JP2018028373A - ダンパー体およびダンパー体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】安価でエネルギー吸収能力の高いダンパー体を提供すること。【解決手段】構造物の骨組を構成する、平行する２本の柱と、その上下に平行する横架材と、からなる接合構造の制振に用いるダンパー体であって、角形鋼管からなる弾塑性変形部を有し、前記角型鋼管は、対向する両側面を前記角形鋼管の軸方向に垂直な方向のせん断力がかかるせん断力作用面とし、前記せん断力作用面と直交する面はそれぞれ、中央部から前記せん断力作用面にむけて漸次断面積が広くなる弾塑性変形面とすることを特徴とする、ダンパー体。【選択図】図１
Description
本発明は、木造建物などの構造物の制振に用いるダンパー体およびダンパー体の製造方法に関するものである。
地震や強風等によって構造物に生じた振動を低減する手段として、建物の骨組みを構成する２本の柱Ａ、Ｂおよび２本の横架材Ｃ、Ｄからなる接合構造に制振部材を適用して制振構造を構築することが一般的に行われている。
この制振部材は、一方の柱Ａの高さ方向中間部に取り付けるダンパー体Ｅと、両端を他方の柱Ｂおよびダンパー体Ｅに取り付けるブレース材Ｆと、を備えている（図６）。
この制振部材は、一方の柱Ａの高さ方向中間部に取り付けるダンパー体Ｅと、両端を他方の柱Ｂおよびダンパー体Ｅに取り付けるブレース材Ｆと、を備えている（図６）。
ダンパー体Ｅとしては、内包する粘弾性体により制振を行うもののほか、複数のＨ型鋼のウェブ部を柱Ａ、Ｂの振動に合わせて弾塑性変形させて制振を行うものが知られている。
このとき、ウェブ部は変形時の応力集中を回避するために、中央部に向かって漸次幅が狭くなるように形成する（図７）。
このとき、ウェブ部は変形時の応力集中を回避するために、中央部に向かって漸次幅が狭くなるように形成する（図７）。
上記したダンパー体には、次のような問題点がある。
（１）Ｈ型鋼のウェブ部を狭くする形状は削り出しにより作成するため、工数がかかりコストが高くなる。
（２）ウェブ部の変形によりエネルギーを吸収して制振を行うため、エネルギ−吸収能力を上げるためにはＨ型鋼の本数を増やす必要がある
（１）Ｈ型鋼のウェブ部を狭くする形状は削り出しにより作成するため、工数がかかりコストが高くなる。
（２）ウェブ部の変形によりエネルギーを吸収して制振を行うため、エネルギ−吸収能力を上げるためにはＨ型鋼の本数を増やす必要がある
本発明は、上述のようなダンパー体の問題を解決するためになされたもので、安価でエネルギー吸収能力の高いダンパー体およびその製造方法を提供することを目的とする。
上記のような課題を解決するために、本願の第１発明は、構造物の骨組を構成する、平行する２本の柱と、その上下に平行する横架材と、からなる接合構造の制振に用いるダンパー体であって、角形鋼管からなる弾塑性変形部を有し、前記角型鋼管は、対向する両側面を前記角形鋼管の軸方向に垂直な方向のせん断力がかかるせん断力作用面とし、前記せん断力作用面と直交する面はそれぞれ、中央部から前記せん断力作用面にむけて漸次断面積が広くなる弾塑性変形面とすることを特徴とする、ダンパー体を提供する。
本願の第２発明は、第１発明のダンパー体において、前記弾塑性変形面は、中央に円孔を有することを特徴とする、ダンパー体を提供する。
本願の第３発明は、第２発明のダンパー体において、前記角型鋼管の軸方向の長さをＬとし、前記弾塑性変形面のうち前記軸方向と直交する方向の一辺の長さをＢとし、前記角形鋼管の厚さをｔとしたとき、前記円孔の直径が
よりも大きく、かつ、前記円孔の端部から前記せん断力作用面までの距離が０．０５Ｂ＋１．３５ｔ以上、前記円孔の端部から前記軸方向と直交する方向の一辺までの距離が０．０５Ｌ以上であることを特徴とする、ダンパー体を提供する。
本願の第４発明は、第２発明または第３発明のダンパー体の製造方法であって、前記弾塑性変形面は、一方の面から他方の面にかけて削孔具を貫通して前記円孔を設けて形成することを特徴とする、ダンパー体の製造方法を提供する。
本願の第２発明は、第１発明のダンパー体において、前記弾塑性変形面は、中央に円孔を有することを特徴とする、ダンパー体を提供する。
本願の第３発明は、第２発明のダンパー体において、前記角型鋼管の軸方向の長さをＬとし、前記弾塑性変形面のうち前記軸方向と直交する方向の一辺の長さをＢとし、前記角形鋼管の厚さをｔとしたとき、前記円孔の直径が
よりも大きく、かつ、前記円孔の端部から前記せん断力作用面までの距離が０．０５Ｂ＋１．３５ｔ以上、前記円孔の端部から前記軸方向と直交する方向の一辺までの距離が０．０５Ｌ以上であることを特徴とする、ダンパー体を提供する。
本願の第４発明は、第２発明または第３発明のダンパー体の製造方法であって、前記弾塑性変形面は、一方の面から他方の面にかけて削孔具を貫通して前記円孔を設けて形成することを特徴とする、ダンパー体の製造方法を提供する。
本発明のダンパー体およびその製造方法は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果のうちの少なくとも一つを得ることができる。
（１）ダンパー体を角型鋼管とすることで、弾塑性変形面が上面と下面の二面となり、少ない本数で高いエネルギー吸収能力を得られる。
（２）角型鋼管に孔を形成するのみであるため、容易に製造でき、コストが低減される。
（３）削孔具を一方の面から他方の面にかけて貫通して孔を形成するため、一工程で弾塑性変形面が形成され、コストが低減される。
（１）ダンパー体を角型鋼管とすることで、弾塑性変形面が上面と下面の二面となり、少ない本数で高いエネルギー吸収能力を得られる。
（２）角型鋼管に孔を形成するのみであるため、容易に製造でき、コストが低減される。
（３）削孔具を一方の面から他方の面にかけて貫通して孔を形成するため、一工程で弾塑性変形面が形成され、コストが低減される。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
（１）ダンパー体を用いる制振装置の設置条件
本発明のダンパー体１を用いる制振装置は、構造物の骨組を構成する、平行する２本の柱Ａ、Ｂに生じた振動を吸収し、制振するためのものである。
柱Ａ、Ｂはそれぞれ、上下に平行する２本の横架材、例えば梁Ｃと土台Ｄとに、回動可能に接合されている。
制振装置は、本発明のダンパー体１と、２本のブレース材２とを備えている（図１、５、６）。
本発明のダンパー体１を用いる制振装置は、構造物の骨組を構成する、平行する２本の柱Ａ、Ｂに生じた振動を吸収し、制振するためのものである。
柱Ａ、Ｂはそれぞれ、上下に平行する２本の横架材、例えば梁Ｃと土台Ｄとに、回動可能に接合されている。
制振装置は、本発明のダンパー体１と、２本のブレース材２とを備えている（図１、５、６）。
（２）ダンパー体
ダンパー体１は、一方の柱、例えば柱Ａに取り付ける柱取付部１１と、ブレース材２を取り付けるブレース材取付部１２と、柱取付部１１とブレース材取付部１２との間に高さ方向に並列に接合した弾塑性変形部１３と、から構成する（図１、２）。
柱取付部１１は平板状である。
ブレース材取付部１２は断面Ｔ字状であり、ウェブ面にブレース材２の端部を固定し、フランジ面に弾塑性変形部１３を接合する。
ダンパー体１は、一方の柱、例えば柱Ａに取り付ける柱取付部１１と、ブレース材２を取り付けるブレース材取付部１２と、柱取付部１１とブレース材取付部１２との間に高さ方向に並列に接合した弾塑性変形部１３と、から構成する（図１、２）。
柱取付部１１は平板状である。
ブレース材取付部１２は断面Ｔ字状であり、ウェブ面にブレース材２の端部を固定し、フランジ面に弾塑性変形部１３を接合する。
（２．１）弾塑性変形部
弾塑性変形部１３は、角型鋼管１３１を高さ方向に所定の間隔をもって並列して構成する。
角型鋼管１３１は、対向する両側面１３２ａ、１３２ｂをそれぞれ、柱取付部１１およびブレース材取付部１２に溶接等により接合する。
角型鋼管１３１の上面１３３および下面１３４には、各面の中心を円心とする円孔１３５を形成する。
上面１３３および下面１３４は、円孔１３５を形成することにより、中央部から両端の側面１３２にむけて漸次面積が広くなる。
弾塑性変形部１３は、角型鋼管１３１を高さ方向に所定の間隔をもって並列して構成する。
角型鋼管１３１は、対向する両側面１３２ａ、１３２ｂをそれぞれ、柱取付部１１およびブレース材取付部１２に溶接等により接合する。
角型鋼管１３１の上面１３３および下面１３４には、各面の中心を円心とする円孔１３５を形成する。
上面１３３および下面１３４は、円孔１３５を形成することにより、中央部から両端の側面１３２にむけて漸次面積が広くなる。
（２．２）弾塑性変形部の寸法
弾塑性変形部１３は、円孔１３５による欠損が小さすぎると前記せん断力作用面付近で脆性破壊が起こり、逆に大きすぎれば耐力が低下してしまう。
角形鋼管１３１の軸方向の長さＬとし、円孔１３５を形成する面（上面１３３、１３４）のうち角形鋼管１３１の軸方向と直交する方向の一辺の長さをＢとし、角形鋼管１３１の厚さをｔとしたときに、円孔１３５の直径が
よりも大きく、かつ、円孔１３５の端部から側面１３２までの距離が０．０５Ｂ＋１．３５ｔ以上、円孔１３５の端部から角形鋼管１３１の軸方向と直交する方向の一辺までの距離が０．０５Ｌ以上に構成するのが好適である（図３）。
弾塑性変形部１３は、円孔１３５による欠損が小さすぎると前記せん断力作用面付近で脆性破壊が起こり、逆に大きすぎれば耐力が低下してしまう。
角形鋼管１３１の軸方向の長さＬとし、円孔１３５を形成する面（上面１３３、１３４）のうち角形鋼管１３１の軸方向と直交する方向の一辺の長さをＢとし、角形鋼管１３１の厚さをｔとしたときに、円孔１３５の直径が
よりも大きく、かつ、円孔１３５の端部から側面１３２までの距離が０．０５Ｂ＋１．３５ｔ以上、円孔１３５の端部から角形鋼管１３１の軸方向と直交する方向の一辺までの距離が０．０５Ｌ以上に構成するのが好適である（図３）。
（２．３）弾塑性変形部の変形
弾塑性変形部１３の角型鋼管１３１は、側面１３２ａは柱取付部１１を介して柱Ａに固定し、側面１３２ｂはブレース材取付部１２およびブレース材２を介して柱Ｂに固定されている。
このため、振動により柱Ａと柱Ｂが相対変位すると、側面１３２ａ、１３２ｂがせん断力作用面となり、側面１３２ａ、１３２ｂ間に直交して位置する上面１３３および下面１３４が弾塑性変形し、振動のエネルギーを吸収して制振をおこなう（図４）。上面１３３および下面１３４は、中央部から両側面１３２にむけて漸次面積が広くなっており、振動時の両側面付近が応力集中により破断することなく、弾塑性変形する。
そして、繰り返しの振動または相対変位が大きくなると、上面１３３および下面１３４は破断する。
このように、上面１３３および下面１３４は弾塑性変形面として機能する。
弾塑性変形部１３の角型鋼管１３１は、側面１３２ａは柱取付部１１を介して柱Ａに固定し、側面１３２ｂはブレース材取付部１２およびブレース材２を介して柱Ｂに固定されている。
このため、振動により柱Ａと柱Ｂが相対変位すると、側面１３２ａ、１３２ｂがせん断力作用面となり、側面１３２ａ、１３２ｂ間に直交して位置する上面１３３および下面１３４が弾塑性変形し、振動のエネルギーを吸収して制振をおこなう（図４）。上面１３３および下面１３４は、中央部から両側面１３２にむけて漸次面積が広くなっており、振動時の両側面付近が応力集中により破断することなく、弾塑性変形する。
そして、繰り返しの振動または相対変位が大きくなると、上面１３３および下面１３４は破断する。
このように、上面１３３および下面１３４は弾塑性変形面として機能する。
（２．４）弾塑性変形面の形成
上面１３３および下面１３４には円孔１３５を形成するが、これは一方の面から他方の面、例えば上面１３３から下面１３４にかけて、コアドリルやホールソー、ドリル等を貫通して形成する。上面１３３と下面１３４を一度に加工して円孔１３５を形成するのみであるため、容易に製造でき、コストが低減される。
上面１３３および下面１３４には円孔１３５を形成するが、これは一方の面から他方の面、例えば上面１３３から下面１３４にかけて、コアドリルやホールソー、ドリル等を貫通して形成する。上面１３３と下面１３４を一度に加工して円孔１３５を形成するのみであるため、容易に製造でき、コストが低減される。
（３）ブレース材
ブレース材２は、金属材料を柱状に形成したものである。
ブレース材２は、一方の端部にダンパー体取付部２１を設け、他方の端部は柱Ｂに取り付ける柱取付部２２を設けて構成する。
ダンパー体取付部２１は平板状とし、ダンパー体１のブレース材取付部１２と当接した状態でボルト等で固定して、ブレース材２をダンパー体１に取り付ける
ブレース材２は、金属材料を柱状に形成したものである。
ブレース材２は、一方の端部にダンパー体取付部２１を設け、他方の端部は柱Ｂに取り付ける柱取付部２２を設けて構成する。
ダンパー体取付部２１は平板状とし、ダンパー体１のブレース材取付部１２と当接した状態でボルト等で固定して、ブレース材２をダンパー体１に取り付ける
［その他実施例］
（１）その他の制振装置への適用
上記実施例においては、ダンパー体１を柱Ａに取り付けて２本のブレース材２と連結して制振装置としたが、４本のブレース材２の中央にダンパー体１を取り付ける構成（図５ａ）や、２枚の支持壁３の間にダンパー体１を取り付ける構成（図５ｂ、ｃ）、支持壁３と柱Ａ、Ｂ、梁Ｃ、土台Ｄの間にダンパー体１を取り付ける構成（図５ｄ）など、さまざまな構成に適用することができる。
（１）その他の制振装置への適用
上記実施例においては、ダンパー体１を柱Ａに取り付けて２本のブレース材２と連結して制振装置としたが、４本のブレース材２の中央にダンパー体１を取り付ける構成（図５ａ）や、２枚の支持壁３の間にダンパー体１を取り付ける構成（図５ｂ、ｃ）、支持壁３と柱Ａ、Ｂ、梁Ｃ、土台Ｄの間にダンパー体１を取り付ける構成（図５ｄ）など、さまざまな構成に適用することができる。
（２）その他の弾塑性変形面の形成
上記実施例においては、上面１３３および下面１３４は、円孔１３５を一つ形成して弾塑性変形面としたが、中央部から両端の側面１３２にむけて漸次面積が広くなるように、複数の円孔１３６を形成してもよい。
いずれの円孔１３６も、一方の面から他方の面、例えば上面１３３から下面１３４にかけて、コアドリルやホールソー、ドリル等を貫通して形成するため、容易に製造でき、コストが低減される。
上記実施例においては、上面１３３および下面１３４は、円孔１３５を一つ形成して弾塑性変形面としたが、中央部から両端の側面１３２にむけて漸次面積が広くなるように、複数の円孔１３６を形成してもよい。
いずれの円孔１３６も、一方の面から他方の面、例えば上面１３３から下面１３４にかけて、コアドリルやホールソー、ドリル等を貫通して形成するため、容易に製造でき、コストが低減される。
１ ダンパー体
１１ 柱取付部
１２ ブレース材取付部
１３ 弾塑性変形部
１３１ 角型鋼管
１３２ 側面
１３３ 上面
１３４ 下面
１３５ 円孔
１３６ 円孔（複数）
２ ブレース材
２１ ダンパー体取付部
２２ 柱取付部
３ 支持壁
１１ 柱取付部
１２ ブレース材取付部
１３ 弾塑性変形部
１３１ 角型鋼管
１３２ 側面
１３３ 上面
１３４ 下面
１３５ 円孔
１３６ 円孔（複数）
２ ブレース材
２１ ダンパー体取付部
２２ 柱取付部
３ 支持壁
Claims (4)
- 構造物の骨組を構成する、平行する２本の柱と、その上下に平行する横架材と、からなる接合構造の制振に用いるダンパー体であって、
角形鋼管からなる弾塑性変形部を有し、
前記角型鋼管は、対向する両側面を前記角形鋼管の軸方向に垂直な方向のせん断力がかかるせん断力作用面とし、前記せん断力作用面と直交する面はそれぞれ、中央部から前記せん断力作用面にむけて漸次断面積が広くなる弾塑性変形面とすることを特徴とする、
ダンパー体。 - 請求項１に記載のダンパー体において、
前記弾塑性変形面は、中央に円孔を有することを特徴とする、
ダンパー体。 - 請求項２に記載のダンパー体において、
前記角型鋼管の軸方向の長さをＬとし、前記弾塑性変形面のうち前記軸方向と直交する方向の一辺の長さをＢとし、前記角形鋼管の厚さをｔとしたとき、
前記円孔の直径が
よりも大きく、かつ、前記円孔の端部から前記せん断力作用面までの距離が０．０５Ｂ＋１．３５ｔ以上、前記円孔の端部から前記軸方向と直交する方向の一辺までの距離が０．０５Ｌ以上であることを特徴とする、
ダンパー体。 - 請求項２または請求項３に記載のダンパー体の製造方法であって、
前記弾塑性変形面は、一方の面から他方の面にかけて削孔具を貫通して前記円孔を設けて形成することを特徴とする、
ダンパー体の製造方法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021161749A (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-11 | アイディールブレーン株式会社 | 制震装置及び制震構造 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3090789U (ja) * | 2002-06-17 | 2002-12-26 | 清祥 陳 | 開孔式耐震装置 |
| JP2015017413A (ja) * | 2013-07-10 | 2015-01-29 | 株式会社住宅構造研究所 | 制振構造 |
| JP2015232234A (ja) * | 2014-06-10 | 2015-12-24 | 大和ハウス工業株式会社 | 耐力要素積層耐力壁使用建物 |
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- 2016-08-19 JP JP2016161350A patent/JP6367275B2/ja active Active
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