JP2000120780A - 制振ダンパー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 減衰性の大きい特性の粘弾性体と被覆材との
組み合わせによって、耐引張性の向上を図るとともに、
せん断剛性及び減衰性の温度依存性を小さくして温度変
化の大きい場所での使用時にも、粘弾性体の破断や永久
歪みを発生することなく、所定の制振効果を確保するこ
とができるようにする。 【解決手段】 構造物用骨組の対向部位の一方に接合可
能な剛性板材１と対向部位の他方に接合可能で、かつ剛
性板材１に対して軸方向に沿って平行またはほぼ平行に
対向位置する剛性板材２との間に、減衰性の大きい粘弾
性体３を接着介在させるとともに、この粘弾性体３を、
耐引張製、耐熱製及び断熱製に優れた発泡ポリウレタン
樹脂製被覆材４により被覆させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として鉄筋コン
クリート（ＲＣ）造りや鉄骨（Ｓ）造りの中高層建築物
を補強したり、改修したりする場合に用いられる制振ダ
ンパー装置に関するもので、詳しくは、風圧や地震等の
ように建築物に層間変位などのせん断変形をもたらす外
乱に対して制振性能を発揮させることが可能な制振ダン
パー装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の制振ダンパー装置として、従
来、特許第２５４１０７３号公報等に開示されているよ
うに、シリンダ本体で該シリンダ本体内を移動するピス
トンの両側に油圧室を形成するとともに、この両油圧室
を連通させる流路に調圧弁およびリリーフ弁を設け、そ
れら弁の油圧による開閉作動圧の設定値制御によって制
振（減衰）特性を調整できるようにしたオイルダンパー
や、特許第２５６６８３３号公報や特許第２５３４１７
１号公報、特開平９−２５６５１０号公報等に開示され
ているように、金属プレートなど複数の剛性板材の隣接
対向面間に粘弾性体を介在させ、これら粘弾性体のせん
断変形により振動エネルギーを吸収するようにした粘弾
性ダンパーが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の制振ダ
ンパー装置のうち、オイルダンパーは、構造的に非常に
複雑である上にコストも高く、かつ、建築物に組込まれ
た状態での制振特性の調整はもとより、点検、補修、部
品取換え等のメンテナンスが極めて困難で、実用的でな
い。これに対して、粘弾性体を用いたダンパーは、その
粘弾性体のせん断変形特性を利用するものであり、オイ
ルダンパーに比べて構造簡単、小型でかつ経済的に構成
できるとともに、点検等のメンテナンスも容易であるこ
とから、建築物等の固定構造物の制振ダンパー装置とし
て近年、実用化のための開発研究が急ピッチに進められ
ている。

【０００４】この粘弾性体を用いた制振ダンパー装置に
あっては、粘弾性体の材料特性がそのままダンパー装置
の特性に反映されるものであるから、使用地域や構造物
の適用場所等の条件に適応した制振性能を発揮させるた
めには、その粘弾性体材料の選定が非常に重要である。

【０００５】ところで、粘弾性体材料には、一般にひず
み依存性、振動数依存性（速度依存性）、温度依存性が
あり、この粘弾性体材料を制振ダンパー装置における地
震等の外乱エネルギーの吸収性能材として用いるために
は、それらひずみ依存性、振動数依存性（速度依存
性）、温度依存性のいずれも小さいことが重要である
が、これら依存性の全てが小さい粘弾性体材料は未だ開
発されていない。

【０００６】そこで、粘弾性体を用いて構成される制振
ダンパー装置においては、現存する各種特性を持つ粘弾
性体材料のうち、制振ダンパー装置に本来的に要求され
る制振性能を最も重視して減衰性の大きな粘弾性体材料
を選択使用して構成するのが一般的である。すなわち、
図５に示すように、建築物用骨組の対向部位にそれぞれ
接合可能で互いに平行またはほぼ平行に対向位置させた
一対の金属プレート等の剛性板材３１，３２間に、減衰
性の大きな粘弾性体３３を接着介在させて制振ダンパー
装置３０を構成している。

【０００７】しかしながら、上記のような制振ダンパー
装置３０に使用した減衰性の大きい材料特性の粘弾性体
３３は、引張力が小さい、つまり、耐引張性に欠ける傾
向があるために、大地震等の外乱によって図６に示すよ
うに、大きく変形したとき、粘弾性体３３が破断された
り、永久歪みを生じたりして所定の制振性能が喪失ある
いは著しく低下されてしまい、さらには、変形に伴って
粘弾性体３３が一対の剛性板材３１，３２間から流出す
るという現象を招くおそれがある。

【０００８】また、上記のような制振ダンパー装置３０
に使用した減衰性の大きい粘弾性体３３は、せん断剛性
または減衰性の温度依存性が大きくために、温度差の大
きい地域で使用する場合、せん断剛性または減衰性のい
ずれか一方の性能面で満足する結果が得られず、その結
果、該制振ダンパー装置３０を所定の制振効果が十分に
発揮される状態で使用可能な温度範囲、すなわち、実用
温度範囲は狭く限定されてしまうという問題があった。

【０００９】また、制振ダンパー装置の用途や使用場所
などによって、粘弾性体材料の配合比率を調整して特性
をコントロールすることが考えられるが、この場合は配
合比率の調整に多大な手間を要するだけでなく、その製
造工程の増加及び煩雑性からコストアップが避けられ
ず、それでいてなおかつ、上述した耐引張性に優れ、か
つ、せん断剛性及び減衰性の温度依存性が小さい粘弾性
体の開発には自ずと限界があった。

【００１０】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、減衰性の大きい材料特性の粘弾性体の使用と
これに対する簡単な構成付加によって、耐引張性の向上
を図るとともに、せん断剛性及び減衰性の温度依存性を
小さくして温度変化の大きい場所での使用時にも、粘弾
性体の破断や永久歪みを発生することなく、所定の制振
効果を確保することができる制振ダンパー装置を提供す
ることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る制振ダンパー装置は、軸方向に沿って
平行またはほぼ平行に対向位置する剛性板材間に粘弾性
体を接着介在させてなる制振ダンパー装置において、上
記粘弾性体を、引張力が大きく、かつ、耐熱性及び断熱
性に優れた被覆材により被覆していることを特徴とする
ものである。

【００１２】上記構成の本発明によれば、粘弾性体とし
て減衰性の大きい材料特性のものを使用し、この減衰性
の大きい粘弾性体を耐引張性、耐熱性及び断熱性に優れ
た被覆材を用いて被覆することにより、大地震等の外乱
を受けたとき、粘弾性体の変形に追従するだけの変形能
力を確保しつつ、その大きな変形力に被覆材が対抗して
粘弾性体が破断されたり、永久歪みを発生したり、さら
には粘弾性体が剛性板材間から流出する事態の発生を防
止することが可能である。また、被覆材の有する耐熱性
及び断熱性によって、粘弾性体を外気温度の変化の影響
が小さい状態に保ち、該粘弾性体のせん断剛性及び減衰
性の温度依存性を小さくして温度差の大きい地域で使用
する場合でも、せん断剛性及び減衰性の両性能を共に十
分に満足させることが可能となり、その結果、該制振ダ
ンパー装置を所定の制振効果が十分に発揮される状態で
使用可能な温度範囲、すなわち、実用温度範囲、ひいて
は適用範囲を拡大することができる。

【００１３】上記構成の制振ダンパー装置において、請
求項２に記載のように、上記被覆材が剛性板材も含めて
一体に被覆するように構成することによって、外気温度
の変化が粘弾性体に及ぼす影響を一層少なくしてせん断
剛性及び減衰性の温度依存性をより小さくすることがで
きる。

【００１４】また、上記構成の制振ダンパー装置におけ
る被覆材としては、耐引張性、耐熱性及び断熱性に優れ
たものであればよく、例えばゴム等の弾性材や既存の粘
弾性体等が考えられるが、特に、請求項３に記載のよう
に、発泡ポリウレタン樹脂を用いることが好ましい。こ
の発泡ポリウレタン樹脂製の被覆材の場合は、大きな変
形能力を確保するに十分な弾性を持たせながらも、断熱
効果を高めることができる。また、この発泡ポリウレタ
ン樹脂は接着性も有しているので、粘弾性体または／及
び剛性板材に対して接着剤を用いないで自己接着させる
ことが可能であり、さらに、剛性板材間に粘弾性体を接
着介在させて所定のダンパー装置を組立成形後の流し込
みによって被覆させることが可能で、装置全体の加工性
に優れている。

【００１５】なお、上記構成の制振ダンパー装置におけ
る粘弾性体は、請求項４に記載のように、剛性板材に対
して自己接着させても、また、請求項５に記載のよう
に、剛性板材に対して接着剤を介して接着させてもよ
い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は本発明に係る制振ダンパ
ー装置の第１の実施の形態を示す一部破断斜視図、図２
はそれの断面図である。この第１の実施の形態による制
振ダンパー装置１０は、例えば建築物用骨組（図示省略
する）を構成する柱の上端部と梁の接合部及び柱の下端
部と土台の接合部との間に亘って斜めに架設される補強
用部材としてのブレースの一端に接合可能な金属プレー
ト等の帯板状の剛性板材１と、他方の接合部に固定のガ
セットプレートに接合可能で、かつ、上記剛性板材１に
対して軸方向に沿って平行に対向位置する金属プレート
等の帯板状の剛性板材２との間に粘弾性体３を接着介在
させていることを基本構成とする。

【００１７】なお、上記粘弾性体３は、天然ゴム、合成
ゴム、シリコンゴムを含む高分子系材料を主成分とし、
これに架橋剤などを適当量配合することにより、剛性及
び減衰性の温度依存性の異なる複数種類のものが現存し
ている。また、上記各剛性板材１，２と粘弾性体３とは
接着剤を介して接着してもよく、また、粘弾性体３が有
する表面粘着力を利用して接着剤を介さずに自己接着し
てもよい。

【００１８】上記のような基本構成の制振ダンパー装置
１０において、上記粘弾性体３として、現存する複数種
類の中から減衰性が大きい反面、せん断剛性及び減衰性
の温度依存性の大きいものを選択し使用している。この
減衰性の大きい粘弾性体３の全外周部は、引張力が大き
く、かつ、耐熱性及び断熱性に優れた被覆材、具体的に
は発泡ポリウレタン樹脂製の被覆材４により被覆されて
いる。この発泡ポリウレタン樹脂製被覆材４は上記粘弾
性体３の変形に追従可能な変形能力を確保するに十分な
弾性伸び率（［ＥＢ］≧５００％）を持っているだけで
なく、上記基本構成の制振ダンパー装置１０の組立成形
後の流し込みによって簡単に形成可能であり、さらに、
接着性を有しているために、接着剤を使用しないで粘弾
性体３の外周面に自己接着することが可能である。

【００１９】上記のように構成された制振ダンパー装置
１０によれば、大地震等の外乱を受けた場合、減衰性の
大きい粘弾性体３のせん断変形により振動エネルギーを
十分に吸収して所定の制振性能が発揮される。このと
き、上記発泡ポリウレタン樹脂製被覆材４は図３に示す
ように、粘弾性体３の変形に追従して変形しながら、そ
の大きな変形力の大部分を負担することになり、粘弾性
体３が破断されたり、この粘弾性体３に永久歪みを発生
したり、さらには粘弾性体３が剛性板材１，２間から流
出する事態の発生を防止する機能を果たす。

【００２０】また、上記発泡ポリウレタン樹脂製被覆材
４が有する優れた耐熱性及び断熱性によって、粘弾性体
３は外気温度の変化の影響をほとんど受けず、該粘弾性
体３のせん断剛性及び減衰性の温度依存性を小さくな
り、これによって、当該制振ダンパー装置１０を温度差
の大きい地域や場所で使用する場合においても、せん断
剛性及び減衰性の両性能を共に十分に満足させることが
可能となり、その結果、該制振ダンパー装置１０を所定
の制振効果が十分に発揮される状態で使用可能な温度範
囲、すなわち、実用温度範囲を拡大することができる。

【００２１】図４は本発明に係る制振ダンパー装置の第
２の実施の形態を示す断面図で、この第２の実施の形態
による制振ダンパー装置２０の基本構成は上記第１の実
施の形態と同様であり、相違する点は、上記発泡ポリウ
レタン樹脂製被覆材４により上記一対の剛性板材１，２
のうち、粘弾性体３を接着介在させた板材部分１ａ，２
ａの外面も含めて一体に被覆するように構成した点であ
る。その他の構成は上記第１の実施の形態と同一である
ため、該当部分に同一の符号を付してそれらの説明を省
略する。

【００２２】上記図４に示す第２の実施の形態による制
振ダンパー装置２０によれば、金属プレートなどから構
成される剛性板材１，２の外面も断熱被覆することによ
り、外気温度の変化が粘弾性体３に及ぼす影響を一層少
なくしてせん断剛性及び減衰性の温度依存性をより小さ
くすることができる。

【００２３】因みに、図５に示す従来構成の制振ダンパ
ー装置３０、図１及び図２に示す第１の実施の形態によ
る制振ダンパー装置１０、図４に示す第２の実施の形態
による制振ダンパー装置２０のそれぞれについて、せん
断剛性および減衰性の温度依存性を測定したところ、表
１のような結果が得られた。

【００２４】

【表１】

【００２５】上記の表１からも明らかなように、本発明
の制振ダンパー装置１０及び２０は従来の制振ダンパー
装置３０に比べて、せん断剛性及び減衰性の温度依存性
が小さくなり、それだけ制振ダンパー装置１０、２０を
所定の制振効果が十分に発揮される状態で使用可能な実
用温度範囲を拡大し得ることが分かる。

【００２６】なお、本発明に係る制振ダンパー装置は、
建築物用骨組のブレースとガセットプレートとの間に限
らず、間柱、壁補強など建築物に対する耐震補強、改修
を要するいかなる箇所でも使用することが可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、減衰性
の大きい材料特性を持つ粘弾性体を耐引張性、耐熱性及
び断熱性に優れた被覆材を用いて被覆するといった複合
構造の採用により、大地震等の外乱を受けたとき、粘弾
性体のせん断変形による減衰性能を保持しつつ、大きな
変形力の大部分を被覆材で負担させて粘弾性体が破断さ
れたり、永久歪みを発生したり、さらには粘弾性体が剛
性板材間から流出する事態の発生を防止することができ
る。その上、被覆材の有する耐熱性及び断熱性によっ
て、外気温度の変化による粘弾性体への影響を小さく
し、該粘弾性体のせん断剛性及び減衰性の温度依存性を
低減することができる。したがって、温度変化の大きい
地域や場所で使用する場合でも、せん断剛性及び減衰性
の両性能を共に十分に満足させて、該制振ダンパー装置
を所定の制振効果が十分に発揮される状態で使用可能な
実用温度範囲、ひいては適用範囲を拡大することができ
るという効果を奏する。また、現存する粘弾性体と被覆
材とを組み合わせるだけでから、材料の配合比率を調整
するものに比べて、配合手間の削減及び製造コストの低
減を図ることができるという効果も奏する。

【００２８】特に、請求項２に記載の発明によれば、外
気温度の変化が粘弾性体に及ぼす影響をより少なくして
せん断剛性及び減衰性の温度依存性を一層小さくするこ
とができる。

【００２９】また、被覆材として発泡ポリウレタン樹脂
を用いる請求項３に記載の発明によれば、大きな変形能
力を確保するに十分な弾性を持たせながらも、断熱効果
を高めることができるとともに、この発泡ポリウレタン
樹脂が有している接着性を利用して、被覆材を粘弾性体
または／及び剛性板材に対して接着剤を用いないで自己
接着させることができ、さらに、剛性板材間に粘弾性体
を接着介在させて所定のダンパー装置を組立成形後の流
し込みによって被覆させるといった手段を採用して装置
全体を容易、かつ、低コストに加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る制振ダンパー装置の第１の実施の
形態を示す一部破断斜視図である。

【図２】同上制振ダンパー装置の断面図である。

【図３】同上制振ダンパー装置の変形状態を示す断面図
である。

【図４】本発明に係る制振ダンパー装置の第２の実施の
形態を示す断面図である。

【図５】粘弾性体を使用した従来の制振ダンパー装置を
示す断面図である。

【図６】同上従来の制振ダンパー装置の変形状態を示す
断面図である。

【符号の説明】

１，２ 剛性板材 ３ 粘弾性体 ４ 発泡ポリウレタン樹脂製被覆材 １０，２０ 制振ダンパー装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 光成 和昭 兵庫県西宮市池田町12番20号 株式会社新 井組内 (72)発明者 難波 伸介 兵庫県西宮市池田町12番20号 株式会社新 井組内 (72)発明者 渕川 正四郎 東京都港区南青山一丁目２番６号 日産建 設株式会社内 (72)発明者 中出 睦 東京都港区南青山一丁目２番６号 日産建 設株式会社内 (72)発明者 若井 敬之 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目17番18号 東洋ゴム工業株式会社内 (72)発明者 一ノ瀬 博明 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目17番18号 東洋ゴム工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3J048 AA02 AC05 BA11 BD08 DA03 DA04 EA38 3J066 AA26 BA01 BB01 BB04 BC05 BD05 BE06 BF01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に沿って平行またはほぼ平行に対
   向位置する剛性板材間に粘弾性体を接着介在させてなる
   制振ダンパー装置において、 上記粘弾性体を、引張力が大きく、かつ、耐熱性及び断
   熱性に優れた被覆材により被覆していることを特徴とす
   る制振用ダンパー装置。
2. 【請求項２】 上記被覆材が、上記両剛性板材も含めて
   一体に被覆するように構成されている請求項１に記載の
   制振用ダンパー装置。
3. 【請求項３】 上記被覆材が、発泡ポリウレタン樹脂で
   ある請求項１または２に記載の制振用ダンパー装置。
4. 【請求項４】 上記粘弾性体が両剛性板材に対し自己接
   着されている請求項１ないし３のいずれかに記載の制振
   ダンパー装置。
5. 【請求項５】 上記粘弾性体が両剛性板材に対し接着剤
   を介して接着されている請求項１ないし３のいずれかに
   記載の制振ダンパー装置。