JP5364624B2

JP5364624B2 - 制震ダンパー

Info

Publication number: JP5364624B2
Application number: JP2010058049A
Authority: JP
Inventors: 林哲呂; 昇鶴山; 啓介高橋; 大洋坂口
Original assignee: Mitsubishi Chemical Engineering Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Engineering Corp
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: JP2011190619A

Description

本発明は、構造物の梁と柱で囲まれた構面内に設置される制震ダンパーに関する。

従来、地震や強風に対して、構造物に履歴系ダンパー（例えば特許文献１参照）や粘弾性ダンパー（例えば特許文献２参照）などの制震ダンパーを設置して構造物の応答を低減することが行われている。その際、これら制震ダンパーは、構造物の梁と柱で囲まれた構面内に、壁内蔵型、間柱型、ブレース型のいずれかの方式で取付けられることが多く、制震ダンパーが設置された構面内の水平及び／又は鉛直方向の揺れに対して制震効果を発揮するのが一般的である。そのため、構造計画上、梁間方向の構面と桁行方向の構面にそれぞれ制震ダンパーが設置される。

特開２０００−２１３２０１号公報特開平１０−２９９２８４号公報

しかしながら、従来の制震ダンパーの場合、構面に直交する方向の層間変形によって制震ダンパー自体が面外変形するため、外力の作用方向に減衰力を効率的に作用させることができないという問題がある。また、制震ダンパーの面外変形によって制震ダンパー自体が損傷するおそれもある。特に、間柱型のダンパーでは、制震ダンパー部分の高さが短くなるため、面外方向の変形角が大きくなり、制震ダンパーが損傷する可能性は高くなる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、構面内に設置され、構面内だけでなく構面外の方向にも減衰力を発揮することができる制震ダンパーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、隣接する柱とその間に架設された上下梁で囲まれた構面内に設置される制震ダンパーであって、前記構面内においてＶ字状又は逆Ｖ状に配置される第一の斜材及び第二の斜材と、一方の前記梁の梁間中央部に固定される支持具とを備え、前記支持具と前記第一の斜材の一端部との間及び前記第一の斜材の一端部と前記第二の斜材の一端部との間にそれぞれ減衰材が介装され、さらに前記支持具と前記第一の斜材の一端部と前記第二の斜材の一端部とがこれら部材を貫通するボルトで連結され、前記第一の斜材及び前記第二の斜材が前記ボルトを回動軸として前記構面外に回動自在とされると共に、前記構面内において前記第一の斜材及び前記第二の斜材が前記支持具に沿って水平方向に移動自在とされていることを特徴としている。

また、本発明は、隣接する柱とその間に架設された上下梁で囲まれた構面内に設置される制震ダンパーであって、前記構面内においてＶ字状又は逆Ｖ状に配置される第一の斜材及び第二の斜材と、一方の前記梁の梁間中央部に固定される支持具とを備え、前記支持具は、前記梁間中央部に固定される固定部材と、前記固定部材に保持され水平方向に移動自在とされた可動部材と、前記固定部材と前記可動部材の間に介装された減衰材とを有し、前記第一の斜材の一端部と前記第二の斜材の一端部との間に減衰材が介装され、さらに前記可動部材と前記第一の斜材の一端部と前記第二の斜材の一端部とがこれら部材を貫通するボルトで連結され、前記第一の斜材及び前記第二の斜材が前記ボルトを回動軸として前記構面外に回動自在とされると共に、前記構面内において前記第一の斜材及び前記第二の斜材が前記可動部材と共に水平方向に移動自在とされていることを特徴としている。

本発明では、構面内の水平力に対して、Ｖ字状又は逆Ｖ状に配置された第一及び第二の斜材が支持具に沿って水平方向に移動（スライド）することにより、構面内水平方向に減衰力が発揮される。また、構面外の水平力に対して、第一の斜材の一端部と第二の斜材の一端部と支持具とを連結するボルトを回動軸として、Ｖ字状又は逆Ｖ状に配置された第一及び第二の斜材が構面外に回動することにより、構面外水平方向に減衰力が発揮される。

また、本発明に係る制震ダンパーでは、前記減衰材は、部材間の相対変形に伴って減衰力を発揮できる材料であればよく、摩擦材でも良いし、あるいは粘弾性体でも良い。

本発明に係る制震ダンパーでは、Ｖ字状又は逆Ｖ状に配置された第一及び第二の斜材が、構面内水平方向に移動自在とされると共に、第一の斜材の一端部と第二の斜材の一端部と支持具とを連結するボルトを回動軸として構面外に回動自在とされているので、構面内だけでなく構面外の方向にも減衰力を発揮することができる。

本発明の一実施の形態に係る制震ダンパーの立断面図である。同制震ダンパーの平面図である。（Ａ）は第一の斜材の下端部の側断面図、（Ｂ）は同下端部の平面図である。（Ａ）は第二の斜材の下端部の側断面図、（Ｂ）は同下端部の平面図である。（Ａ）は支持具の側断面図、（Ｂ）は支持具の平面図である。本発明の他の実施の形態に係る制震ダンパーの部分立断面図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態に付き説明し、本発明の理解に供する。なお、第一の斜材と第二の斜材を逆Ｖ字状に配置し、上階の梁に支持具を固定する場合も基本的に同様であるため、以下では、第一の斜材と第二の斜材をＶ字状に配置した場合についてのみ説明する。

本発明の一実施の形態に係る制震ダンパー１０の全体図を図１及び図２に示す。
制震ダンパー１０は、隣接する柱２３、２４と、柱２３、２４間に架設された梁２１、２２に囲まれた構面２５内に設置される。制震ダンパー１０は、構面２５内においてＶ字状に配置される棒状材からなる第一の斜材１１及び第二の斜材１２と、下階の梁２２の梁間（スパン）中央部に固定される支持具１７とから概略構成される。

第一の斜材１１及び第二の斜材１２の下端部１３、１５はそれぞれ櫛歯状に形成されており、水平方向に延びる摺動プレート２６、２７が鉛直方向に所定のピッチで複数設けられている。摺動プレート２６、２７には、平面視して円盤状になった円形部が形成され、円形部の中心には貫通孔２６ａ、２７ａが設けられている（図３（Ａ）、（Ｂ）、図４（Ａ）、（Ｂ）参照）。また、円形部の上には、減衰材としてドーナツ板状の摩擦材１８が貫通孔２６ａ、２７ａを取り囲むように貼着されている。

支持具１７は、帯板材を階段状に折り曲げたものであり、ボルト２０によって下階の梁２２に固定される両端部に比べて中間部が一段高くなっている。支持具１７の中央部には、帯板材の長手方向に延在する長孔１７ａが設けられており、長孔１７ａの長手方向両側には、減衰材として矩形板状の摩擦材１８が貼着されている（図５（Ａ）、（Ｂ）参照）。

第一の斜材１１の下端部１３と第二の斜材１２の下端部１５は、摺動プレート２６と摺動プレート２７が交互になるように摩擦材１８を介して重ね合わされ、摺動プレート２６、２７の貫通孔２６ａ、２７ａ及び支持具１７の長孔１７ａを貫通するボルト１９によって連結される。本制震ダンパー１０では、第一の斜材１１の下端部１３の底面が支持具１７に貼着された摩擦材１８に接することになる。
一方、第一の斜材１１の上端部１４と第二の斜材１２の上端部１６は、構面２５の上隅にそれぞれピン接合される。

なお、摩擦材１８の材質については特に限定する必要はなく、従来より使用されている公知のものを使用することができる。

次に、上記制震ダンパー１０の動作について説明する。
水平力が構面２５の面内方向に作用した場合、第一の斜材１１と第二の斜材１２は、支持具１７に沿って水平方向にスライドする。その際、第一の斜材１１の下端部１３の底面が、支持具１７に貼着された摩擦材１８上を摺動することにより、構面２５の面内水平方向に摩擦力が発生する。
一方、水平力が構面２５の面外方向に作用した場合、第一の斜材１１と第二の斜材１２は、それぞれボルト１９を回動軸として構面２５の面外方向に回動する。その際、摺動プレート２６、２７間に介装された摩擦材１８上を摺動プレート２６、２７が摺動することにより、構面２５の面外水平方向に摩擦力が発生する。

なお、構面２５内において制震ダンパー１０が左右対称となるように、構面２５内に制震ダンパー１０を設置することにより、構面２５の面内方向に水平力が作用した際、第一の斜材１１の下端部１３と第二の斜材１２の下端部１５には、同じ大きさで作用方向が正反対となる鉛直分力が作用する。これにより、外力による鉛直分力は相殺され、摩擦材１８には常に一定の面圧が作用することになる。

図６に本発明の他の実施の形態に係る制震ダンパー３０を示す。
本制震ダンパー３０では、支持具３１が、下階の梁２２の梁間（スパン）中央部に固定される固定部材３２と、固定部材３２に保持され水平方向に移動自在とされた可動部材３３と、固定部材３２と可動部材３３の間に介装された減衰材１８とから概略構成されている。

固定部材３２は、帯板材を階段状に折り曲げたものであり、ボルト２０によって下階の梁２２に固定される両端部に比べて中間部が一段高くなっている。固定部材３２の中間部両端には、帯板材の長手方向に延在する長孔３２ａがそれぞれ設けられており、一対の長孔３２ａ間の固定部材３２上には、減衰材として矩形板状の摩擦材１８が貼着されている。
一方、可動部材３３は帯板材からなり、可動部材３３を貫通し固定部材３２の長孔３２ａを挿通する一対のボルト３５によって固定部材３２に連結されている。

また、第一の斜材１１の下端部１３と第二の斜材１２の下端部１５を貫通するボルト３４は可動部材３３の中央部に固定され、第一の斜材１１の下端部１３の底面と可動部材３３の上面との間には、ボルト３４を介してナット３６が介装されている。即ち、本制震ダンパー３０では、第一の斜材１１の下端部１３の底面と可動部材３３の上面とは非接触とされる。なお、第一の斜材１１の下端部１３の底面と可動部材３３の上面とが非接触であればよく、ナット３６に替えて円筒状の部材などをボルト３４に環装してもよい。

水平力が構面２５の面内方向に作用した場合、第一の斜材１１と第二の斜材１２は、可動部材３３と共に固定部材３２に沿って水平方向にスライドする。その際、可動部材３３の底面が、固定部材３２に貼着された摩擦材１８上を摺動することにより、構面２５の面内水平方向に摩擦力が発生する。
一方、水平力が構面２５の面外方向に作用した場合、第一の斜材１１と第二の斜材１２は、それぞれボルト３４を回動軸として構面２５の面外方向に回動する。その際、摺動プレート２６、２７間に介装された摩擦材１８上を摺動プレート２６、２７が摺動することにより、構面２５の面外水平方向に摩擦力が発生する。

なお、上記各実施の形態では、減衰材として摩擦材を使用したが、アスファルト系ゴムや高減衰ゴムなどの粘弾性体でも良い。但し、粘弾性体の場合には、粘弾性体自体を第一の斜材の摺動プレートと第二の斜材の摺動プレート双方に貼着する必要がある。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、第一及び第二の斜材の摺動プレートはそれぞれ２層としたが、１層でも良いし、３層以上でもよい。また、上記実施の形態では、第一及び第二の斜材の上端部はピン接合したが、剛接合でも良い。

１０、３０：制震ダンパー、１１：第一の斜材、１２：第二の斜材、１３、１５：下端部、１４、１６：上端部、１７、３１：支持具、１７ａ、３２ａ：長孔、１８：摩擦材（減衰材）、１９、２０、３４、３５：ボルト、２１、２２：梁、２３、２４：柱、２５：構面、２６、２７：摺動プレート、２６ａ、２７ａ：貫通孔、３２：固定部材、３３：可動部材、３６：ナット

Claims

隣接する柱とその間に架設された上下梁で囲まれた構面内に設置される制震ダンパーであって、
前記構面内においてＶ字状又は逆Ｖ状に配置される第一の斜材及び第二の斜材と、一方の前記梁の梁間中央部に固定される支持具とを備え、
前記支持具と前記第一の斜材の一端部との間及び前記第一の斜材の一端部と前記第二の斜材の一端部との間にそれぞれ減衰材が介装され、さらに前記支持具と前記第一の斜材の一端部と前記第二の斜材の一端部とがこれら部材を貫通するボルトで連結され、
前記第一の斜材及び前記第二の斜材が前記ボルトを回動軸として前記構面外に回動自在とされると共に、前記構面内において前記第一の斜材及び前記第二の斜材が前記支持具に沿って水平方向に移動自在とされていることを特徴とする制震ダンパー。
隣接する柱とその間に架設された上下梁で囲まれた構面内に設置される制震ダンパーであって、
前記構面内においてＶ字状又は逆Ｖ状に配置される第一の斜材及び第二の斜材と、一方の前記梁の梁間中央部に固定される支持具とを備え、
前記支持具は、前記梁間中央部に固定される固定部材と、前記固定部材に保持され水平方向に移動自在とされた可動部材と、前記固定部材と前記可動部材の間に介装された減衰材とを有し、
前記第一の斜材の一端部と前記第二の斜材の一端部との間に減衰材が介装され、さらに前記可動部材と前記第一の斜材の一端部と前記第二の斜材の一端部とがこれら部材を貫通するボルトで連結され、
前記第一の斜材及び前記第二の斜材が前記ボルトを回動軸として前記構面外に回動自在とされると共に、前記構面内において前記第一の斜材及び前記第二の斜材が前記可動部材と共に水平方向に移動自在とされていることを特徴とする制震ダンパー。
請求項１又は２記載の制震ダンパーにおいて、前記減衰材が摩擦材であることを特徴とする制震ダンパー。
請求項１又は２記載の制震ダンパーにおいて、前記減衰材が粘弾性体であることを特徴とする制震ダンパー。