JP2005299915A - 震動減衰装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地震時において震動エネルギーを効果的に吸収して上部構造体と下部構造体との水平方向の相対変位を減衰でき、しかも形状復帰した際に歪が残らず、また環境への負荷も特に及ぼさない震動減衰装置を提供する。
【解決手段】上部構造体１２から下向きに鋼棒３０を突出させる一方、下部構造体１０から、鋼製のブロック３２を、その先端部が鋼棒３０の先端部と水平方向に重なるように上向きに突出させ、地震時における上部構造体１２と下部構造体１０の水平方向の相対変位時に鋼棒３０の先端部をブロック３２の先端部に当接及び弾性変形させた後、更にブロック３２の先端部を乗り越えて離間させるようにする。
【選択図】 図１

Description

この発明は地震により互いに相対変位する一対の構造体、例えば橋梁における上部構造体と下部構造体との相対変位を減衰し耐震性を付与する震動減衰装置に関する。

従来、地震時において橋梁や建築物等の構造物における上部構造体と下部構造体との水平方向の相対変位を減衰し、構造物に耐震性を付与する震動減衰装置として各種のものが提案されている。
その一つとして、円柱状の鉛をゴム支承の孔内に埋め込んで、その鉛の塑性変形を利用して震動エネルギーを吸収し、震動減衰するようになしたものが公知である。
例えば下記特許文献１，特許文献２，特許文献３にこの種の震動減衰装置が開示されている。

この種の鉛の塑性変形を利用した震動減衰装置はＬＲＢ（鉛プラグ入り積層ゴム支承）と称されており、図１３にその代表的な一例が示してある（図示のものは特許文献２の第８図として示してある）。
同図において２００は震動減衰装置２０２におけるゴム支承で、厚肉の上部補強板２０４，下部補強板２０６と薄肉の内部補強板２０８及びゴム層２１０を積層して一体化した形態を成している。
このゴム支承２００には埋込孔２１２が設けられていて、そこに円柱状の鉛２１４が埋め込まれている。
この震動減衰装置２０２では、地震時に上部構造体と下部構造体とが水平方向に相対変位すると鉛２１４が図中左右方向に塑性変形して震動エネルギーを吸収し、上部構造体と下部構造体との水平方向の相対変位を減衰する。

従来、震動減衰装置としてはこのような鉛２１４を埋め込んでおらず、単にゴム支承２００のみにて構成したものも用いられているが、この場合ゴム支承２００、詳しくはゴム層２１０の剪断弾性変形だけで水平方向の相対変位を減衰することとなり、十分な減衰性能が得られない。

これに対して図１３に示すような鉛２１４を埋め込んだものは、鉛２１４の塑性変形によるエネルギー吸収を利用していることから、より大きな減衰性能が得られる特徴がある。
しかしながらこの鉛２１４は、地震時の大きな相対変位で塑性変形した後、必ずしも元の変位前の形状に戻るとは限らない。
図１３に示す震動減衰装置２０２の場合、ゴム支承２００の弾性復元力によってある程度鉛２１４を形状復帰させ得るものの、一旦大きく塑性変形した鉛２１４は元の形状には戻り切らず、そこに大きな歪が残留してしまう。
従って次に再び大きな地震が来たときに当初の良好な減衰性能を十分に発揮できない問題がある。
また鉛２１４は環境負荷物質でもあり、近年各種分野で鉛の使用を抑制する方向にある。近い将来土木建築業界においてもこのような鉛を用いた震動減衰装置の使用が制限されることも予想される。

以上橋梁等における上部構造体と下部構造体との水平方向の相対変位を減衰する震動減衰装置について述べたが、こうした問題は例えば建物の柱と壁，柱と梁等の構造体間の相対変位を減衰するための装置についても共通した問題である。

実公平６−４０２８５号公報 特公平６−４５９７４号公報 特許第２８８３２１９号公報

本発明はこのような事情を背景とし、地震時において震動エネルギーを効果的に吸収して互いに相対変位する構造体の一方と他方との相対変位を減衰でき、しかも形状復帰した際に歪が残らないとともに、環境への負荷も生じない震動減衰装置を提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、地震により互いに相対変位する一対の構造体の一方に当接部材を、他方に被当接部材を、それらの相対変位方向において該当接部材の端部が該被当接部材に対して部分的に重なるように互いに切り離して設け、該相対変位時に該当接部材の端部を該被当接部材に当接及び弾性変形させた後、更に該被当接部材を乗り越えて移動させ、該被当接部材から離間させるようになしてあることを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記当接部材が前記被当接部材に当接及び弾性変形して乗り越える際に、該被当接部材もまた弾性変形するようになしてあることを特徴とする。

請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記当接部材が鋼製であることを特徴とする。

請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記被当接部材が鋼製であることを特徴とする。

請求項５のものは、請求項１〜４の何れかにおいて、前記当接部材及び被当接部材の少なくとも一方が、前記相対変位方向の異なった位置に複数設けてあり、前記相対変位時に該当接部材が該被当接部材に対して順次に時期をずらせて当接及び弾性変形して、該被当接部材を乗り越えるようになしてあることを特徴とする。

請求項６のものは、請求項１〜５の何れかにおいて、前記当接部材及び被当接部材の少なくとも一方がゴム被覆されていることを特徴とする。

請求項７のものは、請求項１〜６の何れかにおいて、前記一対の構造体の一方が橋梁や建設物等構造体の上部構造体であって、他方が下部構造体であり、前記相対変位方向が水平方向であることを特徴とする。

請求項８のものは、請求項１〜７の何れかにおいて、前記震動減衰装置が保持ケースを有していて、前記当接部材が該保持ケースにより且つ該保持ケースの軸心側に突出する状態に保持されているとともに、該保持ケース内には軸方向にロッドが相対移動可能に挿入されていて、該ロッドに前記被当接部材が設けられていることを特徴とする。

請求項９のものは、請求項８において、前記保持ケースが筒状のシリンダを成していることを特徴とする。

請求項１０のものは、請求項１〜９の何れかにおいて、前記当接部材が棒状をなしていることを特徴とする。

請求項１１のものは、請求項１〜９の何れかにおいて、前記当接部材が中心部に貫通穴を有する皿ばね状をなしていて、内周端部が前記被当接部材に当接するようになしてあり、地震時の相対移動時に先ず凸曲面側が該被当接部材に当接した後、その押圧力でターンオーバー運動して凸曲面と凹曲面とが反転した後、該内周端部が該被当接部材を乗り越えて更に離間するようになしてあることを特徴とする。

請求項１２のものは、請求項１１において、前記皿ばね状の当接部材には中心部の前記貫通穴から放射状に切込みが入れてあることを特徴とする。

請求項１３のものは、請求項１〜１２の何れかにおいて、前記被当接部材がブロック状若しくは棒状をなしていることを特徴とする。

請求項１４のものは、請求項８〜１３の何れかにおいて、前記保持ケース及び前記ロッドの互いに逆の各一端側には、該保持ケース及びロッドを前記一対の構造体の一方と他方とにそれぞれ回転可能に連結する連結部が設けてあることを特徴とする。

請求項１５のものは、請求項７において、前記当接部材が棒状、前記被当接部材がブロック状若しくは棒状をなしていて、該当接部材が前記上部構造体及び下部構造体の一方から突出する状態で該一方に直接固設されているとともに、該被当接部材が他方から該当接部材に向けて突出する状態で該他方に直接固設されていることを特徴とする。

請求項１６のものは、請求項１〜１５の何れかにおいて、前記震動減衰装置は、前記上部構造体と下部構造体との間に介設され、それら上部構造体及び下部構造体の前記水平方向の相対変位時に剪断弾性変形するゴム支承を、前記当接部材及び被当接部材とは異なった水平方向位置に有していることを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように本発明は、地震により互いに相対変位する構造体の一方に当接部材を、他方に被当接部材を、それらの相対変位方向において当接部材の端部が被当接部材に対して部分的に重なるように互いに切り離して設け、地震時において構造体の一方と他方とが相対変位した時、当接部材の端部を被当接部材に対して当接及び弾性変形させた後、これを乗り越えて弾けるように相対変位方向に離間させるようになしたものである。

かかる本発明の震動減衰装置は、地震時において一対の構造体の一方と他方とが相対変位したとき、当接部材を被当接部材に対して当接及び弾性変形させるものであるが、図１３の震動減衰装置２０２のように上部構造体と下部構造体との全相対変位（相対変位全域）に亘って鉛２１４を変形させ続けるといったものでは無く、当接部材がある程度変形したところで被当接部材を乗り越えさせてこれから離間させ、当接部材に加わっていた力ないしエネルギーを一旦解放するものである。

これにより当接部材を実質的に弾性域（弾性限度）内でだけ弾性変形させることが可能となる。
従って一対の構造体が相対変位した後元の位置に戻っても、当接部材に大きな歪を残留させてしまうのを回避でき、再度地震が発生したとき或いは地震が繰り返されたときに良好な震動減衰性能を発揮させることができる。

また本発明の震動減衰装置では、一旦相対変位した一対の構造体が戻り方向に相対変位する際、当接部材を被当接部材に対して戻り方向に再び当接させてこれを弾性変形させ、その際においても相対変位を良好に減衰することができる。

尚本発明において、当接部材は変形によって震動減衰する際に多少の塑性変形を伴っていても良い。
要するに本発明は、当接部材を弾性域内での変形を大半とした点に特徴を有するものである。

本発明ではまた、当接部材が被当接部材に当接及び弾性変形してこれを乗り越える際に、被当接部材もまた弾性変形するようになしておくことができる（請求項２）。
このようにしておけば、当接部材と被当接部材とのそれぞれの弾性変形に基づいて震動エネルギーの吸収、即ち一対の構造体間の相対変位に対する減衰性能を更に高めることができる。

この場合においてその当接部材は鋼製（望ましくはばね鋼）となしておくことができ（請求項３）、また被当接部材も鋼製（被当接部材も弾性変形させる場合にあっては望ましくはばね鋼）となしておくことができる（請求項４）。

次に請求項５のものは、当接部材及び被当接部材の少なくとも一方を、相対変位方向の異なった位置に複数設けておいて、一対の構造体の相対変位時に、当接部材が被当接部材に対して順次に時期をずらせて当接及び弾性変形し、これを乗り越えるようになしたものである。
このようにしておけば、当接部材の僅かな変形（弾性変形）の下でも良好に震動吸収し、より効果的に且つ滑らかに震動減衰を行わせることが可能となる。

請求項６は、当接部材及び被当接部材の少なくとも一方をゴム被覆したもので、このようにしておけば、当接部材が被当接部材に対して当接する際の衝撃力をゴム被覆にて衝撃緩和することができて好適である。

本発明の震動減衰装置は各種の構造体間の震動減衰装置として適用可能なものであるが、特に橋梁や建設物等構造物の上部構造体と下部構造体との水平方向の相対変位を減衰する装置として好適なものである（請求項７）。

次に請求項８は、震動減衰装置に保持ケースを設けて、その保持ケースから上記当接部材を軸心側に突出させる一方、保持ケース内にはロッドを軸方向に相対移動可能に挿入して、そのロッドに上記被当接部材を設けたものである。
この場合において、その保持ケースは筒状のシリンダと成しておくことができる（請求項９）。

この震動減衰装置は保持ケース，当接部材，ロッド及び被当接部材を独立した一体のユニットとして構成することができ、現場において保持ケースを互いに相対変位する一対の構造体の一方に、ロッドを他方にそれぞれ取付固定することで、震動減衰装置を簡単に一対の構造体間にまたがって装着することができる。

本発明において、前記当接部材は棒状となしておくことができる（請求項１０）。

これに対して請求項１１のものは、当接部材を中心部に貫通穴を有する皿ばね状となして、その内周端部を被当接部材に当接させるようになしてあり、地震時の相対移動時に先ず当接部材の凸曲面側を被当接部材に当接させた後、その押圧力でターンオーバー運動させて凸曲面と凹曲面とを反転させ、その後に内周端部を更に弾性変形させ且つ被当接部材を乗り越えて離間させるようになしたものである。

この震動減衰装置では、皿ばね状をなす当接部材が凸曲面側で被当接部材に当ると、先ず被当接部材による押圧力で当接部材が圧縮され、そして不安定な中間域を通り過ぎると、その時点で当接部材が自身に貯えられた弾性力で凸曲面と凹曲面とを反転させるようにターンオーバー運動する。
当接部材はその後に内周端部を更に弾性変形させて被当接部材を乗り越え、弾かれるようにして被当接部材から離間して行く。

かかる震動減衰装置にあっては、当接部材のターンオーバー運動を利用しているため、震動の減衰作用時に当接部材の塑性変形を可及的に少なくし得て、その耐久性を効果的に高めることができる。
また弾性変形に基づく震動減衰の効率も高い利点が得られる。

この場合においてその皿ばね状の当接部材には、中心部の貫通穴から放射状に切込みを入れておくのが好適である（請求項１２）。
このようにしておけば、その切込みを利用して皿ばね状をなす当接部材の中心部の貫通穴、具体的にはその周縁の内周端部を被当接部材に対して容易にこれを乗り越え、通過させるようになすことができる。

本発明において、上記被当接部材はブロック状若しくは棒状となしておくことができる（請求項１３）。

また請求項８〜１３の何れかにおいて、保持ケースとロッドとの互いに逆の一端側に、それら保持ケース，ロッドを一対の構造体の一方と他方とにそれぞれ回転可能に連結する連結部を設けておくことができる（請求項１４）。

このようにしておけば、震動減衰装置を現場において一対の構造体間に簡単に装着することができるとともに、この震動減衰装置によれば、一対の構造体が主たる相対変位方向、例えば水平方向に相対変位しつつこれと直角方向の上下方向に相対変位した場合であっても、良好に当接部材と被当接部材との当接作用に基づいて震動エネルギーを吸収し振動減衰することができる利点が得られる。

上記請求項７において、当接部材を棒状、被当接部材をブロック状若しくは棒状となし、そしてその当接部材を橋梁等における上部構造体及び下部構造体の一方から突出する状態でその一方に直接固設するとともに、被当接部材を他方から当接部材に向けて突出する状態で他方に直接固設しておくことができる（請求項１５）。

次に請求項１６は、請求項１〜１５の何れかにおいて上部構造体及び下部構造体の水平方向の相対変位時に剪断弾性変形するゴム支承を震動減衰装置に備えたもので、この請求項１６によれば、かかるゴム支承によるエネルギー吸収によって震動減衰を更に効果高く行うことができるとともに、ゴム支承の弾性復元力によって、当接部材及び被当接部材を元の位置へと強制的に戻すようになすことができる。
またこのゴム支承によって上部構造体の鉛直荷重を弾性的に荷重支持することができる。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０は橋梁や建築物等における下部構造体（この例では橋台や橋脚等の下部構造体）で、１２は橋桁等の上部構造体であり、それらにまたがって本実施形態の震動減衰装置１４が配設されている。
図１（Ａ）に示しているように、この震動減衰装置１４はゴム支承１６を有している。
図２にそのゴム支承１６の構成が具体的に示してある。

図示のようにゴム支承１６の下端部は、何れも鋼板から成る下沓１８及びベースプレート２０を介して下部構造体１０に連結固定され、また上端部が何れも鋼板から成る上沓２２及びソールプレート２４を介して上部構造体１２に連結固定されている。

ここでベースプレート２０からは固定用のアンカーバー２６が延び出しており、このアンカーバー２６が下部構造体１０内部に埋り込んでいる。
尚、図示は省略しているがソールプレート２４からも固定用のアンカーバーが上向きに延び出しており、その上向きに延び出したアンカーバーが上部構造体１２の内部に埋り込んでいる。

同図において２８は剪断キーであって、下沓１８，上沓２２及び対応するベースプレート２０，ソールプレート２４間にまたがって配置されており、これら剪断キー２８によって剪断方向の大きな力を受けるようになっている。
尚２９も剪断キーであって、ゴム支承１６の下端部，上端部及び対応する下沓１８，上沓２２間にまたがって配置されている。

このゴム支承１６の場合、上部構造体１２と下部構造体１０との間に水平方向の相対変位が生じたとき、自身が同方向に剪断弾性変形し、上部構造体１２と下部構造体１０との間の水平方向の相対変位を吸収するとともに、自身の弾性変形抵抗によって上部構造体１２と下部構造体１０との一定以上の水平方向の相対変位を抑制する作用をなす。

図１に示しているように、上部構造体１２からはゴム支承１６と１６との間の位置において多数の鋼棒（当接部材）３０が下向きに突出している。
ここで各鋼棒３０は、その上部が図１（Ｂ）に示しているように上部構造体１２内部に埋込状態に固定してある。
また各鋼棒３０は何れも突出長さが同じ長さとされていて、それぞれの下端が同じ高さ位置に位置している。
また各鋼棒３０は水平方向に位置をずらせて配置してあり、且つ全体が図１（Ａ）に示しているように平面円形状、詳しくはドーナツ環状をなすように配置されている。

一方下部構造体１０からは鋼製のブロック（被当接部材）３２が上向きに突出している。
ここでブロック３２は多数の鋼棒３０から成るドーナツ環の中心に配置されている。
またその突出高さは、各鋼棒３０の先端部とブロック３２の先端部とが水平方向に部分的に重なるような高さとされている。

本実施形態では、地震時において上部構造体１２と下部構造体１０とが水平方向に相対変位したとき、上部構造体１２に設けた当接部材としての鋼棒３０が、下部構造体１０から上向きに突出させたブロック３２に当接し、引続く相対変位に伴って鋼棒３０が弾性変形してブロック３２上に乗り上げ、続いてブロック３２を乗り越えて弾かれるようにブロック３２から離間して行く。
この実施形態では、その際に鋼棒３０が弾性域内で弾性変形するように、鋼棒３０とブロック３２との水平方向の重なり部分の寸法が予め定めてある。

従ってブロック３２上に乗り上げ、更に自身の弾発力で弾かれるようにしてブロック３２を乗り越えた鋼棒３０は、ブロック３２から離間後、自身の弾性復元力で元の形状へと復帰する。
そして本実施形態では、その鋼棒３０の弾性変形によって外部から加わった震動エネルギーを吸収し、下部構造体１０と上部構造体１２との水平方向の相対変位を減衰させる。

この実施形態では、多数の鋼棒３０が水平方向に位置をずらせて配置してあるため、上部構造体１２と下部構造体１０との水平方向の相対変位の際、各鋼棒３０がブロック３２に対して時期をずらせて順次に当接及び弾性変形して、これを乗り越えて離間して行く。
そして各鋼棒３０がブロック３２を乗り越えて離間して行くとき、各鋼棒３０に加えられていたエネルギーがそこで解放される。
各鋼棒３０は順次にこのような動きをしながら、全体として外部から加えられた震動エネルギーを吸収し、水平方向の相対変位を減衰する。

図３（Ａ）はこのときの鋼棒３０の水平方向の変位量と荷重との関係を表している。
一方図３（Ｂ）は、図２に示すゴム支承１６の水平方向の変位量と荷重との関係を表している。
本実施形態の震動減衰装置１４は、これら図３（Ａ）に示す変位−荷重撓み特性と、図３（Ｂ）に示す変位−荷重撓み特性とを合成した、図３（Ｃ）に示す変位−荷重撓み特性を有するものとなる。
図示のように本実施形態の震動減衰装置１４は、各鋼棒３０がブロック３２に当り、弾性変形し、そしてこれを乗り越える時期（タイミング）をずらせてあることによって、全体として滑らかな変位−荷重撓み特性を発現する。

本実施形態の震動減衰装置１４の場合、図１（Ｂ）中矢印Ｐ方向に相対変位した上部構造体１２と下部構造体１０とが、次に逆方向に戻り変形する際においても、各鋼棒３０がブロック３２に当接及び弾性変形してブロック３２を乗り越え、その際においても上記と同様にして震動エネルギーを吸収して水平方向の相対変位を減衰する。
その際、本実施形態の震動減衰装置１４はゴム支承１６を備えていて、そのゴム弾性体の弾性復元力で上部構造体１２と下部構造体１０とを元の位置へと強制復帰させる力が働く。

尚この実施形態において、上記鋼棒３０及びブロック３２の何れにも表面にゴム被覆３４が施してある（図１（Ｂ）中拡大図参照）。
従ってこの実施形態では、鋼棒３０がブロック３２に当る際にその衝撃力をゴム被覆３４によって良好に吸収することができる。

以上のような本実施形態の震動減衰装置１４によれば、上部構造体１２と下部構造体１０との相対変位後において、鋼棒３０に対し大きな歪を残留させることなく鋼棒３０を再び元の形状に戻し得て、再度地震が発生したとき或いは地震が繰り返されたとき、良好な震動減衰性能を発揮させることができる。

また本実施形態によれば、鋼棒３０を、相対変位する水平方向の異なった位置に複数設けてあるため、鋼棒３０の僅かな弾性変形の下でも良好に震動吸収し、震動減衰をより効果的に且つ滑らかに行うことができる。

次に図４は本発明の他の実施形態を示している。
この実施形態では、上部構造体１２におけるのと同様にして下部構造体１０から鋼棒３６を被当接部材として上向きに突出させている。
この鋼棒３６は、鋼棒３０の当接時において自身も弾性変形する。
この意味において本実施形態では下部構造体１０の鋼棒３６を当接部材として考え、また上部構造体１２側の鋼棒３０を被当接部材として考えることもできる。
尚この実施形態においても鋼棒３０，３６の何れにも表面にゴム被覆３４が施してある。

図５はこの実施形態の作用説明図である。
図示のようにこの実施形態では、上部構造体１２の鋼棒３０と下部構造体１０の鋼棒３６とが、それぞれ対応する数で且つ対応する位置に設けられている。
従ってこの実施形態では、上部構造体１２と下部構造体１０とが地震時において水平方向に相対変位したとき、鋼棒３０と３６とのそれぞれが、他方に対して当接及び弾性変形してこれを乗り越えて離間して行く（図５（Ｂ）参照）。

図５（Ｃ）はその際の鋼棒３０と鋼棒３６との当接及び弾性変形、更に離間する際の変位量と荷重特性を鋼棒３０，３６の１つについて表したものである。
尚図５（Ｃ）の（イ）は図４中矢印Ｐで示す往方向の変位−荷重特性を、また（ロ）は反対方向である復方向の変位−荷重特性を表している。

この実施形態の震動減衰装置１４によれば、鋼棒３０及び鋼棒３６（当接部材及び被当接部材）のそれぞれの弾性変形に基づいて震動エネルギーの吸収、即ち上部構造体１２と下部構造体１０との水平方向の相対変位に対する減衰機能を高めることができる。

尚図４及び図５では複数の鋼棒３０と複数の鋼棒３６とがそれぞれ同時に当接するものとして説明しているが、場合によって複数の鋼棒３０と複数の鋼棒３６との当接時期をずらせるように、それら鋼棒３０，３６の配置を定めておくことも可能である。
また上記実施形態では鋼棒３０が弾性域（弾性限度）内で弾性変形するものとして説明したが、本発明においてはそれらが変形する際に多少の塑性変形を伴っていても良い。この点は以下の実施例においても同様である。

図６，図７及び図８は本発明の他の実施形態を示している。
図６に示しているようにこの実施形態の震動減衰装置１４は、有底円筒状のシリンダ（保持ケース）４０と、そのシリンダ４０の長手方向及び周方向に沿って中心側（軸心側）に突設された多数の棒状且つ鋼製の当接部材３０と、シリンダ４０内に相対移動可能に挿入されたロッド４２と、そのロッド４２の先端部に設けられた鋼製のブロック状の被当接部材４４と、シリンダ４０から延び出した取付用のロッド４６と、ロッド４２及び４６の各端部を下部構造体１０，上部構造体１２に対して回転可能に連結するボールジョイントを備えた連結部４８とが一体のダンパユニット５０として構成されている。

ここでロッド４２はシリンダ４０の中心部に挿入されており、その先端部のブロック状の被当接部材４４もまたシリンダ４０の中心部に位置させられている。

一方棒状の当接部材３０は、図６（Ｂ）に示しているようにシリンダ４０の内周面からその中心（軸心）に向けて放射状に配列されている。

この実施形態では、放射状に配列された各棒状の当接部材３０の中心側の端部が、被当接部材４４に対して図６中左右方向即ち水平方向において部分的に重なるような長さで各当接部材３０がそれぞれ同じ突出長さで設けられている。

尚この実施形態において、震動減衰装置１４は上記実施例と同様にゴム支承１６を備えたものとして構成しても良いし、またかかるゴム支承１６を除いた形態で構成しておいても良い。

またここではロッド４２の端部を下部構造体１０に、またロッド４６の端部を上部構造体１２に連結するようにしているが、これとは逆にロッド４２の端部を連結部４８において上部構造体１２に、またロッド４６の端部を連結部４８において下部構造体１０に連結するようになしても良い。

この実施形態では、地震の際に下部構造体１０と上部構造体１２とが水平方向に相対変位すると、ロッド４２がシリンダ４０に対して図中左右方向即ちシリンダ４０の軸方向に相対移動する。

このとき、シリンダ４０の内周面からその中心に向けて突設された多数の当接部材３０は、図７に示しているようにロッド４２の先端部に設けられたブロック状の鋼製の被当接部材４４に対して当接し、続いて弾性変形して被当接部材４４の上に乗り上げた後、被当接部材４４を乗り越えて弾かれるようにして離間して行く。

そしてその際の各当接部材３０の弾性変形に基づいて震動エネルギーが吸収され、下部構造体１０と上部構造体１２との水平方向の相対変位が良好に減衰される。
その際の各当接部材３０及び被当接部材４４の作用は基本的に図１に示したものと同様である。

尚本実施形態においても、当接部材３０及び被当接部材４４の何れにもゴム被覆３４が施されている。但し場合によっては何れか一方または両方のゴム被覆３４を省略することも可能である。

本実施形態の震動減衰装置１４において、ダンパユニット５０は連結部４８において上部構造体１２と下部構造体１０とに対してそれぞれ回転可能に連結されていることから、地震に際して上部構造体１２と下部構造体１０とが上下方向の相対変位を伴って水平方向に相対変位した場合であっても良好に震動吸収することができる。
図８はその様子を表している。

図示のように上部構造体１２と下部構造体１０とが水平方向に相対変位する際に上下方向の相対変位を伴っていても、この実施形態ではシリンダ４０とロッド４２とが傾斜しつつ互いに平行な状態を保って軸方向に相対移動するため（放射状に配列された多数の棒状の当接部材３０の先端部が被当接部材４４に対して同じ掛り代となるように当接部材３０と被当接部材４４との接触が自動調整される）、このような上下方向変位を伴った水平方向変位の際にも良好に震動エネルギーを吸収することができる。

本実施形態では、保持ケース４０，当接部材３０，ロッド４２，４６及び被当接部材４４等を独立した一体のダンパユニット５０として構成していることから、現場においてこれを上部構造体１２と下部構造体１０との間に容易に装着することができる。

尚、図６〜図８の実施形態ではダンパユニット５０を上部構造体１２と下部構造体１０とにまたがって装着し、それらの間で地震の際の水平方向の相対変位を減衰するようになしているが、このダンパユニット５０は、それ以外に例えば建築物における柱と壁との間、或いは柱と梁との間等その他の相対変位する一対の構造体間に装着して、それらの間の相対変位を減衰するものとして用いることも可能である。
この点は以下の実施例においても同様である。

図９〜図１２は本発明の更に他の実施形態を示している。
この実施形態においては、ダンパユニット５０における有底円筒状のシリンダ４０に保持された鋼製の当接部材３０が、図１０にも示しているように中心部に貫通穴５２を有する皿ばね状をなしている。
図１０中５４はその皿ばね状をなす当接部材３０の凸曲面を、５６は凹曲面を表している。
図１０（Ｂ）に示しているようにこの皿ばね状の当接部材３０にはまた、中心部の貫通穴５２から放射状に切込み５８が設けられている。

一方ブロック状をなす被当接部材４４は、その前端面と後端面とがテーパ面６０とされている。
尚他の構成については図６〜図８の実施形態のそれと同様である。

この実施形態の場合、上部構造体１２と下部構造体１０とが水平方向に相対変位すると、例えば上部構造体１２が図中右向き、下部構造体１０が図中左向きに相対変位すると、図１１に示しているようにシリンダ４０の長手方向（軸方向）に設けられた複数の皿ばね状の当接部材３０の何れかが、内周端部において被当接部材４４に当接し、続いて被当接部材４４による押圧力で図１１（II）に示すように図中左向きに圧縮されて弾性変形する。
この弾性変形は、上記の内周端部が図１０（Ａ）の不安定な中間位置Ｐを通り過ぎると、そこで当接部材３０が図中２点鎖線で示しているようにターンオーバー運動し、凸曲面５４と凹曲面５６とを反転させる。
即ち今まで凸曲面５４をなしていた面が凹曲面となり、また凹曲面５６をなしていた面が凸曲面となる。

その後図１１（III），図１２（IV）に示しているように当接部材３０の内周端部が被当接部材４４に弾性的に乗り上げ、続いて図１２（Ｖ）に示すように被当接部材４４を乗り越え、弾かれるようにして被当接部材４４から離れて行く。

この実施形態のダンパユニット５０においては、シリンダ４０の内周面に沿って長手方向に配設された複数の当接部材３０が次々と同様の運動を行って震動エネルギーを吸収し、上部構造体１２と下部構造体１０との間の水平方向の相対変位を減衰する。
また被当接部材４４が上記とは逆方向に戻る際においても、各当接部材３０における同様の動きが行われて（このときには上記とは逆向きの動きとなる）その際においても震動エネルギーが吸収される。

尚、被当接部材４４が元の位置に戻ることによって、各当接部材３０は上記とは逆方向にターンオーバー運動し、元の形状へと復帰する。

この震動減衰装置１４にあっては、当接部材３０のターンオーバー運動を利用しているため、震動の減衰作用時に当接部材３０の塑性変形を可及的に少なくし得て、その耐久性を効果的に高めることができる。
また弾性変形に基づく震動減衰の効率も高い利点が得られる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

本発明の一実施形態である震動減衰装置を示す図である。 図１におけるゴム支承を示す図である。 同実施形態の震動減衰装置が震動減衰する際の（Ａ）：鋼棒の水平方向の変位量と荷重との関係，（Ｂ）：ゴム支承の水平方向の変位量と荷重との関係及び（Ｃ）：震動減衰装置の変位荷重撓み特性を表している。 本発明の他の実施形態を示す図である。 図４に示す実施形態の作用説明図である。 本発明の更に他の実施形態を示す図である。 図６に示す実施形態の要部の作用説明図である。 図６に示す実施形態の図７とは異なった作用説明図である。 本発明の更に他の実施形態を示す図である。 図９に示す実施形態の要部拡大図である。 図９に示す実施形態の作用説明図である。 図１１に続く作用説明図である。 従来の震動減衰装置の一例を示す図である。

符号の説明

１０ 下部構造体
１２ 上部構造体
１４ 震動減衰装置
１６ ゴム支承
３０，３６ 鋼棒（当接部材又は被当接部材）
３２ ブロック（被当接部材）
３４ ゴム被覆
４０ シリンダ（保持ケース）
４２，４６ ロッド
４４ 被当接部材
４８ 連結部
５２ 貫通穴
５４ 凸曲面
５６ 凹曲面
５８ 切込み

Claims (16)

1. 地震により互いに相対変位する一対の構造体の一方に当接部材を、他方に被当接部材を、それらの相対変位方向において該当接部材の端部が該被当接部材に対して部分的に重なるように互いに切り離して設け、該相対変位時に該当接部材の端部を該被当接部材に当接及び弾性変形させた後、更に該被当接部材を乗り越えて移動させ、該被当接部材から離間させるようになしてあることを特徴とする震動減衰装置。
2. 請求項１において、前記当接部材が前記被当接部材に当接及び弾性変形して乗り越える際に、該被当接部材もまた弾性変形するようになしてあることを特徴とする震動減衰装置。
3. 請求項１，２の何れかにおいて、前記当接部材が鋼製であることを特徴とする震動減衰装置。
4. 請求項１〜３の何れかにおいて、前記被当接部材が鋼製であることを特徴とする震動減衰装置。
5. 請求項１〜４の何れかにおいて、前記当接部材及び被当接部材の少なくとも一方が、前記相対変位方向の異なった位置に複数設けてあり、前記相対変位時に該当接部材が該被当接部材に対して順次に時期をずらせて当接及び弾性変形して、該被当接部材を乗り越えるようになしてあることを特徴とする震動減衰装置。
6. 請求項１〜５の何れかにおいて、前記当接部材及び被当接部材の少なくとも一方がゴム被覆されていることを特徴とする震動減衰装置。
7. 請求項１〜６の何れかにおいて、前記一対の構造体の一方が橋梁や建設物等構造体の上部構造体であって、他方が下部構造体であり、前記相対変位方向が水平方向であることを特徴とする震動減衰装置。
8. 請求項１〜７の何れかにおいて、前記震動減衰装置が保持ケースを有していて、前記当接部材が該保持ケースにより且つ該保持ケースの軸心側に突出する状態に保持されているとともに、該保持ケース内には軸方向にロッドが相対移動可能に挿入されていて、該ロッドに前記被当接部材が設けられていることを特徴とする震動減衰装置。
9. 請求項８において、前記保持ケースが筒状のシリンダを成していることを特徴とする震動減衰装置。
10. 請求項１〜９の何れかにおいて、前記当接部材が棒状をなしていることを特徴とする震動減衰装置。
11. 請求項１〜９の何れかにおいて、前記当接部材が中心部に貫通穴を有する皿ばね状をなしていて、内周端部が前記被当接部材に当接するようになしてあり、地震時の相対移動時に先ず凸曲面側が該被当接部材に当接した後、その押圧力でターンオーバー運動して凸曲面と凹曲面とが反転した後、該内周端部が該被当接部材を乗り越えて更に離間するようになしてあることを特徴とする震動減衰装置。
12. 請求項１１において、前記皿ばね状の当接部材には中心部の前記貫通穴から放射状に切込みが入れてあることを特徴とする震動減衰装置。
13. 請求項１〜１２の何れかにおいて、前記被当接部材がブロック状若しくは棒状をなしていることを特徴とする震動減衰装置。
14. 請求項８〜１３の何れかにおいて、前記保持ケース及び前記ロッドの互いに逆の各一端側には、該保持ケース及びロッドを前記一対の構造体の一方と他方とにそれぞれ回転可能に連結する連結部が設けてあることを特徴とする震動減衰装置。
15. 請求項７において、前記当接部材が棒状、前記被当接部材がブロック状若しくは棒状をなしていて、該当接部材が前記上部構造体及び下部構造体の一方から突出する状態で該一方に直接固設されているとともに、該被当接部材が他方から該当接部材に向けて突出する状態で該他方に直接固設されていることを特徴とする震動減衰装置。
16. 請求項１〜１５の何れかにおいて、前記震動減衰装置は、前記上部構造体と下部構造体との間に介設され、それら上部構造体及び下部構造体の前記水平方向の相対変位時に剪断弾性変形するゴム支承を、前記当接部材及び被当接部材とは異なった水平方向位置に有していることを特徴とする震動減衰装置。

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