JP2591196B2 - 弾塑性ダンパー及びその取付構造 - Google Patents

弾塑性ダンパー及びその取付構造

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は隣接する構造物間等距離をおいて対向する
構造部材間に接続され、両構造部材の相対変形時の振動
を抑制する、弾塑性ダンパーに関するものである。
(発明が解決しようとする課題) 地震時等に構造物に蓄えられる振動エネルギーを固有
周期の異なる構造物間で、ここに設置され、その相対移
動時の変形を利用して消費する、回転体形状をしたダン
パーを出願人はこれまでに幾つか提案している。
これらのダンパーは外力によって塑性化するときの弾
塑性履歴エネルギーにより振動エネルギーを吸収するも
のであるが、一端が固定,他端が回転自在に接続される
場合は釣り鐘状に、両端固定の場合は鼓状に形成され、
外力作用時の曲げモーメントの分布に対応した立面形状
をすることによりエネルギーの吸収効率が高く、また回
転体であるために方向性なく作動する、という利点を持
っている。
この回転体形のダンパーは固定される両端間のせん断
力による曲げモーメントによって降伏するが、構造物間
に跨り、両端が変位に強制的に追従する状態に設置され
るため特に高層の建物の場合、過大な水平変位を生じた
際、その変位量に伴ってダンパーの両端間距離が変化
し、ダンパーに軸方向力が働くことになる。この結果、
繰り返し加力によってダンパーは機能の異方性化を招く
と同時に、圧縮時に座屈し易くなり、エネルギー吸収能
力が低下する可能性がある。
この発明はこの回転体形ダンパーの抱える課題に着目
してなされたもので、軸方向力を負担させない構造のダ
ンパーを加えて提案しようとするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明ではダンパー本体を既出願発明の鼓形のダンパ
ーが軸方向に2個連結した形状に形成し、その両端を一
方の構造部材に固定し、中央部を他方の構造部材に、本
体の軸方向に垂直な方向の力のみを負担する状態に連結
することにより軸方向が働かない構造とし、前記の機能
低下の問題を解決する。
弾塑性ダンパーはこの両側の、中央がくびれた回転体
形状の鼓形をしたダンパー部とこれを連結する連結部と
から構成され、互いに距離をおいて対向する、一方の構
造部材にダンパー部の両端で固定され、中央部の連結部
で他方の構造部材に連結される。
他方の構造部材と弾塑性ダンパーを接続する連結部材
は弾塑性ダンパーの連結部の外側,または回りに配置さ
れる取付部材に鉛直面内に回転自在に接続される等、構
造部材間に鉛直変位によって生じる応力を伝達しない納
まりとなる。
微小な相対変形に対しては、取付部材と連結部間に高
減衰ゴムを介在させることにより吸収し、またこの高減
衰ゴムによって弾塑性ダンパーの軸方向の構造部材間の
相対移動や捩れを起こさせる水平方向の変形の吸収も行
う。
(実施例) 以下本発明を一実施例を示す図面に基づいて説明す
る。
まず請求項1記載の発明を説明する。
この発明の弾塑性ダンパーDは第1図−Iに示すよう
に鼓形をした両側のダンパー部d1,d1とこれを連結する
中央部の連結部d2とからなり、ダンパー部d1,d1の端部
で、距離をおいて対向する一方の構造部材Sに接合され
ると同時に、連結部d2で他方の構造部材Sに連結され、
両構造部材S,Sの相対移動時に構造物の振動エネルギー
を吸収するものである。
各ダンパー部d1は両構造部材S,Sの相対移動時に両端
間に働くせん断力によって生ずる曲げモーメント分布に
対応した立面形状の、中央がくびれた回転体形状の鼓形
をし、軸に沿って分布する曲げモーメントによって全成
に亘って一様に塑性化する構造となっている。
すなわちこの弾塑性ダンパーDは両ダンパー部d1,d1
の先端が構造部材Sに固定され、連結部d2が他の構造部
材Sに、軸に垂直方向に力を受ける状態に接続されるこ
とにより曲げモーメント分布は第1図−IIに示すように
両端固定梁の中央部に集中荷重が作用する場合と同様に
表れるため降伏を全成に亘ってほぼ同時に起こすことに
なる。
弾塑性ダンパーDは第2図−Iに示すように鼓形のダ
ンパーを2個積み重ねてボルト1により連結し、一体化
する、またはIIに示すように連結され、一体化した状態
に切削加工することにより製作される。
ダンパー部d1の少なくとも取付端には図示するように
接合用のフランジd1′が形成されるが、このダンパー部
d1,d1の一体化は連結部d2側に同様に形成されたフラン
ジd1′,d1′を第2図−IIIに示すように連結部d2とな
る、鋼管等他の回転体形状の部材を挟んでボルト1で接
合することによっても行われる。フランジd1′はダンパ
ー部d1に溶接等により接合され、一体化される。
次に請求項2記載発明である、弾塑性ダンパーDの取
付方を説明する。
弾塑性ダンパーDは第3図−I,IIに示すように両端で
一方の構造部材Sに跨って設置され、中央部の連結部d2
の外側,または回りに配置される取付部材2において他
方の構造部材Sに連結部材3を介して連結される。
例えば構造部材Sとして隣接する構造物の一方から水
平に、平行に張り出した片持ち梁4,4間にダンパー部d1,
d1を固定し、他方の構造物に連結された連結部材3を取
付部材2に接続することにより弾塑性ダンパーDは構造
物の、連結部材3の軸方向の振動を吸収する状態に設置
される。
連結部材3は弾塑性ダンパーDに軸方向力を作用させ
ないために、例えば構造部材Sと取付部材2とに少なく
とも鉛直面内に回転自在に連結される。
第4図−Iは連結部材3を一本接続し、その軸方向の
相対移動に対してのみ弾塑性ダンパーDが有効な場合、
IIは2本の連結部材3を接続して水平2方向に有効な場
合の連結部材3の取付状態を示したものである。
第5図−Iは第3図−IIの、連結部分の詳細を示した
ものである。
この実施例は取付部材2を連結部d2のフランジd2′,d
2′の連結部材3側に接合した場合であるが、この取付
部材2と連結部材3とは双方から突設されたブラケット
2a,3aを互いにピン5で接合することにより水平軸回り
に回転自在に接続される。第5図−II,IIIはそれぞれ第
4図−I,IIの接続方法に対応する詳細である。
第6図は取付部材2を鋳物で形成した場合の実施例を
示したものである。
この場合、取付部材2は弾塑性ダンパーDの連結部d2
を兼ねており、ダンパー部d1,d1のフランジd1′,d1間に
挟み込まれ、ここにボルト1を挿通することによりダン
パー部d1,d1に接合される。II,IIIはそれぞれ弾塑性ダ
ンパーDを一方向,二方向に有効とする場合の,取付部
材2の製作例である。
第7図の実施例は連結部材3と取付部材2とのピン接
合に加え、円筒形の取付部材2を弾塑性ダンパーDの連
結部d2の周囲に、鉛直軸回りに回転自在状態に配置した
もので、連結部材3を弾塑性ダンパーDに対して鉛直,
水平の3次元の回転を自在とすることにより弾塑性ダン
パーDにせん断力以外の外力を作用させない、すなわち
捩れも作用させない構造としたものである。I,IIは弾塑
性ダンパーDがそれぞれ一方向,二方向に有効な場合の
実施例である。
図示する実施例では取付部材2の内周面と連結部d2
外周面を研摩する,または間に底摩擦部材を介在させる
等によって両者間の摩擦係数を小さくすることにより取
付部材2が弾塑性ダンパーDに対して抵抗なく水平面内
を回転する状態に接続し、取付部材2が連結部d2に対し
て回転可能となることによって連結部材3が弾塑性ダン
パーDに対して任意の方向に回転自在としている。
連結部材3の弾塑性ダンパーDに対する3次元に回転
可能な状態は、第7図に示す、ピン5による取付部材2
と連結部材3の接続を自在継手に置き換えることによっ
ても得られる。これは第7図の実施例の、取付部材2が
連結部d2に対して回転し、連結部材3が取付部材2に対
して回転する構造と同等である。
第8図の実施例は連結部d2回りに第7図の場合と同じ
く円筒形の取付部材2を配置し、この取付部材2と連結
部d2間に高減衰ゴム6を双方に接着して介在させ、この
高減衰ゴム6により構造部材(構造物)S,S間の上下方
向と、連結部材3の軸方向及び弾塑性ダンパーDの捩れ
方向の微小振動や風荷重程度の比較的小さい水平力作用
時の振動を吸収させる構造としたものである。
高減衰ゴム6は高さ方向に弾性変形することにより構
造部材S,S間の上下方向の変位を、また半径方向,円周
方向に変形することによりそれぞれ連結部材3の軸方向
と弾塑性ダンパーDの捩れ方向の微小な相対変位を吸収
する。
このためこの高減衰ゴム6に、その厚みを調整するこ
とにより第7図の実施例の構造と同様に、連結部材3か
らの軸方向力以外の外力を絶縁する機能を持たせること
ができ、連結部材3と取付部材2との接続を第9図に示
すようにピン接合に代え、剛接合としても弾塑性ダンパ
ーDに軸方向力や捩りモーメントを作用させない構造と
することができる。
その場合、弾塑性ダンパーDは高減衰ゴム6が半径方
向に圧縮変形する力を超える外力に対してのみ作動する
ことになる。
(発明の効果) この発明は以上の通りであり、鼓形のダンパーを2個
軸方向に連結した形状をし、その両端が一方の構造部材
に固定され、中央部の連結部が他方の構造部材に軸方向
力を負担しない状態に連結されて設置されるものである
ため純粋にせん断力のみを受けることになり、構造部材
の過大な相対変位時の、異方性化や座屈の恐れが低減さ
れると同時に、連結部材が弾塑性ダンパーの軸回りに回
転自在となることによって捩り歪みの発生も防止される
ことになる。
【図面の簡単な説明】
第1図−Iは弾塑性ダンパーの概要を示した立面図,II
はその外力作用時の曲げモーメント図、第2図−I,II,I
IIは弾塑性ダンパーの具体的な製作例を示した立面図、
第3図−Iは弾塑性ダンパーの設置状態を示した立面
図,IIはその拡大図、第4図−I,IIは第3図−Iの平面
図、第5図−Iは弾塑性ダンパー設置の具体例を示した
立面図,II,IIIはその平面図、第6図−Iは他の設置例
を示した立面図,II,IIIはそれに使用される取付部材の
製作例を示した斜視図、第7図−I,IIは鉛直軸回りに回
転自在に取付部材を接続した場合の実施例を示したそれ
ぞれ立面図,横断面図,第8図−I,IIは取付部材と連結
部間に高減衰ゴムを介在させた場合の実施例を示したそ
れぞれ縦断面図,横断面図、第9図は連結部材を取付部
材に剛に接合した場合の実施例を示した横断面図であ
る。 D……弾塑性ダンパー、d1……ダンパー部、d1′……フ
ランジ、d2……連結部、d2′……フランジ、S……構造
部材、1……ボルト、2……取付部材、2a……ブラケッ
ト、3……連結部材、3a……ブラケット、4……片持ち
梁、5……ピン、6……高減衰ゴム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹中 康雄 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 前田 祥三 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 田中 直樹 東京都調布市飛田給2丁目19番1号 鹿 島建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 福元 敏之 東京都調布市飛田給2丁目19番1号 鹿 島建設株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 平2−217634(JP,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに距離をおいて対向する構造部材間に
    配置され、一方の構造部材に端部で固定される両側のダ
    ンパー部と、他方の構造部材に水平軸回り,または鉛直
    軸回りに回転自在に連結される中央部の連結部からな
    り、各ダンパー部は中央がくびれた回転体形状の鼓状に
    形成され、ダンパー部の端部と連結部間のせん断力によ
    る曲げモーメントで降伏することを特徴とする弾塑性ダ
    ンパー。
  2. 【請求項2】請求項1記載の弾塑性ダンパーを互いに距
    離をおいて対向する構造部材間に配置し、一方の構造部
    材に両ダンパー部の端部を固定し、連結部を他方の構造
    部材に水平軸回り,または鉛直軸回りに回転自在に連結
    してあることを特徴とする弾塑性ダンパーの取付構造。
  3. 【請求項3】連結部の外側,または回りには他方の構造
    部材に接続される連結部材が連結される取付部材が配置
    され、連結部材はこの取付部材に鉛直面内で回転自在に
    連結されていることを特徴とする請求項2記載の弾塑性
    ダンパーの取付構造。
  4. 【請求項4】取付部材は連結部に水平面内で回転自在に
    接続されていることを特徴とする請求項3記載の弾塑性
    ダンパーの取付構造。
  5. 【請求項5】取付部材は連結部回りに配置され、連結部
    と取付部材間には高減衰ゴムが双方に接着されて介在し
    ていることを特徴とする請求項3記載の弾塑性ダンパー
    の取付構造。
  6. 【請求項6】取付部材は連結部回りに配置され、連結部
    と取付部材間には高減衰ゴムが双方に接着されて介在
    し、連結部材は連結部に剛接合されていることを特徴と
    する請求項2記載の弾塑性ダンパーの取付構造。
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