JP2018178466A - ダンパー、及びダンパーの製作方法 - Google Patents

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【課題】補剛管内面とブレースの耐力低減部との間のクリアランスの精度を向上させる。【解決手段】両端部に比べて引張耐力及び圧縮耐力が小さいH形断面の耐力低減部を軸方向中間部に備えた鋼製のブレース材と、前記ブレース材を取り囲む補剛管と、前記耐力低減部のフランジ面及びフランジ側面を覆うように前記耐力低減部に被せられ、前記耐力低減部と前記補剛管の内面との間に所定のクリアランスを形成する補剛部材と、を有するダンパー。【選択図】図1

Description

本発明は、建物を制振するダンパー、及びこのダンパーの製作方法に関する。
建物の架構にブレースとして設置され、この建物の小変形から大変形までの変形に対して制振効果を発揮するダンパーがある。
例えば、特許文献1には、軸方向中間部に耐力低減部が設けられたブレース材と、このブレース材を取り囲む補剛管と、補剛管の内側に耐力低減部とクリアランスをあけて設けられた、座屈補剛板や座屈補剛棒からなる座屈補剛材と、を有するダンパーが開示されている。
このダンパーは、小地震等によって建物が小変形するときは、耐力低減部が塑性変形しながら振動エネルギーを吸収することにより制振効果を発揮することができる。また、大地震等によって建物が大変形するときは、座屈補剛材によって座屈することなく耐力低減部が塑性変形するので、安定したエネルギー吸収能力を発揮することができる。
しかし、補剛管の内側に座屈補剛材を設けるための孔開けや溶接等の加工は面倒である。また、この加工により補剛管の断面が変形することによって、耐力低減部と補剛管内面との間のクリアランスの精度が低下してしまうことが懸念される。
特開2014−47546号公報
本発明は係る事実を考慮し、補剛管内面とブレースの耐力低減部との間のクリアランスの精度を向上させることを課題とする。
第1態様の発明は、両端部に比べて引張耐力及び圧縮耐力が小さいH形断面の耐力低減部を軸方向中間部に備えた鋼製のブレース材と、前記ブレース材を取り囲む補剛管と、前記耐力低減部のフランジ面及びフランジ側面を覆うように前記耐力低減部に被せられ、前記耐力低減部と前記補剛管の内面との間に所定のクリアランスを形成する補剛部材と、を有するダンパーである。
第1態様の発明では、ダンパーが架構に設けられている建物が小地震等により小変形したときに、ブレース材の軸方向中間部に備えられた耐力低減部が塑性変形しながら振動エネルギーを吸収し、制振効果を発揮させることができる。
また、ダンパーが架構に設けられている建物が大地震等により大変形したときに、ブレース材の軸方向中間部に備えられた耐力低減部は、補剛部材により座屈(曲げ座屈及び局部座屈)することなく塑性変形しながら安定した振動吸収能力を発揮するとともに、優れた繰り返し変形能力による良好な疲労特性を発揮させることができる。
さらに、補剛部材は、耐力低減部のフランジ面及びフランジ側面を覆うように耐力低減部に被せられて、耐力低減部と補剛管の内面との間に所定のクリアランスを形成するので、補剛管内面とブレース材の耐力低減部との間のクリアランスの精度を向上させることができる。
第2態様の発明は、第1態様のダンパーにおいて、前記補剛部材は、前記耐力低減部のフランジ面を覆うように設けられた板状部材と、前記板状部材の両端部に設けられた鍔部材とを有して構成されている。
第2態様の発明では、板状部材により耐力低減部の局部座屈を効果的に抑制することができる。
第3態様の発明は、両端部に比べて引張耐力及び圧縮耐力が小さいH形断面の耐力低減部を軸方向中間部に備えた鋼製のブレース材の前記耐力低減部に、前記耐力低減部のフランジ面及びフランジ側面を覆うように補剛部材を被せて配置する工程と、前記耐力低減部に前記補剛部材が被せられた前記ブレース材を補剛管に挿入して、前記補剛管内に前記ブレース材と前記補剛部材とを配置し、前記耐力低減部と前記補剛管の内面との間に所定のクリアランスを形成する工程と、を有するダンパーの製作方法である。
第3態様の発明では、耐力低減部のフランジ面及びフランジ側面を覆うように耐力低減部に補剛部材を被せることにより、補剛管の内側に補剛部材を容易に配置することができる。これにより、補剛管内面とブレース材の耐力低減部との間のクリアランスの精度を向上させることができるとともに、容易にダンパーを製作できる。
本発明は上記構成としたので、補剛管内面とブレースの耐力低減部との間のクリアランスの精度を向上させることができる。
本発明の実施形態に係るダンパーを示す斜視図である。 図1のA−A断面図である。 図1のB−B断面図である。 図1のC−C断面図である。 図2のD−D断面図である。 図2のE−E断面図である。 本発明の実施形態に係るブレース材を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るブレース材に補剛部材を配置している状況を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る補剛管にブレース材を挿入している状況を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る補剛部材のバリエーションを示す断面図である。 図11(a)、図11(b)、及び図11(c)は、本発明の実施形態に係る補剛部材の組立方法を示す正面図である。
図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係るダンパーについて説明する。
図1の斜視図、図1のA−A断面図である図2、図1のB−B断面図である図3、及び図1のC−C断面図である図4に示すように、本実施形態のダンパー10は、鋼製のブレース材12、鋼製の補剛管14、及び補剛部材16、18を有して構成されている。ダンパー10は、鉄骨造の建物の有する柱梁架構(不図示)の構面内に、ブレースとして機能するように取り付けられている。
図1には、柱梁架構に設けられた接合部20、22に、添え板24、ボルト26、及びナット28によってダンパー10の端部(ブレース材12の端部30、32)が接合されている様子が示されている。
説明の都合上、図1では、ダンパー10が水平に配置されているように描かれているが、ダンパー10は、ダンパー10の一方の端部(ブレース材12の端部30)が他方の端部(ブレース材12の端部32)よりも高くなるようにして、又はダンパー10の他方の端部(ブレース材12の端部32)が一方の端部(ブレース材12の端部30)よりも高くなるようにして斜めに配置されて柱梁架構に取り付けられている。
図2、図3、図4、及び図2のD−D断面図である図5に示すように、ブレース材12は、端部30、32が、上フランジ部40、下フランジ部42、及び上フランジ部40と下フランジ部42との間に配置されたウェブ部44を一体化したH形状の横断面を有するH形鋼によって構成され、中間部34が、上フランジ部46、下フランジ部48、及び上フランジ部46と下フランジ部48との間に配置されたウェブ部50を一体化したH形状の横断面を有するH形鋼によって構成されている。
中間部34の横断面(横断面積)は、端部30、32の横断面(横断面積)よりも小さくなっている。これによって、中間部34は、端部30、32に比べて引張耐力及び圧縮耐力が小さいH形断面の耐力低減部36を構成している。すなわち、ブレース材12は、軸方向中間部(中間部34)に耐力低減部36を備えている。
図1、図2、図3、及び図4に示すように、補剛管14は、角形鋼管からなり、ブレース材12を取り囲むように設けられている。ブレース材12は、平鋼を溶接組立てすることにより形成され、補剛管14は、冷間成形により形成されている。なお、ブレース材12及び補剛管14は、他の方法によって形成してもよい。
図2、及び図2のE−E断面図である図6に示すように、補剛部材16は、耐力低減部36のフランジ面(上フランジ部46のフランジ面46A、下フランジ部48のフランジ面48A)を覆うように設けられた鋼製の板状部材52と、板状部材52の左右両端部に設けられた鋼製の鍔部材54とを有して構成されている。鍔部材54は、栓溶接によって板状部材52に接合されている。
補剛部材16は、耐力低減部36のフランジ面(上フランジ部46のフランジ面46A、下フランジ部48のフランジ面48A)及びフランジ側面(上フランジ部46のフランジ側面46B、下フランジ部48のフランジ側面48B)を覆って耐力低減部36に被せられるようにして、ブレース材12に取り付けられている。これにより、耐力低減部36と補剛管14の内面との間に所定のクリアランスが形成される。
補剛部材16は、板状部材52の軸方向一端部38のみをブレース材12の端部30のフランジ面(上フランジ部40のフランジ面40A、下フランジ部42のフランジ面42A)に溶接接合することによりブレース材12に接合されている。
このように、板状部材52の軸方向一端部38のみをブレース材12の端部30に接合することにより、耐力低減部36が塑性変形したときに、補剛部材16によって拘束することなく耐力低減部36を良好に塑性変形させることができる。
例えば、板状部材52を耐力低減部36に溶接接合してしまうと、耐力低減部36が塑性変形したときに疲労破壊を生じることが懸念される。なお、補剛部材16は、所定の位置に配置された状態を維持できれば、ブレース材12に接合されていなくてもよい。
図3及び図4に示すように、補剛部材18は、角柱状の鋼製部材からなり、ブレース材12の端部30、32のフランジ面(上フランジ部40のフランジ面40A、下フランジ部42のフランジ面42A)に溶接接合されている。
ダンパー10は、例えば、図7、図8、及び図9の斜視図に示すダンパーの製作方法で製作することができる。
まず、図7に示すように、ブレース材12の中間部34を構成するH形鋼に、ブレース材12の端部30、32を構成するH形鋼を接合して、ブレース材12を形成する(ブレース材形成工程)。
次に、図8に示すように、ブレース材12の耐力低減部36(中間部34)に、耐力低減部36のフランジ面(上フランジ部46のフランジ面46A、下フランジ部48のフランジ面48A)及びフランジ側面(上フランジ部46のフランジ側面46B、下フランジ部48のフランジ側面48B)を覆うように補剛部材16を被せて配置する(補剛部材配置工程)。
次に、図9に示すように、耐力低減部36に補剛部材16が被せられたブレース材12を補剛管14に挿入して、補剛管14内にブレース材12と補剛部材16とを配置し、耐力低減部36と補剛管14の内面との間に所定のクリアランスを形成する(ブレース材挿入工程)。これにより、ダンパー10が完成する。
次に、本発明の実施形態に係るダンパー、及びこのダンパーの製作方法の作用と効果について説明する。
本実施形態のダンパー10では、図1に示すように、ダンパー10が柱梁架構に設けられている建物が小地震等により小変形したときに、ブレース材12の耐力低減部36が塑性変形しながら振動エネルギーを吸収し、制振効果を発揮させることができる。
また、図1及び図2に示すように、ダンパー10が柱梁架構に設けられている建物が大地震等により大変形したときに、ブレース材12の耐力低減部36は、補剛部材16により座屈(曲げ座屈及び局部座屈)することなく塑性変形しながら安定した振動吸収能力を発揮するとともに、優れた繰り返し変形能力による良好な疲労特性を発揮させることができる。
さらに、図2に示すように、補剛部材16は、耐力低減部36のフランジ面(上フランジ部46のフランジ面46A、下フランジ部48のフランジ面48A)及びフランジ側面(上フランジ部46のフランジ側面46B、下フランジ部48のフランジ側面48B)を覆うように耐力低減部36に被せられて、補剛管14の内面とブレース材12の耐力低減部36との間に所定のクリアランスを形成するので、補剛管14の内面とブレース材12の耐力低減部36との間のクリアランスの精度を向上させることができる。
また、本実施形態のダンパー10では、図6に示すように、補剛部材16が、ブレース材12の耐力低減部36のフランジ面(上フランジ部46のフランジ面46A、下フランジ部48のフランジ面48A)を覆うように設けられた板状部材52と、板状部材52の左右両端部に設けられた鍔部材54とを有して構成されているので、板状部材52によりブレース材12の耐力低減部36の局部座屈を効果的に抑制することができる。
さらに、本実施形態のダンパーの製作方法では、図8に示すように、耐力低減部36のフランジ面(上フランジ部46のフランジ面46A、下フランジ部48のフランジ面48A)及びフランジ側面(上フランジ部46のフランジ側面46B、下フランジ部48のフランジ側面48B)を覆うように耐力低減部36に補剛部材16を被せることにより、図1に示すように、補剛管14の内側に補剛部材16を容易に配置することができる。
これにより、補剛管14内面とブレース材12の耐力低減部36との間のクリアランスの精度を向上させることができるとともに、容易にダンパー10を製作できる。
以上、本発明の実施形態について説明した。
なお、本実施形態では、図2に示すように、補剛部材16を鋼製とした例を示したが、木材、プラスチック等の他の材料によって補剛部材16を形成してもよい。例えば、図10の断面図に示すように、木製の補剛部材56を耐力低減部36に被せて配置してもよい。
また、本実施形態では、図2に示すように、栓溶接により板状部材52に鍔部材54を接合して補剛部材16を形成した例を示したが、他の方法により板状部材52に鍔部材54を接合して補剛部材16を形成してもよい。
例えば、図11(a)〜(c)の正面図に示すように、隅肉溶接により板状部材52に鍔部材54を接合して補剛部材16を形成してもよい。
ここでは、まず、図11(a)に示すように、鍔部材54の上面に板状部材52の端面を隅肉溶接により仮付けする(溶接部58)とともに、板状部材52の下面に鍔部材54の端面を隅肉溶接により仮付けする(溶接部60)。次に、図11(b)に示すように、鍔部材54の上面に板状部材52の端面を隅肉溶接により本溶接する(溶接部62)。最後に、溶接部60をサンダーで取り除く。
さらに、本実施形態では、図6に示すように、補剛部材16を耐力低減部36の全長に渡って配置される1つの部材とした例を示したが、補剛部材は、耐力低減部36の全長に渡って離散させて部分的に複数配置してもよい。この場合には、ダンパー10が柱梁架構に設けられている建物が大地震等により大変形したときに耐力低減部36が局部座屈しない間隔で補剛部材を複数配置する。
また、本実施形態では、図6に示すように、補剛部材18を角柱状の鋼製部材とした例を示したが、補剛部材16の板状部材52を補剛管14の端面付近まで延長させて、この延長させた部分を補剛部材としてもよい。
さらに、本実施形態では、図5に示すように、中間部34の横断面(横断面積)を、端部30、32の横断面(横断面積)よりも小さくすることにより、中間部34を、端部30、32に比べて引張耐力及び圧縮耐力が小さい耐力低減部36とした例を示したが、耐力低減部36は、端部30、32に比べて引張耐力及び圧縮耐力が小さくなっていればよい。
例えば、中間部34を構成するH形鋼のウェブやフランジの厚さを、端部30、32を構成するH形鋼のウェブやフランジの厚さよりも薄くしてもよい。また、例えば、中間部34を低降伏点鋼によって形成してもよい。
また、本実施形態では、ダンパー10が鉄骨造の建物の有する柱梁架構に取り付けられている例を示したが、本実施形態のダンパー10は、鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、CFT造(Concrete-Filled Steel Tube:充填形鋼管コンクリート構造)、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模の建物に対して適用することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
10 ダンパー
12 ブレース材
14 補剛管
16、56 補剛部材
36 耐力低減部
52 板状部材
54 鍔部材

Claims (3)

  1. 両端部に比べて引張耐力及び圧縮耐力が小さいH形断面の耐力低減部を軸方向中間部に備えた鋼製のブレース材と、
    前記ブレース材を取り囲む補剛管と、
    前記耐力低減部のフランジ面及びフランジ側面を覆うように前記耐力低減部に被せられ、前記耐力低減部と前記補剛管の内面との間に所定のクリアランスを形成する補剛部材と、
    を有するダンパー。
  2. 前記補剛部材は、前記耐力低減部のフランジ面を覆うように設けられた板状部材と、前記板状部材の両端部に設けられた鍔部材とを有して構成されている請求項1に記載のダンパー。
  3. 両端部に比べて引張耐力及び圧縮耐力が小さいH形断面の耐力低減部を軸方向中間部に備えた鋼製のブレース材の前記耐力低減部に、前記耐力低減部のフランジ面及びフランジ側面を覆うように補剛部材を被せて配置する工程と、
    前記耐力低減部に前記補剛部材が被せられた前記ブレース材を補剛管に挿入して、前記補剛管内に前記ブレース材と前記補剛部材とを配置し、前記耐力低減部と前記補剛管の内面との間に所定のクリアランスを形成する工程と、
    を有するダンパーの製作方法。
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