JP2009250254A - 制震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粘弾性体に制震限界状態又は該限界状態に近い状態まで有効的な制震作用を行わることができながら、大きな震動による粘弾性体の損傷を防ぐことができる制震装置を提供する。
【解決手段】長孔１０と軸部１１ａとが備えられ、長孔１０の延びる方向は、粘弾性体７のせん断変形方向の成分と、それとは異なる方向の成分とを備え、粘弾性体７が、一方の向きにせん断変形を行っていく過程で、制震限界状態又は該限界状態に近い状態に達すると、一方の第１，第２部材５，８において、軸部が長孔内で相対移動を阻止された状態を維持し、もう一方の第１，第２部材６，９において、軸部が長孔内で相対移動を開始して、粘弾性体７が制震限界状態を越えないようになされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、制震装置に関する。

震動により相対変位をする部材間に粘弾性体が接着状態に介設され、前記部材の相対変位により粘弾性体がせん断変形をしエネルギーを吸収して制震作用を行うようになされた制震装置は、従来より、種々、提供されている。
特開２００６−２５７６７４号公報

しかしながら、粘弾性体を用いた制震装置では、大きな震動によって粘弾性体に制震限界状態を越えるような大きなせん断変形を生じさせてしまうと、粘弾性体は損傷してしまうことから、該制震装置は、粘弾性体にそのような損傷を生じさせないような構成にしておく必要がある。

本発明は、上記のような必要性に基づいてなされたものであって、粘弾性体に制震限界状態又は該限界状態に近い状態まで有効的な制震作用を行わることができながら、大きな震動による粘弾性体の損傷を防ぐことができる制震装置を提供することを課題とする。

上記の課題は、震動により相対変位をする第１部材間に粘弾性体が接着状態に介設され、前記第１部材の相対変位により粘弾性体がせん断変形をしエネルギーを吸収して制震作用を行うようになされた制震装置において、
一方の第１部材に対応して一方の第２部材が備えられると共に、もう一方の第１部材に対応してもう一方の第２部材が備えられ、
対応する第１部材と第２部材のうちの一方に長孔が設けられると共に、もう一方に軸部が設けられ、該軸部が長孔にその一方の端部位置において通され、
前記各長孔の延びる方向は、粘弾性体のせん断変形方向の成分と、該せん断変形方向とは異なる方向の成分とを備え、
前記粘弾性体が、一方の向きにせん断変形を行っていく過程で、制震限界状態又は該限界状態に近い状態に達すると、前記一方の第１，第２部材において、軸部が長孔の前記一方の端部位置において、もう一方の端部位置とは反対方向に相対移動しようとするのを阻止された状態を維持する一方で、前記もう一方の第１，第２部材において、軸部が長孔において前記一方の端部位置からもう一方の端部位置に向けて相対移動を開始し、
前記粘弾性体が、もう一方の向きにせん断変形を行っていく過程で、制震限界状態又は該限界状態に近い状態に達すると、前記もう一方の第１，第２部材において、軸部が長孔の前記一方の端部位置において、もう一方の端部位置とは反対方向に相対移動しようとするのを阻止された状態を維持すれる一方で、前記一方の第１，第２部材において、軸部が長孔において前記一方の端部位置からもう一方の端部位置に向けて相対移動を開始する
ことにより、前記粘弾性体が制震限界状態を越えないようになされていることを特徴とする制震装置によって解決される（第１発明）。

この制震装置では、震動により相対変位をする各第１部材に対応して第２部材が備えられ、粘弾性体のせん断変形の一方の向きともう一方の向きとにおいて、制震限界状態又は該限界状態に近い状態に達すると、軸部が長孔の一方の端部位置からもう一方の端部位置へと移動を開始するものと、軸部のそのような移動を阻止されるものとが交互に入れ替わるようになされているので、粘弾性体に制震限界状態又は該限界状態に近い状態まで有効的な制震作用を行わせながら、大きな震動による粘弾性体の損傷を防ぐことができる。

しかも、長孔の延びる方向の成分には、粘弾性体がせん断変形をする方向の成分のほか、該方向とは異なる方向の成分が備えられ、該異なる方向の成分によって、軸部が長孔の一方の端部位置からもう一方の端部位置へと移動を開始するタイミングを、粘弾性体が制震限界状態又は該限界状態に近い状態となったことと対応させるように構成されているので、簡素な構成で、そのような構成を実現することができる。

第１発明において、長孔の延びる前記異なる方向の成分によって、前記粘弾性体がその異なる方向にせん断変形をしてエネルギーを吸収するようになされているとよい（第２発明）。この場合は、長孔の延びる前記異なる方向の成分を、粘弾性体に制震作用を行わせるのにも寄与させることができて、制震装置の制震性能を高めることができる。

本発明は、以上のとおりのものであるから、粘弾性体に制震限界状態又は該限界状態に近い状態まで有効的な制震作用を行わせながら、大きな震動による粘弾性体の損傷を防ぐことができる。

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図４に示す第１実施形態の制震装置１は、図６に示すような建物用の制震パネル２用の制震装置として構成した場合のものである。制震パネル２は、階上側に一体化され、階上側から階下側に垂れ下がる上剛体３と、階下側に一体化され、階下側から階上側に立ち上がる下剛体４とを備え、パネル２の高さ方向の中間部位置において上剛体３の下端部と下剛体４の上端部とを制震装置１を介して連結したもので、震動によって建物に層間変位を生じると、上下の剛体３，４が左右方向に相対変位をして制震装置１がエネルギーを吸収し、制震作用を行うようになされている。

制震装置１は、図１及び図２に示すように、第１部材としての三枚の第１プレート５，６，６が面部を向き合わせるように前後方向に配列されると共に、これら第１プレート５，６，６間に粘弾性体７，７が接着状態に介設され、中央の第１プレート５と前後の第１プレート６，６とが左右方向に相対変位を行うと、各粘弾性体７，７がせん断変形をしてエネルギーを吸収するようになされた制震本体部を備えている。

また、該制震本体部の中央の第１プレート５を一方の第１部材とし、該中央の第１プレート５に対応して、一方の第２部材としての上第２プレート８が備えられ、該上第２プレート８が溶接などにより上剛体３に一体的に取り付けられている。

更に、制震本体部の前後の第１プレート６，６をもう一方の第１部材として、該前後の第１プレート６，６に対応して、もう一方の第２部材としての下第２プレート９が備えられ、該下第２プレート９が溶接などにより下剛体４に一体的に取り付けられている。

そして、中央第１プレート５と上第２プレート８とは重なり状態にされ、該重なり部分において、中央第１プレート５には、左右方向の方向成分をもつ貫通の複数の長孔１０，１０が設けられると共に、上第２プレート８には複数のボルト１１，１１が溶接などで一体化されて設けられ、各ボルト１１の軸部１１ａは、長孔１０に、その一方の端部位置において通され、各軸部１１ａには抜止め用のナット１２が螺合されている。ナット１２は、軸部１１ａが長孔１０から抜け出てしまうのを阻止するもので、中央第１プレート５と上第２プレート８とを摩擦接合状態にしているものではない。

更に、上記の各長孔１０は、その延びる方向における一方の端部の側の軸部１１ａの通された所定の長さ範囲の部分１０ａが、粘弾性体７のせん断変形方向の成分と、該せん断変形方向とは異なる方向の成分とを備えて、斜め方向に向けられている。

また、前後の第１プレート６，６と下第２プレート９についても、重なり状態にされ、該重なり部分において、前後の第１プレート６，６には、左右方向の方向成分をもつ貫通の複数の長孔１０，１０が設けられると共に、下第２プレート９には複数のボルト１１，１１が溶接などで一体化されて設けられ、各ボルト１１の軸部１１ａは、長孔１０に、その一方の端部位置において通され、各軸部１１ａには抜止め用のナット１２が螺合されている。このナット１２も、軸部１１ａが長孔１０から抜け出てしまうのを阻止するもので、前後の第１プレート５と下第２プレート９とを摩擦接合状態にしているものではない。

更に、各長孔１０は、その延びる方向における一方の端部の側の軸部１１ａの通された所定の長さ範囲の部分１０ａが、粘弾性体７のせん断変形方向の成分と、該せん断変形方向とは異なる方向の成分とを備えて、斜め方向に向けられている。

そして、このような構成により、震動によって、粘弾性体７が、図３（イ）に示すように、一方の向きにせん断変形を行っていく過程で、制震限界状態又は該限界状態に近い状態に達すると、図３（ロ）に示すように、前後の第１プレート５と下第２プレート９の側において、軸部１１ａが長孔１０の端部位置においてもう一方の端部位置とは反対方向に相対移動しようとするのを阻止された状態を維持する一方で、中央第１プレート５と上第２プレート８の側において、長孔１０の斜め方向を向く端部部分１０ａと軸部１１ａとの係合が解除されて軸部１１ａが長孔１０において斜め方向を向く端部部分１０ａ内の位置からもう一方の端部位置に向けて相対移動を開始するようになされて、粘弾性体７が制震限界状態を越えてせん断変形をしないようにされている。

また、粘弾性体７が、図４（イ）に示すように、もう一方の向きにせん断変形を行っていく過程で、制震限界状態又は該限界状態に近い状態に達すると、図４（ロ）に示すように、中央第１プレート５と上第２プレート８の側において、軸部１１ａが長孔１０の端部位置においてもう一方の端部位置とは反対方向に相対移動しようとするのを阻止された状態を維持する一方で、前後の第１プレート５と下第２プレート９の側において、長孔１０の斜め方向を向く端部部分１０ａと軸部１１ａとの係合状態が解除されて軸部１１ａが長孔１０において斜め方向を向く端部部分１０ａ内の位置からもう一方の端部位置に向けて相対移動を開始するようになされて、粘弾性体７が制震限界状態を越えてせん断変形をしないようにされている。

更に、本実施形態では、図３（ロ）及び図４（ロ）に示すように、軸部１１ａが長孔１０において斜め方向を向く端部部分１０ａ内の位置からもう一方の端部位置に向けて相対移動を開始することにより、その斜め方向の成分によって、粘弾性体７が左右方向のみならず、上下方向にもせん断変形をしてエネルギーを吸収するようになされている。

上記の制震装置１によれば、震動により相対変位をする中央第１プレート５に対応して上第２プレート８が備えられると共に、前後の第１プレート６，６に対応して下第２プレート９が備えられ、粘弾性体７のせん断変形の一方の向きともう一方の向きとにおいて、制震限界状態又は該限界状態に近い状態に達すると、軸部１１ａが長孔１０の一方の端部位置からもう一方の端部位置へと移動を開始するものと、軸部１１ａのそのような移動を阻止されるものとが交互に入れ替わるようになされているので、粘弾性体７に制震限界状態又は該限界状態に近い状態まで有効的な制震作用を行わせながら、大きな震動による粘弾性体７の損傷を防ぐことができる。

しかも、各長孔１０には、斜め方向を向く端部部分１０ａが備えられ、該斜め方向を向く端部部分１０ａによって、軸部１１ａが長孔１０の一方の端部位置からもう一方の端部位置へと移動を開始するタイミングを、粘弾性体７が制震限界状態又は該限界状態に近い状態となったことと対応させるように構成されているので、簡素な構成で、そのような構成を実現することができる。

加えて、長孔１０における各斜め方向に延びる端部部分１０ａを軸部が移動すると、粘弾性体７が上下方向のせん断変形をも行うようになされているてので、制震装置１に性能高い制震動作を行わせることができる。

図５（イ）（ロ）に示す第２実施形態の制震装置１は、各長孔１０がその全長にわたって斜め方向を向いた直線状のものからなっており、また、図５（ハ）（ニ）に示す第３実施形態の制震装置１は、各長孔１０が１／４楕円弧形状をしたものからなっており、それにより、軸部１１ａが長孔１０の一方の端部位置からもう一方の端部位置へと移動を開始するタイミングを、粘弾性体７が制震限界状態又は該限界状態に近い状態となったことと対応させるようになされており、また、長孔１０においてその一方の端部からもう一方の端部に向かう軸部１１ａに抵抗を与えて該もう一方の端部に対する衝撃力が緩和されるようになされている。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、第１部材や第２部材がプレートの形態をしたものからなっている場合を示したが、内外の円筒部材間の環状空間部内に粘弾性体を接着状態に介設した制震装置等にも適用することは可能であり、また、その他の形態の制震装置に適用することも、もちろん可能である。

第１実施形態の制震装置を示すもので、図（イ）は正面図、図（ロ）は側面図である。 図（イ）は制震本体部を示す正面図、図（ロ）は制震本体部と第２部材とを分離状態にして示す側面図、図（ハ）は長孔の拡大正面図である。 図（イ）及び図（ロ）はそれぞれ、制震装置の作動状態を示す正面図である。 図（イ）及び図（ロ）はそれぞれ、同じく制震装置の作動状態を示す正面図である。 図（イ）及び図（ロ）は第２実施形態を示すもので、長孔の形態の他の例を示す正面図、図（ハ）及び図（ニ）は第３実施形態を示すもので、長孔の形態の更に他の例を示す正面図である。 制震装置が適用された制震パネルの正面図である。

符号の説明

１…制震装置
５…中央第１プレート（一方の第１部材）
６…前後の第１プレート（もう一方の第１部材）
７…粘弾性体
８…上第２プレート（一方の第２部材）
９…下第２プレート（もう一方の第２部材）
１０…長孔
１１ａ…軸部

Claims (2)

1. 震動により相対変位をする第１部材間に粘弾性体が接着状態に介設され、前記第１部材の相対変位により粘弾性体がせん断変形をしエネルギーを吸収して制震作用を行うようになされた制震装置において、
   一方の第１部材に対応して一方の第２部材が備えられると共に、もう一方の第１部材に対応してもう一方の第２部材が備えられ、
   対応する第１部材と第２部材のうちの一方に長孔が設けられると共に、もう一方に軸部が設けられ、該軸部が長孔にその一方の端部位置において通され、
   前記各長孔の延びる方向は、粘弾性体のせん断変形方向の成分と、該せん断変形方向とは異なる方向の成分とを備え、
   前記粘弾性体が、一方の向きにせん断変形を行っていく過程で、制震限界状態又は該限界状態に近い状態に達すると、前記一方の第１，第２部材において、軸部が長孔の前記一方の端部位置において、もう一方の端部位置とは反対方向に相対移動しようとするのを阻止された状態を維持する一方で、前記もう一方の第１，第２部材において、軸部が長孔において前記一方の端部位置からもう一方の端部位置に向けて相対移動を開始し、
   前記粘弾性体が、もう一方の向きにせん断変形を行っていく過程で、制震限界状態又は該限界状態に近い状態に達すると、前記もう一方の第１，第２部材において、軸部が長孔の前記一方の端部位置において、もう一方の端部位置とは反対方向に相対移動しようとするのを阻止された状態を維持すれる一方で、前記一方の第１，第２部材において、軸部が長孔において前記一方の端部位置からもう一方の端部位置に向けて相対移動を開始する
   ことにより、前記粘弾性体が制震限界状態を越えないようになされていることを特徴とする制震装置。
2. 長孔の延びる前記異なる方向の成分によって、前記粘弾性体がその異なる方向にせん断変形をしてエネルギーを吸収するようになされている請求項１に記載の制震装置。

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