JP2004132414A - 粘弾性ダンパーの構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】０．５Ｈｚ以上の高速な振動に対して、金属板と高減衰材料との接着部近傍に発生する異常な変形を抑止することが出来ると共に、破断性能を改善することが出来る粘弾性ダンパーの構造を提供することにある。
【解決手段】粘弾性ダンパー１１は、鋼板等の金属板２ａと２ｂ、２ｂと２ｃ、２ｃと２ｄ、２ｄと２ｅの間に高減衰材料１３を介在させて一体的に加硫接着されている。前記高減衰材料１３の自由表面部１３ａには、高減衰材料１３の変形に追従し、かつ復元性を有する弾性材料１４が配設してある。前記高減衰材料１３は、等価減衰定数（Ｈｅｑ） が、０．２ より大きい粘弾性体（ゴム状弾性体）または粘性体で構成され、また復元性を有する弾性材料１４としては、等価減衰定数（Ｈｅｑ） が、０．２ 以下の粘弾性体で構成するものである。
【選択図】 図１
【解決手段】粘弾性ダンパー１１は、鋼板等の金属板２ａと２ｂ、２ｂと２ｃ、２ｃと２ｄ、２ｄと２ｅの間に高減衰材料１３を介在させて一体的に加硫接着されている。前記高減衰材料１３の自由表面部１３ａには、高減衰材料１３の変形に追従し、かつ復元性を有する弾性材料１４が配設してある。前記高減衰材料１３は、等価減衰定数（Ｈｅｑ） が、０．２ より大きい粘弾性体（ゴム状弾性体）または粘性体で構成され、また復元性を有する弾性材料１４としては、等価減衰定数（Ｈｅｑ） が、０．２ 以下の粘弾性体で構成するものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粘弾性ダンパーの構造に係わり、更に詳しくは地震等の速い繰返し振動に対して高い減衰性能を発揮すると共に、復元機能を具備させた粘弾性ダンパーの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビル等の高層構造物の上下梁間には、風や中小地震による小さな揺れから大地震による大きな揺れに至るまで幅広く制振効果を発揮させるために、粘弾性ダンパーを介在させることが知られている。
【０００３】
上記の粘弾性ダンパー１の構成としては、例えば、図３に示すように鋼板等の金属板２ａと２ｂ、２ｂと２ｃ、２ｃと２ｄ、２ｄと２ｅの間に高減衰ゴム材料３を介在させて一体的に加硫接着することにより構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２８３２２４号公報（第２頁〜第３頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような高減衰性能をもつ粘弾性ダンパーを用いて性能の評価を行う場合、粘弾性ダンパーに対して、０．５Ｈｚ以上での速い繰返し振動を与えた時、高減衰性を有するゴム材料は復元機能が不足するために速い速度での追従性が悪くなる。
【０００６】
そのため、図４に示すように、剪断変形時に発生する金属板２ａと２ｂ、２ｂと２ｃ、２ｃと２ｄ、２ｄと２ｅと高減衰ゴム材料３との接着部近傍Ｘに発生する歪み集中のために、繰返し振動後、図４に示すように異常な変形を生じる。特に歪みが集中する部分のゴムが伸び切り、高減衰ゴム材料３のゴム自体復元性が低いため異常な変形を示し、終局には限界性能（破断性能）が著しく低下すると言う問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、０．５Ｈｚ以上の高速な繰返し振動に対して、金属板と高減衰材料との接着部近傍に発生する異常な変形を抑止することが出来ると共に、破断性能を改善することが出来る粘弾性ダンパーの構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するため、高減衰材料の自由表面部に、高減衰材料の変形に追従し、かつ復元性を有する弾性材料を配設したことを要旨とするものである。
【０００９】
また、前記高減衰材料が、等価減衰定数（Ｈｅｑ） が０．２ より大きい粘弾性体または粘性体であり、前記復元性を有する弾性材料が、等価減衰定数（Ｈｅｑ） が０．２ 以下の粘弾性体であることを要旨とするものである。
【００１０】
この発明は、上記のように構成され、高減衰材料の自由表面部に、高減衰材料の変形に追従し、かつ復元性を有する弾性材料を配設したことにより、０．５Ｈｚ以上の高速な振動に対して、金属板と高減衰材料との接着部近傍に発生する異常な変形を抑止することが出来ると共に、破断性能を改善することが出来る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。
【００１２】
図１は、この発明を実施した粘弾性ダンパーの断面図を示し、この粘弾性ダンパー１１は、鋼板等の金属板２ａと２ｂ、２ｂと２ｃ、２ｃと２ｄ、２ｄと２ｅの間に高減衰材料１３を介在させて一体的に加硫接着されている。
【００１３】
なお、この発明の実施形態では、高減衰材料１３を４層積層した場合を示しているが、１層以上の高減衰材料１３を積層する場合に適用することも可能である。
【００１４】
また、前記高減衰材料１３の自由表面部１３ａには、図２に示すように、高減衰材料１３の変形に追従し、かつ復元性を有する弾性材料１４が配設してある。
【００１５】
前記高減衰材料１３は、等価減衰定数（Ｈｅｑ） が、０．２ より大きい粘弾性体（ゴム状弾性体）または粘性体で構成され、また弾性材料１４としては、等価減衰定数（Ｈｅｑ） が、０．２ 以下の粘弾性体（ゴム状弾性体等）で構成するものである。
【００１６】
なお、高減衰材料１３の材料については、特に限定されず、また等価減衰定数（Ｈｅｑ） の上限は特に限定されない。また、弾性材料１４については、粘弾性ダンパーの等価減衰定数（Ｈｅｑ） を適正とするために、０．２ 以下、好ましくは０．０５を下限とするものである。
【００１７】
ここで、等価減衰定数（Ｈｅｑ） とは、高減衰ゴム等の非線形な復元力特性を、等価な線形の復元力と減衰に置き換えたときの減衰のことを言う。図５に示すように、履歴ループが囲む面積ΔＷと履歴ループの最大変位点Ａ、最少変位点Ｂを結んだ直線でできる三角形の面積Ｗとの面積比を等価減衰定数と言う。
【００１８】
等価減衰定数（Ｈｅｑ） ＝１／π×ΔＷ／Ｗ＝等価粘性減衰定数
この発明の実施形態では、従来のような単一の高減衰材料１３のみを使用することなく、高減衰材料１３の減衰性能よりも低い弾性材料１４を復元バネとして高減衰材料１３の自由表面部１３ａに配設することで、０．５Ｈｚ以上の高速な振動に対して、金属板と高減衰材料との接着部近傍に発生する異常な変形を抑止することが出来るのである。
【００１９】
次に、この発明の実施例（図１）及び比較例（図３）を以下の表１に示す。
【００２０】
なお、等価減衰定数（Ｈｅｑ） は、二軸剪断試験機により、０．５Ｈｚ 、１５０％歪み時について求めたものである。また、この発明の実施例の高減衰材料と、高減衰材料の減衰性能よりも低い弾性材料との体積比率は、０．６４である。
【００２１】
【表１】
【００２２】
以上の結果から、高減衰材料と、高減衰材料の減衰性能よりも低い弾性材料との体積比率は、高減衰材料で、０．６以上、１．０未満が好ましい。ここで、高減衰材料の体積比率が、０．６未満となると減衰性能が悪くなるためである。
【００２３】
以上のように、高減衰材料１３の自由表面部１３ａに、高減衰材料１３の変形に追従し、かつ復元性を有する弾性材料１４を配設したことにより、０．５Ｈｚ以上の高速な振動に対して、金属板２ａと２ｂ、２ｂと２ｃ、２ｃと２ｄ、２ｄと２ｅと高減衰材料１３との接着部近傍に発生する異常な変形を抑止することが出来ると共に、破断性能を改善することが出来る。
【００２４】
また弾性材料は、特に限定されないが、耐候性の良いクロロプレンゴム等のゴム状弾性体で構成することで、高減衰材料のオゾンや紫外線等に対しても対応でき、クラック等の早期発生を有効に防止することが出来るものである。
【００２５】
【発明の効果】
この発明は、上記のように高減衰材料の自由表面部に、高減衰材料の変形に追従し、かつ復元性を有する弾性材料を配設したので、０．５Ｈｚ以上の高速な振動に対して、金属板と高減衰材料との接着部近傍に発生する異常な変形を抑止することが出来ると共に破断性能を改善することが出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施した粘弾性ダンパーの断面図である。
【図２】復元性を有する弾性材料で覆った高減衰材料の平面図である。
【図３】従来の粘弾性ダンパーの断面図である。
【図４】剪断変形時における高減衰材料の異常変形状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 粘弾性ダンパー
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ 金属板
３ 高減衰ゴム材料 １１ 粘弾性ダンパー
１３ 高減衰材料
１３ａ 高減衰材料の自由表面部
１４ 復元性を有する弾性材料
【発明の属する技術分野】
この発明は、粘弾性ダンパーの構造に係わり、更に詳しくは地震等の速い繰返し振動に対して高い減衰性能を発揮すると共に、復元機能を具備させた粘弾性ダンパーの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビル等の高層構造物の上下梁間には、風や中小地震による小さな揺れから大地震による大きな揺れに至るまで幅広く制振効果を発揮させるために、粘弾性ダンパーを介在させることが知られている。
【０００３】
上記の粘弾性ダンパー１の構成としては、例えば、図３に示すように鋼板等の金属板２ａと２ｂ、２ｂと２ｃ、２ｃと２ｄ、２ｄと２ｅの間に高減衰ゴム材料３を介在させて一体的に加硫接着することにより構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２８３２２４号公報（第２頁〜第３頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような高減衰性能をもつ粘弾性ダンパーを用いて性能の評価を行う場合、粘弾性ダンパーに対して、０．５Ｈｚ以上での速い繰返し振動を与えた時、高減衰性を有するゴム材料は復元機能が不足するために速い速度での追従性が悪くなる。
【０００６】
そのため、図４に示すように、剪断変形時に発生する金属板２ａと２ｂ、２ｂと２ｃ、２ｃと２ｄ、２ｄと２ｅと高減衰ゴム材料３との接着部近傍Ｘに発生する歪み集中のために、繰返し振動後、図４に示すように異常な変形を生じる。特に歪みが集中する部分のゴムが伸び切り、高減衰ゴム材料３のゴム自体復元性が低いため異常な変形を示し、終局には限界性能（破断性能）が著しく低下すると言う問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、０．５Ｈｚ以上の高速な繰返し振動に対して、金属板と高減衰材料との接着部近傍に発生する異常な変形を抑止することが出来ると共に、破断性能を改善することが出来る粘弾性ダンパーの構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するため、高減衰材料の自由表面部に、高減衰材料の変形に追従し、かつ復元性を有する弾性材料を配設したことを要旨とするものである。
【０００９】
また、前記高減衰材料が、等価減衰定数（Ｈｅｑ） が０．２ より大きい粘弾性体または粘性体であり、前記復元性を有する弾性材料が、等価減衰定数（Ｈｅｑ） が０．２ 以下の粘弾性体であることを要旨とするものである。
【００１０】
この発明は、上記のように構成され、高減衰材料の自由表面部に、高減衰材料の変形に追従し、かつ復元性を有する弾性材料を配設したことにより、０．５Ｈｚ以上の高速な振動に対して、金属板と高減衰材料との接着部近傍に発生する異常な変形を抑止することが出来ると共に、破断性能を改善することが出来る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。
【００１２】
図１は、この発明を実施した粘弾性ダンパーの断面図を示し、この粘弾性ダンパー１１は、鋼板等の金属板２ａと２ｂ、２ｂと２ｃ、２ｃと２ｄ、２ｄと２ｅの間に高減衰材料１３を介在させて一体的に加硫接着されている。
【００１３】
なお、この発明の実施形態では、高減衰材料１３を４層積層した場合を示しているが、１層以上の高減衰材料１３を積層する場合に適用することも可能である。
【００１４】
また、前記高減衰材料１３の自由表面部１３ａには、図２に示すように、高減衰材料１３の変形に追従し、かつ復元性を有する弾性材料１４が配設してある。
【００１５】
前記高減衰材料１３は、等価減衰定数（Ｈｅｑ） が、０．２ より大きい粘弾性体（ゴム状弾性体）または粘性体で構成され、また弾性材料１４としては、等価減衰定数（Ｈｅｑ） が、０．２ 以下の粘弾性体（ゴム状弾性体等）で構成するものである。
【００１６】
なお、高減衰材料１３の材料については、特に限定されず、また等価減衰定数（Ｈｅｑ） の上限は特に限定されない。また、弾性材料１４については、粘弾性ダンパーの等価減衰定数（Ｈｅｑ） を適正とするために、０．２ 以下、好ましくは０．０５を下限とするものである。
【００１７】
ここで、等価減衰定数（Ｈｅｑ） とは、高減衰ゴム等の非線形な復元力特性を、等価な線形の復元力と減衰に置き換えたときの減衰のことを言う。図５に示すように、履歴ループが囲む面積ΔＷと履歴ループの最大変位点Ａ、最少変位点Ｂを結んだ直線でできる三角形の面積Ｗとの面積比を等価減衰定数と言う。
【００１８】
等価減衰定数（Ｈｅｑ） ＝１／π×ΔＷ／Ｗ＝等価粘性減衰定数
この発明の実施形態では、従来のような単一の高減衰材料１３のみを使用することなく、高減衰材料１３の減衰性能よりも低い弾性材料１４を復元バネとして高減衰材料１３の自由表面部１３ａに配設することで、０．５Ｈｚ以上の高速な振動に対して、金属板と高減衰材料との接着部近傍に発生する異常な変形を抑止することが出来るのである。
【００１９】
次に、この発明の実施例（図１）及び比較例（図３）を以下の表１に示す。
【００２０】
なお、等価減衰定数（Ｈｅｑ） は、二軸剪断試験機により、０．５Ｈｚ 、１５０％歪み時について求めたものである。また、この発明の実施例の高減衰材料と、高減衰材料の減衰性能よりも低い弾性材料との体積比率は、０．６４である。
【００２１】
【表１】
以上の結果から、高減衰材料と、高減衰材料の減衰性能よりも低い弾性材料との体積比率は、高減衰材料で、０．６以上、１．０未満が好ましい。ここで、高減衰材料の体積比率が、０．６未満となると減衰性能が悪くなるためである。
【００２３】
以上のように、高減衰材料１３の自由表面部１３ａに、高減衰材料１３の変形に追従し、かつ復元性を有する弾性材料１４を配設したことにより、０．５Ｈｚ以上の高速な振動に対して、金属板２ａと２ｂ、２ｂと２ｃ、２ｃと２ｄ、２ｄと２ｅと高減衰材料１３との接着部近傍に発生する異常な変形を抑止することが出来ると共に、破断性能を改善することが出来る。
【００２４】
また弾性材料は、特に限定されないが、耐候性の良いクロロプレンゴム等のゴム状弾性体で構成することで、高減衰材料のオゾンや紫外線等に対しても対応でき、クラック等の早期発生を有効に防止することが出来るものである。
【００２５】
【発明の効果】
この発明は、上記のように高減衰材料の自由表面部に、高減衰材料の変形に追従し、かつ復元性を有する弾性材料を配設したので、０．５Ｈｚ以上の高速な振動に対して、金属板と高減衰材料との接着部近傍に発生する異常な変形を抑止することが出来ると共に破断性能を改善することが出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施した粘弾性ダンパーの断面図である。
【図２】復元性を有する弾性材料で覆った高減衰材料の平面図である。
【図３】従来の粘弾性ダンパーの断面図である。
【図４】剪断変形時における高減衰材料の異常変形状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 粘弾性ダンパー
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ 金属板
３ 高減衰ゴム材料 １１ 粘弾性ダンパー
１３ 高減衰材料
１３ａ 高減衰材料の自由表面部
１４ 復元性を有する弾性材料
Claims (3)
- 金属板の間に高減衰材料を介在させて一体的に成形して成る粘弾性ダンパーの構造において、
前記高減衰材料の自由表面部に、高減衰材料の変形に追従し、かつ復元性を有する弾性材料を配設して成る粘弾性ダンパーの構造。 - 前記高減衰材料が、等価減衰定数（Ｈｅｑ） が０．２ より大きい粘弾性体または粘性体である請求項１に記載の粘弾性ダンパーの構造。
- 前記復元性を有する弾性材料が、等価減衰定数（Ｈｅｑ） が０．２ 以下の粘弾性体である請求項１または２に記載の粘弾性ダンパーの構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002295633A JP2004132414A (ja) | 2002-10-09 | 2002-10-09 | 粘弾性ダンパーの構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002295633A JP2004132414A (ja) | 2002-10-09 | 2002-10-09 | 粘弾性ダンパーの構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004132414A true JP2004132414A (ja) | 2004-04-30 |
Family
ID=32285815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002295633A Pending JP2004132414A (ja) | 2002-10-09 | 2002-10-09 | 粘弾性ダンパーの構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004132414A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250300A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Oiles Ind Co Ltd | 鉛プラグ入り積層ゴム体 |
| JP2011033194A (ja) * | 2010-10-19 | 2011-02-17 | Oiles Corp | 鉛プラグ入り積層ゴム体 |
| KR101146790B1 (ko) * | 2011-09-01 | 2012-05-21 | 현대엠코 주식회사 | 점탄성댐퍼와 이력댐퍼가 결합된 하이브리드 제진장치 |
-
2002
- 2002-10-09 JP JP2002295633A patent/JP2004132414A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250300A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Oiles Ind Co Ltd | 鉛プラグ入り積層ゴム体 |
| JP2011033194A (ja) * | 2010-10-19 | 2011-02-17 | Oiles Corp | 鉛プラグ入り積層ゴム体 |
| KR101146790B1 (ko) * | 2011-09-01 | 2012-05-21 | 현대엠코 주식회사 | 점탄성댐퍼와 이력댐퍼가 결합된 하이브리드 제진장치 |
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