JP2004132415A - 粘弾性ダンパーの構造 - Google Patents

Abstract

【課題】１台のダンパーで振動エネルギーを吸収し建物の振動を減衰させて風揺れに対する居住性向上と柱や梁などの主体構造の損傷を低減させることのできる粘弾性ダンパーの構造に関するものである。
【解決手段】粘弾性ダンパー１０は、鋼板１１Ａ．１１Ｂ間に粘弾性体層１２を介在させて一体的に構成されている。粘弾性体層１２は、中央の低せん断弾性率の粘弾性シート材料１３Ｂを挟んで、その両側に高せん断弾性率の粘弾性シート１３Ａ，１３Ａを積層させて一体的に構成し、５％以下の低せん断歪み域における揺れに対しては、低せん断弾性率の粘弾性シート１３Ｂで振動エネルギーを吸収し、風揺れを抑制させる。また、地震発生時の大きな揺れに対しては、高せん断弾性率の粘弾性シート１３Ａ，１３Ａで振動エネルギーを吸収し、柱や梁などの主体構造の損傷を低減することが出来る。
【選択図】　　図４

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かかわり、更に詳しくは風揺れのような小さな揺れから、地震発生時の大きな揺れまでの振動エネルギーを吸収し、建物の振動を減衰させて風揺れに対する居住性向上と、柱や梁などの主体構造物の損傷を低減させることのできる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、ビル等では粘弾性体を使用したダンパーとしては、例えば、図８及び図９に示すように、建物各階の架構面内筋交いに設置したブレース型のダンパー１や、図１０及び図１１に示すように、中央部の間柱に設置した間柱型のダンパー２等がよく知られており、これらの構造は、図５〜図７及び図１１に示すように、鋼板３と鋼板３の間に粘弾性体４を介在させた構造となっており、これらの粘弾性体層は単一材料を採用している。
【０００３】
なお図５は２枚の鋼板３，３間に単一材料から成る粘弾性体４を介在させた構造であり、図６及び図７と、図１０及び図１１は、単一材料から成る粘弾性体４と５枚の鋼板３とを交互に積層させた構造である（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】
一方、制震ダンパーとして風揺れや、地震に対して減衰性能を発揮させる為には、地震時の大変形に対応する高歪み領域（せん断歪み２００％程度）におけるせん断弾性率としては、Ｇｅｑ＝０．２５〜０．３ＭＰａ程度が要求され、また風荷重に対応する低歪み領域（せん断歪み約１〜５％）におけるせん断弾性率としては、Ｇｅｑ＝１〜３ＭＰａ程度が要求されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、カーボンブラックを含有する高減衰ゴムは、カーボンブラックの分散状態により、歪み−せん断弾性率曲線上で表されるペイン効果のため低歪み領域においてせん断弾性率が高くなり、低歪み領域のせん断弾性率を下げると減衰性能も低下してしまうため、単一材料で減衰性能を落とすことなく低歪み領域のせん断弾性率を下げ歪み依存性を少なくすることが非常に難しいという問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、風揺れと地震の両方に対して減衰効果を発揮するビル用の粘弾性ダンパー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、金属板の間に粘弾性体層を介在させて一体的に構成してなる粘弾性ダンパーの構造において、前記粘弾性体層をせん断弾性率の異なる複数層の粘弾性シートを積層させて構成したことを要旨とするものである。
【０００９】
また、前記粘弾性体層は低せん断弾性率の粘弾性シートと高せん断弾性率の粘弾性シートを交互に複数層積層させて構成したり、前記粘弾性体層と金属板とを交互に複数層積層させて構成することで減衰性能を低減させることなく、低歪み領域のせん断弾性率を低減させ、高歪み領域のせん断弾性率と低歪み領域のせん断弾性率との剛性変動比率低減（歪み依存性低減）を図ることができ、これにより一つのダンパーで風揺れと地震の両方に対する効果を発揮させることができるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面にもとづき、この発明の実施形態を説明する。
【００１１】
図１は、この発明の第１実施形態を示す粘弾性ダンパーの部分断面図を示し、この粘弾性ダンパー１０は、従来公知の各種鋼板等の金属板１１Ａ，１１Ｂ間に粘弾性体層１２を介在させて一体的に構成されている。この第１実施形態では、例えばゴム状弾性体からなる粘弾性体層１２をせん断弾性率の異なる複数層（この実施形態では３枚）の粘弾性シート１３Ａ，１３Ｂ，１３Ａを積層させて構成してある。
【００１２】
即ち、中央の低せん断弾性率の粘弾性シート１３Ｂを挟んで、その両側に高せん断弾性率の粘弾性シート１３Ａ，１３Ａを積層させて一体的に構成し、風揺れ等の微少せん断歪み領域における小さな振幅の揺れに対しては低せん断弾性率の粘弾性体シート１３Ｂで振動エネルギーを吸収し、地震時の大歪み領域における大きな揺れに対しては高せん断弾性率の粘弾性シート１３Ａ，１３Ａで振動エネルギーを吸収することができるため、一つのダンパーで風揺れ等の小さな揺れから地震時の大きな揺れまで効果を発揮することができるものである。
【００１３】
なお、せん断弾性率の異なる材料を積層することにより得られる積層構造体は直列ばねとして機能しつつ、低歪み側ではよりせん断弾性率低下が大きくなるため、歪み依存性の極めて少ないフラットなせん断弾性率を得ることができる。
【００１４】
以下の表−１は、従来の単一の素材で構成した積層構造のダンパーと、この発明の実施形態におけるせん断弾性率（Ｇｅｑ）の異なる材料を積層したダンパーとの比較データを示し、歪み依存性を示す剛性変動は５％歪み時のせん断弾性率（Ｇｄ５）と２００％歪み時のせん断弾性率（Ｇｄ２００）との比を表している。
【００１５】
また、せん断弾性率（Ｇｅｑ）の異なる材料の組み合わせと、その粘弾性シートの層厚さを調整することにより異種材料間のせん断弾性率（Ｇｅｑ）値の範囲において、任意のせん断弾性率（Ｇｅｑ）を得ることが可能である。
【００１６】
従って、粘弾性体シートの枚数及び積層順位は特に限定されるものではない。
【００１７】
【表１】

【００１８】
次に、図２はこの発明の第２実施形態を示す粘弾性ダンパーの部分断面図を示し、この粘弾性ダンパー１０は、従来公知の各種鋼板等の金属板１１Ａ，１１Ｂ間に介在させる粘弾性体層１２をせん断弾性率の異なる２枚の粘弾性シート１３Ａ，１３Ｂを積層させて構成したものである。なお特性については上記第１実施形態と同様なので説明は省略する。
【００１９】
また、図３及び図４はこの発明の第１実施形態を示す粘弾性ダンパーの平面図と断面図を示し、この実施形態はせん断弾性率の異なる複数枚の粘弾性シートからなる４層の粘弾性体層１２と５枚の鋼板１１とを交互に積層させて構成したものである。この実施形態も、粘弾性体層１２を低せん断弾性率の粘弾性シート１３Ｂと高せん断弾性率の粘弾性シート１３Ａとを積層させることで低歪み時の剛性と大歪み時の剛性変動を低減することができ、このような粘弾性体層１２と鋼板１１とを交互に複数層積層させて構成することで１台の粘弾性ダンパーで風による小さな揺れから地震による大きな揺れまで振動エネルギーを吸収することができるものである。
【００２０】
【発明の効果】
この発明は、上記のように粘弾性体層を、せん断弾性率の異なる複数枚の粘弾性シート材料を積層させて構成したので、風揺れによる小さな振動から、地震による大きな揺れまで建物の振動エネルギーを吸収し、建物の揺れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態を示す粘弾性ダンパーの部分断面図である。
【図２】この発明の第２実施形態を示す粘弾性ダンパーの部分断面図である。
【図３】この発明の第１実施形態を示す粘弾性ダンパーの平面図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図５】従来の粘弾性ダンパーの部分断面図である。
【図６】従来の粘弾性ダンパーの平面図である。
【図７】図６のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図８】建物架構面内に筋交いに設置した粘弾性プレースダンパーの組込み図である。
【図９】図８のＡ−Ａ矢視拡大断面図である。
【図１０】建物架構面内に間柱に設置した粘弾性間柱ダンパーの組込み図である。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ矢視拡大断面図である。
【符号の説明】
１　ブレース型のダンパー
２　間柱型のダンパー
３　鋼板
４　粘弾性体
１０　粘弾性ダンパー
１１Ａ，１１Ｂ　　金属板
１２　粘弾性体層
１３Ａ　高せん断弾性率の粘弾性シート
１３Ｂ　低せん断弾性率の粘弾性シート

Claims (3)

1. 金属板の間に粘弾性体層を介在させて一体的に構成してなる粘弾性ダンパーの構造において、
   前記粘弾性体層を、せん断弾性率の異なる複数層の粘弾性シートを積層させて構成してなる粘弾性ダンパーの構造。
2. 前記粘弾性体層を、低せん断弾性率の粘弾性シートと高せん断弾性率の粘弾性シートを交互に複数層積層させて構成した請求項１に記載の粘弾性ダンパーの構造。
3. 前記粘弾性体層と金属板とを交互に複数層積層させて構成した請求項１または２に記載の粘弾性ダンパーの構造。

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