JP2014109160A

JP2014109160A - 制震ダンパーの変位計測装置

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Publication number: JP2014109160A
Application number: JP2012264914A
Authority: JP
Inventors: Masaru Sago; 大佐合
Original assignee: TAKADA KIKO CO Ltd
Current assignee: TAKADA KIKO CO Ltd
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2014-06-12
Anticipated expiration: 2032-12-04
Also published as: JP6202663B2

Abstract

【課題】簡単な構造でダンパー変位を目視により遠方から把握することができ、しかも地震後にリセットすることができてメンテナンスが容易な制震ダンパーの変位計測装置を提供する。
【解決手段】２つのダンパー構成部材５２，５５の一方５２に取り付けられ、ダンパーの軸方向に沿って長孔６が形成された変位表示部材２と、変位表示部材２に取り付けられ、長孔６に案内されて変位表示部材２の表面上をスライドする１対の変位検出部材３，３と、２つのダンパー構成部材５２，５５の他方５５に取り付けられ、先端部４ｃが１対の変位検出部材間３，３に位置するように長孔６に嵌合されて、２つのダンパー構成部材５２，５５間に生じる軸方向変位を変位検出部材３，３に伝達するアーム部材４とを備えてなる。
【選択図】図２

Description

この発明は、制震ダンパーの変位計測装置に関し、より詳細には地震時にダンパーの最大変位を計測し、それを表示するための装置に関する。

近年、鋼橋の地震対策として、従前の対策であった部材断面の増強や変形性能の向上による耐震では種々問題があることから、制震の考え方を導入したダンパーブレースが採用されつつある（例えば特許文献１参照）。ダンパーブレースは、制震ブレースや座屈拘束ブレースとも称される履歴型のもので、常時やレベル１地震時には弾性部材として機能するが、レベル２地震時には軸部材（芯部材）が降伏して塑性変形を繰り返すことで、地震エネルギーを吸収して振動を減衰させ、橋の主要部材に生じる作用力や応答変位を低減する機能を持っている。

このような制震ダンパーにおいて、地震時の最大変位を把握することはダンパー交換の必要性の判断をする等メンテナンス上、極めて重要である。加えて、巨大地震の場合にはその後に余震が頻発することから、ダンパー付近に近づくことは安全性に問題があり、したがって遠方から目視により最大変位を把握できることが要求される。

特許文献２には、地震後にダンパーの変位を目視することができる変位センサーが開示されている。この変位センサーは、相対変位する２つの部材の一方に両刃の刃部材を取付けるとともに、他方の部材に刃部材が貫通する粘弾性部材を取付け、地震時に刃部材が移動することによって粘弾性部材に切れ目が形成されるようにしたものである。

しかしながら、この従来のものは、地震後に切れ目を目視することにより変位を容易に把握することができるが、次の地震に備えるためには、粘弾性部材を新たなものと取り替えなければならず、すなわちセンサーのリセットをすることができず、メンテナンスが面倒である。また、従来のものは、変位を粘弾性部材に形成された切れ目から把握するため、遠方からの目視は困難であり、そのためダンパーの継続使用可能性の判断を即時にするすることができない。

特開２００２−２２７１２６号公報特開２００５−６９９８２号公報

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、簡単な構造でダンパー変位を目視により把握することができ、しかも地震後にリセットすることができてメンテナンスが容易な制震ダンパーの変位計測装置を提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、軸方向に相対変位する２つのダンパー構成部材を有する制震ダンパーにおいて、前記変位を計測するための装置であって、
前記２つのダンパー構成部材の一方に取り付けられ、ダンパーの軸方向に沿って長孔が形成された変位表示部材と、
この変位表示部材に取り付けられ、前記長孔に案内されて前記変位表示部材の表面上をスライドする１対の変位検出部材と、
前記２つのダンパー構成部材の他方に取り付けられ、先端部が前記１対の変位検出部材間に位置するように前記長孔に嵌合されて、２つのダンパー構成部材間に生じる変位を前記変位検出部材に伝達するアーム部材と
を備えてなることを特徴とする制震ダンパーの変位計測装置にある。

上記変位計測装置において、前記変位表示部材の表面は、ダンパーの変位の大きさに対応した複数の領域に区画され、各領域が異なった色で表示されている構成を採用することができる。

前記ダンパーは、例えば、両端部に構造物への継手部が設けられた軸部材と、軸部材の外周に設けられ、軸部材に対して軸方向に相対変位する補剛材とを有する座屈拘束ブレースであり、この場合、前記変位表示部材は前記軸部材の継手部及び補剛材の一方に、前記アーム部材は前記軸部材の継手部及び補剛材の他方にそれぞれ取り付けられる。

この発明によれば、地震時に２つのダンパー構成部材間に軸方向の相対変位が生じたとき、アーム部材がその変位を変位検出部材に伝達して変位表示部材上をスライドさせるので、地震後に変位検出部材の移動位置を目視することによりダンパー変位を容易に把握することができる。

特に、変位表示部材の表面を変位の大きさに応じて複数の領域に区画し、各領域を色分けすることにより、遠方からの視認性に優れたものとなり、地震後の点検時に近接して目視する必要がなくなるので、安全に点検作業を行うことができる。また、ダンパー構成部材の弾性域での変形であれば、地震後に変位検出部材を単に元の位置に戻すだけでよく、すなわちリセットすることができ、地震後のメンテナンス作業を極めて簡単に行うことができる。

制震ダンパーの一例として、変位計測装置が取り付けられた座屈拘束ブレースを示し、（ａ）は全体正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。図１に示した変位計測装置を拡大して示す正面図である。図２のＢ−Ｂ線矢視断面図である。変位表示部材の平面図であり、（ａ）は変位ゼロ、（ｂ）は圧縮による変位、（ｃ）は引張による変位の各状態をそれぞれ示している。座屈拘束ブレースの取付け例として、鋼橋の脚柱を示す正面図である。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明による変位計測装置が取り付けられる制震ダンパーの一例として、座屈拘束ブレース５０を示している。座屈拘束ブレース５０は、図５に示すように、例えばラーメン橋において主桁を支持する脚柱７０に適用される。具体的には、脚注７０は１対の主構７１と、主構７１間を連結する複数の横構７２と、横構７２の中央部と主構７１との間に配置される対傾構とを有し、座屈拘束ブレース５０は対傾構として適用される。

再び図１を参照し、座屈拘束ブレース５０は、それ自体は公知のものであるが、その構造について概略説明する。座屈拘束ブレース５０は軸部材５１と、その外周に配置される補剛材５２とで構成されている。軸部材５１は低降伏点の鋼材からなり、図示の例では断面平型のものが示されているが、断面十字型に形成されるものもある。

補剛材５２は軸部材５１の両側にそれぞれ２本ずつ配置された計４本の角形鋼管５２ａからなる。互いに隣接する角形鋼管５２ａ，５２ａどうしは、平鋼５３をそれらに溶接することにより、互いに固定されている。これにより、４本の角形鋼管５２ａは一体化され、補剛材５２は軸部材５１の軸方向に移動自在である。

なお、互いに隣接する角形鋼管５２ａ，５２ａ間には丸鋼からなるスペーサ部材５４が設けられ、角形鋼管５２ａ，５２ａ、平鋼５３及びスペーサ部材５４で区画された空間にはエポキシ樹脂などの防錆用の樹脂材が充填されている。これにより、平鋼５３の塗装劣化箇所への空気や雨水の浸入が遮断され、塗装劣化箇所からの腐蝕の進行を防止することができる。

軸部材５１の両端部には断面十字型の継ぎ手部５５が設けられている。この継ぎ手部５５には複数のボルト穴５６が形成され、座屈拘束ブレース５０はこの継手部５５を介して、脚柱７０の主構７１及び横構７２に設置したガゼットプレート７３（図５参照）にボルトにより固定される。

脚柱７０に地震力が作用すると、対傾構である座屈拘束ブレース５０の軸部材５１には圧縮及び引張の軸力が作用し、軸部材５１は弾塑性変形する。その結果、軸部材５１と補剛材５２との間には軸方向の相対変位が生じる。なお、軸部材５１は周囲が補剛材５２によって拘束されているので、圧縮時に座屈が生じるのが防止される。

上記変位を計測するための変位計測装置１は、補剛材５２と軸部材５１の継手部５５との間を跨ぐように設置されている。図２は変位計測装置１を拡大して示す軸直角方向の正面図、図３は図２のＢ−Ｂ線矢視断面図、図４は平面図である。変位計測装置１は、変位表示部材２と、１対の変位検出部材３，３と、アーム部材４とを有している。変位表示部材２は互いに直角をなす２つのプレート部２ａ，２ｂを有する部材（アングル鋼）で作られ、一方のプレート部２ａが変位表示部を構成し、他方のプレート部２ｂが補剛材５２への取付部を構成している。

変位表示部材２の取付部２ｂは、補剛材５２の面に軸方向に沿って垂直に固定されている。その結果、変位表示部２ａは補剛材５２の面と平行をなすとともに、補剛材５２の面から所定距離離間している。変位表示部２ａには軸方向に沿って長孔６が形成されている。この長孔６は、補剛材５２の断面を２等分する中心線Ｃ上に位置するように形成されている（図３参照）。

変位検出部材３は図４に示すように角形のプレートからなり、長孔６を横切るように変位表示部２ａの表面に配置されている。この変位検出部材は３は、長孔６を貫通するボルト７及び変位表示部２ａを挟むようにボルト７に螺着されるナット８により、変位表示部２ａに取り付けられている。これにより、変位検出部材３は長孔６に案内されて変位表示部２ａ上をスライドすることができる。

アーム部材４はプレートからなり、継手部５５に固定される基部４ａと、基部４ａから変位表示部２ａの下方に向けて軸方向に延びる延伸部４ｂを有している。延伸部４ｂの先端部には変位表示部２ａに向けて直角に立ち上がる起立部４ｃが設けられている。そして、この起立部４ｃは１対の変位検出部材３，３間に位置するように、長孔６に嵌合されている。

図４に示すように、変位表示部２ａの表面はダンパーの変位に応じた複数の領域に区画され、それぞれの領域は異なった色で表示されている。すなわち、軸方向中央の領域Ｓ₀は変位ゼロの領域、その外側の２つの領域Ｓ₁，Ｓ₁は設計許容変位（設計時に想定しているダンパーの許容変位）の領域、その外側の２つの領域Ｓ₂，Ｓ₂は限界変位（ダンパー製品として性能確認を行っている最大変位）の領域であり、例えば、領域Ｓ₀が緑色、領域Ｓ₁が黄色及び領域Ｓ₂が赤色で表示される。また、１対の変位検出部材３，３の表面は白色であり、その軸方向外側の端縁には、変位を検出するための検出線９が例えば赤色で印されている。なお、領域Ｓ₁にある線１０（例えば黒色）は、地震時解析における計算上の最大変位を示すためのものである。

次に、上記のように構成された変位計測装置の作用について説明する。図４（ａ）は、地震が生じていないときの状態を示し、変位がゼロである。ここで、地震が生じて軸部材５１が圧縮変形し、軸部材５１と補剛材５２との間に相対変位が生じると、図４（ｂ）に示すように、アーム部材４が図中左側に移動し、その起立部４ｃが一方の変位検出部材３（図中左側）を同方向に押しやり変位表示部２ａ上をスライドさせるので、圧縮によるダンパー変位が変位検出部材３に伝達される。

また、軸部材５１が引張変形すると、図４（ｃ）に示すように、アーム部材４が図中右側に移動し、その起立部４ｃが他方の変位検出部材３（図中右側）を同方向に押しやりスライドさせるので、引張によるダンパー変位が変位検出部材３に伝達される。このような変位の伝達によって、変位検出部材３，３の検出線９が移動した位置がダンパーの最大変位（圧縮及び引張）であり、検出線９の移動位置を目視することにより、すなわち検出線９が領域Ｓ₁，Ｓ₂のどの領域にあるかを目視することにより、設計許容変位であるか、あるいは限界変位であるかを把握することができる。

特に、この実施形態では、変位表示部２ａの表面を変位の大きさに応じて複数の領域Ｓ₀，Ｓ₁，Ｓ₂に区画して各領域を色分けしたので、遠方からの視認性に優れ、地震後の点検時に近接して目視する必要がない。また、軸部材５１の弾性域での変形であれば、地震後に変位検出部材３を単に領域Ｓ₀に戻すだけでよく、すなわちリセットすることができ、メンテナンス作業が極めて簡単である。

上記実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施形態では、変位表示部材を補剛材に、アーム部材を軸部材の継手部にそれぞれ取り付けたが、これとは逆に変位表示部材を軸部材の継手部に、アーム部材を補剛材に取り付けることも可能である。

また、この発明による変位計測装置は、鋼橋に設置される制震ダンパーに限らず、建築物等他の構造物に設置される制震ダンパーにも適用することができる。さらに、ダンパーの形式は、上記実施形態で示した座屈拘束ブレースに限らず、シリンダー型の粘性ダンパーであっても、適用が可能である。

１変位計測装置
２変位表示部材
２ａ変位表示部
３変位検出部材
４アーム部材
４ａ基部
４ｂ延伸部
４ｃ起立部
６長孔
７ボルト
８ナット
５１軸部材
５２補剛材
５２ａ角形鋼管
５５継手部
Ｓ₀ 変位ゼロ領域
Ｓ₁ 設計許容変位領域
Ｓ₂ 限界変位領域

Claims

軸方向に相対変位する２つのダンパー構成部材を有する制震ダンパーにおいて、前記変位を計測するための装置であって、
前記２つのダンパー構成部材の一方に取り付けられ、ダンパーの軸方向に沿って長孔が形成された変位表示部材と、
この変位表示部材に取り付けられ、前記長孔に案内されて前記変位表示部材の表面上をスライドする１対の変位検出部材と、
前記２つのダンパー構成部材の他方に取り付けられ、先端部が前記１対の変位検出部材間に位置するように前記長孔に嵌合されて、２つのダンパー構成部材間に生じる変位を前記変位検出部材に伝達するアーム部材と
を備えてなることを特徴とする制震ダンパーの変位計測装置。
前記変位表示部材の表面は、ダンパーの変位の大きさに対応した複数の領域に区画され、各領域が異なった色で表示されていることを特徴とする請求項１記載の制震ダンパーの変位計測装置。
前記ダンパーは、両端部に構造物への継手部が設けられた軸部材と、軸部材の外周に設けられ、軸部材に対して軸方向に相対変位する補剛材とを有する座屈拘束ブレースであり、前記変位表示部材は前記軸部材の継手部及び補剛材の一方に、前記アーム部材は前記軸部材の継手部及び補剛材の他方にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の制震ダンパーの変位計測装置。