JP2666652B2 - 鋼材ダンパー - Google Patents

鋼材ダンパー

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JP2666652B2
JP2666652B2 JP4062259A JP6225992A JP2666652B2 JP 2666652 B2 JP2666652 B2 JP 2666652B2 JP 4062259 A JP4062259 A JP 4062259A JP 6225992 A JP6225992 A JP 6225992A JP 2666652 B2 JP2666652 B2 JP 2666652B2
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shaft
bending
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relative displacement
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浩史 緑川
実 原田
真 大塩
直幹 丹羽
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Kajima Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は外力の軸方向力を曲げ
モーメントに置き換えてエネルギーの吸収を行う鋼材ダ
ンパーに関するものである。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】距離を隔てて切り離さ
れた構造部材間等に跨って設置され、両者間の対向する
方向の相対移動時に両端で受ける1方向の引張力や圧縮
力の軸方向力を内部で曲げモーメントに置き換え、曲げ
降伏することにより地震時等に構造物に入力する振動エ
ネルギーを吸収するダンパーを出願人は特開平3-183873
号において提案している。
【0003】これは基本形となる鋼板の中間部に複数個
の開口が穿設されることにより面内剛性が低下し、塑性
変形能力が付与されたもので、開口が外力作用方向に複
数段に配列し、各段の開口が互いに千鳥状にずれること
により構造部材間等の対向する方向の相対移動時に面内
の引張力や圧縮力を外力として受け、この外力を内部で
曲げモーメントとして負担して開口回りが曲げ降伏し、
塑性化することによりエネルギーの吸収を行うもので、
特に板状から筒状に加工されることにより設置上の自由
度が増し、絶縁された構造部材間の他、ブレースの一部
やアンカーボルトとして利用される等、適用の幅が拡張
される利点を持っている。
【0004】この発明はこの1方向の正負荷重に対して
曲げ降伏する鋼材ダンパーを基礎にしてなされたもの
で、このダンパーを発展させた形状の鋼材ダンパーを加
えて提案しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では構造部材に接
続する軸部に、構造部材間の相対変位方向に交差する方
向に曲げ材を突設し、この曲げ材に軸方向力を加え、曲
げモーメントを負担させることにより軸方向力から曲げ
モーメントへの変換を効率的に行い、対向する方向に相
対変位を生ずる構造部材間で有効にエネルギーの吸収を
行う。
【0006】請求項1の鋼材ダンパーは対向する方向に
相対変位を生ずる、絶縁された各構造部材に接続し、同
一軸線上で距離をおいて対向する軸部と、両軸部間にそ
の軸線を迂回して跨り、軸部の断面上、その軸に関して
放射方向へ均等に張り出して両端が各軸部に接合される
3個以上の曲げ材から構成される。請求項2の鋼材ダン
パーは一方の構造部材に接続する軸部と、この軸部の周
囲から立面上、軸部の軸に対して交差する方向で、軸部
の軸に直交する断面上、その軸に関して放射方向へ均等
に張り出す3個以上の曲げ材と、他方の構造部材に直
接,もしくは軸部を介して接続し、曲げ材が、軸部の軸
方向のいずれの向きにも係合するアタッチメントから構
成される。
【0007】請求項1の鋼材ダンパーは構造部材間の相
対変位時に、両端に位置する両軸部で軸方向力を受け
る。軸方向力は、曲げ材が両軸部の軸線を迂回すること
で曲げ材に曲げモーメントを作用させ、曲げ材の、軸線
に対して傾斜する部分を曲げ降伏させ、エネルギーを吸
収させる。
【0008】請求項2の鋼材ダンパーは構造部材間の相
対変位時に、両端に位置する軸部とアタッチメントで軸
方向力を受ける。軸方向力は、曲げ材がアタッチメント
に軸部の軸方向に係合することで曲げ材の先端に伝達さ
れ、曲げ材に曲げモーメントを作用させ、曲げ材の、軸
線に対して傾斜する部分を曲げ降伏させ、エネルギーを
吸収させる。
【0009】既出願の鋼材ダンパーは板状のまま使用さ
れる場合には、圧縮時に両端間が偏心することに伴う面
外変形が生じ、機能低下の障害が発生するが、本発明で
は請求項1,請求項2のいずれも曲げ材を軸部に対して
断面上、放射方向に均等に、立体的に突設するため、両
構造部材間の偏心による特定の方向の弱点がなく、機能
低下は回避される。
【0010】また軸方向の相対変位時に機能するオイル
ダンパーや摩擦ダンパーは複雑な構造を持ち、前者はオ
イルの保守点検を要し、後者は摩擦力の調整が難しい
等、使用時のメインテナンス性が悪いが、本発明では使
用上、これらのメインテナンスは必要とせず、設置のみ
で使用状態に置かれる。
【0011】
【実施例】この発明の鋼材ダンパーDは互いに切り離さ
れ、対向する方向に相対変位を生ずる構造部材S,S間
に跨設され、一方の構造部材Sに接続する軸部1に突設
される曲げ材2が、構造部材S,S間の相対変位時に曲
げモーメントを負担して曲げ降伏し、エネルギーを吸収
するものである。
【0012】請求項1記載発明の鋼材ダンパーDは図1
〜図3に示すように切り離された各構造部材S,Sに接
続する軸部1,1と、この両軸部1,1に接合される曲
げ材2とから構成され、曲げ材2が両軸部1,1間にそ
の軸線を迂回して跨り、両端が各軸部1,1の周面に接
合される。
【0013】軸部1,1は同一軸線上で距離をおいて対
向し、その対向する側の端部の周囲に曲げ材2の端部が
接合される。
【0014】図示する実施例では曲げ材2を各軸部1,
1に直交する面内に張り出す曲げ部21,21と、両曲げ部
21,21を連続させる、軸部1に平行な連結部22とから門
型に形成しているが、曲げ材2は軸部1,1の軸線を迂
回して、すなわち図2に示すように軸部1の断面上、放
射方向へ張り出して双方に接合され、図示する直交する
場合を含め、立面上、軸部1の軸心に交差する曲げ部21
を持っていればよく、その立面形状は実施例の形状に特
定されない。
【0015】曲げ材2の曲げ部21,21には構造部材S,
S間の相対変位時に図3に示すような、両軸部1,1に
交互に繰り返して作用する外力の軸方向力によって固定
梁式に軸部1側と連結部22側が最大で、中央部が反曲点
となる直線状に分布する曲げモーメントが作用し、この
曲げモーメントによって曲げ部21,21が曲げ降伏し、エ
ネルギーを吸収する。
【0016】曲げ材2は軸部1に複数個接合されるが、
軸部1,1の相対変位に伴う両者間の偏心による機能の
低下を防止するために、図示するように放射方向に3個
以上均等に突設される。
【0017】曲げ材2のエネルギー吸収能力はその立面
形状の他、曲げ部21の長さや厚さ,個数等を変えること
により任意に変えられ、この能力の異なる曲げ材2の組
み合わせにより鋼材ダンパーDの耐力も調整される。
【0018】図4は図1に示すタイプの鋼材ダンパーD
を、構造部材S,Sとして軸方向に相対変位を生ずるブ
レースに適用した場合の使用例を示したものである。
【0019】鋼材ダンパーDはブレースの、上階側に接
続した部分と下階側に接続した部分との間に、両軸部
1,1が双方に接続して跨設され、層間変位に伴う上階
側と下階側の軸方向の相対変位時に作動する。
【0020】請求項2記載発明の鋼材ダンパーDは図5
に示すようにいずれか一方の構造部材Sに接続する軸部
1と、この軸部1の周囲に突設される曲げ材2と、他方
の構造部材Sに接続し、曲げ材2が軸部1の軸方向に係
合するアタッチメント3から構成される。
【0021】曲げ材2は立面上、軸部1の軸心に対して
交差する方向に、軸部の軸に直交する断面上は上記発明
と同じく、図6に示すように軸に関して放射方向へ均等
に、3個以上張り出して軸部1の周囲に接合される。
【0022】アタッチメント3は構造部材Sに直接,も
しくは図5,図7に示すように上記発明と同じく構造部
材Sに接続した軸部1に接続する。曲げ材2は軸部1の
軸方向の正負のいずれの向きにもアタッチメント3に係
合する。アタッチメント3と構造部材S間に軸部1を接
合する場合、アタッチメント3と軸部1とは図7に示す
ようにねじにより、もしくは溶接により接合される。
【0023】実施例ではアタッチメント3を全曲げ材2
に1方向に同時に係合させるよう、底板31と側板32とか
ら箱形状に組み立て、側板32の曲げ材2に対応する位置
にこれが挿通可能な開口3aを明けた形状に形成している
が、アタッチメント3は曲げ材2が、図7に示すように
軸部1,1間の引張力と圧縮力のいずれの向きにも係合
する形状をしていさえすればよい。
【0024】曲げ材2は軸部1とアタッチメント3の相
対変位時にアタッチメント3によって係合箇所に軸方向
力を受けることにより片持ち梁式に係合部分から軸部1
側へ次第に拡大する曲げモーメントを負担し、繰り返し
加力によって降伏する。
【0025】図8,図9はアタッチメント3の側板32
内側に、曲げ材2への係合時に曲げ材2にその長さ方向
に均等に曲げ変形を生じさせるための変形ガイド33を突
設し、曲げ材2の、軸部1との接合部分への曲げモーメ
ントの集中を避け、全長を均等に降伏させる場合の製作
例を示したものである。
【0026】変形ガイド33は図8に示すように曲げ材2
の、外力作用方向の両側に突設され、曲げ材2に接触す
る面には変形量に応じて均等な曲げ変形が生ずるよう、
適当な曲率が付けられる。
【0027】この発明の鋼材ダンパーDは図5,図7に
示すようにアタッチメント3とその側の構造部材S間に
軸部1を介在させることにより図4に示すような、軸方
向の相対変位を生ずる箇所に使用される他、アタッチメ
ント3側の軸部1を不在にすることにより図10に示すよ
うに対向する方向に相対変位を生ずる、構造部材S,S
としての柱の脚部と基礎コンクリートとの間で両者を接
続するアンカーボルト4として使用される。
【0028】図10に示す使用例では、軸部1はアンカー
ボルト4の頭部側に連続して接合されることによりその
一部となり、アタッチメント3は柱脚のベースプレート
5上に載り、その上面に密着することによりベースプレ
ート5を基礎コンクリートに固定するナットとして機能
する。この使用例では、アタッチメント3は曲げ材2に
上方へ係合した状態でベースプレート5上に設置され、
上方にのみ係合することから、柱脚の浮き上がり時に曲
げ材2に曲げモーメントを伝達し、柱の振動を低減させ
る働きをする。
【0029】
【発明の効果】請求項1では対向する方向に相対変位を
生ずる、互いに切り離された各構造部材に接続し、同一
軸線上で距離をおいて対向する軸部と、両軸部間にその
軸線を迂回して跨る曲げ材から構成し、請求項2では一
方の構造部材に接続する軸部と、この軸部の周囲から軸
心に対して交差する方向へ突設される曲げ材と、他方の
構造部材に接続し、曲げ材が軸方向に係合するアタッチ
メントから構成し、両端に位置する軸部やアタッチメン
トによって曲げ材に軸方向力を加えることにより曲げ材
に曲げモーメントを負担させるものであるため、軸方向
力から曲げモーメントへの変換が効率的に行われ、対向
する方向に相対変位を生ずる構造部材間で有効にエネル
ギーの吸収を行うことができる。
【0030】また請求項1,請求項2共、曲げ材を放射
方向へ均等に3個以上、立体的に突設しているため、両
構造部材間の偏心時の特定の方向への弱点がなく、圧縮
時に両端間が偏心することに伴う面外変形が生じる等、
偏心に伴う機能低下の問題が発生しない。
【0031】加えてオイルダンパーや摩擦ダンパーに比
べ、構造が簡素であるため使用時のメインテナンスが楽
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1記載発明の製作例を示した斜視図であ
る。
【図2】図1の平面図である。
【図3】図1の立面図である。
【図4】図1に示す鋼材ダンパーの使用例を示した立面
図である。
【図5】請求項2記載発明の製作例を示した斜視図であ
る。
【図6】図5の平面図である。
【図7】図5の立面図である。
【図8】アタッチメントに変形ガイドを付けた場合の製
作例を示した立面図である。
【図9】図8の平面図である。
【図10】図5に示す鋼材ダンパーの使用例を示した立
面図である。
【符号の説明】
S……構造部材、D……鋼材ダンパー、1……軸部、2
……曲げ材、21……曲げ部、22……連結部、3……アタ
ッチメント、31……底板、32……側板、3a……開口、33
……変形ガイド、4……アンカーボルト、5……ベース
プレート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹羽 直幹 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−114772(JP,A) 特開 昭60−258343(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに切り離され、対向する方向に相対
    変位を生ずる構造部材間に跨設され、構造部材間の相対
    変位時に軸方向力を受け、曲げモーメントを負担して曲
    げ降伏する鋼材ダンパーであり、各構造部材に接続し、
    同一軸線上で距離をおいて対向する軸部と、両軸部間に
    その軸線を迂回して跨り、軸部の断面上、その軸に関し
    て放射方向へ均等に張り出して両端が各軸部に接合さ
    れ、曲げモーメントを負担する3個以上の曲げ材からな
    る鋼材ダンパー。
  2. 【請求項2】 互いに切り離され、対向する方向に相対
    変位を生ずる構造部材間に跨設され、構造部材間の相対
    変位時に軸方向力を受け、曲げモーメントを負担して曲
    げ降伏する鋼材ダンパーであり、一方の構造部材に接続
    する軸部と、この軸部の周囲から立面上、軸部の軸に対
    して交差する方向で、軸部の軸に直交する断面上、その
    軸に関して放射方向へ均等に張り出し、曲げモーメント
    を負担する3個以上の曲げ材と、他方の構造部材に直
    接,もしくは軸部を介して接続し、構造部材間の相対変
    位時に前記曲げ材が、前記軸部の軸方向のいずれの向き
    にも係合するアタッチメントからなる鋼材ダンパー。
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