JP2015140817A - 制震ダンパー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粘弾性体を積層した管構造を容易に製造可能として、製品サイズのコンパクト化を維持しつつ、断面強度も確保可能とする。【解決手段】制震ダンパー１は、長手方向へ互い違いにずらして配置される外半割金具６、中半割金具４、内半割金具１１と、各半割金具の間に接着される粘弾性体５とからなる第１の半割ユニット２０と、長手方向へ互い違いにずらして配置される外半割金具６、中半割金具４、内半割金具１１と、各半割金具の間に接着される粘弾性体５とからなる第２の半割ユニット２０とを、互いに対向させて組み合わせて、外半割金具６と内半割金具１１同士を接合することで管構造となっている。【選択図】図２

Description

本発明は、鉄骨構造等の建物のフレーム内に振動を抑えるために配設される制震ダンパー及びその製造方法に関する。

制震ダンパーは、特許文献１〜３に開示されるように、一対の半割金具を組み付けてなる外管と、その外管に同軸で遊挿される内管と、両管の重合部間に介在されて両管との対向面がそれぞれ接着される粘弾性体とからなる管構造のものが知られている。この制震ダンパーは、両端に位置する外管の端部と内管の端部とが、建物のフレーム内へブレース状に取り付けられる。

特開２０１２−２５１６３９号公報 特許第４７３２９７５号公報 特許第４８３３１２７号公報

このような制震ダンパーは、軽量鉄骨構造の建物によく用いられるが、重量の大きい鉄骨構造の建物に採用する際は、発生する荷重が大きいため、粘弾性体の面積を大きくする必要があり、製品サイズが大きくなってフレーム内に収まらないおそれが生じる。管構造でなく板状体と粘弾性体とを交互に積層した制震ダンパーとすればコンパクト化は可能であるが、断面強度に劣るという問題がある。しかし、管構造で複数の粘弾性体を積層した制震ダンパーは、製作が非常に難しい。

そこで、本発明は、粘弾性体を積層した管構造を容易に製造可能として、製品サイズのコンパクト化を維持しつつ、断面強度も確保することができる制震ダンパー及びその製造方法を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、制震ダンパーであって、長手方向へ互い違いにずらして配置される複数の半割金具と、各半割金具の間に接着される粘弾性体とからなる第１の半割ユニットと、長手方向へ互い違いにずらして配置される複数の半割金具と、各半割金具の間に接着される粘弾性体とからなる第２の半割ユニットとを、互いに対向させて組み合わせて、少なくとも最外の半割金具同士を接合して管構造としたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、第１の半割ユニット及び第２の半割ユニットは半割金具をそれぞれ３つ以上備え、奇数番の半割金具と偶数番の半割金具とが長手方向へ互い違いにずらして配置されて、奇数番の半割金具同士が互いに接合されることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２の構成において、第１の半割ユニット及び第２の半割ユニットの各半割金具は、長手方向へずれる側の端部に取付金具をそれぞれ備え、奇数番の半割金具の取付金具同士が重合することを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、制震ダンパーの製造方法であって、長手方向へ互い違いにずらして配置される複数の半割金具の間に粘弾性体を接着して第１の半割ユニットを形成すると共に、長手方向へ互い違いにずらして配置される複数の半割金具の間に粘弾性体を接着して第２の半割ユニットを形成し、第１の半割ユニットと第２の半割ユニットとを互いに対向させて組み合わせて、少なくとも最外の半割金具同士を接合して管構造とすることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４の構成において、第１の半割ユニット及び第２の半割ユニットでは半割金具をそれぞれ３つ以上用いて、奇数番の半割金具と偶数番の半割金具とを長手方向へ互い違いにずらして配置し、奇数番の半割金具同士を互いに接合することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項５の構成において、第１の半割ユニット及び第２の半割ユニットの各半割金具において、長手方向へずれる側の端部に取付金具をそれぞれ設け、奇数番の半割金具の取付金具同士を重合させることを特徴とするものである。

請求項１及び４に記載の発明によれば、粘弾性体を積層した管構造が容易に製造可能となり、製品サイズのコンパクト化を維持しつつ、断面強度も確保することができる。
請求項２及び５に記載の発明によれば、上記効果に加えて、多重管の内側の管が同軸で簡単且つ確実に保持されて一体化する。
請求項３及び６に記載の発明によれば、上記効果に加えて、取付金具によって奇数番の半割金具の一体的な取付が簡単に行える。

制震ダンパーの説明図で、（Ａ）は平面、（Ｂ）は側面をそれぞれ示す。 （Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）は図１のＣ−Ｃ断面図である。 外半割金具の説明図で、（Ａ）は平面、（Ｂ）は側面、（Ｃ）は正面をそれぞれ示す。 内半割金具の説明図で、（Ａ）は平面、（Ｂ）は側面、（Ｃ）は正面をそれぞれ示す。 中半割金具の説明図で、（Ａ）は平面、（Ｂ）は側面、（Ｃ）は正面をそれぞれ示す。 制震ダンパーの製造方法の説明図である。 制震ダンパーを架設したフレームの正面図である。 （Ａ）は、粘弾性体が二層となる制震ダンパーの断面図、（Ｂ）はその製造方法の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１，２は、制震ダンパーの一例を示す説明図で、制震ダンパー１は、上下面が平面で厚み方向が扁平となる横断面六角形状の外管２と、その外管２より一回り小さく、上下面が平面で厚み方向が扁平となる横断面六角形状で、外管２内に同軸で収容される内管３とを備え、外管２と内管３との間には、六角形の半割形状となる中半割金具４，４が、両管２，３との間にそれぞれ所定間隔を開けた状態で介在されて、外管２と中半割金具４，４との間及び、内管３と中半割金具４，４との間には、例えばスチレン系の粘弾性体（図１の網状部分）５，５が、互いの対向面を接着した状態で介在されている。

外管２は、図３に示すように、長手方向の両端縁にフランジ部７，７を形成した六角形の半割形状である鋼製の一対の外半割金具６，６からなり、一端側には、取付孔９，９を形成したコ字状の外取付金具８が，開放側を上向きにして外半割金具６の端部に設けたスリット１０，１０に側板を差し込んで溶接することで、長手方向に突出する状態で固定されている。

内管３も、図４に示すように、長手方向の両端縁にフランジ部１２，１２を形成した六角形の半割形状である鋼製の一対の内半割金具１１，１１からなり、一端側には、取付孔１４，１４を形成したコ字状の内取付金具１３が、開放側を上向きにして内半割金具１１の端部に設けたスリット１５，１５に側板を差し込んで溶接することで、長手方向に突出する状態で固定されている。ここでは内半割金具１１のフランジ部１２は外半割金具６のフランジ部７よりも幅広となっているが、フランジ部を含む外半割金具６と内半割金具１１との幅方向の寸法は等しくなっている。また、内半割金具１１は外半割金具６よりも平面方向で浅く形成され、内取付金具１３は外取付金具８より幅広となっている。

中半割金具４は、図５に示すように、長手方向の両側縁にフランジ部を有しない鋼製で、両管２，３の取付金具８，１３側と反対側の端部から部分的に挿入されて当該端部から突出する。当該端部には、取付孔１７，１７を形成したコ字状の中取付金具１６が、開放側を上向きにして中半割金具４の端部に設けたスリット１８，１８に側板を差し込んで溶接することで、長手方向に突出する状態で固定されている。

この制震ダンパー１の製造は、図６に示すように、中半割金具４を挟んで外半割金具６と内半割金具１１とのフランジ部７，１２同士を重ねて長手方向へ互い違いにずらせた状態で、両半割金具６，１１と中半割金具４との間に粘弾性体５，５を介在させて接着すると、両半割金具６，１１間に中半割金具４を介して粘弾性体５，５が二層積層された半割ユニット２０が得られる。この状態で外半割金具６の外取付金具８は、内半割金具１１の内取付金具１３上に重なり、両金具の取付孔９，１４が一致する。

この半割ユニット２０をもう一つ形成して、一対の半割ユニット２０，２０（第１、第２の半割ユニット）同士を対向させて組み合わせて、全てのフランジ部７，１２をボルト２１及びナット２２で固定すると、図１，２に示すように外管２と外管２内で同軸保持される内管３との間で中半割金具４を介して粘弾性体５が四層積層された管構造の制震ダンパー１が得られ、半割ユニット２０単独の場合よりも大きな断面二次モーメントが確保できる。この状態で、背中合わせとなる内取付金具１３，１３の間と、中取付金具１６，１６の間とには、取付用の隙間が形成される。

こうして得られた制震ダンパー１は、例えば図７に示すような鉄骨構造の建物のフレーム３０内に設置される。図７において、３１，３１はＨ形鋼からなる横架材、３２，３２は角形鋼管からなる柱で、制震ダンパー１の内取付金具１３，１３の間と、中取付金具１６，１６の間とには、帯板状の延長鋼板３３の一端がそれぞれ差し込まれてボルトによって延長状に固定されており、両延長鋼板３３，３３の他端が、フレーム３０の仕口部付近に設けられたガセットプレート３４，３４にボルトによって固定されている。よって、制震ダンパー１は、フレーム３０の一方の対角線上でブレース状に架設される。

このフレーム３０が加振によって水平方向へ変形すると、制震ダンパー１には、軸方向に圧縮力と引張力とが交互に作用する。ここで、外管２と内管３とは、フランジ部７，１２同士が連結されると共に、それぞれ外取付金具８と内取付金具１３とによって一方の延長鋼板３３に固定され、中半割金具４，４は中取付金具１６によって他方の延長鋼板３３に固定されているので、外管２及び内管３が同じ挙動となって中半割金具４，４に対して相対変位する。これにより、四層の粘弾性体５をせん断変形させて振動エネルギーを減衰させることができる。

このように、上記形態の制震ダンパー１及びその製造方法によれば、長手方向へ互い違いにずらして配置される外半割金具６、中半割金具４、内半割金具１１と、各半割金具の間に接着される粘弾性体５とからなる第１の半割ユニット２０と、長手方向へ互い違いにずらして配置される外半割金具６、中半割金具４、内半割金具１１と、各半割金具の間に接着される粘弾性体５とからなる第２の半割ユニット２０とを、互いに対向させて組み合わせて、外半割金具６及び内半割金具１１同士を接合して管構造としたことで、粘弾性体５を複数積層した管構造が容易に製造可能となり、製品サイズのコンパクト化を維持しつつ、断面強度も確保することができる。

特にここでは、各半割ユニット２０は半割金具をそれぞれ奇数である３つ備え、奇数番となる外半割金具６及び内半割金具１１と偶数番の中半割金具４とが長手方向へ互い違いにずらして配置されて、奇数番の外半割金具６及び内半割金具１１同士が互いに接合されるようにしているので、多重管の内側の管が同軸で簡単且つ確実に保持されて一体化する。
また、各半割ユニット２０の各半割金具４，６，１１は、長手方向へずれる側の端部に取付金具８，１３，１６をそれぞれ備え、奇数番の外半割金具６と内半割金具１１との外取付金具８と内取付金具１３とが重合するようになっているので、外半割金具６と内半割金具１１との一体的な取付が簡単に行える。

なお、上記形態では、外管と内管との二重管として中半割金具を介して粘弾性体を四層積層しているが、３つ以上の半割金具の間に、それぞれ中半割金具を長手方向へ互い違いに介在させて各半割金具と中半割金具との間に粘弾性体を接着させて、半割金具と中半割金具とを合わせて奇数となるようにした半割ユニットを一対形成し、両半割ユニットを組み合わせて奇数番の半割金具同士を接合すれば、多重管で粘弾性体が多数層積層される制震ダンパーを得ることができる。従って、半割ユニットの半割金具は奇数に限らず、例えば図２（Ｂ）に示す外半割金具６の外側に、中半割金具４より一回り大きい半割金具をもう一つ設けて外半割金具６との間に粘弾性体を介在させることで、半割金具を偶数とすることもできる。この場合、最外の半割金具と中半割金具４とは、端部に設けた中取付金具同士を連結する等して互いに接合すればよい。
また、これらの制震ダンパーでは、中半割金具の長手方向の両側縁に、内外の半割金具に当接するストッパを横断面Ｔ字状に接合して、中半割金具を越えた粘弾性体の流出を防止するようにしてもよいし、逆に中半割金具を越えて内外の半割金具間まで粘弾性体を充填させてもよい。さらに、各層の粘弾性体は厚みを等しくするものに限らず、層ごとに粘弾性体の厚みを変えることもできる。

一方、粘弾性体が二層となる制震ダンパーであっても、上記製造方法は採用できる。すなわち、図８（Ａ）に示す制震ダンパー１Ａのように、一対の外半割金具６，６で形成される外管２内に、一対の中半割金具４，４が設けられて外管２と中半割金具４，４との間に二層の粘弾性体５，５が介在するような場合も、同図（Ｂ）に示すように、まず外半割金具６と中半割金具４との間に粘弾性体５を接着した半割ユニット２０ａを一対形成し、この半割ユニット２０ａ，２０ａを対向させて組み付けてフランジ部７同士をボルト２１及びナット２２で固定することで、容易に製造可能となる。

また、外管及び内管の断面形状も六角形に限らず、正方形や長方形、半円形や長円形等適宜採用できる。従って、各管の半割金具や中半割金具も断面形状に応じた半割形状となる。ボルトによる半割金具同士の接合を採用しなければフランジ部をなくしてもよい。取付金具も、形状や取付構造は適宜変更可能で、外取付金具と内取付金具とを一体に接合することもできるし、取付金具を省略して半割金具を直接フレーム内に固定することもできる。よって、長手方向で同じ側にずらせた複数の半割金具を一体に固定できれば、最外の半割金具同士のみを接合して管構造としてもよい。
その他、制震ダンパーの配設形態も、上記形態のように制震ダンパーの両端に延長鋼板を接続して配設する構造に限らず、何れか一方にのみ延長鋼板を接続して他方は直接仕口部に連結してもよい。
また、フレーム内で一方の対角線上にのみ配設する場合に限らず、フレームに十分な厚みがあれば、他方の対角線上にも制震ダンパーを配設してＸ状とすることもできるし、いわゆるＫブレース状に配設することもできる。

１，１Ａ・・制震ダンパー、２・・外管、３・・内管、４・・中半割金具、５・・粘弾性体、６・・外半割金具、７，１２・・フランジ部、８・・外取付金具、１１・・内半割金具、１３・・内取付金具、２０，２０ａ・・半割ユニット、３０・・フレーム、３１・・横架材、３２・・柱、３３・・延長鋼板。

Claims (6)

1. 長手方向へ互い違いにずらして配置される複数の半割金具と、各前記半割金具の間に接着される粘弾性体とからなる第１の半割ユニットと、長手方向へ互い違いにずらして配置される複数の半割金具と、各前記半割金具の間に接着される粘弾性体とからなる第２の半割ユニットとを、互いに対向させて組み合わせて、少なくとも最外の前記半割金具同士を接合して管構造としたことを特徴とする制震ダンパー。
2. 前記第１の半割ユニット及び前記第２の半割ユニットは前記半割金具をそれぞれ３つ以上備え、奇数番の前記半割金具と偶数番の前記半割金具とが長手方向へ互い違いにずらして配置されて、前記奇数番の前記半割金具同士が互いに接合されることを特徴とする請求項１に記載の制震ダンパー。
3. 前記第１の半割ユニット及び前記第２の半割ユニットの各前記半割金具は、長手方向へずれる側の端部に取付金具をそれぞれ備え、前記奇数番の前記半割金具の前記取付金具同士が重合することを特徴とする請求項２に記載の制震ダンパー。
4. 長手方向へ互い違いにずらして配置される複数の半割金具の間に粘弾性体を接着して第１の半割ユニットを形成すると共に、長手方向へ互い違いにずらして配置される複数の半割金具の間に粘弾性体を接着して第２の半割ユニットを形成し、前記第１の半割ユニットと前記第２の半割ユニットとを互いに対向させて組み合わせて、少なくとも最外の前記半割金具同士を接合して管構造とすることを特徴とする制震ダンパーの製造方法。
5. 前記第１の半割ユニット及び前記第２の半割ユニットでは前記半割金具をそれぞれ３つ以上用いて、奇数番の前記半割金具と偶数番の前記半割金具とを長手方向へ互い違いにずらして配置し、前記奇数番の前記半割金具同士を互いに接合することを特徴とする請求項４に記載の制震ダンパーの製造方法。
6. 前記第１の半割ユニット及び前記第２の半割ユニットの各前記半割金具において、長手方向へずれる側の端部に取付金具をそれぞれ設け、前記奇数番の前記半割金具の前記取付金具同士を重合させることを特徴とする請求項５に記載の制震ダンパーの製造方法。

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