JP2002227898A - 免震ダンパー - Google Patents
免震ダンパーInfo
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- JP2002227898A JP2002227898A JP2001029343A JP2001029343A JP2002227898A JP 2002227898 A JP2002227898 A JP 2002227898A JP 2001029343 A JP2001029343 A JP 2001029343A JP 2001029343 A JP2001029343 A JP 2001029343A JP 2002227898 A JP2002227898 A JP 2002227898A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 建物や橋梁等の構造物を免震支持する免震装
置と併用される免震ダンパーの水平方向及び鉛直方向の
変形能力を高める。 【解決手段】 ダンパー本体に鋼管２を用い、その軸方
向両端部の基部2a，2aを残して基部2a，2a間の中間部を
スパイラル状に切り落とし、基部2a，2a間の中間部に、
基部2a，2aに連続するスパイラル部2bを形成する。
置と併用される免震ダンパーの水平方向及び鉛直方向の
変形能力を高める。 【解決手段】 ダンパー本体に鋼管２を用い、その軸方
向両端部の基部2a，2aを残して基部2a，2a間の中間部を
スパイラル状に切り落とし、基部2a，2a間の中間部に、
基部2a，2aに連続するスパイラル部2bを形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は建物や橋梁等の構
造物を免震支持する免震装置と併用される免震ダンパー
に関するものである。
造物を免震支持する免震装置と併用される免震ダンパー
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】構造物
を免震支持する免震装置と併用され、構造物の揺れの増
大を抑制し、構造物に入力するエネルギーを吸収するダ
ンパーとしては弾塑性ダンパー、粘性ダンパー、摩擦ダ
ンパー等が実用化されているが、製作や設置のし易さの
他、メインテナンスや交換の便宜からは弾塑性ダンパー
が最も合理的と言える。
を免震支持する免震装置と併用され、構造物の揺れの増
大を抑制し、構造物に入力するエネルギーを吸収するダ
ンパーとしては弾塑性ダンパー、粘性ダンパー、摩擦ダ
ンパー等が実用化されているが、製作や設置のし易さの
他、メインテナンスや交換の便宜からは弾塑性ダンパー
が最も合理的と言える。
【０００３】弾塑性ダンパーは形状の上からは板状と棒
状に大別されるが、板状の場合は方向性が限られるた
め、実質的には２枚以上組み合わせて使用することにな
り、棒状の場合は１本でのエネルギー吸収能力に限界が
あることから、多数本を組み合わせた形で使用されるこ
とになり、いずれの場合も構造物への据え付けが複雑に
なる。
状に大別されるが、板状の場合は方向性が限られるた
め、実質的には２枚以上組み合わせて使用することにな
り、棒状の場合は１本でのエネルギー吸収能力に限界が
あることから、多数本を組み合わせた形で使用されるこ
とになり、いずれの場合も構造物への据え付けが複雑に
なる。
【０００４】特開2000−145859号では機能上の方向性を
なくすために、弾塑性ダンパーの本体として鋼管や角形
鋼管を利用しているが、鋼管や角形鋼管に変形能力を持
たせるためのスリットを軸方向に長孔状に形成している
ことから、後述のように弾塑性ダンパーの水平方向及び
鉛直方向の変形能力に限界があるため、免震支持された
上部構造が下部構造に対して過大な変形を生じたときに
弾塑性ダンパーが追従できず、破断する可能性がある。
なくすために、弾塑性ダンパーの本体として鋼管や角形
鋼管を利用しているが、鋼管や角形鋼管に変形能力を持
たせるためのスリットを軸方向に長孔状に形成している
ことから、後述のように弾塑性ダンパーの水平方向及び
鉛直方向の変形能力に限界があるため、免震支持された
上部構造が下部構造に対して過大な変形を生じたときに
弾塑性ダンパーが追従できず、破断する可能性がある。
【０００５】この発明は上記背景より、水平方向及び鉛
直方向の変形能力を高めた免震ダンパーを提案するもの
である。
直方向の変形能力を高めた免震ダンパーを提案するもの
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明ではダンパー本体
に鋼管を用い、その軸方向両端部を残して両端部間の中
間部をスパイラル状に切り落とし、両端部間の中間部
に、両端部に連続するスパイラル部を形成することによ
り、ダンパー本体の変形部分であるスパイラル部の変形
能力を高め、免震支持された上部構造の下部構造に対す
る過大な変形時にスパイラル部を破断させることなく追
従可能にする。
に鋼管を用い、その軸方向両端部を残して両端部間の中
間部をスパイラル状に切り落とし、両端部間の中間部
に、両端部に連続するスパイラル部を形成することによ
り、ダンパー本体の変形部分であるスパイラル部の変形
能力を高め、免震支持された上部構造の下部構造に対す
る過大な変形時にスパイラル部を破断させることなく追
従可能にする。
【０００７】スパイラル部は請求項２に記載のように両
端部間に１条、もしくは複数条形成され、１条の場合は
１本のコイルスプリング状に、複数条の場合は複数本の
コイルスプリングが並列的に組み合わせられた形に形成
され、形態上、曲げ変形や捩じり変形、及び鋼管の軸方
向への変形に対して変形能力の高い形になるため、両端
部間の軸方向、及び軸に垂直な方向の上部構造と下部構
造間の相対変位に自由に追従可能な形となる。
端部間に１条、もしくは複数条形成され、１条の場合は
１本のコイルスプリング状に、複数条の場合は複数本の
コイルスプリングが並列的に組み合わせられた形に形成
され、形態上、曲げ変形や捩じり変形、及び鋼管の軸方
向への変形に対して変形能力の高い形になるため、両端
部間の軸方向、及び軸に垂直な方向の上部構造と下部構
造間の相対変位に自由に追従可能な形となる。
【０００８】またダンパー本体の原形が鋼管で、方向性
がないことで、単一で水平２方向の上部構造と下部構造
間の相対変位に追従可能であるため、必要箇所に付き、
１個の免震ダンパーを設置すればよく、構造物への据え
付けが単純で済む。
がないことで、単一で水平２方向の上部構造と下部構造
間の相対変位に追従可能であるため、必要箇所に付き、
１個の免震ダンパーを設置すればよく、構造物への据え
付けが単純で済む。
【０００９】鋼管や角形鋼管の軸方向にスリットを形成
した場合に相当する、高さ方向に長いスリットが形成さ
れた板要素（ｂ×ｈ）が曲げモーメントやせん断力によ
って幅方向に変形したときの様子を図６−(a) に示す
が、板要素が高さｈを維持したまま幅方向に変形できる
量δ21は幅ｂに対して小さく（δ21＜ｂ）、(b) に示す
ように軸方向引張力によって高さ方向に変形したときの
高さ方向に変形可能な量δ22も高さｈに対して小さい
（δ22＜ｈ）。
した場合に相当する、高さ方向に長いスリットが形成さ
れた板要素（ｂ×ｈ）が曲げモーメントやせん断力によ
って幅方向に変形したときの様子を図６−(a) に示す
が、板要素が高さｈを維持したまま幅方向に変形できる
量δ21は幅ｂに対して小さく（δ21＜ｂ）、(b) に示す
ように軸方向引張力によって高さ方向に変形したときの
高さ方向に変形可能な量δ22も高さｈに対して小さい
（δ22＜ｈ）。
【００１０】このため、免震支持された上部構造が下部
構造に対して水平方向にδ21を、鉛直方向にはδ22を大
幅に超える過大な相対変位を生じたときにはダンパーが
破断する可能性が高い。
構造に対して水平方向にδ21を、鉛直方向にはδ22を大
幅に超える過大な相対変位を生じたときにはダンパーが
破断する可能性が高い。
【００１１】これに対し、本発明のダンパー部であるス
パイラル部はコイルスプリング状であるため、図７に示
すように塑性化後を含め、高さを維持したまま横方向に
変形可能な量δ11と、収縮の場合と伸長の場合のいずれ
も高さ方向に変形可能な量δ 12は板要素の場合の数倍か
ら数10倍の大きさになり、上部構造の下部構造に対する
過大な相対変位時にも破断することなく、追従可能とな
る。
パイラル部はコイルスプリング状であるため、図７に示
すように塑性化後を含め、高さを維持したまま横方向に
変形可能な量δ11と、収縮の場合と伸長の場合のいずれ
も高さ方向に変形可能な量δ 12は板要素の場合の数倍か
ら数10倍の大きさになり、上部構造の下部構造に対する
過大な相対変位時にも破断することなく、追従可能とな
る。
【００１２】スパイラル部は上部構造の下部構造に対す
る相対変位時に弾塑性変形するときの履歴減衰によって
上部構造に入力する振動エネルギーを吸収するが、塑性
変形能力の高さから高いエネルギー吸収能力を発揮す
る。
る相対変位時に弾塑性変形するときの履歴減衰によって
上部構造に入力する振動エネルギーを吸収するが、塑性
変形能力の高さから高いエネルギー吸収能力を発揮す
る。
【００１３】スパイラル部の断面積や断面形状は全長に
亘って一定にすることもあるが、請求項３に記載のよう
にスパイラル部の断面積や断面形状を鋼管の軸方向、ま
たはスパイラル部の軸方向に変化させることもある。
亘って一定にすることもあるが、請求項３に記載のよう
にスパイラル部の断面積や断面形状を鋼管の軸方向、ま
たはスパイラル部の軸方向に変化させることもある。
【００１４】例えばスパイラル部の、ある断面がその断
面における応力の大きさに対応した断面係数となるよう
に断面積や断面形状にすることで、スパイラル部を全長
に亘って均等に降伏させることができ、最も効率的にエ
ネルギーを吸収することが可能になる。
面における応力の大きさに対応した断面係数となるよう
に断面積や断面形状にすることで、スパイラル部を全長
に亘って均等に降伏させることができ、最も効率的にエ
ネルギーを吸収することが可能になる。
【００１５】またスパイラル部が鋼管の切り落としによ
って形成されることで、形態上の自由度が大きいため、
スパイラル部の形成本数、断面積や断面形状の変化の組
み合わせによってあらゆる構造物の振動特性に対応し、
多様なエネルギー吸収特性を得ることが可能になる。
って形成されることで、形態上の自由度が大きいため、
スパイラル部の形成本数、断面積や断面形状の変化の組
み合わせによってあらゆる構造物の振動特性に対応し、
多様なエネルギー吸収特性を得ることが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】この発明の免震ダンパー１は図１
に示すように鋼管２の軸方向両端部である基部2a，2aを
残して基部2a，2a間の中間部をスパイラル状に切り落と
すことで、基部2a，2a間の中間部に、両基部2a，2aに連
続するスパイラル部2bを形成したものである。
に示すように鋼管２の軸方向両端部である基部2a，2aを
残して基部2a，2a間の中間部をスパイラル状に切り落と
すことで、基部2a，2a間の中間部に、両基部2a，2aに連
続するスパイラル部2bを形成したものである。
【００１７】中間部を切り落とす前の鋼管２はそれが軸
方向圧縮力を負担したときに局部座屈を生じない程度に
設定される径厚比程度、またはそれより径厚比が小さく
なるような管厚を持てばよいが、切り落としによって残
されるスパイラル部2bには任意の方向の曲げモーメント
と捩じりモーメント及び軸方向力が作用することから、
機能上の方向性がないようにする上では図４に示すよう
に任意の水平断面においてスパイラル部2bの厚さ（管
厚）と周方向の幅の差が大きくならない程度の管厚を持
つことが好ましい。
方向圧縮力を負担したときに局部座屈を生じない程度に
設定される径厚比程度、またはそれより径厚比が小さく
なるような管厚を持てばよいが、切り落としによって残
されるスパイラル部2bには任意の方向の曲げモーメント
と捩じりモーメント及び軸方向力が作用することから、
機能上の方向性がないようにする上では図４に示すよう
に任意の水平断面においてスパイラル部2bの厚さ（管
厚）と周方向の幅の差が大きくならない程度の管厚を持
つことが好ましい。
【００１８】鋼管２には一般的な管厚の鋼管や厚肉の鋼
管が使用され、上部構造５の規模や重量、または免震ダ
ンパー１の設置数等、１個当たりの免震ダンパー１が負
担すべき水平荷重の大きさに応じて使い分けられる。基
本的には上部構造５が戸建て住宅やそれと同等程度の規
模の構造物である場合は一般的な管厚の鋼管２が使用さ
れ、それを超える集合住宅やオフィスビル、トラス構造
物等の大規模構造物に対しては厚肉の鋼管２が使用され
る。また上部構造５の対象に応じ、極厚肉の鋼管２を製
造して使用することもある。
管が使用され、上部構造５の規模や重量、または免震ダ
ンパー１の設置数等、１個当たりの免震ダンパー１が負
担すべき水平荷重の大きさに応じて使い分けられる。基
本的には上部構造５が戸建て住宅やそれと同等程度の規
模の構造物である場合は一般的な管厚の鋼管２が使用さ
れ、それを超える集合住宅やオフィスビル、トラス構造
物等の大規模構造物に対しては厚肉の鋼管２が使用され
る。また上部構造５の対象に応じ、極厚肉の鋼管２を製
造して使用することもある。
【００１９】鋼管２に対する切り落としは溶断や切削等
によって行われ、残されるスパイラル部2bは図４に示す
他、任意の断面形状に形成される。図４−(a) は鋼管２
の外周から内周へかけて幅を小さくした場合、(b) は幅
を一定にした場合、(c) は外周から内周へかけて幅を大
きくした上で、表面付近の応力の急変箇所をなくすため
に角部を面取りした場合である。
によって行われ、残されるスパイラル部2bは図４に示す
他、任意の断面形状に形成される。図４−(a) は鋼管２
の外周から内周へかけて幅を小さくした場合、(b) は幅
を一定にした場合、(c) は外周から内周へかけて幅を大
きくした上で、表面付近の応力の急変箇所をなくすため
に角部を面取りした場合である。
【００２０】スパイラル部2bは鋼管２に対する切り落と
しによって形成されることで、自由な形に形成可能であ
るため、各スパイラル部2bに付き、図４−(d) に示すよ
うに鋼管２の軸方向やスパイラル部2bの軸方向に断面積
や断面形状を連続的に変化させることもできる。
しによって形成されることで、自由な形に形成可能であ
るため、各スパイラル部2bに付き、図４−(d) に示すよ
うに鋼管２の軸方向やスパイラル部2bの軸方向に断面積
や断面形状を連続的に変化させることもできる。
【００２１】鋼管２の材料としては一般構造用炭素鋼の
他、低降伏点鋼の使用も可能であるが、安定した降伏点
と降伏後の塑性変形能力を増すために炭素鋼に対してク
ロムやモリブデン等を加えることで、材料上、吸収エネ
ルギー量を最大限に引き出すこともできる。
他、低降伏点鋼の使用も可能であるが、安定した降伏点
と降伏後の塑性変形能力を増すために炭素鋼に対してク
ロムやモリブデン等を加えることで、材料上、吸収エネ
ルギー量を最大限に引き出すこともできる。
【００２２】スパイラル部2bは図３，図１に示すように
１条乃至複数条形成され、基部2a，2a間での巻き数も任
意であるが、スパイラル部2bの形成数に応じ、１／２〜
３巻き程度が適当である。図１は４条のスパイラル部2b
を１巻き形成した場合、図３は１条のスパイラル部2bを
３巻き程度形成した場合を示す。
１条乃至複数条形成され、基部2a，2a間での巻き数も任
意であるが、スパイラル部2bの形成数に応じ、１／２〜
３巻き程度が適当である。図１は４条のスパイラル部2b
を１巻き形成した場合、図３は１条のスパイラル部2bを
３巻き程度形成した場合を示す。
【００２３】スパイラル部2bが上部から下部へかけて左
回りであるか右回りであるかの螺旋の向きは問われず、
複数条形成される場合のスパイラル2bは鋼管２の周方向
に均等に配置される。
回りであるか右回りであるかの螺旋の向きは問われず、
複数条形成される場合のスパイラル2bは鋼管２の周方向
に均等に配置される。
【００２４】免震ダンパー１は例えば図１に示すように
基部2a，2aにおいてベースプレート３，３に接合された
状態で、または直接的に上部構造５と下部構造６に接合
される。基部2a，2aをベースプレート３，３にボルト４
により接合する場合は図２に示すように基部2a，2aに端
面側から雌ねじ2cが切られる。なお、複数本のボルト４
の一部をノックピンに置き換え、ノックピンとボルト４
を併用することもある。溶接する場合は基部2a，2aをベ
ースプレート３，３に直接、もしくは開先加工して隅肉
溶接される。
基部2a，2aにおいてベースプレート３，３に接合された
状態で、または直接的に上部構造５と下部構造６に接合
される。基部2a，2aをベースプレート３，３にボルト４
により接合する場合は図２に示すように基部2a，2aに端
面側から雌ねじ2cが切られる。なお、複数本のボルト４
の一部をノックピンに置き換え、ノックピンとボルト４
を併用することもある。溶接する場合は基部2a，2aをベ
ースプレート３，３に直接、もしくは開先加工して隅肉
溶接される。
【００２５】図５−(a) ，(b) はベースプレート３の免
震ダンパー１側の面に段差を付けた場合の免震ダンパー
１とベースプレート３の取合い例を示す。(a) はベース
プレート３に免震ダンパー１の基部2aが嵌合し得る凹部
3aを形成した場合、(b) は免震ダンパー１の基部2aに凹
部2dを形成し、その凹部2dに嵌合し得る凸部3bをベース
プレート３に形成した場合である。
震ダンパー１側の面に段差を付けた場合の免震ダンパー
１とベースプレート３の取合い例を示す。(a) はベース
プレート３に免震ダンパー１の基部2aが嵌合し得る凹部
3aを形成した場合、(b) は免震ダンパー１の基部2aに凹
部2dを形成し、その凹部2dに嵌合し得る凸部3bをベース
プレート３に形成した場合である。
【００２６】ベースプレート３は上部構造５と下部構造
６のそれぞれに定着されたアンカーボルト７等によって
上部構造５と下部構造６に接合される。
６のそれぞれに定着されたアンカーボルト７等によって
上部構造５と下部構造６に接合される。
【００２７】
【発明の効果】ダンパー本体に鋼管を用い、その軸方向
両端部を残して両端部間の中間部をスパイラル状に切り
落とすことで、両端部間の中間部に、両端部に連続する
スパイラル部を形成するため、変形する部分であるスパ
イラル部の変形能力が高まり、免震支持された上部構造
の下部構造に対する過大な変形時にも破断することなく
追従することが可能になる。
両端部を残して両端部間の中間部をスパイラル状に切り
落とすことで、両端部間の中間部に、両端部に連続する
スパイラル部を形成するため、変形する部分であるスパ
イラル部の変形能力が高まり、免震支持された上部構造
の下部構造に対する過大な変形時にも破断することなく
追従することが可能になる。
【００２８】またダンパー本体の原形が鋼管であること
で、任意の水平方向の上部構造と下部構造間の相対変位
に追従可能であるため、必要箇所に付き、１個の免震ダ
ンパーを設置すればよく、構造物への据え付けが単純で
済む。
で、任意の水平方向の上部構造と下部構造間の相対変位
に追従可能であるため、必要箇所に付き、１個の免震ダ
ンパーを設置すればよく、構造物への据え付けが単純で
済む。
【００２９】請求項３ではスパイラル部の断面積や断面
形状を鋼管の軸方向、またはスパイラル部の軸方向に変
化させ、例えば各部分の応力の大きさに対応した断面積
や断面形状にすることで、スパイラル部を全長に亘って
均等に降伏させることができるため、エネルギーの吸収
効率が向上する。
形状を鋼管の軸方向、またはスパイラル部の軸方向に変
化させ、例えば各部分の応力の大きさに対応した断面積
や断面形状にすることで、スパイラル部を全長に亘って
均等に降伏させることができるため、エネルギーの吸収
効率が向上する。
【図１】免震ダンパーの製作例とその設置状態を示した
立面図である。
立面図である。
【図２】免震ダンパーの端面を示した平面図である。
【図３】免震ダンパーの他の製作例を示した斜視図であ
る。
る。
【図４】(a) 〜(d) はスパイラル部の断面形状例を示し
た横断面図である。
た横断面図である。
【図５】(a) ，(b) は免震ダンパーとベースプレートの
他の取合い例を示した立面図である。
他の取合い例を示した立面図である。
【図６】(a) は板要素の幅方向の変形時の様子を示した
立面図、(b) は高さ方向の変形時の様子を示した立面図
である。
立面図、(b) は高さ方向の変形時の様子を示した立面図
である。
【図７】本免震ダンパーの横方向と高さ方向の変形時の
様子を示した立面図である。
様子を示した立面図である。
１……免震ダンパー、２……鋼管、2a……基部、2b……
スパイラル部、2c……雌ねじ、2d……凹部、３……ベー
スプレート、3a……凹部、3b……凸部、４……ボルト、
５……上部構造、６……下部構造、７……アンカーボル
ト。
スパイラル部、2c……雌ねじ、2d……凹部、３……ベー
スプレート、3a……凹部、3b……凸部、４……ボルト、
５……上部構造、６……下部構造、７……アンカーボル
ト。
Claims (3)
- 【請求項１】 鋼管の軸方向両端部を除く中間部をスパ
イラル状に切り落として形成され、両端部と、両端部に
連続し、中間部に残されるスパイラル部からなる免震ダ
ンパー。 - 【請求項２】 スパイラル部は１条、もしくは複数条形
成されている請求項１記載の免震ダンパー。 - 【請求項３】 スパイラル部の断面積、もしくは断面形
状が鋼管の軸方向、またはスパイラル部の軸方向に変化
している請求項１、もしくは請求項２記載の免震ダンパ
ー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001029343A JP2002227898A (ja) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | 免震ダンパー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001029343A JP2002227898A (ja) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | 免震ダンパー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002227898A true JP2002227898A (ja) | 2002-08-14 |
Family
ID=18893702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001029343A Withdrawn JP2002227898A (ja) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | 免震ダンパー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002227898A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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