JP2003156098A - 制振ダンパー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所期の制振性能を長期間に亘り安定維持でき
るだけの高い座屈強度を確保しつつ、組立工数の低減、
組立作業効率及び組立精度の向上を図ってコストダウン
と仕上がり品質の一定化を実現できるようにする。 【解決手段】 第１剛性部材用の複数の不等辺不等厚山
形鋼１と第２剛性部材用の不等辺不等厚山形鋼２とを、
それらの長辺面部１ａ，２ａが互いに平行で、かつ、短
辺面部１ｂ，２ｂが互いに異なる方向に延在される姿勢
で配置し、両山形鋼１，２の対向する長辺面部１ａ，２
ａ間にはエネルギー吸収材としての粘弾性体５とその肉
厚保持用の間隔維持部材６が介在されているとともに、
複数の不等辺不等厚山形鋼１，２は、それらの短辺面部
１ｂ，２ｂ同士を当接させた状態で相互に固定連結して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は制振ダンパー装置に
関する。詳しくは、ビル等の建造物に風圧や地震等によ
る層間変位力が働いたとき、その変位（振動）エネルギ
ーを吸収させて建造物の揺れ動きや振動を減衰させるよ
うに、既存あるいは新築の建造物における構造用骨組内
にブレースや方杖等として組み込んで用いられる制振ダ
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は、一般的に
互いに間隔を隔てて平行に配置された複数の鋼板等の第
１剛性部材と、これら複数の第１剛性部材の隣接部材間
の中間位置にそれら第１剛性部材に対し平行に配置され
た少なくとも一つの鋼板等の第２剛性部材との対向面間
にそれぞれ粘弾性体等のエネルギー吸収材を層状に介在
させてなり、地震等によって構造用骨組に層間変位力が
働いて第１剛性部材と第２剛性部材が相対変位したと
き、その変位エネルギーを層状のエネルギー吸収材のせ
ん断変形で吸収させることにより、建造物の揺れ動きや
振動を減衰する制振性能を発揮するように構成されてい
る。

【０００３】ところで、上記のごとくエネルギー吸収材
のせん断変形特性を利用して制振性能を発揮する制振ダ
ンパー装置においては、所期の制振性能を安定維持する
上で、エネルギー吸収材が本来有するエネルギー吸収性
能を低下させないようにすることが重要である。そうす
るためには、エネルギー吸収材に過度な圧縮や曲げ、ね
じれ等のせん断以外の変形力が加わらないようにするこ
と、つまり、ブレースや方杖等としての実使用状態で多
大な引張り力や圧縮力を負担する第１，第２剛性部材が
座屈変形したり、曲がり変形したりしないような十分な
座屈強度を持たせることが要求される。

【０００４】このような高い座屈強度を持つ制振ダンパ
ー装置３０として、従来、例えば図５に示すように、互
いに間隔を隔ててダンパー長手方向に沿って平行に対向
位置する左右両側板２０，２０及びこれら左右両側板２
０，２０間の中間位置に配置される中間板２１を共に偏
平な鋼板（第１剛性部材）から構成するとともに、左右
両側板２０，２０のダンパー長手方向に対して直交する
方向の両端部間に亘って溝形鋼２２，２２をボルト・ナ
ット等により固定連結する一方、左右両側板２０，２０
と中間板２１との間にこれら各板２０，２０，２１に対
して平行に配置された摺動板２３，２３も偏平な鋼板
（第２剛性部材）から構成し、かつ、左右両側板２０，
２０及び中間板２１と各摺動板２３，２３との間に形成
される隙間にそれぞれエネルギー吸収材の一例となる粘
弾性体２４，２４を介在して構成されたものが提案され
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の従来の制振
ダンパー装置は、溝形鋼２２，２２と左右両側板２０，
２０とにより中空直方体が形成されることから、非常に
高い座屈強度を確保することが可能であり、これによっ
て、実使用状態で多大な引張り力や圧縮力を負担して
も、第１及び第２剛性部材である偏平鋼板２０，２１及
び２３が座屈変形したり、曲がり変形したりすることが
なくなり、そのため、粘弾性体２４，２４本来のエネル
ギー吸収性能を低下させることなく、所期の制振性能を
長期間に亘り安定維持することができるという利点を有
する反面、溝形鋼と寸法が異なる複数種の偏平鋼板との
組み合わせであるから、構成部材点数が多く、それだけ
ボルト・ナット等の固定具の使用個数及び組立工数も多
くなるとともに、全体重量が大きくなりやすい。加え
て、形状及び寸法の異なる複数種類の構成部材を用いる
ので、各構成部材毎の寸法公差が相乗じて、組立時にお
ける位置合わせ精度に狂いを生じやすく、その結果、組
立作業が煩雑になりコストアップを招くばかりでなく、
製品（ダンパー装置）の仕上がり品質にもばらつきを発
生しやすいという問題があった。

【０００６】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、所期の制振性能を長期間に亘り安定維持でき
るだけの高い座屈強度を確保しつつ、組立工数の低減、
組立作業効率及び組立精度の向上を図ってコストダウン
と仕上がり品質の一定化を実現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。

【０００７】

【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、互いに間隔を隔
てて平行状態に配置された複数の第１剛性部材と、この
複数の第１剛性部材の隣接部材間の中間位置にそれら第
１剛性部材に対し平行に配置された少なくとも一つの第
２剛性部材と、これら第１及び第２剛性部材の対向面間
に挟在されたエネルギー吸収材とを備えてなる制振ダン
パー装置であって、上記第１及び第２剛性部材全てに不
等辺山形鋼を使用し、第１剛性部材用の複数の不等辺山
形鋼と第２剛性部材用の少なくとも一つの不等辺山形鋼
とは、それらの長辺面部がエネルギー吸収材を挟在させ
る対向面となり、かつ、それらの短辺面部が互いに異な
る方向に延在される姿勢で配置されているとともに、第
１及び第２剛性部材用の複数の不等辺山形鋼は、それら
の長辺面部同士が所定間隔に保持されるように短辺面部
同士を当接させた状態で相互に固定されていることを特
徴とするものである。

【０００８】上記構成の本発明によれば、第１剛性部材
及び第２剛性部材として不等辺山形鋼を使用することに
よって、ダンパー装置の実使用状態で多大な引張り力や
圧縮力を負担したとしても、各剛性部材が座屈変形した
り、曲がり変形したりすることのない高い座屈強度を発
揮し、エネルギー吸収材に過度の圧縮や曲げ、ねじれ等
のせん断以外の変形力を加えないので、エネルギー吸収
材が本来有するエネルギー吸収性能を低下することがな
く、所期の制振性能を長期間に亘り安定よく維持するこ
とが可能である。また、複数の剛性部材の全てに同一形
状、同一寸法の不等辺山形鋼を用いることで、構成部材
の種類、部材点数が少なくなり、それに伴いボルト・ナ
ット等の固定具の使用種類、使用個数も少なくなるため
に、それだけ組立作業が単純化されるとともに、組立工
数の低減も図れ、製品全体の製作コストの著しい低減が
可能である。加えて、複数の第１剛性部材及び第２剛性
部材として用いる不等辺山形鋼は、それらの短辺面部同
士を当接させた状態で相互に固定すればよいので、組立
時の位置合わせ精度がよくなり、組立作業効率及び組立
精度の向上が図れるとともに、不等辺山形鋼の使用個数
に関係なく、仕上がり寸法及び品質にばらつきが発生せ
ず、外観寸法及び品質の一定化したダンパー装置を得る
ことが可能である。

【０００９】上記構成の制振ダンパー装置における第１
及び第２剛性部材用の不等辺山形鋼としては、不等辺等
厚山形鋼を使用してもよいが、請求項２に記載のよう
に、それらの長辺面部の厚さが短辺面部の厚さよりも薄
い不等辺不等厚山形鋼を使用することが好ましい。この
場合は、不等辺山形鋼の使用に伴い十分に高い座屈強度
を保持しながら、ダンパー装置全体の一層のコストダウ
ン、軽量化を図ることができる。

【００１０】また、上記構成の制振ダンパー装置におい
て、請求項３に記載のように、第１及び第２剛性部材用
の不等辺山形鋼の対向面となる長辺面部間に、エネルギ
ー吸収材の肉厚を保持する間隔維持部材を介在させる構
成を採用する場合は、ダンパー装置の実使用状態での無
負荷時や実負荷動作時にエネルギー吸収材の厚み方向に
圧縮荷重が付加されたとしても、その荷重を間隔維持部
材で受け止めてエネルギー吸収材のせん断厚みをそれの
層全域に亘って一定に保持することが可能であり、これ
によって、エネルギー吸収材の応力緩和や永久歪みの発
生を防ぎ、エネルギー吸収性能を良好に保持して長期間
使用後においても所定の制振性能を最大限に発揮させる
ことができる。

【００１１】さらに、上記の間隔維持部材としては、請
求項４に記載のように、焼付け防止処理された金属部材
もしくは低摩擦部材を用いることが望ましい。また、こ
の間隔維持部材を、請求項５に記載のように、エネルギ
ー吸収材の周辺全域を囲む状態に配置することによっ
て、エネルギー吸収材として、流動性及び温度依存性の
高い粘弾性体や熱可塑性エラストマーを用いる場合で
も、そのエネルギー吸収材の流出や温度変化に伴う性能
劣化を間隔維持部材で防いで、エネルギー吸収材の性能
を安定維持することができる。

【００１２】なお、本発明に係る制振ダンパー装置にお
けるエネルギー吸収材としては、粘弾性体、熱可塑性エ
ラストマーの他に、ウレタンアスファルト系ゴム等の弾
性体や高減衰ゴムを用いてもよい。

【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は本発明に係るブレースタ
イプの制振ダンパー装置の全体側面図であり、この制振
ダンパー装置１０は、第１剛性部材用の三つの不等辺不
等厚山形鋼１…と、これら不等辺不等厚山形鋼１…と同
一の断面形状、断面寸法を有する第２剛性部材用の二つ
の不等辺不等厚山形鋼２，２とを、図２に明示するよう
に、それらの長辺面部１ａ…及び２ａ，２ａが互いに一
定の間隔を隔てて平行状態に位置し、かつ、それらの短
辺面部１ｂ…及び２ｂ，２ｂが互いに異なる方向に延在
される姿勢に配置して構成されている。

【００１４】上記第１剛性部材用の三つの不等辺不等厚
山形鋼１…は、それらの長辺面部１ａ…同士が所定間隔
に保持されるように、それらの短辺面部１ｂ…同士をダ
ンパー幅方向で当接させてそれら当接する短辺面部１
ｂ，１ｂ…間をボルト・ナット３…で締付け固定するこ
とで相互に固定連結されている一方、第２剛性部材用の
二つの不等辺不等厚山形鋼２，２も、それらの長辺面部
２ａ，２ａ同士が所定間隔に保持されるように、それら
の短辺面部２ｂ，２ｂ同士をダンパー幅方向で当接させ
てそれら当接短辺面部２ｂ，２ｂ間をボルト・ナット４
で締付け固定することで相互に固定連結されている。

【００１５】上記第１剛性部材用の各不等辺不等厚山形
鋼１…の長辺面部１ａ…とこれに平行な第２剛性部材用
の各不等辺不等厚山形鋼２，２の長辺面部２ａ，２ａと
の対向面間にはそれぞれ、図２に示すように、エネルギ
ー吸収材の一例となる粘弾性体５…が層状に挟在されて
いるとともに、これら粘弾性体５…の周辺全域を取り囲
む状態で上記不等辺不等厚山形鋼１…の長辺面部１ａ…
と不等辺不等厚山形鋼２，２の長辺面部２ａ，２ａ同士
の対向面間には、粘弾性体５…の肉厚を保持する間隔維
持部材６…が介在されている。これら間隔維持部材６…
としては、焼付け防止処理が施された鋼製部材もしくは
ＭＣナイロン等の低摩擦部材が使用されているが、鋼球
等を用いてもよい。

【００１６】上記制振ダンパー装置１０の長手方向の一
端部側には、第１剛性部材用の三つの不等辺不等厚山形
鋼１…のうち、ダンパー厚み方向の中間に位置する一つ
の不等辺不等厚山形鋼１のみを制振作用領域Ｌよりもダ
ンパー長手方向の外方へ延出させて、建造物における構
造用骨組の四隅部に固着されたガゼットプレートの一つ
にボルト接合可能なボルト孔７…を有する接合部１０Ａ
が形成されている。また、制振ダンパー装置１０の長手
方向の他端部側には、図３に明示するように、第２剛性
部材用の二つの不等辺不等厚山形鋼２，２の端部で制振
作用領域Ｌよりもダンパー長手方向の外方へ突出する部
分２ｃ，２ｃをダンパー厚み方向中間側に折曲げて相互
に重ね合わせるとともに、その重ね合わせ部分２ｃ，２
ｃに別の短い不等辺不等厚山形鋼８をさらに重ね合わせ
固定し、その重ね合わせ固定した短い不等辺不等厚山形
鋼８のみをダンパー長手方向の外方へ延出させて、上記
ガゼットプレートの他の一つにボルト接合可能なボルト
孔９…を有する接合部１０Ｂが形成されている。

【００１７】上記のように構成された制振ダンパー装置
１０は、図４に示すように、ダンパー長手方向両端の接
合部１０Ａ，１０Ｂを、建造物における鉄骨柱１１と鉄
骨梁１２とからなる構造用骨組１３の対角線方向に位置
するガゼットプレート１４，１４にそれぞれボルト接合
することで、構造用骨組１３の耐震補強用のブレースあ
るいは耐震補強用の方杖として用いられる。そして、こ
のような使用態様で、建造物に風圧や地震等による層間
変位力が働いて構造用骨組１３の鉄骨柱１１と鉄骨梁１
２間に相対変位を生じたとき、制振ダンパー装置１０の
不等辺不等厚山形鋼１…と２，２がダンパー長手方向に
相対的に摺動変位して、その変位エネルギーが粘弾性体
５…のせん断変形によって吸収されることになり、建造
物の揺れ動きや振動を減衰するといった制振性能を発揮
することになる。

【００１８】ここで、ダンパー用第１及び第２剛性部材
の全てに不等辺不等厚山形鋼１…，２，２を使用するこ
とにより、制振ダンパー装置１０の実使用状態で多大な
引張り力や圧縮力を負担したとしても、各剛性部材が座
屈変形したり、曲がり変形したりすることのない高い座
屈強度を発揮し、粘弾性体５…に過度の圧縮や曲げ、ね
じれ等のせん断以外の変形力を加えることがないので、
粘弾性体５…が本来有するエネルギー吸収性能の低下が
なく、所期の制振性能を長期間に亘り安定よく維持する
ことが可能である。

【００１９】また、上記の制振作用時において、相対的
に摺動変位する不等辺不等厚山形鋼１…と２，２との間
には間隔維持部材６…が介在されており、これら間隔維
持部材６…によって摩擦抵抗力が発生し、この摩擦抵抗
による減衰作用の働きによって変位エネルギーの吸収能
が一段と高められて制振性能が著しく向上されることに
なる。さらに、間隔維持部材６…の存在により、制振ダ
ンパー装置１０の無負荷時や実負荷動作時に粘弾性体５
…に厚み方向の圧縮荷重が付加されることがあったとし
ても、その荷重を間隔維持部材６…で受け止めて粘弾性
体５…の層厚を層全域に亘って一定に保持することが可
能であり、これによって、粘弾性体５…の応力緩和（流
れ出し）や永久歪みの発生等を防ぎ、粘弾性体５…のエ
ネルギー吸収性能を良好に保持して長期間使用後におい
ても所定の制振性能を最大限に発揮させることができ
る。

【００２０】なお、上記実施の形態では、第１剛性部材
用の不等辺不等厚山形鋼１の三つと第２剛性部材用の不
等辺不等厚山形鋼２の二つとを組立てた制振ダンパー装
置について説明したが、第１剛性部材用の不等辺不等厚
山形鋼１の二つと第２剛性部材用の不等辺不等厚山形鋼
２の一つとを組立てものでも、四つ以上の第１剛性部材
用の不等辺不等厚山形鋼１と三つ以上の第２剛性部材用
の不等辺不等厚山形鋼２とを組立てたものであってもよ
く、かつ、不等辺不等厚山形鋼に代えて、不等辺等厚山
形鋼を用いてもよい。

【００２１】また、上記実施の形態で示した構成の制振
ダンパー装置１０においては、第１剛性部材用の不等辺
不等厚山形鋼１と第２剛性部材用の不等辺不等厚山形鋼
２とがダンパー幅方向でも相対的に摺動変位可能で、そ
の方向の変位も粘弾性体５のせん断変形によって吸収す
ることができるが、ダンパー幅方向の変位力が働かない
ような箇所あるいは設置姿勢で用いられる制振ダンパー
装置の場合は、図２の仮想線に示すように、一つの第１
剛性部材用の不等辺不等厚山形鋼１と第２剛性部材用の
不等辺不等厚山形鋼２との間に亘ってアングル状の拘束
部材１１を固定連結してダンパー幅方向の相対摺動変位
を拘束するように構成してもよい。また、この拘束部材
１１と第２剛性部材用の不等辺不等厚山形鋼２の短辺面
部２ｂとの間に第１剛性部材用の不等辺不等厚山形鋼１
と第２剛性部材用の不等辺不等厚山形鋼２とのダンパー
幅方向Ｚへの一定範囲内での相対変位を許容するクリア
ランスを設けてもよい。

【００２２】また、上記実施の形態では、第１剛性部材
用の三つの不等辺不等厚山形鋼１及び第２剛性部材用の
二つの不等辺不等厚山形鋼２を相互に固定する手段とし
て、それらの短辺面部１ｂ，２ｂの当接箇所をボルト・
ナット３，４で締付け固定する手段を採用したが、各短
辺面部１ｂ，２ｂに雌ねじ部をタップ加工し、その雌ね
じ部にボルトをねじ込む形式であってもよい。

【００２３】さらに、上記実施の形態では、ブレースタ
イプの制振タンパー装置への適用例について説明した
が、制振壁タイプや間柱タイプなどあらゆる制振ダンパ
ー装置に適用することも可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上要するに、本発明によれば、ダンパ
ー装置の実使用状態で多大な引張り力や圧縮力を負担す
ることになる第１剛性部材及び第２剛性部材全てに同一
形状、同一寸法の不等辺山形鋼を使用することにより、
高い座屈強度を確保して所期の制振性能を長期間に亘り
安定維持することができるだけでなく、構成部材の種類
数、部材点数を減少し、かつ、それに伴ってボルト・ナ
ット等の固定具の使用種類、使用個数も減少するため
に、組立作業の単純化及び組立工数の低減が図れ、製品
全体の製作コストを著しく低減することができる。しか
も、複数の第１剛性部材及び第２剛性部材として用いる
不等辺山形鋼の短辺面部同士を当接させた状態で相互に
固定すればよいので、組立時の位置合わせ精度がよくな
り、組立作業効率及び組立精度を向上することができ、
不等辺山形鋼の使用個数に関係なく、仕上がり寸法及び
品質にばらつきが発生せず、外観寸法及び品質の一定化
したダンパー装置を得ることができるという効果を奏す
る。

【００２５】特に、請求項３及び４のように、第１及び
第２剛性部材用の不等辺山形鋼の対向面となる長辺面部
間に、焼付け防止処理された金属部材もしくは低摩擦部
材といったエネルギー吸収材の肉厚を保持する間隔維持
部材を介在させる構成を採用することにより、ダンパー
装置の実使用状態での無負荷時や実負荷動作時にエネル
ギー吸収材の厚み方向に圧縮荷重が付加されたとして
も、その荷重を間隔維持部材で受け止めてエネルギー吸
収材のせん断厚みをそれの層全域に亘って一定に保持す
ることができ、エネルギー吸収材の応力緩和や永久歪み
の発生を防いでエネルギー吸収性能を良好に保持して長
期間使用後においても所定の制振性能を最大限に発揮さ
せることができる。

【００２６】また、請求項５のように、間隔維持部材
を、エネルギー吸収材の周辺全域を囲む状態に配置する
構成とすることによって、エネルギー吸収材として、流
動性及び温度依存性の高い粘弾性体や熱可塑性エラスト
マーを用いる場合でも、そのエネルギー吸収材の流出や
温度変化に伴う性能劣化を間隔維持部材で防いで、エネ
ルギー吸収材の性能を安定維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るブレースタイプの制振ダンパー装
置の全体側面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿った拡大縦断面図である。

【図３】図１のＹ−Ｙ線に沿った縦断面図である。

【図４】本発明に係るブレースタイプの制振ダンパー装
置の使用状態を示す側面図である。

【図５】従来の制振ダンパー装置の縦断正面図である。

【符号の説明】

１ 第１剛性部材用の不等辺不等厚山形鋼 １ａ 長辺面部 １ｂ 短辺面部 ２ 第２剛性部材用の不等辺不等厚山形鋼 ２ａ 長辺面部 ２ｂ 短辺面部 ５ 粘弾性体（エネルギー吸収材の一例） ６ 間隔維持部材 １０ 制振ダンパー装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2E001 DG01 DG02 EA06 FA01 FA02 FA03 FA73 GA01 GA53 HB02 HD03 HD11 HE01 HE03 HF16 KA03 LA01 LA11 3J048 AA02 BA17 BD04 BD06 BD08 BG06 EA38

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに間隔を隔てて平行状態に配置され
   た複数の第１剛性部材と、この複数の第１剛性部材の隣
   接部材間の中間位置にそれら第１剛性部材に対し平行に
   配置された少なくとも一つの第２剛性部材と、これら第
   １及び第２剛性部材の対向面間に挟在されたエネルギー
   吸収材とを備えてなる制振ダンパー装置であって、 上記第１及び第２剛性部材全てに不等辺山形鋼を使用
   し、 第１剛性部材用の複数の不等辺山形鋼と第２剛性部材用
   の少なくとも一つの不等辺山形鋼とは、それらの長辺面
   部がエネルギー吸収材を挟在させる対向面となり、か
   つ、それらの短辺面部が互いに異なる方向に延在される
   姿勢で配置されているとともに、 第１及び第２剛性部材用の複数の不等辺山形鋼は、それ
   らの長辺面部同士が所定間隔に保持されるように短辺面
   部同士を当接させた状態で相互に固定されていることを
   特徴とする制振ダンパー装置。
2. 【請求項２】 上記第１及び第２剛性部材用の不等辺山
   形鋼として、それらの長辺面部の厚さが短辺面部の厚さ
   よりも薄い不等辺不等厚山形鋼が使用されている請求項
   １に記載の制振ダンパー装置。
3. 【請求項３】 上記第１及び第２剛性部材用の不等辺山
   形鋼の対向面となる長辺面部間には、エネルギー吸収材
   の肉厚を保持する間隔維持部材が介在されている請求項
   １または２に記載の制振ダンパー装置。
4. 【請求項４】 上記間隔維持部材が、焼付け防止処理さ
   れた金属部材もしくは低摩擦部材である請求項３に記載
   の制振ダンパー装置。
5. 【請求項５】 上記間隔維持部材が、エネルギー吸収材
   の周辺全域を囲む状態に配置されている請求項３または
   ４に記載の制振ダンパー装置。
6. 【請求項６】 上記エネルギー吸収材が、ウレタンアス
   ファルト系もしくはゴム系粘弾性体、弾性体、高減衰ゴ
   ム、熱可塑性エラストマーの中から選択された一つであ
   る請求項１ないし５のいずれかに記載の制振ダンパー装
   置。