JP5559073B2 - せん断変形型弾塑性ダンパー - Google Patents

Description

本発明は構造物の内部、あるいは外部において地震や風荷重等により水平力を負担するときに、相対変位を生じ得る構造部材間に跨る形で設置され、主にせん断力を受けることでせん断変形し、降伏するせん断変形型弾塑性ダンパーに関するものである。

板状の本体が面内方向にせん断力を受けて主にせん断変形し、せん断力の作用方向に垂直な方向の中間部が降伏するせん断変形型の弾塑性ダンパーはせん断力の作用方向に垂直な方向の両側部分において互いに分離している構造部材に接合されることで、構造部材間に跨って設置される。弾塑性ダンパーはこの設置状態で構造部材間の相対変位に伴って面内方向の水平力をせん断力として受けることで、せん断変形し、せん断降伏することにより、あるいは曲げ降伏することにより振動エネルギを吸収する（特許文献１〜３参照）。

特許文献１、２の弾塑性ダンパーはせん断変形する領域に六角形状、もしくはそれに近似した形状の孔（開口）が形成されていることで、孔以外の領域がせん断力を受けたときの曲げモーメント分布に対応した形状になるため、せん断力の作用方向に垂直な方向の全高に亘り、曲げモーメントによって一様に降伏することができる利点を持っている。いずれのダンパーも降伏領域に孔が形成されていることで、せん断力より曲げモーメントで曲げ降伏する傾向が強い。

但し、降伏領域に孔を形成した場合には、孔の形成がない場合より降伏強度が低下しているため、孔がない場合より小さい力で塑性化し易い状態にあるため、孔がない場合程度の降伏後の変形能力を期待することができない。このため、ダンパーに比較的大きい変形能力が要求されるような場合には、降伏領域の降伏強度を高める必要があるが、強度を高めるには使用鋼材量を増加させることが必要になるため、製作コストが上昇する。コストの上昇はせん断変形し、降伏する領域に対してフライス盤等による孔明け加工を要することも影響する。

一方、特許文献３のように曲げモーメントよりせん断力で降伏する傾向の強いせん断降伏型のダンパーは曲げ降伏型のダンパーより例えば開口がない分、降伏強度を高くすることができるため、接合部を除くダンパー部のみに着目すれば、使用鋼材量を増すことなく、比較的大きい変形能力を持たせることが可能である。

特開平１−１９０８８０号公報（第１図〜第６図） 特開平１−２０３５４３号公報（第１図、第６図、第９図、第１０図） 特開２０００−７３４９５公報（段落０００９〜００１１、図１、図６）

しかしながら、せん断降伏する領域が単なる板状であるダンパーでは、構造部材への取付部（接合部）間の領域がせん断変形しようとするとき、降伏強度が高いために、接合部における曲げモーメントも接合部間の距離に比例して大きくなる。この関係で、これらの力を構造部材に伝達する上で、取付ボルトの本数を増す必要が生ずるため、接合部の領域を拡大させる結果になる等、ダンパー全体としての使用鋼材量が増すことになる。

本発明は上記背景より、塑性変形部のせん断変形が調整可能で、塑性変形能力が高く、また接合部含め、小型化した形態のせん断変形型弾塑性ダンパーを提案するものである。

請求項１に記載の発明のせん断変形型弾塑性ダンパーは、互いに分離した構造部材間に跨って設置され、面内方向のせん断力を受けてせん断変形する板状の弾塑性ダンパーであり、
板状の本体の中心部、もしくはその付近に位置し、前記せん断力を負担してせん断降伏し得る塑性変形部と、前記せん断力の作用方向に垂直な方向の、前記塑性変形部の両側に位置し、前記各構造部材に接合される接合部の３部分を備え、
前記塑性変形部の前記せん断力作用方向外側に、前記せん断力作用方向に平行に前記本体の端部にまで連続する横スリットが形成され、この横スリットの前記塑性変形部寄りの端部から連続し、少なくとも前記いずれかの接合部側へかけて縦スリットが形成され、前記両接合部において前記せん断力を受けたときに前記塑性変形部がせん断変形することを構成要件とする。

「本体の中心部」とは、本体の全体（立面）をせん断力作用方向とそれに垂直な方向の二方向に見たとき、せん断力作用方向の中間部の区間と、せん断力作用方向に垂直な方向の中間部の区間で二方向に区画された、ある面積を持った領域を指す。この本体全体を二方向に見たときの中心部の領域が「塑性変形部２」であり、図面ではハッチングで示している。せん断力作用方向は図１−（ａ）に矢印で示す方向（Ｘ方向）を指す。せん断力作用方向に垂直な方向はＹ方向になる。せん断力作用方向は弾塑性ダンパーが分離した構造部材間に跨設された状態で、構造部材間に相対変形が生じたときに、弾塑性ダンパーに本体面内のせん断力が作用する方向を指す。

「塑性変形部２のせん断力作用方向外側」とは、「塑性変形部２」から見たときに、せん断力作用方向（Ｘ方向）の両側（両外側）の領域を指す。この「塑性変形部２」に関し、せん断力作用方向両側の領域に、せん断力作用方向の横スリット４が形成され、その「塑性変形部２」寄りの端部から、せん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）を向く縦スリット５が形成される。

縦スリット５は横スリット４の塑性変形部２寄りの端部から連続し、少なくともいずれかの接合部３（側部３２）側へかけて形成される。「少なくともいずれかの（接合部）」とは、図１、図２に示すように横スリット４の塑性変形部２寄りの端部から両側の接合部３、３側へかけて形成される場合と、図７に示すようにいずれか一方の接合部３側へかけて形成される場合を含む趣旨である。

塑性変形部２のせん断力作用方向外側に、せん断力作用方向に横スリット４が形成されていることで、弾塑性ダンパーの本体１Ａは図１−（ａ）を簡素化した形の（ｃ）に示すように横スリット４（切り込み）の上下部分を除外して見れば、Ｈ形を寝かせた形に近い立面形状をし、寝かせたＨ形の中心部であるウェブに相当する部分が塑性変形部２に該当し、両側のフランジに相当する部分が接合部３、３に該当する。

弾塑性ダンパー１はせん断力作用方向に垂直な方向の両側に位置する接合部３、３において、互いに分離している構造部材１０、１０に接合されることで、両構造部材１０、１０間に、構造部材１０を含む構面内で相対変位が生じたときに面内方向のせん断力を負担する。「構造部材１０を含む構面内」とは、例えば図８−（ａ）に示すように柱・梁のフレーム内において、柱から、梁を構成する、構造部材１０である梁部材（ブラケット）が張り出しているような場合に、この梁部材と柱・梁のフレームを含む構面の面内（フレームの面内）を指す。

弾塑性ダンパー１がせん断力を負担するとき、両側の接合部３、３間にせん断力作用方向に横スリット４が形成されていることで、接合部３、３間にせん断力作用方向に相対変形が生じ易くなり、接合部３、３間に相対変形が生じにくいことによる初期剛性の高さが緩和（調整）されているため、塑性変形部２に変形（せん断変形）が集中し易くなっている。

図８−（ａ）に示すように弾塑性ダンパー１が互いに分離した梁部材等、水平部材間に設置（跨設）される場合のように、せん断力の作用方向（Ｘ方向）が鉛直方向かそれに近い方向であるとすれば、弾塑性ダンパー１は図１−（ａ）に示すＨ形の姿勢にある本体１Ａを寝かせた状態で使用されることになる。図８−（ｂ）に示すように弾塑性ダンパー１が互いに分離した間柱等、鉛直部材間に設置（跨設）される場合のように、せん断力の作用方向（Ｘ方向）が水平方向かそれに近い方向であるとすれば、弾塑性ダンパー１は本体１ＡをＨ形の姿勢の状態にしたまま使用されることになる。

いずれの場合も、弾塑性ダンパー１の本体１Ａは横スリット４（切り込み）を有するＨ形状をするから、塑性変形部２を挟んだ両側の接合部３、３間が互いに平行な状態を維持したまま、せん断力作用方向に相対変形しようとする傾向が強まり、その結果として塑性変形部２がせん断変形しようとする。

弾塑性ダンパー１の本体１ＡがＨ形に近い立面形状をすることで、接合部３は塑性変形部２から、せん断力作用方向に垂直な方向に連続する中心部３１と、この中心部３１からせん断力作用方向両側に連続し、縦スリット５、またはその延長線、あるいは後述の縦補剛材６によって中心部３１から区画される側部３２、３２の３領域に更に区分（細分化）される。

塑性変形部２を挟んで、せん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）の両側に位置する接合部３、３はそれぞれの側部３２、３２においてその両者間に形成される横スリット４によって明確に分離する。接合部３は構造部材１０には主にボルト接合、もしくは溶接により接合されるが、ボルト接合される場合には、図示するように接合部３にボルト１５が挿通する挿通孔３ａが形成される。

横スリット４の塑性変形部２寄りの端部からは縦スリット５が少なくともいずれか一方の接合部３へかけ、連続して形成されていることで、接合部３の中心部３１と側部３２、３２の各領域は縦スリット５を挟んで明確に区分される。この縦スリット５の形成によって接合部３の中心部３１と側部３２間は図１−（ａ）のせん断変形状態を示す図１−（ｄ）に示すように互いに接近し、あるいは遠ざかる相対変形が生じ易くなっているため、塑性変形部２のせん断変形は一層、発生し易くなり、塑性変形部２の変形能力が高まる。

すなわち、横スリット４と、その塑性変形部２寄りの端部から連続する縦スリット５の形成によって本体１Ａのせん断変形時の初期剛性が緩和、あるいは低減され、同時に塑性化後の変形能力が向上し、純粋にせん断変形により塑性変形部２を降伏させ、履歴エネルギ吸収能力を発揮させることが可能になる。

なお、図１−（ｄ）に示すように縦スリット５の接合部３寄りの端部の内、塑性変形部２側の内周面は塑性変形部２がせん断変形し、接合部３の中心部３１と側部３２との間に相対変形が生じるときに、例えば方形状の塑性変形部２は平行四辺形状に変形しようとすることで、周方向に伸長し、収縮しようとするため、矩形状であれば、亀裂が生ずる可能性がある。

このことから、縦スリット５の接合部３寄りの端部の内、中心部３１寄り（側部３２の反対側）の内周面は図示するように曲面を有する湾曲した形状に形成されることが適切である。縦スリット５の接合部３寄りの端部の内、接合部３の側部３２寄りの内周面は方形状の塑性変形部２が平行四辺形状に変形しようとするときにも、図１−（ｄ）に示すように伸長し、収縮することがないか、少ないため、必ずしも湾曲した形状に形成される必要はない。

上記のように横スリット４と縦スリット５の形成によって塑性変形部２の変形能力が向上し、エネルギ吸収能力が向上しながらも、その能力を発揮させる上で、塑性変形部２の領域自体（区画）の立面形状が方形状であるか否か、制約されることがないため、塑性変形部２は単純な場合、方形状の立面形状に形成されていればよいことになる。この結果、塑性変形部２の設計とその周囲に配置される接合部３（中心部３１と側部３２）の設計（形状選択）上の自由度が増し、任意の形状（形態）に形成可能になる。

上記のように塑性変形部２を純粋にせん断変形により降伏させながらも、塑性変形部２の塑性変形能力を高める上で、塑性変形部２に対する孔明け加工の必要がないため、加工コストの上昇は生じず、孔明けが不要であることで、降伏強度を高めるための鋼材を付加する必要もない。

塑性変形部２に発生させようとする面内のせん断変形を確実（明確）に生じさせる上では、塑性変形部２を極力、面内で曲げ降伏させないことが必要になる。曲げ降伏応力度は曲げモーメントの作用方向の曲げ剛性（断面二次モーメント）に支配されるため、例えば塑性変形部２に、塑性変形部２の曲げ剛性を高めるリブ（縦補剛材６）を突設（形成）すれば（請求項２）、塑性変形部２の曲げ剛性を上昇させ、せん断降伏に先行して曲げ降伏が発生しない性能を本体１Ａ（塑性変形部２）に与えることができる。縦補剛材６は塑性変形部２の縦スリット５寄りの位置（縦スリット５の塑性変形部２側）に、本体１Ａの面外方向に突設される（請求項２）。

縦補剛材６は塑性変形部２に作用するせん断力に対して塑性変形部２を曲げ降伏させないように曲げ変形に対して補剛する働きをするから、図１−（ａ）に示すように縦補剛材６の中心（軸）が縦スリット５に平行な状態で、本体１Ａの表面に突設されることが適切であるが、必ずしも縦スリット５に平行である必要はない。

塑性変形部２の縦スリット５寄りの部分は縦スリット５の存在により、接合部３の中心部３１より変形量が大きくなり易く、中心部３１より先行して降伏することが想定されるため、図１−（ａ）、（ｄ）に示すように縦補剛材６は塑性変形部２の縦スリット５寄りの部分に配置されることが合理的である。また塑性変形部２内に、あるいは塑性変形部２から接合部３へ移行する境界に、せん断力作用方向に断面積の急変箇所を形成しないために、縦補剛材６は塑性変形部２から接合部３（中心部３１）側へかけて（跨って）突設されることが望ましい。

塑性変形部２への縦補剛材６の突設により曲げ降伏よりせん断降伏が生じ易くなるが、同時にせん断力の作用に伴って塑性変形部２に生ずる斜張力の作用によりせん断座屈が生ずる可能性があり、せん断座屈の発生によりせん断降伏によるエネルギ吸収効果が低下する可能性がある。このせん断座屈に対しては図２−（ａ）、（ｂ）に示すように塑性変形部２に、斜張力に抵抗可能な座屈補剛材７を突設（形成）することで（請求項３）、発生を抑制、あるいは防止することが可能になる。

斜張力は塑性変形部２の領域内にせん断力作用方向（Ｘ方向）に対して４５度等、交差する方向に生ずるため、座屈補剛材７は塑性変形部２の領域内に、斜張力の作用方向に交差する方向に配置されればよいことになる。図２−（ａ）は縦補剛材６、６間に、縦補剛材６に垂直に（Ｘ方向に）配置した場合、図２−（ｂ）は縦補剛材６、６間に、縦補剛材６に平行に（Ｙ方向に）配置した場合である。

弾塑性ダンパー本体１Ａの接合部３、３間に作用するせん断力によって生ずる塑性変形部２のせん断変形が進行すると、図１−（ｄ）に示すように横スリット４を挟んでＹ方向に対向する（隣接する）接合部３、３の側部３２、３２が互いに平行移動しようとしながら、塑性変形部２のＹ方向に平行な外形線が傾斜しようとするため、Ｘ方向に対向する側部３２と塑性変形部２との間の距離（縦スリット５の幅）がＹ方向に変化し、縦スリット５の幅が縮小しようとする。

側部３２と塑性変形部２は両者間の距離（縦スリット５の幅）がなくなるまでは、互いに接近可能であるから、塑性変形部２の塑性変形が進行することが可能である。しかしながら、側部３２と塑性変形部２が接触するまで塑性変形部２がせん断変形した状況では、弾塑性ダンパー１のせん断抵抗力が失われ、弾塑性ダンパー１と構造部材１０との間でのせん断力の伝達が行われない状態になる可能性がある。

そこで、塑性変形部２がせん断変形し、エネルギ吸収能力を発揮した後にも弾塑性ダンパー１にせん断抵抗力を持続させるには、Ｘ方向に対向する側部３２と塑性変形部２が接触するまで塑性変形部２がせん断変形する以前に、塑性変形部２のせん断変形が進行しないよう、せん断変形に対する制限機能が付加されることが望ましい。すなわち、側部３２と塑性変形部２が互いに接触しないよう、両接合部３、３（両側部３２、３２）間のせん断変形量が制限され、側部３２と塑性変形部２との間の距離（縦スリット５の幅）が保たれることが適切である。

側部３２、３２間のせん断変形量が制限され、側部３２と塑性変形部２との間の距離（縦スリット５の幅）が保たれることで、塑性変形部２（弾塑性ダンパー１）のせん断抵抗力が維持されるため、弾塑性ダンパー１と構造部材１０との間でのせん断力の伝達が行われ、構造部材１０のせん断抵抗力を発揮させることが可能になる。

両接合部３、３（両側部３２、３２）間のせん断変形量を制限するための一手段として、縦スリット５幅の縮小に伴い、側部３２と塑性変形部２との間の距離（縦スリット５の幅）が一定以下になろうとするときに、それ以上の変形を制限する何らかのストッパを接合部３に、あるいは側部３２と塑性変形部２との間に配置すること（請求項４）が考えられる。

一例として、縦スリット５の塑性変形部２側に、縦スリット５に沿って縦リブ８を突設すると共に、横スリット４の接合部３側に、横スリット４を挟んだ両接合部３、３間のせん断変形時に塑性変形部２側の端部が縦リブ８に直接、もしくは間接的に接触可能な横リブ９を突設すること（請求項４）が考えられる。この場合、「縦リブ８」と「横リブ９」の組み合わせが前記した「ストッパ」に該当する。

図１に示すように前記のように塑性変形部２にその曲げ剛性を高める縦補剛材６が突設（形成）されている場合には（請求項２）、縦リブ８は図３に示すように縦補剛材６のいずれかの面側に縦補剛材６に添って配置されるが、塑性変形部２に縦補剛材６が突設（形成）されていない場合には、塑性変形部２には縦リブ８が単独で突設される。

図３に示す例のように縦リブ８が縦補剛材６に添って突設（形成）される場合、縦リブ８が縦補剛材６に添ってそれに接合等されることで、縦補剛材６の板厚方向の曲げ変形を拘束する働きをする結果として、縦補剛材６の変形を抑制するため、縦リブ８は両接合部３、３間のせん断変形を制限する作用も果たす。この場合、縦リブ８は縦補剛材６に添って縦補剛材６に一体化していればよいため、縦リブ８が縦補剛材６の幅方向（厚さ方向）のいずれかの側に配置されるかは問われない。縦リブ８はまた、縦補剛材６との一体性を確保していればよいため、塑性変形部２、あるいは本体１Ａの表面に突設されるか否かも問われない。

縦リブ８が縦補剛材６に添って配置される場合、縦リブ８が縦補剛材６の幅方向（厚さ方向）のいずれかの側に配置されるかが問われないことで、両接合部３、３間のせん断変形時には横リブ９は縦リブ８と縦補剛材６のいずれかに接触する。請求項４において「横リブ９が縦リブ８に直接、もしくは間接的に接触可能」とは、縦補剛材６がない場合に、横リブ９が縦リブ８に直接、接触し、縦補剛材６がある場合には、横リブ９が縦リブ８に直接、接触する場合と、縦補剛材６直接、接触することで、縦リブ８に間接的に接触する場合があることを述べている。

請求項４では図３に示すように縦スリット５の塑性変形部２側に、縦スリット５に沿って縦リブ８が突設されると共に、横スリット４の接合部側３に、両接合部３、３間のせん断変形時に塑性変形部２側の端部が縦リブ８に直接、もしくは間接的に接触可能な横リブ９が突設されていることで、接触時以降の横リブ９の縦補剛材６、もしくは縦リブ８に対する移動が制限される。この結果、縦リブ８、もしくは縦補剛材６に接触した横リブ９が突設されている側の接合部３の他方の接合部３に対する相対変形が制限されるため、両接合部３、３間のせん断変形量が制限される。

横リブ９は塑性変形部２側の端部において両接合部３、３間のせん断変形時に、縦リブ８、もしくは縦補剛材６（以下、縦リブ８等）に接触することで、両接合部３、３間のせん断変形を抑制して塑性変形部２のせん断変形を抑制し、接触時の縦リブ８等からの反力は軸方向に負担するから、横リブ９は横スリット４に平行に、本体１Ａの表面に突設されることが適切であるが、必ずしも横スリット４に平行である必要はない。

両接合部３、３間にせん断変形が生じていない状態では、横スリット４に沿い、例えば横スリット４に平行に、あるいはそれに近い状態で接合部３に突設されている横リブ９の縦リブ８側の端部は図３−（ａ）に示すように縦リブ８等から距離を置いた状態に置かれる。図３−（ａ）では横スリット４を挟んでＹ方向両側の接合部３、３に横リブ９、９を突設しているが、横リブ９が横スリット４に関して上側の接合部３に突設されるか、下側の接合部３に突設されるかは問われない。同様に横リブ９が塑性変形部２を挟んでＸ方向両側に、Ｙ方向の中心線に関して線対称に配置されるか、片側でよいかも問われない。

塑性変形部２を挟んだＸ方向両側の接合部３、３間に図３−（ｂ）に示すようなせん断変形が生じたときには、両側の接合部３、３は塑性変形部２の中心に関して点対称の形で変形するから、例えば図３−（ａ）において横スリット４の上側の接合部３（側部３２）に形成された横リブ９が塑性変形部２を挟んだＸ方向両側に突設されているとすれば、中心に関して右側の横リブ９が縦リブ８等に接触するから、横スリット４の下側の接合部３（側部３２）には必ずしも横リブ９が形成される必要はない。

また横リブ９は塑性変形部２の片側、例えば図３−（ａ）において左側にのみ形成され、横スリット４を挟んでＹ方向両側の接合部３、３（側部３２、３２）に並列して突設されている場合には、両側の接合部３、３（側部３２、３２）間に図３−（ｂ）に示すようなせん断変形が生じたときに、下側の横リブ９が縦リブ８等に接触するから、塑性変形部２を挟んで右側の側部３２には必ずしも横リブ９が形成される必要はない。接合部３、３（側部３２、３２）間のせん断変形時にはいずれかの横リブ９が縦リブ８等に接触する状態に、突設されていればよいことになる。

請求項４の他、両接合部３、３間のせん断変形量を制限することは図５−（ａ）、（ｂ）に示すように縦スリット５の対向する内周面間距離を縦スリット５の長さ方向に変化させ、横スリット４側から遠い側へかけて次第に小さくすることによっても可能である（請求項５）。「縦スリット５の対向する内周面間距離」は縦スリット５の幅である。「対向する内周面」とは、縦スリット５の全周の内、せん断力作用方向（Ｘ方向）に対向する内周面を指し、「内周面間距離」はせん断力作用方向（Ｘ方向）に対向する内周面間の距離を言う。

両接合部３、３（側部３２、３２）間にせん断変形が生ずるとき、塑性変形部２の上側の接合部３に着目すれば、塑性変形部２と側部３２との間の縦スリット５の存在により、接合部３の中心部３１に関して両側に位置する側部３２、３２の内、一方（図１−（ｄ）の左側）の側部３２は塑性変形部２（縦リブ８等）から遠ざかり、他方（図１−（ｄ）の右側）の側部３２が塑性変形部２（縦リブ８等）に接近しようとする。

図１−（ｄ）は塑性変形部２を挟んで下側に位置する接合部３が上側に位置する接合部３に対して右側へせん断変形しているときの様子を示しているが、せん断変形はせん断力作用方向（Ｘ方向）の正負の向きに交互に生ずるため、次の場面では下側に位置する接合部３が上側に位置する接合部３に対して左側へせん断変形する。

このように両接合部３、３（側部３２、３２）間のせん断変形時に、塑性変形部２に接近しようとする側（図１−（ｄ）（の上側）の右側）の側部３２と塑性変形部２との間の縦スリット５の幅である対向する内周面間距離は図１−（ｄ）に示すように縦スリット５の長さ方向には横スリット４に近い側で遠い側に比べて小さくなるため、横スリット４に近い側で内周面同士が互いに接触し易くなる。

塑性変形部２（縦リブ８等）から遠ざかろうとする側（図１−（ｄ）（の上側）の左側）の側部３２と塑性変形部２との間の縦スリット５の幅である対向する内周面間距離は図１−（ｄ）に示すように縦スリット５の長さ方向には横スリット４に近い側で遠い側に比べて大きくなり、横スリット４から縦スリット５の端部までの区間で内周面間に距離が確保されているため、内周面同士は接触しない。

このことから、縦スリット５の対向する内周面間距離を横スリット４側から遠い側へかけて次第に小さくすることで、塑性変形部２に接近しようとする側（図１−（ｄ）中、上側の右側）の側部３２と塑性変形部２との間において、縦スリット５の対向する内周面同士が全長、あるいは少なくとも一定区間に亘って一様に接触する状態を得ることが可能になる。縦スリット５の対向する内周面同士が少なくとも一定区間に亘って一様に接触することで、その状態から更に縦スリット５の内周面間距離が縮小することはないため、内周面同士が接触した状態以降の塑性変形部２のせん断変形が阻止されるため、両接合部３、３間のせん断変形量（塑性変形部２のせん断変形量）が制限される。

この結果、塑性変形部２がせん断変形し、エネルギ吸収能力を発揮した後にも弾塑性ダンパー１にせん断抵抗力を持続させることが可能になり、弾塑性ダンパー１と構造部材１０との間でのせん断力の伝達が行われ、構造部材１０のせん断抵抗力を発揮させることが可能になる。

請求項４、もしくは請求項５によれば、接合部３、３間のせん断変形量が制限されることで、ある構面内、例えば柱・梁のフレーム内にせん断剛性の相違する複数個の弾塑性ダンパー１が配置される場合に、これら複数個の弾塑性ダンパー１をせん断剛性の小さい順に段階的に機能させることが可能になる。

例えば柱・梁のフレーム内に、せん断剛性の相違する複数個のせん断変形型の弾塑性ダンパーを配置したとしても、従来のように各弾塑性ダンパーのせん断変形量に制限がなければ、最初にせん断降伏した、せん断剛性の最も小さい弾塑性ダンパーが変形しきるまで変形しながらせん断力を負担するため、その弾塑性ダンパーよりせん断剛性の高い弾塑性ダンパーを降伏させることにはならない。結局、複数個の弾塑性ダンパーを一フレーム内に配置しても、これらを段階的に降伏させることはできない。

すなわち、従来の弾塑性ダンパーを一フレーム内に複数個、配置しても、全弾塑性ダンパーが機能する訳ではないため、複数個分のエネルギ吸収効果を期待することはできず、一フレーム単位では１個の弾塑性ダンパーを配置したことと違いがない。従って、例えばフレームの梁（梁部材）に弾塑性ダンパーを設置するとすれば、梁の中央部に１個の弾塑性ダンパーを設置することになる。

梁（梁部材）は現場での作業性の面より、柱間に亘る全長の内、予め柱（柱部材）に一体化させられる柱側の一部区間であるブラケットと、両ブラケット間に配置される中間区間である梁部材とに分割されることが多く、梁部材は現場でブラケットに接合される。この場合、弾塑性ダンパーは中間区間の梁部材に組み込まれることになるため、梁部材自体が２分割される必要があるが、梁部材と両側のブラケットとは双方のウェブ間及びフランジ間に跨る継手部材によって接合される。

これに対し、請求項４、５ではせん断変形量が制限されていることで、図９−（ａ）〜（ｃ）に示すようにせん断剛性の相違する（せん断変形量が制限された）複数個の弾塑性ダンパーを一フレーム内に配置したとき、最もせん断剛性の小さい弾塑性ダンパーのせん断変形の変形量が制限された時点で、その弾塑性ダンパーはそれ以上の変形が進行しなくなるため、次にせん断剛性の小さい弾塑性ダンパーがせん断変形を開始し、降伏することになる。このようにせん断剛性の相違する複数個の弾塑性ダンパーが一フレーム内に設置されることで、せん断剛性の小さい順に段階的に機能することが可能になる。

このことから、請求項４、５では従来はエネルギ吸収効果を期待する上で、意味を持たなかった一フレーム内への複数個の弾塑性ダンパーの配置が意味を持つにようになり、複数個の配置により全弾塑性ダンパーを有効に機能させ、エネルギ効果を発揮させることが可能になる。

弾塑性ダンパー１は前記のように接合部３、３において構造部材１０、１０にボルト１５等により接合されるが、弾塑性ダンパー１の面内方向の構造部材１０、１０間の相対変形時に弾塑性ダンパー１が面内せん断力を受けるよう、分離した構造部材１０、１０間に跨り、構造部材１０、１０の表面に重なった状態で接合される。このことから、弾塑性ダンパー１が構造部材１０、１０の表面に直接重なっている場合には、弾塑性ダンパー１の構造部材１０、１０への接合状態で構造部材１０、１０間に相対変形が生じたときに、接触面に摩擦力が作用するため、摩擦力が弾塑性ダンパー１と構造部材１０間の相対変形を阻害する可能性がある。

弾塑性ダンパー１と構造部材１０間の相対変形時、各接合部３はそれぞれが接合されている各構造部材１０と共に挙動するから、構造部材１０に直接接合されない塑性変形部２は両構造部材１０、１０に対して相対変形しようとすることでせん断変形するため、塑性変形部２が両構造部材１０、１０と接触した状態にあれば、塑性変形部２のせん断変形が阻害される可能性がある。例えば構造部材１０が塑性変形部２と直接接触しない形状をしているか、接触しない切り欠きを有するような場合には、塑性変形部２と両構造部材１０、１０が非接触状態になるから、塑性変形部２のせん断変形が摩擦力によって阻害されることはない。

従って塑性変形部２が両構造部材１０、１０と接触状態になる場合に、塑性変形部２のせん断変形が阻害されないようにする上では、塑性変形部２と両構造部材１０、１０が非接触状態にすることが必要になる。そこで、接合部３の片面に、構造部材１０との間に挟み込まれるフィラー３３を付属させる、もしくは接着させれば（請求項６）、塑性変形部２と両構造部材１０、１０間に空隙が生まれ、両者を非接触状態にすることができるため、塑性変形部２のせん断変形を自由に生じさせることができ、せん断変形によるエネルギ吸収効果を向上させることが可能になる。「接合部３の片面にフィラー３３が付属する」とは、フィラー３３が仮接着等により接合部３の片面に仮止めされているようなことを言う。

フィラー３３は塑性変形部２と両構造部材１０、１０間に空隙を形成する役目を持つため、弾塑性ダンパー１の全面を覆う面積を持つ必要はなく、少なくとも構造部材１０に接合される接合部３の領域内に配置されれば足りる。

板状の本体が、せん断力によりせん断降伏し得る中心部の塑性変形部と、せん断力の作用方向に垂直な方向の、塑性変形部の両側に位置し、各構造部材に接合される接合部の３部分からなり、塑性変形部のせん断力作用方向外側にその方向に平行に本体の端部にまで連続する横スリットが形成され、この横スリットの塑性変形部寄りの端部から連続し、各接合部へかけて縦スリットが形成されているため、接合部間にせん断力作用方向に相対変形が生じ易くすることができる。この結果、接合部間に相対変形が生じにくいことによる初期剛性の高さを緩和（調整）することができ、塑性変形部に変形を集中させ易くすることができる。

特に横スリットの塑性変形部寄りの端部からは縦スリットが各接合部へかけ、連続して形成されていることで、接合部の中心部と側部の各領域は縦スリットを挟んで明確に区分され、縦スリットの形成によって接合部の中心部と側部間は互いに接近し、あるいは遠ざかる相対変形が生じ易くなっているため、塑性変形部のせん断変形は一層、発生し易くなり、塑性変形部の変形能力が高まる。

結果として、横スリットと、その塑性変形部寄りの端部から連続する縦スリットの形成によってせん断変形時の初期剛性が緩和、あるいは低減され、同時に塑性化後の変形能力が向上し、純粋にせん断変形により塑性変形部を降伏させ、履歴エネルギ吸収能力を発揮させることが可能である。

（ａ）は横スリットと縦スリットが入れられた本体に縦補剛材を突設した場合の弾塑性ダンパーの製作例を示したせん断変形前の立面図、（ｂ）は塑性変形部がせん断力を受けるときに塑性変形部に生ずる曲げモーメントの分布状態を示した曲げモーメント図、（ｃ）は弾塑性ダンパーの立面形状を簡素化して示した立面図、（ｄ）は（ａ）の弾塑性ダンパーがせん断変形したときの様子を示した立面図である。 （ａ）は図１に示す弾塑性ダンパーの縦補剛材間に座屈補剛材を横向きに突設した場合の製作例を示した立面図、（ｂ）は図１に示す弾塑性ダンパーの縦補剛材間に座屈補剛材を縦向きに突設した場合の製作例を示した立面図である。 （ａ）は図１に示す弾塑性ダンパーの本体に対し、縦リブと横リブを突設した場合の製作例を示した立面図、（ｂ）は（ａ）の弾塑性ダンパーがせん断変形したときの様子を示した立面図である。 図３−（ａ）のｘ−ｘ線断面図である。 （ａ）は図１に示す弾塑性ダンパーの本体における縦スリットの対向する内周面間距離を横スリット側から遠い側へかけて次第に小さくした場合の製作例を示した立面図、（ｂ）は（ａ）の弾塑性ダンパーがせん断変形したときの様子を示した立面図である。 （ａ）はフィラーの形成例を示した立面図、（ｂ）は（ａ）のフィラーを弾塑性ダンパーと構造部材との間に介在させたときの様子を示した立面図である。 横スリットの塑性変形部寄りの端部からいずれか一方の接合部側へかけて縦スリットを形成した場合の弾塑性ダンパーの製作例を示したせん断変形前の立面図である。 図１、図２に示す弾塑性ダンパーの構造部材への設置（接合）例を示した立面図であり、（ａ）は構造部材が分離した梁部材の場合、（ｂ）は分離した間柱の場合、（ｃ）はブレースと梁部材の場合である。 図３〜図５に示す弾塑性ダンパーの構造部材への設置（接合）例を示した立面図であり、（ａ）は構造部材が分離した梁部材の場合、（ｂ）は分離した間柱の場合、（ｃ）は分離した梁部材の場合である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１−（ａ）は互いに分離した構造部材１０、１０間に跨って設置され、面内方向のせん断力を受けてせん断変形する、本体１Ａが板状のせん断変形型弾塑性ダンパー（以下、ダンパー）１の製作例を、（ｄ）は（ａ）に示すせん断変形前のダンパー１のせん断変形後の様子を示している。構造部材１０、１０は直接、力の伝達がされない状態に互いに分離していればよく、部位は問われない。具体的には分離した梁部材同士、柱部材同士、間柱同士の他、耐震壁やブレースと柱・梁のフレーム同士等がある。

図１−（ａ）等はダンパー１に作用するせん断力の作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）を上下に向けた状態で示しているが、構造部材１０、１０へのダンパー１の設置状態で水平方向にせん断力が作用するとは必ずしも限らず、図８−（ａ）、図９−（ａ）、（ｃ）に示すように設置状態で鉛直方向に作用することもある。

例えば図８−（ａ）に示すように構造部材１０が水平方向に隣接する柱１１、１１間に架設され、互いに分離した梁（梁部材）１２、１２である場合には、柱１１と梁１２からなるフレームの層間変形時に、構造部材１０、１０（梁（梁部材）１２、１２）間には鉛直方向に相対変形が生じ、せん断力の作用方向は鉛直方向になるから、ダンパー１は図１−（ａ）等の向きの状態から９０度、回転させた状態で構造部材１０、１０間に設置される。

図８−（ｂ）に示すように構造部材１０が鉛直方向に隣接する梁１２、１２間に架設され、互いに分離した間柱１３、１３である場合には、フレームの層間変形時に構造部材１０、１０（間柱１３、１３）間に水平方向に相対変形が生じ、せん断力の作用方向は水平方向になるから、ダンパー１は図１−（ａ）等の向きのまま、構造部材１０、１０間に設置される。

図８−（ｃ）は一方の構造部材１０がブレース１４で、他方の構造部材１０がフレームを構成する梁１２である場合のダンパー１の設置状態を示しているが、この場合、構造部材１０、１０間には水平方向に相対変形が生じるから、ダンパー１は図８−（ｂ）の場合と同様、図１−（ａ）等の状態のまま、構造部材１０、１０間に設置される。ブレース１４が柱１１にダンパー１を介して接合される場合には、相対変形は鉛直方向になるから、ダンパー１は図８−（ａ）と同じ向きで使用される。

ダンパー１の本体１Ａは図１−（ａ）等に示すように本体１Ａの中心部、もしくはその付近に位置し、矢印で示すＸ方向のせん断力を負担してせん断降伏し得る塑性変形部２と、せん断力の作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）の、塑性変形２部の両側に位置し、各構造部材１０に接合される接合部３、３の３部分を備える。図１−（ａ）、（ｄ）中、本体１Ａのハッチングを入れた領域が塑性変形部２を示している。図面では製作のし易さと構造部材１０への接合のし易さから、本体１Ａの外形を方形状に形成しているが、本体１Ａの外形形状は任意であり、多角形状、楕円形状、円形状等にも形成される。

塑性変形部２のせん断力作用方向（Ｘ方向）外側に、せん断力作用方向（Ｘ方向）に平行に本体１Ａの端部にまで連続する横スリット４が形成される。横スリット４はせん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）には、塑性変形部２にせん断変形を生じさせる上で、塑性変形部２の中心部位置、あるいはその付近から形成され、原則としては塑性変形部２の（Ｙ方向の）高さの範囲内に形成される。図７は塑性変形部２のＹ方向の境界位置に横スリット４を形成した場合を示している。

この横スリット４の塑性変形部２寄りの端部から連続し、少なくともいずれかの接合部３側へかけて縦スリット５が形成される。図１は縦スリット５を横スリット４の塑性変形部２寄りの端部から両接合部３、３へかけて、Ｘ方向の中心線に関して線対称に形成した場合の例を示しているが、この場合、縦スリット５は横スリット４の塑性変形部２側の端部から、せん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）には、接合部３の中間部まで、Ｙ方向両側の接合部３、３に対して均等な長さで形成される。

図７は縦スリット５を塑性変形部２寄りの端部からＹ方向の一方の接合部３側（図面での上側）へかけて形成した場合の例を示している。この場合、横スリット４の形成位置がＹ方向の中央に関して一方の接合部３側（下側）に寄る関係で、本体１Ａの中央部に対した他方の接合部３側（上側）に寄った位置に塑性変形部２を配置している。図７においても、ハッチングを入れた領域が塑性変形部２を示している。

図１、図７のいずれの例においても、縦スリット５の長さ方向両端位置が、塑性変形部２に生ずるせん断変形を区画する基準の位置になり、縦スリット５の長さ方向両端位置を通る、Ｘ方向に平行な線に沿った領域で塑性変形部２にせん断変形が生じようとするため、縦スリット５の両端は塑性変形部２のＹ方向の境界位置に揃えられ、縦スリット５は塑性変形部２（Ｙ方向の）高さの範囲に亘る長さを持つ。

図７の例では塑性変形部２が本体１Ａの中央部に対した一方の接合部３側に寄った位置に配置されていることに伴い、Ｙ方向両側の接合部３、３の形状が相違し、一方側（上側）の接合部３における後述の中心部３１の高さが他方側（下側）の接合部３における中心部３１の高さより小さく、一方側の接合部３における後述の側部３２の高さが他方側の接合部３における側部３２の高さより大きくなっている。

横スリット４の塑性変形部２寄りの端部に縦スリット５が形成されることで、接合部３は塑性変形部２から、図１−（ａ）に矢印で示すせん断力作用方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）に連続する中心部３１と、この中心部３１からせん断力作用方向（Ｘ方向）両側に連続する側部３２、３２の３領域に更に区分（細分化）される。

Ｙ方向両側の接合部３、３を区切る横スリット４と、各接合部３を中心部３１と側部３２、３２に区切る縦スリット５の形成によってダンパー１は両接合部３、３においてＸ方向のせん断力を受けたときに塑性変形部２がせん断変形する。ダンパー１のせん断変形時、例えば方形状（長方形状）の塑性変形部２は図１−（ｄ）に示すように平行四辺形状にせん断変形し、長方形の状態で縦向きの辺は変形後に斜辺になる。

ダンパー本体１Ａを立面上、せん断力作用方向（Ｘ方向）とそれに垂直な方向（Ｙ方向）の二方向に見たときの中心部の領域が塑性変形部２であり、塑性変形部２のせん断力作用方向（Ｘ方向）両側の領域が接合部３、３になる。塑性変形部２から見れば、ダンパー本体１Ａは塑性変形部２を中心部としてせん断力作用方向（Ｘ方向）両側と、それに垂直な方向（Ｙ方向）の両側に接合部３、３が存在する形をしている。

接合部３は構造部材１０には主にボルト接合、もしくは溶接により接合されるが、図面ではボルト１５により接合する場合を想定し、接合部３にボルト１５が挿通する挿通孔３ａを形成しているため、挿通孔３ａが形成されている領域が接合部３に該当している。接合部３はＹ方向に中心部３１と両側の側部３２に区分されているため、挿通孔３ａは中心部３１と側部３２に形成される。本体１Ａの中心部である塑性変形部２に関しては、Ｙ方向両側に接合部３の中心部３１、３１が位置し、この各中心部３１に関し、Ｘ方向両側に側部３２、３２が位置する。

各接合部３の側部３２はせん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）には横スリット４を挟んで互いに隣接し、せん断力作用方向（Ｘ方向）には縦スリット５を挟んで塑性変形部２と隣接するため、塑性変形部２はせん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）には接合部３の中心部３１、３１に挟まれ、せん断力作用方向（Ｘ方向）には接合部３の側部３２、３２に挟まれた形になっている。

図１−（ａ）に示す状態からダンパー１にＸ方向のせん断力が作用したとき、縦スリット５の存在によりＹ方向には、図１−（ｄ）に示すように塑性変形部２と側部３２との間に相対変形が生じ得る状態にあり、横スリット４の存在により横スリット４を挟んで隣接する側部３２、３２間にＸ方向に相対変形が生じ得る状態にある。

塑性変形部２と側部３２との間に生じる相対変形は縦スリット５の、Ｘ方向に対向する内周面間距離の範囲で、対向する内周面同士が接触するまで可能であり、その相対変形が可能な範囲で、横スリット４を挟んでＹ方向に隣接する側部３２、３２間にもＸ方向に相対変形が生じる。

Ｙ方向に隣接する側部３２、３２間に生ずるＸ方向の相対変形に伴い、図１−（ｄ）に示すようにＸ方向に対向する側部３２と塑性変形部２との間の距離（縦スリット５の幅）が縮小しようとするため、Ｙ方向に隣接する側部３２、３２間のＸ方向の相対変形は理論上、このＸ方向に対向する側部３２と塑性変形部２との間（縦スリット５）の対向する内周面同士が互いに接触するまで可能である。よって縦スリット５のＸ方向に対向する内周面同士が接触した時点で、塑性変形部２と側部３２との間に生じる相対変形が止まり、それ以上の変形が制限されるため、隣接する側部３２、３２間のＸ方向の相対変形も制限される。

結局、Ｘ方向に対向する塑性変形部２と側部３２との間に生じるＸ方向の相対変形、並びに隣接する側部３２、３２間に生じるＸ方向の相対変形は縦スリット５のＸ方向に対向する内周面同士が接触するまで増大し得るが、縦スリット５の内周面同士が接触した時点で、相対変形が停止することになる。塑性変形部２と側部３２との間に生じる相対変形と、隣接する側部３２、３２間に生じる相対変形はダンパー１全体のせん断変形でもある。

図１−（ａ）に示す平常状態から、ダンパー１がＸ方向の矢印で示す向きにせん断力を受け、せん断変形を起こしたときの様子を（ｄ）に示す。（ｄ）に示すようにダンパー１のせん断変形に伴い、塑性変形部２に関して下側（上側）の接合部３が上側（下側）の接合部３に対して矢印で示す向き（矢印の先端側）に相対変形する。

このとき、接合部３の、せん断力が作用する向き（矢印の先端側）に位置する側部３２と塑性変形部２との間の縦スリット５の対向する内周面間距離は拡大するが、接合部３の、せん断力が作用する向きと逆側（矢印の根本側）に位置する側部３２と塑性変形部２との間の縦スリット５の対向する内周面間距離は縮小する。

ここで、接合部３の、せん断力が作用する向き（矢印の先端側）に位置する側部３２は図１−（ｄ）では塑性変形部２に関して上側の左側に位置する側部３２と、下側の右側に位置する側部３２を指し、接合部３の、せん断力が作用する向きと逆側（矢印の根本側）に位置する側部３２は塑性変形部２に関して上側の右側に位置する側部３２と、下側の左側に位置する側部３２を指す。

図１−（ｄ）に示す変形状態をより詳しく言えば、塑性変形部２が図１−（ｄ）に示すようにせん断変形するとき、塑性変形部２を区画する線になる縦スリット５の塑性変形部２側の内周面は（ａ）に示す変形前の、Ｙ方向に平行（Ｘ方向に垂直）な状態から傾斜する。

一方、その塑性変形部２側の内周面に対向する側部３２側の内周面は塑性変形部２のせん断変形後も変形前の状態（角度）を維持しながら、横スリット４を挟んでＹ方向に隣接する側部３２、３２間にＸ方向に相対変形が生ずる。この側部３２、３２間のＸ方向の相対変形はほぼ、互いに平行なまま、逆向きに移動（平行移動）するように生ずる。この側部３２、３２間のＸ方向の相対変形時に相対的に塑性変形部２側へ接近する側の側部３２（上側の右側に位置する側部３２と、下側の左側に位置する側部３２）の内周面が横スリット４側で塑性変形部２側の内周面に接近する。

従って縦スリット５の全長の内、Ｙ方向に隣接する側部３２、３２間の相対変形時に相対的に塑性変形部２側へ接近する側の側部３２の内周面が横スリット４寄りで塑性変形部２側の内周面に接触し易いから、例えば図１−（ａ）に示すように縦スリット５の対向する内周面が互いに平行で、Ｙ方向に平行である場合には、塑性変形部２側へ接近する側の側部３２の内周面の内、図１−（ｄ）に示すように横スリット４寄りの部分（区間）が他の部分に先行して塑性変形部２側の内周面に接触しようとする。

ダンパー１のせん断変形時に、縦スリット５の対向する内周面間距離が縮小する側に位置する側部３２と塑性変形部２との間では、縦スリット５の対向する内周面の内、側部３２の内周面は塑性変形部２のせん断変形時にも傾斜しないにも拘らず、塑性変形部２の内周面は前記のように傾斜するため、塑性変形部２の内周面と側部３２の内周面との間の距離が縮まろうとする。

このようにダンパー１のせん断変形時には実質的に塑性変形部２がせん断変形し、その外形線の内、Ｙ方向に平行な辺が傾斜することから、縦スリット５の端部（横スリット４の反対側の端部）に変形が集中し、端部の内周面に応力が集中することになる。

特に塑性変形部２のせん断変形により縦スリット５の端部の内、塑性変形部２側の内周面に変形が集中するため、その部分への応力集中による亀裂、破断を回避する目的で、図面では縦スリット５の端部の塑性変形部２側の内周面を湾曲させ、立面上は曲線状に形成している。縦スリット５の端部を湾曲させる場合の湾曲形状は問われず、立面上は円弧状、楕円弧状、円形状等に形成される。

図１−（ａ）はまた、塑性変形部２の面内のせん断変形を生じさせ易くする目的で、塑性変形部２の縦スリット５寄りの位置に、本体１Ａの表面に、塑性変形部２の曲げ剛性を高める縦補剛材６を突設した場合の製作例も示している。「塑性変形部２の縦スリット５寄りの位置」は「縦スリット５の塑性変形部２側へ寄った位置」とも言い換えられる。塑性変形部２の表面への縦補剛材６の突設により塑性変形部２を含む本体１Ａの面内の曲げモーメントに対する曲げ剛性が高まるため、塑性変形部２を面内での曲げ降伏をせん断降伏に先行させない状態が得られる。

図１−（ａ）では縦補剛材６が板状であることから、縦スリット５に平行に縦補剛材６を突設しているが、塑性変形部２のＸ方向を向く中心線に関して均等に効果を発揮させる上では、縦補剛材６が板状であるか否かに関係なく、縦補剛材６の中心線が縦スリット５に平行であればよい。

ダンパー１に作用するせん断力により本体１Ａ、特に塑性変形部２に生ずる曲げモーメントは図１−（ｂ）に示すようにＹ方向に関してＸ方向両側に三角形状に分布するため、本体１Ａ面内のＸ方向の曲げ剛性（断面二次モーメント）を上昇させながら、せん断降伏を阻害しない形状になるように、縦補剛材６が配置されることが合理的である。図面では本体１Ａの片面に関して板状の縦補剛材６をＹ方向に向けて本体１Ａに溶接等により接合しているが、縦補剛材６の形態と向きは任意である。

縦補剛材６がない状態の塑性変形部２のせん断変形とせん断降伏はせん断剛性の低下する縦スリット５、５側で生じ易いから、縦補剛材６の付加によって塑性変形部２のせん断剛性を補う上では、縦補剛材６は塑性変形部２の縦スリット５、５寄りに配置されることが望ましい。縦補剛材６はまた、本体１Ａの表面に突設されることで、塑性変形部２に限らず、本体１Ａ全体の曲げ剛性とせん断剛性を高める働きもするため、図面では縦補剛材６を塑性変形部２から接合部３（中心部３１）側へかけて突設している。

図２−（ａ）、（ｂ）はダンパー１へのせん断力の作用に伴って塑性変形部２にせん断力の作用方向に対し、４５度等、交差した方向に生ずる斜張力に抵抗可能な座屈補剛材７を塑性変形部２に突設した場合の例を示している。（ａ）はせん断力作用方向（Ｘ方向）に平行に板状の座屈補剛材７を突設した場合、（ｂ）はせん断力作用方向に垂直な方向（Ｙ方向）に平行に板状の座屈補剛材７を突設した場合である。座屈補剛材７の材軸が斜張力の作用方向に交差する方向を向いていれば、座屈補剛材７は斜張力に抵抗可能であるため、座屈補剛材７の形態と材軸の向き及び数は任意である。

図３−（ａ）は縦スリット５の塑性変形部２側に、縦スリット５に沿って縦リブ８を突設すると共に、横スリット４の接合部３側に、横スリット４を挟んだ両接合部３、３間のせん断変形時に塑性変形部２側の端部が前記縦リブ８に直接、もしくは間接的に接触可能な横リブ９を突設した合の例を示している。この例では両接合部３、３間のせん断変形時に横リブ９を縦リブ８に直接、もしくは間接的に接触させることで、そのせん断変形の進行を阻止する働きを横リブ９と縦リブ８に持たせている。

図３ではＹ方向両側の接合部３、３の中心部３１、３１と塑性変形部２に亘って本体１Ａに突設されている縦補剛材６の少なくとも片面に添わせるように縦リブ８を突設した場合の例を示しているが、縦リブ８は縦補剛材６とは独立して突設されることもあるため、図３中の縦補剛材６は不在の場合もある。縦補剛材６の少なくとも片面に縦リブ８が添設された図３の例では、縦リブ８は縦補剛材６の曲げ変形を拘束し、その変形を抑制する役目も果たす。図３−（ｂ）は（ａ）に示すダンパー１の塑性変形部２がせん断変形したときの様子を示している。図４は図３−（ａ）のｘ−ｘ線の断面を示し、縦補剛材６と縦リブ８の関係を示している。

縦リブ８は両接合部３、３間のせん断変形による縦スリット５の内周面間距離（縦スリット５の幅）の変化時に横リブ９が直接、もしくは間接的に接触し得る位置に配置され、本体１Ａ等に溶接等により固定される。縦リブ８が縦補剛材６に添設された図３の例では、縦リブ８は縦補剛材６の厚さ方向の少なくとも縦スリット５側に添えられるように配置される。この場合、縦リブ８は縦補剛材６には溶接、ボルト、接着等により接合されていればよく、必ずしも本体１Ａに溶接等される必要はない。但し、縦リブ８は縦補剛材６に対する補剛と共に、本体１Ａに対する補剛効果も持つため、本体１Ａにも溶接等により接合されていることが適切である。

縦リブ８は横リブ９が直接、もしくは間接的に接触することで、両接合部３、３間のせん断変形の進行を阻止する働きをするが、図３の例では、縦リブ８が縦補剛材６に添い、重なるように、または重なって縦補剛材６に接合されることで、縦補剛材６の板厚を増し、縦補剛材６の変形を抑制する結果としても、両接合部３、３間のせん断変形を制限する。図面では板状である縦補剛材６の形態に対応し、板状の縦リブ８を使用しているが、縦リブ８の形態も任意である。

図３の例では、縦リブ８は縦補剛材６の少なくとも縦スリット５側に配置されるから、縦補剛材６は図３、図４に示すように縦スリット５より塑性変形部２側へ寄った位置に配置される。それに伴い、縦補剛材６と縦スリット５間の空間を利用し、縦補剛材６の縦スリット５側に縦リブ８を配置し、縦スリット５と縦補剛材６との間の隙間に縦リブ８を納めている。縦リブ８は縦補剛材６に関して縦スリット５の反対側にも配置されることがあり、その場合、横リブ９は縦リブ８には縦補剛材６を介して間接的に接触することになる。いずれの場合も、縦リブ８は縦補剛材６に重なる区間の曲げ剛性を高める働きをし、縦補剛材６の変形を抑制する。

前記のように横リブ９は横スリット４の接合部３側に、両接合部３、３間のせん断変形時に縦リブ８側の端部が縦リブ８に、もしくは縦補剛材６に接触可能に突設される。図３−（ａ）では横リブ９が板状であることから、横リブ９を横スリット４に平行に突設しているが、横リブ９はその長さ方向（軸方向）に、縦リブ８に接触したときの反力を受けることから、長さ方向が反力の作用方向、またはそれに近い方向を向いていればよいため、必ずしも横スリット４に平行である必要はない。

横リブ９は図３−（ｂ）に示すように上側（下側）の接合部３の内、塑性変形部２を挟んで両側に位置する側部３２と、横スリット４を挟んでＹ方向に隣接する下側（上側）の接合部３の側部３２との間の相対変形時に、縦スリット５側の端部が縦リブ８に接触することで、横スリット４を挟んだ両側部３２、３２間の相対変形を制限する。

また横スリット４を挟んだ両側部３２、３２間のＸ方向の相対変形（せん断変形）は正負の向きに交互に生ずるから、横リブ９は横スリット４を挟んだ一方側（上側、もしくは下側）の接合部３の両側の側部３２、３２に突設されていればよく、必ずしも図３に示すように横スリット４を挟んだ両側の接合部３、３の各側部３２に突設されている必要はない。

同様の理由から、塑性変形部２（中心部３１）を挟んで両側に位置する側部３２、３２の内、片側で横スリット４を挟んでＹ方向に隣接する側部３２、３２の双方に横リブ９、９が突設されていれば、横スリット４を挟んだ両側部３２、３２間のＸ方向正負の相対変形時に各横リブ９が交互に縦リブ８に接触する状態が得られるため、横リブ９は少なくともＸ方向片側で、横スリット４を挟んでＹ方向に隣接する側部３２、３２に突設されていればよい。

図３−（ａ）に示す状態から（ｂ）に示すように横スリット４を挟んだ側部３２、３２間の相対変形が生じ、塑性変形部２がせん断変形したときには、相対的に上側の接合部３に対して矢印の側へ相対変形した下側の接合部３の側部３２、３２の内、相対変形時に縦リブ８、もしくは縦補剛材６に接近する側である左側の側部３２に突設されている横リブ９の縦リブ８側の端部が縦リブ８、もしくは縦補剛材６に接触する。また上側の接合部３の側部３２、３２の内、相対変形時に縦リブ８、もしくは縦補剛材６に接近する側である右側の側部３２に突設されている横リブ９の縦リブ８側の端部が縦リブ８、もしくは縦補剛材６に接触する。

前記のように縦スリット５のＸ方向に対向する内周面が互いに平行で、Ｙ方向に平行である場合、縦スリット５内周面の全長の内、横スリット４を挟んでＹ方向に隣接する側部３２、３２間の相対変形時には、図３−（ａ）、図３−（ｂ）に示すように相対的に塑性変形部２側へ接近する側の側部３２の内周面が横スリット４寄りで塑性変形部２側の内周面に接触しようとするため、横リブ９は横スリット４に近い側に位置する程、縦リブ８、もしくは縦補剛材６に接触し易い。この関係で、図３−（ａ）では横リブ９を横スリット４に近い側に配置している。

縦スリット５内周面の全長の内、Ｙ方向に隣接する側部３２、３２間の相対変形時に相対的に塑性変形部２側へ接近する側の側部３２の内周面が横スリット４側で塑性変形部２側の内周面に接触しようとする関係から、横リブ９の横スリット４からの距離を調整することで、横リブ９の縦リブ８、もしくは縦補剛材６への接触の時期を自由に制御することが可能である。

図面ではまた、横スリット４を挟んでＹ方向に隣接する側部３２、３２間の相対変形時に、縦スリット５の対向する内周面同士が接触する以前に横リブ９が縦リブ８、もしくは縦補剛材６に接触するよう、図３、図４に示すように横リブ９の縦リブ８側の先端部を側部３２から縦リブ８側へ突出させている。

図５−（ａ）は縦スリット５の幅である対向する内周面間距離が横スリット４側から遠い側へかけて次第に小さくなるように、縦スリット５（内周面）の形状を形成した場合の例を示す。前記したように塑性変形部２が図５−（ｂ）に示すようにせん断変形するとき、塑性変形部２を区画する線になる縦スリット５の塑性変形部２側の内周面は変形前のＹ方向に平行な状態から傾斜する。

一方、縦スリット５の塑性変形部２側の内周面に対向する側部３２側の内周面は塑性変形部２のせん断変形後も変形前の状態（角度）を維持しながら、すなわちＹ方向に平行なまま、横スリット４を挟んだ側部３２、３２間には相対変形が生ずる。この側部３２、３２間の相対変形時に相対的に塑性変形部２側へ接近する側の側部３２の内周面が横スリット４側で塑性変形部２側の内周面に接近する。具体的には横スリット４を挟んでＹ方向に隣接する側部３２、３２の内、一方（上左と下右）の側部３２の縦スリット５の内周面は塑性変形部２側の内周面から遠ざかり、他方（上右と下左）の側部３２の内周面は塑性変形部２側の内周面に接近する。

このため、縦スリット５の対向する内周面間距離が横スリット４側から遠い側へかけて次第に小さくなる関係にあれば、塑性変形部２のせん断変形時（側部３２、３２間の相対変形時）に図５−（ｂ）に示すように縦スリット５の側部３２側の内周面が全長に亘って一様に塑性変形部２側の内周面に接触する状態を得ることができる。

前記のように横スリット４を挟んでＹ方向に隣接する側部３２、３２間の相対変形時には、接合部３の、せん断力が作用する向きと逆側（矢印の根本側）に位置する側部３２と塑性変形部２との間の縦スリット５の対向する内周面間距離が縮小するから、図５−（ｂ）に示すように塑性変形部２に関して上側の右側に位置する側部３２、及び下側の左側に位置する側部３２の各内周面と、それにＸ方向に対向する塑性変形部２側の内周面同士が互いに接触した状態になる。

ダンパー１のせん断変形は正負の向きに交互に生ずるから、図５−（ｂ）と逆向きにせん断変形が生じたときには、塑性変形部２に関して上側の左側に位置する側部３２、及び下側の右側に位置する側部３２の各内周面と、それにＸ方向に対向する塑性変形部２側の内周面同士が互いに接触した状態になる。

図６−（ａ）はダンパー１の接合部３の片面に、構造部材１０との間に挟み込まれるフィラー３３を付属させた、もしくは接着させた場合のフィラー３３の形成例を、（ｂ）はフィラー３３とダンパー１とが重なった状態での両者の位置関係と、構造部材１０との関係を示す。フィラー３３は塑性変形部２と構造部材１０との間に空隙を形成する役目を果たせればよいため、少なくとも構造部材１０に接合される接合部３の範囲内に配置されればよい。図面ではフィラー３３をダンパー１の各接合部３の形に対応した形に形成し、１枚のダンパー１に付き、２枚のフィラー３３、３３を使用しているが、フィラー３３の形状と枚数は図示する例には限られない。

フィラー３３は接合部３のボルト１５での構造部材１０への接合状態で、塑性変形部２が構造部材１０の表面から浮いた状態になり、両者が非接触状態に保たれる形状であればよい。図示するように１枚のフィラー３３が各接合部３の全面に重なる大きさと形状を有する場合には、接合部３の挿通孔３ａに対応した位置に、挿通孔３ａを挿通するボルト１５が挿通する挿通孔３３ａが形成される。

前記の通り、図８−（ａ）は図１、もしくは図２に示すダンパー１をその向きから９０度、回転させた状態で互いに分離した、構造部材１０としての梁（梁部材）１２、１２間に跨設した場合の例を示している。柱１１と梁１２からなるフレームの層間変形時には、梁（梁部材）１２、１２のウェブ間に（フレームの構面内で）せん断変形が生じようとするため、ダンパー１はフレームの構面内方向に面内方向を向けた状態で、例えば両梁（梁部材）１２、１２のウェブに重なってボルト１５等により接合される。図面では構造部材１０（梁１２のウェブ等）の片面にダンパー１を重ねて接合している様子を示しているが、ダンパー１は構造部材１０（梁１２のウェブ等）の両面に重なって接合されることもある。

図８−（ｂ）は図１、もしくは図２に示すダンパー１をその向きのまま、互いに分離した、構造部材１０としての間柱１３、１３間に跨設した場合の例を示している。この場合、フレームの層間変形時には、間柱１３、１３のウェブ間に（フレームの構面内で）せん断変形が生じようとするため、ダンパー１は図８−（ａ）と同様にフレームの構面内方向に面内方向を向けた状態で、例えば両間柱１３、１３のウェブに重なってボルト１５等により接合される。

図８−（ｃ）は図１、もしくは図２に示すダンパー１をその向きのまま、互いに分離した、構造部材１０としてのブレース１４と、構造部材１０としてのフレームを構成する梁１２との間に跨設した場合の例を示している。この場合、フレームの層間変形時には、図８−（ｂ）と同様、ブレース１４と梁１２との間にフレームの構面内でせん断変形が生じようとするため、ダンパー１はフレームの構面内方向に面内方向を向けた状態で、ブレース１４と梁１２との間に跨って双方に直接、もしくは間接的に接合される。図面ではブレース１４と梁１２からそれぞれガセットプレート１８、１８を突設し、両ガセットプレート１８、１８にダンパー１をボルト１５により接合している。

図９−（ａ）〜（ｃ）は図３〜図５に示す、塑性変形部２のせん断変形を制限する機能を有するダンパー１の柱・梁のフレーム内への設置例を示す。せん断変形制限機能付きのダンパー１は一構面（一フレーム）内に複数個、設置されたときに、せん断剛性の小さい順に段階的にせん断降伏していくことが可能であるから、図９では一構面（一フレーム）内にせん断剛性（せん断降伏強度）の異なる複数個のダンパー１を設置している。

図９−（ａ）はフレームを構成する柱（柱部材）１１、１１から梁１２を構成する、構造部材１０としてのブラケット１６、１６を突設し、両ブラケット１６、１６間に構造部材１０としての梁部材１２を架設し、ブラケット１６と梁部材１２のウェブ間にダンパー１を跨設した場合の例を示している。ブラケット１６と梁部材１２のフランジ間には継手部材１７を跨設している。

図９−（ｂ）はフレームを構成する梁（梁部材）１２、１２から間柱１３を構成する、構造部材１０としてのブラケット１６、１６を突設し、両ブラケット１６、１６間に構造部材１０としての間柱１３の部材を架設し、ブラケット１６と間柱１３の部材のウェブ間にダンパー１を跨設した場合の例を示している。ブラケット１６と間柱１３の部材のフランジ間には継手部材１７を跨設している。図８−（ｂ）、図９−（ｂ）に示す間柱１３は図８−（ｃ）に示すブレース１４と同様、フレーム内では耐震要素として機能するが、間柱１３の幅（成）が拡大すれば、間柱１３は耐震壁に相当する。

図９−（ｃ）は図８−（ａ）と同様に、フレームを構成する柱（柱部材）１１、１１から梁１２を構成する、構造部材１０としての梁部材１２、１２を片持ち梁状態で、互いに分離した状態で突設し、分離した梁部材１２、１２のウェブ間にダンパー１を跨設した場合の例を示している。梁部材１２、１２のフランジ間には継手部材１７を跨設している。

１……せん断変形型弾塑性ダンパー、１Ａ……本体、
２……塑性変形部、
３……接合部、３１……中心部、３２……側部、３ａ……挿通孔、
３３……フィラー、３３ａ……挿通孔、
４……横スリット、５……縦スリット、
６……縦補剛材、７……座屈補剛材、
８……縦リブ、９……横リブ、
１０……構造部材、１１……柱（柱部材）、１２……梁（梁部材）、
１３……間柱、１４……ブレース、
１５……ボルト、１６……ブラケット、
１７……継手部材、１８……ガセットプレート。

Claims (6)

1. 互いに分離した構造部材間に跨って設置され、面内方向のせん断力を受けてせん断変形する板状の弾塑性ダンパーであり、
   板状の本体の中心部、もしくはその付近に位置し、前記せん断力を負担してせん断降伏し得る塑性変形部と、前記せん断力の作用方向に垂直な方向の、前記塑性変形部の両側に位置し、前記各構造部材に接合される接合部の３部分を備え、
   前記塑性変形部の前記せん断力作用方向外側に、前記せん断力作用方向に平行に前記本体の端部にまで連続する横スリットが形成され、この横スリットの前記塑性変形部寄りの端部から連続し、少なくとも前記いずれかの接合部側へかけて縦スリットが形成され、前記両接合部において前記せん断力を受けたときに前記塑性変形部がせん断変形することを特徴とするせん断変形型弾塑性ダンパー。
2. 前記塑性変形部の前記縦スリット寄りの位置に、前記塑性変形部の曲げ剛性を高める縦補剛材が突設されていることを特徴とする請求項１に記載のせん断変形型弾塑性ダンパー。
3. 前記せん断力の作用に伴って前記塑性変形部に生ずる斜張力に抵抗可能な座屈補剛材が前記塑性変形部に突設されていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載のせん断変形型弾塑性ダンパー。
4. 前記縦スリットの前記塑性変形部側に、前記縦スリットに沿って縦リブが突設されると共に、前記横スリットの前記接合部側に、前記横スリットを挟んだ両接合部間のせん断変形時に前記塑性変形部側の端部が前記縦リブに直接、もしくは間接的に接触可能な横リブが突設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のせん断変形型弾塑性ダンパー。
5. 前記縦スリットの対向する内周面間距離は前記横スリット側から遠い側へかけて次第に小さくなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のせん断変形型弾塑性ダンパー。
6. 前記接合部の片面に、前記構造部材との間に挟み込まれるフィラーが付属している、もしくは接着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のせん断変形型弾塑性ダンパー。
   

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