JP2000120783A - 制振用ダンパー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のダンパー装置に対する極く簡単な構造
改良により、小変形から大変形までのあらゆる規模の外
乱に対して粘弾性体の破断や装置の破壊等を生じること
なく、所定の制振性能が確実かつ安定よく発揮されるよ
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との間に粘弾性体３を接着介在
させ、この粘弾性体３の軸方向中間部に、両端部分３
ａ，３ａの厚さｔ１よりも小さい厚さｔ２の薄肉部分３
ｂを形成させている。

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用ダ
ンパー装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の制振用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用
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用ダンパー装置
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】しかしながら、粘弾性体を用いた制振ダン
パー装置にあっては、風圧や小地震等の小変形から大地
震等の大変形までのあらゆる規模の外乱に対して所定の
制振性能を発揮させるように設計することが技術的に難
しい。すなわち、金属プレート等の剛性板材を用いる平
板型ダンパーの場合を例にとって説明すると、その粘弾
性体の設計の対象とする変形能力は、該粘弾性体のせん
断間隔、つまり、粘弾性体の層厚の３倍程度であって、
それ以上の変形力が加わると、本来の制振性能を維持す
ることができない。

【０００５】一般に、粘弾性体を用いた制振用ダンパー
装置の設計にあたっては、大地震に対する建築物の応答
変形としての終局限界変形まで制振性能を維持できるよ
うに層厚の大きい粘弾性体を用いる設計が行なわれる。
ところが、このように層厚の大きい粘弾性体を用いたダ
ンパー装置においては、粘弾性体の層厚が大きくなれば
なるほどせん断剛性が低下して小変形に対する制振性能
が期待できなくなる。また、せん断剛性を大きくするた
めに、層厚の小さい粘弾性体を用いたダンパー装置にお
いては、風圧や小地震など粘弾性体の変形能力範囲内の
小変形に対して安定した制振性能を発揮するものの、大
地震などの大きい変形力が加わったとき、粘弾性体の変
形能力を超えるために本来の制振性能を維持することが
できない。

【０００６】以上のように、粘弾性体を用いた従来の制
振用ダンパー装置はいずれも、小変形だけ、もしくは、
大変形だけに対応させるといったように、制振性能を期
待する外乱の対象範囲（規模）を特定する場合におい
て、その特定された対象範囲の外乱に対してのみ制振性
能を発揮させることができても、対象範囲以外の外乱に
対しては制振性能を発揮させることができないという問
題があった。

【０００７】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、粘弾性体を用いた従来のダンパー装置に対し
て極く簡単な構造改良を施すだけで、小変形から大変形
までのあらゆる規模の外乱に対応して粘弾性体の破断や
装置の破壊等を生じることなく、所定の制振性能を確実
かつ安定よく発揮させることができる制振用ダンパー装
置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る制振用ダンパー装置は、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用ダンパー装置におい
て、上記粘弾性体の軸方向中間部に、両端部分の厚さよ
りも小さい薄肉部分を設けていることを特徴とするもの
である。

【０００９】上記構成の本発明によれば、風圧や小地震
等の小変形を伴う外乱に対しては、軸方向中間の薄肉粘
弾性体部分のせん断変形によって外乱エネルギーを吸収
させて所定の制振機能が発揮され、また、大地震等の大
変形を伴う外乱に対しては、薄肉粘弾性体部分の存在に
よりせん断剛性が大きく保たれていることから粘弾性体
の破断やダンパー装置の破壊などを生じたり、歪みによ
る性能低下を招いたりすることなく、軸方向両端の厚肉
粘弾性体部分のせん断変形によって外乱エネルギーを吸
収させて所定の制振性能が発揮されるといったように、
単一のダンパー装置で小変形から大変形まであわゆる規
模の外乱に対して所定の制振性能を安定よく発揮させ、
かつ、その性能を長期に亘って維持することが可能であ
る。

【００１０】上記構成の制振ダンパー装置において、薄
肉部分を粘弾性体の軸方向中間部の一箇所に設けるだけ
でもよいが、特に、請求項２に記載のように、粘弾性体
の軸方向に沿った複数箇所に設けることによって、せん
断剛性の大きい箇所を軸方向に点在させて大変形を伴う
外乱作用時に粘弾性体が破断されたり、局所的に亀裂が
生じ、そこから破断が進行したりすることを防止してダ
ンパー装置全体の耐久性の向上を図ることが可能であ
る。

【００１１】また、上記構成の制振用ダンパー装置にお
いて、請求項３に記載のように、粘弾性体の薄肉部分が
密着する剛性板材部分の全体もしくは端縁を円弧状曲面
に形成する場合は、外乱作用に伴い粘弾性体に歪みが加
わった時に粘弾性体の薄肉部分と厚肉部分との境部に応
力が集中し、その結果、粘弾性体の一部が剛性板材から
剥がれたり、境部に亀裂が進入したりすることを低減し
てダンパー装置全体の性能維持及び耐久性向上を図るこ
とが可能である。

【００１２】なお、上記構成の制振ダンパー装置におけ
る粘弾性体は、剛性板材に対して自己接着させても、ま
た、剛性板材に対して接着剤を介して接着させてもよ
い。

【００１３】

【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用ダン
パー装置の第１の実施形態を示す一部破断斜視図、図２
（ａ）はそれの断面図である。この第１の実施形態によ
る制振用ダンパー装置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。

【００１４】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、
流体のような粘性とスプリングのような弾性を併せ持っ
た力学挙動を呈する。また、上記両剛性板材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。

【００１５】上記のような基本構成の制振用ダンパー装
置１０において、上記粘弾性体３の軸方向中間部に対応
する両剛性板材１，２の対向面にそれぞれ金属プレート
等の剛性板４，５を溶接あるいはビス止めなどの手段を
介して固定することで、上記粘弾性体３の軸方向中間部
に、軸方向両端部分３ａ，３ａの厚さｔ１よりも小さい
厚さｔ２の薄肉部分３ｂを形成したものである。

【００１６】上記のように構成された制振用ダンパー装
置１０においては、風圧や小地震等の小変形を伴う外乱
を受けた場合、軸方向中間の薄肉粘弾性体部分３ｂがせ
ん断変形して外乱エネルギーを吸収し所定の制振機能を
発揮し、また、大地震等の大変形を伴う外乱を受けた場
合、薄肉粘弾性体部分３ｂの存在によりせん断剛性が大
きく保たれていることから粘弾性体３の破断やダンパー
装置１０の破壊などを生じたり、歪みによる性能低下を
招いたりすることなく、軸方向両端の厚肉粘弾性体部分
３ａ，３ａがせん断変形して大きな外乱エネルギーを吸
収し所定の制振性能を発揮するといったように、小変形
から大変形までのあらゆる規模の外乱に対して所定の制
振性能を安定よく発揮することになる。

【００１７】図２（ｂ）は上記第１の実施形態による制
振用ダンパー装置１０における軸方向両端の厚肉粘弾性
体部分３ａ，３ａ及び軸方向中間の薄肉粘弾性体部分３
ｂがせん断変形したときの楕円ループ状の履歴特性とそ
れら両部分の特性総合による粘弾性体３全体の履歴特性
を示す図であり、これと、図９（ａ）に示すように、一
対の剛性板材１Ａ，２Ａ間にその軸方向全長に亘って同
一厚みの粘弾性体３Ａを接着介在させてなる比較例の制
振用ダンパー装置４０における総合履歴特性を示す図９
（ｂ）と比較して、第１の実施形態による制振用ダンパ
ー装置１０が比較例の制振用ダンパー装置４０に比べ
て、低歪みで、かつ、高いせん断剛性を有し、小変形か
ら大変形までのあらゆる規模の外乱に対して所定の制振
性能を安定よく発揮し得ることが明らかである。

【００１８】図３及び図４はそれぞれ上記第１の実施形
態による制振用ダンパー装置１０の変形例を示すもの
で、図３は上記粘弾性体３の軸方向中間部に対応する一
対の剛性板材１，２のうち、一方の剛性板材２（または
１）の他方の剛性板材１（または２）との対向面にの
み、その板幅方向の全幅に亘って金属プレート等の剛性
板５（または４）を溶接あるいはビス止めなどの手段を
介して固定することで、粘弾性体３の軸方向中間部に、
軸方向両端部分３ａ，３ａの厚さｔ１よりも小さい厚さ
ｔ２の薄肉部分３ｂを形成したものであり、図４はその
金属プレート等の剛性板５（または４）を剛性板材２
（または１）の板幅方向の中央部分にのみ固定して、粘
弾性体３の軸方向中間部で、かつ、幅方向中央部に、他
の部分よりも小さい厚さｔ２の薄肉部分３ｂを形成した
ものであって、これら変形例の場合も上記図１及び図２
に示すものと同様な制振性能を発揮する。

【００１９】図５は本発明に係る制振用ダンパー装置の
第２の実施形態を示す一部破断斜視図であり、この第２
の実施形態による制振用ダンパー装置２０は、粘弾性体
３の軸方向に沿った複数箇所（図面上では２箇所で示す
が、３箇所以上であってもよい）に対応する一方の剛性
板材２（または１）もしくは両剛性板材２，１の対向面
の全板幅に亘ってそれぞれ複数枚の金属プレート等の剛
性板５（または４）もしくは５，４を固定して、上記薄
肉粘弾性体部分３ｂを軸方向に沿って複数個形成したも
のである。また、図６は上記第２の実施形態による制振
用ダンパー装置２０の変形例で、上記複数枚の金属プレ
ート等の剛性板５（または４）もしくは５，４を対向す
る一対の剛性板材２，１の板幅方向の中央部にのみ固定
して、上記薄肉粘弾性体部分３ｂを局所的に形成したも
のである。その他の構成は上記第１の実施形態と同様で
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。

【００２０】これら第２の実施形態及びその変形例によ
る制振用ダンパー装置２０においては、上記第１の実施
形態による制振用ダンパー装置１０と同様な制振性能を
発揮するのはもちろん、せん断剛性の大きい薄肉粘弾性
体部分３ｂが軸方向に点在するために、大変形を伴う外
乱作用時に粘弾性体３が破断されたり、局所的に亀裂が
生じ、そこから破断が進行したりすることを防止してダ
ンパー装置２０全体の耐久性の向上を図ることが可能で
ある。

【００２１】図７及び図８は本発明に係る制振用ダンパ
ー装置の第３の実施形態及びその変形例を示す一部破断
斜視図であり、これら第３の実施形態及び変形例による
制振用ダンパー装置３０の基本構成は上記第１の実施形
態と同様であり、相違する点は、上記薄肉粘弾性体部分
３ｂに密着する金属プレート等の剛性板４，５を図７に
示すように、全体的に円弧状曲面に形成したもの、ある
いは、図８に示すように、その剛性板４，５の端縁４
ｅ，５ｅのみを円弧状曲面に形成したものである。その
他の構成は上記第１の実施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】これら第３の実施形態及びその変形例によ
る制振ダンパー装置３０においては、上記第１の実施形
態による制振用ダンパー装置１０と同様な制振性能を発
揮するのはもちろん、外乱作用に伴い粘弾性体３に歪み
が加わった時に薄肉粘弾性体部分３ｂと厚肉粘弾性体部
分３ａ，３ａとの境部に応力が集中し、その結果、粘弾
性体３の一部が剛性板材１，２から剥がれたり、境部に
亀裂が進入したりすることを低減してダンパー装置３０
全体の性能維持及び耐久性向上を図ることが可能であ
る。

【００２３】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。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、一対の
剛性板材間に接着介在される粘弾性体の軸方向中間部に
薄肉部分を形成するといった極く簡単な改良を施すだけ
で、風圧や小地震等の小変形から大地震等の大変形まで
のあらゆる規模の外乱に対して単一の装置で、粘弾性体
の破断やダンパー装置自体の破壊、歪みによる性能低下
を招くことなく、所定の制振性能を安定よく発揮させ、
かつ、その性能を長期に亘って維持することができる。
しかも、粘弾性体の薄肉部分の占める割合や薄肉の程度
などを適用場所などに応じて変化させることにより、外
乱に対する安定よい制振性能の範囲を任意に調整可能
で、設計の自由度を増すことができるとともに、タンパ
ー装置全体の小形化及び低コスト化を図ることができる
という効果を奏する。

【００２５】特に、請求項２及び請求項３に記載の発明
によれば、大変形を伴う外乱作用時における粘弾性体の
破断や亀裂の進入による破断の進行を防止してダンパー
装置全体の性能維持及び耐久性の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

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

【図２】（ａ）同上制振ダンパー装置の断面図、（ｂ）
はそれによる楕円ループの履歴特性図である。

【図３】第１の実施形態による制振用ダンパー装置の変
形例を示す一部破断斜視図である。

【図４】第１の実施形態による制振用ダンパー装置の他
の変形例を示す一部破断斜視図である。

【図５】本発明に係る制振ダンパー装置の第２の実施形
態を示す一部破断斜視図である。

【図６】第２の実施形態による制振用ダンパー装置の変
形例を示す一部破断斜視図である。

【図７】本発明に係る制振ダンパー装置の第３の実施形
態を示す一部破断斜視図である。

【図８】第３の実施形態による制振用ダンパー装置の変
形例を示す一部破断斜視図である。

【図９】（ａ）粘弾性体を使用した比較例の制振ダンパ
ー装置を示す断面図、（ｂ）はそれによる楕円ループの
履歴特性図である。

【符号の説明】

１，２ 剛性板材 ３ 粘弾性体 ３ａ 両端厚肉粘弾性体部分 ３ｂ 中間薄肉粘弾性体部分 ４，５ 剛性板 １０，２０，３０ 制振用ダンパー装置

───────────────────────────────────────────────────── 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 AA01 BA08 BA18 BB01 BD08 DA03 EA38 3J066 AA22 BB01 BB04 BD05 BE05

Claims (3)

【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
   制振用ダンパー装置において、 上記粘弾性体の軸方向中間部に、両端部分の厚さよりも
   小さい薄肉部分を設け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】 上記薄肉部分が、上記粘弾性体の軸方向
   に沿った複数箇所に設けられている請求項１に記載の制
   振用ダンパー装置。
3. 【請求項３】 上記薄肉部分に密着する剛性板材部分の
   全体もしくは端縁が、円弧状曲面に形成されている請求
   項１または２に記載の制振用ダンパー装置。