JP2001207679A

JP2001207679A - ダンパー

Info

Publication number: JP2001207679A
Application number: JP2000020847A
Authority: JP
Inventors: Tatsuji Ishimaru; 辰治石丸; Mitsuo Nakagawa; 三夫中川; Masaharu Kubota; 雅春久保田; Ikuo Hayashi; 郁夫林; Yasumasa Nakajima; 康雅中島
Original assignee: Tobishima Corp; Tekken Corp
Current assignee: Tobishima Corp; Tekken Corp
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2001-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで施工が簡単で、且つ建物に組み込
み易く、建物を制震構造にすることができるダンパーを
得る。【解決手段】ダンパー１０を、四辺形に組まれた架構
へ対角線状に入れたブレース１６に取付け、パッシブ型
エネルギー吸収用ダンパーとして使用する。ダンパー１
０は、鋼製のリング体１２と、このリング体１２の外周
面から反対方向に張り出す一対の鋼製のプレート１４を
備えている。このプレート１４が地震時に生じる建物の
層間変位や応答速度差により、板軸方向へ押し引きされ
ると、すなわち、引張力或いは圧縮力が作用すると、リ
ング体１２には主として曲げ応力が発生する。そして、
曲げ応力により降伏して、塑性領域で変形を続けプレー
ト１４に作用した振動エネルギーを吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダンパーに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】建物を制震構造とし大地震時の安全性を
向上させることを目的に、各種のパッシブ型エネルギー
吸収用のダンパーが使用されている。このパッシブ型の
ダンパーは、地震時に生じる建物の層間変位や応答速度
差等を利用して人為的に建物へ減衰を与え、振動エネル
ギーを吸収することで、建物に作用する地震力を低減さ
せるものである。

【０００３】このようなパッシブ型のダンパーには、オ
イル系、粘性体、粘弾性体等があるが、振動エネルギー
吸収能力当たりのコスト、取り扱い易さ等を考慮すると
鋼材系のダンパーが望ましい。

【０００４】鋼材系のダンパーには、ハニカムダンパ
ー、制震プレート、アンボンドブレース等があるが、ブ
レースに取付けられるダンパーとしては、現在の所、ア
ンボンドブレースしかない。

【０００５】図２５に示すように、アンボンドブレース
７４はブレース（図示省略）に取付けられ、引張時にブ
レースに減衰力を与える鋼製の十字断面のプレート７６
を備えている。このプレート７６は、鋼管７８に充填さ
れたコンクリート８０の中に埋設されており、圧縮力が
作用したときに座屈しない構造とされ、また、摩擦力の
発生を防止するために特殊な緩衝材８２が塗布されてい
る。

【０００６】しかし、コンクリート８０で鋼材を胴巻き
するようなアンボンドブレース７４の施工方式では、制
震構造をコンパクトに低コストで構成することができ
ず、また、取替え作業を単純化することができない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は係る事実を考
慮し、低コストで施工が簡単で、且つ建物に組み込み易
く、建物を制震構造にすることができるダンパーを提供
することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、鋼製の筒体と、この筒体の外周面から反対方向に張
り出す一対の鋼製のプレートを備えている。このプレー
トを板軸方向へ押し引きすると、すなわち、引張力或い
は圧縮力を作用させると、筒体には主として曲げ応力が
発生する。そして、曲げ応力により降伏して、塑性領域
で変形を続けプレートに作用した振動エネルギーを吸収
する。

【０００９】このダンパーを、例えば、四辺形に組まれ
た架構へ対角線状に入れたブレースに取付け、パッシブ
型エネルギー吸収用ダンパーとして使用することで、地
震時に生じる建物の層間変位や応答速度差等を利用して
建物に減衰を与え、振動エネルギーを吸収することがで
きる。なお、鋼材としては、ＰＣ鋼、鉄、ステンレス等
が好ましい。

【００１０】請求項２に記載の発明では、プレートの軸
力により筒体に発生する曲げモーメントの大きさに応じ
て筒体の肉厚を決定している。これにより、筒体全体に
曲げ応力が均等に作用するので、ダンパーとしての耐久
性が向上する。

【００１１】請求項３に記載の発明では、筒体の中空部
に弾性体が封入されている。封入されたゴムは体積変化
しないので、筒体の変形に追従する。このため、プレー
トに大きな圧縮力が作用したときでも、筒体に局部的な
圧縮座屈が生じない。

【００１２】請求項４に記載の発明では、封入された弾
性体が蓋で密閉されている。これにより、筒体が変形し
たとき、ゴムが外部に膨出しないため、ゴムと筒体の内
周面を接着させなくても、確実に筒体の変形に追従でき
る。

【００１３】請求項５に記載の発明では、鋼製のプレー
トで構成され、プレートの中央部に板厚方向へ湾曲した
湾曲部が形成されている。湾曲部の終端部には、緩和曲
線部４８が設けられ、プレートの直線部と滑らかにすり
つけられている。

【００１４】この構成では、請求項１の筒体と同様に、
湾曲部には主として曲げ応力が発生する。そして、曲げ
応力により降伏して、塑性領域で変形を続けプレートに
作用した振動エネルギーを吸収する。また、一枚のプレ
ートを曲げ加工してダンパーをつくるので、製造が容易
である。

【００１５】さらに、曲げ加工であり、溶接して２部材
を接合するものではないので、接合部分が剛部となっ
て、剛部の回りに応力が集中してひび割れが生じる等の
不都合がない。

【００１６】請求項６に記載の発明では、鋼製のプレー
トで構成され、板軸回りに捩られた捩り部が形成されて
いる。このプレートを板軸方向へ押し引きすると、捩り
部の捩り抵抗と捩り戻しによる塑性化で、プレートに作
用した振動エネルギーを吸収する。

【００１７】請求項７に記載の発明では、鋼製のプレー
トで構成され、中央部に板幅が狭い幅狭部が形成されて
いる。この幅狭部のせん断塑性により、プレートに作用
した振動エネルギーを吸収する。この構成では、プレー
トを削り加工するだけで済むので、製造コストを低減で
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１及び図２に示すように、第１
形態に係るダンパー１０は、鋼管を輪切りにして成形さ
れたリング体１２を備えている。なお、鋼管を使用した
のは製造コストを低減させるためであり、鉄骨プレート
を円筒状に曲げ加工したものを使用してもよく、また、
正確に円形である必要はなく楕円形でもよい。

【００１９】リング体１２の外周面には、互いに反対方
向へ張り出すように鋼製のプレート１４が溶接されてお
り、プレート１４の板軸方向へ作用する引張力或いは圧
縮力をリング体１２の外周面へ伝達する。

【００２０】次に、第１形態に係るダンパー１０をブレ
ース１６に取付けたときの作用を説明する。

【００２１】図１に示すように、四辺形に組まれた架構
１８には、水平力に対する抵抗要素の１つとして対角線
状にブレース１６が設けられている。このブレース１６
にはＨ形鋼が使用され、そのフランジ１６Ａにダンパー
１０のプレート１４がボルトで固定されている。これに
より、ダンパー１０はブレース型エネルギー吸収用ダン
パーとして機能する。

【００２２】そして、架構１８に地震力が働くと、層間
変位が生じる。このとき、ブレース１６を通じてプレー
ト１４を押し引きする力が、リング体１２の円の中心に
向って作用すると、曲げモーメントによりリング体１２
が変形して、曲げ応力により降伏して、塑性領域で変形
を続け架構１８に作用した振動エネルギーを吸収する。

【００２３】なお、本形態では、リング体１２の板厚を
均一としたが、図３に示すダンパー２０のようにリン
グ体２２に発生する曲げモーメントの大きい部分（中央
部）の板厚を厚くすることで、リング体２２全体に曲げ
応力が均等に作用する。これにより、ダンパーの耐久性
が向上する。

【００２４】また、図４に示すダンパー２４は、リング
体１２の内部にゴム体２６が封入され、内周面に加硫接
着されている。封入されたゴム体２６は封じられた水と
同じように体積変化しないので、リング体１２の変形に
追従する。このため、リング体１２に大きな圧縮力を作
用したときでも、リング体１２に局部的な圧縮座屈が生
じない。

【００２５】なお、ゴム体２６を封入する方法の１つと
して、円柱状のゴムを冷却して体積を減少させ、リング
体１２へ挿入して常温に戻す方法が考えられる。これに
より、ゴム体２６にプレストレス（圧縮）が加えられ、
リング体１２の内周面に隙間なく密着する。

【００２６】また、図５に示すダンパー２８ように、円
形の蓋３０でリング体１２の中空部を密閉してもよい。
蓋３０はゴム体２６を貫通するボルト３２とナット３４
で、両側からリング体１２へ締着されている。これによ
り、リング体１２が変形したとき、ゴム体２６が外部に
膨出しないため、ゴム体２６とリング体１２の内周面を
加硫接着させなくても、確実にゴム体２６がリング体１
２の変形に追従する。

【００２７】さらに、本形態では、リング体１２の形状
を円形としたが、筒状であれば、図６に示すダンパー３
６ような矩形状のリング体３８でもよく、図７に示すダ
ンパー４０ような菱形状のリング体４２でもよい。すな
わち、プレート１４に作用する軸力を曲げモーメントに
変える形状であればよい。

【００２８】次に、第２形態に係るダンパーを説明す
る。

【００２９】図８及び図９に示すように、第２形態のダ
ンパー４４は、長板状の１枚の鋼製プレートを曲げ加工
することにより製造されている。なお、図９（Ａ）で
は、湾曲部４６を外側に向けた取付構造が、図９（Ｂ）
では湾曲部４６を内側に向けた取付構造が示されてお
り、どちらも使用可能である。

【００３０】図１０に示すように、プレートの中央部に
は板厚方向へ湾曲された半円状の湾曲部４６が形成され
ている。この湾曲部４６の終端部には、１／４円弧の緩
和曲線部４８が設けられ、直線部５０と滑らかにすりつ
けられている。すなわち、変曲点Ｍ２において直線部５
０が緩和曲線部４８の曲率半径無限大の点ですりつけら
れ、変曲点Ｍ１が緩和曲線部４８と湾曲部４６の接線上
にくる形状とされている。

【００３１】この構成では、曲げ加工であり、溶接して
２部材を接合するものではないので、変曲点Ｍ１、Ｍ２
が剛部となって、剛部の回りに応力が集中してひび割れ
が生じるようなことがない。

【００３２】そして、ブレース１６に取付けたダンパー
４４に地震力が作用すると、直線部５０の板軸方向へ作
用する引張力或いは圧縮力により、図１１及び図１２に
示すように、湾曲部４６、緩和曲線部４８が曲げ変形
し、ブレース１６を介して架構１８の振動エネルギーを
吸収する。

【００３３】なお、湾曲部４６の曲率１／Ｒと板厚ｔの
比率が曲げ応力の大きさに関係するので、これらを考慮
してダンパーを設計する必要がある。

【００３４】次に、第３形態に係るダンパーを説明す
る。

【００３５】図１３に示すように、第３形態のダンパー
５２は、長板状の鋼製プレートで構成され、中央部には
板軸回りに９０度捩られた捩り部５４が形成されてい
る。このダンパー５２は捩り型で、直線部５６が建物の
垂れ壁５８、腰壁６０に固定されている。

【００３６】そして、建物が上下に揺れると、捩り部５
４の捩り抵抗と捩り戻しによる塑性化で、建物に作用し
た振動エネルギーを吸収する。

【００３７】次に、第４形態に係るダンパーを説明す
る。

【００３８】図１４に示すように、第４形態のダンパー
６２は、長板状の鋼製プレートで構成され、中央部に板
幅が狭い幅狭部６４が切削加工されている。このダンパ
ー６２はせん断型で、直線部５０が建物の垂れ壁５８、
腰壁６０に並列に配置固定されている。

【００３９】そして、建物が左右に揺れると、幅狭部６
４のせん断塑性により、建物に作用した振動エネルギー
を吸収する。また、このダンパー６２は、プレートを削
り加工するだけで済むので、製造コストを低減できる。

【００４０】次に、第２形態のダンパー４４を例に採っ
て、梁組み込み型、間柱型の例を示す。

【００４１】図１５には、柱６６と柱６６の間に補足材
として配置され壁面からかかる力を架構１８に伝達する
間柱６８に、ダンパー４４が組み込まれた例が示されて
いる。この間柱６８を介して、架構１８の振動エネルギ
ーが吸収される。

【００４２】図１６には、Ｈ形鋼の梁７０の両端部付近
にダンパー４４が組み込まれた例が示されている。フラ
ンジ７０Ａは切断されダンパー４４の直線部５０で連結
されているが、ウエブ７０Ｂは部分的に切り残されてお
り、長期荷重を受け持つようになっている。この構成で
は、梁７０を通じて振動エネルギーが吸収される。

【００４３】図１７には、架構１８の火打材としてダン
パー４４が取付けられた例が示されている。このよう
に、ダンパー４４を単独で構造部材として使用すること
もできる。

【００４４】なお、建物の要求に応じて、図１８に示す
ように、例えば、同型のダンパー４４を重ねて使用して
もよく、図１９に示すように、間にゴム等の減衰材４５
を挟み、作用する応力を均等にすると共に、減衰効果を
発揮させることもできる。さらに、図２０に示すよう
に、建物の垂れ壁５８、腰壁６０に並列に配置して固定
してもよい。

【００４５】また、以上の説明では、ダンパーを曲げ応
力により降伏して、塑性領域で振動エネルギーを吸収す
ると説明したが、塑性化しない領域で使用するような場
合、建物の剛性を上げ、耐震改修用に使用することもで
きる。なお、鋼材（鉄、極低降伏点鋼、焼入れ鋼、超高
力鋼等）としては、ＰＣ鋼、鉄、ステンレス等が好まし
い。

【００４６】また、ダンパーは幾何学的性状から押し側
と引き側で特性が変わる場合があるが、例えば、図２１
及び図２２に示すように、Ｋ型ブレース３３、３５へダ
ンパー１０を、引き側（矢印Ａ），押し側（矢印Ｂ）に
それぞれ取付けることにより、押し引きでの減衰力を均
等化する工夫もできる。

【００４７】さらに、ダンパーの押し引きでの特性の変
化を緩和するために、図２３及び図２４では、ボックス
型の固定部材８４にケーシング８６を固定している。こ
のケーシング８６の側壁８６Ａには、平行なスリット８
８が上下に形成されており、このスリット８８には、可
動部材９０の天壁９０Ａ及び底壁９０Ｂがスライド可能
に差し込まれている。

【００４８】この可動部材９０の奥壁９０Ｃの内面とケ
ーシング８６の側壁８６Ａとの間には、ダンパー１０が
取付けられている。また、奥壁９０Ｃの外面とケーシン
グ８６の奥壁８６Ｂとの間には、ダンパー１０が取付け
られている。

【００４９】このような構成により、図２４に示すよう
に、可動部材９０が矢印方向に移動すると、ケーシング
８６内にあるダンパー１０は引張力を受けて伸び、可動
部材９０内にあるダンパー１０は圧縮力を受けて縮む。
すなわち、２つのダンパーを同時に伸び縮みさせること
で、固定部材と可動部材との間におけるダンパーの押し
引き時の特性の変化を緩和させることができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明は上記構成としたので、低コスト
で施工が簡単で、且つ建物に組み込み易く、建物を制震
構造にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１形態に係るダンパーをブレースに取付けた
状態を示す正面図である。

【図２】第１形態に係るダンパーの斜視図である。

【図３】第１形態に係るダンパーの変形例を示す斜視図
である。

【図４】第１形態に係るダンパーの変形例を示す斜視図
である。

【図５】第１形態に係るダンパーの変形例を示す斜視図
である。

【図６】第１形態に係るダンパーの変形例を示す斜視図
である。

【図７】第１形態に係るダンパーの変形例を示す斜視図
である。

【図８】第２形態に係るダンパーをブレースに取付けた
状態を示す正面図である。

【図９】第２形態に係るダンパーの斜視図である。

【図１０】第２形態に係るダンパーの正面図である。

【図１１】第２形態に係るダンパーの圧縮状態を示す正
面図である。

【図１２】第２形態に係るダンパーの引張状態を示す正
面図である。

【図１３】第３形態に係るダンパーの斜視図である。

【図１４】第４形態に係るダンパーの斜視図である。

【図１５】本形態のダンパーの組み込み状態を示す正面
図である。

【図１６】本形態のダンパーの組み込み状態を示す正面
図である。

【図１７】本形態のダンパーの組み込み状態を示す正面
図である。

【図１８】本形態のダンパーの組合わせ状態を示す正面
図である。

【図１９】本形態のダンパーの組み込み状態を示す正面
図である。

【図２０】本形態のダンパーの組み込み状態を示す正面
図である。

【図２１】第１形態に係るダンパーをＫ型ブレースに取
付けた状態を示す正面図である。

【図２２】第１形態に係るダンパーをＫ型ブレースに取
付けた状態を示す正面図である。

【図２３】第１形態に係るダンパーに作用する引張力及
び圧縮力を緩和させる機構を示す斜視図である。

【図２４】第１形態に係るダンパーに作用する引張力及
び圧縮力を緩和させる機構を示す断面図である。

【図２５】従来のブレースタイプのダンパーを示す斜視
図である。

【符号の説明】

１２リング体（筒体）１４プレート２６ゴム体（弾性体）３０蓋４６湾曲部４８緩和曲線部５４捩り部６４幅狭部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｆ 15/04 Ｆ１６Ｆ 15/04 Ｂ (72)発明者中川三夫東京都千代田区三番町２番地飛島建設株式会社内 (72)発明者久保田雅春東京都千代田区三番町２番地飛島建設株式会社内 (72)発明者林郁夫東京都千代田区三崎町２丁目５番３号鉄建建設株式会社内 (72)発明者中島康雅東京都千代田区三崎町２丁目５番３号鉄建建設株式会社内Ｆターム(参考） 3J048 AC02 AC06 BA03 DA02 EA38 3J066 AA01 AA26 BA04 BB01 BC01 BC10 BD05 BF02 BG01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼製の筒体と、前記筒体の外周面から反
対方向に張り出す一対の鋼製のプレートと、を有するこ
とを特徴とするダンパー。
【請求項２】前記プレートの軸力により前記筒体に発
生する曲げモーメントの大きさに応じて筒体の肉厚を決
定することを特徴とする請求項１に記載のダンパー。
【請求項３】前記筒体の中空部に弾性体が封入された
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダンパ
ー。
【請求項４】封入された前記弾性体が蓋で密閉されて
いることを特徴とする請求項３に記載のダンパー。
【請求項５】鋼製のプレートで構成され、中央部に形
成され板厚方向へ湾曲した湾曲部と、前記湾曲部の終端
部とプレートの直線部を滑らかにすりつける緩和曲線部
と、を有することを特徴とするダンパー。
【請求項６】鋼製のプレートで構成され、板軸回りに
捩られた捩り部が形成されたことを特徴とするダンパ
ー。
【請求項７】鋼製のプレートで構成され、中央部に板
幅が狭い幅狭部が形成されたことを特徴とするダンパ
ー。