JP2009047193A - ダンパー装置および構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単かつ安価に製造でき、かつ初期の性能が維持できるダンパー装置、および構造物を提供すること。
【解決手段】せん断パネル１４の表面に絶縁材１７や空隙を介して充填コンクリート１３が配置され、この充填コンクリート１３によってせん断パネル１４の面外変形が規制されることで、せん断パネル１４に縦横のリブを溶接接合する必要がなく、溶接時の熱による力学的性質の変化や局部的な応力集中が防止でき、金属疲労が生じにくい良好な変形性能が得られ、エネルギー吸収性能に優れたダンパー装置１０が実現できる。そして、溶接が不要にできることから、鋼材の数量を削減できるとともに、鋼管１２（拘束手段）に充填する充填コンクリート１３やモルタルで面外変形規制手段が構成されるので、比較的容易かつ安価にダンパー装置１０が製造でき、製造コストの低減を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ダンパー装置および構造物に関し、詳しくは、建築分野や土木分野、機械分野等における構造物や工作物の振動（地震や風等に起因するものや交通振動、機械振動等）を抑制するために用いられるダンパー装置、およびダンパー装置を備えた構造物に関する。

従来、構造物や工作物の振動を抑制することを目的とした各種のダンパー装置が広く利用されている。このようなダンパー装置の一例として、建築分野において建築物の地震応答を低減させるために利用される制振壁（制振パネル）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の制振壁は、建築物において柱および梁で囲まれた矩形枠内に配置されてその四周が柱、梁に接合される鋼板と、この鋼板の表面に溶接接合された補強用の縦リブおよび横リブとを有して構成されている。このような制振壁では、地震動を受けて建築物の各階に層間変形が生じた場合に、鋼板がせん断力を負担してせん断降伏することで、つまり弾塑性の応力−変形関係（履歴ループ）に沿って挙動することで、履歴ループに応じたエネルギー吸収（履歴減衰）能力が発揮されるようになっている。このような履歴減衰能力を有した制振壁を組み込むことによって、建築物における地震時の振動低減が実現可能になっている。そして、鋼板の側面に補強用の縦リブおよび横リブが各々所定の間隔で溶接接合されていることで、せん断変形した鋼板の面外方向への座屈が防止でき、大きな変形領域においても安定した制振壁の挙動が確保できるようになっている。

実開平７−２９２２６号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載された従来の制振壁では、鋼板の面外座屈を有効に防止するためには、比較的狭い間隔で縦リブや横リブを溶接接合する必要があることから、溶接に要する加工工数や鋼材数量が増大し、製造コストの低減を図ることが困難であるという問題がある。さらに、溶接時の熱によって鋼板の金属組織が変化してしまい、設計時に期待したせん断変形性能や履歴減衰性能が得られない可能性や、金属疲労に伴う亀裂が生じやすくなって継続使用の耐久性が低下する可能性もある。
また、従来の制振壁では、比較的狭い間隔で縦リブや横リブを配置したとしても、これらのリブで囲まれた内部の鋼板は、面外方向への変形が規制されていないため、繰り返しのせん断変形が作用すると局部的な面外座屈の発生が避けられず、金属疲労が生じて性能低下を招いてしまうという問題もある。

本発明の目的は、比較的簡単かつ安価に製造でき、かつ初期の性能が維持できるダンパー装置、およびダンパー装置を備えた構造物を提供することにある。

本発明のダンパー装置は、構造物において互いに相対移動が生じうる一対の対象位置の間に取り付けられ、当該相対移動に伴って減衰力を発揮するダンパー装置であって、前記一対の対象位置同士を結ぶ第１軸と前記相対移動の方向に沿った第２軸とに略平行な平板状に形成され、互いに対向する一対の第１端縁部側が前記対象位置に固定されるパネル体と、前記パネル体における前記第１端縁部と交差した一対の第２端縁部に固定され、当該パネル体の両面から厚さ方向に突出して設けられた端縁補強体と、前記パネル体における両面の略全面に沿って設けられ、当該パネル体の面外方向への変形を規制する面外変形規制手段と、前記パネル体の両面と前記面外変形規制手段との付着を防止する付着防止手段と、前記端縁補強体と前記面外変形規制手段とを所定距離だけ離隔させる離隔手段とを備え、前記対象位置間に相対移動が生じた際に、前記付着防止手段を介して対向する前記面外変形規制手段により面外変形が規制された状態で前記パネル体が面内にせん断変形し、このせん断変形に応じた減衰力が発揮されるとともに、当該パネル体のせん断変形に伴って変形する前記端縁補強体と前記面外変形規制手段との接触が前記離隔手段により防止されることを特徴とすることを特徴とする。

以上の本発明によれば、面外変形規制手段によりパネル体の面外変形を規制するとともに、付着防止手段を介することでパネル体のせん断変形を拘束せず、パネル体の略全体がせん断変形して減衰力が発揮できるとともに、面外座屈や局部変形が防止でき、エネルギー吸収性能の優れたダンパー装置が実現できる。そして、パネル体の表面に付着防止手段を介して配置した面外変形規制手段によってパネル体の面外変形を規制したことで、従来の制振壁のようにパネル体に縦横のリブを溶接接合する必要がないため、溶接時の熱による力学的性質の変化や局部的な応力集中が防止でき、金属疲労が生じにくい良好な変形性能が得られる。さらに、溶接が不要にできることから、製造技術や製造設備を比較的簡単なものにすることができ、製造コストの低減を図ることができる。また、従来の制振壁では、縦横のリブで囲まれた部分のパネル体に関し、面外変形が生じないようにするために、幅厚比Ｂ／ｔ（Ｂはリブ間隔、ｔはパネル体の板厚）の制限があった（例えば、Ｂ／ｔ＜２５）のに対し、本発明によれば、実質的にパネル体の幅厚比Ｂ／ｔの上限をなくすことができ、幅厚比Ｂ／ｔが２５を大きく上回った場合でも、前述のように面外座屈を防止して変形性能を確保することができる。

また、パネル体に端縁補強体を固定したことで、パネル体が負担するせん断力と釣り合う軸力（曲げモーメント）を端縁補強体で負担し、ダンパー装置全体としての曲げ−せん断機構が構成できる。そして、端縁補強体と面外変形規制手段との間に離隔手段を設け、変形した際の端縁補強体が面外変形規制手段に接触しないようになっているので、パネル体や端縁補強体に局部的な応力が発生することがなく、ダンパー装置の曲げ−せん断機構が確保でき、ダンパー装置の挙動を安定化することができる。
なお、パネル体が第１軸と第２軸とに「略平行に」形成される状態とは、第１軸および第２軸の両軸を含む平面と平行にパネル体が形成された状態、あるいは第１軸および第２軸の少なくとも一方に対して若干の傾斜を有してパネル体が形成された状態、のいずれの状態も意味し、上述の作用効果が得られる範囲であれば、パネル体が第１軸や第２軸に対して若干の傾斜を有していてもよい。

この際、本発明のダンパー装置では、前記パネル体および端縁補強体は、それぞれ鋼材から断面略Ｈ字形に一体化され、Ｈ字形のウェブが当該パネル体で構成され、一対のフランジが当該端縁補強体で構成されていることが好ましい。
そして、前記端縁補強体は、前記パネル体よりも高強度の鋼材から形成されていることが好ましい。
さらに、前記パネル体は、普通鋼材よりも降伏点強度が低い鋼材から形成されていることが好ましい。
また、前記端縁補強体は、普通鋼材よりも強度が高い鋼材から形成されていることが好ましい。

このような構成によれば、断面略Ｈ字形のウェブをパネル体とし、フランジを端縁補強体とするとともに、端縁補強体をパネル体よりも高強度の鋼材から形成することで、パネル体がせん断降伏した後も端縁補強体を弾性状態に維持することができ、ダンパー装置の挙動を安定させてエネルギー吸収性能を高めることができる。そして、端縁補強体に高強度の鋼材（高張力鋼）を用いれば、その断面積や板厚が小さくできることや、弾性ひずみ範囲を拡大することで、相対的なせん断剛性を低くしつつ曲げ強度が確保でき、パネル体のせん断力負担を高めてせん断降伏しやすくできる。さらに、パネル体に降伏点強度が低い鋼材、つまり低降伏点鋼（軟鋼、極軟鋼）を用いれば、小さな変形でせん断降伏させるとともに、大変形領域まで安定した変形性能が確保でき、エネルギー吸収性能を一層高めることができる。
なお、パネル体および端縁補強体を一体化した「断面略Ｈ字形」とは、パネル体の両端縁に一対の端縁補強体を交差させて固定した際の断面形状を表しており、パネル体の幅寸法と比較して端縁補強体の幅寸法が小さい場合にはＩ字形に見えるが、このようなＩ字形のものも「断面略Ｈ字形」に含まれる。さらに、パネル体と端縁補強体とが直交したものに限らず、また、一対の端縁補強体同士が平行でなくてもよい。

また、本発明のダンパー装置では、前記パネル体における前記第２軸に沿った方向の幅寸法は、前記第１軸に沿った方向の両端部が中央部よりも大きく設定され、前記第２端縁部には、前記両端部に向かって拡幅する傾斜または曲率が設けられ、この傾斜または曲率に沿って前記端縁補強体が固定されていることが好ましい。
このような構成によれば、パネル体の第１軸に沿った方向の両端部の幅寸法が大きく中央部の幅寸法が小さい鼓型に形成する、つまり対象位置に固定される第１端縁部の幅寸法を大きくすることで、パネル体の隅部における応力集中を緩和し、せん断降伏後の金属疲労を防止することができる。

さらに、本発明のダンパー装置では、前記パネル体の厚さ方向に沿った前記端縁補強体の幅寸法は、前記第１軸に沿った方向の両端部が中央部よりも大きく設定されていることが好ましい。
このような構成によれば、端縁補強体の両端部の幅寸法が大きく中央部の幅寸法が小さい鼓型に形成する、つまり応力が集中しやすいパネル体の隅部近傍における端縁補強体の断面積を大きくすることで、端縁補強体を弾性状態に維持してダンパー装置の挙動を安定させることができる。

また、本発明のダンパー装置では、前記面外変形規制手段の外側には、前記パネル体の表面に対して厚さ方向に当該面外変形規制手段を位置決めして移動を拘束する拘束手段が設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、面外変形規制手段が拘束手段により位置決めされるので、パネル体が面外に変形しようとして面外変形規制手段を外側に押し出す力が作用しても、この力を拘束手段が支持することができる。従って、パネル体と面外変形規制手段との距離が一定に維持されることから、パネル体の面外変形を確実に防止してエネルギー吸収性能を良好に発揮させることができる。

この際、本発明のダンパー装置では、前記拘束手段は、その内部に前記パネル体および端縁補強体を収容可能な角形、楕円形または円形の鋼管で構成され、前記面外変形規制手段は、前記拘束手段の鋼管内部に充填されたコンクリートまたはモルタルで構成されていることが好ましい。
そして、前記拘束手段の鋼管内面には、前記充填されたコンクリートまたはモルタルとの付着力を高める凹凸が形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、拘束手段を鋼管で構成し、この鋼管に充填するコンクリートやモルタルで面外変形規制手段を構成することで、比較的容易かつ安価にダンパー装置を製造することができる。そして、鋼管内面に凹凸が形成されていれば、鋼管とコンクリートやモルタルとのずれが防止でき、コンクリートやモルタルとパネル体との距離が確保でき、パネル体の面外変形をより確実に防止することができる。

また、本発明のダンパー装置では、前記端縁補強体における前記パネル体に固定された側と反対側にも、前記コンクリートまたはモルタルが充填され、このコンクリートまたはモルタルと当該端縁補強体とを離隔させる離隔手段が設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、端縁補強体の外側（パネル体の反対側）に離隔手段を設けたことで、端縁補強体の外側を含めた鋼管内部全体にコンクリートやモルタルを充填しても、端縁補強体とコンクリートやモルタルとの接触を防止することができる。

また、本発明のダンパー装置では、前記付着防止手段は、前記パネル体の表面と前記面外変形規制手段との間に形成された空隙であるか、または前記パネル体の表面および面外変形規制手段の一方に貼付けられて他方と摺接するシート体または塗装であることが好ましい。
そして、前記空隙、前記シート体または塗装の厚さ寸法は、１mm以下に設定されていることが好ましい。
このような構成によれば、空隙やシート体、塗装によってパネル体と面外変形規制手段との付着を確実に切るとともに、パネル体と面外変形規制手段との距離が１mm以下（より好ましくは、０．５mm以下）に維持されることで、パネル体の面外変形を確実に防止することができる。

また、本発明のダンパー装置では、前記離隔手段は、前記端縁補強体と前記面外変形規制手段との間に形成された空隙であるか、または前記端縁補強体と面外変形規制手段との間に介挿されて当該端縁補強体の変形に伴って変形可能なスペーサであることが好ましい。
そして、前記空隙または前記スペーサの厚さ寸法は、１０〜２０mmの範囲に設定されていることが好ましい。
このような構成によれば、空隙やスペーサによって端縁補強体と面外変形規制手段との接触を確実に防止することができる。ここで、スペーサとしては、低剛性のものが好ましく、また弾性体であっても弾塑性体であってもよい。そして、空隙やスペーサの厚さ寸法を１０〜２０mmの範囲することで、建築物に設置した場合における大地震による最大変位に追随できるだけのクリアランスを確保することができる。

一方、本発明の構造物は、前記いずれかのダンパー装置を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、前述と同様の作用効果を得ることができ、比較的簡単かつ安価に製造できかつエネルギー吸収性能に優れたダンパー装置により、構造物の振動を効果的に抑制することができる。

以上のような本発明によれば、多様な用途に対応可能なダンパー装置を簡単かつ安価に製造することができるとともに、効果的にパネル体の面外座屈を防止して面外座屈補剛材の構造も簡単化することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の構造物としての建物１における骨組みの概略構成を示す側面図である。図２は、建物１に用いるダンパー装置１０を示す断面図および側面図である。図３は、ダンパー装置１０のダンパー装置本体１１を示す側面図である。
図１において、建物１は、複数の柱２、柱２間に架設された各階の梁３、梁３に支持された床、図示しない屋根や壁等を有して構成された建築物である。建物１の所定の階には、当該階における上下の梁３の間にダンパー装置１０が設置されている。具体的には、上階の梁３から下方に延びて固定された取付部材４と、当該階の梁３から上方に延びて固定された取付部材５との間にダンパー装置１０が取り付けられている。このようなダンパー装置１０は、建物１において平面的に偏りがなく、かつ建物１の水平各方向に適宜な数だけ配置されていればよく、また建物１の高さ方向に関しては、負担せん断力が大きくなる下層階において上層階よりも設置個数が多いことが望ましい。そして、本実施形態では、取付部材４の下端部と取付部材５の上端部とがそれぞれ対象位置であり、地震等の水平力が建物１に作用した場合に、上下の梁３が互いに図１の左右にずれるような相対移動（層間変位）が生じ、この相対移動に対してダンパー装置１０が減衰力を発揮するようになっている。

図２に示すように、ダンパー装置１０は、鋼材製でＨ字形断面を有したダンパー装置本体１１と、このダンパー装置本体１１の四周側方を囲んで設けられる角形の鋼管１２と、この鋼管１２の内部に充填される充填コンクリート１３とを有して構成されている。鋼管１２の内面には、図示を省略するが適宜な大きさおよび間隔で凹凸が形成されており、鋼管１２と充填コンクリート１３との付着力が高められている。そして、充填コンクリート１３は、その外側への移動が鋼管１２によって拘束され、後述するせん断パネル１４に対して位置決めされている。すなわち、鋼管１２によって拘束手段が構成されている。

ダンパー装置本体１１は、図３にも示すように、Ｈ字形断面のウェブを構成する矩形板状のせん断パネル（パネル体）１４と、一対のフランジを構成する各々板状の端縁補強体としての側部板材１５と、せん断パネル１４および側部板材１５の上下に接合されて取付部材４，５にそれぞれ固定される固定用板材１６とを有して構成されている。すなわち、本実施形態では、取付部材４の下端部と取付部材５の上端部とがそれぞれ対象位置であり、これらを結ぶ上下方向が第１軸であり、梁３に沿った相対移動方向が第２軸であり、せん断パネル１４は、第１軸および第２軸の両方と平行に配置されている。さらに、せん断パネル１４の上下端縁によって一対の第１端縁部が構成され、これらの第１端縁部に沿って固定用板材１６が接合され、せん断パネル１４の左右端縁によって一対の第２端縁部が構成され、これらの第２端縁部に沿って側部板材１５が接合されている。

ダンパー装置本体１１において、せん断パネル１４は、強度が４００N/mm² 程度の普通鋼材と比較して強度および降伏点強度が半分程度の低降伏点鋼（極軟鋼）で形成されている。一方、側部板材１５は、普通鋼材と比較して強度が高い高強度鋼材で形成され、例えば、強度が４９０N/mm² 程度以上の高張力鋼で形成されている。また、側部板材１５は、図３に示すように、せん断パネル１４と直交し、せん断パネル１４の両面から厚さ方向に突出して設けられているとともに、その幅寸法は、上下端部（第１軸に沿った方向の両端部）が中央部よりも大きく設定されている。すなわち、側部板材１５は、その中央部に直線部１５Ａを有し、上下端部に傾斜部１５Ｂを有して形成されている。なお、図示を省略するが、ダンパー装置本体１１の固定用板材１６は、取付部材４，５に対してボルト−ナット接合で固定されてもよく、また溶接接合で固定されてもよい。

以上のようなダンパー装置本体１１では、地震等により建物１に層間変形が生じた場合に、上下の取付部材４，５を介して上下の固定用板材１６が左右に移動し、せん断パネル１４が平行四辺形状に変形するせん断変形が生じる。これにより、せん断パネル１４にせん断力が作用し、このせん断力が大きくなる（地震の水平力が大きくなる）と、せん断パネル１４がせん断降伏することとなる。そして、せん断パネル１４にせん断力が作用すると、このせん断力と釣り合うように側部板材１５に軸力が生じ、左右の側部板材１５に生じた逆向きの軸力がダンパー装置本体１１における曲げモーメントとなる。このように、建物１に地震等の水平力が作用することによって、ダンパー装置本体１１には、せん断パネル１４のせん断力と、側部板材１５の軸力（曲げモーメント）とが発生することになり、これらの変形と応力との関係は、設計条件に応じて適宜設定されている。

次に、図２に示すように、ダンパー装置１０は、ダンパー装置本体１１の側面略全体に巻き付けて貼り付けられたシート体としての絶縁材１７と、側部板材１５の両面に貼り付けられたスペーサとしてのクッション材１８とを有して構成されている。絶縁材１７は、樹脂製の面状粘着テープなどから形成されており、その外側表面は、摩擦係数が小さく（滑りやすく）なっており、充填コンクリート１３と付着せず摺接可能に構成されている。そして、絶縁材１７は、０．２mm程度の厚さ寸法を有して形成され、この厚さ寸法分の間隔が、せん断パネル１４の両面と充填コンクリート１３との間に形成されている。このような絶縁材１７によれば、前述のようにせん断パネル１４がせん断変形した際に、このせん断変形が充填コンクリート１３で拘束されず、かつせん断パネル１４の面外への変形が充填コンクリート１３で規制される。すなわち、充填コンクリート１３によって面外変形規制手段が構成され、絶縁材１７によって付着防止手段が構成されている。

一方、クッション材１８は、軟質の発泡樹脂などから１０〜２０mm程度の厚さ寸法を有して形成され、この厚さ寸法分の間隔が、側部板材１５の両面と充填コンクリート１３との間に形成されている。このクッション材１８は、せん断パネル１４がせん断変形して側部板材１５が移動した際に、側部板材１５に押しつぶされるように変形して側部板材１５の移動を拘束せず、かつ側部板材１５と充填コンクリート１３とを接触させないように機能する。すなわち、クッション材１８によって、側部板材１５と充填コンクリート１３とを所定距離だけ離隔させる離隔手段が構成されている。
なお、付着防止手段や離隔手段は、絶縁材１７やクッション材１８のような所定の材質からシート状や板状に形成されたものに限らず、せん断パネル１４や側部板材１５の表面と充填コンクリート１３との間に形成された空隙であってもよい。さらに、絶縁材１７やクッション材１８の材質や剛性等は、特に限定されず、前述の作用を有するものであれば任意の材料から形成可能である。

以上のようなダンパー装置１０では、ダンパー装置本体１１がせん断変形した際に、そのせん断パネル１４に生じるせん断力が充填コンクリート１３や鋼管１２に伝達されず、かつ側部板材１５を介しても充填コンクリート１３や鋼管１２に応力が流れることが防止されているため、地震等の水平力としての荷重を負担する機構としては、ダンパー装置本体１１のみが有効となる。そして、充填コンクリート１３によってせん断パネル１４の面外への変形が防止されることから、せん断パネル１４に面外座屈や局部応力等が発生しない、あるいは発生しにくくなっており、せん断降伏した後の履歴ループが安定したものとなって、せん断パネル１４によって大きな履歴エネルギーが吸収される。このようなダンパー装置１０によるエネルギー吸収、すなわち減衰力が発揮されることで、建物１の水平応答（地震や風による揺れ）が低減できるようになっている。

なお、ダンパー装置としては、前述のように角形の鋼管１２によって拘束手段が構成されたものに限らず、以下の図４に示すように楕円形の鋼管１２Ａを用いたものでもよい。
図４は、本実施形態の変形例に係るダンパー装置１０Ａを示す断面図および側面図である。
図４において、ダンパー装置１０Ａは、前述と同様の絶縁材１７やクッション材１８が貼り付けられたダンパー装置本体１１と、このダンパー装置本体１１の四周側方を囲んで設けられる楕円形の鋼管１２Ａと、この鋼管１２Ａの内部に充填される充填コンクリート１３とを有して構成されている。このように楕円形の鋼管１２Ａを用いれば、せん断パネル１４が面外に変形しようとして充填コンクリート１３を押し出す力が作用した際に、この力に対してフープテンションで鋼管１２Ａが抵抗することができ、充填コンクリート１３の拘束力を高めることができる。従って、せん断パネル１４の面外変形をより有効に規制でき、ダンパー装置１０Ａのエネルギー吸収性能を向上させることができるようになっている。

また、拘束手段としては、鋼管１２，１２Ａに限らず、以下の図５に示すような構成でもよい。
図５(Ａ)〜(Ｃ)は、それぞれ本実施形態の変形例に係るダンパー装置１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを示す断面図である。
図５(Ａ)に示すダンパー装置１０Ｂでは、ダンパー装置本体１１の周囲に設けられる面外変形規制手段としてのコンクリート１３Ａが繊維補強コンクリートで構成され、図５(Ｂ)に示すダンパー装置１０Ｃでは、面外変形規制手段としてのコンクリート１３Ｂの内部にフープ１９が配置され、前述のような鋼管１２，１２Ａが省略されている。このような繊維補強コンクリートを用いたり、フープ１９を内蔵させたりすれば、コンクリート１３Ａ，１３Ｂによってせん断パネル１４の面外変形の力に抵抗することができ、せん断パネル１４とコンクリート１３Ａ，１３Ｂとの間隔寸法を確保することができる。
また、図５(Ｃ)に示すダンパー装置１０Ｄでは、ダンパー装置本体１１をコンクリート１３Ｃが囲んでおらず、せん断パネル１４と側部板材１５とで形成される溝部分にコンクリート１３Ｃが配置されている。そして、コンクリート１３Ｃの外側には、棒状の拘束部材２０が複数配置され、これらの拘束部材２０の端部が連結部材２１で連結されることで、コンクリート１３Ｃの移動が拘束されている。このような構成によっても、せん断パネル１４とコンクリート１３Ｃとの間隔寸法を確保することができる。

また、パネル体としてのせん断パネル１４の形態は、前述のような矩形状に限らず、以下の図６に示すようなものでもよい。
図６(Ａ)，(Ｂ)は、それぞれ本実施形態の変形例に係るダンパー装置のダンパー装置本体１１Ａ，１１Ｂを示す側面図である。
図６(Ａ)，(Ｂ)に示すダンパー装置本体１１Ａ，１１Ｂでは、せん断パネル１４の左右の幅寸法は、上下端部が中央部よりも大きく設定されている。すなわち、図６(Ａ)に示すダンパー装置本体１１Ａでは、せん断パネル１４の左右側端縁に上下に向かって拡幅する曲率１４Ａが設けられ、この曲率１４Ａに沿って曲げ加工された側部板材１５が固定されている。一方、図６(Ｂ)に示すダンパー装置本体１１Ｂでは、せん断パネル１４の左右側端縁に上下に向かって拡幅する傾斜１４Ｂが設けられ、この傾斜１４Ｂに沿って曲げ加工された側部板材１５が固定されている。このようにせん断パネル１４の上下端側が拡幅されることで、応力が集中しやすい四隅部の面積を拡大することができ、局部応力の発生を防止することができる。

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）すなわち、せん断パネル１４の表面に絶縁材１７や空隙を介して充填コンクリート１３やコンクリート１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃが配置され、これらの充填コンクリート１３やコンクリート１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃによってせん断パネル１４の面外変形が規制される。従って、従来の制振壁のようにせん断パネル１４に縦横のリブを溶接接合する必要がなく、溶接時の熱による力学的性質の変化や局部的な応力集中が防止でき、金属疲労が生じにくい良好な変形性能が得られ、エネルギー吸収性能に優れたダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄが実現できる。

（２）そして、せん断パネル１４に対するリブの溶接が不要にできることから、鋼材の数量を削減できるとともに、製造技術や製造設備を比較的簡単なものにすることができ、製造コストの低減を図ることができる。そして、鋼管１２，１２Ａで拘束手段を構成し、この鋼管１２，１２Ａに充填する充填コンクリート１３やモルタルで面外変形規制手段を構成すれば、比較的容易かつ安価にダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを製造することができる。

（３）また、せん断パネル１４の表面に対して充填コンクリート１３が鋼管１２，１２Ａにより位置決めされ、コンクリート１３Ｂ，１３Ｃがフープ１９や拘束部材２０で位置決めされているので、せん断パネル１４が面外に変形しようとする際の力を鋼管１２，１２Ａやフープ１９や拘束部材２０で支持することができる。従って、せん断パネル１４と充填コンクリート１３やコンクリート１３Ｂ，１３Ｃとの間隔寸法を一定に維持することができ、せん断パネル１４の面外変形を確実に防止してエネルギー吸収性能を良好に発揮させることができる。

（４）また、ダンパー装置本体１１，１１Ａ，１１Ｂの側部板材１５と充填コンクリート１３やコンクリート１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃとの間にクッション材１８が設けられ、変形した際の側部板材１５が充填コンクリート１３やコンクリート１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃに接触しないようになっているので、せん断パネル１４や側部板材１５に局部的な応力が発生することがなく、ダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの挙動を安定化することができる。

（５）また、ダンパー装置本体１１，１１Ａ，１１Ｂにおいて、側部板材１５がせん断パネル１４よりも高強度の鋼材から形成されてるので、せん断パネル１４がせん断降伏した後も側部板材１５を弾性状態に維持することができ、ダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの挙動を安定させることができる。そして、側部板材１５が高張力鋼で形成され、せん断パネル１４が低降伏点鋼で形成されているので、側部板材１５の断面積や板厚が小さくできて相対的なせん断剛性が低くなるため、せん断パネル１４のせん断力負担を高めてせん断降伏しやすくできる。さらに、せん断パネル１４が小さな変形でせん断降伏するようになることから、エネルギー吸収性能を一層高めることができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態においては、建物１の上下の梁３に渡り取付部材４，５を介してダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを設置したが、このような設置構造に限らず、例えば、隣接する一対の柱２間に設置してもよい。この場合には、対象位置が柱２となり、建物１に水平力が作用した場合に一対の柱２が同一方向に傾くことで、ダンパー装置のパネル体に縦（上下）方向のせん断変形が生じることとなる。
また、次の図７に示すように、柱２と梁３とで囲まれた矩形状の開口部全体に大型のダンパー装置（制震壁）１０Ｅを設置してもよい。この場合には、対象位置が上下の梁３でもよく、あるいは左右の柱２でもよく、建物１に水平力が作用した場合に開口部が平行四辺形状に変形することで、ダンパー装置１０Ｅのせん断パネル１４に横（水平）方向または縦（上下）方向のせん断変形が生じることとなる。

また、ダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを設置する構造物としては、建物１に限らず、土木構造物や工作物、機械基礎などであってもよく、ダンパー装置による振動抑制が期待できるものであれば、特に対象が限定されるものではない。
また、前記実施形態のダンパー装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄでは、ダンパー装置本体１１，１１Ａ，１１Ｂを鋼材から断面略Ｈ字形に形成したが、パネル体や端縁補強体の構造としては任意のものが採用できる。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明の実施形態に係る構造物の概略構成を示す側面図である。 前記構造物に用いるダンパー装置を示す断面図および側面図である。 前記ダンパー装置のダンパー装置本体を示す側面図である。 前記ダンパー装置の変形例を示す断面図および側面図である。 前記ダンパー装置の変形例を示す断面図である。 前記ダンパー装置本体の変形例を示す側面図である。 本発明の変形例に係る構造物の概略構成を示す側面図である。

符号の説明

１…構造物としての建物、４，５…対象位置としての取付部材、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ…ダンパー装置、１２，１２Ａ…拘束手段としての鋼管、１３…面外変形規制手段としての充填コンクリート、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ…面外変形規制手段としてのコンクリート、１４…パネル体としてのせん断パネル、１４Ａ…曲率、１４Ｂ…傾斜、１５…端縁補強体としての側部板材、１７…付着防止手段としての絶縁材（シート体）、１８…離隔手段としてのクッション材（スペーサ）、１９…拘束手段としてのフープ、２０…拘束部材（拘束手段）。

Claims (16)

1. 構造物において互いに相対移動が生じうる一対の対象位置の間に取り付けられ、当該相対移動に伴って減衰力を発揮するダンパー装置であって、
   前記一対の対象位置同士を結ぶ第１軸と前記相対移動の方向に沿った第２軸とに略平行な平板状に形成され、互いに対向する一対の第１端縁部側が前記対象位置に固定されるパネル体と、
   前記パネル体における前記第１端縁部と交差した一対の第２端縁部に固定され、当該パネル体の両面から厚さ方向に突出して設けられた端縁補強体と、
   前記パネル体における両面の略全面に沿って設けられ、当該パネル体の面外方向への変形を規制する面外変形規制手段と、
   前記パネル体の両面と前記面外変形規制手段との付着を防止する付着防止手段と、
   前記端縁補強体と前記面外変形規制手段とを所定距離だけ離隔させる離隔手段とを備え、
   前記対象位置間に相対移動が生じた際に、前記付着防止手段を介して対向する前記面外変形規制手段により面外変形が規制された状態で前記パネル体が面内にせん断変形し、このせん断変形に応じた減衰力が発揮されるとともに、当該パネル体のせん断変形に伴って変形する前記端縁補強体と前記面外変形規制手段との接触が前記離隔手段により防止されることを特徴とするダンパー装置。
2. 請求項１に記載のダンパー装置において、
   前記パネル体および端縁補強体は、それぞれ鋼材から断面略Ｈ字形に一体化され、Ｈ字形のウェブが当該パネル体で構成され、一対のフランジが当該端縁補強体で構成されていることを特徴とするダンパー装置。
3. 請求項２に記載のダンパー装置において、
   前記端縁補強体は、前記パネル体よりも高強度の鋼材から形成されていることを特徴とするダンパー装置。
4. 請求項３に記載のダンパー装置において、
   前記パネル体は、普通鋼材よりも降伏点強度が低い鋼材から形成されていることを特徴とするダンパー装置。
5. 請求項３または請求項４に記載のダンパー装置において、
   前記端縁補強体は、普通鋼材よりも強度が高い鋼材から形成されていることを特徴とするダンパー装置。
6. 請求項２から請求項５のいずれかに記載のダンパー装置において、
   前記パネル体における前記第２軸に沿った方向の幅寸法は、前記第１軸に沿った方向の両端部が中央部よりも大きく設定され、前記第２端縁部には、前記両端部に向かって拡幅する傾斜または曲率が設けられ、この傾斜または曲率に沿って前記端縁補強体が固定されていることを特徴とするダンパー装置。
7. 請求項２から請求項６のいずれかに記載のダンパー装置において、
   前記パネル体の厚さ方向に沿った前記端縁補強体の幅寸法は、前記第１軸に沿った方向の両端部が中央部よりも大きく設定されていることを特徴とするダンパー装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載のダンパー装置において、
   前記面外変形規制手段の外側には、前記パネル体の表面に対して厚さ方向に当該面外変形規制手段を位置決めして移動を拘束する拘束手段が設けられていることを特徴とするダンパー装置。
9. 請求項８に記載のダンパー装置において、
   前記拘束手段は、その内部に前記パネル体および端縁補強体を収容可能な角形、楕円形または円形の鋼管で構成され、
   前記面外変形規制手段は、前記拘束手段の鋼管内部に充填されたコンクリートまたはモルタルで構成されていることを特徴とするダンパー装置。
10. 請求項９に記載のダンパー装置において、
    前記拘束手段の鋼管内面には、前記充填されたコンクリートまたはモルタルとの付着力を高める凹凸が形成されていることを特徴とするダンパー装置。
11. 請求項９または請求項１０に記載のダンパー装置において、
    前記端縁補強体における前記パネル体に固定された側と反対側にも、前記コンクリートまたはモルタルが充填され、このコンクリートまたはモルタルと当該端縁補強体とを離隔させる離隔手段が設けられていることを特徴とするダンパー装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれかに記載のダンパー装置において、
    前記付着防止手段は、前記パネル体の表面と前記面外変形規制手段との間に形成された空隙であるか、または前記パネル体の表面および面外変形規制手段の一方に貼付けられて他方と摺接するシート体または塗装であることを特徴とするダンパー装置。
13. 請求項１２に記載のダンパー装置において、
    前記空隙、前記シート体または塗装の厚さ寸法は、１mm以下に設定されていることを特徴とするダンパー装置。
14. 請求項１から請求項１３のいずれかに記載のダンパー装置において、
    前記離隔手段は、前記端縁補強体と前記面外変形規制手段との間に形成された空隙であるか、または前記端縁補強体と面外変形規制手段との間に介挿されて当該端縁補強体の変形に伴って変形可能なスペーサであることを特徴とするダンパー装置。
15. 請求項１４に記載のダンパー装置において、
    前記空隙または前記スペーサの厚さ寸法は、１０〜２０mmの範囲に設定されていることを特徴とするダンパー装置。
16. 請求項１から請求項１５のいずれかに記載のダンパー装置を備えた構造物。

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