未満であり、鉛直方向への圧縮応力が更に小さい場所に使用されている場合であっても、鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承の耐久性や信頼性を十分に向上させることができるため、そのような場所においても、耐久性や信頼性に優れた免震構造を形成することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、微少振幅の振動に起因する亀裂や破断が発生することを防止して耐久性を向上させた鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承の斜視図である。
【図２】本発明に係る鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承の内部構造の説明に供する模式図である。
【図３】本発明に係る鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承を構成する鉛プラグの好ましい一実施形態の斜視図である。
【図４】図３の鉛プラグの側面の表面形状の説明に供する表面拡大模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。又、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略若しくは簡略化する。
【００３３】
先ず、本発明の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承１０の全体構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００３４】
鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承１０は、免震支承の一例であり、構造物の下部構造体と上部構造体との間に設置され、振動エネルギーを吸収する。図１及び図２に示す通り、鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承１０は、複数の弾性材料層と剛性材料層とが交互に積層されてなる弾性体２と、柱状の鉛プラグ１と、を備え、鉛プラグ１は、弾性体２の内部に鉛直方向に形成された筒状の中空部内に、中空部の内面に隙間なく拘束される態様で配置されている。又、鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承１０は、鉛プラグ１の下面及び上面にそれぞれ当接して弾性体２の下面及び上面のそれぞれにボルト等により取り付けられた下部フランジ３及び上部フランジ４を備える。例えば、下部フランジ３側が基礎等の一方の構造物に固定されて、上部フランジ４側に建築物等の他方の構造物が載置されて、上部フランジ４を介して建築物等から鉛直荷重を受けるように設置されて用いられる。
【００３５】
このような全体構成を備える鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承１０においては、弾性体２の中空部に配された鉛プラグ１が弾性体２に隙間なく拘束されている態様とすることが必要である。しかし、一方で弾性体２により鉛プラグ１を過度に圧迫する態様で拘束した場合には、弾性体２の耐久性に問題が生じる場合がある。よって、鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承１０においては、弾性体２の中空部の内周面から鉛プラグ１の側面に対して適度な圧力が、かかる状態で鉛プラグ１が配置されているようにすることが好ましい。
【００３６】
鉛プラグ１は、弾塑性素材として、純度９９．９９％以上の鉛で形成されている。又、鉛プラグ１の形状は、円環状体及び円柱状体が好ましいが、他の形状のもの、例えば楕円若しくは方形体及び楕円若しくは方形体のものであってもよい。又、鉛プラグ１は、弾性体２に対して一つでもよいが、これに代えて、一つの弾性体２に複数の中空部を形成し、この複数の中空部にそれぞれ鉛プラグ１を配置して鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承１０を構成してもよい。又、鉛プラグ１の高さは、３００ｍｍ〜６００ｍｍ程度であることが一般的であるが、要求される免震性能や構造物の設置スペースに応じて、任意の高さとすることができる。又、鉛プラグ１は、断面の直径も、弾性体２のサイズとの兼ね合いも含め、要求される免震性能や構造物の設置スペースに応じて、任意の寸法とすることができる。
【００３７】
更に、図３に示すように、鉛プラグ１は、その側面の少なくとも一部、又は略全部に、凹凸面１１１が形成されていることが好ましい。鉛プラグ１の側面に凹凸面１１１を形成することによって、後に詳細を説明する潤滑剤を塗布し易く、尚且つ、潤滑剤が重力により下方に流れてしまうのを防止して、被膜部１１の安定性と定着性を向上させることができる。種々の免震装置の中でも、特に鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承は、微細振動による金属疲労を発生し易い鉛面が外部に露出せず、弾性体への収納される態様での使用となるため、潤滑剤の塗布後弾性体への挿入時に、被膜部の安定性が悪いと製造安定性が著しく低下してしまう。よって鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承においては、製造段階から被膜部の高い安定性が要求される。本発明の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承１０においては、鉛プラグ１の側面に凹凸面１１１を形成して、この凹凸面１１１状に潤滑剤を塗布することによって、そのような被膜部の安定性に対する要求に応えることができる。
【００３８】
又、鉛プラグ１の側面に凹凸面１１１を形成することによって、鉛プラグ１の表面の単位面積当りの被膜部１１の表面積、或いは、同単位面積当り潤滑剤の塗布量の増加により、鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承１０の耐久性や信頼性を更に向上させることができる。
【００３９】
弾性体２は、弾性材料からなる複数の弾性材料層と、剛性材料からなる剛性材料層とが交互に積層されてなる円柱又は角柱形状の弾性体である。
【００４０】
弾性材料層の素材としては、天然ゴム、シリコンゴム、高減衰ゴム、ウレタンゴム又はクロロプレンゴム等を挙げることができるが、好ましくは天然ゴムである。弾性材料層の各層の厚みとしては、無負荷状態において１ｍｍ〜３０ｍｍ程度のものが好ましいが、これに限定されない。
【００４１】
剛性材料層の素材としては、鋼板、炭素繊維、ガラス繊維若しくはアラミド繊維等の繊維補強合成樹脂板又は繊維補強硬質ゴム板等を挙げることができ、その厚みは、各厚肉剛性板には１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度、それ以外の各層には１ｍｍ〜６ｍｍ程度のものが好ましいが、これに限定されず、更にその枚数においても特に限定されない。又、下部フランジ３及び上部フランジ４についても、上記の鋼版等、剛性材料からなる板状の部材を適宜選択して用いることができる。
【００４２】
本発明の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承１０は、更に、鉛プラグ１の側面の少なくとも一部、好ましくは略全部に、被膜部１１が形成されている。被膜部１１の具体的一例として、鉛プラグ１の側面の表面において、ワセリンが１６０μｍの厚さで塗布されて形成されているものを挙げることができる。この場合、ワセリンは、健栄製薬製の白色ワセリン他、ワセリンと称される薬品であれば任意のものを用いることができる。尚、鉛プラグ１の一部に凹凸面１１１が形成されている場合には、特に被膜部１１は、凹凸面１１１上を含む部分に少なくとも形成される。被膜部１１は、ワセリンを３８℃から６０℃に温めてから、鉛プラグ１の側面に塗布され形成される。
【００４３】
又、本発明の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承１０の被膜部１１の他の具体的一例として、鉛プラグ１の側面の表面において、被膜部１１が鉱物油を基油とするグリースを塗布することで形成されているものをより好ましい具体例として挙げることができる。この場合、被膜部１１は、グリース（例えば、リチウム複合石鹸グリース）が８０ｇ／ｍ２の厚さで塗布されて形成されているものすることが好ましい。この実施形態において、グリースは、リチウム複合石鹸基グリースを用いているが、鉱物油を基油とするグリースであれば、カルシウム石鹸基グリース、アルミニウムコンプレックス石鹸基グリース、リチウムコンプレックス石鹸基グリース等の任意のグリースを用いることができる。又、グリースは、ＪＩＳ  Ｋ２２２０において分類されるちょう度番号が００号から４号に含まれるものを用いることができる。
【００４４】
上記の各潤滑剤は、刷毛やローラにより、鉛プラグ１の表面に塗布して形成する。又、グリース等を希釈し、スプレー等により、鉛プラグ１の側面に噴霧して形成してもよい。
【００４５】
このように、鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承１０は、被膜部１１を備えることによって、変形することで振動エネルギーを吸収する鉛プラグ１に、微少振幅の振動に起因する亀裂や破断が発生することを防止できる。
【００４６】
グリース等による被膜部形成によって鉛からなる部材の金属疲労を抑制可能であることは、本発明者らによって、既に確認されており、その結果については、非特許文献１、２により既に開示されている通りである。但し、配置場所に合わせたサイズの縮小が比較的容易な免震装置である鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承へこれを応用することは、当業者にも看過されてきた全く新しい免震構造の構成である。即ち、本願発明の鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承１０を、上述の通りの比較的、鉛直方向への圧縮応力の低い場所へも、その耐久性を保持したまま配置可能とすることによって、耐久性や信頼性、更には経済性にも極めて優れた免震構造の形成が可能となることについては、当業者といえども想到困難な本発明独自の有利な効果である。
【００４７】
更に、鉛プラグ１が弾性体２に拘束される構成に鑑み、被膜部１１の形成時の作業性や形成された被膜部１１の安定性を高めるために、鉛プラグ１の側面に凹凸面１１１を設けることにより、上記効果は更に顕著且つ確実に発現するものとなる。
【符号の説明】
【００４８】
１      鉛プラグ
１１    被膜部
１１１  凹凸面
２      弾性体
３      下部フランジ
４      上部フランジ
１０    鉛プラグ入り積層ゴム型免震支承
【図１】
2015132303.tif 000003
【図２】
2015132303.tif 000004
【図３】
2015132303.tif 000005
【図４】
2015132303.tif 000006